(57)【要約】【課題】材料を問わずにろう付けを行なえ、かつ、寸法精度および強度の向上を図る上で有利な部材の生産方法を提供すること。【解決手段】パイプ１４の端部を、継手本体１２を構成するニップル２０のパイプ結合用凹部３４に挿入し、リング状のろう材３６を底面３４０４寄りの結合用内周面３４０２の箇所に位置させた状態で、結合用内周面３４０２の内側に結合用外周面１４０６を位置させる。この状態で結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とを相対的に高速変位させる。このように結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とを相対的に高速変位させると、それら結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とが互いに接触している箇所で摩擦熱が発生する。この摩擦熱がろう材３６に伝達されることにより結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とのろう付けがなされ、パイプ１４の端部がニップル２０のパイプ結合用凹部３４に結合される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１構成部品の結合用外周面と第２構成部品の結合用内周面とがろう付けにより結合されて構成された部材の生産方法であって、
前記ろう付けを、前記結合用内周面と前記結合用外周面とを相対的に高速変位することで行なう、
ことを特徴とする部材の生産方法。
【請求項２】
前記高速変位は、前記第１構成部品と前記第２構成部品とを相対的に高速回転させることで行なう、
ことを特徴とする請求項１記載の部材の生産方法。
【請求項３】
前記高速変位は、前記第１構成部品と前記第２構成部品とに超音波振動を与えることで行なう、
ことを特徴とする請求項１記載の部材の生産方法。
【請求項４】
前記第２構成部品は、前記結合用内周面に加え前記結合用内周面の全周から前記結合用内周面の半径方向内方に起立する環状の底面とを有し、
前記結合用内周面と前記底面とで凹部が形成され、
前記ろう付けの際に用いるろう材にリング状を呈するものを用い、前記ろう材を前記底面寄りの前記結合用内周面の箇所に配置する、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の部材の生産方法。
【請求項５】
前記部材は、ホースを機器側継手金具に結合するホース継手金具であり、
前記第１構成部品は、前記機器側継手金具に着脱可能な袋ナットが回転可能に結合されたパイプであり、
前記第２構成部品は、前記ホースが結合される継手本体であり、
前記結合用外周面は、前記パイプの端部の外周面であり、
前記結合用内周面は、前記ホースが結合される箇所と反対の前記継手本体の端部に設けられ前記パイプの端部が挿入されるパイプ結合用凹部の内周面である、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の部材の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１構成部品の結合用外周面と第２構成部品の結合用内周面とがろう付けにより結合されて構成される部材の生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
管継手の１つとしてホース継手金具が挙げられ、ホース継手金具は、継手本体とパイプと袋ナットとを含んで構成される（特許文献１）。
このホース継手金具では、パイプの結合用外周面を継手本体の結合用内周面に挿入し、結合用内周面と結合用外周面との間に介在させたろう材により結合用外周面と結合用内周面とをろう付けしている。
そしてろう付けには高周波誘導加熱を用い、パイプおよびニップルに渦電流を発生させてジュール熱を生じさせ、そのジュール熱によりろう材を加熱して溶融させろう付けを行っている。
しかしながら、高周波誘導加熱によりジュール熱を発生させることができる材料は磁性を有するものに限定されるため、銅やアルミニウムなどの材料を用いたパイプやニップルではろう付けができない。
そこで、パイプの結合用外周面とニップルの結合用内周面との間にろう材を介在させた状態で、それらパイプとニップルの全体を雰囲気炉に入れて加熱することでろう材を溶融させろう付けを行なう技術も用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７９００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、雰囲気炉によってパイプおよびニップルの全体を高温に加熱すると、パイプおよびニップルの全体に熱ひずみが発生するため、パイプおよびニップルの寸法精度を確保する上で不利がある。
また、パイプおよびニップルの全体が焼き鈍しされるため、パイプおよびニップルの強度を確保する上で不利がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、その目的は材料を問わずにろう付けを行なえ、かつ、寸法精度および強度の向上を図る上で有利な部材の生産方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、第１構成部品の結合用外周面と第２構成部品の結合用内周面とがろう付けにより結合されて構成された部材の生産方法であって、前記ろう付けを、前記結合用内周面と前記結合用外周面とを相対的に高速変位することで行なうことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記高速変位は、前記第１構成部品と前記第２構成部品とを相対的に高速回転させることで行なうことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記高速変位は、前記第１構成部品と前記第２構成部品とに超音波振動を与えることで行なうことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記第２構成部品は、前記結合用内周面に加え前記結合用内周面の全周から前記結合用内周面の半径方向内方に起立する環状の底面とを有し、前記結合用内周面と前記底面とで凹部が形成され、前記ろう付けの際に用いるろう材にリング状を呈するものを用い、前記ろう材を前記底面寄りの前記結合用内周面の箇所に配置することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記部材は、ホースを機器側継手金具に結合するホース継手金具であり、前記第１構成部品は、前記機器側継手金具に着脱可能な袋ナットが回転可能に結合されたパイプであり、前記第２構成部品は、前記ホースが結合される継手本体であり、前記結合用外周面は、前記パイプの端部の外周面であり、前記結合用内周面は、前記ホースが結合される箇所と反対の前記継手本体の端部に設けられ前記パイプの端部が挿入されるパイプ結合用凹部の内周面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、結合用外周面と結合用内周面とを相対的に高速変位させ、結合用外周面と結合用内周面とが互いに接触している箇所で摩擦熱を発生させ、その摩擦熱によりろう材を溶融してろう付けを行なうようにした。
したがって、このような摩擦熱は、結合用外周面と結合用内周面とが互いに接触している限られた範囲に発生することから、摩擦熱によって高温に加熱される範囲が限定されたものとなる。
そのため、従来のように雰囲気炉によって部材の全体を高温に加熱する場合と比較して、部材の全体に熱ひずみが発生することを抑制でき、部材の寸法精度の向上を図る上で有利となる。
また、部材の全体が焼き鈍しされることを抑制できるので、部材の強度の向上を図る上で有利となる。
また、摩擦熱を利用してろう付けを行なうため、磁性を有さない材料であってもろう付けが可能であり、様々な材料で構成された部材のろう付けを行なう上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、ろう材を効率よく溶融させる上で有利となり、結合用外周面の全域と結合用内周面の全域とを確実にろう付けする上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、ろう付けを、超音波振動装置といった簡単な設備によって行なうことができ、製造設備の簡素化を図る上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、ろう付けの作業効率を高める上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、部材がホース継手金具である場合に請求項１の効果を奏する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る部材の生産方法によって生産されたホース継手金具の断面図である。
【図２】実施の形態に係る部材の生産方法によって生産されたホース継手金具がホースの端部に取り付けられた状態を示す一部を破断した側面図である。
【図３】実施の形態に係る部材の生産方法によって生産されるホース継手金具の組み立て工程を説明する説明図である。
【図４】実施の形態に係る部材の生産方法によって生産されるホース継手金具の組み立て工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態に係る部材の生産方法について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、生産する部材がホース継手金具である場合について説明する。
まず、ホース継手金具について説明する。
図１に示すように、ホース継手金具１０は、継手本体１２と、パイプ１４と、袋ナット１６とを含んで構成されている。
ホース継手金具１０は、継手本体１２がホース１８（図２参照）の端部に連結され、袋ナット１６が機器側の機器側継手金具に着脱可能に結合されて使用される。そして、ホース１８内を流れる流体を適宜機器に供給し、あるいは、適宜機器から流体をホース１８により排出させる。
【０００９】
継手本体１２はニップル２０とソケット２２とを備えている。
本実施の形態では、継手本体１２は第２構成部品を構成している。
ニップル２０は金属製で中心に流体流通用の孔２００２が貫通形成された筒状を呈している。
ニップル２０の外周部には、同軸上に工具掛け部２４と、凹溝２６と、ニップル側筒状部２８とが並べられて設けられている。
ニップル側筒状部２８は、ホース１８の内部に挿入される部分であり、その外周面に凹凸部２８０２が設けられている。
【００１０】
ソケット２２は、金属製で円筒状を呈している。
ソケット２２は、同軸上に筒状の取り付け部３０とソケット側筒状部３２とが並べられて構成されている。
取り付け部３０は、ニップル２０の凹溝２６に加締められることで取着され、これによりニップル２０とソケット２２とが結合されている。
取り付け部３０が凹溝２６に取着された状態で、ニップル側筒状部２８とソケット側筒状部３２との間に環状空間Ｓが設けられている。
【００１１】
そして、図２に示すように、ニップル側筒状部２８とソケット側筒状部３２との間の環状空間Ｓにホース１８が挿入された状態で、不図示の加締め装置によりソケット２２の軸心方向に沿った加締め範囲内でソケット側筒状部３２がその半径方向内側に加締められ、ホース１８の内周面１８０２の全周をニップル側筒状部２８の外周面２８０４の全周に密着させた状態でホース継手金具１０がホース１８に取り付けられる。
【００１２】
図１、図２に示すように、工具掛け部２４は、その外周部が六角形状に形成され、その内周部に、ニップル２０の軸方向外方に開放状のパイプ結合用凹部３４が形成され、すなわち継手本体１２の長手方向の端部にパイプ結合用凹部３４が形成されている。
パイプ結合用凹部３４は円筒面からなる結合用内周面３４０２と、結合用内周面３４０２の端部から内周面の半径方向内方に直角に起立する環状の底面３４０４とを有している。
【００１３】
パイプ１４は、金属製で中心に流体流通用の孔１４０２が貫通形成された筒状を呈している。
本実施の形態では、パイプ１４は第１構成部品を構成している。
パイプ１４の外周部は、その軸心方向の端部に大径部１４０４が位置し、残りの部分は均一外径の円筒面からなる結合用外周面１４０６が位置している。
なお、結合用内周面３４０２と結合用外周面１４０６とは、それぞれろう付けに適した嵌め合い公差で形成されている。
【００１４】
袋ナット１６は、その外周部が六角形状に形成され、内周部に雌ねじ１６０２と環状突起部１６０４とが形成されている。
雌ねじ１６０２は、機器側継手金具に着脱可能に結合される箇所であり、パイプ１４の大径部１４０４の外径よりも大きい寸法の内径で形成されている。
環状突起部１６０４の内径は、パイプ１４の結合用外周面１４０６の外径よりも大きく、パイプ１４の大径部１４０４の外径よりも小さい寸法で形成され、袋ナット１６は、環状突起部１６０４がパイプ１４の結合用外周面１４０６に回転可能に組み付けられることでパイプ１４に取り付けられている。
【００１５】
そして、パイプ１４は、結合用外周面１４０６の端部がパイプ結合用凹部３４の結合用内周面３４０２に挿入され、結合用外周面１４０６とパイプ結合用凹部３４の結合用内周面３４０２とがろう付けされることでパイプ１４が継手本体１２に結合されている。
すなわち、第１構成部品であるパイプ１４の結合用内周面３４０２と第２構成部品である継手本体１２の結合用外周面１４０６とがろう付けされることで、部材であるホース継手金具１０が構成されている。
【００１６】
次に、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２のろう付けについて説明する。
まず、図３に示すようにリング状のろう材３６を、パイプ結合用凹部３４の底面３４０４寄りの結合用内周面３４０２の箇所に配置する。
なお、図３、図４では、ソケット２２が図示されておらず、袋ナット１６を有するパイプ１４とニップル２０とをろう付けにより結合する場合について説明するが、袋ナット１６を有するパイプ１４と、継手本体１２とをろう付けにより結合させるなど任意である。この場合、図３、図４に示すように、袋ナット１６を有するパイプ１４とニップル２０とをろう付けにより結合した場合、さらに、ソケット２２を結合することで継手本体１２が構成され、ホース用継手金具１０が構成されることになる。
本発明では、ろう付けの際の、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２の軸心方向の向きは限定されないが、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２の軸心方向の向きを鉛直方向とし、パイプ結合用凹部３４を上方に向けて継手本体１２を配置すると、リング状のろう材３６をパイプ結合用凹部３４に落とし込むことができるため、ろう材３６を簡単に配置する上で有利となる。
このようなろう材３６として、銅ろう材、銀ろう材など従来公知の様々なろう材が使用可能である。
【００１７】
次に、パイプ１４の端部を継手本体１２のパイプ結合用凹部３４に挿入し、リング状のろう材３６を底面３４０４寄りの結合用内周面３４０２の箇所に位置させた状態で、結合用内周面３４０２の内側に結合用外周面１４０６を位置させる。
この状態で結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とを相対的に高速変位させる。
このような高速変位は、パイプ１４およびニップル２０をそれらの軸心回りに逆方向に高速回転させることにより行なわれ、あるいは、パイプ１４とニップル２０の一方をそれらの軸心回りに高速回転させることにより行なわれる。
より具体的には、高速変位は、パイプ１４およびニップル２０を軸受機構によってそれぞれ回転可能に支持しておき、パイプ１４およびニップル２０をモータなどのアクチュエータを用いて逆向きに高速回転させることで行なわれ、あるいは、パイプ１４およびニップル２０の一方を軸受機構によって回転可能に支持しておき、パイプ１４およびニップル２０の一方をモータなどのアクチュエータを用いて逆向きに高速回転させることで行なわれる。
【００１８】
あるいは、このような高速変位は、パイプ１４およびニップル２０に超音波振動を与えることによって行っても良い。
より具体的には、超音波振動発生装置のコーンをパイプ１４およびニップル２０の一方あるいは双方に当て付けることでパイプ１４およびニップル２０に超音波振動を与える。
この場合、摩擦熱が発生する箇所は、超音波振動発生装置のコーンを当て付けた部分ではなく、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とが接触している部分となる。
【００１９】
このように結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とを相対的に高速変位させると、それら結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とが互いに接触している箇所で摩擦熱が発生する。
この摩擦熱がろう材３６に伝達されることによりろう材３６の温度が上昇し、ろう材３６の温度がその融点を超えるとろう材３６が溶融する。
溶融したろう材３６は、毛細管現象によって結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との隙間に浸透し、やがて結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との隙間の軸心方向および周方向の全域に広がっていく。
溶融したろう材３６が結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との隙間の軸心方向および周方向の全域に広がったならば、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との相対的な高速変位を停止させる。
これによりろう材３６が冷却され、凝固することで結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とのろう付けがなされ、パイプ１４の端部がニップル２０のパイプ結合用凹部３４に結合される。
この後、図１に示すように、ニップル２０にソケット２２を加締めにより取り付けることで継手本体１２が構成され、ホース継手金具１０が完成する。
【００２０】
本実施の形態によれば、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とを相対的に高速変位させ、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とが互いに接触している箇所で摩擦熱を発生させ、その摩擦熱によりろう材３６を溶融してろう付けを行なうようにした。
したがって、このような摩擦熱は、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とが互いに接触している限られた範囲に発生することから、摩擦熱によって高温に加熱される範囲が限定されたものとなる。
そのため、従来のように雰囲気炉によって袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の全体を高温に加熱する場合と比較して、袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の全体に熱ひずみが発生することを抑制でき、袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の寸法精度の向上を図る上で有利となる。
また、袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の全体が焼き鈍しされることを抑制できるので、袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の強度の向上を図る上で有利となる。
【００２１】
また、高周波誘導加熱によって加熱してろう材３６を溶融してろう付けを行なう場合は、高周波誘導加熱によって加熱することができない銅やアルミニウムなどの磁性を有さない材料のろう付けができない。
これに対して本発明では、摩擦熱を利用してろう付けを行なうため、磁性を有さない材料であってもろう付けが可能であり、様々な材料で構成された第１構成部品の結合用外周面１４０６と第２構成部材の結合用内周面３４０２とのろう付けを行なう上で有利となる。
【００２２】
また、本実施の形態では、リング状のろう材３６を結合用内周面３４０２に落として配置するので、ろう材３６を簡単に配置する上で有利となり、ろう付けの作業効率を高める上で有利となる。
【００２３】
また、本実施の形態では、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との相対的な高速変位を、相対的に高速回転させることで行なうようにしたので、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との間でそれらの軸方向および周方向にわたって確実に摩擦熱を発生させることができ、ろう材３６を効率よく溶融させる上で有利となり、結合用外周面１４０６の全域と結合用内周面３４０２の全域とを確実にろう付けする上で有利となる。
【００２４】
また、本実施の形態では、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との相対的な高速変位を、それら結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２に超音波振動を与えることによって行うようにしたので、パイプ１４とニップル２０とのろう付けを、超音波振動装置といった簡単な設備によって行なうことができ、製造設備の簡素化を図る上で有利となる。
また、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２との相対的な高速変位を、相対的に高速回転させることで行なうようにした場合と同様に、摩擦熱が発生する箇所は、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２とが接触している部分となるため、加熱されるパイプ１４およびニップル２０の部分は、ろう付けを行なうために必要な最小限度の部分となる。
そのため、袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の全体に熱ひずみや焼き鈍しが発生することを抑制でき、袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の寸法精度の向上を図る上で、また、袋ナット１６、パイプ１４およびニップル２０の強度の向上を図る上で有利となる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２が円筒面である場合について説明したが、結合用外周面１４０６と結合用内周面３４０２が円錐面であってもよいことは無論である。
また、本実施の形態では、生産する部材が、ホース継手金具１０である場合について説明したが、本発明は、結合用外周面を有する第１構成部品と結合用内周面を有する第２構成部品とをろう付けして完成する様々な部材に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ホース継手金具（部材）
１２  継手本体（第２構成部品）
１４  パイプ（第１構成部品）
１４０６  結合用外周面
１６  袋ナット
１８  ホース
２０  ニップル
３４  パイプ結合用凹部
３４０２  結合用内周面
３４０４  底面
３６  ろう材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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