JP2000015350A - 鋼管曲げ加工装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管の曲げ加工による減肉を抑制するととも
に、装置を小型化する。 【解決手段】 鋼管１の周囲をその軸線を中心軸として
環状に加熱する加熱手段１０と、加熱手段による環状加
熱部を鋼管の軸線を中心軸として環状に冷却する冷却手
段と、鋼管１の偏心軸線上に設定した前記環状加熱部を
挟んでその両側の力の作用点の間に引張り力を付与する
引張り力付与手段２５と、前記鋼管と加熱手段と冷却手
段とを鋼管の軸線方向へ相対移動させる駆動手段とより
なることを特徴とする鋼管曲げ加工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管曲げ加工装置
及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】（従来例１）図２は、従来例１の鋼管曲
げ加工装置を示す。この装置を使用する鋼管の曲げ加工
は、次の要領で行われている。

【０００３】（１）図４に示すように、曲げようとする
鋼管１をサポートローラー２の上に置き、プッシャー４
側の後端部をテールストック３でつかみ、前端部をピボ
ット５を中心として旋回する旋回アーム６のアームクラ
ンプ７でつかむ。

【０００４】（２）鋼管１を、左右一対のガイドローラ
ー８，９で案内しながら、プッシャー４でその軸線方向
へ押し、加熱コイル１０方向へ前進させ、同コイル１０
の中を通過させる。

【０００５】このとき、加熱装置１１により加熱コイル
１０へ通電する。

【０００６】すると、鋼管１は加熱コイル１０からの誘
導電流によって順次加熱されていく。加熱コイル１０
は、環状のコイルであるから、鋼管１の周囲はその軸線
を中心軸として環状に加熱される。

【０００７】この環状加熱部ｋは、加熱コイル１０内の
環状流路１０ａに導かれ、加熱コイル１０に環状に配列
して設けた多数の穴ｈから噴出する冷却水１２によって
順次前側から冷却されていく。加熱コイル１０の穴ｈは
環状に設けられているから、上記冷却部は鋼管１の軸線
を中心軸とする環状冷却部ｃとなる。上記環状加熱部
は、この環状冷却部ｃによって前側から環状に冷却され
ていく。

【０００８】その結果、鋼管１には、軸線を中心軸とす
る環状の局部加熱部Ｋが、鋼管１の前進に伴って、順次
形成される。すなわち、局部加熱部Ｋは、鋼管１の前進
に伴って、その軸線方向へ移動（後進）する。

【０００９】上記環状の局部加熱部Ｋは、再結晶温度以
上の温度である。図３に示す炭素鋼の鋼管の例で言え
ば、軸線方向の幅Ｗの加熱帯の温度がそれで、７６０℃
〜９００℃である。

【００１０】（３）一方、鋼管１がプッシャー４で押さ
れて前進して行くと、旋回アーム６が旋回する。旋回す
ると、鋼管１の前端部はアームクランプ７によって固定
されているので、鋼管１に曲げモーメントが発生し、鋼
管１の曲げ加工が連続的に進行する。

【００１１】このとき、プッシャー４による鋼管１の前
進速度より旋回アーム６の旋回速度を相対的に遅くし
て、鋼管１の前進に制動をかけるようにすれば、鋼管１
に圧縮力が作用するので、鋼管１の曲げ加工による減肉
をある程度抑えることができる。

【００１２】（従来例２）図５は、従来例２の鋼管曲げ
加工装置を示す。この装置を使用する鋼管の曲げ加工
は、次の要領で行われている。

【００１３】（１）図５に示すように、曲げようとする
鋼管１をサポートローラー２の上に置き、プッシャー４
側の後端部をテールストック３でつかみ、前端部の側面
にプッシャー１４によって駆動するプッシュローラー１
３を当てる。

【００１４】（２）鋼管１を、左右一対のガイドローラ
ー８，９で案内しながら、プッシャー４で鋼管１の軸線
方向へ押し、加熱コイル１０方向へ前進させ、同コイル
１０の中を通過させる。

【００１５】このとき、環状の局部加熱部Ｋは、従来例
１の場合と同様に形成される。

【００１６】（３）この過程で、前進する鋼管１の前端
部をプッシュローラー１３で押圧する。このようにする
と、鋼管１に曲げモーメントが発生し、鋼管１の曲げ加
工が連続的に進行する。

【００１７】このときの鋼管１の曲率は、プッシュロー
ラー１３のプッシャー１４による押圧力または進出量に
よって決まる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
鋼管曲げ加工装置には、次のような問題点がある。

【００１９】（１）曲げモーメントに抗するために剛性
を大きくするから、装置が大型となり、重量も重くな
る。このため、従来の装置は、施工現場から離れた工場
に据え付けられ、装置の可搬性に欠ける。

【００２０】可搬性に欠けるため、次のような問題が発
生している。

【００２１】曲げようとする鋼管を特定の曲げ工場に
輸送し、曲げ加工を行ってから国内外の所定の場所へト
ラックあるいは船で輸送せねばならない。ところが、曲
げ鋼管は、かさばるため、輸送効率が悪く、輸送費がか
さむ。

【００２２】プラント建設現場あるいはパイプライン
敷設現場では、工事の進み遅れ、配管設計の変更や追加
工事が発生するが、現場から離れた管曲げ工場では、上
記の変化に速やかに対応するのが困難である。

【００２３】曲げ加工装置１台で１日に曲げられる曲
げ加工本数に限界がある。その理由は、多品種少量製品
に伴い正味曲げ加工時間よりも段取りの時間の方が多い
ためである。曲げ加工装置を増やせば問題はないが、装
置が大型で高価であるため、増設することは困難であ
る。

【００２４】（２）鋼管に曲げによる減肉が生ずる。従
来例２の場合には、鋼管の曲げ加工の過程で、鋼管の前
進に旋回アームで制動をかけることにより、鋼管に圧縮
力を付与することができるから、減肉はある程度抑える
ことができる。

【００２５】しかし、旋回アームで制動をかけるために
は、装置の剛性を大幅に上げねばならないから、設備費
用が過大となるし、装置が大型化する。

【００２６】この発明は、このような技術的背景の下に
なされたもので、装置の可搬性に優れ、かつ鋼管の曲げ
加工による減肉を充分に抑制することができる鋼管曲げ
加工装置及び方法を提供することを目的とする。

【００２７】また、この発明は、鋼管の曲げ加工による
減肉を充分に抑制することができる鋼管曲げ加工装置及
び方法を提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】この発明が提供する鋼管
曲げ加工装置は、次の（１）〜（３）に記載のものであ
る。

【００２９】（１）鋼管の周囲をその軸線を中心軸とし
て環状に加熱する加熱手段と、加熱手段による環状加熱
部を鋼管の軸線を中心軸として環状に冷却する冷却手段
と、鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状加熱部を挟ん
でその両側の力の作用点の間に引張り力を付与する引張
り力付与手段と、前記鋼管と加熱手段と冷却手段とを鋼
管の軸線方向へ相対移動させる駆動手段とよりなること
を特徴とする鋼管曲げ加工装置（以下、第１の装置とい
う。）。

【００３０】（２）鋼管の周囲をその軸線を中心軸とし
て環状に加熱する加熱手段と、加熱手段による環状加熱
部を鋼管の軸線を中心軸として環状に冷却する冷却手段
と、鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状加熱部を挟ん
でその両側の力の作用点の間に引張り力を付与する引張
り力付与手段と、前記鋼管と加熱手段と冷却手段とを鋼
管の軸線方向へ相対移動させる駆動手段と、鋼管をその
軸線方向前側へ移動させたとき、その前端部を鋼管の曲
げ方向へ旋回させる旋回手段とよりなることを特徴とす
る鋼管曲げ加工装置（以下、第２の装置という。）。

【００３１】（３）鋼管の周囲をその軸線を中心軸とし
て環状に加熱する加熱手段と、加熱手段による環状加熱
部を鋼管の軸線を中心軸として環状に冷却する冷却手段
と、鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状加熱部を挟ん
でその両側の力の作用点の間に引張り力を付与する引張
り力付与手段と、前記鋼管と加熱手段と冷却手段とを鋼
管の軸線方向へ相対移動させる駆動手段と、鋼管にその
曲げ方向の押圧力を付与する押圧力付与手段とよりなる
ことを特徴とする鋼管曲げ加工装置（以下、第３の装置
という。）。

【００３２】また、この発明が提供する鋼管曲げ加工方
法は、次の（１）〜（３）に記載のものである。

【００３３】（１）鋼管の周囲にその軸線を中心軸とす
る環状の局部加熱部を形成し、これを鋼管の軸線方向へ
鋼管と相対移動させながら、同加熱部に曲げモーメント
を加えて鋼管を曲げ加工する際に、前記曲げモーメント
を、鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状の局部加熱部
を挟んでその両側の力の作用点の間に引張り力を付与す
ることにより、加えることを特徴とする鋼管曲げ加工方
法（以下、第１の方法という。）。

【００３４】（２）鋼管の周囲にその軸線を中心軸とす
る環状の局部加熱部を形成し、これを鋼管の軸線方向へ
鋼管と相対移動させながら、同加熱部に曲げモーメント
を加えて鋼管を曲げ加工する際に、前記曲げモーメント
を、鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状の局部加熱部
を挟んでその両側の力の作用点の間に付与する引張り力
と、鋼管が前進したとき、その前端部に付与する鋼管の
曲げ方向への旋回力とにより、加えることを特徴とする
鋼管曲げ加工方法（以下、第２の方法という。）。

【００３５】（３）鋼管の周囲にその軸線を中心軸とす
る環状の局部加熱部を形成し、これを鋼管の軸線方向へ
鋼管と相対移動させながら、同加熱部に曲げモーメント
を加えて鋼管を曲げ加工する際に、前記曲げモーメント
を、鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状の局部加熱部
を挟んでその両側の力の作用点の間に付与する引張り力
と、鋼管に付与する鋼管の曲げ方向への押圧力とによ
り、加えることを特徴とする鋼管曲げ加工方法（以下、
第３の方法という。）。

【００３６】

【作用】（１）第１〜第３の装置と第４〜第６の方法に
おいては、鋼管に曲げモーメントを加える際に、鋼管の
偏心軸線上に設定した２つの力の作用点の間に引張り力
を加え、鋼管を長さ方向に圧縮するから、鋼管の曲げ加
工による減肉を抑制することができる。

【００３７】（２）第１の装置と第４の方法に置いて
は、鋼管に曲げモーメントを加える際に、引張り力のみ
を加えるから、装置が小型となり、重量も軽くなる。こ
れは、従来例１における旋回アーム（旋回手段）や従来
例２におけるプッシャー（押圧力付与手段）のように、
大きな曲げモーメントに抗する必要から、装置を大型に
して、重量を重くする必要がないためである。このた
め、装置の施工現場への運搬、据え付けが容易になる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例によって説明する。

【００３９】（実施例１）図１は第１の装置の実施例を
示す。第４の方法の実施例はこの実施例の鋼管曲げ加工
装置によって実現される。

【００４０】図１において、１は炭素鋼の鋼管、２は鋼
管１を支持するサポートローラーである。１０は加熱コ
イル、１１は加熱装置で、従来例１，２におけるものと
同じ構造と機能を有している。細部構成は図６に示すと
おりである。加熱コイル１０は、レール２１上を移動す
る駆動装置２２に取り付けられ、この装置の移動によっ
て、銅管１の軸線方向へ移動するようになっている。

【００４１】２３と２４は、それぞれ鋼管１の前端部と
後端部に被着した前部挟圧板と後部挟圧板である。

【００４２】２５は、油圧シリンダ２５ａとチェーン２
５ｂとで構成されたチェーン引張り装置である。油圧シ
リンダ２５ａのロッドｂは後部挟圧板２４に固定され、
チェーン２５ｂの前端部ａは前部挟圧板２３に固定され
ている。

【００４３】ロッドｂと固定点とチェーンの固定点は、
鋼管１の偏心軸線上にあり、加熱コイル１０による環状
加熱部ｋを挟んでその両側に位置するように設定されて
いる。両固定点は、油圧シリンダ２５ａを駆動して前、
後部挟持板２３，２４を引き寄せるときのチェーン引張
り装置２５による引張り力の作用点となる。

【００４４】２６は、後部挟持板２４部分において鋼管
１を固定する保持台である。保持台による鋼管１の固定
状態においては、加熱コイル１０の中心軸は、鋼管１の
それと一致するようになっている。

【００４５】加熱コイル１０の温度と駆動装置２２の移
動と冷却水１２の温度及び量と油圧シリンダ２５ａの油
圧の制御は、図外の制御手段によってなされる。

【００４６】次に、上記構成に基づく作用を説明する。

【００４７】（１）油圧シリンダ２５ａを駆動して、チ
ェーン引張り装置２５の両端の固定点の間に引張り力を
加えると、両固定点は鋼管１の偏心軸線上にあるから、
鋼管１はその偏心軸線方向の圧縮力を受けながら、順次
移動する環状の局部加熱部Ｋ（図６参照）において、連
続して固定点側へ曲がっていく。

【００４８】このように、実施例１においては、局部加
熱部Ｋに曲げモーメントを加える際に、銅管１にその偏
心軸方向に働く圧縮力を加えるから、鋼管１が曲がると
きの減肉を低減することができる。

【００４９】（２）鋼管に曲げモーメントを加える際
に、チェーン引張り装置２５で引張り力のみをを加える
構成となっているから、装置が小型となり、重量も軽く
なり、運搬し易くなる。したがって、施工現場の近くに
運んで据え付けることができる。

【００５０】このため、曲げようとする鋼管をその施工
現場で加工することができ加工前後の鋼管の輸送をしな
くて済むようになる。また、工事の進行の遅れや配管設
計の変更が発生しても速やかに対応できる。さらに、曲
げ加工の段取りに時間がかからなくなるから、１日に曲
げられる鋼管の本数も多くなる。

【００５１】（実施例２）図２は第２の装置の実施例を
示す。第５の方法の実施例は、この実施例の鋼管曲げ加
工装置によって実現される。

【００５２】実施例２の鋼管曲げ加工装置は、従来例１
の装置（図４）と実施例１の装置（図１）を組み合わせ
た構成のものである。したがって、図１及び図４におけ
ると同一または相当部分には同一符号を付し、その詳細
な説明は省略する。

【００５３】図２において、１は鋼管、２はサポートロ
ーラー、１０は加熱コイル、１１は加熱装置、２３は前
部挟持板、２４は後部挟持板である。２５はチェーン引
張り装置で、油圧シリンダ２５ａチェーン２５ｂとより
構成されている。

【００５４】６は、クランプ７で鋼管１の前端部をつか
み、ピボット５を中心にして旋回する旋回アームであ
る。８，９は鋼管１のガイドローラーある。４は鋼管１
のプッシャーで、後部挟持板２４を介してテールストッ
ク３でつかんだ鋼管１をその軸線方向へ前進駆動する。
したがって、実施例２では、上記加熱コイル１０は定位
置に設置されている。

【００５５】加熱コイル１０の温度と冷却水１２の温度
及び量とプッシャー４及び油圧シリンダー２５ａの油圧
の制御は、図外の制御装置によってなされる。

【００５６】実施例２においては、実施例１の場合と同
様、環状の局部加熱部Ｋに曲げモーメントを加える際
に、鋼管１にその偏心軸方向に働く圧縮力を加えるか
ら、鋼管１が曲がるときの減肉を抑制することができ
る。

【００５７】また、旋回アーム６によって鋼管１の前端
部に一定の曲率半径で旋回力を加えるから、鋼管１の曲
げ加工精度を高精度に保持できる。

【００５８】（実施例３）図３は第３の装置の実施例を
示す。第６の方法の実施例は、この実施例の鋼管曲げ加
工装置によって実現される。

【００５９】実施例３の鋼管曲げ加工装置は、従来例２
の装置（図５）と実施例１の装置（図１）を組み合わせ
た構成のものである。したがって、図１及び図５におけ
ると同一または相当部分には同一符号を付し、その詳細
な説明は省略する。

【００６０】図３において、１は鋼管、２はサポートロ
ーラー、１０は加熱コイル、１１は加熱装置、２３は前
部挟持板、２４は後部挟持板、２５はチェーン引張り装
置で、油圧シリンダ２５ａとチェーン２５ｂとより構成
されている。

【００６１】１３は、プッシャー１４に押されて、鋼管
１を曲げ方向（チェーン引張り装置側）へ押圧するプッ
シュローラー、８，９は鋼管１のガイドローラーであ
る。

【００６２】４は鋼管１のプッシャーで、後部挟持板２
４を介してテールストック３でつかんだ鋼管１をその軸
線方向へ前進駆動する。したがって、実施例３では、加
熱コイル１０は定位置に設置されている。

【００６３】加熱コイル１０の温度と冷却水１２の温度
及び量とプッシャー４とプッシャー１４及び油圧シリン
ダー２５ａの油圧の制御は、図外の制御装置によってな
される。

【００６４】実施例３においても、実施例１の場合と同
様、局部加熱部Ｋに曲げモーメントを加える際に、鋼管
１にその偏心軸方向に働く圧縮力を加えるから、鋼管１
が曲がるときの減肉を抑制することができる。

【００６５】また、プッシュローラー１３によって鋼管
１の前端部に一定の進出量で押圧力を加えるから、鋼管
１の曲げ加工精度を高精度に保持できる。

【００６６】なお、実施例１においては、鋼管１を定位
置に固定し、加熱コイル１０を移動させる構成にした
が、その反対の構成にしてもよいし、両者１，１０を同
時に相対移動させる構成としてもよい。実施例２，３に
おいては、加熱コイル１０を定位置に固定する構成とし
たが、鋼管１に対し相対移動させる構成としても良い。

【００６７】また、実施例１〜３においては、加熱手段
（加熱コイル１０）に冷却手段（冷却水１２の環水流路
１０ａと穴ｈ）を一体に設けたが、それぞれ独立した手
段とし、それぞれの移動を別々に制御する構成とするこ
ともできる。

【００６８】

【発明の効果】（１）第１〜第３の装置と第４〜第６の
方法においては、上述のように、鋼管に曲げモーメント
を加える際に、鋼管の偏心軸線上に設定した２つの力の
作用点の間に引張り力を加え、鋼管を長さ方向に圧縮す
るようにしたから、鋼管の曲げ加工による伸びを抑え、
鋼管の減肉を抑制することができる。

【００６９】（２）第１の装置と第４の方法において
は、上述のように、鋼管に曲げモーメントを加える際
に、引張り力のみを加えるようにしたから、装置が小
型、軽量になり、装置の施工現場への運搬、据え付けが
容易になる。このため、工事の進行、設計変更に即応し
た効率のよい鋼管の曲げ加工が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の鋼管曲げ加工装置の横断面図であ
る。

【図２】 実施例２の鋼管曲げ加工装置の横断面図であ
る。

【図３】 実施例３の鋼管曲げ加工装置の横断面図であ
る。

【図４】 従来例１の鋼管曲げ加工装置の平面図であ
る。

【図５】 従来例２の鋼管曲げ加工装置の平面図であ
る。

【図６】 図４及び図５における加熱コイルと鋼管の拡
大断面図と鋼管の局部加熱部の温度分布曲線である。

【符号の説明】

１ 鋼管 ２ サポートローラー ３ テールストック ４，１４ プッシャー ５ ピボット ６ 旋回アーム ７ アームクランプ ８，９ ガイドローラー １０ 加熱コイル １０ａ 環状流路 ｈ 穴 １１ 加熱装置 １２ 冷却水 ｋ 環状加熱部 ｃ 環状冷却部 Ｋ 環状の局部加熱部 １３ プッシュローラ ２１ レール ２２ 駆動装置 ２３ 前部挟圧板 ２４ 後部挟圧板 ２５ チェーン引張り装置 ２５ａ 油圧シリンダ ２５ｂ チェーン ２６ 保持台

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年３月２５日（１９９９．３．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】（従来例１）図４は、従来例１の鋼管曲
げ加工装置を示す。この装置を使用する鋼管の曲げ加工
は、次の要領で行われている。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管の周囲をその軸線を中心軸として環
   状に加熱する加熱手段と、加熱手段による環状加熱部を
   鋼管の軸線を中心軸として環状に冷却する冷却手段と、
   鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状加熱部を挟んでそ
   の両側の力の作用点の間に引張り力を付与する引張り力
   付与手段と、前記鋼管と加熱手段と冷却手段とを鋼管の
   軸線方向へ相対移動させる駆動手段とよりなることを特
   徴とする鋼管曲げ加工装置。
2. 【請求項２】 鋼管の周囲をその軸線を中心軸として環
   状に加熱する加熱手段と、加熱手段による環状加熱部を
   鋼管の軸線を中心軸として環状に冷却する冷却手段と、
   鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状加熱部を挟んでそ
   の両側の力の作用点の間に引張り力を付与する引張り力
   付与手段と、前記鋼管と加熱手段と冷却手段とを鋼管の
   軸線方向へ相対移動させる駆動手段と、鋼管をその軸線
   方向前側へ移動させたとき、その前端部を鋼管の曲げ方
   向へ旋回させる旋回手段とよりなることを特徴とする鋼
   管曲げ加工装置。
3. 【請求項３】 鋼管の周囲をその軸線を中心軸として環
   状に加熱する加熱手段と、加熱手段による環状加熱部を
   鋼管の軸線を中心軸として環状に冷却する冷却手段と、
   鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状加熱部を挟んでそ
   の両側の力の作用点の間に引張り力を付与する引張り力
   付与手段と、前記鋼管と加熱手段と冷却手段とを鋼管の
   軸線方向へ相対移動させる駆動手段と、鋼管にその曲げ
   方向の押圧力を付与する押圧力付与手段とよりなること
   を特徴とする鋼管曲げ加工装置。
4. 【請求項４】 鋼管の周囲にその軸線を中心軸とする環
   状の局部加熱部を形成し、これを鋼管の軸線方向へ鋼管
   と相対移動させながら、同加熱部に曲げモーメントを加
   えて鋼管を曲げ加工する際に、前記曲げモーメントを、
   鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状の局部加熱部を挟
   んでその両側の力の作用点の間に引張り力を付与するこ
   とにより、加えることを特徴とする鋼管曲げ加工方法。
5. 【請求項５】 鋼管の周囲にその軸線を中心軸とする環
   状の局部加熱部を形成し、これを鋼管の軸線方向へ鋼管
   と相対移動させながら、同加熱部に曲げモーメントを加
   えて鋼管を曲げ加工する際に、前記曲げモーメントを、
   鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状の局部加熱部を挟
   んでその両側の力の作用点の間に付与する引張り力と、
   鋼管が前進したとき、その前端部に付与する鋼管の曲げ
   方向への旋回力とにより、加えることを特徴とする鋼管
   曲げ加工方法。
6. 【請求項６】 鋼管の周囲にその軸線を中心軸とする環
   状の局部加熱部を形成し、これを鋼管の軸線方向へ鋼管
   と相対移動させながら、同加熱部に曲げモーメントを加
   えて鋼管を曲げ加工する際に、前記曲げモーメントを、
   鋼管の偏心軸線上に設定した前記環状の局部加熱部を挟
   んでその両側の力の作用点の間に付与する引張り力と、
   鋼管に付与する鋼管の曲げ方向への押圧力とにより、加
   えることを特徴とする鋼管曲げ加工方法。