JP2000210722A - 管素材の曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス装置のような一般的なものを利用して
加工する。薄肉化や亀裂発生を防ぐ。 【解決手段】 円筒形の管素材１の片側を第１のクラン
プ２で強固に保持し、他側を第２のクランプ３で緩く保
持する。クランプ２をクランプ３に対して相対的に図示
下方へ移動する。このとき、管素材１は軸方向に両端か
ら押す力をかける。芯金４の１／４球面４ａと芯金５の
１／４の球面５ａに案内されて管素材１が塑性変形して
２つの曲げ部とその中間に直線部が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管素材の曲げ加工方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】管素材（ワーク）を極めて小さな曲げ半
径で曲げ加工する技術として、「パイプを半径ゼロに曲
げる加工技術」が、日本塑性加工学会誌第３５巻第３９
８号３４１〜３４６頁に開示されている。

【０００３】この従来技術は、２組のクランプ内に保持
したパイプ（管素材）に油で内圧を付与し、両クランプ
を境界面で相互に摺動移動させることによって剪断方向
へ連続的に曲げる方法であり、最小半径での曲げ部が得
られる。クランク状の加工品は、そのままの形状で使用
したり、２個取りすべく同品２個に分割したりして使用
する。

【０００４】別の従来技術の特開平６−２３８３５２で
は、先端部が曲面（ガイド面）形状を有するマンドレル
をパイプ内に挿入すると共に、両クランプを境界線を中
心に相対回動させることで、メカニカルな構成で金属管
を小曲率半径で曲げ加工する方法を開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の前者
は、曲げ部がほとんど直角折れの最小半径であるので、
加工品を流体配管として使用する場合に、この曲げ部分
が流体抵抗の増大を招いてしまうという問題点があっ
た。また構造部材として使用すると、曲げ部に応力の集
中を招いて破裂起点となり得るという問題点があった。
さらに、油で内圧を付与するために、圧力付与装置が必
要であるし、油の充填、排除の工程も必要となるので量
産には向かないという問題点があった。

【０００６】そして、前記従来技術の後者は、回転可能
な専用のクランプを造らなければならず、製造コスト・
段替時間とも不利であるとか、２個取りができない等の
問題点があった。

【０００７】そこで本発明はこれらの問題点を解消でき
る管素材の曲げ加工方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、管素材を第１のクランプで強固
に保持するとともに第２のクランプで緩着状に保持し、
管素材内には両端から挿入した芯金を両クランプの境界
面で衝接もしくは近接対峙するよう配置して両クランプ
に対し相対移動不能に固定し、この固定を維持しつつ両
クランプを境界面と平行に相互に反対方向へ相対移動さ
せることによって、管素材に２ケ所の曲げ部とその中間
に直線部とを形成することを特徴とする管素材の曲げ加
工方法である。

【０００９】両芯金は配置・固定された後、曲げ加工が
終了するまでその位置が動かないように強固に固定され
る。これは、芯金と金型とのクリアランス（管素材が塑
性流動する間隙）を一定に維持するためである。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の管素材の曲
げ加工方法において、両芯金の先端は、加工時の前記相
対移動方向と反対側に凸である曲面と管軸を含む平面と
で構成され、加工開始時点において該両平面が衝接して
いることを特徴とするものである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２の管素
材の曲げ加工方法において、管素材に軸方向の押し込み
力を付与しつつ曲げ加工を行うことを特徴とするもので
ある。管素材に付与する押し込み力は、曲げ加工時にお
ける管素材の塑性流動を助けるように作用する。

【００１２】請求項４の発明は、請求項２又は３の管素
材の曲げ加工方法において、両クランプの相対移動と、
第２のクランプ側管素材の押し込みとを、共通の動力に
よって得ることを特徴とするものである。

【００１３】そして、請求項５の発明は、請求項４の管
素材の曲げ加工方法において、相対的に近接・離反可能
な上台と下台との間に両クランプとスライド型が配置さ
れ、上台と下台の近接力によって両クランプの相対移動
とスライド型の相対移動とが成され、該スライド型の相
対移動によって第２のクランプ側管素材が押し込まれる
ことを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１（ａ）（ｂ）は本発明の管素
材の曲げ加工方法の模式図で、管素材１は円筒形の金属
製直管で右半分が第１のクランプ２に強固に保持されて
いる。また、左半分は第２のクランプ３に緩着状に保持
されている。

【００１５】芯金４と５を、同図（ａ）に示すように、
それぞれ管素材１の左端と右端とから管素材内に挿入
し、両クランプ２，３の境界面で両芯金の先端同志を衝
接させる。

【００１６】芯金４はその先端部（図示左端部）が下側
に凸である１／４球面４ａと、管軸を含む平面４ｂとで
構成され、他の部分（図示右側部）は管素材１の内径に
しっくりと挿入できる外径の円柱形で構成されている。
なお、芯金４は第１のクランプ２に相対移動不可能なよ
うに直接的／間接的に固定される。

【００１７】芯金５はその右端部に形成した上側に凸で
ある１／４球面５ａと、管軸を含む平面５ｂと、管素材
１の内径にしっくりと挿入できる外径の円柱形部とを有
し、平面５ｂが前記芯金４の平面４ｂと衝接する状態で
両芯金の先端同志を配設してある。なお、芯金５は第２
のクランプ３に相対移動不可能なように直接的／間接的
に固定される。

【００１８】球面４ａと５ａは、その曲率半径が芯金の
円柱形部の外径の半径にしてあるが、図示のような正面
直視で稜線の曲率半径が円柱形部の外径（直径）の１／
３以下が望ましい。

【００１９】そして、管素材１に軸線方向の押し込み力
ｆを与えながら、第１のクランプ２を矢印Ｆのように加
圧して両クランプ２と３を境界面に平行に相対的に上下
移動させる。すると両クランプの境界面付近で管素材に
剪断力が働き、素材が塑性流動する。流動の際には、芯
金の先端部にその流動が案内されると共に、押し込み力
ｆにも助けられて円滑に流動するため、薄肉化や亀裂の
発生が防止され、芯金の外形になついた曲げ形状が現出
する。

【００２０】なお、加工途中の有様を示す図１（ｂ）の
矢印Ｓは、両クランプの境界面付近で管素材１に働く剪
断力の一部を示すものである。次に本発明の好ましい実
施の形態を図２，図３に示す曲げ加工装置による管素材
の曲げ加工方法に基いて説明する。

【００２１】両図において、金属製の円筒形の管素材１
は、上台６に装着した第１のクランプ２に強固に保持さ
れ、かつ下台７に装着した第２のクランプ３に緩着状に
保持されている。上台６と下台７は一般的なプレス装置
の上台と下台をそのまま利用している。

【００２２】芯金４は管素材１に挿入された状態で右端
が第１のクランプ２に固着されている。また芯金５は管
素材１に挿入され、その左端ロッド部５ｃの左端が、下
台７に設けた押し込み機構８により適宜の力で図示右方
に付勢されている。

【００２３】上台６と下台７に取り付けたスライダ９と
１０は既設のプレス加工に使う一般的なスライダ機構を
用いていて、このスライダ機構によって管素材１の図示
右方への押し込みを行なう。

【００２４】今図２の状態から、上台６を下降させる
と、スライダ９と１０の４５°傾斜面によってスライダ
１０が右方に移動して図３のように変位する。そして、
第１のクランプ２も下降し、クランプ３との境界面に平
行に右下方に移動して図３のように変位する。このとき
クランプ２は上台６に沿って右方にもスライドする。こ
の過程で管素材１が加工されて、図３に示すように、２
つの曲げ部１ａ，１ｂとこれらの曲げ部の中間に形成さ
れた直線部１ｃが形成される。

【００２５】これらの説明から明らかなように、芯金４
の１／４球面４ａからなる曲面と、芯金５の１／４球面
５ａからなる曲面が、それぞれ加工時の移動方向（つま
り上下方向）と反対側に凸に形成され、この曲面が管素
材の塑性加工に有利に作用していることが、前記図１
（ａ）（ｂ）の説明からも明らかである。

【００２６】なお、１１は第１のクランプ２の下部を弾
性的に支持する周知のクッションである。また、実施例
では第１のクランプ（強固に保持する方）の掴み部を直
管としているが、必ずしも直管である必要はなく、掴み
さえすればどんな形状でもよい。例えばクランプ内にそ
の形状の溝が彫れれば掴める。曲げ加工部と既加工部を
隣接させることも可能となる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の管素材の加工方法では、管素材
の片側を強固に保持した第１のクランプと他方の側をル
ーズに緩く保持した第２のクランプとが、境界面を境に
互いに反対側へ移動する。これにより、境界面付近で管
素材に剪断力が働き、素材が塑性流動する。流動の際に
芯金先端部の曲面でその流動が案内されるため、薄肉化
や亀裂発生を招くことなく芯金の先端部外形になった曲
げ形状が現出する。

【００２８】請求項２では、芯金先端部が境界面を超え
て相手側領域に突出し、その突出部が管素材と同半径の
曲面を有しており、さらに曲面が移動方向と反対側に突
であって管素材の塑性流動を案内するように配されてい
るので、塑性流動が一層円滑になり、素材管と同半径の
最小半径の曲げ部を持つ製品（加工品）が容易にでき
る。

【００２９】請求項３では管素材の軸方向に付与する押
し込み力が、素材の塑性流動を助けてより円滑にするた
め、その面からも薄肉化や亀裂・シワの発生を確実に防
止できる。

【００３０】請求項４では、共通の動力を用いているの
で、個別に動力装置や駆動装置を設ける必要がなく、低
コスト、高信頼性が達成できる。そして請求項５では、
プレス装置のように上台と下台を任意に近接、離反させ
られる一般的な装置と、プレス加工において一般的なス
ライダ機構を併用することで前記目的を達成できるの
で、既存設備や工法を使用でき、極めて経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する模式図で、（ａ）は加工直前
の状態を、（ｂ）は加工中の状態を示す図である。

【図２】本発明の実施例で加工直前の状態を示す正面図
である。

【図３】図２の実施例の加工中の状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 管素材 １ａ，１ｂ 曲げ部 １ｃ 直線部 ２ 第１のクランプ ３ 第２のクランプ ４，５ 芯金 ４ａ，５ａ １／４球面 ４ｂ，５ｂ 平面 ６ 上台 ７ 下台 ９，１０ スライダ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管素材を第１のクランプで強固に保持す
   るとともに第２のクランプで緩着状に保持し、管素材内
   には両端から挿入した芯金を両クランプの境界面で衝接
   もしくは近接対峙するよう配置して両クランプに対し相
   対移動不能に固定し、この固定を維持しつつ両クランプ
   を境界面と平行に相互に反対方向へ相対移動させること
   によって、管素材に２ケ所の曲げ部とその中間に直線部
   とを形成することを特徴とする管素材の曲げ加工方法。
2. 【請求項２】 両芯金の先端は、加工時の前記相対移動
   方向と反対側に凸である曲面と管軸を含む平面とで構成
   され、加工開始時点において該両平面が衝接しているこ
   とを特徴とする請求項１記載の管素材の曲げ加工方法。
3. 【請求項３】 管素材に軸方向の押し込み力を付与しつ
   つ曲げ加工を行うことを特徴とする請求項１又は２記載
   の管素材の曲げ加工方法。
4. 【請求項４】 両クランプの相対移動と、第２のクラン
   プ側管素材の押し込みとを、共通の動力によって得るこ
   とを特徴とする請求項２又は３記載の管素材の曲げ加工
   方法。
5. 【請求項５】 相対的に近接・離反可能な上台と下台と
   の間に両クランプとスライド型が配置され、上台と下台
   の近接力によって両クランプの相対移動とスライド型の
   相対移動とが成され、該スライド型の相対移動によって
   第２のクランプ側管素材が押し込まれることを特徴とす
   る請求項４記載の管素材の曲げ加工方法。