(57)【要約】【課題】一端に拡径管部を有し他端に小径短管部を有する金属製管継ぎ手の製造時間の短縮とコスト削減を達成し、加えて製造方法と装置を簡素化し、高品質の管継ぎ手を得る。【解決手段】金属製管継ぎ手１を形成する小径短管部２と同径の内径と外径を有する金属製素管４を用い、他方該素管４の内径と略同径の外径を有するガイド型部６と、該ガイド型部６から漸次拡径する拡径成形型部７とを有する拡径型８を用い、該拡径型８を形成する上記ガイド型部６に上記素管４の下端部を外挿し、上記拡径成形型部７の上端肩部に支持して直立し、上記素管４の上端面を加圧して、同素管４を外径面の非拘束下で上記下端部側から上記拡径型８の外周面に圧入して拡径成形し上記管継ぎ手１の拡径管部３を成形すると同時に、上記ガイド型部６を上記素管４の上端部に緩挿し、該ガイド型部６が緩挿された上記素管４の上端部を上記管継ぎ手１の小径短管部２として残存する。【選択図】　　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小径短管部と、該小径短管部から漸次拡径する拡径管部とを有する金属製管継ぎ手の製造方法において；該金属製管継ぎ手を形成する上記小径短管部と同径の内径と外径を有する金属製素管を用いる；他方該金属製素管の内径と略同径の外径を有するガイド型部と、該ガイド型部から漸次拡径する拡径成形型部とを有する拡径型を用いる；該拡径型を形成する上記ガイド型部に上記金属製素管の下端部を外挿し、上記拡径成形型部の上端肩部に支持して直立する；上記金属製素管の上端面を加圧して、同素管を外径面の非拘束下で上記下端部側から上記拡径型の外周面に圧入して拡径成形し上記金属製管継ぎ手の拡径管部を成形する；同時に上記ガイド型部を上記金属製素管の上端部に緩挿する；該ガイド型部が緩挿された上記金属製素管の上端部を上記金属製管継ぎ手の小径短管部として残存する；ことを特徴とする金属製管継ぎ手の製造方法。
【請求項２】
上記金属製素管の上記拡径管部に成形される素管部分を部分加熱し、上記拡径成形に供することを特徴とする請求項１記載の金属製管継ぎ手の製造方法。
【請求項３】
上記金属製素管内に加熱部と非加熱部とを隔てる断熱材を入れ込み上記部分加熱を行うことを特徴とする請求項２記載の金属製管継ぎ手の製造方法。
【請求項４】
上記拡径型を加熱し、上記拡径成形に供することを特徴とする請求項１記載の金属製管継ぎ手の製造方法。
【請求項５】
上記拡径型の下端部外周面にリング形受圧座を嵌装し、上記拡径成形型部によって拡径成形された拡径管部の下端面を該リング形受圧座の表面にて受圧することを特徴とする請求項１記載の金属製管継ぎ手の製造方法。
【請求項６】
上記拡径型が上端面と下端面で開口せる空洞を有することを特徴とする請求項１記載の金属製管継ぎ手の製造方法。
【請求項７】
上記金属製素管が長尺金属製管を鋸引き切断して形成したものであることを特徴とする請求項１記載の金属製管継ぎ手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボールバルブを収容する金属製管継ぎ手や、異径管相互の金属製管継ぎ手の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールバルブを収容する金属製管継ぎ手や、異径管相互の金属製管継ぎ手は、小径短管部と、該小径短管部から漸次拡径する拡径管部とを有している。
【０００３】
従来、上記金属製管継ぎ手を金属製素管から製造する方法として、金属製素管をスピニング加工する方法、或いは雌型（下型）内に金属製素管を設置し、同素管内に雄型（上型）を突き入れ、同素管を該雌雄型の拘束下において塑性変形させるプレス成形加工等が実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら何れの製造法も製造時間と製造コストが嵩み、生産性の向上と製造コストの削減には限界を有している。
【０００５】
又スピニング加工法は厚肉の管継ぎ手の製造には適用し難く、又上記雌型と雄型を用いたプレス成形加工法では製品の過度の局部肉痩せの現象を回避し難く、歩留まりを悪化し、大形のプレス装置が必要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記金属製管継ぎ手の製造時間を大幅に短縮し、且つコスト削減を達成する。加えて製造方法と製造技術と製造装置を簡素化し、所期の管継ぎ手を得るものである。
【０００７】
前記の通り、上記金属製管継ぎ手は小径短管部と、該小径短管部から漸次拡径する拡径管部とを有する。
【０００８】
上記金属製管継ぎ手の製造方法において、該金属製管継ぎ手を形成する上記小径短管部と同径の内径と外径を有する金属製素管を用い、他方該金属製素管の内径と略同径の外径を有するガイド型部と、該ガイド型部から漸次拡径する拡径成形型部とを有する拡径型を用いる。
【０００９】
そして上記拡径型を形成する上記ガイド型部に上記金属製素管の下端部を外挿し、上記拡径成形型部の上端肩部に支持して直立する。
【００１０】
上記金属製素管の下記の拡径管部に成形される素管部分（素管の二分の一以上）は事前に部分加熱し、上記拡径成形を促進する。
【００１１】
次に上記金属製素管の直立状態で同素管の上端面を加圧して、同素管を外径面の非拘束下で上記下端部側から上記拡径型の外周面に圧入して拡径成形し上記金属製管継ぎ手の拡径管部を成形する。
【００１２】
同時に上記ガイド型部を上記金属製素管の上端部に緩挿し、該ガイド型部が緩挿された上記金属製素管の上端部を上記金属製管継ぎ手の小径短管部として残存せしめる。
【００１３】
又上記部分加熱に当たって、上記金属製素管内に加熱部と非加熱部とを隔てる断熱材を入れ込んで、非加熱部（金属製管継ぎ手の小径短管部となる素管部分）の加熱を抑止し、上記部分加熱を行う。
【００１４】
又上記拡径型は予備加熱し、上記拡径成形に供し、金属製素管の加熱部からの熱吸収を防止する。
【００１５】
又上記拡径型の下端部外周面にリング形受圧座を嵌装し、上記拡径成形型部によって拡径成形された拡径管部の下端面を該リング形受圧座の表面にて受圧し、金属製管継ぎ手の拡径管部の下端部を整正すると共に、脱型を容易にする。
【００１６】
又上記拡径型は上端面と下端面で開口せる空洞構造にし、金属製素管の加熱部からの熱吸収を抑止する。
【００１７】
上記金属製素管は長尺金属製管を鋸引き切断したものを適用するか、板材を巻曲して母線に沿い溶接した溶接管を適用する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図１乃至図９に基づいて説明する。
【００１９】
図１Ａ，図１Ｂに示すように、金属製管継ぎ手１は小径短管部２と、該小径短管部２から漸次拡径する拡径管部３とを有する。上記小径短管部２と拡径管部３は互いに同一軸線を有する。即ち同芯円形状である。
【００２０】
これら金属製管継ぎ手１はボールバルブを収容する金属製管継ぎ手や、異径管相互の金属製管継ぎ手として用いられる。ボールバルブ用管継ぎ手である場合には、図１Ａに示すように、一対の金属製管継ぎ手１を用い、両者の拡径管部３相互を突き合わせて形成する。
【００２１】
図１Ａは拡径管部３の外形が半球形状を呈する、主として上記ボールバルブ用管継ぎ手に用いられる金属製管継ぎ手１を示し、図１Ｂは拡径管部３がコーン形を呈する、主として上記異径管相互の管継ぎ手に用いられる金属製管継ぎ手１を示す。
【００２２】
上記金属製管継ぎ手１の適用素材として、該金属製管継ぎ手１を形成する上記小径短管部２と同径の内径と外径を有する金属製素管４を用いる。
【００２３】
上記金属製素管４は全長において等径の正円筒形であり、その内径Ｒ１と外径Ｒ２は上記金属製管継ぎ手１の小径短管部２の内径Ｒ１′と外径Ｒ２′と夫々等径の管材である。
【００２４】
上記金属製素管４は炭素鋼、合金鋼、超合金、アルミニウム合金等であり、図２Ａに示すように、同金属製の長尺管４′を定長に鋸引き切断したものを適用する。又は図２Ｂに示すように、同金属製の板材を巻曲して母線に沿い溶接５した溶接管４″を用いる。又は鍛造管の適用が可能である。
【００２５】
他方図３Ａ，図３Ｂに示すように、該金属製素管４の内径Ｒ１と略同径の外径Ｒ１″を有するガイド型部６と、該ガイド型部６から漸次拡径し、下端面の最大外径Ｒ３″に至る拡径成形型部７とを有する金属製の拡径型８を用意する。
【００２６】
上記ガイド型部６と拡径成形型部７とは互いに同一軸線を有する。即ち同芯円形状である。
【００２７】
図３Ａは拡径成形型部７が半球形状を呈する拡径型８を示し、図３Ｂは拡径成形部７がコーン形を呈し、図３Ａの拡径成形型部７で図１Ａに示す金属製管継ぎ手１の半球形の拡径管部３を拡径成形し、図３Ｂに示す拡径成形型７で図１Ｂに示す金属製管継ぎ手１のコーン形の拡径管部３を拡径成形する。拡径成形型部７の下端面の最大外径Ｒ３″は、拡径成形された拡径管部３の下端面の最大内径Ｒ３′と同径である。
【００２８】
上記拡径型８は無垢の金属材にて形成するか、図３に示すように、上端面と下端面で開口せる空洞９構造にし、金属製素管４の後記する加熱部からの熱吸収を抑止し、且つ拡径型８を予備加熱する際の温度調節を容易にする。
【００２９】
次に上記金属製素管４と拡径型８を用いた製造法を工程順に説明する。
【００３０】
上記拡径型８のガイド型部６の上端面１０と拡径成形型部７の下端面１１は何れも水平面であり、且つ互いに平行である。
【００３１】
図４Ａに示すように、上記拡径型８を拡径成形型部７の水平な下端面１１を以ってベット１２の水平な上面に軸線が垂直となるように載置する。この時金属製素管４は後記するように、拡径成形される部分である下端部（金属製素管１の長さの略二分の一以上）を加熱して、所謂部分加熱して上記拡径型８上にセットする。又金属製素管４の全長を加熱して拡径型８上にセットする。
【００３２】
又上記拡径型８の下端部外周面にリング形受圧座１３を密接して嵌装し、該リング形受圧座１３を上記ベット１２の上面に載置する。
【００３３】
図４Ｂに示すように、上記リング形受圧座１３は二分割等に複数分割した構造にする。即ち単位弧形材を拡径型８の側方からベット１２上面を滑らせて拡径成形型部７の外周面に嵌合する。これによりリング形受圧座１３のセッティングを容易にする。
【００３４】
上記リング形受圧座１３は互いに平行な水平な上面（受圧面）１４と水平な下面１５を有し、該水平な下面１５を以って上記ベット１２上面に載置し、水平な上面１４を以って受圧面を形成する。従って上記上面１４と下面１５は拡径型８の軸線に対し直交する平面である。
【００３５】
次に図５に示すように、上記拡径型８を形成する上記ガイド型部６に上記金属製素管４の下端部を略密接して外挿し、上記拡径成形型部７の上端肩部に環状に支持して直立する。従って拡径型８と金属製素管４は同一軸線上に直立する。
【００３６】
次に図６Ａ，図６Ｂに示すように、上記拡径型８に直立した金属製素管４の上端面に加圧座板１６を載置し、該加圧座板１６をプレス装置の加圧ヘッド（金敷又はボルスター等）１７にて加圧し、同素管４を外径面の非拘束下で、上記下端部側から上記拡径型８の外周面に圧入して拡径成形し上記金属製管継ぎ手１の拡径管部３を成形する。この拡径成形部は金属製素管４の上端部を残存した領域であり、同素管４の略二分の一以上を占める。
【００３７】
同時に上記ガイド型部６を上記金属製素管４の上端部に緩挿し、該ガイド型部６が緩挿された上記金属製素管４の上端部を上記金属製管継ぎ手１の小径短管部２として残存せしめる。
【００３８】
上記拡径型８のガイド型部６は小径短管部２の上端部に限定した寸法だけ緩挿し、図６Ｂに示す拡径成形終了時において、加圧座板１６に緩衝しない高さにする。
【００３９】
上記拡径成形型部７によって拡径成形された拡径管部３の下端面は上記プレス装置による加圧により上記リング形受圧座１３の表面にて受圧し、拡径成形を完了する。この拡径成形後、拡径成形された金属製管継ぎ手１を拡径型８から脱型する。
【００４０】
上記図５，図６Ａ，図６Ｂに基づく一連の拡径成形工程において、金属製素管４の外周面並びに小径短管部２の外周面と、拡径管部３の外周面は外型等にて拘束しない。即ち外径面の非拘束下、特に拡径管部３の外径面の非拘束下で上記拡径成形を遂行する。
【００４１】
上記リング形受圧座１３は脱型を容易にすると共に、金属製管継ぎ手１の拡径管部３の下端部を整正する。
【００４２】
上記の通り、上記リング形受圧座１３に拡径管部３の下端面を突き当てて、拡径成形を完了する。従って拡径管部３の下端面は拡径成形型部７の下端面１１に達しない位置で成形が完了し、即ち拡径管部３の下端部から拡径成形型部７の下端面１１が突出２５した状態で成形が完了するので、拡径成形型部７の下端面１１への拡径管部３の下端部の素材の食い込みが無くなり、脱型が容易になる。
【００４３】
即ち、拡径成形された金属製管継ぎ手１を締まり嵌めしたままの拡径型８をクレーン等で吊り上げ、他方図９に示すように、上記リング形受圧座１３の上に分割構造の別の嵩上げリング形受圧座２６を重ねて設置し、そして金属製管継ぎ手１の拡径管部３の下端面を上記嵩上げリング形受圧座２６の上面に載置し、更に拡径型８のガイド型部６の上端面１０に小径短管部２の上端より突出する高さの加圧子２７を載置し、この加圧子２７の上面をプレスで加圧することによって拡径型８の下端部（突出部２５を含む）を上記嵩上げリング形受圧座２６内に押し出し、拡径成形型部７の下端面１１をベット１２の上面で支持することにより容易に脱型できる。
【００４４】
上記脱型例はリング形受圧座１３と嵩上げリング形受圧座２６を重ねて用いた場合を示したが、このリング形受圧座１３を用いずに、脱型に必要な厚みを有する嵩上げリング形受圧座２６のみを用い、これを上記受圧座１３に代えてベット１２の上面に設置し、上記脱型を遂行できる。
【００４５】
上記嵩上げリング形受圧座２６は上記拡径成形型部７の突出部２５の存在により該突出部２５をガイドとして上記拡径管部３の下端面を適正に載置することができる。
【００４６】
好ましくは上記金属製素管４の上記拡径管部３に成形される素管部分は、上記拡径成形前に部分加熱し、上記拡径成形を促進する。
【００４７】
図７Ａ，図７Ｂ，図８Ａ，図８Ｂは上記部分加熱するための加熱炉を示しており、図７Ａ，図７Ｂは鍛造金属ブロックの加熱炉１８を用いている。この加熱炉１８は前面に上下に開閉可能な扉１９を有しており、扉１９の下端面の開口部に上記複数本の金属製素管４を側方から部分的に挿入し、加熱炉１８の上壁に設けたバーナー２０による火炎にて炉内雰囲気を加熱し、同炉内に挿入した金属製素管４の一端部側を加熱する。
【００４８】
又は図８Ａに示すように、加熱炉１８の底壁に形成した開口２１を通じて金属製素管４の一端部側を炉内へ挿入し、加熱炉１８の側壁に設けたバーナー２０による火炎にて上記金属製素管４の一部を加熱する。金属製素管４は支持台２３上に直立して支持し、該直立状態でその上端を下方から炉内に部分挿入する。
【００４９】
図８Ｂに示すように、上記バーナー２０及びその火炎は加熱炉１８の中心部ではなく、略接線方向に向かうように配置し、火炎及び加熱雰囲気に渦流を生じさせ、均一な加熱を図る。上記加熱炉１８の天壁には排ガス導出口２２を設ける。
【００５０】
図７，図８の何れにおいても加熱雰囲気は金属製素管４の内周面と外周面に流入し、内外から均一に部分加熱する。
【００５１】
図５における４ａは部分加熱部を示しており、４ｂはこの部分加熱部からの伝導熱で加熱された低温加熱部を示し、更に４ｃは非加熱部を示し、上記部分加熱部４ａで拡径管部３の略全体を成形し、上記低温加熱部４ｂで拡径管部３の上端の比較的拡径率の小さな頸管部３ａを成形し、上記非加熱部４ｃを小径短管部２とする。
【００５２】
図７，図８に示すように、上記部分加熱に際して、上記金属製素管４内に加熱部と非加熱部とを隔てる断熱材２４を入れ込んで、非加熱部（金属製管継ぎ手１の小径短管部２となる素管部分）の加熱を抑止し、上記部分加熱を行う。
【００５３】
換言すると、加熱部４ａの臨界線状に上記断熱材２４の端面が位置するように、同断熱材２４を充填し上記加熱を行う。上記低温加熱部４ｂは該断熱材２４が接する部位を伝導熱で加熱して形成された領域である。
【００５４】
上記加熱温度は素管４の材質に応じ、３００℃〜１，２００℃程度であり、この断熱材２４としてはセラミックファイバー、石綿等のブランケットを用いることができる。
【００５５】
上記断熱材２４は金属製素管４の内部に流入する加熱雰囲気を遮断し、非加熱部（金属製素管４における金属製継ぎ手１の小径短管部２となる部分）４ｃの加熱を有効に防止する。
【００５６】
又上記拡径型８は予備加熱し、上記拡径成形に供することができる。即ち予備加熱した拡径型８を図４に示すように、ベット１２の上面に載置し、この予備加熱した拡径型８のガイド型部６に金属製素管４の下端側の部分加熱部４ａを直立し、上記拡径成形を遂行する。この拡径型８の予備加熱により、金属製素管４の加熱部からの熱吸収を有効に防止する。
【００５７】
上記金属製管継ぎ手の製造方法は、拡径管部３の内径と小径短管部２の内径とが１．４倍以上である場合に最適である。即ち上記製造方法により金属製素管４を拡径型８に押し込んで拡径成形した場合、拡径管部３の肉厚が減少する。
【００５８】
この減少の度合いは金属製管継ぎ手１の拡径管部３の内径Ｒ３′と小径短管部２の内径Ｒ１′の比率（Ｒ３′：Ｒ１′）と、材料の摩擦の大きさによって変化する。
【００５９】
而して金属製素管４の一部に拡径成形を施して上記金属製管継ぎ手１を成形した場合に、前記頸管部３ａに挫屈並びに亀裂が発生する上記Ｒ３′：Ｒ１′は、１．２〜１．４とされているので、Ｒ３′：Ｒ１′が１．４以上のボールバルブ用管継ぎ手を素管４の部分拡径成形にて成形する場合には、前記部分加熱の方法を採り、加えて上記ボールバルブ用管継ぎ手のＲ３′：Ｒ１′との間には、
Ｒ３′≧√２Ｒ１′≒１．４Ｒ１′の関係が維持されねばならないから、
Ｒ３′：Ｒ１′を１．４以上としたものである。
【００６０】
上記肉厚の減少は外径面の非拘束によって可及的に抑止できるが、この肉厚の減少を更に有効に防止する手段として、鍛造加工にて予め拡径管部３に相当する部分の肉厚を厚くした金属製素管４を形成し、これを前記製造法に適用して拡径成形後の拡径管部３の肉厚を小径短管部２の肉厚と略同じに成形することができる。
【００６１】
上記金属製管継ぎ手の製造方法は、金属製素管４の局部、例えば末端に、所謂フレアー加工を施す場合を含まず、金属製素管４の長さの二分の一以上に上記拡径成形を施して上記拡径管部３を成形する場合の製造方法として適している。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、上記金属製管継ぎ手の製造時間を大幅に短縮し、且つコスト削減を達成できる。加えて製造方法と製造技術と製造装置を簡素化し、高品質の管継ぎ手を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａ，図１Ｂは夫々金属製管継ぎ手の各例を示す断面図。
【図２】図２Ａは金属製素管の一例を示す側面図、図２Ｂは同素管の他例を示す平面図。
【図３】図３Ａは拡径型の一例を示す断面図、図３Ｂは同型の他例を示す断面図。
【図４】図４Ａは拡径型をベットに載置した例を示す断面図、図４Ｂはリング形受圧座の平面図。
【図５】図４の拡径型に金属製素管を直立した状態を示す断面図。
【図６】図６Ａ，図６Ｂは図５の金属製素管の一部を拡径型により拡径成形する状態を示す断面図。
【図７】図７Ａは上記金属製素管の部分加熱炉の断面図、図７Ｂは同正面図。
【図８】図８Ａは上記部分加熱炉の他例を示す縦断面図、図８Ｂは同横断面図。
【図９】拡径型から金属製管継ぎ手を脱型する状態を説明する断面図。
【符号の説明】
１…金属製管継ぎ手、２…小径短管部、３…拡径管部、３ａ…頸管部、４…金属製素管、４ａ…部分加熱部、４ｂ…低温加熱部、４ｃ…非加熱部、４′…長尺管、４″…溶接管、５…溶接、６…ガイド型部、７…拡径成形型部、８…拡径型、９…空洞、１０…ガイド型部の上端面、１１…拡径成形型部の下端面、１２…ベット、１３…リング形受圧座、１４…リング形受圧座の上面、１５…リング形受圧座の下面、１６…加圧座板、１７…加圧ヘッド、１８…加熱炉、１９…扉、２０…バーナー、２１…開口、２２…排ガス導出口、２３…支持台、２４…断熱材、２５…拡径成形型部の突出部、２６…嵩上げリング形受圧座、２７…加圧子
【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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【図９】
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