(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯材を巻込んで多重巻管を成形しろう付けもしくは拡散結合する多重巻管の製造方法において、エッジ部をベベリング成形した金属帯材を板状から成形ロールにて当該帯材の一側部より巻回して一重巻成形するとともに他側部は半円状に成形し、続いて内側に形成された一重巻管の外壁となる前記半円状の他側部をダイスにより縮径しながら多重巻チューブ形状に成形し、該多重巻チューブをロールにて多重巻チューブの壁間を緊締し、その後ろう付けもしくは拡散結合することを特徴とする多重巻管の製造方法。
【請求項２】
金属帯材を巻込んで多重巻管を成形しろう付けもしくは拡散結合する多重巻管の製造装置において、エッジ部をベベリング成形した金属帯材を板状から当該帯材の一側部より巻回して一重巻成形するとともに他側部は半円状に成形する複数の成形ロールと、前記内側に形成された一重巻管の外壁となる前記半円状の他側部を縮径しながら多重巻チューブ形状に成形するテーパ孔付きダイスと、前記多重巻チューブの壁間を緊締するためのロールと、からなり、前記一重巻成形用ロールとテーパ孔付きダイス、および壁間緊締用ロールを同一ラインに配置して構成したことを特徴とする多重巻管の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ろう付けもしくは拡散結合による製管技術に係り、より詳しくは予め少なくとも一表面にろう材または拡散材のめっき層を有するか、或いは有しない金属帯材（フープ材）を用いて、各壁間をろう付けもしくは拡散結合することにより多重巻管を製造する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属帯材から二重巻管、三重巻管、四重巻管等の多重巻管を成形する方法としては、金属帯材を巻き込んで多重巻管を成形する方法が一般的である。この方法を採用した従来の多重巻管の成形方法としては、例えば多数段の成形用ロールにて内周側より順次ロール成形する一般的にバンディ方式と称せられる成形方式がある。このバンディ方式は、多重巻管に成形される金属帯材の送り方向に、該金属帯材の案内ロールと、金属帯材を板状から多重巻に成形する多数の造管または成形ロールと、整形、仕上をする整形ロールが順次配置され、金属帯材の案内ロール側に配置したスイマ付きロッド（芯金）とから構成された成形装置により、金属帯材を多重巻管に成形する方式である。
【０００３】
すなわち、この方式は、エッジ部をベベリング成形した金属帯材が案内ロールにより多数の成形ロールに導入され、成形ロール工程で金属帯材のまだ解放している両エッジ部より挿入しているスイマ付きロッドの周面に沿って金属帯材が多数の成形ロールによって巻込まれながら多重巻チューブ形状に成形され、しかる後、整形ロールによりその多重巻チューブの壁間が緊締されて整形、仕上が施されるようになっている。
【０００４】
一方、米国特許第２，９９８，０４７号公報には、金属材のフープを長手方向に移動しながら、該フープの長手方向の半分を相対方向に交差してほぼ対象関係で巻回し、結果として約７２０度にわたりフープ材をラップする際に、それぞれ長手方向の半分が約３６０度にわたりラップするようにして多重巻管に成形する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、バンディ方式を採用した従来の多重巻管の成形方法は、管内周側より順次ロール成形して多重巻成形する方法であるため、多数の造管または成形ロールを必要とし、巻数が少ない二重巻管を成形する場合であっても、その成形工程は大小約２０組程度の多段の成形ロールで構成されているため、装置全体が極めて長尺ないし大型化するのみならず、成形の最初に材料を通過させるのに多くの手間と時間を要するという欠点がある。また、多数の成形ロールに対し多量の潤滑油をしようするにも拘らずロールの摩耗度合は各段のロールによって異なるため、全成形ロールの摩耗度合の管理は極めて面倒であり、さらに各ロールスタンドにおける成形ロールの締付力の調整も難しいという欠点がある。また、前記米国特許の管製造法に関しても、上記バンディ方式と同様、フープ材を長手方向に移動させかつ多量の潤滑油を使用しながらローラにて巻回しかつラップさせて多重巻壁を形成する方法であるため、装置全体が長尺ないし大型化するという欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の欠点を解消するためになされたもので、多重巻成形工程を簡素化することによって、成形作業能率の向上、成形ロール管理の簡素化、およびロール締付力調整作業の簡易迅速化をはかるとともに、潤滑油の使用量を減少できる多重巻管の製造方法とその装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多重巻成形工程を簡素化する手段として、フープの片側より巻回する方式を採用したもので、その要旨は、金属帯材を巻込んで多重巻管を成形しろう付けもしくは拡散結合する多重巻管の製造方法において、エッジ部をベベリング成形した金属帯材を板状から成形ロールにて当該帯材の一側部より巻回して一重巻成形するとともに他側部は半円状に成形し、続いて内側に形成された一重巻管の外壁となる前記半円状の他側部をダイスにより縮径しながら多重巻チューブ形状に成形し、該多重巻チューブをロールにて多重巻チューブの壁間を緊締し、その後ろう付けもしくは拡散結合することを特徴とするものである。
【０００８】
すなわち、この方法は、ダイスにより多重巻に成形する際に金属帯材の全面がダイスの内周面に当接しないように、先に複数の成形ロールにより金属帯剤の片側より巻回して一重巻管を成形した後ダイスに通すようにしたものである。成形工程において金属帯材の全面がダイスの内周面の全面に当接すると、焼付きや摩耗防止のための多量の潤滑剤が必要となり、後工程のろう付けもしくは拡散結合の際に潤滑剤に含有されている炭素を取除く必要がある。しかるに、金属帯材の片側より巻回する方法をとると、成形工程においては金属帯の全面がダイスの内周面の全面に当接しないため、焼付きや摩耗防止のための潤滑剤の使用量が僅かとなり、ろう付けもしくは拡散結合が容易となるのみならず、金属帯材にも余分の力がかからず、残留疲労応力が少なく、かつ金属帯材の擦り傷等の発生も防止できる。このため、本発明ではダイスにより多重巻に成形する前に、金属帯材の片側より巻回する方法をとったのである。
【０００９】
また、本発明方法を実施するための装置としては、エッジ部をベベリング成形した金属帯材を板状から当該帯材の一側部より巻回して一重巻成形するとともに他側部は半円状に成形する複数の成形ロールと、前記内側に形成された一重巻管の外壁となる前記半円状の他側部を縮径しながら多重巻チューブ形状に成形するテーパ孔付きダイスと、前記多重巻チューブの壁間を緊締するための整形ロールと、からなり、前記一重巻成形用ロールとテーパ孔付きダイス、および整形ロールを同一ラインに配置して構成した装置を要旨とするものである。なお多重巻チューブの壁間を緊締するために整形ロールとともに、スイマー付き芯金を併用することが好ましい。
【００１０】
本発明装置によると、複数の成形ロールにより金属帯材の一側部より円形に一重巻されるとともに、該金属帯材の他側部が半円状に成形された状態でテーパ孔付きダイスにより絞られながら縮径され多重巻チューブ形状に成形される。そして、最終的に整形ロール、および好ましくは芯金の併用により多重巻チューブの壁間が密着するように緊締されて多重巻管が形成される。
【００１１】
なお、特開平７−３９９３２号公報には、入側から出側にいくにしたがって直径を小さくするテーパを付した部分を入側に有する断面円形の貫通孔が穿設されたテーパ孔付きダイスを用いて平板状の金属帯（フープ材）を一挙に管状（一重巻管）に成形する方法が開示されているが、この方法では、フープの両側端縁が摩耗したり、潰れたりするため、例えばポリテトラフルオロエチレンを主成分とするフッ素樹脂粉末をフロンソルブにより希釈した潤滑剤を必要とするが、このような潤滑剤は高価であるのみならず、この種の潤滑剤には炭素が多量に含まれているため、ろう付け製管法にこのような潤滑剤を用いた場合には、後工程のろう付けの際にこの炭素を十分に取り除く必要があり、工程増を余儀なくされ、製造コストが高くつくという欠点がある。さらに、フープ材を一挙に管状に成形する方法では、フープ材の幅方向に急激な応力がかかる等の欠点があり、本発明の対象とするろう付けや拡散結合による多重巻管の製造には適用できない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、ここでは二重巻管の製造を例にとり説明する。
図１は本発明に係る多重巻管製造装置の装置構成例を示す概略図、図２は同上装置により二重巻管を成形する場合の各工程における断面形状を示す概略図で、（ａ）は図１の第１工程におけるベベリング加工された金属帯材を示す断面図、（ｂ）は同第１工程におけるＮｏ．１成形ロール部の断面図、（ｃ）は同Ｎｏ．２成形ロール部の断面図、（ｄ）は同Ｎｏ．３成形ロール部の断面図、（ｅ）は同Ｎｏ．４成形ロール部の断面図、（ｆ）は同Ｎｏ．５成形ロール部の断面図、（ｇ）は図１の第２工程におけるイ部の断面図、（ｈ）は同第２工程におけるロ部の断面図、（ｉ）は同第２工程におけるハ部の断面図、図３は同第２工程を拡大して示す縦断側面図、図４は同第３工程を拡大して示す縦断正面図であり、１は多重巻管の成形時に各壁間をろう付けもしくは拡散結合するためのろう材もしくは拡散材が好ましくは両面に設けられためっき層を有するか、あるいは有しない金属帯材、２はベベリングロール、３−１〜３−５は一重巻管成形ロールで、３−１はＮｏ．１成形ロール、３−２はＮｏ．２成形ロール、３−３はＮｏ．３成形ロール、３−４はＮｏ．４成形ロール、３−５はＮｏ．５成形ロール、４は二重巻管成形用テーパ孔付き絞りダイス、５は二重巻管整形ロール、６はスイマー６−１付き芯金、１１は一重巻管、１２は二重巻管、１２−１は二重壁チューブである。
【００１３】
ベベリングロール２は、二重巻管の内周面および外周面に段差が生じないようにするために金属帯材１のエッジ部を所定の角度で斜めにカットするための加工用ロールである。Ｎｏ．１成形ロール３−１は、円周側面を円弧状に形成した一対のロール３−１ａ、３−１ｂとからなり、Ｎｏ．２成形ロール３−２は、円周側面を円弧状に形成したロール３−２ａと円弧状カリバ付きロール３−２ｂとからなり、Ｎｏ．３成形ロール３−３は、径の異なる円弧状カリバ付きロール３−３ａ、３−３ｂとからなり、Ｎｏ．４成形ロール３−４は、同じく径の異なる円弧状カリバ付きロール３−４ａ、３−４ｂとからなり、Ｎｏ．５成形ロール３−５は、同じく径の異なる円弧状カリバ付きロール３−５ａ、３−５ｂとからなっている。
【００１４】
二重巻管成形用テーパ孔付き絞りダイス４は、図３に拡大して示すごとく、入側から出側にいくにしたがって直径を小さくするテーパを付した断面ほぼ円形の貫通孔４−１が穿設されているダイスである。二重巻管整形ロール５は、上下一対のカリバ付きロール５−１で構成されている。
【００１５】
次に、上記装置による二重巻管の成形工程について説明する。
案内ロール等（図示せず）により案内されて送給される金属帯材１は、まず図１の第１工程においてベベリングロール２によりエッジ部がベベリング成形される。次に、同工程のＮｏ．１成形ロール３−１〜Ｎｏ．３成形ロール３−３により該金属帯材１の両側部が徐々に曲率半径の異なる円弧状に曲げられていき、さらにＮｏ．４成形ロール３−４にて曲率半径の小さい方の円弧が巻回され、Ｎｏ．５成形ロール３−５にて同部分が内側に巻回されて多重巻管の最内壁となる一重巻管１１が成形される。一方、金属帯材１の他端部は、Ｎｏ．１成形ロール３−１から徐々に半円状に成形されてその状態を保持される。
【００１６】
Ｎｏ．５成形ロール３−５を出た成形体は、次の第２工程において二重巻管成形用テーパ孔付き絞りダイス４により二重巻チューブ形状に成形される。すなわち、二重巻管成形用テーパ孔付き絞りダイス４は前記したごとく、入側から出側にいくにしたがって直径を小さくするテーパを付した断面ほぼ円形の貫通孔４−１が穿設された構造となっているので、このダイスに前記成形体を通すことによって一重巻管１１の他端側が徐々に縮径されて二重壁に成形されていき、ダイス出口部ではほぼ完全な二重壁を有するチューブ１２−１に成形される。
【００１７】
このようにしてほぼ完全な二重壁チューブ形状に成形されたチューブ１２−１は、最終段階の第３工程において整形ロール５とスイマ６−１付き芯金６により二重壁部分を密着されて、整形、仕上が施される。すなわち、一対の整形ロール５において二重壁チューブ１２−１は内側をスイマ６−１で支持されつつ内外から緊締されることにより壁間が密着されタイトな状態に仕上げられて完全な二重管１２となる。なお、スイマー６−１付き芯金６はオープンパイプ状態の時に管内に挿入される。
【００１８】
このように壁間が密着して成形された二重巻管はその後加熱炉、高周波加熱装置、抵抗加熱装置等によって加熱して金属帯材の好ましくは両面にめっきなどにより設けられたろう材もしくは拡散材を溶融もしくは拡散させ、各壁間をろう付けもしくは拡散結合して製品としての二重巻管が完成する。
【００１９】
なお、本発明装置の第１工程における各種成形ロールについては、製造する多重巻管の種類や寸法（径、肉厚等）、材質等に応じて適当に組合せて構成すればよい。またここでは、二重巻管の成形を例にとり説明したが、本発明は二重巻管のみならず図５（ａ）のような三重巻管２２、同図（ｂ）のような四重巻管３２等の成形にも同様に適用できることはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明によれば、以下に記載する効果を奏する。
（１）製造工程は、複数段の成形用ロールで構成する第１工程と、絞りダイスで構成する第２工程および仕上げの第３工程とからなり、比較的小規模の設備で済むため、例えば従来の、多数段の成形用ロールにより直接フープ材を管状に成形するとともに当該管体を縮径しながら多重巻管に成形する方式に比べ成形機を大幅に小型化でき、設備コストを低減できる。
（２）ダイスにより多重巻に成形する際に金属帯材の全面がダイスの内周面に当接しないように、先に金属帯材の片側より巻回してダイスに通す方式であるから、焼付きや摩擦防止のための高級な潤滑剤の使用量を減少することになり、ろう付けもしくは拡散結合が容易となるのみならず、金属帯材にも余分な力がかからず、残留疲労応力が少なく、かつ金属帯材の擦り傷等の発生も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る多重巻管製造装置の装置構成例を示す概略図である。
【図２】同上装置により二重巻管を成形する場合の各工程における断面形状を示す概略図で、（ａ）は図１の第１工程におけるベベリング加工された金属帯材を示す断面図、（ｂ）は同第１工程におけるＮｏ．１成形ロール部の断面図、（ｃ）は同Ｎｏ．２成形ロール部の断面図、（ｄ）は同Ｎｏ．３成形ロール部の断面図、  （ｅ）は同Ｎｏ．４成形ロール部の断面図、（ｆ）は同Ｎｏ．５成形ロール部の断面図、（ｇ）は図１の第２工程におけるイ部の断面図、（ｈ）は同第２工程におけるロ部の断面図、（ｉ）は同第２工程におけるハ部の断面図である。
【図３】図１に示す第２工程を拡大して示す縦断側面図である。
【図４】図１に示す第３工程を拡大して示す縦断正面図である。
【図５】本発明によって製造可能な多重巻管を例示したもので、（ａ）は三重巻管を示す概略図、（ｂ）は四重巻管を示す概略図である。
【符号の説明】
１  金属帯材
２  ベベリングロール
３−１  Ｎｏ．１成形ロール
３−２  Ｎｏ．２成形ロール
３−３  Ｎｏ．３成形ロール
３−４  Ｎｏ．４成形ロール
３−５  Ｎｏ．５成形ロール
４  二重巻管成形用テーパ孔付き絞りダイス
５  二重巻管整形ロール
６  芯金
６−１  スイマー
１１  一重巻管
１２  二重巻管
１２−１  二重壁チューブ
２２  三重巻管
３２  四重巻管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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