JPH09174189A

JPH09174189A - 金属パイプの溝加工方法及び溝加工装置

Info

Publication number: JPH09174189A
Application number: JP7339539A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sakakibara; 哲哉榊原; Yoshitaka Kuroda; 吉孝黒田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-07-08
Anticipated expiration: 2015-12-26
Also published as: GB2308558A; JP3610653B2; AU699144B2; US5727411A; AU7648196A; GB9626694D0; GB2308558B

Abstract

(57)【要約】【課題】金属パイプ１０の外周面に、複数の環状溝を
ローラー成形するに際して、複数の溝間の仕切り壁部分
の材料のひけ（変形）を抑制して、複数の環状溝を良好
に所定形状に成形できるようにする。【解決手段】複数の環状溝に対応して、それぞれ専用
の成形ローラー３１、３２を用いるとともに、この複数
の成形ローラーを、金属パイプ１０の外周側で円周方向
の異なる位置に配置し、この複数の成形ローラー３１、
３２を金属パイプ１０の外周面に対して、円周方向の異
なる位置で押圧して、複数の環状溝を同時に成形する。
これにより、複数の環状溝をそれぞれ別々のタイミング
で成形でき、複数の溝間の仕切り壁部分の材料のひけ
（変形）を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属パイプの溝加工
方法および溝加工装置に関するもので、例えば、自動車
用空調装置における冷媒配管継手装置のＯリング溝の成
形に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に、特願平７−１３０１
８１号の特許出願において、自動車用空調装置における
冷媒配管等の継手装置として、図６、７に示すように、
雄側配管１０の先端部に２つのＯリング溝１１、１２を
隣接して形成し、このＯリング溝１１、１２内にＯリン
グ１３、１４をそれぞれ嵌着した後、雄側配管１０を雌
側配管１５の内周側に嵌入し、次に、この両配管１０、
１５の嵌合部をその外周側から樹脂製の締結部材１６、
１７にて締結して、この両配管１０、１５を気密に、か
つワンタッチ式に結合する配管継手装置を提案してい
る。締結部材１６、１７の一端部は互いにヒンジ結合さ
れ、回動可能になっており、その他端部にて脱着可能に
係止される。

【０００３】上記のように、雄側配管１０の先端部に隣
接して形成される２つのＯリング溝１１、１２を効率よ
く成形するためには、この２つのＯリング溝１１、１２
を同時に転造して成形することが望ましい。そこで、本
発明者らは、図８に示す加工装置にて２つのＯリング溝
１１、１２を同時に転造成形することを試みた。すなわ
ち、図８において、回転テーブル２０の回転中心と同心
円上に３つの成形ローラー２１、２２、２３を等間隔で
配設し、この３つの成形ローラー２１、２２、２３を回
転テーブル２０と一体に矢印Ａ方向に回転（公転）させ
るとともに、各成形ローラー２１、２２、２３をそれぞ
れ回転テーブル２０に回転自在に支持して、各成形ロー
ラー２１、２２、２３をワーク１０との接触摩擦力にて
矢印Ｂ方向に回転（自転）するようにしてある。

【０００４】ここで、各成形ローラー２１、２２、２３
は同一形状であって、その外周面には図８（ａ）に示す
ように２つの環状突部２４、２５が平行にして一体に設
けてある。そして、回転テーブル２０の回転中心にワー
ク（上記雄側配管：金属パイプ）１０を固定して支持す
るとともに、ワーク１０の先端内周側に支持軸（芯金）
２６を嵌入して、ワーク１０の先端を支持する。

【０００５】このように設定した後に、上記矢印Ａ方向
の公転を行いつつ、ワーク１０に向かって各成形ローラ
ー２１、２２、２３を矢印Ｃのごとく送ることにより、
各成形ローラー２１、２２、２３の２つの環状突部２
４、２５をワーク１０の外周面に押圧して、この環状突
部２４、２５により２つのＯリング溝１１、１２を同時
に成形する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した溝
加工方法では、隣接する２つのＯリング溝１１、１２を
ワーク１０に対して同時に成形できるが、その反面、以
下のごとき問題が生じることがわかった。すなわち、上
記溝加工方法では、各成形ローラー２１、２２、２３が
いずれも同一形状であって、その２つの環状突部２４、
２５により各成形ローラー２１、２２、２３が２つのＯ
リング溝１１、１２を同時に成形するので、図９に示す
ように、２つのＯリング溝１１、１２の中間に位置する
環状仕切り壁１８部分の材料（アルミニュウム等の金属
材料）が同時に矢印Ｆ、Ｇで示す方向に引っ張られる。

【０００７】つまり、各成形ローラー２１、２２、２３
の２つの環状突部２４、２５がワーク１０の外周面に押
圧され、２つのＯリング溝１１、１２を同時に成形する
ので、仕切り壁１８部分の材料が矢印Ｆ、Ｇのごとく同
時に両側の溝方向へ強く引っ張られ、仕切り壁１８部分
の材料がひける（変形する）ため、仕切り壁１８を設計
仕様通りの所定形状に成形できないという問題が発生す
る。

【０００８】この問題を解決するには、２つのＯリング
溝１１、１２を１溝ずつ転造加工するか、切削加工すれ
ばよいが、これではいずれも溝加工の生産性が大幅に低
下してしまい、加工コストの増大を招く。本発明は上記
点に鑑みてなされたもので、金属パイプの外周面に、そ
の円周方向に延びる複数のＯリング溝等の環状溝をロー
ラー成形するに際して、複数の溝間の仕切り壁部分の材
料のひけ（変形）を抑制して、複数の環状溝を高い生産
性で、かつ良好に所定形状に成形できるようにすること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１〜６
記載の発明では、複数の環状溝（１１、１２）に対応し
て、それぞれ専用の成形ローラー（３１、３２）を用い
るとともに、この複数の成形ローラー（３１、３２）
を、金属パイプ（１０）の外周側で円周方向の異なる位
置に配置し、この複数の成形ローラー（３１、３２）を
金属パイプ（１０）の外周面に対して、円周方向の異な
る位置で押圧して、複数の環状溝（１１、１２）を同時
に成形することを特徴としている。

【００１０】これにより、金属パイプ（１０）の円周方
向の異なる位置において、複数の環状溝（１１、１２）
をそれぞれ別々に成形できるので、金属パイプ（１０）
の円周方向の同一位置で同時に複数の環状溝（１１、１
２）を成形しないことになり、その結果、複数の環状溝
（１１、１２）の中間の仕切り壁（１８）部分の材料が
同時に両側の溝方向にひける（変形する）という現象が
生じない。

【００１１】それ故、複数の環状溝（１１、１２）を同
時に転造成形する方法であっても、複数の環状溝（１
１、１２）を良好に所定形状に成形できる。そのため、
金属パイプに対して、複数の環状溝を高い生産性で、良
好に成形できる。なお、上記各手段の括弧内の符号は、
後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明において重要な役割を
果たす成形ローラー部の構成を示す図あり、２０は回転
テーブルで、その回転中心を中心とする同心円上で、円
周方向の異なる位置に３つのローラー３１、３２、３３
が等間隔に装着されている。ここで、この各ローラー３
１、３２、３３の中心軸３１ａ、３２ａ、３３ａはそれ
ぞれ図示しない軸受を介して回転自在に回転テーブル２
０に支持されている。

【００１３】従って、各ローラー３１、３２、３３は回
転テーブル２０と一体に矢印Ａ方向に回転（公転）する
とともに、各ローラー３１、３２、３３が回転テーブル
２０の回転中心に配置されるワーク（金属パイプ）１０
の外周面に押圧接触すると、ワーク１０との間の摩擦力
により各ローラー３１、３２、３３が矢印Ｂ方向に回転
（自転）するようになっている。

【００１４】また、回転テーブル２０には、旋盤等にお
いて周知の機構であるチャック機構が装備されており、
このチャック機構により各ローラー３１、３２、３３が
矢印Ｃ方向にワーク１０の外周面に向かって移動するよ
うになっている。また、３つのローラー３１、３２、３
３のうち、ローラー３１、３２は、図２に示すように、
ワーク１０の外周面に、その円周方向に延びる複数（本
例では２つ）のＯリング溝（環状溝）１１、１２を成形
する成形ローラーであって、第１の成形ローラー３１は
ワーク１０の右側のＯリング溝１２を成形するためのも
ので、そのために第１の成形ローラー３１の外周面にお
いて、右側のＯリング溝１２に対応した軸方向位置に環
状突部３１ｂが一体に突出形成してある。

【００１５】同様に、第２の成形ローラー３２はワーク
１０の左側のＯリング溝１１を成形するためのもので、
そのために第２の成形ローラー３２の外周面において、
左側のＯリング溝１１に対応した軸方向位置に環状突部
３２ｂが一体に突出形成してある。つまり、上記両環状
突部３１ｂ、３２ｂの形成位置は、上記２つのＯリング
溝１１、１２に対応した、異なる位置となっている。

【００１６】また、ローラー３３は、ワーク１０を安定
に支持するための支持用ローラーであって、Ｏリング溝
１１、１２の成形には関与しないため、環状突部を持た
ない単純な円柱形状になっている。なお、ワーク１０
は、自動車用空調装置における冷媒配管継手装置の金属
パイプであって、アルミニュウム等の金属材料から構成
されている。

【００１７】図３、４は本発明方法を実施する溝加工装
置の概要を示すもので、上記した回転テーブル２０は駆
動軸４０の一端側に連結されて、この駆動軸４０と一体
に矢印Ａ方向に回転する。また、駆動軸４０は軸支持装
置４１に回転自在に、且つ図３の左右方向に往復動可能
に支持されている。また、駆動軸４０の一端側と３つの
ローラー３１、３２、３３の中心軸３１ａ、３２ａ、３
３ａとの間には、上記したチャック機構４２が介在さ
れ、駆動軸４０が図３、４の矢印Ｄ方向に移動すること
により、チャック機構４２は各ローラー３１、３２、３
３を矢印Ｃ方向にワーク１０の外周面に向かって移動さ
せる。

【００１８】また、ワーク１０は支持装置４３により回
転テーブル２０の回転中心位置に固定して支持され、ワ
ーク１０の先端は支持軸２６により支持されている。軸
支持装置４１の上面には駆動用交流モータ４４が設置さ
れており、このモータ４４の回転がプーリーベルト機構
４５を介して駆動軸４０に伝達される。ここで、モータ
４４の回転は、周知のインバータ制御回路により制御さ
れる。

【００１９】図４において、４６は成形ローラー３１、
３２の送りシリンダで、ロッド４７を図４の左右方向に
往復動させるものであって、ロッド４７の送り速度はシ
リンダ４６内に送り込まれる流体圧力（油圧等）の調整
により制御できる。ロッド４７はリンクレバー４８を介
して駆動軸４０に連結されており、ロッド４７が矢印Ｅ
方向に移動すると、リンクレバー４８が支点４９を中心
として回動することにより、駆動軸４０が矢印Ｄ方向に
移動するようにしてある。

【００２０】５０はリミットスイッチで、ロッド４７の
送りストロークが所定値Ｌに到達したことを検出する検
出手段をなすものであり、リミットスイッチ５０の信号
は制御回路５１に印加される。この制御回路５１はモー
タ４４および送りシリンダ４６の流体回路に設けられた
制御弁（図示せず）を制御するものである。次に、本発
明による溝加工方法を説明する。ワーク１０は支持装置
４３により回転テーブル２０の回転中心位置に固定して
支持する。そして、モータ４４により駆動軸４０を回転
させて、回転テーブル２０およびローラー３１、３２、
３３を矢印Ａ方向に一体に回転させる。つまり、ローラ
ー３１、３２、３３は矢印Ａ方向に公転する。

【００２１】一方、送りシリンダ４６によりロッド４７
を矢印Ｅ方向に移動させて、リンクレバー４８を介して
駆動軸４０を矢印Ｄ方向に移動させると、この駆動軸４
０の変位を受けてチャック機構４２がローラー３１、３
２、３３を矢印Ｃ方向に送り、ワークー１０の外周面に
押圧する。ワークー１０の外周面にローラー３１、３
２、３３が押圧接触すると、ワーク１０との間の摩擦力
によりローラー３１、３２、３３が矢印Ｂ方向に回転
（自転）する。

【００２２】この状態では、円周方向の異なる位置に等
間隔に配置された３つのローラー３１、３２、３３によ
りワーク１０は偏心することなく安定に支持される。そ
して、溝成形用ローラー３１、３２に設けられた環状突
部３１ｂ、３２ｂによりＯリング溝（環状溝）１１、１
２の成形（転造）が開始される。以下、溝成形用ローラ
ー３１、３２の環状突部３１ｂ、３２ｂによるＯリング
溝（環状溝）１１、１２の成形過程を図５に基づいて詳
述する。なお、図５では、溝成形の説明をわかりやすく
するため、溝成形に関与しない支持用ローラー３３の図
示は省略して、溝成形用ローラー３１、３２を１８０°
対称位置に図示している。また、図５では、その左側の
図におけるＸ点、Ｙ点の○印部分の断面形状を右側の断
面図に示している。

【００２３】図５（ａ）は環状突部３１ｂ、３２ｂがワ
ーク１０の外周面に圧接して、溝成形が開始された加工
初期の状態を示している。この図５（ａ）から理解され
るように、溝成形用ローラー３１、３２が円周方向の異
なる位置に配置されているとともに、各ローラー３１、
３２がそれぞれ溝１１、１２成形用の専用の環状突部３
１ｂ、３２ｂを持つ形状にしてあるため、ワーク１０の
円周方向の異なる位置（Ｘ点、Ｙ点）において、溝１
１、１２の成形がそれぞれ別個に開始される。つまり、
Ｘ点では、先端側の溝１２の成形が開始され、Ｙ点で
は、後方側の溝１１の成形が開始される。

【００２４】次に、図５（ｂ）は、図５（ａ）からロー
ラー３１、３２が１８０°対称位置まで公転した加工途
中の状態を示し、ローラー３１、３２は公転しながら矢
印Ｃ方向へ同時に送り込まれる。そのため、Ｙ点ではロ
ーラー３１により溝１２の加工が図５（ｂ）の断面図に
示す状態まで進行する。次に、図５（ｃ）は、図５
（ｂ）から、さらにローラー３１、３２が１８０°対称
位置まで公転した加工途中の状態を示し、Ｙ点ではロー
ラー３２により溝１１の加工が図５（ｃ）の断面図に示
す状態まで進行する。以後、ローラー３１、３２の公転
の繰り返しと矢印Ｃ方向への送りの増大とにより、溝１
１、１２の加工が進行する。

【００２５】次に、図５（ｄ）は溝加工の完了状態を示
しており、この状態に至ると、図４においてロッド４７
の送りストロークが所定値Ｌに達っするので、これをリ
ミットスイッチ５０が検出し、その検出信号が制御回路
５１に入力される。すると、制御回路５１はこの入力信
号に基づいて送りシリンダ４６の流体回路の制御弁を作
動させて、制御ロッド４７の送りを停止させる。

【００２６】これにより、ローラー３１、３２の矢印Ｃ
方向への送りが停止され、以後ローラー３１、３２は自
転しながら公転のみを行う。この公転により、溝１１、
１２が所定形状（所定寸法）に仕上げられる。また、こ
の公転は、制御回路５１に内蔵のタイマー回路により、
リミットスイッチ５０からの検出信号の入力後、一定時
間行われ、この時間経過後、自動的にモータ４４の作動
が停止され、ローラー３１、３２の公転も停止する。以
上により、全ての加工が完了する。

【００２７】ところで、上記したように、本発明による
加工方法においては、ワーク１０の円周方向の異なる位
置（Ｘ点、Ｙ点）でそれぞれ別個に溝１１、１２を成形
し、ワーク１０の円周方向の同一位置で同時に２つの溝
１１、１２を成形しないようにしているため、溝１１、
１２の中間の仕切り壁１８部分の材料が同時に両側の溝
方向にひける（変形する）という現象が生じない。

【００２８】これにより、２つの溝１１、１２を同時に
成形する方法であっても、２つの溝１１、１２を良好に
所定形状に成形できる。（他の実施形態）上記実施形態では、ワーク１０を回転
テーブル２０の回転中心位置に固定して配置し、ワーク
１０の回りで溝成形用ローラー３１、３２を公転させて
いるが、ワーク１０を回転テーブル２０の回転中心位置
に配置し、モータ等より回転させるようにし、一方、溝
成形用ローラー３１、３２は公転させずに、矢印Ｃ方向
への送りのみを与えて、ワーク１０の外周面に押圧して
自転させるようにしてもよい。このようにしても、ワー
ク１０の円周方向の異なる位置（Ｘ点、Ｙ点）でそれぞ
れ別個に溝１１、１２を成形できるので、上記実施形態
と同じ作用効果を発揮できる。

【００２９】また、上記実施形態では、自動車用空調装
置における冷媒配管継手装置の金属パイプ１０に２つの
Ｏリング溝１１、１２を形成する場合について説明した
が、Ｏリング溝１１、１２を２つ以上成形する場合にも
本発明方法は適用できる。同様に、Ｏリング溝１１、１
２以外の用途の溝であっても、金属パイプに複数の環状
溝を成形するのであれば、本発明方法はどの様な用途に
も適用できる。

【００３０】また、上記実施形態では、支持用ローラー
３３を使用したが、これは必ずしも必要なものではな
く、成形用ローラー３１、３２のみでも溝加工時にワー
ク１０の偏心が発生しない場合には、支持用ローラー３
３を廃止することができる。また、上記実施形態で用い
た支持用ローラー３３の代わりに、複数の溝１１、１２
の仕上げ用ローラーを用い、この仕上げ用ローラーに複
数の溝１１、１２の仕上げ加工用の環状突部を備えて、
複数の溝１１、１２の形状を仕上げ加工するようにして
もよい。

【００３１】また、本発明方法はアルミニュウム以外に
銅、鉄等の金属で構成されたパイプに複数の溝１１、１
２を成形する場合にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における成形用ローラーの形
状を示す説明図である。

【図２】図１の成形用ローラーの溝加工状態における断
面図である。

【図３】本発明の実施形態における溝加工装置の概要を
示す正面図である。

【図４】図３の溝加工装置の平面図である。

【図５】本発明の実施形態における溝加工の過程を説明
する説明図である。

【図６】本発明方法を適用する配管継手装置の斜視図で
ある。

【図７】図６の配管継手装置の要部断面図である。

【図８】（ａ）は本発明者らが試作検討した溝加工装置
の要部断面図、（ｂ）は同装置の成形ローラーの配置を
示す正面図である。

【図９】本発明者らが試作検討した溝加工方法により成
形された環状溝を示す金属パイプの一部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…ワーク（金属パイプ）、２０…回転テーブル、３
１、３２…成形ローラー、３３…支持用ローラー、４０
…駆動軸、４２…チャック機構、４３…ワーク支持装
置、４６…送りシリンダ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属パイプ（１０）の外周面に、その円
周方向に延びる複数の環状溝（１１、１２）を成形する
に際して、前記複数の環状溝（１１、１２）に対応して、それぞれ
専用の成形ローラー（３１、３２）を用いるとともに、
この複数の成形ローラー（３１、３２）を、前記金属パ
イプ（１０）の外周側で円周方向の異なる位置に配置
し、この複数の成形ローラー（３１、３２）を前記金属パイ
プ（１０）の外周面に対して、円周方向の異なる位置で
押圧して、前記複数の環状溝（１１、１２）を同時に成
形することを特徴とする金属パイプの溝加工方法。
【請求項２】前記金属パイプ（１０）を固定して支持
するとともに、この金属パイプ（１０）の周囲で、前記
複数の成形ローラー（３１、３２）を公転させながら、
前記複数の成形ローラー（３１、３２）を前記金属パイ
プ（１０）の外周面に向かって送り、前記複数の成形ロ
ーラー（３１、３２）を前記金属パイプ（１０）の外周
面に押圧することを特徴とする請求項１に記載の金属パ
イプの溝加工方法。
【請求項３】前記金属パイプ（１０）を回転させると
ともに、この回転している金属パイプ（１０）の外周面
に向かって、前記複数の成形ローラー（３１、３２）を
送り、前記複数の成形ローラー（３１、３２）を前記金
属パイプ（１０）の外周面に押圧することを特徴とする
請求項１に記載の金属パイプの溝加工方法。
【請求項４】前記金属パイプ（１０）の外周側におい
て、前記複数の成形ローラー（３１、３２）とは異なる
円周方向位置に前記金属パイプ（１０）の支持用ローラ
ー（３３）を配置し、この支持用ローラー（３３）にて
前記金属パイプ（１０）を支持しながら、前記複数の成
形ローラー（３１、３２）にて前記複数の環状溝（１
１、１２）を成形することを特徴とする請求項１ないし
３のいずれか１つに記載の金属パイプの溝加工方法。
【請求項５】金属パイプ（１０）の外周面に、その円
周方向に延びる複数の環状溝（１１、１２）を成形する
溝加工装置において、前記複数の環状溝（１１、１２）に対応して、それぞれ
専用の成形ローラー（３１、３２）を用いるとともに、
この複数の成形ローラー（３１、３２）を、前記金属パ
イプ（１０）の外周側で円周方向の異なる位置に配置
し、この複数の成形ローラー（３１、３２）を前記金属パイ
プ（１０）の外周面に対して、円周方向の異なる位置で
押圧するように、この複数の成形ローラー（３１、３
２）を送るローラー送り手段（４０、４２、４６、４
７、４８）を備え、前記複数の成形ローラー（３１、３
２）により、前記複数の環状溝（１１、１２）を同時に
成形することを特徴とする金属パイプの溝加工装置。
【請求項６】前記金属パイプ（１０）を固定して支持
するパイプ支持手段（４３）と、前記金属パイプ（１０）の周囲で、前記複数の成形ロー
ラー（３１、３２）を公転させるローラー回転手段（２
０、４０、４４、４５）とを備え、このローラー回転手段（２０、４０、４４、４５）には
往復動可能な駆動軸（４０）を備え、この駆動軸（４
０）を前記ローラー送り手段（４０、４２、４６、４
７、４８）により往復動させて前記複数の成形ローラー
（３１、３２）の送りを制御することを特徴とする請求
項５に記載の金属パイプの溝加工装置。