(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の突起および突起の基部の内外少なくとも一方にシールに寄与する平坦面を有するシール端面を加工する方法であって、総型バイトを用いて環状突起およびシール寄与平坦面を同時に加工するアール加工工程と、バニシングツールを用いて環状突起およびシール寄与平坦面を同時に鏡面仕上げかつ高硬度化するバニシング加工工程とを含んでおり、シール端面は、突起の基部の内外両方にシールに寄与する平坦面を有しており、総型バイトの端面形状は、外側平坦面が内側平坦面よりも突出させられており、バニシングロールは、内側および外側の円周面の径が等しくなされていることを特徴とするシール端面加工方法。
【請求項２】
第１回目のアール加工およびバニシング加工を行った後、バリ取りを行い、さらに、第２回目のアール加工およびバニシング加工を行うことを特徴とする請求項１のシール端面加工方法。
【請求項３】
各環状突起の断面の輪郭形状が、突き合わせ端面から半径方向外側にのびる円弧部と、円弧部に連なる直線部とよりなり、円弧部の中心が、円弧部と直線部との交点よりも半径方向内側にあり、直線部が、軸方向に対して３０〜６０°傾斜させられているものであり、溝入れバイトまたは穴ぐりバイトを用いて、直線部を軸方向に３０〜６０°傾斜させるためのアールカット加工をバニシング加工工程およびその後のバリ取り工程のさらに後に行うことを特徴とする請求項１または２のシール端面加工方法。
【請求項４】
総型バイトは、断面円弧状の凹部およびその両側の同一面上に位置する平坦面を有する形状とされており、バニシングロールは、断面円弧状の環状凹部およびその両側にあって互いに径の等しい平坦円周面を有する形状とされており、バニシング加工前の突起の高さが加工後の高さよりも大きく、バニシング前の突起のテーパ角度が加工後のテーパ角度よりも小さくなされていることを特徴とする請求項１のシール端面加工方法。
【請求項５】
アール加工工程を超微粒子超硬材質の総型バイトを用いた荒加工と、ＴＩＮまたはＴＩＡＬコーティング超微粒子超硬材質の総型バイトを用いた仕上げ加工の２度に分けて行うことを特徴とする請求項４のシール端面加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、互いに突き合わせされることによって流体密の接続を可能にする管継手などのシール端面を加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シール端面加工方法として、特開平５−１３１３６１号公報に、円柱状フレームの先端面に軸方向と直交する方向に回転自在に支持された複数個のバニシングロールを有するバニシングツールを用いて、バルブシート部表面のアール凸状部にバニシング加工する方法が開示されている。
【０００３】
一方、本発明者らは、特開平１１−６５８５号において、図に示す管継手を提案している。この管継手は、一対の管状継手部材(1)(2)と、両継手部材(1)(2)の突合わせ端面の間に介在させられる円環状ガスケット(3)と、両継手部材(1)(2)を連結するねじ手段とを備え、各継手部材(1)(2)の突合わせ端面にそれぞれ環状のガスケット押え用突起(7)(8)が設けられており、各突起(7)(8)は、継手部材(1)(2)の突合わせ端面の内周(1a)(2a)よりも半径方向外側に寄ったところにあり、各突起(7)(8)の断面の輪郭形状が、突き合わせ端面から半径方向外側にのびる円弧部(7b)(8b)と、円弧部(7b)(8b)に連なる直線部(7a)(8a)とよりなり、円弧部(7b)(8b)の中心が、円弧部(7b)(8b)と直線部(7a)(8a)との交点よりも半径方向内側にあり、直線部(7a)(8a)が、軸方向に対して３０〜６０°傾斜しているものである。
【０００４】
そして、各突合わせ端面における突起(7)(8)の内外両側には、内側平坦面(15)(16)および外側平坦面(17)(18)が形成されている。内側平坦面(15)(16)は、外側平坦面(17)(18)より左右方向ガスケット(3)側に突出させられている。
【０００５】
また、符号(9)および(10)は、締過ぎ防止用環状突起を示し、これらの締過ぎ防止用環状突起(9)(10)は、突起(7)(8)よりも左右方向ガスケット(3)側に突出させられており、適正な締付けよりもさらに締付けようとしたさいに、リテーナ(5)をその両面から押圧するようになされている。各締過ぎ防止用環状突起(9)(10)は組立て前の各継手部材(1)(2)の突起(7)(8)を保護しており、これにより、シール性に重要な影響を及ぼす突起(7)(8)が傷付くことが防止されている。
【０００６】
図（ａ）は、ナット(4)を手で締め付けた状態を拡大して示すものであるが、同図に示すように、ナット(4)が締付けられていくと、突起(7)(8)の最突出端がガスケット(3)の端面にまず当接するが、このときには各継手部材(1)(2)の内側平坦面(15)(16)とガスケット(3)の左右端面との間には、それぞれ内側隙間(G1)が存在しており、各継手部材(1)(2)の外側平坦面(17)(18)とガスケット(3)の左右端面との間には、これよりも大きい外側隙間(G2)がそれぞれ存在している。また、締過ぎ防止用環状突起(9)(10)とリテーナ(5)との間には、さらに大きい隙間(G3)が存在している。すなわち、Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３となっている。手で締め付けた状態からスパナ等によりさらにナット(4)を締付けていくと、ガスケット(3)が変形し、まず内側隙間(G1)が０となる。このとき、外側隙間(G2)は０ではない。そして、適正な締付け時には、図（ｂ）に示すように、外側隙間(G2)も０となって、内側平坦面(15)(16)がガスケット(3)の左右端面の内縁部に密接して、各継手部材(1)(2)の内周(1a)(2a)とガスケット(3)の内周(3a)とがほぼ面一となる。すなわち液だまりとなる凹所は存在しなくなる。なお、締過ぎ防止用環状突起(9)(10)とリテーナ(5)との間の隙間(G3)は、このときでも０にはなっていない。そして、これよりさらに締付けると、締過ぎ防止用環状突起(9)(10)とリテーナ(5)との間の隙間(G3)が０となり、締付けに対する抵抗力が非常に大きくなり、締過ぎが防止される。
【０００７】
こうして、締付け完了時には、ガスケット(3)の端面に突起(7)(8)に対応する凹みが生じるとともに、各継手部材(1)(2)の突合わせ端面の内周(1a)(2a)とガスケット(3)の内周(3a)とがほぼ面一となる。
【０００８】
すなわち、この管継手は、突起(7)(8)がガスケット(3)に食い込むことによってのみシール性を得るのではなく、突起(3)の基部の内外少なくとも一方にシールに寄与する平坦面(15)(16)(17)(18)を有しており、これらの平坦面(15)(16)(17)(18)がガスケット(3)に密接することにより、より一層優れたシール性、締付け特性および分解特性を得ることができるという利点を有している。また、この管継手では、突起(7)(8)の直線部(7a)(8a)が軸方向に対して３０〜６０°傾斜していることにより、第１および第２継手部材(1)(2)に対してガスケット(3)を軸方向へ移動させるさいの摩擦力が、シール突起の断面の輪郭形状が直線部の無い円弧状のものと略同等であり、軸方向にのびる直線部を有する突起に起因する分解時にガスケット(3)が継手部材(1)(2)から離れにくいという問題は全く起こらないという利点も有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平５−１３１３６１号公報に記載のシール端面加工方法は、極めて高精度が要求される管継手の製作に適用するには不十分であり、特に、特開平１１−６５８５号に示す管継手のように継手部材のシール寄与平坦面がガスケットに密接する管継手を製作するためには、新たなシール端面加工方法が必要となっている。
【００１０】
この発明の目的は、上記実状に鑑み、突起が所望のシール特性を発揮し得るシール端面加工方法を提供することにある。
【００１１】
また、この発明の他の目的は、継手部材のシール寄与平坦面がガスケットに密接する管継手を製作する際に有用なシール端面加工方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるシール端面加工方法は、環状の突起および突起の基部の内外少なくとも一方にシールに寄与する平坦面を有するシール端面を加工する方法であって、総型バイトを用いて環状突起およびシール寄与平坦面を同時に加工するアール加工工程と、バニシングツールを用いて環状突起およびシール寄与平坦面を同時に鏡面仕上げかつ高硬度化するバニシング加工工程とを含んでおり、シール端面は、突起の基部の内外両方にシールに寄与する平坦面を有しており、総型バイトの端面形状は、外側平坦面が内側平坦面よりも突出させられており、バニシングロールは、内側および外側の円周面の径が等しくなされていることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明のシール端面加工方法によると、総型バイトを用いて環状突起およびシール寄与平坦面を加工するアール加工と、バニシングツールを用いて環状突起およびシール寄与平坦面を鏡面仕上げかつ高硬度化するバニシング加工とを行うことにより、工数を少なくして、突起の基部の内外少なくとも一方にシールに寄与する平坦面を有するシール端面を加工することができる。
【００１４】
第１回目のアール加工およびバニシング加工を行った後、バリ取りを行い、さらに、第２回目のアール加工およびバニシング加工を行うことが好ましい。シール端面は、高硬度でかつ鏡面仕上げが必要であり、アール加工およびバニシング加工を２度行うことにより、所望の硬度とより精度の高い鏡面仕上げを得ることができる。
【００１５】
また、各環状突起の断面の輪郭形状が、突き合わせ端面から半径方向外側にのびる円弧部と、円弧部に連なる直線部とよりなり、円弧部の中心が、円弧部と直線部との交点よりも半径方向内側にあり、直線部が、軸方向に対して３０〜６０°傾斜させられているものであり、溝入れバイトまたは穴ぐりバイトを用いて、直線部を軸方向に３０〜６０°傾斜させるためのアールカット加工をバニシング加工工程およびその後のバリ取り工程のさらに後に行うことがある。このような突起形状は、シール性、締付け特性および分解特性のすべてを高いレベルで備えた管継手を形成するのに有用であり、この突起形状を得るためのアールカット加工をバニシング加工工程およびその後のバリ取り工程のさらに後に行うことにより、シール端面の硬度および鏡面仕上げ度を保持したままで、より好ましい突起形状を得ることができる。
【００１６】
シール端面は、突起の基部の内外両方にシールに寄与する平坦面を有しており、総型バイトの端面形状は、外側平坦面が内側平坦面よりも突出させられていることがある。このようにすると、総型バイトによるアール加工工程の後には、シール端面の内側平坦面の方が軸方向に突出させられることになり、バニシング時には、シールへの寄与が大きい方の内側平坦面がバニシングツールによく当たり、より精度よく鏡面仕上げかつ高硬度化が施される。
【００１７】
先端部が断面円弧状でこの先端部に連なるテーパ状の基部を有する環状の突起が流体通路の縁部に形成されたシール端面を加工する場合、環状突起に対応する凹部を有する総型バイトを用いて環状突起を加工するアール加工工程と、バニシングツールを用いて環状突起を鏡面仕上げかつ高硬度化するバニシング加工工程とを含み、バニシング加工前の突起の高さが加工後の高さよりも大きく、バニシング前の突起のテーパ角度が加工後のテーパ角度よりも小さくなされていることが好ましい。
【００１８】
総型バイトを用いて環状突起を加工するアール加工と、バニシングツールを用いて環状突起を鏡面仕上げかつ高硬度化するバニシング加工とを行うとともに、バニシング加工前の突起の高さを加工後の高さよりも大きく、バニシング前の突起のテーパ角度を加工後のテーパ角度よりも小さくすることにより、シールに寄与する突起が所望のシール特性を発揮し得るようにシール端面を加工することができる。
【００１９】
アール加工工程は、超微粒子超硬材質の総型バイトを用いた荒加工と、ＴＩＮまたはＴＩＡＬコーティング超微粒子超硬材質の総型バイトを用いた仕上げ加工の２度に分けて行われることがある。これにより、総型バイトおよびバニシングローラの寿命を延ばすとともに、所望の突起形状を精度よく得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００２１】
第１の発明によるシール端面加工方法は、図１から図３までに示すように、次の工程を順次行うものである。
【００２２】
１．流体通路となる貫通孔（下孔）(21a)が加工済みの円柱状素材(21)を用意する（図１（ａ））。
【００２３】
２．外形バイト(22)またはフライスフルバックサーメットまたは超硬チップを用いて、外径端面(21b)を平坦となるように加工する（図１（ｂ））。
【００２４】
３．エンドミル(23)を用いて、ザグリ(24)を加工する（図１（ｃ））。
【００２５】
４．内径バイト(25)またはエンドミルを用いて、下孔(21a)の径よりも若干大きい径の流体通路端部内径(26)を加工する（図１（ｄ））。
【００２６】
５．端面溝入れバイト(27)を用いて、ザグリ(24)の底面の外周縁部に、環状の溝(28)を加工する（図１（ｅ））。
【００２７】
６．突起(30)を形成するための断面円弧状凹部(29a)が形成された超微粒子超硬材質のＲ総型バイト(29)を用いて、ザグリ(24)の底面に環状の突起(30)を形成するとともに、突起(30)の内側および外側に平坦面(31)(32)を形成する（アール加工と称する）（図２（ａ））。
【００２８】
７．ザグリ(24)底面の突起(30)およびその両側の平坦面(31)(32)に対応するプラスチック金型用鋼製または工具鋼系統のバニシングローラ(34)を有するバニシングツール(33)を用いて、突起(30)および突起(30)両側の平坦面(31)(32)をバニシング加工する（図２（ｂ））。バニシングローラ(34)の形状以外のバニシングツール(33)の構成は、公知のものであり、例えば、スギノマシン社のスパロールなどが知られている。バニシングローラ(34)の材質としては、耐久性、鏡面性および靭性に優れた特性を有しているプラスチック金型用鋼（ＳＫＤ１１種系統）のほかに、摩耗性に優れたスギノマシン社標準材質（工具鋼種系統）であってもよい。なお、いずれの場合も、ローラーには鏡面処理を施し、ＨＲＣ６０以上の硬度を必要とする。
【００２９】
８．内径バイト(25)またはエンドミルを用いて、流体通路端部内径(26)のバリ取りを行う（図２（ｃ））。
【００３０】
９．端面溝入れバイト(27)を用いて、ザグリ(24)底面の環状溝(28)のバリ取りを行う（図２（ｄ））。
【００３１】
１０．突起(30)を形成するための断面円弧状凹部(29a)が形成された超微粒子超硬材質のＲ総型バイト(29)を用いて、ザグリ(24)底面の突起(30)およびその両側の平坦面(31)(32)を加工する。すなち、６．と同様のアール加工を行い、硬度を上げるとともに、端面の状態を安定させる（図２（ｅ））。
【００３２】
１１．ザグリ(24)底面の突起(30)およびその両側の平坦面(31)(32)に対応するバニシングローラ(34)を有するプラスチック金型用鋼製のバニシングツール(33)を用いて、突起(30)および突起(30)両側の平坦面(31)(32)をバニシング加工する。すなわち、７．と同様の加工を行い、硬度を上げるとともに、端面の状態を安定させる（図３（ａ））。
【００３３】
１２．内径バイト(25)またはエンドミルを用いて、流体通路端部内径(26)のバリ取りを行う（図３（ｂ））。すなわち、８．と同様の加工を行い、バニシングで生じた径方向の盛り上がりを除去する。
【００３４】
１３．端面溝入れバイト(27)を用いて、ザグリ(24)底面の環状溝(28)のバリ取りを行う（図３（ｃ））。すなわち、９．と同様の加工を行い、バニシングで生じた径方向の盛り上がりを除去する。
【００３５】
１４．溝入れバイト(35)または孔ぐりバイトを用いて、突起(30)を４５°カットし、突起に直線部(36)を形成する（図３（ｄ））。この直線部(36)は、図１１の突起(7)(8)の直線部(7a)(8a)に相当しており、図１１に示す管継手は、この直線部(7a)(8a)および突起(7)(8)の基部の両側の平坦面(15)(16)(17)(18)の存在によって、シール性、締付け特性および分解特性のすべての特性で高度にバランスが取れたものとなっている。
【００３６】
１５．外形バイト(22)またはフライスフルバックサーメットまたは超硬チップを用いて、ザグリ後の外径端面(21b)を平坦となるように加工する（図３（ｅ））。
【００３７】
上記において、総型バイト(29)は、図４に拡大して示すように、端面に、断面円弧状の凹部(29a)およびその両側の平坦面(29b)(29c)を有する形状とされている。そして、外側平坦面(29c)が内側平坦面(29b)よりもオフセット量Ｄだけ軸方向に突出させられている。これにより、アール加工後でバニシング加工前における同図左に示すシール端面形状は、内側平坦面が(31)が外側平坦面(32)よりもオフセット量Ｄだけ軸方向に突出するように加工される。これに対して、バニシングロール(34)は、図５に拡大して示すように、断面円弧状の環状凹部(34a)およびその両側の平坦円周面(34b)(34c)を有する形状とされるとともに、内側および外側の円周面(34b)(34c)の径が等しくなされている。したがって、同図の左に示すバニシング加工前のシール端面形状に対して、バニシングロール(34)は、シール端面の内側平坦面(31)により強く当たることになる。そして、バニシング加工後には、同図右に示すように、バニシングロール(34)の形状に対応して、内側平坦面(31)と外側平坦面(32)とが同一面上に位置するようになされる。バニシングロール(34)の形状は、シール端面の内側平坦面(31)により強く当たるようにするとともに、バニシング加工後においては、内側平坦面(31)が外側平坦面(32)よりも突出するような形状としてももちろんよい。
【００３８】
上記の工程では、鏡面仕上げを安定させるために、バニシング加工が２度施されているが、これにより、端面から１００ミクロンの内部まで所定の硬度を確保することができる。２度加工は、バニシングローラの寿命アップにも効果がある。
【００３９】
バニシング加工圧は、１５０Ｋ程度が好ましく、バニシング追込み量は、ローラがＲに当たって回転し始めてから、例えば、約１．５〜３．５ｍｍとされる。この追込み量などの加工条件は、設備、管継手材質、下加工の状態に応じて適宜設定される。なお、仕上がりの状態は実体顕微鏡でチェックされる。
【００４０】
第２の発明によるシール端面加工方法は、次の工程を順次行うものである。
【００４１】
１．流体通路となる貫通孔（下孔）(41a)が加工済みの円柱状素材(41)を用意する（図６（ａ））。
【００４２】
２．外形バイト(42)またはフライスフルバックサーメットまたは超硬チップを用いて、外径端面(41b)を平坦となるように加工する（図６（ｂ））。
【００４３】
３．ドリル(43)を用いて、下孔(41a)の径よりも若干大きい径の流体通路端部内径(44)を荒加工する（図６（ｃ））。
【００４４】
４．エンドミル(45)を用いて、ザグリ(46)を加工する（図６（ｄ））。
【００４５】
５．内径バイト(47)またはエンドミルを用いて、内径(44)を仕上げ加工する（図６（ｅ））。
【００４６】
６．外形バイト(42)またはフライスフルバックサーメットまたは超硬チップを用いて、ザグリ(46)後の外径端面(41b)を仕上げ加工する（図７（ａ））。
【００４７】
７．端面溝入れバイト(48)を用いて、ザグリ(46)の底面の外周縁部に、環状の溝(49)を加工する（図７（ｂ））。
【００４８】
８．突起(51)を形成するための断面円弧状凹部(50a)が形成された超微粒子超硬材質のＲ総型バイト(50)を用いて、ザグリ(46)の底面に環状の突起(51)を形成するとともに、突起(51)の内側にテーパ面(52)、外側に平坦面(53)をそれぞれ形成する（アール加工と称する）（図７（ｃ））。
【００４９】
９．同様に、断面円弧状凹部(54a)が形成されたＲ総型バイト(54)を用いて、環状の突起(51、突起(51)内側のテーパ面(52)および突起(51)外側の平坦面(53)をそれぞれ仕上げ加工する（図７（ｄ））。この仕上げ加工で使用されるＲ総型バイト(54)は、１回目のアール加工で使用されるＲ総型バイト(50)がコーティング無しの超微粒子超硬材質であるのに対して、ＴＩＮまたはＴＩＡＬコーティングされた超微粒子超硬材質のものが使用されている。
【００５０】
１０．ドリル(43)を用いて、流体通路端部内径(44)の切り粉を除去する（図７（ｅ））。
【００５１】
１１．ザグリ(24)底面の突起(51)、突起(51)の内側のテーパ面(52)および突起(51)の外側の平坦面(53)に対応するプラスチック金型用鋼製のバニシングローラ(56)を有するバニシングツール（スパロール）(55)を用いて、突起(51)および突起(51)外側の平坦面(53)をバニシング加工する（図８（ａ））。
【００５２】
１２．端面溝入れバイト(48)を用いて、ザグリ(46)底面の環状溝(49)のバリ取りを行う（図８（ｂ））。
【００５３】
１３．内径バイト(47)またはエンドミルを用いて、流体通路端部内径(44)のバリ取りを行う（図８（ｃ））。
【００５４】
上記において、アール加工の荒加工で使用される総型バイト(50)は、図９に拡大して示すように、端面に、断面円弧状の凹部(50a)およびその両側の平坦面(50b)(50c)を有する形状とされている。そして、内側平坦面(50b)と外側平坦面(50c)とは同一面上に位置させられている（すなわち両平坦面間のオフセット量はゼロ）。アール加工の仕上げ加工で使用される総型バイト(54)も同じ形状である。また、バニシングロール(56)は、図１０に拡大して示すように、断面円弧状の環状凹部(56a)およびその両側にあって互いに径の等しい平坦円周面(56b)(56c)を有する形状とされるとともに、凹部(56a)の深さＨ３は、突起(51)の高さよりも小さくなされている。そして、アール加工工程においては、バニシング加工時に押される分だけ（０．０５ｍｍ程度）、図９左に示すバニシング加工前の突起(51)の高さＨ１が図１０左に示すバニシング加工後の突起(51)高さＨ２よりも大きくなされている。さらに、バニシング加工前の突起(51)のテーパ角度Ｔ１が加工後の突起(51)のテーパ角度Ｔ２よりも小さくなされており、バニシングがよく当り、しかも、バニシング時におけるテーパへの食い込みおよび段の発生が防止される。これにより、突起(51)の形状および寸法が精度よく得られるとともに、突起(51)の鏡面仕上げかつ高硬度化も極めて精度のよいものとなる。
【００５５】
なお、第１および第２の発明において、加工の順序は、必ずしも上記の実施形態の通りに行う必要はなく、シール端面の性能に影響を及ぼさない範囲での順序の変更は可能である。また、第１および第２の発明を組み合わせてもちろんよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるシール端面加工方法の第１実施形態の第１から第５までの工程を示す図である。
【図２】この発明によるシール端面加工方法の第１実施形態の第５から第１０までの工程を示す図である。
【図３】この発明によるシール端面加工方法の第１実施形態の第１１から第１５までの工程を示す図である。
【図４】この発明のシール端面加工方法の第１実施形態で使用される総型バイトを示す図である。
【図５】この発明のシール端面加工方法の第１実施形態で使用されるバニシングロールを示す図である。
【図６】この発明によるシール端面加工方法の第２実施形態の第１から第５までの工程を示す図である。
【図７】この発明によるシール端面加工方法の第２実施形態の第５から第１０までの工程を示す図である。
【図８】この発明によるシール端面加工方法の第２実施形態の第１１から第１３までの工程を示す図である。
【図９】この発明のシール端面加工方法の第２実施形態で使用される総型バイトを示す図である。
【図１０】この発明のシール端面加工方法の第２実施形態で使用されるバニシングロールを示す図である。
【図１１】この発明のシール端面加工方法で加工される管継手の一例を示す図である。
【符号の説明】
(29)    総型バイト
(29b)   内側平坦面
(29c)   外側平坦面
(30)    突起
(31)    内側平坦面
(32)    外側平坦面
(33)    バニシングツール
(34)    バニッシングロール
(34b)   内側の円周面
(34c)   外側の円周面
(35)    溝入れバイト
(36)    突起直線部
(51)    突起
(50)    荒加工用総型バイト
(50b)   内側平坦面
(50c)   外側平坦面
(54)    仕上げ用総型バイト
(55)    バニシングツール
(56)    バニッシングロール
(56a)   凹部
(56b)   内側の円周面
(56c)   外側の円周面
【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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【図１０】
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【図１１】
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