(57)【要約】【課題】穴加工部分を潰すことがなく、バリやカエリおよび切屑を発生させることもなく、しかも加工時間を短縮することが可能なパイプの穴あけ方法を提供する。【解決手段】本発明のパイプの穴あけ方法は、電源（１４）から電圧が印加されたパンチ（１３）の先端面（１３ａ）をパイプ（１１）表面に接触させて閉じた電気回路を形成する。次いで、パンチの先端面（１３ａ）をパイプ（１１）に押し込みながら、パンチ（１３）とパイプ（１１）の接触に伴う抵抗加熱により、パンチ（１３）とのパイプ（１１）の接触部分を過熱させる。過熱されて軟化したパイプ（１１）の上記接触部分をパンチ（１３）の押圧力で打ち抜くと、パイプ（１１）に穴が形成される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されたパンチの先端面をパイプ表面に接触させて閉じた電気回路を形成し、パンチの先端面をパイプに押し込みながら、パンチとパイプの接触に伴う抵抗加熱によりパンチとのパイプの接触部分を過熱させて、軟化したパイプの上記接触部分をパンチの押圧力で打ち抜いて、パイプに穴を形成することを特徴とするパイプの穴あけ方法。
【請求項２】
前記パンチの先端面が平坦であることを特徴とする請求項１記載のパイプの穴あけ方法。
【請求項３】
前記パイプの接触部分が打ち抜かれるとほぼ同時に、パンチへの通電を停止することを特徴とする請求項１又は２記載のパイプの穴あけ方法。
【請求項４】
前記パイプが、ガス器具におけるガス制御装置のガス流入口に接続するガス供給管として使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパイプの穴あけ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプの壁面肉厚部分を穿孔するパイプの穴あけ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のパイプの穴あけ方法としては、キリ（ドリル）による切削加工、レーザーやプラズマ等を用いた溶断加工、あるいは図８に示すように、パイプ１の内部に心金２を挿入してパンチ３によるプレス抜き加工が一般に知られている。
【０００３】
しかしながら、上記パイプの穴あけ方法では、パイプに僅かな潰れが生じたり、表面にバリやカエリが発生し、穴近傍でパッキンシールを行なう際のシール性が低下するという問題点がある。
さらに、キリによる切削加工、レーザーやプラズマを用いた溶断では、加工時間が掛かる上、微小な切屑、スパッタ屑等が発生するという問題がある。
また、プレス抜き加工では、パイプ１の曲げ形状や穴の加工位置によっては、心金２が挿入できない場合があり、心金２を用いずにプレス抜きを行なうと、穴加工部分が潰れてしまうという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、穴加工部分を潰すことがなく、バリやカエリおよび切屑を発生させることもなく、しかも加工時間を短縮することが可能なパイプの穴あけ方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明のパイプの穴あけ方法は、電圧が印加されたパンチの先端面をパイプ表面に接触させて閉じた電気回路を形成し、パンチの先端面をパイプに押し込みながら、パンチとパイプの接触に伴う抵抗加熱によりパンチとのパイプの接触部分を過熱させて、軟化したパイプの上記接触部分をパンチの押圧力で打ち抜いて、パイプに穴を形成することを特徴とするものである。
【０００６】
このように、本発明の穴あけ方法は、パイプの穴加工部分を熱軟化させることで、剪断強度を低下させ、この状態で穴を打ち抜くので、パイプの穴加工部分に潰れを生じさせることがなく、かつ穴周縁のバリや穴表面へのカエリおよび微小な切屑を発生させることもなく、穴あけに要する時間を短縮することが可能となる。
【０００７】
そして、本発明のパイプの穴あけ方法では、上記パンチの先端面が平坦であることが好ましい。このような平パンチを用いることで、パイプの曲面上で頂部から外方へ順次剪断箇所が移動するため、通電電流が剪断箇所に集中し、効率よく発熱する。
また、パンチが上記穴を打ち抜くとほぼ同時に、パンチへの通電を停止することが好ましい。これにより、通電経路が断たれたことによるパイプ内での放電が回避され、放電による穴の変形を回避できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜４は、本発明に係るパイプの穴あけ方法の一例を示し、ここでは、円筒形の鋼鉄製パイプの壁面に穴をあける方法を示す。
【０００９】
即ち、上記パイプ１１の穴あけ方法としては、先ず、図１に示すように、パイプ１１をパイプ受け１２によって水平状態に支持し、パイプ受け１２上に先端面１３ａが平坦なパンチ１３を下方に向けて配置する。この場合、パイプ受け１２とパンチ１３との間に電源１４から電圧が印加され、パイプ受け（受け側電極）１２、パイプ１１、パンチ（パンチ側電極）１３および電源１４からなる電気回路が構成される。
【００１０】
次に、上記パンチ１３をパイプ１１の壁面の穴をあける位置に向けて垂直方向に降下させ、潰れが生じない程度の力で押し付ける。この際、パンチ１３の先端面１３ａがパイプ１１の曲面の頂部に接触した時に、上記電気回路が閉じて電源１４からパイプ１１に電流Ａが流れ、抵抗加熱によりパンチ１３とのパイプ１１の接触部分が瞬時に局部過熱されて軟化し、パイプ１１の剪断強度が低下する。そして、図２に示すように、パイプ１１の剪断箇所１１ａが外方へ移動し、パンチ１３の先端面１３ａ全体がパイプ１１壁面に接触するようになる。この場合、パンチ１３の先端面１３ａが平坦に形成されているので、パイプ１１の曲面上で順次頂部から外方へ剪断箇所１１ａが移動し、通電電流Ａが剪断箇所１１ａに集中し、上記接触部分が効率よく加熱されることになる。
【００１１】
さらに、パンチ１３を押し続けると、図３に示すように、パイプ１１の剪断箇所１１ａの移動が進行し、上記接触部分の剪断は肉厚部分全体に及び、間もなく図４に示すように抜き加工され、パイプ１１の壁面に穴１１ｂが形成される。
【００１２】
ここで、パンチ１３が穴１１ｂを打ち抜いた後、パイプ１１内で放電が発生すると、剪断面を溶かし、穴１１ｂの真円度が低下する。そこで、本発明では、パンチ１３の変位を図示しない位置センサーによって検出し、穴１１ｂを打ち抜くと同時に通電を停止するように制御される。つまり、図５に示すように、パンチ１３がパイプ１１に接触する位置（Ｓ）を位置センサーが検出した時に通電を開始し、穴１１ｂを打ち抜いた位置（Ｅ）を位置センサーが検出した時に通電を停止するように、通電が制御される。
なお、位置センサーに代えてタイマーを用い、パンチ１３がパイプ１１に接触した時に、通電を開始すると同時にタイマーをスタートさせ、穴１１ｂの打ち抜きが完了するに要する所定時間経過後にタイムアップし、通電を停止させるようにしてもよい。
また、パイプ１１の剪断強度は、図６に示すように、５００℃を超えるあたりから急激に低下し始める。従って、パンチ１３とのパイプ１１接触部分の温度が５００℃以上になるように、加熱電流Ａを設定することが好ましい。
【００１３】
このように、本発明の実施の形態のパイプの穴あけ方法では、パンチ１３で押圧しながら加熱し、剪断強度が低下した瞬間に穴１１ｂをあけるので、パイプ１１に潰れを生じることがなく、パイプ１１の真円度を保つことができる。また、従来のような心金を必要としないので、複雑な中空構造体への穴加工に適用できる。さらに、加工時間が常温でのプレス打ち抜きの１／１０程度であり、キリ（ドリル）加工のように微小な切屑やスパッタ屑等が発生せず、加工油等が不要なため洗浄の必要がない。また、抵抗溶接機で穴あけが実現可能であり、設備費も安く、量産性に優れている。
【００１４】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
パイプ１１としてφ１２．７ｍｍ，厚さ１．２ｍｍの鋼鉄（ＳＴＫＭ　１１Ａ）製の管を用い、これを曲率半径６．９ｍｍのクロム銅製パイプ受け１２で水平方向に支持した。パンチ１３が平坦な先端面を有するφ８．０ｍｍの銅タングステンからなるスポット溶接機を用い、パイプ受け１２とパンチ１３とを電気接続して、周波数５サイクル／分の高電圧を印加した。
パンチ１３を垂直方向下向きに２４０ｋｇｆの加圧力でパイプ１１の壁面に押し込み、パイプ１１が穿孔された瞬間に電圧の印加を停止したところ、鋼鉄屑の発生もなく、パイプ１１の真円度が保持されていた。なお、パイプ１１の通電電流は１１，０００Ａであった。
【００１５】
本発明は、上記実施例に示すパイプの穴あけ方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
例えば、実施例では、パンチ１３の先端面１３ａを平坦な形状としたが、図７に示すように、先端部１５ａを段付き形としたものでもよく、このようなパンチ１５は熱の影響部分を狭くするのに効果がある。また、パイプ１１へのパンチ１３の押圧力は、パイプ１１の材質によっても異なるが、一般に１００〜５００ｋｇｆの範囲にあり、２００〜３００ｋｇｆの範囲にあることが好ましい。
なお、パイプの形状は、円筒形に限られるものではなく、断面形状が例えば四角形や楕円形であってもよい。パイプの材質は、各種用途に応じた特性を有する電気抵抗の高い金属または合金であれば、特に限定されるものではない。また、パイプ受けの材質としてはクロム銅やベリリウム銅合金等が挙げられ、パンチは通常銅タングステン製のものが用いられる。
本発明において穴あけされるパイプは、例えばガス器具に取り付けられるガスコックやガスバルブ等のガス制御装置に設けたガス流入口に接続するガス供給管として使用される。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、穴周縁のバリやパイプ表面へのカエリおよび切屑が発生せず、パイプの真円度を保ちながら短時間でパイプに穴をあけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパイプの穴あけ方法の一例を示すものであり、（ａ）はパンチがパイプに接触した時の状態を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を直交する方向から見た説明図である。
【図２】（ａ）は図１に示す状態からパイプの剪断箇所が外方に拡大した状態を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を直交する方向から見た説明図である。
【図３】（ａ）は図２に示す状態からパイプの剪断箇所が更に移動した状態を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を直交する方向から見た説明図である。
【図４】（ａ）は図３に示す状態からパイプの穴あけ加工が完了した状態を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）を直交する方向から見た説明図である。
【図５】図１に示すパイプへの通電開始とその停止のタイミングを示す説明図である。
【図６】パイプの剪断強度と加熱温度との関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明に係るパイプの穴あけ方法に使用される別のパンチの先端部を示す正面図である。
【図８】従来のパイプの穴あけ方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１・・・　パイプ、　　１１ａ・・・　剪断箇所、　　１１ｂ・・・　穴、　　１２・・・　パイプ受け、　　１３・・・　パンチ、　１３ａ・・・　先端面、　　１４・・・　電源。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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