JP3952991B2 - 両端に継手部分を有する配管の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両用空調装置の冷凍サイクルの一部に使用されるための両端に継手部分を有する配管に係り、特にその配管の塑性加工による製造方法と、それに伴って自動的に行なわれる長さの調整方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両用空調装置の冷凍サイクルにおける各種の構成要素を相互に接続する冷媒配管、例えば、エンジンコンパートメント内に設けられた冷媒圧縮機、コンデンサ、及び受液器等と、車室内に設けられたエバポレータ等との間を連結するために設けられる往きと戻りの冷媒配管は、それら2本の冷媒配管の一方に挿入するように設けられた膨張弁の前後においてそれぞれ並行に纏めて配置される。この場合、エバポレータから圧縮機へ戻る低圧の冷媒を導く方の配管は膨張弁を通過する必要がないけれども、往復で2本の配管を纏めて取り扱いを容易にするために、位置的に膨張弁の前後にある往復のパイプの両端をそれぞれ同じコネクタにろう付けすることにより、2本のパイプと2個のコネクタが結合して一体化された継手部分を有する配管を使用することがある。
【0003】
このような配管を製造する場合には、2本のパイプの一方の端部を一方のコネクタにろう付けしても、それらのパイプの他方の端部が他方のコネクタの所定の位置までそれぞれ正確に加工されていなければ、2本のパイプの両端部を2個のコネクタに確実に結合することができない。しかしながら、車両用空調装置における冷凍サイクルの冷媒配管は複雑な形状に屈曲しているのが常であるから、切断と曲げ加工を終えた状態において屈曲した2本のパイプの他端部を他方のコネクタにおけるそれぞれ所定の位置へ正確に整合させることは至難の業である。従って、コネクタにろう付けする前に個々のパイプに予め手直しを施して、長さや曲がり具合或いは端部の形状等を細かく調整することにより、部品としての個々のパイプの精度を高める必要がある。このようなパイプの手直し作業が多くなると継手部分を有する配管のコストアップを招くことは言うまでもない。
【0004】
この問題は2本のパイプと2個のコネクタからなる冷凍サイクル用の継手部分を有する配管に限って生じる訳ではなく、何らかの機器のそれぞれ所定の位置に所定の姿勢で取り付けられるべき2個のコネクタに対して、単に1本の屈曲したパイプの両端をろう付けして配管を製造するような場合にも起こることである。まして、3本以上の多数の屈曲したパイプの両端をそれぞれ同じコネクタにろう付けして単一の配管を製造するような場合には、全てのパイプの端部を同じコネクタ上において整合させるために、部品としてのパイプの精度を更に高める必要があるし、それに応じて継手部分を有する配管のコストも上昇する。また、パイプとコネクタをろう付けによって結合すると、確実な結合強度が得られる半面、流体の漏洩チェックが必要となり、コストが高くなるという問題もある。
【0005】
なお、後に詳しく説明をするが、本発明の実施例の一部においては、パイプの長さを短縮させるための1つの方法としてパイプに座屈変形を起こさせるものが含まれている。この方法にやや近いと思われる第1の従来技術が、特許文献1にパイプの鍛造方法として記載されているが、第1の従来技術においてはパイプの端面を加圧することにより、パイプの長手方向における中間部分にある余剰の肉を、パイプの円筒形側面を支持している金型に形成された逃がし空間内へ押し出して、余剰の肉の分だけパイプの長さを短縮させるという方法を開示している。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−343170号公報
【0007】
しかしながら、第1の従来技術は、直径に対する長さが数倍程度の直管に限って適用することができる技術であって、本発明の主たる適用対象である冷媒配管のように、長尺で且つ複数の屈曲部を有する配管には適用することができないという問題がある。
【0008】
また、第2の従来技術として、本発明によって製造される継手部分を有する配管に対して、外見的に一部類似する点を有する配管接続用コネクタが特許文献2に記載されている。しかしながら、第2の従来技術は、一定の形状を有する固体からなる接続用ブロックの内部に流体の通路を形成する目的において、接続用ブロックの穴にパイプを挿入し、予めパイプに形成されている大径のシート部と、パイプの端部に形成される拡径部との間で接続用ブロックを挟持することにより、パイプを接続用ブロックの内部に一体化するものである。
【0009】
【特許文献2】
特許第3281997号公報
【0010】
第2の従来技術によると、大径のシート部と拡径部との間パイプの長さが常に接続用ブロックの穴の長さと同じになるので、それ以外の長さになることはあり得ないことから、開示された第2の従来技術には、屈曲部分を形成することなどによって長さのばらつきを避けることができないパイプの長さを任意の値に調整しようとする意図は全く含まれていない。従って、外見的には一部類似する点を有するとしても、第2の従来技術は本発明とは基本的に異なる技術であるから、第2の従来技術によっては、パイプの長さを、パイプの端部に形成する拡径部の加工の際に同時に任意の長さに調整するようなことはできない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に鑑み、両端に継手部分を有する配管を構成する部品としてのパイプに対する機械加工による手直しに比べて、より簡単で製品のコスト上昇を招く恐れがない手段によって、パイプの端部に形成する拡径部の工程において同時にパイプの長さを自動的に調整することにより、パイプの長さを容易に任意の長さに整合させることを主たる目的としている。また、従来技術のようにろう付けによらないで機械的なかしめ作業によってパイプの端部とコネクタを結合し、必要にして十分な程度の連結強度とシール性能を得ることにより、従来技術に比べて大幅なコストダウンを可能とする両端に継手部分を有する配管の製造方法を提供することをも目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項1に記載された両端に継手部分を有する配管の製造方法を提供する。
【0013】
本発明の両端に継手部分を有する配管の製造方法は、拡径部を形成する前に拡径部の形成に必要なパイプ長さに予め調整する第1の工程と、拡径部を形成する際に調整しきれなかったパイプの余分な材料を吸収させる第2の工程とを備えていて、第1の工程が、パイプの長さのばらつきを吸収できる分量だけ予め長めに作成したパイプを用い、そのパイプの一端を治具で位置決めする段階と、この位置決めしたパイプの一端から製品寸法により定まる所定の距離をパイプチャックによってクランプして固定する段階と、このクランプ固定された側のパイプ端部を矯正用パンチによって加圧することによりパイプを座屈させて、パイプの材料の一部をパイプチャックの端面に予め形成されている逃げ空間内へ押し出すことにより、パイプの外周部に環状の突出部(パイプ座屈部)を形成して、その突出部の大きさを調整することでパイプの長さを調整する段階とを含み、また第2の工程が、パイプの端部に内面形状が拡径する貫通穴を有するコネクタを挿入する段階と、拡径用工具によってパイプの端部を拡径させてコネクタの内面にかしめ付けする段階とを含んでおり、その特徴の1つは、コネクタの内面の一部に、パイプの材料の逃げ部空間としてのパイプばらつき吸収部を予め形成しておく点にある。従って、拡径用工具によりパイプの端部に塑性変形を与えて拡径部を形成する時に、パイプの余分な材料がパイプばらつき吸収部に吸収されてパイプの長さが調整され、パイプの長さが自動的に目的の長さに適合するようになる。
【0014】
なお、本発明の両端に継手部分を有する配管の製造方法においては、位置決めしたパイプの一端から製品寸法により定まる所定の距離をパイプチャックによってクランプして固定する段階に続いて、パイプのいずれかの端部を矯正用パンチによって加圧することによりパイプを座屈させて、パイプの材料の一部をパイプチャックの端面に予め形成されている逃げ部空間内へ押し出すことにより、パイプの外周に例えばフランジのような環状の突出部を形成して、パイプの長さを短縮する段階の工程を有している。したがって、パイプの長さの調整を複数の手段によって相互に独立に行なうことができるので、調整のための自由度が高くなるだけでなく、調整の幅が広くなる。突出部を形成させる場合には、突出部の半径を増大させることによってパイプの長さの調整量を増大させることができる。従って、パイプチャックの端面に形成される逃げ部空間の高さを一定として、突出部の半径を可変にすればよい。
【0015】
また本発明の両端に継手部分を有する配管の製造方法においては、拡径部が形成される側とは反対側のパイプの一端を治具によって所定の位置に位置決めした後に、パイプチャックによってパイプの該一端から製品寸法により定まる所定の距離をクランプして固定することにより、パイプチャックの端面を基準として、それよりも先のパイプの長さを所定の長さに調整するのが好適である。
【0016】
コネクタ或いはそれに代わる雌型治具の貫通穴の拡径する内表面に形成されるパイプばらつき吸収部は、その貫通穴の内面と、拡径用工具の表面との間に空隙として形成される。このパイプばらつき吸収部は、コネクタの内部にあるパイプの先端部に対応して形成してもよいし、コネクタの内部にあるパイプの中間部分に対応して形成してもよい。
【0017】
本発明の継手部分を有する配管の製造方法の具体的な例として、パイプの一方の端部に拡径部を形成して、その拡径部によって、拡径する貫通穴を有するコネクタに内部からパイプをかしめ付ける一方、パイプの他方の端部に単なるコネクタをかしめ付けた配管を製造することができる。
【0018】
本発明の継手部分を有する配管の製造方法を実施する場合には、拡径用工具の外周部にスリーブを設けて、そのスリーブを拡径用工具とは別に移動させることにより、拡径部の加工の前後においてコネクタを押さえるようにするのが望ましい。また、このスリーブの端面の一部によってパイプの拡径された先端部を押し潰すことにより、材料の一部をパイプばらつき吸収部へ流入させて、パイプの長さを調整することもできる。
【0019】
本発明の継手部分を有する配管の製造方法は、単に一本のパイプを対象としてそれに適用することができるだけでなく、複数本のパイプに対して適用することもできる。それによって、例えば複数本のパイプの長さを同一の長さに揃えるというように、複数本のパイプの相互の長さの関係を調整することができる。この場合には、少なくともそれら複数本のパイプの一方の端部が共通のコネクタに結合されるようにすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の継手部分を有する配管に関する幾つかの好適な実施例について詳細に説明する。本発明の図示実施例はいずれも図示しない車両用空調装置の冷凍サイクルにおける膨張弁の前後の部分に取り付けられる配管の製造方法に関するものであって、図示実施例の方法によって製造される製品としての配管は、具体的な例の外観を図3に示したように、所定の形状に屈曲された大径及び小径の2本のパイプ20及び21のような複数本のパイプ部分と、それらの両端にかしめ付けの方法によって一体化される厚肉の金属板から製作された2個のコネクタ16及び60から構成される配管用の継手部品である。
【0021】
パイプ20及び21の材料は、先行する工程において溶融したアルミニウムのような素材から押し出し成形等の方法によって円筒形の連続的なパイプ材料として製造される。そして、コイル状に巻かれている長いパイプ材料を矯正ローラによって直管状に矯正した後に切断機によって所定の長さに切断し、図1及び図2に示すように、一端部30及び31にプレス加工の一種であるバルジ加工を施してフランジを形成し、更に転造加工の一種であるスピニング加工を施してOリングシールのための溝を形成する。その後に、パイプベンダー等によってパイプ20及び21を目標の形状に合わせて屈曲させる。
【0022】
太さの異なる2本のパイプ20,21の一端部側(図1における下端部側)にかしめ付けられるコネクタ16は、図3に示すように、その平面形状が2本のパイプ20,21を受け入れてかしめ付けられる2個の半円形の凹部を有するE形のもので、他端部側(図1における上端部側)のコネクタ60は、パイプ20,21を挿通させた後にかしめ付けられる2個の円形の穴を有するメガネ形のものである。なお、パイプ20及び21に対するコネクタ16のかしめ付けは最終工程において行なわれる。この配管は、一端部側のコネクタ16が冷凍サイクルの膨張弁に対してボルトのような手段によって取り付けられると共に、他端部側のコネクタ60が車室内のエバポレータか、或いはエンジンコンパートメント内の受液器に同様な手段によって取り付けられる。
【0023】
この場合、2本のパイプのうちの小径のパイプ21は冷凍サイクルにおける高圧側の冷媒を受液器から膨張弁まで、或いは膨張弁からエバポレータまで導くためのもので、図1に示したパイプ仮固定治具2と置き換えられるようにそれと概ね同じ形状を有する一端部側のコネクタ16が、パイプセット治具1と置き換えられるような図示しない膨張弁に取り付けられることによって、そのまま膨張弁の内部に連通する。それに対して、大径のパイプ20は車室内のエバポレータからエンジンコンパートメント内の冷媒圧縮機の方へ流れる低圧の戻り冷媒を導くためのもので、同じ一端部側のコネクタ16によって膨張弁と機械的に連結されるけれども、パイプ20が直接に膨張弁の内部に連通することはなく、膨張弁を迂回するように並設される図示しないバイパス通路に連通する。
【0024】
図1から図5は本発明の継手部分を有する配管の製造方法の第1実施例について、その第1の工程を示したものである。前述のように、1はパイプセット治具であって、この方法に使用される治具類の一つとして、図示しない車両用空調装置の冷凍サイクルにおける膨張弁の代わりに、2本のパイプ20及び21の一端部30及び31を挿入するための2個の穴を有し、パイプの一端部30及び31を揃えて、それぞれ所定の位置に位置決めするために使用される。
【0025】
2はパイプ仮固定治具であって、第1実施例の第3の工程においてパイプの一端部30及び31側の部分にかしめ付けられるコネクタ16と同様に、その平面形状はパイプ20及び21のバルジ部を受け入れる凹部を有するE形をなしている。パイプ仮固定治具2は、工程の初期においてコネクタ16の代わりにパイプ20,21の一端部30及び31に近い部分を2個の凹部に緩やかに嵌合させて一側方から支持することにより、パイプセット治具1と協働してパイプの一端部30及び31を位置決めすると共に、それぞれのパイプ20,21の屈曲部の相対的な位置関係を仮固定する。
【0026】
図1に示したように、パイプ20及び21の一端部30及び31をパイプセット治具1とパイプ仮固定治具2によって固定すると、屈曲しているパイプ20,21の他端部32及び33の端末の間には長手方向の寸法差17が生じる。このような寸法差が生じることは、個々のパイプ20及び21が前述のように切断や曲げ等の工程を重ねて製作されることから避けることができない。パイプ20及び21のうちのいずれか一方の長手方向における寸法が適正値である時に、そのパイプに対する他方のパイプの寸法差17の許容範囲が例えば±0.2mmである場合に、パイプ20,21の取り付け後に実測される寸法差17が例えば±3mmのように大きい時は、この寸法差17を許容範囲の±0.2mm以内に抑え込んで必要な部品精度を得るために、図2に略示したようなパイプチャック3等を使用して第1実施例の第1の工程の矯正加工を実行する。
【0027】
第1実施例の方法によって長手方向の寸法差17を矯正する第1の工程の詳細が図4及び図5に示されている。この場合は、矯正加工によって長い方のパイプ20を短縮させることになる。なお、パイプ21の方が長過ぎてそれを短縮させる必要がある場合とか、パイプ20及び21の長手方向の寸法がいずれも長過ぎて双方を短縮させる必要がある場合には、パイプ21に対して同様な矯正加工を行うことが可能であるが、ここではパイプ20の長手方向の長さを短縮させる場合のみを例にとって説明する。
【0028】
まず、図4に示したように、パイプ20の前述の他端部32に近い所定の寸法位置を二つ割りのパイプチャック3,3’によって矢印のように挟み込んで固定する。パイプチャック3,3’は相互に対向するように平面図形が半円形の凹部3a,3a’を備えていて、それらによってパイプ20をクランプすることができるが、それらの半円形の凹部3a,3a’が合一して円形の開口を形成し、それによってパイプ20を受け入れた時に、円形の開口の上縁部に円環状の逃げ部空間が形成されるように、パイプチャック3,3’の上面8,8’で且つ半円形の凹部3a,3a’の縁部にそれぞれ半円形の段部4,4’が形成されている。
【0029】
図4に示すように、対になったパイプチャック3,3’によって長過ぎるパイプ20をクランプして固定した後に、パイプ20の他端部32にパイプと同じ円筒形で有底の凹部6aを形成された矯正用のパンチ6を嵌合して、下方に向かって打撃を加える。それによって図5に示したようにパイプ20の一部が座屈し、材料の一部がパイプチャック3,3’の上面8,8’に形成された一対の半円形の段部4,4’からなる円環状の逃げ部空間内へ流入して、いずれも側方へ突出するパイプ座屈部22,23が形成され、それらが連続した1つのフランジを形成する。
【0030】
このようにしてパイプ20の長手方向の寸法が短縮することにより、パイプ21に対するパイプ20の長手方向の寸法差17が許容範囲内のものとなる。矯正用のパンチ6に設けられた円筒形の凹部6aの深さが図5に参照符号50として示されているが、矯正用のパンチ6がパイプチャック3,3’の上面8,8’に接触する位置まで降下するものとすれば、円筒形の凹部6aの深さ50が一定であることから、パイプ20のパイプチャック3,3’によってクランプされた先の部分の長さの大小に関係なく、矯正後の長さが同じになる。従って、パイプチャック3,3’を正しく位置決めすれば、常にパイプ20の他端部32から一定の寸法位置にフランジ状のパイプ座屈部22,23が形成されると共に、パイプ20の長手方向の寸法が適正値となるように短縮される。
【0031】
第1実施例においては、パイプ20及び21とコネクタ16及び60からなる配管を製造する場合を取り上げているが、これは説明を判り易くするために、パイプの長さを2本のパイプの長さの相対的な差として説明したためである。しかし、必要なパイプの長さとは、個々のパイプにおける寸法50の値であることは言うまでもない。従って、本発明の製造方法の対象となる配管のうちで最も簡単なものは、1本の屈曲したパイプと、その両端にかしめ付けられる2個のコネクタからなるものであってもよい。このような場合には複数本のパイプの長さを揃える必要はないが、通常は切断及び屈曲されたパイプの長さを再切断や手直し等によって適正値にする必要があるので、その代わりに、前述の第1実施例における第1の工程によってパイプの長さを適正値に合致させることが可能になる。
【0032】
また、前述の例では単一の矯正用パンチ6を使用して、パイプ20又は21の長手方向の寸法を1本づつ矯正する場合について説明しているが、複数本のパイプを同時に矯正する場合には、図6に示すように、矯正用のパンチ6の変形例として複数個の矯正用パンチ6,6’を一体化した矯正用パンチの集合体7を使用することにより、一挙に前述の矯正工程の前半(第1の工程)を終了させることができる。この場合にはパイプチャック3,3’のそれぞれにも、複数本のパイプ20,21を同時にクランプすることができる複数個の凹部を設ける。その他の点は前述の例と同様であるから詳細な説明を省略する。
【0033】
図7から図9は本発明の継手部分を有する配管の製造方法の第1実施例における第2の工程を示したものである。第2の工程はパイプ20,21の他端部32及び33にコネクタ60をかしめ付けによって簡単に且つ確実に取り付けるために実施するものであるが、この工程においても製品としての配管の長手方向寸法を調整することができるので、第1の工程において無理なく寸法調整をすることができないほど大きい寸法差17がある場合や、第1の工程によらないで、実質的に第2の工程のみによって寸法調整をするような場合に、この機能を効果的に利用することができる。
【0034】
この工程においては、まず、パイプチャック3,3’によってクランプされているパイプ20の他端部32に、上方に向かって拡径する形状の貫通穴60aを形成されたコネクタ60を嵌合させる。パイプチャック3,3’によってパイプ20をクランプしているので、第2の工程における加工中にパイプ20がパンチの打撃によって下方へずれるのを阻止することができる。
【0035】
次に、パイプ20の他端部32に図7及び図8に示したような形状、即ち、コネクタ60に形成された上方に向かって拡径する貫通穴60aの内面形状と実質的に相似であって、それよりも必要な肉厚の分だけ小さい表面形状を有するパイプの拡径用パンチ9を上方から挿入して、下方に向かって打撃を加える。それによって拡径用パンチ9は、図8に示すように、パイプ20の他端部32に近い部分を拡径させて拡径部28を形成することにより、コネクタ60の貫通穴60aの内面に密着させてかしめ付けると共に、他端部32を更に拡径させることによって、貫通穴60aに形成されている円錐形口部60bに沿って拡径されたパイプの先端部29を形成する。
【0036】
この場合、1回のみの打撃によってパイプ20の他端部32の形状を変化させることができるけれども、拡径用パンチ9は図示しない駆動機構によって上下方向に往復動させることができるので、小さい打撃を複数回繰り返すことによって徐々に加工を行なって、製品の精度を更に高めることもできる。
【0037】
第1実施例においては、拡径用パンチ9の周囲を取り囲むように拡径用パンチ9とは別に上下動することができる円筒形のスリーブ10が設けられており、拡径用パンチ9による加工に先立って降下してコネクタ60を押さえ込むと共に、加工中及び拡径用パンチ9が上方へ復帰する間も、それによってコネクタ60を押さえ続けて、コネクタ60が拡径用パンチ9の運動に伴って移動しないようにする。
【0038】
拡径用パンチ9が打撃を加えた後に上方へ復帰し、その後にスリーブ10も上方へ復帰すると、パイプチャック3,3’上には、図9に示すような形状に成形されたパイプ20と、それによってかしめ付けられてパイプ20と一体化された状態のコネクタ60が残る。
【0039】
このように、第1実施例の第2の工程は基本的にはパイプ20の他端部32をコネクタ60にかしめ付けて機械的に連結するための作業であるが、前述のように、コネクタ60の円錐形口部60bに沿ってかしめ付けられる拡径されたパイプ20の先端部29の寸法、特に長手方向の幅が、第1実施例の第2の工程が実行される前のパイプ20において、フランジを形成しているパイプ座屈部22,23よりも他端部32側の寸法の大小によって変化するので、図9に誇張して示したように、拡径されたパイプの先端部29の先に更に若干の幅の空隙が残るように、長手方向における円錐形口部60bの幅をできるだけ大きくとると共に、パイプ座屈部22,23から先の長さをそれよりも小さめにとれば、前述の空隙が幅の変化するパイプばらつき吸収部70となって、それだけでもパイプ20の長手方向の寸法を適正値に揃えるために役立つ。従って、パイプ20の長手方向の寸法のばらつきが比較的に少ない時は第1の工程による矯正作業を省略して、何らかの他の工程によってパイプ20及び21とコネクタ16を結合し、実質的に第2の工程のみによって配管の端面位置の調整を行ってもよい。
【0040】
このような第1実施例における第2の工程を複数本のパイプ20及び21に対して同時に実行する場合には、図10とその部分的な拡大図である図11に示した変形例のように、パイプ20及び21のそれぞれに嵌入する2個の拡径用パンチが一体化された拡径用パンチの集合体12を使用すればよい。この場合のコネクタ60は拡径用パンチの集合体12に合わせて2個の円錐形口部を備えているが、それ以外は前述の場合と同じであるから詳細な説明を省略する。
【0041】
なお、これまでに説明した第1実施例においては、下方のコネクタ16をパイプ20及び21にかしめ付ける時期は工程の終期であって、第1の工程の終わりか、或いは第2の工程が終了した後に行う。コネクタ16は、加工中にパイプ20及び21を仮固定するために使用するパイプ仮固定治具2と同様に平面形状がE形であるから、パイプ20及び21に挿通する必要がなく、第1或いは第2の工程のどの時期においてもパイプ20及び21の外側から嵌めることができるので、適当な時期にパイプ仮固定治具2と交換するようにパイプ20及び21に嵌めて、部分的にかしめ付けを行うか、或いはコネクタ16の部分でパイプ20及び21を内部から拡径させて固定する。
【0042】
しかしながら、下方のコネクタ16をパイプ20及び21の一端部に取り付けてかしめ付ける時期は、第1工程の最初とすることも可能である。この場合は、図21に示したように、パイプセット治具1に一端を挿入したパイプ20及び21に対してE形のコネクタ16と仮固定治具2とを取り付けて、コネクタ16の一部に打撃を加えることによりパイプ20及び21にかしめ付ける。仮固定治具2を取り外す時期は、例えば第2の工程の終了後のような適当な時期である。
【0043】
また、第1実施例の他の変形例として、先にも述べたように、パイプ20及び21の一端部30及び31にコネクタ16を取り付ける工程を実行しないで、前述の他の工程を実行することにより、図22に示したように一端部30及び31が自由端となっている配管を製造することもできる。この場合は、パイプ20及び21の長さが相互に異なっていてもよい。
【0044】
次に、図12によって本発明の継手部分を有する配管の製造方法の第2実施例を説明する。第2実施例の特徴は第1実施例における第2の工程の一部の変更にあるので、それ以外の第2の工程部分や、第1の工程については第1実施例と同様な取り扱いが可能であるし、場合によっては第1の工程による寸法の矯正作業を省略してもよい。
【0045】
第2実施例の要部を示す図12と、第1実施例の説明に使用した各図面のうちで図12に対応している図9とを対比すれば明らかなように、第1実施例の第2の工程においてパイプ20及び21にかしめ付けられるコネクタ60に設けられているパイプばらつき吸収部70が、コネクタ60の円錐形口部60bの円錐面に沿って形成されるのに対して、第2実施例におけるパイプばらつき吸収部71は、第1実施例におけるコネクタ60と概ね同じ形状を有するコネクタ62において、拡径する形状の貫通穴62aにおける円錐形口部62bの更に先端部側に平坦な段部62cを形成し、段部62cの半径方向外側に空隙としてのパイプばらつき吸収部71を設けると共に、そのコネクタ62に対応する形状の図示しない拡径用パンチを使用して拡径部28を形成する点にある。第2実施例において使用される拡径用パンチが、パイプ20の先端部をコネクタ62の平坦な段部62cに沿うように平坦な形状に成形する形状及び機能を有することは言うまでもない。
【0046】
第2実施例の継手部分を有する配管の製造方法においては、パイプ20の先端部29をコネクタ62の平坦な段部62cに沿って曲げて、段部62cに確実に係合させると共に、曲げられた先端部29の先に、逃げ部空間としてのパイプばらつき吸収部71が残るように、パイプ20の座屈部22,23から先の部分の長さを予め所定の範囲内に制限することによって、第1実施例におけるコネクタ60のパイプばらつき吸収部70を残すパイプ20の先端部29と同様に、配管の長手方向の寸法を調整する作用と、コネクタ62を確実にパイプ20にかしめ付ける本来の作用をする。
【0047】
次に、図13とその一部拡大図である図14によって本発明の継手部分を有する配管の製造方法の第3実施例を説明する。第3実施例の特徴もまた第1実施例における第2の工程の一部を変更する点にあるので、それ以外の工程部分や、第1の工程については第1実施例と同様な取り扱いが可能であるし、場合によっては第1の工程における寸法の矯正作業を省略するとか、何らかの他の工程によってコネクタ16とパイプ20及び21とを結合してもよい。
【0048】
第3実施例の方法の特徴は、それに使用されるコネクタ63が図14に拡大して示すような位置にばらつき吸収部72を形成する点にある。即ち、拡径用パンチ11の外側に設けられる可動のスリーブ10が第1実施例のそれとは異なり、その下面10aの一部に内面に沿って段部のような環状の切り欠き10bを備えている。
【0049】
従って、第3実施例において第2の工程が実行される時には、最初に拡径用パンチ11が降下してパイプ20の他端部32を拡径する。その後にスリーブ10が降下してパイプ20の拡径された先端部29の縁部を押し潰し、先端部29の材料の一部によってばらつき吸収部72の一部を埋める。ばらつき吸収部72には若干の余裕を設ける必要があり、それによって第1実施例や第2実施例の場合と同様にパイプ20の先端に拡径部28を形成してコネクタ63に確実にかしめ付けることができると共に、パイプ20の長手方向における寸法の調整をすることができる。なお、かしめ付けが終わった時は、先に拡径用パンチ11を上昇させて、その後にスリーブ10を上昇させる。
【0050】
次に、図15によって本発明の継手部分を有する配管の製造方法の第4実施例を説明する。第4実施例の特徴も第1実施例における第2の工程の一部を変更した点にあるので、それ以外の工程部分や、第1の工程については第1実施例の場合と同様な取り扱いが可能であるし、場合によっては第1の工程における寸法の矯正作業を実質的に省略して、パイプ20及び21とコネクタ16を結合するための何らかの他の工程に置き換えることができる。第4実施例の製造方法の特徴は、前述の実施例のようにばらつき吸収部をコネクタの端部に設けないで、コネクタの長手方向の中間部位に設けた点にある。
【0051】
第4実施例の第2の工程の要部を示す図15と、第1実施例の説明において図15に対応している図9とを対比すれば明らかなように、第1実施例の第2の工程において使用されるコネクタ60に設けられるパイプばらつき吸収部70が、コネクタ60の円錐形口部60bの円錐面に沿って形成されるのに対して、第4実施例におけるパイプばらつき吸収部73は、コネクタ60と概ね同様な形状を有するコネクタ64において、拡径する形状の貫通穴64aにおける大径部64bと小径部64cの間に段部64dを形成し、図示しない拡径用パンチにはコネクタ64の段部64dに対応する部分に段部に代えて円錐面を形成することによって、段部64dに空隙としてのパイプばらつき吸収部73を残した点にある。
【0052】
従って、第4実施例の配管の製造方法においては、図示しない拡径用パンチの打撃によって、拡径する形状の貫通穴64aに沿ってパイプ20が成形されて拡径部28が形成されると共に、それによってコネクタ64に対してかしめ付けられる際に、余剰の材料が逃がし空間であるばらつき吸収部73へ円滑に押し出されて、パイプ20の長手方向の寸法が短縮する。それによってパイプ20の長さが適正値に合致することになる。それ以外の点においては、第4実施例の製造方法は第1実施例のそれと同様な作用効果を奏する。
【0053】
次に、図16及び図17を参照して本発明の継手部分を有する配管の製造方法の第5実施例について説明する。前述の第2実施例から第4実施例は、いずれも第1実施例における第2の工程の変形例に相当するものであるが、第5実施例は第1実施例の第1の工程の変形例に相当するものである。第5実施例における第2の工程については説明を省略するが、前述の第1実施例から第4実施例における第2の工程と同様に行なうことができる。
【0054】
第5実施例の工程の要部を示す図16及び図17と、第1実施例の説明においてそれと対応する図4及び図5とを対比すれば明らかなように、第1実施例において使用するパイプチャック3,3’の代わりに、第5実施例においては上部パイプチャック14及び14’と、下部パイプチャック15及び15’という2組のパイプチャックを使用する。逃げ部空間としての半円形の段部4,4’は下部パイプチャック15及び15’の上面に設ける。矯正用のパンチ13は第1実施例における矯正用パンチ6のような円筒形の凹部6aを備えている必要はなく、単なる円柱形の凹部13aが設けられているだけでよい。
【0055】
パイプ20の長手方向の寸法が大き過ぎてそれを矯正する場合には、図16に示すように、パイプ20の途中を上部パイプチャック14及び14’と下部パイプチャック15及び15’によって、それらの間に必要とされる長さの間隔をとってクランプする。この間隔は実測されたパイプ20の長さと適正値との差とする。矯正用のパンチ13によってパイプ20の他端部32と、上部パイプチャック14及び14’を打撃することにより、上部パイプチャック14及び14’が下部パイプチャック15及び15’と接触する位置まで降下する。そのために、2組のパイプチャックの間のパイプ20の一部が座屈し、その材料が下部パイプチャック15及び15’に逃げ部空間として設けられた半円形の段部4,4’へ流入して、フランジ状のパイプ座屈部22,23を形成する。このフランジ部分等の作用効果は、第1実施例の第1の工程におけるそれと同じである。このようにしてパイプ20の長さが適正値に合致する。
【0056】
以上の説明においては、継手部分を有する配管の少なくとも一端部を、コネクタ60のような拡径する貫通穴を有するコネクタの内面にかしめ付けることによって継手部を形成し、同時にパイプ20及び21の長さを自動的に調整するために拡径部28を形成する場合を例示しているが、本発明の継手部分を有する配管の製造方法は、パイプの少なくとも一端部に継手部分としての拡径部28が形成された配管を製造することを目的としているので、継手部分として形成された拡径部28がコネクタを使用しないで相手方の部分と接続することができる場合には、完成した製品がコネクタを備えている必要はない。従って、例えば、図23に示すように、パイプ20の端部がコネクタのない拡径部28となっている配管を製造する場合には、コネクタ60の拡径する形状の貫通穴60aと同様な内面形状を有する分割可能な金型である雌型治具61を使用して、拡径部28を成形すると共にパイプ20の長さの調整を行って、その後に雌型治具61を開くという工程を採用することができる。
【0057】
なお、継手部分を有する配管を製造する場合に、パイプとコネクタとをろう付けによらないで、本発明のようにかしめ付けによって結合するという方法が今まで全く試みられなかった訳ではない。以下、従来の継手部分を有する配管の製造方法とその問題点について図18から図20を参照して簡単に説明する。
【0058】
従来技術によって継手部分を有する配管を製造する方法の1つが図18に示されている。この従来技術においては、予めバルジ、スピニング加工によって一端部にフランジと溝が形成されたパイプ80に対して工程(A)においてコネクタ81が嵌合され、後続の工程において邪魔にならないようになるべく遠くの位置までコネクタ81を移動させる。しかしながら、コネクタ81を移動させ得る範囲はパイプ80の直管の部分に限られるので、その可動範囲が工程(B)の図に参照符号82によって示されている。工程(B)ではパイプ80の所定の位置を二つ割りの治具83,83’によってクランプする。治具83,83’には合一して上方に向かって拡径する形状の内面83a,83a’が形成されている。
【0059】
工程(C)において、治具の内面83a,83a’の形状と相似で、残すべき肉厚の分だけ小さい表面形状を有する拡径用パンチ84によってパイプ80の他端部を加工する。この時は治具83,83’がパイプ80の加工部を支持すると共に、成形のための金型(ダイ)となるので、パイプ80の他端部が上方に向かって拡径する形状に成形される。このようにして成形されたパイプ80の他端部に対して、治具83,83’が開いて移動した後へ代わりにコネクタ81を移動させて嵌合させる。そのために、コネクタ81の内面には予め上方に向かって拡径する形状が形成されている。
【0060】
それらを嵌合させた後に、かしめパンチ85をパイプ80の他端部内へ挿入してパイプ80の直管部の一部86を拡径させる。それによってパイプ80とコネクタ81がかしめ付けられるが、両者の結合部分は拡径加工された直管部86だけであるから、結合部の機械的強度やシール性能は十分とは言えない。また、工程が複雑なのでコストが高くなり、コネクタ81の退避のためにパイプ80の上に長い直管部が必要になる。以上の工程をパイプ80が直管である状態において実施し、後の工程においてパイプ80を必要な形状に屈曲させることも考えられるが、この方法では屈曲加工が難しいだけでなく、パイプ80の長さ等を調整する手段がないので部品精度の高い配管を製造することができない。
【0061】
従って、従来の方法ではコネクタ81と結合する前のパイプ80の寸法や屈曲形状の精度を高めることが必要になる。図19に示すように、2本のパイプ80及び87の両端部にコネクタ81及び88を取り付けた配管を製造する場合に、適正値に比べて長過ぎるパイプ80と短すぎるパイプ87とを一端部において揃えてコネクタ88に固定すると、パイプ80及び87が共に屈曲していることもあって、パイプ80,87の他端部の位置が三次元のばらつきを示すので、それらをコネクタ81のそれぞれ所定の位置へ結合することがきわめて困難になる。長手方向における長短のばらつきだけによっても、パイプ80の先端部89がコネクタ81からはみ出すし、パイプ87の先端部90が所定の位置まで達しないので、いずれもコネクタ81とのかしめ付けが不完全になる。
【0062】
そこで、図20に示したように、パイプ80及び87の先端部をコネクタ81上の所定の位置に揃えて、これらの部分における拡径加工とかしめ付けを先行させると、今度はパイプ80及び87の下端部がコネクタ88上で整合しなくなって、参照符号91によって示したように端面がずれるため、コネクタ88との良好なかしめ付けが不可能になる。
【0063】
このような従来の継手部分を有する配管の製造方法における諸問題は本発明の製造方法を採用することによって全て解消し、寸法精度が高い配管を比較的に簡単な設備によって容易に、且つ低コストで製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の継手部分を有する配管の製造方法の第1実施例において、第1の工程によって加工される2本のパイプと一端部のコネクタを示す正面図である。
【図2】第1実施例の第1の工程において、パイプが長手方向の矯正加工を受けた状態を概括的に示す正面図である。
【図3】製品としての継手部分を有する配管を例示する斜視図である。
【図4】第1実施例における第1の工程の要部を示す断面図である。
【図5】第1の工程の図4に続く時期における要部を示す断面図である。
【図6】2本のパイプを同時に加工するパンチ等を示す概念図である。
【図7】第1実施例の第2の工程において加工前の状態を示す断面図である。
【図8】第1実施例の第2の工程において加工後の状態を示す断面図である。
【図9】第1実施例の第2の工程によるパイプばらつき吸収部を示す断面図である。
【図10】2本のパイプを同時に加工するパンチ等を示す概念図である。
【図11】図10の一部を拡大して示す断面図である。
【図12】第2実施例の第2の工程によるパイプばらつき吸収部を示す断面図である。
【図13】第3実施例の第2の工程によるパイプばらつき吸収部を示す断面図である。
【図14】図13の一部拡大図である。
【図15】第4実施例の第2の工程によるパイプばらつき吸収部を示す断面図である。
【図16】第5実施例における第1の工程の要部を示す断面図である。
【図17】第1の工程の図16に続く時期における要部を示す断面図である。
【図18】従来の継手部分を有する配管の製造方法を示す工程図である。
【図19】従来技術の問題点を示す概念図である。
【図20】従来技術の他の問題点を示す概念図である。
【図21】第1実施例の工程の順序を変更した例を示す概念図である。
【図22】第1実施例の第1の工程を含まない例を示す概念図である。
【図23】コネクタを備えない配管の例を示す概念図である。
【符号の説明】
3,3’…パイプチャック
4,4’…半円形の段部
6…矯正用のパンチ
9…パイプの拡径用パンチ
10…円筒形のスリーブ
11…パイプの拡径用パンチ
13…矯正用のパンチ
16…一端部側のコネクタ
20,21…アルミニウムパイプ
22,23…パイプ座屈部(フランジ)
28…拡径部
29…拡径されたパイプの他端部
60…他端部側のコネクタ
60a…拡径する形状の貫通穴
61…雌型治具
70,71,72,73…パイプばらつき吸収部
Claims (11)
- 端部に継手部分としての拡径部が形成された配管の製造方法において、
拡径部を形成する前に拡径部の形成に必要なパイプ長さに予め調整する第1の工程と、
拡径部を形成する際に調整しきれなかったパイプの余分な材料を吸収させる第2の工程と、
を備えていて、パイプ端末加工部の材料体積を調整することで、バリや欠肉を生じることなく拡径部を所定寸法に形成する配管の製造方法であって、
前記第1の工程が、パイプの長さのばらつきを吸収できる分量だけ予め長めに作成したパイプを用い、そのパイプの一端を治具で位置決めする段階と、この位置決めしたパイプの一端から製品寸法により定まる所定の距離をパイプチャックによってクランプして固定する段階と、このクランプ固定された側のパイプ端部を矯正用パンチによって加圧することによりパイプを座屈させて、パイプの材料の一部をパイプチャックの端面に予め形成されている逃げ空間内へ押し出すことにより、パイプの外周に環状の突出部を形成して、その突出部の大きさを調整することでパイプの長さを調整する段階とを含み、また
前記第2の工程が、パイプの端部に内面形状が拡径する貫通穴を有するコネクタを挿入する段階と、拡径用工具によってパイプの端部を拡径させてコネクタの内面にかしめ付ける段階とを含んでいて、
コネクタの内面の一部にパイプの材料の逃げ部空間としてのパイプばらつき吸収部が予め形成されていることにより、拡径用工具によってパイプの端部に塑性変形を与えて拡径部を形成する時に、パイプの余分な材料がパイプばらつき吸収部に吸収されてパイプの長さが調整され、パイプの長さが自動的に所定の長さに適合するようにしたことを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。 - 請求項1において、突出部の半径を増大させることによってパイプの長さの調整量を増大させることを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項2において、パイプチャックの端面を基準として形成される逃げ部空間の高さを一定としたことを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、コネクタの内部に形成されるパイプばらつき吸収部が、コネクタの貫通穴の内面と、拡径用工具の表面との間に空隙として形成されることを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項4において、パイプばらつき吸収部が、コネクタの内部にあるパイプの端部に対応して形成されることを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項5において、パイプばらつき吸収部が、コネクタの内部にあるパイプの中間部分に対応して形成されることを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項1ないし6のいずれかにおいて、パイプの端部に拡径部を形成してコネクタにかしめ付ける一方、他方の端部に単なるコネクタをかしめ付けることを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項1ないし7のいずれかにおいて、拡径用工具の外周部に設けられたスリーブを拡径用工具とは別に移動させることにより、拡径部の加工の前後においてコネクタを押さえるようにしたことを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項8において、スリーブの端面の一部によってパイプの拡径された先端部を押し潰して、パイプばらつき吸収部へ流入させることを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項1ないし9のいずれかにおいて、複数本のパイプが、少なくともそれらの一方の端部において共通のコネクタに結合されることを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
- 請求項1ないし10のいずれかにおいて、パイプの端部の拡径部に結合されるコネクタに代わるものとして、同様に内面形状が拡径する貫通穴を有する分割可能な雌型治具を使用して、パイプの端部を拡径させて雌型治具の内面にかしめ付けた後に、雌型治具を開くことを特徴とする両端に継手部分を有する配管の製造方法。
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