JPH0479729B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は分岐管継手の製造装置に係り、特に、
枝管部の板厚が周方向に沿つてほぼ均一な分岐管
継手の製造を志向した、分岐管継手の製造装置に
関するものである。

〔発明の背景〕

まず、従来から知られている枝管の成形方法お
よびその装置（特願昭46−89893号、特開昭48−
55171号）と、これによつて製造される分岐管継
手を説明する。

第１図は、従来の分岐管継手の製造装置と、こ
れによつて成形される母管とを併せて示す略示断
面図、第２図は、第１図に係る分岐管継手の製造
装置によつて製造された分岐管継手を示す斜視図
である。

第１図において、１は、下穴を穿設した母管、
３は、この母管１の両端部を固定する固定用クラ
ンプ、４は、バーリング治具に係る円錐台形状の
バーリングポンチ、５は、高周波電源（図示せ
ず）で発生した高周波電流を流すことにより、母
管１の前記下穴の周縁部、すなわちバーリング成
形部を高周波誘導加熱するための、円環状の加熱
コイルである。

このように構成した分岐管継手の製造装置の動
作を説明すると、まず、下穴を穿設した母管１の
両端部を固定用クランプ３を用いて固定したの
ち、バーリングポンチ４を前記母管１の内部に挿
入し、これをロツド６に固定する。次に、円環状
の加熱コイル５に高周波電流を流し、バーリング
成形部を所定の温度に高周波誘導加熱する。この
加工温度を保持した状態で、ロツド６に加工力７
を負荷し、バーリング加工を行なうことにより枝
管部２が成形され、分岐管継手が得られる。

しかしながら、このようにして製造した分岐管
継手は、枝管部２の板厚が周方向に沿つて著しく
異なり、特に、母管１の軸と枝管部２の軸とを含
む断面上の２ａ，２ｃ点の近傍の板厚が薄く、こ
れと直角方向の２ｂ，２ｄ点の近傍の板厚が、こ
れと反対に厚くなつた。したがつて、前記２ａ，
２ｃ点の近傍の強度が弱く、強度上の信頼性に問
題があつた。また、前記２ａ，２ｃ点の近傍に割
れ２ｅが生ずることもあり、これが不良原因とな
つていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去し
て、加工力の変動がなく、枝管部の板厚が周方向
に沿つてほぼ均一な分岐管継手を製造することが
できる、分岐管継手の製造装置の提供を、その目
的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る分岐管継手の製造装置の構成は、
母管に穿設した下穴の周縁部を高周波誘導加熱す
るための鞍形の加熱コイルと、前記下穴の周縁部
へ向けて冷却媒体を噴射することができる複数個
のノズルを取付けた冷却リングと、前記加熱コイ
ルへ流す高周波電流の出力と前記各ノズルから噴
射する冷却媒体の流量とを制御することができる
温度勾配制御機と、前記母管内へ挿入したバーリ
ング治具を前記下穴から引抜くためのロツドとを
具備せしめるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本
的事項を、第２，３図を用いて説明する。

第３図は、炭素鋼管の加工温度と変形抵抗との
関係を示す加工温度−変形抵抗線図である。

従来の分岐管継手の製造装置によつて製造した
分岐管継手は、前述したように（第２図参照）、
枝管部２の２ａ，２ｃ点の近傍にひずみが集中す
るという傾向があり２ａ，２ｃ点の板厚が著しく
薄くなり、強度上の問題があつた。そこで、本発
明は塑性変形の大きい２ａ，２ｃ点の変形を抑制
し、これに対して変形の小さい２ｂ，２ｄ点の塑
性変形を大きくさせることにより、枝管部２の板
厚が周方向に沿つてほぼ均一になるようにしたも
のである。

ところで、母管１の材料の一例である炭素鋼管
の変形抵抗は、第３図に示すように、加工温度に
依存する。すなわち、加工温度が低いと変形抵抗
が大きいのに対し、加工温度が高くなると変形抵
抗が小さく塑性変形量は大きくなる。したがつ
て、分岐管継手を成形する際に、ひずみの集中す
る２ａ，２ｃ点近傍の加工温度を、２ｂ，２ｄ点
に対して低くすることにより、２ａ，２ｃ点の塑
性変形量を抑制し２ｂ，２ｄ点の変形を大きくす
ることができ、枝管部の板厚が周方向に沿つてほ
ぼ均一になるものである。

以下、実施例によつて説明する。

第４図は、本発明の一実施例に係る分岐管継手
の製造装置を示す正面図、第５図は、第４図の
−矢視拡大断面図、第６図は、第４図に係る分
岐管継手の製造装置によつて製造された分岐管継
手を示す斜視図である。

本実施例の構成を、第４，５図を用いて説明す
る。

第４図において、第１図と同一番号を付したも
のは同一部分である。そして、１は、既述したよ
うに、下穴１ａを穿設した母管、１８は、その上
に固定用クランプ３を載置固定するとともに、支
柱１７が立てられている下ベツド、１６は、その
下面に、母管１内へ挿入したバーリングポンチ４
を下穴１ａから引抜くためのロツド６を固定し、
支柱１７に沿つて上下動することができるクロス
ヘツド、１５は、支柱１７の上端部に固定されて
いる上ベツド、１３は、この上ベツド１５に固定
された油圧シリンダであり、この油圧シリンダ１
３のスピンドル１３ａの下端に固定された前記ク
ロスヘツド１６を介して、前記ロツド６に加工力
２０を負荷することができる。また、この油圧シ
リンダ１３は、プレス操作部１２において発生さ
せた油圧を配管１４から導くことにより駆動上昇
し、クロスヘツド１６がリミツトスイツチ１９に
当接すると、その上昇が停止するようになつてい
る。８は、前記母管１の下穴１ａの近傍に配設さ
れ、母管１との間隔が全周でほぼ等しくなるよう
に形成した鞍形の加熱コイルであり、この加熱コ
イル８へ温度勾配制御機１１（詳細後述）で発生
した高周波電流を配線８ａを介して導くことによ
り、下穴１ａの周縁部を高周波誘導加熱すること
ができる。

９は、下穴１ａの周縁部へ向けて冷却媒体に係
る水と空気との混合流体２３を噴射することがで
きる８個のノズル１０が取付けられた冷却リング
である。この８個のノズル１０は、第５図に示す
ように、互いに45°ずつ離れて、１０ａ，１０ab，
１０ｂ，１０bc，１０ｃ，１０cd，１０ｄ，１
０daの位置にあり、これらのうち、１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、それぞれ前記枝管部２
（第２図参照）の２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ点と対
向する位置である。これらの８個のノズル１０
は、それぞれ単独で温度勾配制御機１１に接続さ
れている。また、該冷却リング９は、これに接続
された配管２１に取付けられた固定金具２２によ
つて支柱１７に固定されている。

温度勾配制御機１１について詳述すれば、この
温度勾配制御機１１は、鞍形の加熱コイル８へ流
す高周波電流を発生しこの出力を制御することが
できるとともに、ノズル１０のそれぞれの先端に
設けられた加工温度検出用の２色温度計（図示せ
ず）からの信号を受けて、それぞれのノズル１０
から噴射する水と空気の流量を制御することによ
り、下穴１ａの周縁部の２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
点（第２図参照）の加工温度を予め設定した温度
に自動的に調節することができるように構成され
ている。

このように構成した分岐管継手の製造装置を使
用して、母管から分岐管継手を製造する動作を説
明する。

まず、所定位置に下穴１ａを穿設した母管１の
両端部を、固定用クランプ３によつて固定する。
鞍形の加熱コイル８を下穴１ａの上方で周縁部近
傍にセツトする。バーリングポンチ４を母管１の
内部へ挿入し、このバーリングポンチ４をロツド
６の先端に設けたねじ部（図示せず）にねじ締結
により固定してセツテイングする。

温度勾配制御機１１に、ひずみの集中する２
ａ，２ｃ点近傍の加工温度（たとえば、700℃）
の方が、これと直交する２ｂ，２ｄ点近傍の加工
温度（たとえば、900℃）よりも低くなるように、
所定の加工温度分布を設定する。

ここで、この分岐管継手の製造装置をONにす
ると、加熱コイル８によつて、下穴１ａの周縁部
全体が、加工温度よりも高い温度にまで高周波誘
導加熱される。続いてノズル１０から水と空気と
の混合流体２３が噴射され、それぞれのノズル１
０からの噴射量が、該ノズルに取付けられている
前記２色温度計からの信号に基づいて制御され、
下穴１ａの周縁部が前記設定した温度勾配をもつ
ように強制冷却される。そして、この温度勾配が
安定すると、プレス操作部１２によつて、油圧シ
リンダ１３が駆動され、クロスヘツド１６が上昇
する。これにともないロツド６に加工力２０が負
荷され、バーリングポンチ４によつてバーリング
加工が行なわれて枝管部２Ａが成形される。この
とき、バーリング加工途中では鞍形の加熱コイル
８に対するバーリング加工部の相対位置は、バー
リングポンチ４の上昇にともない変化するが、鞍
形の加熱コイル８のまわりに高周波誘導加熱のた
めの磁界が広範囲に広がつており、その磁界内で
加工が進行すること、また加工時間が短いため、
加工終了まで上述した加工部の温度勾配は初期の
状態を保持できる。この様に本発明においては、
ひずみの集中する、２ａ，２ｃ点では加工温度を
低くおさえてあるので、その近傍の変形抵抗が大
きくなり塑性変形を抑制することができる。

バーリングポンチ４が下穴１ａから安全に引抜
かれ、クロスヘツド１６がリミツトスイツチ１９
に当接すると上昇を停止し、温度勾配制御機１１
がOFFになる。加工品が冷却したのち、これを
取出せば、第６図に示すように、枝管部２Ａに沿
つて、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各点での板厚が
ほぼ均一で、割れが全くない分岐管継手が得られ
る。

次に、具体例について述べる。

母管１に係る外径318.5mmφ、板厚10.3mm、流
さ２ｍの炭素鋼管に、内径195.7mmの枝管部２Ａ
を成形する場合を説明する。

この炭素鋼管の加工温度−変形抵抗線図は、前
記第３図に示す通りである。

鞍形の加熱コイル８（内径約260mmφ）による
高周波誘導加熱の条件は、周波数2.5kHz一定、加
工温度は２ｂおよび２ｄ近傍が約900℃に対して、
それぞれと直交する２ａおよび２ｃ近傍が700℃
である。この様に、200℃の温度差があると、第
３図から明らかなように、変形抵抗は約２倍の差
がある。また、バーリングポンチ４は、その外径
195.7mm、半頂角30°の円錐台形状のものであり、
加工力２０は約14t^fとした。

上記した諸条件を設定して、前記第４図に係る
分岐管継手の製造装置により、前記炭素鋼管をバ
ーリング加工したところ、加工力２０の変動がな
く、枝管部２Ａの周方向の板厚がほぼ均一な分岐
管継手の成形を実施することができた。

以上に説明した実施例によれば、次の効果があ
る。

(1) 枝管部２Ａの板厚をほぼ均一に成形できるこ
とから、分岐管継手の強度上の信頼性が向上す
る。

(2) 従来、枝管部２の先端に発生していた割れ２
ｅを防止できることから、外観不良を著しく低
減できる。

なお、本実施例においては、母管１の材料とし
て炭素鋼管を使用する場合について説明したが、
本発明は、炭素鋼管に限らず、たとえば、ステン
レス鋼管、合金鋼管などすべての金属管、合金管
を使用して分岐管継手を製造する場合に適用でき
るものである。

〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように本発明によれば、加
工力の変動がなく、枝管部の板厚が周方向に沿つ
てほぼ均一な分岐管継手を製造することができ
る、分岐管継手の製造装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の分岐管継手の製造装置と、こ
れによつて成形される母管とを併せて示す略示断
面図、第２図は、第１図に係る分岐管継手の製造
装置によつて製造された分岐管継手を示す斜視
図、第３図は、炭素鋼管の加工温度と変形抵抗と
の関係を示す加工温度−変形抵抗線図、第４図
は、本発明の一実施例に係る分岐管継手の製造装
置を示す正面図、第５図は、第４図の−矢視
拡大断面図、第６図は、第４図に係る分岐管継手
の製造装置によつて製造された分岐管継手を示す
斜視図である。 １……母管、１ａ……下穴、４……バーリング
ポンチ、６……ロツド、８……鞍形の加熱コイ
ル、９……冷却リング、１０……ノズル、１１…
…温度勾配制御機、２３……混合流体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 母管に穿設した下穴の周縁部を高周波誘導加
   熱するための鞍形の加熱コイルと、前記下穴の周
   縁部へ向けて冷却媒体を噴射することができる複
   数個のノズルを取付けた冷却リングと、前記加熱
   コイルへ流す高周波電流の出力と前記各ノズルか
   ら噴射する冷却媒体の流量とを制御することがで
   きる温度勾配制御機と、前記母管内へ挿入したバ
   ーリング治具を前記下穴から引抜くためのロツド
   とを具備したことを特徴とする分岐管継手の製造
   装置。