JPH1024341A - 鍛造による水栓金具の製造方法及びこれによって製造された水栓金具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳造に代わる鍛造を適用した最適な水栓金具
の製造方法を提供すると共に加工工数も少なくて済む水
栓金具を提供すること。 【解決手段】 水栓本体の内部に弁機構等を収納すると
共に自身を流路とする中空部と、この中空部に連通して
水や湯の流入及び流出用の流路とを形成するに際し、金
属棒材の両端からのパンチの押し出しによって中空部
を、及び周面側からの別のパンチによる押し出しによっ
て流路をそれぞれ鍛造によって形成し、中空部の中及び
この中空部と流路との境目に残る余肉の隔壁をパンチに
よる打ち抜きまたは切削加工によって切除して水栓本体
を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の水栓の本体
及びその付属部品等を含む金具製品の製造方法に係り、
特に鍛造による水栓金具の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば単水栓や湯水混合水栓等の各種
の水栓金具は、内部に流路を形成すると共に弁を収納す
るための中空部を形成した本体と、配管に接続するため
の継手部材や吐水管等を付帯したものがその一般的な構
造である。そして、吐水管はその内部を通る水や混合水
の圧力が低いので管材等が利用される一方、本体や継手
等では給水・給湯圧に耐え得る肉厚を持たせたものとす
る必要があり、一般に銅合金を素材として鋳造法によっ
て製造されている。

【０００３】鋳造法による水栓金具の製造では、水栓以
外の分野においてもそうであるように、製造用の型を準
備しておくことによって多品種の多量生産が可能とされ
ている。

【０００４】一方、外郭形状が比較的簡単な水栓金具以
外の部品については、鍛造による製造も適用されている
が、その殆どが鉄系の材料に対してであって、水栓金具
に多く採用されている銅合金材料への鍛造への展開まで
には至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鋳造法による製造で
は、湯の流れ性を最優先で考慮すべき設計とすることが
必要であり、製品の肉厚やその断面の変化の点で設計の
自由度に制約を受けやすい。また、水栓本体等のように
内部を中空部としてその開放端に部材を連結するような
場合では、この開放端部分の内周を機械加工によって切
削することが要求される。したがって、製品形状の展開
性への影響は無視できず、また鋳造後の切削のために加
工工数が増えるほか、余肉の除去によって歩留りも低く
なる。

【０００６】更に、鋳造製品の中空部の内周面には小さ
な巣が多数含まれているので、この内周面を切削しても
これらの巣の介在によって内周面の表面粗度を低くする
ことには限界がある。このため、中空部の中に流路接続
用の部材等を挿入してその外周面に設けるパッキンによ
って中空部の内周面との間をシールしようとしても、表
面が粗いことから適切なシール圧が維持できず、漏水等
を招きやすい。

【０００７】一方、鋳造法に代えて水栓本体を管材によ
って形成し、この管材の中に弁機構等を一体に備えたユ
ニットを流路部材として差し込む構成としたものもあ
る。このような管材を利用するものでは、鋳造製品に比
べるとその内周面の表面粗度は小さいので、ユニットや
流路部材周りのシールは良好に維持される。

【０００８】しかしながら、管材を用いるものはその加
工の面から殆どがパイプ状の円形断面を持つものに限ら
れる。したがって、水栓本体のデザインはその外郭が円
柱状のものに制約を受けることになり、デザインの多様
化に対応できない。

【０００９】このように鋳造によって水栓金具を製造す
る場合では、加工工数や歩留りの面での問題だけではな
く、水栓金具として重要な条件であるシール性の確保が
困難な場合が存在する。また、鋳造法に代えて水栓金具
本体として管材を利用するものでも、製品の形状設計の
に自由度に制約を受けるので、シール面では良好である
ものの製品の形状展開にも限界がある。

【００１０】本発明において解決すべき課題は、鋳造に
代わる鍛造を適用した最適な水栓金具の製造方法を提供
すると共に加工工数も少なくて済む水栓金具を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の水栓金具の製造
方法は、機能部を挿入するための第１の中空部を有しそ
の外郭を任意の形状とした水栓本体を、金属素材に対す
る鍛造によって製造することを特徴とする。

【００１２】また、水栓金具は、水栓本体の外郭を任意
形状とすると共に機能部を挿入配置するための第１の中
空部を含めて金属棒材に対する鍛造によって一体成形し
てなることを特徴とする。この水栓金具においては、第
１の中空部にほぼ直交して連通する第２の中空部を水栓
本体の外郭から突き出した筒状体とした構成とすること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の水栓金具の製造方法にお
いては、第１の中空部にほぼ直交する流路用の第２の中
空部を鍛造によって一体に成形することができ、この場
合第２の中空部は水栓本体の外郭から外に突き出た筒状
体として成形することができる。

【００１４】また、水栓本体の第１の中空部は、金属棒
材の両端側の少なくとも一方からのパンチの押し出し加
工により成形することができ、一方第２の中空部は、金
属棒材の周面から第２のパンチの押し出し加工により成
形することができる。このような第１，第２の中空部の
押し出し加工による成形では、第１の中空部を創成する
パンチを駆動後に、第２の中空部を創成する第２のパン
チの駆動を開始する方法とすることができる。

【００１５】更に、パンチによる金属棒材の両端側から
の押し出し加工により第１の中空部を鍛造成形した後、
パンチの挿入端どうしの突き合わせ端に残る余肉の隔壁
を除去して第１の中空部を貫通させたり、同様に第２の
パンチの押し出し加工により第２の中空部を鍛造成形し
た後、既に鍛造成形されている第１の中空部側との間に
残る余肉の隔壁を除去して第２の中空部を第１の中空部
に連通させたりすることも可能であり、この場合では、
余肉の隔壁の除去を、機械切削による切除またはパンチ
の打抜きにより行なうことができる。

【００１６】また、流路の分岐部または曲がり部を構成
する部材を金属棒材に対する鍛造によって中空状に成形
し、この鍛造部材に直管状の管材を一体化することによ
って水栓金具を製造することもできる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の製造方法によって製造した水
栓本体を持つ湯水混合水栓を背部側から見た斜視図であ
る。

【００１８】図において、水栓本体１の背部には水用及
び湯用の脚管５１，５２がそれぞれ袋ナット５１ａ，５
２ａによって連結され、下端の中央にはスパウト５３を
取り付けている。この水栓本体１は従来のものと同様に
銅合金を材料として熱間鍛造によって成形されたもので
あり、図２に示すように幅方向を一様な内径とした中空
部１ａを貫通させ、背部側には脚管５１，５２を連結す
るための接続座２，３及びシャワーヘッドのホースを継
手を介して連結するための接続座４をそれぞれ円筒状に
突き出して形成し、更に下面にはスパウト５３の基端を
取り付ける連結座５を同様に円筒状に形成している。

【００１９】なお、図２の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ
水栓本体１の横断面図及び縦断面図であり、更に図３の
（ａ）及び（ｂ）にはそれぞれ図２の（ａ）のＡ−Ａ線
及びＢ−Ｂ線矢視による縦断面図を示す。

【００２０】水栓本体１の左右方向の両端は中空部１ａ
に臨んで開放しているので、後述するように、左右の両
方からまたはいずれか一方から流路切替え，流路開閉及
び温度調節等の機能部をユニットとしたものをこの中空
部１ａの中に差し込んで組み込む。なお、図１の例で
は、正面側から見て右側に流路の切替え及び開閉操作を
含む流量調整用の操作ハンドル５４を設けると共に左側
には混合水の温度を調節するための温度調節ハンドル５
５をそれぞれ備えたものとする。

【００２１】図４は水栓本体１の完成品の概略斜視図、
図５は鍛造の工程を順に示す図であり、更に図６及び図
７に鍛造用のダイ及びパンチの概略をそれぞれ示す。

【００２２】水栓本体１はその外郭の全体を創成する上
下のダイ２１，２２に対して、中空部１ａ形成するため
の一対の第１パンチ２３，２４及び接続座２〜４それぞ
れを創成する第２パンチ２５，２６，２７によって鍛造
される。なお、連結座５についても図６，７において下
側のダイ２２に下方から差し込むパンチによって同様に
鍛造加工されるが、図面中ではこのパンチは省略してい
る。

【００２３】鍛造の工程は、ダイ２１，２２によって図
５の（ａ）のビレット３１を同図（ｂ）の形状に鍛造
し、次いで第１パンチ２３，２４先行させて同時に駆動
することによって図５の（ｂ）に示す形状となったビレ
ット３１の両端から円形開口断面の中空部分を前方押し
出し成形によって形成する。そして、これに続いてこれ
らの第１パンチ２３，２４の駆動開始から或る一定の時
刻遅らせて第２パンチ２５，２６，２７を同時に駆動さ
せることによって、接続座２〜４のそれぞれを鍛造成形
していく。なお、連結座５についてもその専用のパンチ
を駆動することによって同様に円筒状に鍛造成形してい
くものとする。

【００２４】このようなダイ２１，２２と第１，第２パ
ンチ２３〜２７の作動は、図８に示す作動開始から終了
までの時刻とストロークの関係に示すとおりである。す
なわち、第２１，２２がストローク動作完了して水栓本
体１の外郭を鍛造した後に、第１パンチ２３，２４が駆
動されて中空部１ａが中途に隔壁１ｂを持つように押し
出し加工され、その後に第２パンチ２５〜２７が同時に
駆動されて接続座２〜４がそれぞれ筒状に押し出し加工
される。

【００２５】なお、第２１，２２がそのストローク動作
を完了していない時期に第１パンチ２３，２４の駆動を
開始してもよく、要するに中空部１ａが先行して押し出
し成形されてその後に外周側に接続座３〜５が成形され
る要領であればよい。

【００２６】鍛造過程が完了したときには、図２におい
て一点鎖線で示すように、中空部１ａの中間位置には第
１パンチ２３，２４どうしの先端に余肉として隔壁１ｂ
が残り、接続座２〜４及び連結座５と中空部１ａとの間
の境界部分にも同様に隔壁２ａ，３ａ，４ａ，５ａが余
肉として残る。

【００２７】以上の鍛造工程の後には、切削工程に移し
て中空部１ａ内の隔壁１ｂを切削除去して図２に示した
ように中空部１ａを貫通させると共に、この中空部１ａ
の周面に位置している隔壁２ａ〜５ａのそれぞれについ
ても孔開け加工によって孔２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂを開
ける。なお、これらの隔壁１ｂの除去や孔２ｂ〜５ｂの
孔開け加工は、切削加工だけでなく鍛造過程においてビ
レット３１に挿入される各パンチ２３〜２７を打ち込む
ことによる打抜き成形としてもよい。

【００２８】そして、接続座２〜４の外周面には袋ナッ
ト５１ａ，５２ａ及びシャワーホース側の継手を螺合す
るための雄ネジ２ｃ，３ｃ，４ｃを刻むと共に連結座５
の内周面にもスパウト５３の基端を旋回できるように取
り付けるために必要な形状となるように切削加工する。

【００２９】図９は以上の鍛造加工によって製造した水
栓本体１の中空部１ａの中に機能部を収納して組み立て
たときの横断面図、図１０は図９のＣ−Ｃ線矢視位置で
の概略縦断面図である。

【００３０】図示の例では、円筒状のカートリッジ５６
を中空部１ａの中に貫通させて固定固定し、このカート
リッジ５６の外周面に形成したフランジ５６ａのそれぞ
れにパッキン５６ｂを取り付けて中空部１ａの内周面と
の間をシールしている。そして、カートリッジ５６の内
部には右側に流路切替え及び流量調整と開閉のための弁
ユニット５７を一体に組み込んでこれに操作ハンドル５
４を連接し、左側には温度調節のための弁ユニット５８
を組み込んでこれに温度調節ハンドル５５を連接してい
る。これらの弁ユニット５７，５８はそれぞれ弁機能部
を内部に備えたものであり、それぞれの外周面に設けた
パッキン５７ａ，５８ａによってカートリッジ５６に対
してシールされている。

【００３１】カートリッジ５６には、接続座２，３から
の水及び湯が弁ユニット５７に供給できしかも混合水温
度設定用の弁ユニット５８からの混合水が連結座５を抜
けてスパウト５３へ及び接続座４を通ってシャワーヘッ
ド側へ向かう流路が形成されるようにその周壁の適切な
位置に流路孔５６ｃ，５６ｄ，５６ｅを設ける。そし
て、弁ユニット５７，５８にもそれぞれこのような流路
の関係となるようにその流入側及び流出側の孔をそれぞ
れカートリッジ５６の内外の流路に連通させて設けるも
のとする。

【００３２】このように、弁ユニット５７，５８及びこ
れらのハンドル５４，５５を予め一体に組み込んだカー
トリッジ５６を中空部１ａに挿入して固定することによ
って、水栓内の流路が構成される。そして、カートリッ
ジ５６はその外周面のフランジ５６ａに設けたパッキン
５６ｂを中空部１ａの内周面に着座させるので、鍛造に
よって成形されて巣や内部欠陥等がない面とのシールが
可能となり、給水及び給湯圧が高くても水栓本体１に対
して別部材として組み込むカートリッジ５６に対するシ
ールが良好に保たれる。

【００３３】図１１は別の製品の例であって、これはた
とえデッキタイプの水栓の吐水管を鍛造によって形成し
た継手本体６とこれに一体に連結した吐水管７との組合
せによって構成したものである。

【００３４】継手本体６はその流路方向に中空部６ａを
形成したものであり、この中空部６ａを含めてその全体
の外郭形状をほぼ直角に曲げたものとして鍛造によって
成形されたものである。この継手本体６の鍛造において
も、外郭の全体を鍛造するパンチと中空部６ａが下端に
臨む面及び右側方に臨む面から打ち込まれる一対のパン
チによって成形され、中空部６ａの中に余肉として残る
部分を切削加工によって取り除いて内部流路を形成す
る。

【００３５】ここで、継手本体６の鍛造成形において
は、吐水管７を連結する端部にはこの吐水管７を外挿し
て嵌合する固定座６ｂを形成する。この固定座６ｂは段
差を含むようにしてその外径を少し小さくしたものであ
る。このような鍛造によって成形された固定座６ｂは、
鋳造法に比べるとその外径形状を格段に高い精度で形成
することができるので、吐水管７を連結するときでも固
定座６ｂの嵌合周面を切削加工や研磨加工をする必要は
一切なく、したがって加工工数を削減したスパウトの製
造が可能となる。

【００３６】図１２は最も簡単な構成の湯水混合水栓を
３個の鍛造によって成形された部材とこれらを連結する
２本の管材によって構成した例を示す概略断面図であ
る。

【００３７】この湯水混合水栓は水側と湯側のそれぞれ
の流路を水用ハンドル及び湯用ハンドルの操作によって
開閉する２バルブ式のものであり、中央配置の吐出部材
８，右側及び左側配置の水側操作部材９と湯側操作部材
１０とを備えると共に、これらの部材８どうしの間をそ
れぞれ管材１１，１２によって連結している。

【００３８】吐出部材８はその中央に流出部８ａを立ち
上げたほぼ逆Ｔ字状の縦断面形状を持ち、この流出部８
ａに吐出管（図示せず）の基端を連結可能な構成とす
る。そして、吐出部材８はその三方が開放してこれらの
開放端からの流路が合流する断面形状なので、鍛造過程
においてはこれらの開放端からそれぞれパンチが圧入さ
れる成形法として、余肉として残る隔壁を切削加工によ
って除去することによって製造することができる。

【００３９】また、水側操作部材９及び湯側操作部材１
０は共通の部品であって、これもほぼ同様にＴ字状の内
部流路を持つものとして鍛造によって成形されたもので
ある。すなわち、水側操作部材９においては、下端の流
入部９ａから上に向けて貫通する中空部９ｂを形成する
と共にこの中空部９ｂの中途から直交させて側方に向け
て流出部９ｃを突き出した形状であり、湯側操作部材１
０も全く同様であり、符番１０ａ〜１０ｃによって各部
を指示している。そして、中空部９ｂ，１０ｂの上端か
らは流路の開閉操作のための弁ユニット１３，１４が差
し込まれ、その周りに設けたパッキン１３ａ，１４ａに
よって中空部９ｂ，１０ｂの内周との間をシールしてい
る。

【００４０】管材１１，１２は適切な肉厚を持つ金属管
を利用したものであり、図７で説明した固定座６ｂと同
様な接続端を吐出部材８及び水，湯側操作部材９，１０
のそれぞれの端部に形成して管材１１，１２を外挿固定
することによって、これらの部材どうしの間の流路を接
続する。

【００４１】このように、湯水混合水栓として必要な吐
出側及び水と湯の操作側の部材をそれぞれ鍛造によって
製造可能な中空形状としておくことによって、図７の例
と同様に管材１３，１４との接続に際しても接合周面の
切削や研磨は不要である。そして、パッキン１３ａ，１
４ａが着座する中空部９ｂ，１０ｂの内周面も鍛造によ
って高精度で成形されるので、着座面の切削や研磨を全
くしないままでもパッキン１３ａ，１４ａによるシール
が可能である。

【００４２】

【発明の効果】本発明では、水栓金具の本体やこれに接
続されるスパウト用の継手等を金属棒材に対する鍛造に
よって製造するので、鋳造法に比べると、たとえば他の
部材を嵌合したりして接続する部分に対する切削や研磨
等の後加工が省略できるので、生産性及び金属材料の歩
留りが格段に向上し、接続部分の加工精度も高くなるの
で他の部品との接続・組立てが容易になる。

【００４３】また、鋳造法によるものでは製品の内部欠
陥が避けられないのに対し、強度及び耐食性を高く維持
できる製品を必要最小限の肉厚で得ることができるの
で、水栓金具用として最適化できると同時に歩留りが更
に向上する。

【００４４】更に、機能部を収納する部分を円筒状の中
空部とすれば、その内周面を切削して機能部との間での
シール性を向上させるような加工も簡単になり、鋳造に
よる場合の巣の発生もないので、シールが更に一層良好
に保たれる。また、水栓本体の外郭も任意に変更するこ
とができるので、従来のように管材を利用するものに比
べると水栓のデザインに制約を受けることもない。

【００４５】また、第１の中空部だけでなく流路として
利用可能な第２の中空部も一体に鍛造によって成形する
ものでは、流入側，流出側の流路も含めて複雑な流路形
状を機械加工するとなく得ることができるので、鋳造法
に比べると格段に製造が簡単になる。また、第２の中空
部を外側に突き出した筒状体としたものでは、鍛造加工
後に配管接続用の継手部分を別途設けることも不要とな
り、生産性の向上も図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の鍛造によって製造した水栓本体を持
つ湯水混合水栓をその背部側から見た斜視図である。

【図２】 図１の湯水混合水栓の水栓本体の詳細であっ
て、同図の（ａ）は横断面図、同図の（ｂ）は正面縦断
面図である。

【図３】 水栓本体の側面縦断面図であって、同図の
（ａ）及び（ｂ）は図２の（ａ）のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ
線矢視位置に対応する。

【図４】 鍛造成形及び機械加工後の水栓本体を示す概
略斜視図である。

【図５】 円柱状の金属素材のビレットから水栓本体を
鍛造する過程を順に示す図である。

【図６】 水栓本体の鍛造に使用する上下のダイ及び第
１，第２のパンチの配置を示す概略斜視図である。

【図７】 図６において第１，第２パンチを後退させた
ときの状態を示す概略図である。

【図８】 図６及び図７のおけるダイ及び各パンチのス
トローク動作を時間経過と共に示す線図である。

【図９】 弁機能部等を一体に組み込んだカートリッジ
を鍛造した水栓本体の中に差し込んで組立てたときの横
断面図である。

【図１０】 図９のＣ−Ｃ線矢視位置での要部の縦断面
図である。

【図１１】鍛造によって成形した継手本体に吐水管を連
結してスパウトを構成する例の要部を示す縦断面図であ
る。

【図１２】 ２バルブ式の湯水混合水栓を３個の鍛造に
より成形した部材とこれらを連結する２個の管材によっ
て構成した例を示す概略縦断面図である。

【符号の説明】

１ ：水栓本体 １ａ：中空部 １ｂ：隔壁 ２，３，４：接続座 ２ａ，３ａ，４ａ：隔壁 ２ｂ，３ｂ，４ｂ：孔 ５ ：連結座 ５ａ：隔壁 ５ｂ：孔 ６ ：継手本体 ６ａ：中空部 ６ｂ：固定部 ７ ：吐水管 ８ ：吐水部材 ９ ：水側操作部材 ９ａ：流入部 ９ｂ：中空部 ９ｃ：流出部 １０ ：湯側操作部材 １０ａ：流入部 １０ｂ：中空部 １０ｃ：流出部 １１，１２：管材 １３，１４：弁ユニット １３ａ，１４ａ：パッキン ２１，２２：ダイ ２３，２４：第１パンチ ２５，２６，２７：第２パンチ ３１ ：ビレット ５１，５２：脚管 ５３ ：スパウト ５４ ：操作ハンドル ５５ ：温度調節ハンドル ５６ ：カートリッジ ５６ｂ：パッキン ５７，５８：弁ユニット

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機能部を挿入するための第１の中空部を
   有しその外郭を任意の形状とした水栓本体を、金属素材
   に対する鍛造によって製造する水栓金具の製造方法。
2. 【請求項２】 第１の中空部にほぼ直交する流路用の第
   ２の中空部を鍛造によって一体に成形する請求項１記載
   の水栓金具の製造方法。
3. 【請求項３】 第２の中空部は水栓本体の外郭から外に
   突き出た筒状体として成形する請求項２記載の水栓金具
   の製造方法。
4. 【請求項４】 水栓本体の第１の中空部を、金属棒材の
   両端側の少なくとも一方からのパンチの押し出し加工に
   より成形する請求項１記載の水栓金具の製造方法。
5. 【請求項５】 第２の中空部を、金属棒材の周面から第
   ２のパンチの押し出し加工により成形する請求項２また
   は３記載の水栓金具の製造方法。
6. 【請求項６】 第１の中空部を創成するパンチを駆動後
   に、第２の中空部を創成する第２のパンチの駆動を開始
   する請求項５記載の水栓金具の製造方法。
7. 【請求項７】 パンチによる金属棒材の両端側からの押
   し出し加工により第１の中空部を鍛造成形した後、パン
   チの挿入端どうしの突き合わせ端に残る余肉の隔壁を除
   去して第１の中空部を貫通させる請求項４から６の何れ
   かに記載の水栓金具の製造方法。
8. 【請求項８】 金属棒材の周面からの第２のパンチの押
   し出し加工により第２の中空部を鍛造成形した後、既に
   鍛造成形されている第１の中空部側との間に残る余肉の
   隔壁を除去して第２の中空部を第１の中空部に連通させ
   る請求項４から６の何れかに記載の水栓金具の製造方
   法。
9. 【請求項９】 余肉の隔壁の除去を、機械切削による切
   除またはパンチによる打抜きにより行なう請求項７また
   は８記載の水栓金具の製造方法。
10. 【請求項１０】 流路の分岐部または曲がり部を構成す
    る部材を金属棒材に対する鍛造によって中空状に成形
    し、この鍛造部材に直管状の管材を一体化する水栓金具
    の製造方法。
11. 【請求項１１】 金属棒材への鍛造を熱間鍛造としてな
    る請求項１から１０のいずれかに記載の水栓金具の製造
    方法。
12. 【請求項１２】 水栓本体の外郭を任意形状とすると共
    に機能部を挿入配置するための第１の中空部を含めて金
    属棒材に対する鍛造によって一体成形してなる水栓金
    具。
13. 【請求項１３】 第１の中空部にほぼ直交して連通する
    第２の中空部を水栓本体の外郭から突き出した筒状体と
    して鍛造によって一体成形してなる請求項１２記載の水
    栓金具。