(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前側が大径となるテーパ形状を備えた複数のローラと、
この複数のローラを同心円上に回転自在に保持する筒状のフレームと、
このフレームに対してスライド自在かつ回転自在に内挿され、前記ローラのテーパ形状に対応するように前側が小径となるテーパ形状を備えたマンドレルと、を有し、
前記マンドレルを前記フレームに対して前進させることにより、前記複数のローラの外接円が構成する拡管径を拡径させるとともに、
回転駆動機に装着して、前記ローラを転動させながら、チューブを拡径成形する拡管工具であって、
前記回転駆動機に連結されるシャンクを備え、
前記マンドレルは、前記シャンクの前端部に当接して配置され、
前記フレームは、前記シャンクに対して前後方向にスライド自在に連結されるとともに、前記シャンクと一体として回転するように構成されたことを特徴とする拡管工具。
【請求項２】
前記マンドレルは、付勢手段により、前記シャンクの前端部に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の拡管工具。
【請求項３】
前記マンドレルと前記シャンクの前端部との間には、潤滑部材が介在されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の拡管工具。
【請求項４】
前記マンドレルの回転軸と前記ローラの回転軸とが交差するようにフィードアングルを形成して、前記ローラが保持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の拡管工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は拡管工具に関し、特に拡管時間を短縮できる拡管工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラ、コンデンサ、ラジエータ等の熱交換器の製造工程におけるチューブを管板に接合固定する工程においては、チューブを内径側から拡径成形して管板に圧接する種々の拡管工具が用いられている（特許文献１、特許文献２）。
例えば、特許文献１に記載の拡管工具は、作業者が回転駆動機に拡管工具を連結してローラを回転させ、チューブの内周面に押圧させながら転動させることで、簡易に拡管作業ができるように構成したものである。しかも、チューブの拡管部は、曲率の小さい滑らかな連続面を形成し、真円形状を保持した拡管品質の高い仕上がりが可能である。
【０００３】
特許文献１に記載された拡管工具の構成について、図５を参照しながら具体的に説明する。図５（ａ）は従来の拡管工具を説明するための断面図であり、図５（ｂ）はローラとマンドレルの位置関係を示す部分平面図である。
特許文献１に記載された拡管工具１′は、図５（ａ）に示すように、図示しない回転駆動機に連結される連結部５１′が一体として構成された先細りテーパ状のマンドレル５′と、マンドレル５′のテーパ形状に対応した逆テーパ形状を有する複数のローラ４′と、複数のローラ４′をマンドレル５′の外周面上に回転自在に保持するフレーム３′と、を備えている。
なお、拡管工具１′が連結される回転駆動機には、一般的に、作業者が手に持って拡管作業を行うハンドタイプの拡管装置が使用され、拡管時の負荷トルクを検出して回転・停止を制御するコントローラを備えている。
【０００４】
このような拡管工具では、図５（ａ）に示すように、作業者が回転駆動機に連結されたマンドレル５′をフレーム３′に対して相対的に前進させると、次第にマンドレル５′の外径の大きい部分がローラ４′に当接するため、ローラ４′がフレーム３′の外周面から外側に押し出されて、チューブＴＵの内周面に押圧される。この状態でマンドレル５′を回転駆動機により正回転（Ａ方向の回転、工具の後方から見て右回転）すると、ローラ４′は逆回転（Ｒ方向の回転、工具の後方から見て左回転）しながら、マンドレル５′の周囲を右回りに公転する。
すなわち、図示しない回転駆動機によりマンドレル５′を回転させることで、ローラ４′を回転し、フレーム３′とともにマンドレル５′の周りを公転させながら、チューブＴＵをその内周面から転圧して、拡径成形するものである（この回転方式を「マンドレル回転式」という。）。
【０００５】
なお、図５（ｂ）に示すように、ローラ４′は、マンドレル５′に対して、いわゆるフィードアングルθを設けてフレーム３′（図５（ａ）参照）に保持されているため、ローラ４′が逆回転（Ｒ方向）することにより、マンドレル５′には前進方向への推進力が発生し（マンドレルの自己推進機能）、マンドレル５′の前進移動に伴い、ローラ４′は自動的にフレーム３′の外周面から外側に押し出されるように構成されている。
【特許文献１】実開平７−１５１２８号公報
【特許文献２】特開平７−２９０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のマンドレル回転式の拡管工具１′では、回転駆動機によりマンドレル５′を回転させて、マンドレル５′の回転によりローラ４′を回転させ、ローラ４′をマンドレル５′の回りに公転させながらフレーム３′を回転させるものであるから、ローラ４′はチューブＴＵの内周面とマンドレル５′との間でいわゆる遊星運動を行う。
このため、遊星歯車運動の原理により、マンドレルおよびローラの径にもよるがフレーム３′の回転数は、マンドレル５′の回転数に対して、１／３〜１／５程度に減速される。したがって、ローラ４′（フレーム３′）の回転数が上がらないので、拡管作業に時間がかかり、作業効率の観点からは問題があった。
【０００７】
ところが、マンドレル回転式の拡管工具１′では、ローラ４′の回転数を上げるために回転駆動機の回転数を上げると、振れが発生して振動を誘引するため、真円度等の成形品質、および作業者の負担も大きくなり作業性の観点から問題となる。そして、回転駆動機の回転数を上げると、拡管作業の終了後、回転駆動機を停止する場合には制動反力も大きくなるため、作業性・取り扱い性が悪くなるという問題があった。
一方、フィードアングルθを大きくして、拡管時間を短縮しようとすると、ローラ４′の回転軸がチューブＴＵの軸に対して交差する角度が大きくなるため、拡管部ＥＸの成形形状は中央部が凹んだ鼓状となりやすい。このため、チューブＴＵを管板に接合固定する際の強度や機密性に問題が生じるおそれがある。
その他、マンドレル５′の先細り形状のテーパ角度を大きくして、拡管時間を短縮しようとすると、マンドレル５′の前進ストロークが減少する分、マンドレル５′を強く押し込まなければならないため、各部材の負担が増大し、ひいては拡管工具の寿命を短縮する結果につながる。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した問題点を解決すべく、作業効率を向上させて拡管時間を短縮できる拡管工具を提供することを課題とする。また、他の課題として、本発明は、作業性を向上させた取り扱いの容易な拡管工具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係る拡管工具は、前側が大径となるテーパ形状を備えた複数のローラと、この複数のローラを同心円上に回転自在に保持する筒状のフレームと、このフレームに対してスライド自在かつ回転自在に内挿され、前記ローラのテーパ形状に対応するように前側が小径となるテーパ形状を備えたマンドレルと、を有し、前記マンドレルを前記フレームに対して前進させることにより、前記複数のローラの外接円が構成する拡管径を拡径させるとともに、回転駆動機に装着して、前記ローラを転動させながら、チューブを拡径成形する拡管工具であって、前記回転駆動機に連結されるシャンクを備え、前記マンドレルは、前記シャンクの前端部に当接して回転自在に配置され、前記フレームは、前記シャンクに対して前後方向にスライド自在に連結されるとともに、前記シャンクと一体として回転するように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明は、前側が大径となるテーパ形状を備えたローラを回転自在に保持する筒状のフレームに、ローラのテーパ形状に対応するように前側が小径となるテーパ形状を備えたマンドレルをスライド自在に内挿して構成したため、マンドレルをフレームに対して相対的に前進させることで、マンドレルでローラをフレームの外周面から外側に押し出してローラの外接円が構成する拡管径（以下、「工具径」という。）を拡径させることができる。
そして、フレームはシャンクに対して前後方向にスライド自在に連結されているため、シャンクを前進させることで、シャンクの前端部に当接して配置されたマンドレルをフレームに対して相対的に前進させることができる。
また、フレームをシャンクと一体として回転するように構成しているため、シャンクを回転駆動機に連結して回転させることで、シャンクの回転が直接フレームに伝達される。つまり、シャンクの回転が減速されることなく、フレームに伝達され、フレームを高速で回転させることができる。
そして、マンドレルはフレームに対して回転自在に内挿されているため、フレームを回転させると、ローラを介してマンドレルが回転される。
【００１１】
前記した発明において、マンドレルを、付勢手段により、シャンクの前端部に付勢する構成とすることが望ましい。
かかる構成によれば、拡管作業の終了時には、マンドレルをシャンクに当接するまで確実に後退させることで、工具径を最小とすることができるため、作業性がよく取り扱いも容易である。
また、マンドレルをシャンクに付勢することで、マンドレルがフレームから抜けることを防止することができるため、例えば、マンドレルの先端部にキャップナット等の特別な抜け止めを設ける必要がない。このため、拡管作業中にキャップナットがチューブに干渉するおそれも生じないので、チューブ内面に傷をつける恐れがなく、作業性がよく取り扱いも容易である。
【００１２】
前記した発明において、マンドレルとシャンクの前端部との間には、潤滑部材を介在させることが望ましい。
かかる構成によれば、マンドレルとシャンクの前端部との当接部に潤滑部材を介在させることで、当接部に発生するマンドレルとシャンクの回転差による摩擦抵抗を減少させることができる。
【００１３】
前記した発明において、マンドレルの回転軸とローラの回転軸とが交差するようにフィードアングルを形成して、フレームにローラを回転自在に保持することが望ましい。
かかる構成によれば、ローラを回転させることで、マンドレルには回転方向の分力の他、フィードアングルによる前進方向分力が生じ、前進方向の推力が与えられる（マンドレルの自己推進機能）。
このため、作業者が回転駆動機を保持したままでシャンクを前進させなくとも、マンドレルは自然に前進移動して、工具径を拡径させるため、マンドレルの操作が不要である。したがって、工具の取り扱いが容易であり、拡管作業の自動化にも適している。また、マンドレルの自己推進力を適宜設定することにより、作業者の力加減に影響されずに拡管時の負荷トルクを適宜設定可能なため、拡管品質を安定させることができる。
一方、所定のチューブ径まで拡径され、拡径作業が終了した場合には、回転駆動機を逆回転させることで、マンドレルに対して後退方向の推力を与えることができるため、マンドレルを自然に後退させて、工具径を縮径させることができる。このため、作業者はマンドレルを後退させる操作をする必要がなく、拡管工具の取り扱いが容易であり、拡管作業の自動化にも適している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る拡管工具によれば、作業効率を向上させて拡管時間を短縮することができる拡管工具を提供することができる。また、本発明に係る拡管工具によれば、作業性を向上させた取り扱いの容易な拡管工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図１は本発明の実施形態に係る拡管工具の構成を説明するための断面図であり、図２はローラとマンドレルとの位置関係を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は模式的に示した断面図である。そして、図３は本発明の実施形態に係る拡管工具のマンドレルが前進したときの様子を示す断面図であり、図４はローラの配列を示す図３のＸ−Ｘ線の断面図である。
【００１６】
本発明の実施形態に係る拡管工具１は、図１に示すように、シャンク２と、シャンク２と一体として回転する筒状のフレーム３と、フレーム３に回転自在に保持されたローラ４と、シャンク２の前端部２３に設けられたボールローラ６と、ボールローラ６と当接してスライド自在かつ回転自在にフレーム３に内挿されたマンドレル５と、マンドレル５をシャンク２の前端部２３に付勢するコイルスプリング８と、フレーム３の外周面に装着されたベアリングカラー９、とを備えている。
【００１７】
シャンク２は、図示しない回転駆動機に連結される連結部２１と、フレーム３に連結される胴部２２とを備えている。
連結部２１は、一例として、角形状を採用しているが、テーパ形状であってもよい。また、種々のアタッチメントを介して回転駆動機に連結することもできる。
胴部２２は、連結部２１よりもやや拡径された円柱形状を呈しており、前端部２３には後記するボールローラ６を嵌め込むための有底の取り付け穴２４が形成されている。また、胴部２２の外周面の前側には、フレーム３とスライドさせながら一体として回転できるように、キー２５が埋設されている。
【００１８】
シャンク２の胴部２２には、シャンク２の押し込み量を規制するセットカラー２６が取り付けられている。
セットカラー２６は、図１に示すように、割りリングにねじ穴２６ａを形成し、図示しないボルトを締めることでシャンク２の胴部２２の所定の位置に固定できるように構成されている。かかる構成により、セットカラー２６の取り付け位置を調整することで、シャンク２がフレーム３に押し込まれた際に、セットカラー２６が後記するフレームナット３８に当接するまでのストロークＳを設定して、シャンク２の最大押し込み量を規制している。
【００１９】
フレーム３は、前側の縮径部３４と後側の拡径部３５を備えた段付の円筒形状に形成されている。フレーム３の縮径部３４には、フレーム３の外周面から出没かつ回転自在にローラ４が保持されている。また、ローラ４の後方に位置する拡径部３５の前部の外周面には、後記するベアリングカラー９を装着し固定するためのねじ部３１と平坦部３２とが設けられている。
フレーム３の後部には、外周面の縁部に雄ねじ３７が形成され、シャンク２の抜け止めの機能を有するキャップ状のフレームナット３８がシャンク２に被せて螺入されている。
フレーム３の後部の内周面には、キー溝３３が形成されており、このキー溝３３にシャンク２のキー２５が嵌合されている。かかる構成により、シャンク２は、フレーム３に対してキー溝３３に沿って前後方向にスライドするとともに、かつシャンク２とフレーム３とは一体として回転する。
フレーム３の拡径部３５の内周面には、後記するが、マンドレル５をシャンク２に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング８が装着されている。
【００２０】
ローラ４は、図１に示すように、前側が大径となり後側が小径となるテーパ形状を備えており（図２（ｂ）参照）、前部には大きなＲの面取り４１（図２（ａ）参照）が形成されている。
また、図２（ａ）に示すように、ローラ４の回転軸とマンドレル５の回転軸とは交差するように所定のフィードアングルθを形成して配置されている。フィードアングルθは、シャンク２（図１参照）を正回転（Ａ方向の回転）したときにマンドレル５が前進するように向きが設定され、拡管時に必要な負荷トルクを考慮して適宜その角度が設定される。
そして、ローラ４は、図４に示すように、フレーム３の円周上に３等配されて回転自在に保持され、３個のローラの外接円が構成する拡管径（工具径φＤ）がローラ４の軸方向で同じになるように、ローラ４の中心軸は前側が中心寄りに傾けて配置されている（図２（ｂ）参照）。
なお、本実施形態では、一例として、ローラ４をフレーム３の円周上に３等配して配置しているが、これに限定されるものではなく、チューブＴＵの径や強度等の条件により、適宜数や配列が決定される。
【００２１】
マンドレル５は、図１に示すように、円柱形状に形成されフレーム３に対して、スライド自在かつ回転自在に内挿されている。マンドレル５の前部は外周面がローラ４と当接し（図４を併せて参照）、後部の端面は、ボールローラ６を介在させて、シャンク２の前端部２３に当接されている。
具体的には、マンドレル５の前部は、ローラ４のテーパ形状に対応した前側が小径となり、後側が大径となるテーパ形状を備えている。すなわち、マンドレル５をフレーム３に内挿した状態で、マンドレル５の外周面が形成するテーパ形状と、３個のローラ４の内接円が形成するテーパ形状とが合致するように構成されている。かかる構成により、マンドレル５の前側は、ローラ４を介してフレーム３に保持されている。
一方、マンドレル５の後部の外周面は、テーパ形状ではなく軸方向に等しい外径を有する円柱形状を備え、この外周面に後記する後側スラストベアリング１３が装着されている。かかる構成により、マンドレル５の後側の外周面は、スラストベアリング１３を介して、フレーム３に保持されている。さらに、マンドレル５の後部の端面には、ボールローラ６を係合させる円錐形状の凹部５１が設けられており、シャンク２とマンドレル５とを同軸に支持する調芯機能を奏するように構成されている。
なお、マンドレル５は熱処理ないし表面処理が施されており、摺動特性および耐久性が向上されている。
【００２２】
マンドレル５は、付勢手段としてのコイルスプリング８により、ボールローラ６を介してシャンク２の前端部２３に付勢されている。
具体的には、フレーム３の内周面の拡径部３５に形成された側壁３６には、前側スラストベアリング１２が配置され、マンドレル５の外周面の後部には、止め輪１４で係止された後側スラストベアリング１３が配置され、２つのスラストベアリング１２，１３の間にコイルスプリング８が装着されている。このため、マンドレル５には、コイルスプリング８が伸びようとする付勢力がシャンク２の方向に作用し、マンドレル５がシャンク２の方向に付勢されている。このコイルスプリング８の付勢力は、マンドレル５をシャンク２側に移動させて安定して保持することができる程度に、すなわち、マンドレル５の自重を考慮して適宜設定される。
なお、本実施形態では、一例として、スラストベアリング１２，１３を使用しているが、これに限定されるものではなく、使用条件に合わせて適宜スラストリング等の摺動部材を適用することもできる。また、摺動部材を介在させず、フレーム３の内周面にマンドレル５の後部の外周面を直接嵌合させてガイドさせることもできる。
【００２３】
ベアリングカラー９は、図１に示すように、フレーム３に保持されたローラ４の後方に位置する拡径部３５の外周面に設けられ、回転側のカラー後輪９１と、固定側のカラー前輪９２と、これら両者の間に介在されたボールベアリング９３と、を備えている。
カラー後輪９１は、フランジ９１ａを有する円筒形状に形成されている。カラー後輪９１の内周面には雌ねじが形成されて、フランジ９１ａを前側にしてフレーム３の外周面のねじ部３１に螺入され、止めねじ９１ｂでフレーム３の外周面に固定されている。他方、カラー前輪９２は、段付の円筒形状に形成され、内周面には段付の底部９２ａを備えている。
そして、カラー後輪９１のフランジ９１ａとカラー前輪９２の底部９２ａとが対面するように、カラー前輪９２をカラー後輪９１のフランジ９１ａに被せて結合されて、止め輪９４で抜け止めがなされている。
ボールベアリング９３は、対面するカラー前輪９２の底部９２ａとカラー後輪９１のフランジ９１ａとの間に介挿され、フレーム３と一体として回転するカラー後輪９１の回転力がカラー前輪９２に伝達されないように構成されている。かかる構成により、カラー前輪９２の端面９２ｂにチューブＴＵの端面を当接させて拡管作業を行うことで、ローラの有効長さおよびリーチを適宜設定して拡管部ＥＸ（図３参照）の長さを調整することができる。
【００２４】
続いて、本発明の実施形態に係る拡管工具の動作について、実際の拡径作業を想定して、適宜図１〜図４を参照しながら説明する。
本発明の実施形態に係る拡管工具１は、図示しない回転駆動機にシャンク２の連結部２１を連結させてシャンク２を回転しながら拡管作業を行う。なお、回転駆動機は、用途に応じて、電動式や油圧駆動式等の種々の機種があり、拡管時の負荷トルクを検出して回転・停止を制御できる。
【００２５】
作業者は、拡管工具１を図示しない回転駆動機に連結させた状態で、図１に示すように、フレーム３に対してシャンク２を最も後退させた状態（工具径φＤが最小、図２（ｂ）参照）で拡管工具１をチューブＴＵに挿入してカラー前輪９２の端面９２ｂにチューブＴＵの端面が面直に当接するまで前進させながら、回転駆動機を正回転（Ａ方向）させる。
なお、カラー前輪９２の端面９２ｂにチューブＴＵの端面が当接するまで回転駆動機を前進させてから、回転駆動機を正回転させてもよいし、逆に回転駆動機を正回転させてからチューブＴＵの端面に当接させてもよく、同時でもよい。
【００２６】
そして、カラー前輪９２の端面９２ｂがチューブＴＵの端面に当接した後は、フレーム３の前進が規制されるため、さらに作業者が回転駆動機を前進させると、シャンク２がフレーム３に対して押し込まれる。このため、シャンク２の前端部２３にボールローラ６を介して当接されているマンドレル５もフレーム３に対して相対的に前進する。
この状態では、シャンク２が回転しながらマンドレル５に当接されているが、シャンク２とマンドレル５の間に介在されたボールローラ６により、シャンク２の回転による摩擦抵抗が軽減されている。
また、シャンク２が回転すると、シャンク２に埋設されたキー２５を介して一体に結合されたフレーム３も回転する。このとき、フレーム３の外周面に装着されたベアリングカラー９は、カラー後輪９１がフレーム３と一体となって回転するが、ボールベアリング９３が介在されているから、カラー前輪９２はチューブＴＵの端面と当接した状態で回転が停止されている。
【００２７】
作業者がシャンク２を前進させて、マンドレル５を前進方向へ押し込んでゆくと、次第にマンドレル５の前部に形成されたテーパ形状の外径の大きい部分がローラ４と当接し、ローラ４が外側へ押し広げられて、工具径φＤ（図２（ｂ）参照）が拡径される。このようにして、工具径φＤが拡径されて、やがてローラ４がチューブＴＵの内周面に当接して、チューブＴＵの内周面を押圧するようになる。そうすると、その反作用でローラ４とマンドレル５とが押し付けられた状態となりマンドレル５がローラ４に追随して回転するようになる。
【００２８】
すなわち、図４に示すように、フレーム３がシャンク２（図１参照）と一体となって正回転（Ａ方向に回転）すると、ローラ４はチューブＴＵの内周面上に沿って右回り（Ａ方向）に転動（公転運動）しながら左回転に自転（Ｒ方向に回転）するため、マンドレル５は右回転（Ａ方向に回転）している。
【００２９】
ここで、ローラ４の回転軸とマンドレル５の回転軸との関係をみると、図２（ａ）に示すように、ローラ４とマンドレル５とは、フィードアングルθを形成して、両者の回転軸が互いに交差するように配置されている。したがって、ローラ４の回転力Ｆは、マンドレル５の回転力Ｆ１のほか、マンドレル５の前進推力Ｆ２を発生させる。このため、マンドレル５はローラ４によって前進推力を与えられて前進し（マンドレルの自己推進力）、マンドレル５が前進することで、ますますローラ４が外側へ押し広げられて、工具径φＤ（図２（ｂ）参照）が拡径され、チューブＴＵの拡管作業が進行する。
【００３０】
したがって、この拡管作業の進行中、作業者は回転駆動機を保持してさえいれば、図３に示すように、マンドレル５の自己推進力により、自動的にマンドレル５が前進してチューブＴＵの拡管作業が進行する。すなわち、作業者は、工具径φＤ（図２（ｂ）参照）が拡径されて、ローラ４とマンドレル５とが押圧され、マンドレル５の自己推進力が発生するまでシャンク２を押し込んでやれば、その後はマンドレル５の自己推進力により拡管作業が自動的に進行する。
もっとも、拡管作業中は実際には、作業者は回転駆動機を常にチューブＴＵ側に押し付けていることが多いので、マンドレル５の前進に伴って、シャンク２も前進するが、作業者がシャンク２を押し付ける力は、マンドレル５の自己推進力よりも遥かに小さく、通常は無視できる程度であるから、拡管時の負荷トルクはマンドレル５の自己推進力で決定付けられる。なお、作業者がシャンク２を押し込みすぎるような場合には、セットカラー２６でシャンク２の押し込み量Ｓを規制する（図１参照）。
【００３１】
このようにして工具径φＤが拡径されるに伴って、次第に拡管時の負荷トルクが大きくなり、予め設定された閾値に達すると回転駆動機の主軸の回転が停止するようにコントローラで制御されている。
したがって、チューブＴＵが所定の径まで拡径されると、その最大負荷トルクを検知して回転駆動機が自動的に停止する。回転駆動機が停止した状態では、ローラ４とチューブＴＵとが押圧された状態であるから、工具径φＤを縮径させて、チューブＴＵを開放する必要がある。
【００３２】
工具径φＤを縮径させるためには、回転駆動機を逆回転させて、拡径動作と逆の動作を行わせる。回転駆動機を逆回転させると、シャンク２を介してフレーム３が逆回転するため、前記した動作と逆の動作で、マンドレル５が自動的に後退して、ローラ４がフレーム３の外周面から埋没し、工具径φＤ（図２（ｂ）参照）が縮径される。
工具径φＤが縮径されて、ローラ４がチューブＴＵの内周面から離れると、コイルスプリング８による付勢力でマンドレル５をシャンク２に当接するまで確実に後退させて、工具径φＤが最小となる。このようにして、工具径φＤが最小となれば、作業者は、回転駆動機を停止し、拡管工具１をチューブＴＵから抜き出して、拡管作業を終了する。
【００３３】
本発明の実施形態に係る拡管工具１は、前記のように動作するため、以下のような効果を生ずる。
拡管工具１は、フレーム３がシャンク２と一体として回転するため、フレーム３の回転数と回転駆動機の回転数が一致し、従来の拡管工具１′（図５参照）と比較してローラ４を高速で回転することができる。したがって、拡管工具１によれば、作業効率を向上させて、拡管時間を短縮することができる。また、直接フレーム３を回転するため、フレーム３を高速で回転させても振動が発生しにくく、作業者に対する負担も少なく、安全性も向上させることができる。
【００３４】
この点、従来の拡管工具１′では、回転駆動機によりマンドレル５′を回転して、マンドレル５′の回転によりローラ４′を回転させ、ローラ４′の回転により、ローラ４′をマンドレル５′の回りに公転させてフレーム３′を回転させるものであるから、フレーム３′はいわゆる遊星運動を行う。このため、遊星歯車運動の原理により、フレーム３′の回転数は、マンドレル５′の回転数に対して１／３〜１／５程度に減速され、その分、拡管時間が増大する。
【００３５】
ここで、前記の関係を整理して、本実施形態に係る拡管工具１と従来の拡管工具１′（図５参照）との拡管速度および拡管時間を比較したものを表１に示す。表１に示すように、従来のマンドレル回転式の拡管工具１′では、回転駆動機の回転数がマンドレル５′の回転数に等しく８２０ｍｉｎ−１であるのに対し、本実施形態に係るフレーム回転式の拡管工具１では、回転駆動機の回転数がフレーム３の回転数８２０ｍｉｎ−１に等しくなっている。このため、従来のマンドレル回転式の拡管工具１′では、フレーム３′の回転数が２１０ｍｉｎ−１となり、本実施形態に係るフレーム回転式の拡管工具１に比べて１／４程度に減速されている。
したがって、チューブＴＵの外径が２５．４ｍｍ、肉厚が２ｍｍで同じ回転駆動機に装着して拡管作業を行ったところ、本実施形態に係るフレーム回転式の拡管工具１では、従来のマンドレル回転式の拡管工具１′と比較して、拡管時間が約１／３．８９程度に短縮された。
なお、表１は、本実施形態に係るフレーム回転式の拡管工具１での拡管時間を１秒として、従来のマンドレル回転式の拡管工具１′を比例換算して示したものであるが、本実施形態に係るフレーム回転式の拡管工具１での拡管時間は、実際に約１秒であった。
【００３６】
【表１】
0004644072.tif 000002
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、フレーム３とマンドレル５とをキー２５で結合して、両者をスライド自在としながら一体として回転するように構成したが、これに限定されるものではなく、スプライン嵌合で構成することもできる。また、フレーム３またはマンドレル５のうち、一方に長穴を形成し、他方にピンを設けて、ピンを長穴に嵌合させてスライド自在としながら一体として回転するように構成することも可能である。
【００３８】
本実施形態においては、マンドレル５をシャンク２に付勢する付勢手段としてコイルスプリング８を使用しているが、これに限定されるものではなく、ねじりばねや皿ばね等であってもよいし、種々のばねを組み合わせてもよい。また、ゴム等の弾性部材を使用してもよいし、エアや油圧等の流体圧力を利用したものであってもよい。
【００３９】
本実施形態においては、マンドレル５とシャンク２との間に潤滑部材としてボールローラ６を介在させて、間接的にマンドレル５とシャンク２の前端部２３とを当接させるように構成したが、これに限定されるものではなく、ボールローラ６を介在させず、マンドレル５とシャンク２とを直接当接させてもよい。そして、マンドレル５とシャンク２とを直接当接させて摺動させる場合には、その摺動面を熱処理やコーティング等で摺動特性を改善させることもできる。また、ボールローラ６に代えて、スラストベアリング等の転がり軸受やスラストリング等のすべり軸受を介在させてもよい。
そして、本実施形態においては、ベアリングカラー９およびセットカラー２６を装着して構成したが、用途に応じて装着すればよく、これに限定されるものではない。例えば、エアコンなどのフィンチューブを全長にわたって拡管するような場合には、ベアリングカラー９を装着せず、自己推進機能を利用してフレーム３を前進させながら拡管することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る拡管工具の構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る拡管工具におけるローラとマンドレルとの位置関係を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る拡管工具におけるマンドレルが前進したときの様子を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る拡管工具におけるローラの配列を示す図３のＸ−Ｘ線の断面図である。
【図５】従来の拡管工具の構成を説明するための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はローラとマンドレルの位置関係を示す部分平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      拡管工具
２      シャンク
２１    連結部
２２    胴部
２３    前端部
２５    キー
２６    セットカラー
３      フレーム
３３    キー溝
４      ローラ
５      マンドレル
６      ボールローラ（潤滑部材）
８      コイルスプリング（付勢手段）
９      ベアリングカラー
ＥＸ    拡管部
Ｓ      ストローク
ＴＵ    チューブ
φＤ    工具径（拡管径）
θ      フィードアングル
【図１】
0004644072.tif 000003
【図２】
0004644072.tif 000004
【図３】
0004644072.tif 000005
【図４】
0004644072.tif 000006
【図５】
0004644072.tif 000007