JP2002066658A - 曲管の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄肉化による強度低下や素管の扁平化を避け、
またスプリングバックの発生を無くして高い曲げ精度で
曲げ加工する。 【解決手段】金属製の素管１を把持する把持手段２と、
自己の回転軸３を中心として回転可能で、かつ、素管１
に対して軸方向及び軸直角方向に相対的に往復動可能と
された回転体４と、径方向の往復動可能に回転体４に保
持された少なくとも１個の成形ローラ５とを備えた装置
を用いる。回転体４を回転させつつ、回転体４を素管１
に対して軸方向に相対的に往復動させながら軸直角方向
に相対移動させるとともに、回転体４の軸直角方向の相
対移動に対応させて成形ローラ５を回転軸３に向かう径
方向に移動させる。これにより、素管１の外側面上を周
方向に転動しつつ軸方向に摺動する成形ローラ５で素管
１の外側面を軸直角方向に押圧し、素管１を絞り加工し
て凹曲部を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形ローラによる
絞り加工を利用して、金属製の直状素管から所定の曲げ
半径をもつ曲管を製造する曲管の製造方法及び製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属製の直状素管から所定の曲げ
半径をもつ曲管を製造する場合、パイプベンダー機を利
用したベンダー曲げ加工が行われている。

【０００３】このベンダー曲げ加工は、成形しようとす
る曲げ半径に対応した所定の半径をもつ成形ロールに素
管の外側面を当てつつ、該成形ロールに沿わせて該素管
を曲げ加工するものである。すなわち、ベンダー曲げ加
工では、素管の一端（基端）をチャックで把持、固定し
つつ該素管の他端（先端）側の一方の側面に所定の曲げ
半径をもつ成形ロールを当接し、この当接部よりチャッ
ク側（基端側）の該素管の外側面を一対の固定押さえ型
で挟持して押さえる。そして、成形ロールが当接された
外側面とは反対側の該素管の外側面に可動押さえ型を当
接し、成形ロールの回転に合わせて該成形ロールの回転
軸を中心に該可動押さえ型を所定の回転半径で周方向に
移動させる。これにより、素管の先端側を成形ロールに
沿わせて曲げ加工することができ、該成形ロールの半径
に対応した内側Ｒ形状の曲げ半径をもつ曲管を製造する
ことができる。

【０００４】なお、ベンダー曲げ加工において、加工過
程で素管が扁平することを防止するには、素管内部に所
定のマンドレルを挿入した状態で、上記したような曲げ
加工を行う必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のベンダー曲げ加工では、曲げ加工の度合が大きくな
ると、以下に示すような不都合が発生し易くなるという
問題がある。

【０００６】すなわち、ベンダー曲げ加工により成形さ
れた曲部においては、外側に引張りの残留応力が発生す
るとともに内側に圧縮の残留応力が発生する。このた
め、曲げ加工の度合が大きくなると、かかる残留応力に
より、曲げ加工後にスプリングバック（弾性的な曲げ戻
り）が発生することを避けられない。そして、このスプ
リングバック量を正確に制御することは極めて困難であ
る。したがって、ベンダー曲げ加工で曲げ精度を高める
ことには、スプリングバックとの関係で一定の限界があ
る。

【０００７】また、ベンダー曲げ加工による曲部におい
ては、外側の管壁が引っ張りにより薄肉化し、強度低下
を引き起こすことを避けられない。

【０００８】さらに、ベンダー曲げ加工で素管の扁平化
を避けつつ大きく曲げ加工する場合、素管内に特殊構造
のマンドレルを挿入する等の特別な手段が必要となり、
製法及び装置の複雑化を招来する。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、薄肉化による強度低下や素管の扁平化を避けるこ
とができ、またスプリングバックの発生を無くして高い
曲げ精度で曲げ加工することのできる曲管の製造方法及
び製造装置を提供することを解決すべき技術課題とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の曲管の製造方法は、金属製の素管を把持する把持手
段と、自己の回転軸を中心として回転可能で、かつ、該
把持手段に把持された該素管に対して軸方向及び軸直角
方向に相対的に往復動可能とされた回転体と、径方向に
対して往復動可能に該回転体に保持された少なくとも１
個の成形ローラとを備えた曲管の製造装置を用いて、該
素管の一方の外側面に所定の外側Ｒ形状の凸曲部を残し
つつ、該一方の外側面の該凸曲部の軸方向両側及び該凸
曲部と軸直角方向に対向する該素管の他方の外側面に所
定の内側Ｒ形状の凹曲部をそれぞれ成形することによ
り、該外側Ｒ形状及び各該内側Ｒ形状により特定される
所定の曲げ半径を有する曲部を該素管に形成する曲管の
製造方法であって、上記回転体を回転させつつ、該回転
体を上記素管に対して軸方向に相対的に往復動させなが
ら軸直角方向に相対移動させるとともに、該回転体の軸
直角方向の相対移動に対応させて上記成形ローラを上記
回転軸に向かう径方向に移動させることにより、該素管
の外側面上を周方向に転動しつつ軸方向に摺動する該成
形ローラで該素管の外側面を軸直角方向に押圧し、該素
管に対して該回転体が軸直角方向の相対移動する方向に
該素管の外側面が凹むように該素管を絞り加工して上記
凹曲部を成形することを特徴とするものである。

【００１１】この曲管の製造方法では、回転体を回転さ
せつつ、該回転体を素管に対して軸方向に相対的に往復
動させながら軸直角方向に相対移動させるとともに、該
回転体の軸直角方向の相対移動に対応させて上記成形ロ
ーラを上記回転軸に向かう径方向に移動させることによ
り、該素管の外側面上を周方向に転動しつつ軸方向に摺
動する上記成形ローラで該素管の外側面を軸直角方向に
押圧する。その結果、素管に対する回転体の軸直角方向
の相対移動量（素管の中心軸心に対する回転体の回転軸
中心の偏心量）及び成形ローラの回転軸（求心）に向か
う径方向移動量に応じて、成形ローラから該素管の外側
面に成形荷重が加わり、素管に対して回転体が軸直角方
向の相対移動する方向に該素管の外側面が凹むように該
素管を絞り加工して所定の凹曲部を成形することができ
る。

【００１２】こうして、素管の一方の外側面に所定の外
側Ｒ形状の凸曲部を残しつつ、該一方の外側面の該凸曲
部の軸方向両側及び該凸曲部と軸直角方向に対向する該
素管の他方の外側面に所定の内側Ｒ形状の上記凹曲部を
それぞれ成形することにより、該外側Ｒ形状及び各該内
側Ｒ形状により特定される所定の曲げ半径を有する曲部
を該素管に形成して曲管を製造することができる。

【００１３】したがって、本発明の製造方法では、従来
のベンダー曲げ加工のように曲げ加工後にスプリングバ
ックが発生することがなく、曲げ精度高く曲げ加工を行
うことが可能となる。

【００１４】また、本発明の製造方法では、所定の外側
Ｒ形状の凸曲部が未加工部分として残された部分である
から、曲部における外側の管壁が薄肉化により強度低下
することもない。

【００１５】さらに、本発明の製造方法では、素管に対
する回転体の軸直角方向の相対移動（素管に対する回転
体の偏心）に対応して成形ローラが回転軸（求心）に向
かう径方向に移動するため、成形ローラが素管周りを回
転する際の回転中心は該成形ローラが当接する部分にお
ける素管の径中心と常に一致している。このため、素管
の扁平化を効果的に防止することができる。

【００１６】ここに、本発明の曲管の製造方法では、上
記凹曲部の最深凹部における最小Ｒ形状を成形ローラの
外周成形面に相等する形状で成形することができる。ま
た、本発明の曲管の製造方法では、上記凹曲部の最深凹
部の深さが成形ローラの外周成形面から自転軸の外側面
までの径方向幅によって決まる。

【００１７】このため、上記成形ローラにおいて、上記
外周成形面のＲ形状及び上記径方向幅を適宜設定するこ
とにより、凹曲部の最深凹部における最小Ｒ形状及び最
深凹部の深さを任意に変更及び調整することができるの
で、任意の曲げ形状をもつ曲管を容易に、かつ、正確に
製造することが可能となる。

【００１８】したがって、本発明の曲管の製造方法によ
れば、従来のベンダー曲げ加工では加工が困難又は不可
能であった小Ｒ形状の曲管であっても、容易に、かつ、
正確に製造することができる。

【００１９】上記課題を解決する本発明の曲管の製造装
置は、金属製の素管を把持する把持手段と、自己の回転
軸を中心として回転可能で、かつ、該把持手段に把持さ
れた該素管に対して軸方向及び軸直角方向に相対的に往
復動可能とされた回転体と、径方向に対して往復動可能
に該回転体に保持された少なくとも１個の成形ローラと
を備え、該素管の一方の外側面に所定の外側Ｒ形状の凸
曲部を残しつつ、該一方の外側面の該凸曲部の軸方向両
側及び該凸曲部と軸直角方向に対向する該素管の他方の
外側面に所定の内側Ｒ形状の凹曲部をそれぞれ成形する
ことにより、該外側Ｒ形状及び各該内側Ｒ形状により特
定される所定の曲げ半径を有する曲部を該素管に形成す
る曲管の製造装置であって、上記成形ローラは、径方向
に対して往復動可能に上記回転体に保持された自転軸
と、該自転軸に連結されたローラ本体とからなり、該ロ
ーラ本体は、上記凹曲部の最深凹部における最小Ｒ形状
に相等するＲ形状とされた外周成形面をもつとともに、
該外周成形面から該自転軸の外側面までの径方向幅が該
最深凹部の深さより長い幅とされていることを特徴とす
るものである。

【００２０】この曲管の製造装置では、回転体を回転さ
せつつ、該回転体を素管に対して軸方向に相対的に往復
動させながら軸直角方向に相対移動させるとともに、該
回転体の軸直角方向の相対移動に対応させて上記成形ロ
ーラを上記回転軸に向かう径方向に移動させることによ
り、該素管の外側面上を周方向に転動しつつ軸方向に摺
動する上記成形ローラで該素管の外側面を軸直角方向に
押圧する。その結果、素管に対する回転体の軸直角方向
の相対移動量（素管の中心軸心に対する回転体の回転軸
中心の偏心量）及び成形ローラの回転軸（求心）に向か
う径方向移動量に応じて、成形ローラから該素管の外側
面に成形荷重が加わり、素管に対して回転体が軸直角方
向の相対移動する方向に該素管の外側面が凹むように該
素管を絞り加工して所定の凹曲部を成形することができ
る。

【００２１】したがって、本発明の曲管の製造装置によ
れば、従来のベンダー曲げ加工のように曲げ加工後にス
プリングバックが発生することがなく、曲げ精度高く曲
げ加工を行うことが可能となる。

【００２２】また、本発明の曲管の製造装置により得ら
れた曲管においては、所定の外側Ｒ形状の凸曲部が未加
工部分として残された部分であるから、曲部における外
側の管壁が薄肉化により強度低下することもない。

【００２３】さらに、本発明の製造装置において、素管
に対する回転体の軸直角方向の相対移動（素管に対する
回転体の偏心）に対応させて成形ローラを回転軸（求
心）に向かう径方向に移動させることにより、成形ロー
ラが素管周りを回転する際の回転中心を該成形ローラが
当接する部分における素管の径中心と常に一致させるこ
とができるので、素管の扁平化を効果的に防止すること
が可能となる。

【００２４】ここに、本発明の曲管の製造装置における
成形ローラは、上記凹曲部の最深凹部における最小Ｒ形
状に相等するＲ形状とされた外周成形面をもっているた
め、この外周成形面により凹曲部の最深凹部を確実に成
形することができる。また、成形ローラは、自己の外周
成形面から自転軸の外側面までの径方向幅が上記凹曲部
の最深凹部の深さよりも長い幅とされていることから、
最深凹部を成形する際に素管の外側面と成形ローラの自
転軸とが干渉することがない。

【００２５】そして、上記成形ローラにおいて、上記外
周成形面のＲ形状及び上記径方向幅を適宜設定すること
により、凹曲部の最深凹部における最小Ｒ形状及び最深
凹部の深さを任意に変更及び調整することができるの
で、任意の曲げ形状をもつ曲管を容易に、かつ、正確に
製造することが可能となる。

【００２６】したがって、本発明の製造装置によれば、
従来のベンダー曲げ加工では加工が困難又は不可能であ
った小Ｒ形状の曲管であっても、容易に、かつ、正確に
製造することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２８】本実施形態は、本発明に係る曲管の製造方
法及び製造装置を用いて、金属製の直状素管１（外径９
１ｍｍ）から所定の曲率半径（外Ｒ６５ｍｍ、内Ｒ１５
ｍｍ）を有する曲管１０（外径５０ｍｍ）を製造するも
のである。

【００２９】本実施形態で製造しようとする曲管１０
は、図１０に示すように、軸方向中央部に図１０の下側
が凸となった一つの曲部１１が形成されるとともに、図
１０における素管１の左端と軸方向中央部との間及び図
１０における素管１の右端と軸方向中央部との間に図１
０の上側が凸となった曲部１２、１３がそれぞれ形成さ
れている。そして、各曲部１１〜１３は、所定の外側Ｒ
形状の凸曲部１１ａ〜１３ａと、所定の内側Ｒ形状の凹
曲部１１ｂ〜１３ｂとをそれぞれ有している。また、こ
の曲管１０は、軸方向の各端部に図１０の下側が凸とな
った半曲部１４、１５がそれぞれ形成されている。そし
て、各半曲部１４、１５は、所定の外側半Ｒ形状の凸半
曲部１４ａ、１５ａと、所定の内側半Ｒ形状の凹半曲部
１４ｂ、１５ｂとをそれぞれ有している。

【００３０】ここに、図１〜図４は本実施形態の曲管の
製造装置を示す。図１は、この製造装置全体の概略構成
を示す側面図である。図２は、この製造装置を構成する
把持手段を示し、図１に示された把持手段を図１の左か
ら見た正面図である。図３は、この製造装置を構成する
回転体を示し、図１に示された回転体を図１の右から見
た正面図である。図４は、この製造装置に係る回転体を
構成する成形ローラの側面図である。

【００３１】この曲管の製造装置は、金属製の直状素管
１の一端側を把持する把持手段２と、自己の回転軸３を
中心として回転可能で、かつ、把持手段２に把持された
素管１に対して軸方向及び軸直角方向に相対的に往復動
可能とされた回転体４と、径方向に対して往復動可能に
回転体４に保持された一対の成形ローラ５、５とを備え
ている。

【００３２】上記素管１として、本実施形態では、外径
９１ｍｍ、管厚２ｍｍの鋼管を用いた。

【００３３】上記把持手段２は、基台２１上において、
図示しない第１駆動シリンダにより、把持した素管１の
軸方向（水平方向で、図１の左右方向）に往復動可能と
なされるとともに、図示しない第２駆動シリンダによ
り、把持した素管１の軸直角方向（水平方向で、図２の
左右方向）に往復動可能となされている。この把持手段
２は、素管１の外側面を拘束することにより、該素管１
を回転不能に固定保持するチャック部２２を備えてい
る。

【００３４】上記回転体４は断面円形の略円筒状部材
で、回転軸３に固定保持されている。そして、基台４２
上において、回転軸３が基体４１に回転可能に支承され
ている。また、回転軸３は図示しない駆動モータにより
回転駆動可能となされている。

【００３５】各上記成形ローラ５、５は、回転体４の一
の直径上に回転軸３を挟んで径方向に対向配置されてお
り、該一の直径上で径方向に往復動可能に保持された自
転軸５１と、この自転軸５１に自転自在に連結されたロ
ーラ本体５２とからなる。各成形ローラ５、５の自転軸
５１は、図示しない第３駆動シリンダにより径方向に往
復動可能となされている。

【００３６】各成形ローラ５、５のローラ本体５２、５
２は、図４に示すように、成形しようとする凹曲部１１
ｂ〜１３ｂの最深凹部における最小Ｒ形状に相等するＲ
形状とされた外周成形面５ａをもつとともに、この外周
成形面５ａから自転軸５１の外側面までの径方向幅Ｈが
該最深凹部の深さＤ（図１０参照）よりも長い幅（Ｈ＞
Ｄ）とされている。

【００３７】ここに、上記把持手段２を軸方向に往復動
させる上記第１駆動シリンダ、該把持手段２を軸直角方
向に往復動させる上記第２駆動シリンダ、回転体４を回
転駆動させる上記駆動モータ及び各上記成形ローラ５、
５を径方向に往復動させる上記第３駆動シリンダは、図
示しない制御手段により制御可能となされている。

【００３８】以下、上記構成を有する本実施形態の曲管
の製造装置を用いて、直状素管１から図１０に示す曲管
１０を製造する方法について、図５〜図９を参照しつつ
説明する。

【００３９】本実施形態の曲管の製造方法は、素管１の
一方（図１０の下方）の外側面に所定の外側Ｒ形状の凸
曲部１１ａを残しつつ、該一方の外側面の該凸曲部１１
ａの軸方向両側及び該凸曲部１１ａと軸直角方向に対向
する該素管１の他方（図１０の上方）の外側面に所定の
内側Ｒ形状の凹曲部１２ｂ、１３ｂ及び１１ｂをそれぞ
れ成形したり、素管１の一方（図１０の下方）の外側面
に所定の外側半Ｒ形状の凸半曲部１４ａ、１５ａを残し
つつ、該一方の外側面の該凸半曲部１４ａ、１５ａと軸
直角方向にそれぞれ対向する該素管１の他方の外側面に
所定の内側半Ｒ形状の凹半曲部１４ｂ、１５ｂをそれぞ
れ成形したりすることにより、該外側Ｒ形状、該内側Ｒ
形状、該外側半Ｒ形状及び該内側半Ｒ形状により特定さ
れる所定の曲げ半径を有する曲部１１〜１３及び半曲部
１４、１５を素管１に形成して曲管１０を製造するもの
である。

【００４０】すなわち、この曲管の製造方法は、３個の
凸曲部１１ａ〜１３ａ及び２個の凸半曲部１４ａ、１５
ａを残しつつ、３個の凹曲部１１ｂ〜１３ｂ及び２個の
凹半曲部１４ｂ、１５ｂをそれぞれ成形することによ
り、所定の曲げ半径を有する曲管１０を製造するもので
ある。なお、凹曲部１１ｂ〜１３ｂ及び凹半曲部１４
ｂ、１５ｂは、いずれも基本的には同様の方法で成形で
きるため、凹曲部１２ｂを成形する方法を例にとって、
以下説明する。

【００４１】まず、素管１の一端をチャック部２２で固
定保持して、把持手段２で素管１を回転不能に把持す
る。そして、図示しない第１駆動シリンダの作動により
把持手段２を軸方向の一方側（把持手段２により把持さ
れた素管１と回転体４とが接近する方向で、図１の左方
向。以下、同様）に移動し、素管１の先端に回転体４の
各成形ローラ５、５をセットする（図５に示すａの状
態）。このａのポイント線上では、各成形ローラ５、５
間は素管１の外径と同等の距離とされており、各成形ロ
ーラ５、５の外周成形面５ａ、５ａは素管１の外側面に
当接している。また、素管１の中心軸心Ｏと、回転体４
の回転軸３の軸中心Ｃとは一致している。

【００４２】この状態で、図示しない駆動モータの作動
により回転体４を略一定の回転速度で回転させる。な
お、回転体４は、素管１を曲げ加工する間は常に略一定
の回転速度で回転しており、またこの回転速度は把持手
段２の軸方向及び軸直角方向への移動速度と比較してか
なり速いものである。具体的には、回転体４の回転速度
は５００〜９００ｒｐｍ程度（本実施形態では７００ｒ
ｐｍ程度）、把持手段２の軸方向への移動速度は１００
０〜６０００ｍｍ／ｍｉｎ程度（本実施形態では１００
０ｍｍ／ｍｉｎ程度）、把持手段２の軸直角方向への移
動速度は０〜１０００ｍｍ／ｍｉｎ程度とすることがで
きる。

【００４３】そして、図示しない第１駆動シリンダの作
動により把持手段２を軸方向の一方側に移動させなが
ら、図示しない第２駆動シリンダの作動により把持手段
２を軸直角方向（図２の左右方向）の一方側（図６の下
方側）に徐々に移動させるとともに、図示しない第３駆
動手段の作動により各成形ローラ５、５を互いに接近す
るようにそれぞれ回転軸３（求心）に向かって径方向に
徐々に移動させる。このとき、把持手段２の軸直角方向
への移動に対応させて各成形ローラ５、５を径方向に移
動させる。すなわち、把持手段２の軸直角方向への移動
速度及び移動量と各成形ローラ５、５の径方向への移動
速度及び移動量とをそれぞれ同等のものとして、各成形
ローラ５、５の径方向の移動と、把持手段２の軸直角方
向の移動とを同期させる。こうして、素管１に対して各
成形ローラ５、５が軸方向に所定距離だけ相対移動する
間に、素管１に対して回転体４が軸直角方向に徐々に相
対移動するとともに各成形ローラ５、５が求心に向かう
径方向に徐々に移動し、軸方向移動が完了した時点では
素管１に対して回転体４が所定距離ｐだけ相対的に偏心
するとともに各成形ローラ５、５が求心に向かう径方向
に所定距離ｐだけ移動する（図６に示すｂの状態）。

【００４４】このようにａの状態からｂの状態に至る過
程で、素管１に対して各成形ローラ５、５が軸方向に所
定距離だけ相対移動する間に、把持手段２で把持された
素管１の中心軸心Ｏ（この中心軸心Ｏは曲げ加工過程に
おいて不変）に対して回転体４の回転軸３の軸中心Ｃが
所定距離ｐ（本実施形態では１．５ｍｍ）だけ偏心する
とともに、各成形ローラ５、５間の距離がＤ（Ｄ＝２
ｐ）だけ狭まる。その結果、各成形ローラ５、５は素管
１の外周側面から離れることなく常に該外周側面上を転
動しながら軸方向に摺動するとともに、素管１に対する
回転軸３の偏心及び各成形ローラ５、５間の距離の縮小
に伴う成形荷重が、各成形ローラ５、５から素管１の外
側面に徐々に加わることになる。具体的には、成形ロー
ラ５が軸方向に移動した範囲において、素管１の中心軸
心Ｏに対する回転軸３の軸中心Ｃの偏心量と一つの成形
ローラ５の径方向の移動量との合計分の絞り幅で、素管
１の一方（図６の下方。以下、同様）の外側面が成形ロ
ーラ５の外周成形面５ａにより徐々に絞られて縮径加工
される。こうして、素管１の一方の外側面には、軸方向
に傾斜して延びる傾斜部１ａが成形される。なお、素管
１の他方（図６の上方。以下、同様）の外側面では、素
管１の中心軸心Ｏに対して回転軸３の軸中心Ｃが偏心し
た分だけ成形ローラ５が径方向に同等の移動量で移動す
ることになってそれぞれの移動が相殺されるので、素管
１の他方の外側面における絞り幅は零となり、素管１の
他方の外側面には成形ローラ５からの成形荷重が加わら
ない。このため、素管１の他方の外側面には成形ローラ
５の外周成形面５ａが当接するのみで、成形ローラ５に
よる絞り加工が行われない。また、成形ローラ５から素
管１の外側面へ加わる成形荷重やそれに伴う素管１の縮
径量は、成形ローラ５が周方向に転動して素管１の一方
の外側面から他方の外側面へ至る過程で、一方の外側面
における絞り幅に相当する最高のものから他方の外側面
における最低（零）のものまで除変（徐々に減少）す
る。

【００４５】次に、ｂの状態から、図示しない第１駆動
シリンダの作動により把持手段２を軸方向の他方側（把
持手段２により把持された素管１と回転体４とが離反す
る方向（図１の右方向。以下、同様）に所定距離移動さ
せる（図７に示すｃの状態）。ここに、ｂのポイント線
上において、各成形ローラ５、５間で挟持された部分に
おける素管１の径中心Ｏ’は、回転体４の回転軸３の軸
中心Ｃと一致しており、ｂの状態からｃの状態に至る過
程で、該径中心Ｏ’と該軸中心Ｃとが一致した状態が維
持される。なお、このときの軸方向移動量は、ａの状態
からｂの状態への軸方向移動量よりも所定量だけ小さく
される。また、第２駆動シリンダ及び第３駆動シリンダ
は作動させない。このため、把持手段２に把持された素
管１は軸直角方向に移動することなく、また各成形ロー
ラ５、５も径方向に移動することなく、素管１が成形ロ
ーラ５、５に対して軸方向の他方側に移動する。その結
果、各成形ローラ５、５は素管１の外周側面から離れる
ことなく常に該外周側面上を転動しながら軸方向に摺動
するとともに、素管１に対する回転軸３の偏心及び各成
形ローラ５、５間の距離の縮小に伴う成形荷重が、各成
形ローラ５、５が軸方向に摺動する間において均等に各
該成形ローラ５、５から素管１の外側面に加わることに
なる。具体的には、成形ローラ５が軸方向に移動した範
囲において、素管１の中心軸心Ｏに対する回転軸３の軸
中心Ｃの偏心量ｐと一つの成形ローラ５の径方向の移動
量ｐとの合計分の絞り幅（Ｄ＝２ｐ）で、素管１の一方
の外側面が成形ローラ５の外周成形面５ａにより絞られ
て縮径加工される。こうして、素管１の一方の外側面に
は、軸方向に水平に延びる水平部１ｂが成形される。な
お、ａの状態からｂの状態に至る過程と同様、素管１の
他方の外側面には成形ローラ５の外周成形面５ａが当接
するのみで、成形ローラ５による絞り加工が行われな
ず、また成形ローラ５から素管１の外側面へ加わる成形
荷重やそれに伴う縮径量も、成形ローラ５が周方向に転
動して素管１の一方の外側面から他方の外側面へ至る過
程で、一方の外側面における絞り幅Ｄに相当する最高の
ものから他方の外側面における最低（零）のものまで除
変（徐々に減少）する。

【００４６】そして、図８に示すように、上記したａの
状態からｃの状態までの加工を一連のサイクルとして、
把持手段２の軸方向の移動量を適宜設定しつつ、ｊの状
態まで繰り返し加工を行うことにより、素管１の一方の
外側面に凹曲部１２ｂを成形する。すなわち、ａ〜ｃま
での一サイクルを４回繰り返して図８のｉの状態に至っ
た後、ａの状態からｂの状態に至る加工と同様の加工を
施してｊの状態に至る。このｊの状態では、各成形ロー
ラ５、５の成形外周面５ａ、５ａの外形状に対応した形
状で、凹曲部１２ｂの最深凹部における最小Ｒ形状が成
形される。

【００４７】なお、ｄの状態からｊの状態に至る過程
で、把持手段２の軸直角方向の移動量及び各成形ローラ
５、５の径方向の移動量を適宜変更してもよい。また、
説明の便宜上ａ〜ｊの１０段階（ａ〜ｃまでのサイクル
を４回繰り返してからｊの状態に至る）で凹曲部１２ｂ
を成形することとしたが、凹曲部１２ｂの最深凹部の深
さ（縮径量）と一回の加工における絞り幅との関係で上
記加工サイクル数が決定されることから、実際の加工の
サイクル数はもっと多いものとなる。

【００４８】こうして成形された凹曲部１２ｂにおいて
は、素管１の扁平化が効果的に防止されている。すなわ
ち、素管１に対する回転体４の偏心に伴う成形荷重は、
素管１に対して回転体４が相対的に偏心する方向（素管
１の一方の外側面から他方の外側面へ向かう方向で、図
８の下から上へ向かう方向）に、成形ローラ５から素管
１の外側面に加わる。このため、素管１は図８の上下方
向に潰れる（一方の外側面が大きく凹む）ように扁平化
しようとする。しかし、本実施形態では、素管１に対し
て回転体４が偏心することに対応して、同等の移動速度
及び移動量で各成形ローラ５、５が求心に向かう径方向
に移動する。このため、各成形ローラ５、５は常に素管
１の外周面を拘束しつつ転動するとともに、各成形ロー
ラ５、５は、各該成形ローラ５、５間で挟持した部分に
おける素管１の径中心Ｏ’に回転中心を常に一致させな
がら素管１周りを回転しつつ、各成形ローラ５、５間の
距離を狭めるように径方向に移動する。したがって、素
管１の扁平化が効果的に防止される。

【００４９】また、上記凹曲部１２ｂにおいては、凹曲
部１２ｂの表面に未加工部分が残り、凹曲部１２ｂの表
面に略階段状の微小な段差（図示せず）が発生する。な
お、この段差は、１回の加工による絞り幅Ｄを例えば２
ｍｍ、１ｍｍと小さくして、ａからｊに至るまでの繰り
返し加工数を２倍、３倍と増やすことにより、小さくす
ることができる。

【００５０】こうして素管１の一方の外側面に一つの凹
曲部１２ｂを形成した後は、基本的に同様の方法によ
り、他の凹曲部１１ｂ、１３ｂ等を形成して、曲げ成形
体１’とする。なお、凹半曲部１４ｂは、把持手段２の
軸方向移動量を半分にすること以外は、凹曲部１１ｂ〜
１３ｂを成形するときと同様の方法により成形すること
ができる。また、凹半曲部１５ｂは、凹曲部１１ｂ〜１
３ｂと同様の凹曲部を成形した後、その凹曲部を半分に
切断することにより形成することができる。

【００５１】そして、上記曲げ成形体１’に対して最後
に仕上げ成形を行い、各凹曲部１１ｂ〜１３ｂ等の表面
に生成した上記段差を除去する。すなわち、図９に示す
ように、まずｋのポイント線上で、回転体４の回転軸３
の軸中心Ｃ（各成形ローラ５、５の回転中心）をこのポ
イント線上における曲げ成形体１’の径中心Ｏ’に一致
させるとともに、各成形ローラ５、５間の距離を該曲げ
成形体１’の外径に一致させた状態でローラ成形を行
い、このポイント線上における段差を除去する。そし
て、把持手段２を軸方向の一方側に移動させることで、
各成形ローラ５、５の位置をｋのポイント線上からｌの
ポイント線上へ移し、再び回転軸３の軸中心Ｃをこのポ
イント線上における曲げ成形体１’の径中心Ｏ’に一致
させるとともに、各成形ローラ５、５間の距離を該曲げ
成形体１’の外径に一致させた状態でローラ成形を行
い、このポイント線上における段差を除去する。

【００５２】なお、ｋのポイント線からｌのポイント線
に至る過程においては、回転軸３の軸中心Ｃと各成形ロ
ーラ５、５で挟持される部分における曲げ成形体１’の
径中心Ｏ’とが一致するとともに、各成形ローラ５、５
間の距離と各該成形ローラ５、５で挟持される部分にお
ける曲げ成形体１’の外径とが一致した状態を常に維持
させることも勿論可能だが、そのようにしなくてもよ
い。

【００５３】こうして、ｋ〜ｏの各ポイント線上におけ
る段差を除去することにより、仕上げ成形を行い、曲管
１０を完成する。なお、説明の便宜上ｋ〜ｏの５つのポ
イント線上で仕上げ成形を行うこととしたが、実際に仕
上げ成形を行うポイント線はもっと多いものとして、よ
り緻密に仕上げ成形することになる。

【００５４】本実施形態により得られた複数の曲部１１
〜１３をもつ曲管１０は、図１０に点線で示す部分で各
々切断することにより、各曲部１１、１２、１３をそれ
ぞれもつ３つの新たな曲管とすることができる。そし
て、この切り出した曲管１０’は、図１１に示すよう
に、例えばディーゼル自動車のエキゾーストマニホール
ドに適用することが可能となる。

【００５５】（その他の実施形態）上記実施形態におけ
る成形ローラ５について、ローラ本体５２の形状を変更
した他の例を図１２に示す。このローラ本体５２’は、
外周成形面５ａから中心部に向かって軸方向幅が徐々に
幅広となる略そろばん玉形状をなしている。これによ
り、このローラ本体５２’は、最大の軸方向幅Ｌが上記
実施形態におけるものよりも１．５〜２倍に拡大されて
おり、成形ローラ５の強度向上を図ることができる。

【００５６】なお、上述した実施形態では、成形ローラ
５の数を２個としたが、成形ローラ５の数を１個とした
場合でも、同様の作用効果を奏する。但し、回転体４の
回転バランスや曲げ生産効率の向上の観点からは、成形
ローラ５を２個以上とする方が好ましい。

【００５７】また、上述した実施形態では、回転体４を
支承する基体４１を基台４２上で固定するとともに、素
管１を把持する把持手段２を基台２１上で素管１の軸方
向及び軸直角方向に往復動可能としたが、これとは逆
に、把持手段２を基台２１上で固定するとともに、回転
体４を支承する基体４１を基台４２上で素管１の軸方向
及び軸直角方向に往復動可能とすることもできる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る曲管の
製造方法及び製造装置によれば、薄肉化による強度低下
や素管の扁平化を避けることができ、またスプリングバ
ックの発生を無くして高い曲げ精度で曲げ加工すること
ができる。

【００５９】また、成形ローラの形状を適切に設定する
ことにより、凹曲部の最深凹部における最小Ｒ形状及び
最深凹部の深さを任意に変更及び調整することができる
ので、任意の曲げ形状をもつ曲管を容易に、かつ、正確
に製造することが可能となる。したがって、本発明によ
れば、従来のベンダー曲げ加工では加工が困難又は不可
能であった小Ｒ形状の曲管であっても、容易に、かつ、
正確に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る曲管の製造装置全体の概略構
成を示す側面図である。

【図２】上記製造装置を構成する把持手段を示し、図１
に示された把持手段を図１の左から見た正面図である。

【図３】上記製造装置を構成する回転体を示し、図１に
示された把持手段を図１の右から見た正面図である。

【図４】上記製造装置に係る回転体を構成する成形ロー
ラの側面図である。

【図５】本実施形態に係る曲管の製造方法を説明する図
であり、素管の先端に成形ローラをセットした状態を示
す側面図である。

【図６】上記製造方法において、図５に示す状態から、
回転体に対して素管を軸方向及び軸直角方向に相対移動
させるとともに、成形ローラを求心方向に移動させた状
態を示す側面図である。

【図７】上記製造方法において、図６に示す状態から、
回転体に対して素管を軸方向に相対移動させた状態を示
す側面図である。

【図８】上記製造方法において、図５〜図７に示す加工
を繰り返すことにより一つの凹曲部を成形する様子を説
明する側面図である。

【図９】上記製造方法において、曲げ成形体に対して仕
上げ成形を行う様子を説明する側面図である。

【図１０】本実施形態で得られた曲管の側面図である。

【図１１】本実施形態で得られた曲管の適用例を示し、
ディーゼル自動車のエキゾーストマニホールドの側面図
である。

【図１２】本実施形態に係る曲管の製造装置において、
成形ローラの他の形状を示す側面図である。

【符号の説明】

１…素管 ２…把持手段 ３…回転軸 ４…回転体 ５…成形ローラ ５１…自転軸 ５２…ローラ本体 ５ａ…成形外周面 １０…曲管 １１〜１３…曲部 １１ａ〜１３ａ…凸曲部 １１ｂ〜１３ｂ…凹曲部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の素管を把持する把持手段と、自
   己の回転軸を中心として回転可能で、かつ、該把持手段
   に把持された該素管に対して軸方向及び軸直角方向に相
   対的に往復動可能とされた回転体と、径方向に対して往
   復動可能に該回転体に保持された少なくとも１個の成形
   ローラとを備えた曲管の製造装置を用いて、該素管の一
   方の外側面に所定の外側Ｒ形状の凸曲部を残しつつ、該
   一方の外側面の該凸曲部の軸方向両側及び該凸曲部と軸
   直角方向に対向する該素管の他方の外側面に所定の内側
   Ｒ形状の凹曲部をそれぞれ成形することにより、該外側
   Ｒ形状及び各該内側Ｒ形状により特定される所定の曲げ
   半径を有する曲部を該素管に形成する曲管の製造方法で
   あって、 上記回転体を回転させつつ、該回転体を上記素管に対し
   て軸方向に相対的に往復動させながら軸直角方向に相対
   移動させるとともに、該回転体の軸直角方向の相対移動
   に対応させて上記成形ローラを上記回転軸に向かう径方
   向に移動させることにより、該素管の外側面上を周方向
   に転動しつつ軸方向に摺動する該成形ローラで該素管の
   外側面を軸直角方向に押圧し、該素管に対して該回転体
   が軸直角方向の相対移動する方向に該素管の外側面が凹
   むように該素管を絞り加工して上記凹曲部を成形するこ
   とを特徴とする曲管の製造方法。
2. 【請求項２】 金属製の素管を把持する把持手段と、自
   己の回転軸を中心として回転可能で、かつ、該把持手段
   に把持された該素管に対して軸方向及び軸直角方向に相
   対的に往復動可能とされた回転体と、径方向に対して往
   復動可能に該回転体に保持された少なくとも１個の成形
   ローラとを備え、該素管の一方の外側面に所定の外側Ｒ
   形状の凸曲部を残しつつ、該一方の外側面の該凸曲部の
   軸方向両側及び該凸曲部と軸直角方向に対向する該素管
   の他方の外側面に所定の内側Ｒ形状の凹曲部をそれぞれ
   成形することにより、該外側Ｒ形状及び各該内側Ｒ形状
   により特定される所定の曲げ半径を有する曲部を該素管
   に形成する曲管の製造装置であって、 上記成形ローラは、径方向に対して往復動可能に上記回
   転体に保持された自転軸と、該自転軸に連結されたロー
   ラ本体とからなり、該ローラ本体は、上記凹曲部の最深
   凹部における最小Ｒ形状に相等するＲ形状とされた外周
   成形面をもつとともに、該外周成形面から該自転軸の外
   側面までの径方向幅が該最深凹部の深さより長い幅とさ
   れていることを特徴とする曲管の製造装置。