JP6436327B1 - 管端加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時の摩擦力を低減することに加え、管端の折り返し角度の自由度を向上させた管端加工装置を提供する。
【解決手段】管端加工装置２００は、シャフト１１を回転駆動する回転駆動源１２と、シャフト１）の回転に応じて回転するとともに、シャフト１１のシャフト軸に沿ってスライド可能なスライドベース２１と、シャフト１１の回転運動を直線運動に変換してスライドベース２１をスライド駆動するスライドベース駆動部１４Ｘと、スライドベース２１の先端部に設けられ、ローラ支軸２０ｂにより回転自在に軸支されたローラ２０と、を備える。そして、スライドベース２１のスライド駆動により、ローラ２０を管端内面に押し付けて管端１ａを管径方向外方に折り返し加工する。
【選択図】図３

Description

本発明は、管端の折り返し加工を行う、管端加工装置に関する。

従来、伝熱管の脱落防止や、配管相互の接続構造を得るために、先端部を管径方向外方に折り返す工程が行われていた。

そのような工程を行うための装置として、特許文献１には、伝熱管が管板から脱落などするのを防止するため、管板の管孔から露出される伝熱管の先端部にテーパー部を有する拡管治具が押し付けられ伝熱管の先端部が管径方向外方に折り返されたベルマウス加工が施されるようにした伝熱管の拡管装置が記載されている。

また、特許文献１には、管板の管孔から露出される伝熱管の先端部をマンドリルの回動駆動により管径方向外方に折り返すべくローラを管径方向外方に回動させる形状記憶合金製拡径部材を備えた伝熱管の拡管装置が記載されている。

実開平６−６６８２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のテーパー部を有する拡管治具を備えた装置では、管端の折り返し角度の自由度がないという問題がある。

また、特許文献１に記載のローラを管径方向外方に回動させる形状記憶合金製拡径部材を備えた装置では、管端の折り返し角度の自由度はある程度はあるものの、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することは困難である。

上述の課題に鑑み、本発明による管端加工装置は、断面多角形のシャフト（１１）と、
シャフト（１１）を回転駆動する回転駆動源（１２）と、シャフト（１１）の回転に応じて回転するとともに、シャフト（１１）のシャフト軸に沿ってスライド可能なスライドベース（２１）と、シャフト（１１）の回転運動を直線運動に変換してスライドベース（２１）をスライド駆動するスライドベース駆動部（１４Ｘ）と、スライドベース（２１）の先端部に設けられ、ローラ支軸（２０ａ）により回転自在に軸支されたローラ（２０）と、を備え、前記スライドベース（１２）は前記シャフト（１１）の断面と同形の貫通孔を有し、この貫通孔に前記シャフト（１１）が挿入され、前記スライドベース駆動部（１４Ｘ）は前記スライドベース（２１）の外周面に刻設された雄螺子部（２１ａ）と、雌螺子部（１５ａ）が刻設されたガイド部材（１５）と、を備え、雄螺子部（２１ａ）と雌螺子部（１５ａ）が結合され、前記シャフト（１１）の回転駆動に応じてスライドベース（２１）がスライドするように構成され、前記スライドベース（２１）のスライド駆動により、ローラ（２０）を管端内面に押し付けて管（１）の管端（１ａ）を管径方向外方に折り返し加工することを特徴とする。

本発明によれば、ローラ（２０）を管端内面に押し付けて管端（１ａ）を管径方向外方に折り返し加工しているので、加工時の摩擦力を低減することができる。また、スライドベース（２１）のスライド駆動により、ローラ（２０）を管端内面に押し付けて管端（１ａ）を管径方向外方に折り返し加工するので、管端（１ａ）の折り返し角度の自由度を向上させ、例えば、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することができる。

また、スライドベース（２１）のスライド駆動は、シャフト（１１）を回転駆動する回転駆動源（１２）を利用して、シャフト（１１）の回転運動を直線運動に変換することにより行われるので、シャフト（１１）の回転駆動とスライドベース（２１）のスライド駆動を単一の駆動源で行うことができる。

本発明によれば、加工時の摩擦力を低減することができることに加え、管端の折り返し角度の自由度を向上させ、例えば、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することができる。

また、シャフトの回転駆動とスライドベースのスライド駆動を単一の駆動源で行うことができる。

さらに、本発明は、２つの管の管端を管径方向外方に垂直に折り返して、それぞれにフランジ部を形成し、２つのフランジ部を対面させて締結するような管接続構造の形成に好適である。

本発明の実施形態における管端予備加工装置を正面から見た断面図である。 管端予備加工装置の側面図である。 本発明の実施形態における管端加工装置を正面から見た断面図である。 管端予備加工装置の側面図である。 管端を折り返した状態を示す図である。

次に、本発明の実施形態における管端加工装置１００を図１乃至図５に基づいて説明する。

＜管端予備加工装置１００の構成＞
管１の管端１ａの折り返し角度の自由度を向上させるため、先ず、管端予備加工装置１００を用いて管端をある程度折り返し、その後、管端加工装置２００を用いて、管端の折り返し角度をさらに大きくすることが行われる。
そこで、そのような予備加工を行う管端予備加工装置１００の構成を図１及び図２に基づいて説明する。

被加工体である管１はチャック部材２によりチャックされており、管端１ａはチャック部材２から露出されている。

シャフト１１はモータ等の回転駆動源１２の駆動軸に結合され、シャフト１１のシャフト軸を中心に回転駆動される。シャフト１１は断面多角形（例えば、四角形）である。スライドベース１３は、シャフト断面と同形の貫通孔を有し、この貫通孔にシャフト１１が挿入される。このため、スライドベース１３はシャフト１１の回転に応じて回転するとともに、シャフト１１の軸に沿ってスライド可能になっている。

スライドベース駆動部１４はシャフト１１の回転運動を直線運動に変換してスライドベース１３をスライド駆動する。このスライドベース駆動部１４は、スライドベース１３の外周面に刻設された雄螺子部１３ａと、雌螺子部１５ａが刻設されたガイド部材１５と、を備え、雄螺子部１３ａと雌螺子部１５ａが結合され、シャフト１１の回転駆動に応じてスライドベース１３がスライドするように構成されている。この場合、スライドベース１３の外周は円筒面になっており、ガイド部材１５は円筒体であり、その内周面に雌螺子部１５ａが刻設されている。

スライドベース１３の先端部には円錐状のテーパー部１３ｂが設けられている。
そして、スライドベース１３のスライド駆動により、テーパー部１３ｂを管端内面に押し付けて管端１ａを管径方向外方に折り返すようになっている。

次に、管端予備加工装置１００の動作を図１に基づいて説明する。先ず、図１（ａ）の初期状態において、管１をチャック部材２によりチャックし、シャフト１３を管１に挿入する。この時、管端１ａはチャック部材２から露出されている。

次に、図１（ｂ）に示すように、回転駆動源１２を順回転オン状態とし、シャフト１１を回転駆動すると、スライドベース１３は回転しながら前進スライドする。そして、テーパー部１３ｂを管端内面に押し付けることにより、管端１ａをテーパー部１３ｂのテーパー角まで外方に折り返す。こうして予備加工が完了すると、回転駆動源１２を逆回転オン状態にすることにより、シャフト１１を逆回転させる。これにより、スライドベース１３は後進スライドして初期位置に戻る。

＜管端加工装置２００の構成＞
次に、管端加工装置２００の構成を図３及び図４に基づいて説明する。管端加工装置２００は、管端予備加工装置１００におけるスライドベース１３を、ローラ２０を備えた別のスライドベース２１に交換することにより構成される。その他の構成は、管端予備加工装置１００と同様である。なお、スライドベース１３を交換するのではなく、スライドベース１３の先端部にローラ２０を備えたスライドベース２１を取り付けてもよい。

スライドベース駆動部１４Ｘはシャフト１１の回転運動を直線運動に変換してスライドベース２１をスライド駆動する。このスライドベース駆動部１４Ｘは、スライドベース２１の外周面に刻設された雄螺子部２１ａと、雌螺子部１５ａが刻設されたガイド部材１５と、を備え、雄螺子部２１ａと雌螺子部１５ａが結合され、シャフト１１の回転駆動に応じてスライドベース２１がスライドするように構成されている。この場合、スライドベース２１の外周は円筒面になっており、ガイド部材１５は円筒体であり、その内周面に雌螺子部１５ａが刻設されている。

スライドベース２１の先端部にローラ２０が設けられ、ローラ支軸２０ａにより回転自在に軸支されている。ローラ２０は円錐状のテーパー面を有している。スライドベース２１は、シャフト１１と係合したスライド部２１ｂとガイド部材１５と螺合する螺合部２１ｃとを有しており、ローラ支軸２０ａは、このスライド部２１ｂと螺合部２１ｃの間に斜めに掛け渡されている。

そして、スライドベース２１のスライド駆動により、ローラ２０を予備加工された管端内面に押し付けて管端１ａを管径方向外方に折り返すようになっている。
ローラ２０及びローラ支軸２０ａは、１組や、２組でもよいが、管端１ａを周方向に均一に折り返すために、図４に示すように、シャフト１１の４側面に対応して４組設けられていてもよい。

次に、管端加工装置２００の動作を図３に基づいて説明する。先ず、図３（ａ）の初期状態において、予備加工された管１はチャック部材２によりチャックされ、予備加工である程度折り返された管端１ａはチャック部材２から露出されている。

次に、図３（ｂ）に示すように、回転駆動源１２を順回転オン状態とし、シャフト１１を回転駆動すると、スライドベース２１は回転しながら前進スライドする。
そして、ローラ２０を予備加工された管端内面に押し付けて管端１ａを管径方向外方に折り返す。

この場合、管端１ａの折り返し角度は、ローラ２０の管１の管軸に対する傾斜角度によって定まる。チャック部材２の管端側先端面２ａは、管端１ａの係止面になるため、その管軸に対する傾斜角度はローラ２０の傾斜角度に合わせている。

こうして管端加工が完了すると、回転駆動源１２を逆回転オン状態にすることにより、シャフト１１を逆回転させる。これにより、スライドベース２１は後進スライドして初期位置に戻る。

このように、管端加工装置２００によれば、ローラ２０を押し付けることで管端１ａを折り返しているので、加工時の摩擦力を低減することができることに加え、管端１ａの折り返し角度の自由度を向上させ、例えば、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することができる。また、シャフト１１の回転駆動とスライドベース２１のスライド駆動を単一の駆動源で行うことができる。

管端予備加工装置１００及び管端加工装置２００は、２つの管１の管端１ａを管径方向外方に、管軸に対して垂直に折り返して、それぞれにフランジ部を形成し、２つのフランジ部を対面させて締結するような管接続構造の形成に好適である。

この場合の管端１ａの折り返し工程を図５に基づいて説明する。図５（ａ）はローラ２０で管端１ａを折り返した状態、図５（ｂ）は折り返しが完了し、ローラ２０を管端１ａから後退させた状態を示す図である。

折り返しされた管端１ａ（フランジ部）は弾性力により復元しようとする。そこで、図５（ａ）に示すように、弾性力による復元を考慮して垂直より若干大きい角度に折り返している。

また、この管端１ａの折り返し角度に合わせて、チャック部材２の管端側先端面２ａの管軸に対する傾斜角度を垂直よりも大きくしている。管端１ａの折り返しが完了し、ローラ２０の押圧力が解除されると、図５（ｂ）に示すように、管端１ａの折り返し角度は垂直になる。

１ 管
１ａ 管端
２ チャック部材
１１ シャフト
１２ 回転駆動源
１３ スライドベース
１３ａ 雄螺子部
１３ｂ テーパー部
１４，１４Ｘ スライドベース駆動部
１５ ガイド部材
１５ａ 雌螺子部
２０ ローラ
２０ａ ローラ支軸
２１ スライドベース
２１ａ 雄螺子部
２１ｂ スライド部
２１ｃ 螺合部

Claims (2)

1. 断面多角形のシャフト（１１）と、
   シャフト（１１）を回転駆動する回転駆動源（１２）と、
   シャフト（１１）の回転に応じて回転するとともに、シャフト（１１）のシャフト軸に沿ってスライド可能なスライドベース（２１）と、
   シャフト（１１）の回転運動を直線運動に変換してスライドベース（２１）をスライド駆動するスライドベース駆動部（１４Ｘ）と、
   スライドベース（２１）の先端部に設けられ、ローラ支軸（２０ａ）により回転自在に軸支されたローラ（２０）と、を備え、
   前記スライドベース（１２）は前記シャフト（１１）の断面と同形の貫通孔を有し、この貫通孔に前記シャフト（１１）が挿入され、
   前記スライドベース駆動部（１４Ｘ）は前記スライドベース（２１）の外周面に刻設された雄螺子部（２１ａ）と、雌螺子部（１５ａ）が刻設されたガイド部材（１５）と、を備え、雄螺子部（２１ａ）と雌螺子部（１５ａ）が結合され、前記シャフト（１１）の回転駆動に応じてスライドベース（２１）がスライドするように構成され、
   前記スライドベース（２１）のスライド駆動により、ローラ（２０）を管端内面に押し付けて管（１）の管端（１ａ）を管径方向外方に折り返し加工することを特徴とする管端加工装置。
2. 前記スライドベース（２１）は、前記シャフト（１１）と係合したスライド部（２１ｂ）と、前記ガイド部材（１５）と螺合する螺合部（２１ｃ）とを有しており、前記ローラ支軸（２０ａ）は、スライド部（２１ｂ）と螺合部（２１ｃ）の間に斜めに掛け渡され、前記管（１）をチャックするチャック部材（２）の管端側先端面（２ａ）の管軸に対する傾斜角度は、前記ローラ（２０）の傾斜角度に合わされていることを特徴とする請求項１に記載の管端加工装置。

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