JPH11319934A - 内面溝付管の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素管内面によりシャープな深い溝を転造加工
する場合に、加工具と素管との摩擦抵抗をより効果的に
低減させるように軸方向の振動を与え、生産性よく溝加
工できる内面溝付管の製造方法及びその装置を提供する
こと。 【解決手段】 金属製の素管１内にフローティングプラ
グ２と回転自在な溝付プラグ３とを挿入し、素管１を管
軸方向に沿って連続的に引抜き、フローティングプラグ
２とフローティングダイス２０とにより素管１を縮径し
ながら、前記溝付プラグ３の位置で素管１の周囲を高速
で公転しつつ遊転して前記素管１を前記溝付プラグ３へ
押圧する複数の加工ボール３０により、前記素管１の内
周面に多数の溝を加工する過程において、前記フローテ
ィングダイス２０を加振機構５により管軸方向に沿って
振動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍機や空調機
等の熱交換器用の伝熱管に使用される内面溝付管の製造
方法とその製造装置に関するものであり、さらに具体的
には、管内面により深い溝を加工するのに適する内面溝
付管の製造方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば内面に螺旋状の多数の溝を
有する継ぎ目のない小径な内面溝付管を加工するには、
例えば特開昭５５−１０３２１５号公報に記載されてい
るような製造方法が採用されている。前記公開公報で記
載されている製造方法は転造加工であって、金属製の素
管内に、フローティングプラグと当該フローティングプ
ラグへロッドを介して回転自在に連結された溝付プラグ
とを挿入し、前記素管を、前記フローティングプラグよ
りも前記溝付プラグが下流に位置する状態で管軸方向に
沿って連続的に引抜き、前記フローティングプラグとフ
ローティングダイスとにより前記素管を縮径しながら、
前記溝付プラグの位置で、前記素管の周囲を高速で公転
しつつ遊転して当該素管を前記溝付プラグへ押圧する複
数の加工ボールにより、前記素管の内周面に管軸に対し
て所定のねじれ角を有する多数の溝を平行に加工する。

【０００３】この種の内面溝付管において、管内面の伝
熱性能を向上させるためには、内面の溝をより深くし、
隣合う溝相互間のフィン形状をよりシャープに（フィン
頂角をより小さくする）加工する。このように内面によ
り深くシャープな溝を加工する場合、転造加工を行って
いる部位でのプラグやダイス，ボール等の工具と素管と
の摩擦抵抗がより大きくなり、管が破断し易くなるので
加工速度を大幅に低下させなければならないので生産性
がわるくなる。このような転造加工部における工具と管
との摩擦抵抗をより軽減し、溝加工時の管の破断を防止
しつつ加工速度の低下を防止する手段として、例えば特
開平５−９２２０７号公報には、溝付プラグの位置で素
管を当該溝付プラグへ押圧する複数の加工ボールを回転
ダイスによって保持させ、この回転ダイスに素管を通す
挿通孔をもった駆動軸を取り付け、駆動機構により前記
駆動軸を介して回転ダイスを回転させるとともに、当該
駆動軸を加振機構により軸方向に振動（超音波振動）さ
せることが提案されている。このように駆動軸を軸方向
に沿って振動させることにより、前記回転ダイスの部分
において、加工ボールと素管との接触界面を当該界面と
平行な方向へ相対振動させ、この界面への潤滑油の供給
を効果的にして摩擦抵抗を低下させる。また、同時に素
管にも振動が伝達されるから、溝付プラグと素管との摩
擦抵抗及びフローティングダイスと素管との摩擦抵抗を
それぞれ減じて、素管の引抜きに要する摩擦抵抗を総合
的に低減させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平５−９２２
０７号公報で提案された手段は、素管と加工具との摩擦
抵抗を低減させることができるが、以下のような課題が
あった。その第１は、回転ダイスに保持されている各加
工ボールが振動によって加工中に暴れるため、製品（内
面溝付管）表面に表れる加工ボールによる転造模様が著
しく乱れ、製品に表面不良を生じ易いことである。その
第２は、駆動軸を振動させると設備が複雑かつ大型化
し、加振機構の設置費用が極めて高価になることであ
る。

【０００５】この発明の目的は、素管の内面によりシャ
ープで深い溝を加工する場合において、素管の引抜き中
に加工ボールを暴れさせることなく加工部へ軸方向の振
動を与えることにより、より高速で加工することができ
る内面溝付管の製造方法及びその装置を提供することに
ある。この発明の他の目的は、より簡単かつ小型な設備
により、素管の引抜き中に加工部を軸方向へ振動させる
ことができる内面溝付管の製造方法及びその装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内面溝
付管の製造方法は、前述の課題を解決するため、金属製
の素管１内に、フローティングプラグ２と当該フローテ
ィングプラグ２へロッド３１を介して回転自在に連結さ
れた溝付プラグ３とを挿入し、前記素管１を、前記フロ
ーティングプラグ２よりも前記溝付プラグ３が下流に位
置する状態で管軸方向に沿って連続的に引抜き、前記フ
ローティングプラグ２とフローティングダイス２０とに
より前記素管１を縮径しながら、前記溝付プラグ３の位
置で、前記素管１の周囲を高速で公転しつつ遊転しし前
記素管１を前記溝付プラグ３へ押圧する複数の加工ボー
ル３０により、前記素管１の内周面に多数の溝を加工す
る過程において、前記フローティングダイス２０を前記
素管１の管軸方向に沿って振動させることを特徴として
いる。

【０００７】請求項２に記載の内面溝付管の製造装置
は、前述の課題を解決するため、金属製の素管１の引抜
き方向の上流側には、フローティングプラグ２とフロー
ティングダイス２０とを設置し、前記素管１の引抜き方
向の下流側には、前記フローティングプラグ２へロッド
３１を介して回転自在に連結された溝付プラグ３と、当
該溝付プラグ３を中心として高速回転する回転ダイス３
２とを設置し、前記回転ダイス３２内には、前記溝付プ
ラグ３の外周面側へ押圧される状態に複数の加工ボール
３０を遊転自在に保持させ、前記フローティングダイス
２０には当該フローティングダイス２０を前記素管１の
管軸方向に沿って振動させる加振機構５を設けたことを
特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明による内面溝付管の製造方法及びその装置の好ましい
実施形態を詳しく説明する。図１は、この発明による内
面溝付管の製造装置の一実施形態を示す概略断面図であ
る。銅又は銅合金，アルミニウム又はその合金等の伝熱
性のよい金属かなる素管１の引抜き方向の上流側には、
当該素管１内に挿入されるフローティングプラグ２と、
当該素管１の外周に位置してこれを縮径し、フローティ
ングプラグ２を所定位置に保持するフローティングダイ
ス２０とが設置されている。前記フローティングプラグ
２が挿入された素管１は、図示しない引っ張り手段によ
り図１の右方向へ引き抜かれるようになっている。フロ
ーティングダイス２０には、当該フローティングダイス
２０を軸方向に沿って超音波振動させる加振機構５が素
管１の引抜き方向上流側に設置されており、加振機構５
による超音波振動は、ホーン（振幅増幅機構）５０を介
してフローティングダイス２０へ付与されるようになっ
ている。

【０００９】前記フローティングプラグ２よりも前記素
管１の引抜き方向下流側には、外周面に軸心に対して所
定のねじれ角を有する多数の平行な溝（凸条）３ａが形
成された溝付プラグ３がロッド３１を介して回転自在に
連結されており、この溝付プラグ３も前記素管１の内部
へ挿入される。前記溝付プラグ３の外周部には、当該溝
付プラグ３が中心に位置するように中空状の回転ダイス
３２が設置されており、この回転ダイス３２は、図示し
ない駆動装置により前記溝付プラグ３を中心として高速
回転される。前記回転ダイス３２内には、引抜き方向の
下流側に向けて末広がりに広がるラッパ状の内周面３２
ａが形成されており、この内周面３２ａには、密に配置
された複数の加工ボール３０が遊転するように内接して
いる。

【００１０】各加工ボール３０は、回転ダイス３２内の
出口側に設置されたベアリング３３を介して保持される
ストッパ３４によって内部に押し込まれた状態で当該回
転ダイス３２内に保持されており、回転ダイス３２の回
転によって前記溝付プラグ３の周囲を公転し、素管１を
その外周より前記溝付プラグ３の周面へ押圧するように
構成されている。前記ベアリング３３及びストッパ３４
は、回転ダイス３２とともに回転する図示しない押し込
み量調整部材により、前記ラッパ状の内周面３２ａに対
し引抜き方向の上流側への押込み量を調整し得る状態に
押し付けられていて、この押込み量を調整することによ
って、各加工ボール３０の素管１に対する押圧力が調整
されるように構成されている。

【００１１】前記回転ダイス３２よりも素管１の引抜き
方向のさらに下流側には、素管１を空引きにより縮径し
つつ整形する整形ダイス４が設置されている。

【００１２】内面溝付管は、前記実施形態による内面溝
付管の製造装置を使用して以下の要領で製造される。素
管１内にフローティングプラグ２と溝付プラグ３とを挿
入して当該素管１を図１の状態にセットし、加振機構５
によってフローティングダイス２０を軸方向へ振動させ
るとともに、回転ダイス３２を高速回転（例えば３００
００ｒｐｍ）させながら、前記素管１を図示しない引っ
張り手段により引抜き方向（図の右方向）へ引っ張る。
前述のように引抜かれる素管１は、フローティングプラ
グ２とフローティングダイス２０とにより縮径され、次
いで、その外周壁が公転しつつ遊転する複数の加工ボー
ル３０により溝付プラグ３側へ押圧される。このとき、
前記溝付プラグ３が回転するとともに当該溝付プラグ３
表面の溝３ａが素管１の内周面に転写され、溝付プラグ
３における溝３ａのねじれ角に対応するねじれ角θを有
する多数の螺旋状の溝１ａが形成される。さらに、整形
ダイス４を通過する際に空引きされ、縮径されながら断
面外形がより真円に近くなるように整形された内面溝付
管１’が製造される。

【００１３】前述した内面溝付管１’の製造中に、フロ
ーティングダイス２０を素管１の軸方向に沿って振動さ
せることにより、素管１と加工工具との摩擦抵抗が最も
大きい第１段階の縮径部において、素管１とフローティ
ングプラグ２及びフローティングダイス２０との界面の
潤滑を促進して、両者間の摩擦抵抗を大幅に低下させ
る。このようにフローティングダイス２０を振動させる
と、その振動は同時に素管１に伝達されるから、素管１
と溝付プラグ３及び加工ボール３０との摩擦抵抗並びに
整形ダイス４との摩擦抵抗も低下するため、内面溝付管
１’の加工の摩擦抵抗を総合的に低減させることができ
る。加振機構５による振動は、この種の転造加工設備に
おいて被加工物である素管１と加工工具との摩擦抵抗が
最も大きいフローティングダイス２０の部分に付与され
るので、振動付与の効果がより顕著に表れるほか、各加
工ボール３０の暴れがほとんどないため、製品に表面不
良を生じるおそれがない。したがって、管内により深く
かつシャープな断面形状の溝をより高速で円滑に加工す
ることができる。

【００１４】（実施例） 素管 外径＝１０mm、肉厚＝０．４mmの銅管 溝付プラグ（図２及び図３） 外径Ｒ＝８mm、溝深さｄ＝０．２５mm、溝底角（内面溝
付管の内面の凸部頂角に相当）α＝２０°、ねじれ角
θ’＝２０°、溝数＝５０条 加工ボール 直径＝１０mm、数＝４個 回転ダイス回転数＝３０，０００ｒｐｍ 引抜速度 ２０〜６０ｍ／ｍｉｎの範囲で変化させた 内面溝付管製品 外径＝７mm 以上の要領により、フローティングダイス２０に超音波
振動を加えながら転造加工した実施例の内面溝付管と、
フローティングダイス２０に超音波振動を加えないで転
造加工した比較例を内面溝付管とを製造した。これら両
種の各内面溝付管を数カ所切断し、それらの溝深さを測
定することにより内面の溝加工状態を比較した。その結
果を図４に示す。

【００１５】図４には、横軸に引抜速度が、縦軸に加工
された溝深さがそれぞれ表されているが、実施例の内面
溝付管では引抜速度４０ｍ／ｍｉｎまで完全かつ良好に
内面溝加工を行うことができた。また、これらの各実施
例の内面溝付管には、表面不良は生じなかった。これに
対し、比較例の内面溝付管では、引抜速度２０ｍ／ｍｉ
ｎまで良好な内面溝加工を行うことができたに過ぎず、
引抜速度が３０／ｍｉｎを超えると素管が破断した。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る内面溝付管
の製造方法によれば、管の内面加工中にフローティング
ダイス２０を素管１の軸方向に沿って振動させることに
より、素管１と加工工具との摩擦抵抗が最も大きい第１
段階の縮径部において、素管１とフローティングプラグ
２及びフローティングダイス２０との界面の潤滑を促進
して両者間の摩擦抵抗を大幅に低下させる。このように
フローティングダイス２０を振動させると、その振動は
同時に素管１に伝達されるから、素管１と溝付プラグ３
及び加工ボール３０との摩擦抵抗も低下するため、内面
溝付管１’の加工の摩擦抵抗を総合的に低減させること
ができる。また、この種の転造加工設備において被加工
物である素管１と加工工具との摩擦抵抗が最も大きいフ
ローティングダイス２０の部分に前記振動が付与される
ので、振動付与の効果がより顕著に表れるほか、各加工
ボール３０の暴れがほとんどないため製品に表面不良を
生じるおそれがない。したがって、管内により深くかつ
シャープな断面形状の溝をより高速で円滑に加工するこ
とができる。

【００１７】請求項２に記載の発明に係る内面溝付管の
製造装置によれば、フローティングダイス２０に加振機
構５を設置したので、設備の構造がより簡単かつ小型に
なり、設備費がより廉価であるとともに既設の設備に追
加設置することが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による内面溝付管の製造装置の一実施
形態を示す概略断面図である。

【図２】実施例で使用した溝付プラグの概略正面図であ
る。

【図３】図２の溝付プラグの部分端面図である。

【図４】実施例の各内面溝付管と比較例の各内面溝付管
について、それらの溝深さを測定することにより内面の
溝加工状態を比較した線図である。

【符号の説明】

θ，θ’ ねじれ角 α 頂角 ｄ 溝深さ Ｒ 溝付プラグの外径 １ 素管 １ａ 溝 １’ 内面溝付管 ２ フローティングプラグ ２０ フローティングダイス ３ 溝付プラグ ３ａ 溝 ３０ 加工ボール ３１ ロッド ３２ 回転ダイス ３２ａ 内周面 ３３ ベアリング ３４ ストッパ ４ 整形ダイス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の素管１内に、フローティングプ
   ラグ２と当該フローティングプラグ２へロッド３１を介
   して回転自在に連結された溝付プラグ３とを挿入し、 前記素管１を、前記フローティングプラグ２よりも前記
   溝付プラグ３が下流に位置する状態で管軸方向に沿って
   連続的に引抜き、 前記フローティングプラグ２とフローティングダイス２
   ０とにより前記素管１を縮径しながら、前記溝付プラグ
   ３の位置で、前記素管１の周囲を高速で公転しつつ遊転
   して前記素管１を前記溝付プラグ３へ押圧する複数の加
   工ボール３０により、前記素管１の内周面に多数の溝を
   加工する過程において、 前記フローティングダイス２０を前記素管１の管軸方向
   に沿って振動させることを特徴とする、 内面溝付管の製造方法。
2. 【請求項２】金属製の素管１の引抜き方向の上流側に
   は、フローティングプラグ２とフローティングダイス２
   ０とを設置し、 前記素管１の引抜き方向の下流側には、前記フローティ
   ングプラグ２へロッド３１を介して回転自在に連結され
   た溝付プラグ３と、当該溝付プラグ３を中心として高速
   回転する回転ダイス３２とを設置し、 前記回転ダイス３２内には、前記溝付プラグ３の外周面
   側へ押圧される状態に複数の加工ボール３０を遊転自在
   に保持させ、 前記フローティングダイス２０には当該フローティング
   ダイス２０を前記素管１の管軸方向に沿って振動させる
   加振機構５を設けたことを特徴とする、 内面溝付管の製造装置。