(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄型パイプと雌型パイプとを嵌合させる継手パイプの雄型パイプに溝を転造加工する工程において、（ａ）素管を拡管する工程と、（ｂ）パイプ先端を押える段溝を形成すると共に、転造ローラーを押圧した場合に形成される座屈凹部の面積と、そのとき隅角部に存在する空間との合計の面積の湾曲凸部を支持部と段溝との隅角部に設けた芯金を形成し、該芯金とクランプとの間に、溝凸部を形成した３つの遊転する転造機の転造ローラーで溝を形成する工程と、から成る二つ以上のＯリング溝を有する継手パイプの加工方法。
【請求項２】
雄型パイプと雌型パイプとを嵌合させる継手パイプの雄型パイプに溝を転造加工する工程において、（ａ）素管を拡管する工程と、（ｂ）外側にパイプの外周面を押える外周押え枠を配し、内側に成形後の雄型パイプの内径と一致する外径の内面押え枠を配し、該外周押え枠と内面押え枠との間にパイプ肉厚より太幅としたパイプ嵌入のための間隙を設け、該間隙の奥に内窄まりの傾斜枠を形成すると共に先に該傾斜枠の傾斜角度より深く傾斜したエッジ落とし枠を設けてパンチを形成し、該パンチとクランプとでパイプの先を絞り込む工程と、（ｃ）パイプ先端を押える段溝を形成すると共に、転造ローラーを押圧した場合に形成される座屈凹部の面積と、そのとき隅角部に存在する空間との合計の面積の湾曲凸部を支持部と段溝との隅角部に形成設けた芯金を形成し、該芯金とクランプとの間に、溝凸部を形成した３つの遊転する転造ローラーを有する転造機で溝を形成する工程と、から成る二つ以上のＯリング溝を有する継手パイプの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継手パイプを成形加工する方法に関し、更に詳細には、雄型パイプと雌型パイプとを嵌合させる継手パイプの溝を転造加工して成形加工する際に、雄型パイプに二つ以上のＯリング溝を有するパイプを成形加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のエアコンの冷媒循環用のパイプには、図１に示す如く、一方にフランジ部を有する雄型パイプ１に雌型パイプ２を嵌合させ、その周囲をフランジに係止されるナット４とユニオン５とを螺着させる継手パイプが配設されている。
そして、この雄型パイプ１と雌型パイプ２との間には、気密性を図る為にＯリング３が挟着されているが、このＯリングは当初一つであったが、最近、気密性を更に高める為に図示の如く、二重にするものが提案されている。
【０００３】
このＯリングを嵌め込む為には、雄型パイプ１にＯリング溝を形成せねばならないが、その成形方法は、従来（ａ）素管の端部を拡張させる拡管処理する工程と、（ｂ）ビード加工にてフランジ部を形成する工程と、（ｃ）転造機によってＯリング溝を刻設する工程、即ち、図６及び図７に示す如く、機体部３０と送り機構部４０及び加工部２０を配した転造機にあって、遊転する転造ローラー２３が中心部に向って押圧することで、金属パイプの展性を利用して溝を形成する工程とから成っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記転造機によるＯリング溝を二重にした場合には、次のような問題が惹起されることが判明した。
▲１▼パイプの一方をクランプで固定し、反対側に芯金を配して両者を対向させ、その間に転造機の転造ローラーを上下方向に押圧させ、その圧力で塑性変形させて溝を形成する際に、芯金側のパイプの先端部が伸びてしまい、Ｏリング溝が片流れ状となって正確に溝が形成できない（図１１参照）。
▲２▼上記転造ローラーの押圧に伴ってパイプ金属が徐々に塑性変形して凹溝を形成するが、ロールが一定以上の深さに達すると、図９（Ａ）に示す如く、角溝を形成すべきパイプの肉片が外側に湾曲してしまい、そのままでは溝の内側に喰い込んだ凹部が残されてしまい、Ｏリング溝の気密性を損うものとなってしまう。
▲３▼パイプの芯金側先端部には、バリが発生してしまい、これを切削機等で切除せねばならないが、切削機の精度をあげないと、雄型パイプ１と雌型パイプ２との嵌合の際に、挿入が困難になる等の問題が生じる。
本発明は、上記問題点を解消しようとしてなされたもので、正確な形状のＯリング溝を形成すると共に、それを可及的に簡潔な工程で実行しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象とするのは、アルミニウム等の金属で形成された継手パイプであって、例えば、自動車のエアコンの冷媒を循環させる経路の一部に使用されるもので、上述の如く、雄型パイプ１と雌型パイプ２とが嵌合し、そのパイプの間にＯリング及びＯリング溝を配して気密性を図るもので、そのＯリング及びＯリング溝が二つ以上のものである。
そして、成形の対象となるのは、この継手パイプのうちでＯリング溝を形成ずべき雄型パイプ１に対してである。
但し、上記は一例を示すものであって、Ｏリング及びＯリング溝を二つ以上形成する継手パイプであれば、エアコン用配管に限定されず適用することができる。
【０００６】
該雄型パイプ１の成形にあっては、先ず、所定の寸法規格のストレートの素管１を用意し（図２（Ａ）参照）、これに拡管ピンを挿入して、先端部１ａを拡管加工する（図２（Ｂ）参照）。
【０００７】
次に、ビード加工によりフランジ部１ｂを形成すると共に、クランプ７とパンチ８とを用いて下記の処理を行う。
先ず、この処理に用いるパンチ８は、図３に示す如く、クランプ７の凹部７ａとの間にパイプ１を挟み込み圧縮加工してフランジ部１ｂを形成する垂直壁８ａを先端に形成し、拡管処理したパイプの外周面を押える外周押え枠８ｂ，８ｂと、絞り込まれるパイプの先端を押える内面押え枠８ｃ，８ｃとの間に間隙８ｄ，８ｄを設け、その内壁面８ｅ，８ｅに絞り込む為の内窄まりの傾斜枠８ｆ，８ｆを形成し、その傾斜枠８ｆ，８ｆの先に、該傾斜枠の傾斜角度より深く傾斜したエッジ落とし枠８ｇ，８ｇを形成して成るものである。
【０００８】
該パンチ８を詳説する。
（ａ）垂直壁８ａ
先端に垂直壁８ａを形成し、その垂直壁８ａとクランプ７の凹部７ａとの間に圧縮して屈曲したパイプ１を挟み込み、それを圧縮することでビード加工し、フランジ部１ｂを形成するもので、従来のものと変りはない。
（ｂ）外周押え枠８ｂ
上記拡管処理したパイプの外周面を押える為の枠体であり、圧縮処理する際に、屈曲部以外のパイプが変形するのを防ぐ枠であり、従来のものと変らない。
（ｃ）内面押え枠８ｃ
後述の傾斜枠８ｆによって絞り込まれるパイプの先端を、それ以上には絞り込まれないよう内面を所定寸法に形成する為の枠であって、所定寸法とは、成形完了後の雄型パイプの内径と一致する寸法、即ち、雌型パイプと嵌合する際に密接嵌合できる寸法を言い、その寸法の断面円形の円柱状物を形成する。
（ｄ）傾斜枠８ｆ及びエッジ落とし枠８ｇ
上記外周押え枠８ｂと内面押え枠８ｃとの間に、パイプ先端部１ａを挿入する間隙８ｄ，８ｄを設け、その内壁面８ｅ，８ｅに絞り込む為の内窄まりの傾斜枠８ｆ，８ｆを形成する。
この傾斜枠８ｆの傾斜度αは、図５に示す如く、後述の転造機による転造ローラー２３との接触点Ｔに対し、この接触点Ｔが内側となり、しかし、突起部Ｍに至らない範囲となるよう傾斜角度αを決定するのが望ましい。
そして、その傾斜枠８ｆの先に、該傾斜枠の傾斜角度より深く傾斜した角度βのエッジ落とし枠８ｇを形成する。これは、単にバリの発生を抑制するだけでなく、パイプの先端はエッジの無い、丸みを帯びたものであることが望ましいので、このため傾斜枠８ｆによる絞り込みに加えて、先端部外周に丸みを与えるエッジ落とし枠８ｇを形成する。
【０００９】
次に、転造機による溝加工に移るが、該転造機は、図６及び図７の如くで、機体部３０の後方に送り機構部４０を配すると共に前方に加工部２０を配し、その前方にパイプ固定部を設けた転造機にあって、該加工部２０には回転軸２１が設けられ、その前に３個の転造ローラー２３がチャック２２に咬持されており、遊転する転造ローラー２３が中心部に向って押圧することで、金属パイプの展性を利用して溝を形成するものである。
【００１０】
そして、一方にパイプ固定の為のクランプを配し、他方に芯金９を配設する。しかし、該芯金９は、次の条件を満たすものとする。
（ａ）図１０に示す如く、雄型パイプの内壁に接して転造ローラーからの押圧を支える支持部９ｂの長さを、パイプの先端部が所定の長さに収めて、それ以上伸びることのない長さＬ1とする。つまり、支持部９ｂをパイプの先端部が当接してこれを押える段溝９ａに形成する。
（ｂ）該段溝９ａの後端角部と転造ローラーの突起２３ａとの間の幅寸法Ｌ2が、転造加工後のパイプの肉厚として脆弱とならない厚み、具体的には、拡管処理後のパイプの肉厚をＬaとした場合に、０．８Ｌa以上となる厚みとなるように設定する。
（ｃ）上記段溝９ａの後端角部と転造ローラーの突起２３ａとの間の幅寸法を０．８Ｌ以上とした場合に、そのまま転造ローラー２３を押圧した場合に形成される座屈凹部の面積Ｓ2と、そのとき隅角部に存在する空間との合計の面積の湾曲凸部９ｃ（Ｓ1）を、芯金の支持部９ｂと段溝９ａで形成される隅角部に形成する。
【００１１】
上記条件に従った場合、転造ローラーの突起２３ａが雄型パイプ１を押圧すると、先ず、転造ローラー２３の下方向への押圧力により金属の被圧部分が展ばされて薄くなり、このとき芯金の支持部９ｂにより上方向に押えられるので、この上下両側から押えられて金属パイプ先端は横方向に長く伸びる。即ち転造ローラー２３の下方向への押圧力は、金属パイプ先端では横方向に作用し、先端を伸長させる方向に働くが、支持部が段溝９ａに形成されているので、金属パイプ先端の頭部が段部に当接し、それ以上伸張することができない。従って、その分は、図１１に示す転造ローラー２３と芯金の支持部９との隙間を埋めるように突き戻されるので片流れの溝となることが防止される。
【００１２】
次に、上記段溝９ａで頭部を押えられたパイプに、転造ローラー２３の押圧力が加えられると、それはパイプを下側に湾曲させる力となり、ロール周辺の金属を外側（図１０の下方向）に膨出させる働きとなる。このとき、段溝９ａの後端角部と転造ローラー２３の突起２３ａとの間の幅寸法が充分に狭いときには、その膨出力に対し、段溝９ａの角壁に反作用が働き後述の座屈凹部Ｗの発生は可及的に少なくなるが、しかし、該幅寸法が狭いことは成形後のパイプの肉厚がその部位だけ薄いこととなり、物理的強度が弱くなり、使用中にヒビ割れ等の重大な欠点を招く恐れがある。従って、該幅寸法を転造加工後のパイプの肉厚として脆弱とならない厚み、具体的には、０．８Ｌ以上とすることで使用中のヒビ割れ等を防ぐことができる。
【００１３】
この段溝９ａの後端角部と突起２３ａとの間に０．８Ｌ以上の幅寸法を保ったとき、転造ローラー２３及び突起２３ａの押圧力は、ロール周辺の金属を外側に膨出させる働きとなり、一定の深さを超えたところで湾曲に一種の座屈が起こり、図９及び図１０（Ａ）に示す如き、座屈凹部Ｗが形成されてしまう。
この現象は、先端側の右側（より先端側）のＯリング溝にだけ起こり、内側のＯリング溝には発生しないが、これは転造ローラーによる押圧力はクランプされたパイプの反対側に伸張する方向に作用し、それが最先端部のＯリング溝に集中する為と考えられる。
そこで、芯金の支持部９ｂと段溝９ａとで形成される隅角部に湾曲凸部９ｃを形成すると、転造ローラーの押圧力によって湾曲膨張してくるパイプ金属の変形に対して、一定のところで反発力を与えて湾曲膨張力を反対側に作用させる。
その反作用によって、パイプ金属の変形が転造ローラーの押圧方法の反対側にも働き、正及び逆の方向に変形がバランスされ、転造ローラー２３と湾曲凸部９ｃとの間にパイプ金属が密接するように変形する。
従って、上記座屈凹部の発生が未然に抑制され、正確な形状のＯリング溝が形成される。
【００１４】
次に、パイプ先端にバリを生じさせない加工を説明すると、上記転造機の転造ローラー２３が雄型パイプ１に接触し、更に下動して突起２３ａが溝を形成し始めると、そのパイプ転造ローラー２３の腹部は拡管したパイプを１ａ径若干窄めるように絞りこんでゆくが、該転造ローラー２３の端部２３ｂは丸みを帯びたアール部に形成されており、最端部には転造ローラー２３の接触しない非接触部が存在する。
この非接触部に転造ローラーの押圧力により、パイプの一部が押し出され、その先端が鋭角となりバリを発生する原因と頭初は想定していた。
しかし、現実には、図８に示す如く、接触部が転造ローラーの突起２３ａの押圧力で内側に絞り込まれるのに対し、非接触部は絞られることがなく、拡管したパイプの外径が残り（図８(Ｂ)）、更に転造ローラーが押圧すると最終的に絞り込まれた接触部の外径より非接触部は若干大きいものとなると共に、端部が転造ローラーと芯金角部とに挟まれて先鋭な押圧痕となり、これがバリの発生する原因となる（図８(Ｃ)参照）。
【００１５】
そこで、本発明では、図４に示す如く、芯金９に支持されたパイプ先端１ａを転造ローラー２３が押圧し、その先端の突起２３ａがパイプ１ａの外周面に接触し（図４(Ｂ)参照）、更に、回転を続けて転造ローラー２３がパイプ１ａを徐々に内側に絞り込で行く。すると、転造ローラー２３が傾斜枠部ｃに当接し、これを内側に絞り込む。そして、非接触部となる更に先端部（Ｔより外側）になると、前述の傾斜枠１ｂにより予め所定の深さに絞り込まれているので、転造ローラーが最終深度にまでパイプを絞り込んだ後にも、接触部と非接触部との間に高さの差異が生じることなく、等しい高さとなる（図４(Ｃ)参照）。
即ち、接触部と非接触部と高さの差異によって生じる鋭角形状の押圧痕が生じることなく、バリの発生が皆無となる。
【００１６】
更に、エッジ落とし枠１ｃの存在によって、先端部の外側に向って角面を形成して鋭いエッジとなる部分が落とされた状態となり、外周面に沿ってアール部を形成し、丸みを帯びた形態となる。
従って、継手パイプとして雄型パイプと雌型パイプを嵌合させる際に、挿入が容易となる。
【００１７】
最後に、雌型パイプを等の常法に従って成形して、継手パイプを成形する。
【００１８】
【実施例】
外径８ｍｍφのストレートのアルミニウムの円筒形素管を用意し、これに拡管ピンを圧入して外径１０ｍｍφに拡管した。
間隙の外径を１０ｍｍφとし、内面押え枠の外径を８ｍｍφとし、傾斜枠の傾斜度をα＝６度とし、エッジ落とし枠１ｃの傾斜角度をβ＝９度としたパンチを形成した。
該パンチとクランプとの間に上記拡管処理したパイプを挟んで、ビード加工してクランプ部を形成すると共に、先端を内径８ｍｍφに絞り込んだ。
先端押え段部と湾曲凸部を形成した芯金とクランプとの間に上記先端を所定形状に絞り込んだパイプを固定し、これを転造機に掛け、３つの遊転する転造ローラーを回転させつつ押圧し、二つのＯリング溝を刻んだ。
この結果、バリがまったく発生せず、且つ、先端外縁部が丸みを帯びて雌型パイプとの雄雌嵌合も円滑な継手が得られた。
【００１９】
【発明の効果】
以上の構成に基づいて本発明は、角溝を形成すべきパイプの肉片が外側に湾曲して溝の内側に喰い込むんだ凹部が残されてＯリング溝の気密性を損う問題を解消し、且つ、その処理が芯金の形を改善することで達成されるので、複雑な機構や工程の増加がなく、極めて実行性に優れたものとなった。
更に、従来不可避であった転造による継手パイプの加工におけるバリの発生を未然に解消し、且つ、それが回転刃等による加工精度の不均一という問題を起こさず、均一に加工でき、更に、それが特殊な形状のパンチを創製することで、一工程で処理でき、工程の複雑化や効率の劣化を招かない等の極めて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】継手の一例を示す縦断側面図。
【図２】拡管工程を示すもので、（Ａ）が素管の一部切欠縦断側面図、（Ｂ）が拡管ピンを挿入する際の一部切欠縦断側面図。
【図３】パンチによる形成工程を示すもので、（Ａ）がパンチ嵌入前の一部切欠縦断側面図、（Ｂ）がパンチ嵌入時の一部切欠縦断側面図。
【図４】転造ローラーでの溝形成工程を示すもので、（Ａ）が溝加工直前の一部切欠縦断側面図、（Ｂ）が転造ローラー接触時の一部切欠縦断側面図、（Ｃ）が溝形成終了時の一部切欠縦断側面図。
【図５】パイプ先端と転造ローラーの関係を示す一部切欠縦断側面図。
【図６】転造機の側面図。
【図７】転造機の回転軸付近を示す正面図。
【図８】従来の転造ローラーと芯金の加工によるバリの発生状態を示すもので、（Ａ）が転造ローラーとパイプの接触時の一部切欠縦断側面図、（Ｂ）が転造ローラーによる押圧を始めた時の一部切欠縦断側面図、（Ｃ）がパイプ先端が外側に屈曲してバリを残した状態の一部切欠縦断側面図。
【図９】図４の転造ローラーでの溝形成工程図の一部を拡大したもので、（Ａ）が溝加工直前の一部切欠縦断側面図、（Ｂ）が転造ローラー接触時の一部切欠縦断側面図、（Ｃ）が溝形成終了時の一部切欠縦断側面図。
【図１０】（Ａ）が湾曲凸部がない場合に座屈凹部が形成されてしまうことを示す一部切欠縦断側面図、（Ｂ）が湾曲凸部を形成した場合に座屈凹部ができないことを示す一部切欠縦断側面図。
【図１１】段溝がない場合にパイプ端部が片流れとなってしまうことを示す一部切欠縦断側面図。
【符号の説明】
１  雄型パイプ
１ａ  先端部
１ｂ  フランジ部
１ｃ  傾斜部
１ｄ  アール部
１ｅ  Ｏリング溝
２  雌型パイプ
３  Ｏリング
４  ナット
５  ユニオン
６  拡管ピン
７  クランプ
８  パンチ
８ａ  垂直壁
８ｂ  外周押え枠
８ｃ  内面押え枠
８ｄ  間隙
８ｅ  内壁面
８ｆ  傾斜枠
８ｇ  エッジ落とし枠
９  芯金
９ａ  段溝
９ｂ  支持部
９ｃ  湾曲凸部
２０  加工部
２１  回転軸
２２  チャック
２３  転造ローラー
２３ａ  突起
３０  機体部
４０  送り機構部
【図１】
0004044207.tif 000002
【図２】
0004044207.tif 000003
【図３】
0004044207.tif 000004
【図４】
0004044207.tif 000005
【図５】
0004044207.tif 000006
【図６】
0004044207.tif 000007
【図７】
0004044207.tif 000008
【図８】
0004044207.tif 000009
【図９】
0004044207.tif 000010
【図１０】
0004044207.tif 000011
【図１１】
0004044207.tif 000012