(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に軸線に対して平行な又は螺旋状の互いに平行な多数の溝（５０）を有する溝付プラグ（５）が回転自在に挿入された金属製の素管（１）を引抜きながら、前記溝付プラグ（５）の位置で素管（１）の管軸を中心として公転しつつ自転するようにラジアル方向へ所定の間隔で配置された複数のボール（６）により、前記素管（１）の引抜き力を利用して当該素管（１）の周面を前記溝付プラグ（５）へ押圧する過程において、前記各ボール（６）の当該各ボール中心が形成する公転軌道よりも外周部分は、加工ヘッド（４）内に形成され引抜き方向の下流側に向かって緩やかな角度で末広がりとなる円錐面状の内周面（４０）と、前記加工ヘッド（４）内へ当該加工ヘッド（４）とは一体に回転しないように設置され、かつ前記素管（１）の引抜きにより各ボール（６）が突き当たるストッパ面（７０）を有する円環状のストッパ（７）の前記ストッパ面（７０）とに接触して保持され、当該ストッパ面（７０）は、ストッパ面（７０）とラジアル方向に対するテーパー角度（θ1）が引抜き方向の上流側に向かって５°〜５０°の急角度で末広がりとなる円錐面状に形成され、各ボール（６）に対し、それらのボール中心が形成する公転軌道よりも外側でかつ当該公転軌道を基準として引抜き方向の前後の二方向の異なる位置からボール（６）による素管（１）の管軸心方向への加工力を上記引抜きに伴って作用させることを特徴とする、内面溝付管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機器や冷凍機等における熱交換器用の伝熱管として使用される内面溝付管の製造方法に関するものであり、さらに具体的には、管内面により深くシャープな溝をより高速で加工するのに適する継ぎ目なし内面溝付管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照しながら従来の内面溝付管の製造装置（特開昭６２−２６３８２０号公報に記載されている。）及び当該装置を使用した製造方法を説明する。
金属製の素管１の引抜き方向に沿って、上流側よりフローティングダイス２と加工ヘッド４（アウタレース）とが順に設置されている。
加工ヘッド４は引抜き方向の下流側へ向けて緩やかに末広がりとなる円錐状の内周面４０を有しており、この内周面４０には図示しないボール保持器によりラジアル方向へ一定の間隔を保持すべく配置されたボール６が転接している。
これらのボール６は、その下流側においてベアリング８１を介して加工ヘッド４を保持する部材へ取り付けられたフランジ状（環状）のストッパ８により、引抜き方向の下流側には移動しないように規制されている。このストッパ８のボール６と接するストッパ面８０は、引抜き方向の上流側に向かって急角度で先細りとなるような円錐面状に形成されている。
加工ヘッド４の内周面４０のテーパは軸線に対して２〜３°であり、ストッパ面８０のテーパは軸線に対して７５〜８５°とされている。
【０００３】
素管１内に溝を加工するには、周面に軸線に対して螺旋状の互いに平行な多数の溝５０を有する回転自在な溝付プラグ５と、当該溝付プラグ５へプラグロッド５１を介して連結されたフローティングプラグ３とを、素管１へその引抜き方向に沿って順に挿入する。
溝付プラグ５が前記ボール６の内側に位置し、フローティングブラグ３がフローティングダイス２内に位置するように、当該素管１をフローティングダイス２と加工ヘッド４とに通し、素管１を矢印ａの方向へ引抜きながら加工ヘッド４を高速回転させる。
素管１の引抜きにより、素管１はフローティングダイス２とフローティングプラグ３とにより縮径され、次いで、加工ヘッド４の回転により素管１の外周を公転しつつ自転するボール６と溝付プラグ５とによって、縮径されると同時に内面に溝付け加工がなされる。
【０００４】
加工ヘッド４の部分において、素管１の引抜きにより各ボール６に加わるスラスト方向の力は、ストッパ８のストッパ面８０に受けられるとともに、当該ストッパ面８０のテーパによりその方向が外周方向（ラジアル方向）へ変更され、さらに加工ヘッド４の内周面４０により素管１の軸心方向に向けられる。したがって、素管１の管壁は公転かつ自転する各ボール６によって溝付プラグ５の表面へ押圧されるので、素管１は縮径されると同時にその内面に溝付プラグ５の溝５０が転写され、内面溝付管１ａが製造される。
内面溝付管１ａは、加工ヘッド４よりも下流方向へ設置された整形ダイスで空引きして整形かつ縮径される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の内面溝付管の製造方法において、ボールの数＝ｘ、ボールの公転数＝Ｎ（ｒｐｍ）、加工ピッチ（ボール１個当たりの引抜き方向に沿う押圧幅、図３に表示）＝Ｐとすると、内面溝付管の加工速度（製造速度）Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は、Ｖ＝（ｘ・Ｎ・Ｐ）／１０００の式で求められる。
内面溝付管の伝熱性能を向上させるには、より深くかつシャープな断面形状の溝を形成することが必要である。しかし、溝がより深くかつその形状がよりシャープになるように設計した場合、溝が相対的に浅くかつ溝形状がシャープでないように設計したときと同様な加工速度で前述のような方法で溝加工すると、図４で示すように内面溝付管１ａ内のフィン１１の根元付近にえぐれ１２等の不良が発生することがある。このえぐれ１２は、加工ピッチＰの大きさに比例して大きくなる。
したがって、加工速度を低下させないで前記えぐれ１２の増大を抑えるためには、ボール数ｘと加工ピッチＰを変えない場合ボールの公転数、すなわち加工ヘッド４の回転数（但し、ボールの公転数は加工ヘッドの回転数に比例して増大するが両者は一致せず、前者は後者よりも少ない。）を上げる必要がある。しかしながら、ボールの公転数を一定以上増大させると、溝加工部（溝付プラグ５の部分）で管がねじれ変形を起こし、管が破断する場合もあった。
この管のねじれ変形は、加工ピッチＰが小さい時ほどボール公転数が小さい時に発生する。
【０００６】
管のねじれ変形が発生した時の管の外面の状態を観察すると、ボールの接触軌跡である各加工ピッチＰの乱れや蛇行が見られる。このことから考察すると、前述の従来の製造方法では、各ボール６が高速公転する際遠心力によりラジアル方向に変動しようとするとき、各ボール６に対する素管１への加工力が、ボール中心が形成する公転軌道よりも外側の一方向のみから作用する（ボール中心が形成する公転軌道の外側では、各ボール６は加工ヘッド４の内周面４０との接触部一ケ所でのみ保持される）ので、前記遠心力の影響によりボール６が変動（あばれ）が大きくなり、低速公転時よりもボールの公転軌道が不安定になることによるものと考えられる。
また、ボール数が同じであれば、加工ピッチＰが小さいほどボールのストッパ面８０に対するスラスト方向の力が小さいためにボール（の公転軌道）が不安定になり易く、したがって従来方法では、加工ピッチＰが大きい場合と比較して加工ピッチが小さい場合は、ボール公転数が相対的に小さくてもねじれ変形が発生する。
【０００７】
本発明は従来の製造方法に対する前述の検討から提案されるもので、その目的は、より高速度で溝付け加工するためボールの公転数（加工ヘッドの回転数）をより大きくした場合でも、管のねじれ変形が生ぜず、したがってより高速で内面溝付管を製造することができる製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内面溝付管の製造方法は、前述の課題を解決するため以下のように構成したものである。
すなわち、請求項１に記載の内面溝付管の製造方法は、周面に軸線に対して平行な又は螺旋状の互いに平行な多数の溝５０を有する溝付プラグ５が回転自在に挿入された金属製の素管１を引抜きながら、前記溝付プラグ５の位置で素管１の管軸を中心として公転しつつ自転するようにラジアル方向へ所定の間隔で配置された複数のボール６により、前記素管１の引抜き力を利用して当該素管１の周面を前記溝付プラグ５へ押圧する過程において、前記各ボール６の当該各ボール中心が形成する公転軌道よりも外周部分は、加工ヘッド４内に形成され引抜き方向の下流側に向かって緩やかな角度で末広がりとなる円錐面状の内周面４０と、前記加工ヘッド４内へ当該加工ヘッド４とは一体に回転しないように設置され、かつ前記素管１の引抜きにより各ボール６が突き当たるストッパ面７０を有する円環状のストッパ７の前記ストッパ面７０とに接触して保持され、当該ストッパ面７０は、ストッパ面７０とラジアル方向に対するテーパー角度θ１が引抜き方向の上流側に向かって５°〜５０°の急角度で末広がりとなる円錐面状に形成され、各ボール６に対し、それらのボール中心が形成する公転軌道よりも外側でかつ当該公転軌道を基準として引抜き方向の前後の二方向の異なる位置からボール６による素管１の管軸心方向への加工力を上記引抜きに伴って作用させることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図１及び図２の（Ａ）図を参照しながら、本発明に係る内面溝付管の製造方法の好ましい実施形態を説明する。
図１は製造方法の一実施形態を説明するための製造装置の部分断面図、図２の（Ａ）図は図１の装置の溝加工部分の部分拡大断面図、図２の（Ｂ）図は（Ａ）図における装置の作用と比較するための従来方法で用いられる装置の部分拡大断面図である。
【００１０】
図１において、２はフローティングダイス、４は図示しない駆動手段により高速回転される加工ヘッドである。
加工ヘッド４は、金属製の素管１の引抜き方向の下流側へ向けて緩やかに末広がりとなる円錐状の内周面４０を有しており、この内周面４０にはボール保持器６０によりラジアル方向へ一定の間隔を保つべく保持されたボール６が転接するように構成されている。
これらのボール６は、その引抜き方向の下流側において、ベアリング７１を介して加工ヘッド４を保持する部材へ取り付けられた環状のストッパ７により、引抜き方向の下流側には移動しないように規制されている。ストッパ７は、前述のベアリング７１の介在により、加工ヘッド４とは一体に回転しないようになっている。
このストッパ７のボール６と接するストッパ面７０は、引抜き方向の上流側に向かって急角度で末広がりになるような円錐面状に形成されている。
【００１１】
次に、製造方法の実施形態を図１の製造装置の作用とともに説明する。
素管１には、フローティングプラグ３と、このフローティングプラグ３へプラグロッド５１を介して回転自在に連結された溝付プラグ５とを、当該溝付プラグ５が引抜き方向の下流側に位置するように挿入する。溝付プラグ５の外周面には、軸線に対して螺旋状の互いに平行な多数の溝５０が形成されている。
溝付プラグ５が複数のボール６の内側に位置し、フローティングプラグ３がフローティングダイス２の内側に位置する状態に、素管１を加工ヘッド４とフローティングダイス２へ通し、当該素管１を矢印ａの方向へ引抜きながら加工ヘッド４を引抜き方向に向かって時計回り方向へ高速回転させる。
【００１２】
加工ヘッド４の回転により、各ボール６は前記回転方向に沿って素管１の回りを公転しつつ自転する。
素管１の引抜き中における各ボール６は、ボール中心が形成する公転軌道よりも外側において、加工ヘッド内周面４０とストッパ面７０とで保持される。
すなわち、素管１の引抜きにより、その引抜き力は、ボール６を介してストッパ７のストッパ面７０に対しスラスト方向に作用する。そして、このスラスト方向の力はストッパ面７０とボール６との接触部（点）を介してボール６に対し素管１の管軸方向への加工力として作用すると同時に、加工ヘッド４の内周面とボール６との接触部（点）を介してボール６に対し管軸方向への加工力として作用する。
【００１３】
図２の（Ａ）で拡大して示すように、図２の（Ｂ）で拡大して示す従来の方法とは異なり、ストッパ面７０のテーパの管軸に対する角度は、加工ヘッド内周面４０のテーパの管軸に対する角度とは方向が逆でかつ大きい。そのため、各ボール６とストッパ面７０の接触部は、ボール中心の公転軌道の外側でかつ当該公転軌道よりも引抜き方向の下流側に位置し、各ボール６と加工ヘッド４の内周面４０との接触部は、前記公転軌道の外側でかつ当該公転軌道よりも引抜き方向の上流側に位置する。また、各ボール６とストッパ面７０との接触部と素管１の管軸からの距離は、各ボール６と加工ヘッド内周面４０との接触部と素管１の管軸からの距離よりも小さい。
したがって、各ボール６に対し、ボール中心の公転軌道よりも外側でかつ当該公転軌道を基準として引抜き方向の前後の二方向の異なる位置から素管１の軸心方向への加工力が作用し、これら二方向の異なる位置から作用する加工力のボール６に対する作用位置は素管１の管軸からの距離を異にする。
すなわち、図２の（Ａ）図の実施形態では、加工ヘッド内周面４０とストッパ面７０の二箇所から軸心方向への加工力が作用しているのに対し、従来例の（Ｂ）図では、加工ヘッド内周面４０のみの一箇所から軸心方向への加工力が作用している。
【００１４】
この実施形態の製造方法によれば、素管１の引抜き力を利用して当該素管１の周面を前記溝付プラグ５へ押圧する過程において、各ボール６に対し、ボール中心の公転軌道よりも外側でかつ当該公転軌道を基準として引抜き方向の前後の二方向の異なる位置から素管１の管軸方向への加工力を作用させ、前記二方向の異なる位置から作用する加工力のボール６に対する作用位置が素管１の管軸からの距離を異にするように構成されているので、ボール６の公転軌道がより安定し、その結果、ボールの公転数（加工ヘッドの回転数）をより大きくした場合でも管のねじれ変形が生じ難い。  したがって、より高速で内面溝付管を製造することができる。
【００１５】
製造実験
次に示す製造条件により、本発明例による製造方法と比較例による製造方法とで内面溝付管を製造した。
本発明例では、溝付け加工部が図２の（Ａ）図のような形態の装置を使用し、ストッパ面７０のラジアル方向に対するテーパ角度θ１を表１のように変化させて内面溝付管を製造し、比較例では、溝付け加工部が図２の（Ｂ）図のような形態の装置（ただし、ボール保持器は図示せず）を使用し、ストッパ面８０のラジアル方向に対するテーパ角度θ２を表１のように変化させて内面溝付管を製造した。
製造条件
素管：外径＝１２．７ｍｍ，肉厚＝０．４０ｍｍ，材質＝銅管
溝付プラグ：外径＝１０ｍｍ，溝数＝６０，溝の対軸心ねじれ角＝２５°，溝深さ＝０．２６ｍｍ，溝底角＝２０°
ボール：外径＝１２ｍｍ，配置数＝等角度で４個
加工ヘッド回転方向：引抜き方向に向かって右回転
加工ヘッド内周面の管軸に対するテーパ角度：２°
【００１６】
そして、各例では加工ピッチをそれぞれ０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍのケースに設定して、加工ヘッドの回転数を上昇させ、管のねじれ変形発生時の加工ヘッド回転数比を、比較例１の場合を１として表１に示した。
また、各比較例ではそれぞれ加工ピッチが０．５ｍｍである場合に管がねじれ変形発生時の加工ヘッド回転数を１として、加工ピッチが前記以下である場合のねじれ変形発生時の加工ヘッド回転数比を、それぞれ表１に（  ）内に示した。
【００１７】
【表１】
（管のねじれ変形発生時の加工ヘッド回転数比）
┌─────┬───────┬────────────────────┐
│  種  別  │  ストッパ面  │各加工ピッチにおけるねじれ変形発生時の加│
│          │  テーパ角度  │工ヘッド回転数比                        │
│          │        （°）├──────┬──────┬──────┤
│          │              │  ０．３ｍｍ│  ０．４ｍｍ│  ０．５ｍｍ│
├─────┼───────┼──────┼──────┼──────┤
│本発明例１│      ５      │  １．１８  │  １．２１  │  １．２３  │
│          ├───────┼──────┼──────┼──────┤
│        ２│    １０      │  １．２４  │  １．２６  │  １．２７  │
│          ├───────┼──────┼──────┼──────┤
│        ３│    ２０      │  １．２９  │  １．３２  │  １．３６  │
│          ├───────┼──────┼──────┼──────┤
│        ４│    ３０      │  １．２９  │  １．３２  │  １．３６  │
│          ├───────┼──────┼──────┼──────┤
│        ５│    ４０      │  １．３５  │  １．３７  │  １．４１  │
│          ├───────┼──────┼──────┼──────┤
│        ６│    ５０      │  １．２９  │  １．３２  │  １．３６  │
├─────┼───────┼──────┼──────┼──────┤
│比較例  １│  −１０      │  １        │  １        │  １        │
│          │              │（０．７７）│（０．８６）│（１）      │
│          ├───────┼──────┼──────┼──────┤
│        ２│  −２０      │  ０．８４  │  ０．９５  │  ０．９６  │
│          │              │（０．７６）│（０．８６）│（１）      │
└─────┴───────┴──────┴──────┴──────┘
【００１８】
表１で示されているように、各本発明例では、各比較例よりも管のねじれ変形発生時の加工ヘッド回転数（ボール公転数）は増大しており、その増大分溝付け加工速度が向上した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る内面溝付管の製造方法によれば、素管１の引抜き力を利用して当該素管１の周面を前記溝付プラグ５へ押圧する過程において、各ボール６に対し、ボール中心の公転軌道よりも外側でかつ当該公転軌道を基準として引抜き方向の前後の二方向の異なる位置から素管１の管軸方向への加工力を作用させるので、ボール６の公転軌道がより安定し、その結果、ボールの公転数（加工ヘッドの回転数）をより大きくした場合でも管のねじれ変形が生じ難い。
したがって、より高速で内面溝付管を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る製造方法の一実施形態を説明するための製造装置の部分断面図である。
【図２】  （Ａ）図は図１の装置の溝加工部分の部分拡大断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図における装置の作用と比較するための従来方法で用いられる装置の部分拡大断面図である。
【図３】  従来の製造方法を説明するための製造装置の部分断面図である。
【図４】  内面溝付管のフィンの根元部にえぐれが発生した状態を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
ａ  引抜き方向
Ｐ  加工ピッチ
θ１，θ２  ストッパ面のラジアル方向に対するテーパ角度
１  素管
１０  内面の溝
１ａ  内面溝付管
２  フローティングダイス
３  フローティングプラグ
４  加工ヘッド
４０  内周面
５  溝付プラグ
５０  溝
５１  プラグロッド
６  ボール
６０  ボール保持器
７，８  ストッパ
７０，８０  ストッパ面
７１，８１  ベアリング
【図１】
0004712160.tif 000002
【図２】
0004712160.tif 000003
【図３】
0004712160.tif 000004
【図４】
0004712160.tif 000005