(57)【要約】      （修正有）【課題】サンドブラスト処理により管軸方向および円周方向に均一に研削することができる細径管内周面の研削方法を提供する。【解決手段】細径管１１ａの内周面をサンドブラスト処理によって研削する際、被研削細径管１１ａを弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で湾曲させ、かつ管芯周りに回転を与えた状態で該細径管１１ａの両管端より交互にサンドブラスト処理を施す。【選択図】      図１
2004154923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細径管の内周面をサンドブラスト処理によって研削する方法において、被研削細径管を弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で単一、または連続して複数箇所湾曲させ、かつ管軸芯周りに回転を与えた状態でサンドブラスト処理を施すことを特徴とする細径管内周面研削方法。
【請求項２】
細径管の内周面をサンドブラスト処理によって研削する方法において、被研削細径管を弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で湾曲させ、かつ管軸芯周りに回転を与えた状態で当該被研削細径管の一端部を固定し、他端部を湾曲方向に変位させてサンドブラスト処理を施すことを特徴とする細径管内周面研削方法。
【請求項３】
被研削細径管の両端部を湾曲方向に交互に変位させてサンドブラスト処理を施すことを特徴とする請求項２記載の細径管内周面研削方法。
【請求項４】
細径管の内周面をサンドブラスト処理によって研削する方法において、被研削細径管を弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で単一または連続して湾曲させ、かつ管軸芯周りに回転を与えた状態でサンドブラスト処理を施し、該処理後、矯正工程で直線状に伸管することを特徴とする細径管内周面研削方法。
【請求項５】
細径管の内周面をサンドブラスト処理によって研削する方法において、被研削細径管を弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で単一、または連続して複数箇所湾曲させ、かつ管軸芯周りに回転を与えた状態でサンドブラスト処理を施し、該処理後、回転を付与し続けた状態で直線状に戻すことを特徴とする細径管内周面研削方法。
【請求項６】
前記サンドブラスト処理は、被研削細径管の両管端より交互に実施することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の細径管内周面研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内周面の平滑度が要求される細径管の内周面を切削する方法に係り、特にディーゼル機関等の燃料噴射管の製造における熱間製管時あるいは途中工程の伸管時に発生した管内面の酸化スケール疵（微細クラック）や皺を除去する細径管内周面研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関の燃料噴射管に用いられる細径管では、管内の通過抵抗の減少と噴射ノズルの閉塞防止のために管内面の平滑度が高いことが要求されると共に、高圧力の繰返し疲労に耐えるため管内周面の欠陥、特に微細クラックや皺を減少させることが要求される。
【０００３】
この燃料噴射管に用いられる細径管の微細クラックや皺を除去する方法としては、例えば▲１▼機械的切削による方法（特許第３０８５７６２号等参照）、▲２▼サンドブラスト処理による方法（特開昭６１−１２６３６８号公報、特公昭４９−４０７７３号公報等参照）が知られている。
しかしながら、従来の▲１▼機械的切削による方法は、偏肉、偏芯のある被加工パイプであっても熱間圧延時の黒皮層を完全に除去でき、さらに例え初期内削後の被加工パイプの伸管加工時に新たに微細クラックなどが発生してもこれを確実に除去し、高い内圧繰返し圧力が得られ高品質の細径管を得ることができるという効果を奏するが、非能率的でかつコストが高くつくこと、機械切削では管体の長さに制限があり短尺の管体にしか適用できないこと、またそのために後工程の伸管の本数が増加するという難点があった。
また、▲２▼サンドブラスト処理による方法は、機械的切削による方法に比べ能率的でコストも高くつくことがなく、また比較的長尺の管体にも適用できるという利点はあるが、従来のサンドブラスト処理による方法は、いずれも直管の状態でブラスト処理（平行噴射）を施すため研削能が小さく、管軸方向および円周方向の均一研削には限界があり、また管体中央部を目標値まで研削するには長時間要するという欠点がある。さらに、管軸方向および円周方向に研削量が異なるため必然的に管体の肉厚も変動し、後工程の伸管加工において管体中央部と両管端付近の加工度の差を生ずるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術、特にサンドブラスト処理による方法の問題点に鑑みなされたもので、サンドブラスト処理により管軸方向および円周方向に均一に研削することができる細径管内周面研削方法を提案することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、細径管の内周面をサンドブラスト処理によって研削する方法において、第１発明は、被研削細径管を弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で単一、または連続して複数個所湾曲させ、かつ管軸芯周りに回転を与えた状態でサンドブラスト処理を施すことを特徴とし、第２発明は、被研削細径管を弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で湾曲させ、かつ管軸芯周りに回転を与えた状態で当該被研削細径管の一端部を固定し、他端部を湾曲方向に変位させてサンドブラスト処理を施すことを特徴とし、第３発明は、前記第２発明において、被研削細径管の両端部を湾曲方向に交互に変位させてサンドブラスト処理を施すことを特徴とし、第４発明は、前記サンドブラスト処理後、当該被研削細径管を矯正工程で直線状に伸管することを特徴とし、第５発明は、前記サンドブラスト処理後、回転を付与し続けた状態で直線状に戻すことを特徴とするものである。
なお、前記サンドブラスト処理は、被研削細径管の両管端より交互に実施するのが好ましい。
【０００６】
本発明において、被研削細径管を内部応力が弾性限界以下または弾性限界以上であるように単一、または連続して複数箇所湾曲させ、この湾曲した状態でサンドブラスト処理を施すのは、管体の軸芯方向中央部と端部の研削量の均一化をはかるためである。
すなわち、直管（平行噴射）では前記したように管内面の研削能が小さいため管体の軸芯方向中央部と端部とでは必然的に研削量が異なる。しかるに、管体を湾曲させた状態で研削材を噴射した場合には、いわゆる傾斜噴射相当となるため研削能は平行噴射よりも大きくなる。つまり、管体を湾曲させると軸方向の各位置で傾斜噴射となるため管軸方向の均一研削に近い研削が可能となる。さらに、管体を湾曲させた状態で当該管体を管軸を中心に回転させながら研削材を噴射すると、管円周方向の均一研削も可能となる。
したがって、管体を単一、または連続して複数箇所湾曲させた状態で管軸を中心に回転させながらサンドブラストを実施した場合には、管軸方向および円周方向の均一研削が可能となり、管体の肉厚が変動することが少ないため、後工程の伸管加工において管体中央部と両管端付近の加工度の差を生ずることがあまりない。また、管軸方向での研削量の均一化効果は、管のたわみ量が大きい程増大することが判明している。さらに、傾斜噴射は平行噴射に比べ研削能が大きいため管内面を目標値まで研削するのに長時間要することもない。
【０００７】
なお、管長が比較的短い被研削細径管の場合は、管体を弓状のように単一に湾曲させた状態でサンドブラスト処理を行うが、管長が例えば５ｍ〜３０ｍ程度の長い管体の場合は、単一に湾曲させる方式では曲げのたわみ量の絶対値が大きくなり装置が過大になる。このため、本発明では当該管体を波状（蛇行状やサインカーブ状）のように連続して湾曲させてサンドブラスト処理を行う方法を採用することとした。すなわち、管体を連続して湾曲させた場合においても、軸方向の各位置で傾斜噴射となるため管軸方向の均一研削に近い研削が可能となるとともに、管円周方向の均一研削も可能となる。
【０００８】
また、本発明において、弓状に湾曲させた被研削細径管の一端部を固定し、他端部を湾曲方向に変位させてサンドブラスト処理を施すのは、被研削細径管の曲率の最大点が軸方向にずれることにより、曲率ほぼ零の点が固定されないために管体全長にわたり研削量をほぼ均一にできるためである。さらに、被研削細径管の片側端部だけでなく、両管端部を湾曲方向に交互に変位させても同様の作用効果が得られることはいうまでもない。
【０００９】
また、サンドブラスト処理後に伸管すると管内面粗さが向上することも判明している。これは、サンドブラスト処理することにより、原管内面に均一微細な梨地肌が形成され、それが潤滑油の保持効果を上げて良好な潤滑状態のもとで伸管加工が行われるからであると考えられる。
【００１０】
なお、被研削細径管を円弧状、放物線状、楕円状等に単一に、あるいは連続して複数箇所湾曲させる方法としては、当該管体の両端を把持した状態で当該管体中間部に、好ましくは複数個所に集中荷重を付与する方法、あるいは管体の両端を把持した状態で当該管体に曲げモーメントを付与する方法等がある。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１〜図５は本発明方法を実施するための装置例を示す概略図で、図１〜図３は管長が比較的短い（１ｍ〜５ｍ程度）被研削細径管用の装置例を、図４〜図５は管長が例えば５ｍ〜３０ｍ程度の長い被研削細径管用の装置例をそれぞれ示す。図中、１１ａは短尺の被研削細径管、１１ｂは長尺の被研削細径管、１２は管保持台、１３は管曲げ付与装置、１４は管回転装置、１５は管曲げモーメント付与装置、１６は研削材噴射ノズルである。
【００１２】
被研削細径管１１ａ、１１ｂは伸管加工等の冷間絞り加工で成形されたものが一般的であり、この細径管は材質が例えばＪＩＳ  Ｇ３４５５  ＳＴＳ３７０材で、外径がφ８〜φ２７ｍｍ、内径がφ４〜φ１９ｍｍ、長さは短尺の被研削細径管１１ａの場合は１，０００〜５，０００ｍｍ、長尺の被研削細径管１１ｂの場合は例えば５，０００ｍｍ〜３０，０００ｍｍである。
【００１３】
図１〜図５に示す装置における管保持台１２は、例えば管の端部を着脱可能、回転保持可能にクランプする機構を備えたものを用いるとともに、一方の管保持台１２には管回転装置１４が設けられ、管軸を中心に管に回転を付与できるように構成されている。この両側の管保持台１２は、管を湾曲させる際必然的に間隔が狭くなるので、管の湾曲動作に追従できるように可動に設置されていることはいうまでもない。
管回転装置１４は、管の端部をクランプした状態で当該クランプ装置をモータ等の動力により回転させる機構を備えたものを用いることができる。
管曲げ付与装置１３としては、エアーシリンダーや油圧シリンダー等の流体圧シリンダーを用いるのが一般的である。すなわち、流体圧シリンダー１３−１のロッド先端にローラを有した押圧治具１３−２を取着し、該流体圧シリンダー１３−１にて被研削細径管１１ａ、１１ｂを押圧して円弧状等に湾曲させて回転可能に保持する。
【００１４】
図１に示す装置は管曲げ付与装置１３が１台の場合、図２に示す装置は管曲げ付与装置１３が３台の場合（多点押し）をそれぞれ示す。図３に示す装置は前記の管曲げ付与装置１３を用いずに、両管端部の管保持台１２を回動させて管を円弧状等に湾曲させる方式の管曲げモーメント付与装置１５を用いた例で、例えば管保持台１２、管回転装置１４をターンテーブル等の回転台上に設置し、管の端部を保持した状態で該回転台１５をモータや流体圧シリンダー等の動力で回動させて管を円弧状等に湾曲させる方式である。図４に示す装置は管体を波状（蛇行状やサインカーブ状）のように連続して湾曲させてサンドブラスト処理を施す方法を採用したもので、この装置の場合は管曲げ付与装置１３を管軸方向に複数台配置するとともに、各管曲げ付与装置１３は管軸方向に可動に設置する。図５に示す装置は前記図３に示す装置の管曲げモーメント付与装置１５を湾曲方向にも可動に設置し、該管曲げモーメント付与装置１５により管を円弧状等に湾曲させた状態で、さらに該管曲げモーメント付与装置１５を湾曲方向に変位させてサンドブラスト処理を施す方式である。
【００１５】
上記図１、図２に示す装置により被研削細径管１１ａにサンドブラスト処理を施す場合は、当該管の両端部を管保持台１２にてクランプした状態で管曲げ付与装置１３により管中央部に集中荷重を付与して円弧状等に湾曲させる。この時の管中央部のたわみ量σは管曲げ付与装置１３により集中荷重を加減して設定する。サンドブラストを行う際は、被研削細径管１１ａを図のように湾曲させた状態で、管回転装置１４を駆動して管軸を中心に管に回転を付与しながら、被研削細径管１１ａの開口端に配置した研削材噴射ノズル１６を介して研削材を当該管内に噴射する。このサンドブラスト処理は、被研削細径管１１ａの両管端より交互に実施する。
【００１６】
図３に示す装置により被研削細径管１１ａにサンドブラスト処理を施す場合は、当該管の両端部を管保持台１２にてクランプした状態で管曲げモーメント付与装置１５により当該管を湾曲させた後、前記と同様に管回転装置１４を駆動して管軸を中心に管に回転を付与しながら、被研削細径管１１ａの開口端に配置した研削材噴射ノズル１６を介して研削材を当該管内に噴射する。この場合もサンドブラスト処理は、被研削細径管の両管端より交互に実施する。
【００１７】
図３に示す装置により被研削細径管１１ａにサンドブラスト処理を施した場合には、前記したごとく、管軸方向および円周方向の均一研削が可能となり、後工程の伸管加工において管体中央部と両管端付近の加工度の差を生ずることがない。また、管軸方向での研削量の均一化効果は、管のたわみ量が大きい程増大し、さらに、傾斜噴射は平行噴射に比べ研削能が大きいため管内面を目標値まで研削するのに長時間要することもない。
【００１８】
次に、図４に示す装置により被研削細径管１１ｂにサンドブラスト処理を施す場合は、当該管の両端部を管保持台１２にてクランプした状態で複数台の管曲げ付与装置１３により管体を波状（蛇行状やサインカーブ状）のように連続して湾曲させる。管曲げ付与装置１３は、矢印で示すように管長手方向および管湾曲方向に移動可能に設置されている。サンドブラストを行う際は、被研削細径管１１ｂを管曲げ付与装置１３により図のように波状（蛇行状やサインカーブ状）に湾曲させた状態で、管回転装置１４を駆動して管軸を中心に管に回転を付与しながら、被研削細径管１１ｂの開口端に配置した研削材噴射ノズル１６を介して研削材を当該管内に噴射する。この研削材噴射中に、曲げを与える支点を管長手方向に適当量ずらすことにより、曲率ほぼ零の点が固定されないために研削材の当たる軸方向位置が変わり管体全長にわたり研削量をほぼ均一にできる。この装置の場合もサンドブラスト処理は、被研削細径管の両管端より交互に実施する。
【００１９】
また、図５に示す装置により被研削細径管１１ｂにサンドブラスト処理を施す場合は、当該管の両端部を管保持台１２にてクランプした状態で管曲げモーメント付与装置１５により当該管を湾曲させた後、前記と同様に管回転装置１４を駆動して管軸を中心に管に回転を付与しながら、被研削細径管１１ｂの開口端に配置した研削材噴射ノズル１６を介して研削材を当該管内に噴射するとともに、この研削材噴射中に管曲げモーメント付与装置１５を矢印イのように湾曲方向にずらすことにより、曲率ほぼ零の点が固定されないために研削材の当たる軸方向位置が変わり管体全長にわたり研削量をほぼ均一にできる。この装置の場合もサンドブラスト処理は、被研削細径管の両管端より交互に実施する。
なお、ここでは管体の片側端部を固定し、他端部を矢印イのようにずらせるように可動に設けた例を示したが、片側端部だけでなく両側の管端部を矢印イのようにずらせるように可動に設け、両側の管端部を矢印イ、ロのように交互にずらしながらサンドブラスト処理を施すことも可能である。
【００２０】
なお、被研削細径管を円弧状、放物線状、楕円状等に湾曲させる方法としては、当該管体の両端を把持した状態で当該管体中央部や任意個所に集中荷重を付与する方法、あるいは管体の両端を把持した状態で当該管体に曲げモーメントを付与する方法等があるが、被研削細径管を弾性限界以下または弾性限界以上の内部応力で湾曲させた場合の残留たわみ量は、以下のように説明される。
すなわち、被研削細径管に曲げを与えた場合、全長弾性変形の管については、当然のことながら曲げを除去すれば残量たわみはなくなり、真直な状態となる。一方、曲げで塑性変形を発生した管については、当該管の回転を止めて曲げを除去すれば残留たわみ量σｒを生じるため、この残留曲がりを小さくする必要がある。その方法としては、管に回転を与えながら曲げを徐々に除去すればよい。この方法では、曲げ除去動作開始から曲げ除去が終わる間に管が回転した回数をＮｓとした場合、Ｎｓの増大により残留たわみ量σｒは小さくなる。これは繰返し回転曲げによる矯正作用が働いたことによる。
なお、残留たわみを小さくする他の方法としては、サンドブラスト処理後にプレス矯正機やロータリー矯正機を使う方法等がある。
図１〜図５では、先に管を湾曲させてから回転させる方式を示したが、先に管を回転させてから湾曲させてもよい。
【００２１】
【実施例】
実施例１
被研削細径管として、材質ＪＩＳ  Ｇ３４５５  ＳＴＳ３７０で、表１に示す各種サイズおよびたわみ量の管を用い、前記図２に示す管内面研削装置により管を湾曲させかつ回転させながらサンドブラスト処理を実施した。本実施例における研削材、研削材噴射圧力、研削時間を表２に、処理後の細径管の内面形状を図６に、それぞれ示す。なお、図６には比較のため、表１に示す真直な被研削細径管（従来例）を回転させながらサンドブラスト処理を実施した場合の従来法による結果を併せて示した。
図６に示す結果より明らかなごとく、本発明法は被研削細径管を真っ直ぐのままサンドブラスト処理を施した従来法に比べ、管軸方向および管円周方向での研削量の均一化がはかられ、またその効果は管のたわみ量σが大きいほど増大することがわかる。
なお、同一たわみ量でも研削量に若干の差が生じているのは、管内径の大きさによる圧力損失等が影響しているものと考えられる。
【００２２】
【表１】
2004154923.tif 000003
【００２３】
【表２】
2004154923.tif 000004
【００２４】
実施例２
実施例１における供試Ｎｏ１〜２のサンドブラスト処理管（原管）をそれぞれ伸管工程で所定の製品寸法に仕上げた場合の各製品の内表面粗さを、同一寸法の真直な被研削細径管の内面を機械的切削処理して仕上げた製品の内表面粗さと比較して表３に示す。
表３の結果より明らかなごとく、本発明のサンドブラスト処理した製品の内表面粗さは、従来法の機械的切削処理の製品に比べて粗さが低減している。これはサンドブラスト処理することにより、原管内面に均一微細な梨地肌が形成され、それが潤滑油の保持効果を上げて良好な潤滑状態のもとで伸管加工が行われるからであると考えられる。
【００２５】
【表３】
2004154923.tif 000005
【００２６】
なお、ここでは図２に示す管内面研削装置により短尺管の内面を研削した場合の実施例のみを示したが、図４あるいは図５に示す管内面研削装置により長尺管の内面を研削した場合も同様の効果が得られることはいうまでもない。また、前記実施例は自動車のディーゼル機関の燃料噴射管に使用される細径管に適用した場合を説明したが、この他にも例えば建設機械用、船舶用等のディーゼル機関に使用される厚肉細径管をはじめ種々の管に適用しても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明法によれば、管体の長短にかかわらずサンドブラスト処理により管軸方向および円周方向に均一に研削することができるので、管体の肉厚の均一化がはかられるばかりでなく、熱間製管時あるいは途中工程の伸管時に発生した管内面の酸化スケール疵（微細クラック）や皺を完全に除去することができ、また傾斜噴射は平行噴射に比べ研削能が大きいため管内面を目標値まで研削するのに長時間要することもないため、内周面が高品質でかつ眞円度、均一性に優れた細径管を低コストで製造することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明法を実施するための装置の第１実施例を示す概略図である。
【図２】本発明法を実施するための装置の第２実施例を示す概略図である。
【図３】本発明法を実施するための装置の第３実施例を示す概略図である。
【図４】本発明法を実施するための装置の第４実施例を示す概略図である。
【図５】本発明法を実施するための装置の第５実施例を示す概略図である。
【図６】本発明の実施例おけるサンドブラスト処理後の細径管の内面形状を示す図である。
【符号の説明】
１１ａ  短尺の被研削細径管
１１ｂ  長尺の被研削細径管
１２  管保持台
１３  管曲げ付与装置
１４  管回転装置
１５  管曲げモーメント付与装置
１６  研削材噴射ノズル
【図１】
2004154923.tif 000006
【図２】
2004154923.tif 000007
【図３】
2004154923.tif 000008
【図４】
2004154923.tif 000009
【図５】
2004154923.tif 000010
【図６】
2004154923.tif 000011