(57)【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（１１、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、３２）を送るローラー送り手段（４０、４２、４６、４７、４８）を備え、
前記複数の成形ローラー（３１、３２）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（２０、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（４０）を前記ローラー送り手段（４０、４２、４６、４７、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。
【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７−１３０１８１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２４、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、１２）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（１１、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３１、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２０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、３３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、３３ａ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、３３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４０の変位を受けてチャック機構４２がローラー３１、３２、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、３２、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、１２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３１ｂ、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１１、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１１、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、１２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３３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、１２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、
３１、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。
【図１】
0003610653.tif 000002
【図２】
0003610653.tif 000003
【図３】
0003610653.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003610653.tif 000007
【図７】
0003610653.tif 000008
【図８】
0003610653.tif 000009
【図９】
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