JP2003311336A - パイプの曲げ加工方法及びその方法に使用されるマンドレル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイプの曲げ角度を大きく得ることを可能に
して完成品の設計自由度の向上を図ることができ、且つ
パイプに皺、凹み、捻れ等を生じさせず加工精度の向上
を図ることができる曲げ加工方法及びその方法に使用さ
れるマンドレルを提供する。 【解決手段】 サイドフレームアッパ２の曲げ加工に使
用するマンドレル９としてその先端部分に湾曲面９１，
９２と形状規制面９３とを備えさせる。湾曲面９１，９
２は、マンドレル９がサイドフレームアッパ２の内部に
挿入された状態で、サイドフレームアッパ２の内面から
後退する面として形成される。形状規制面９３は、マン
ドレル９がサイドフレームアッパ２の内部に挿入された
状態で、サイドフレームアッパ２の内面に隙間無く接触
する面として形成される。湾曲面９１，９２が形成され
ている側が曲げ加工の曲率半径方向の外周側となるよう
に曲げ加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばトラクタの
キャビンフレームを作製する場合などのように、パイプ
を曲げ加工する場合の加工方法及びその方法に使用され
るマンドレル（芯金）に係る。特に、本発明は、パイプ
を曲げ加工して得られる完成品の設計自由度及び加工精
度の向上を図るための対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開２００１−２０６
２５１号公報に開示されているようなトラクタにあって
は、金属パイプを曲げ加工してキャビンフレームを作製
している。例えば、キャビンの側部を構成するサイドフ
レームにあっては、それぞれ金属パイプが曲げ加工され
たサイドフレームアッパとサイドフレームロアとがサイ
ドメンバ等によって接続されて構成されている。例え
ば、上記サイドフレームアッパは、サイドドアの前端縁
から上端縁に沿った形状となるように曲げ加工されてい
る。同様に、上記サイドフレームロアは、サイドドアの
後端縁に沿った形状となるように曲げ加工されている。

【０００３】上記サイドフレームアッパとしては、サイ
ドドアが閉鎖された際のドア開口縁のシール性を良好に
維持するために、それぞれの曲げ形状はサイドドアの外
縁形状に略合致したものとなっている必要がある。具体
的には、上記サイドフレームアッパは、サイドドアの外
縁部が当接してシール面となるべき平坦面を備えた異形
パイプで構成され、しかも、この平坦面としてはサイド
ドアの外縁形状に沿い且つサイドフレームアッパ全体に
亘って均一な平面度が確保されていることが必要であ
る。

【０００４】上記サイドフレームアッパの具体的な作製
作業としては、予め所定の断面形状（上記シール面とな
るべき平坦面を備えた異形断面形状）に引き抜き加工さ
れたパイプをベンダー装置にセットする。そして、この
パイプをクランプダイ等によって把持すると共に、パイ
プの内部にマンドレルを挿入する。この状態で、クラン
プダイを所定の曲げ方向に移動させることによってパイ
プがマンドレルの先端部分に沿いながら曲げ加工され
る。

【０００５】上記マンドレルの先端部分の形状として、
一般的には、パイプ内部への挿入作業を容易に行うため
に、先端部各面それぞれを先細り状に削って湾曲面とし
て形成していた。図１０は、断面四角形状のパイプに適
用されるマンドレルａの先端部分を示す斜視図である。
この図のように、各面それぞれに同一形状の湾曲面ｂ，
ｂ，…を形成し、パイプ内部への挿入作業性を向上させ
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記キャビ
ンのデザイン性の向上やキャビンフレームの構成部品点
数の削減を図るために、サイドフレームアッパの曲げ角
度を大きくしたいといった要求がある。しかしながら、
従来のマンドレルをそのまま使用して単に曲げ角度を大
きくした場合には、パイプに、皺、凹み、捻れが発生し
たり、曲げ角度にバラツキが生じて形状の安定した製品
（サイドフレームアッパ）を供給することができなくな
ってしまう。

【０００７】例えば、図１１に示すように、サイドフレ
ームアッパの曲げ角度を大きく（例えば曲げ角度８０°
程度に設定）した場合、従来のマンドレルをそのまま使
用したのでは、パイプｃの外面のうち曲率半径の小さい
内周側の面（図１１におけるＡ部分）においてパイプ内
部へ向かう凹みｄが生じてしまう可能性がある。この図
１１の仮想線がパイプｃの外面形状として求められる本
来の曲げ加工形状である。

【０００８】このように凹みｄが生じたのでは、サイド
フレームアッパとして、シール面となるべき平坦面をサ
イドドアの外縁形状に沿った形状に形成することができ
ないばかりでなく、この平坦面の平面度を確保すること
が困難になってしまう可能性あり、サイドフレームアッ
パに対する上記の要求を満たすことができなくなってし
まう。

【０００９】このような曲げ角度を大きくしたことに起
因する不具合は、トラクタのキャビンを構成するサイド
フレームアッパばかりでなく、種々のパイプの曲げ加工
においても同様に生じる。

【００１０】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、パイプの内部にマン
ドレルを挿入した状態で、このマンドレルの先端部分に
沿ってパイプを曲げ加工するに際し、パイプの曲げ角度
を大きく得ることを可能にして完成品の設計自由度の向
上を図ることができ、且つパイプに皺、凹み、捻れ等を
生じさせず加工精度の向上を図ることができる曲げ加工
方法及びその方法に使用されるマンドレルを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記の目的を達成するために、本発明は、マンドレルの
先端部形状として、一部をパイプの曲げ角度の拡大化を
図る形状とし、他の一部をパイプの凹み等の不具合を回
避するべくパイプの形状変化を部分的に規制する形状と
している。

【００１２】−解決手段− 具体的には、パイプの内部にマンドレルを挿入した状態
で、このマンドレルの先端部分に沿ってパイプを曲げ加
工する曲げ加工方法を前提とする。この曲げ加工方法に
対し、使用するマンドレルとしてその先端部分に湾曲面
と形状規制面とを備えさせる。湾曲面は、マンドレルが
パイプの内部に挿入された状態で、先端部分における一
部の外面がパイプ内面から後退する面として形成されて
いる。形状規制面は、マンドレルがパイプの内部に挿入
された状態で、先端部分におけるその他の外面（上記湾
曲面以外の外面）がパイプ内面に隙間無く接触する面と
して形成されている。このマンドレルを使用し、マンド
レルをパイプの内部に挿入した後、上記湾曲面が形成さ
れている側が曲げ加工時における曲率半径方向の外周側
となるように、マンドレルの先端部分に沿ってパイプを
曲げ加工するようにしている。

【００１３】この特定事項により、曲率半径方向の外周
側となる領域にはマンドレルの湾曲部が位置しており、
その曲げ加工がマンドレルによって制約されることはな
く、比較的大きな曲げ角度での曲げ加工が可能となる。
一方、曲率半径方向の内周側となる領域にはマンドレル
の形状規制面が位置しており、その曲げ加工時のパイプ
の形状は適切に規制され、凹みなどの発生が回避でき
る。このため、パイプの曲げ角度を大きく得ることを可
能にして完成品の設計自由度の向上を図ることができ、
且つパイプに皺、凹み、捻れ等を生じさせず加工精度の
向上を図ることができる。

【００１４】また、上記方法に使用されるマンドレルも
本発明の技術的思想の範疇である。つまり、先端部分に
おける一部の外面であって、曲げ加工時における曲率半
径方向の外周側となる面であり且つパイプの内部に挿入
された状態でパイプ内面から後退するように形成された
湾曲面と、先端部分におけるその他の外面であって、パ
イプの内部に挿入された状態でパイプ内面に隙間無く接
触するように形成された形状規制面とを備えたマンドレ
ルである。

【００１５】また、マンドレルの形状規制面を具体化す
る構成として以下のものが掲げられる。つまり、パイプ
を、その断面において互いに直交する２つの面を有する
異形パイプで構成する。そして、形状規制面を、上記互
いに直交する２つの面のパイプ内側面にそれぞれ隙間無
く接触し且つ互いに直交する２つの平坦面によって構成
する。

【００１６】これにより、異形パイプの一部の外面の直
角度を精度高く得ることができる。例えば、曲げ加工さ
れたパイプをトラクタキャビンフレームとして使用し、
サイドドアの外縁をパイプの平坦面に当接させるように
した場合には、ドア開口縁部分のシール性を良好に確保
することができる。また、平坦面の平面度が適切に得ら
れているため、トラクタキャビンフレームに対する溶接
等の後加工に悪影響を与えることもない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態ではトラクタのキャビンの
側部を構成するサイドフレームの構成部品のうちサイド
フレームアッパをパイプの曲げ加工によって作製する際
に本発明を適用した場合について説明する。

【００１８】−サイドフレームの概略構成− 本実施形態に係る曲げ加工方法の説明の前に、サイドフ
レームの概略構成について説明する。

【００１９】図１はトラクタのキャビンの左側を構成す
るサイドフレーム１の側面図である。この図に示すよう
に、本サイドフレーム１は、それぞれ金属パイプが曲げ
加工されたサイドフレームアッパ２とサイドフレームロ
ア３とを備えている。サイドフレームアッパ２は、図示
しないサイドドアの前端縁から上端縁に沿った形状とな
るように曲げ加工されている。同様に、上記サイドフレ
ームロア３は、サイドドアの後端縁に沿った形状となる
ように曲げ加工されている。

【００２０】これらサイドフレームアッパ２とサイドフ
レームロア３とは、その後端部（図中右端部分）同士が
サイドメンバ４によって連結されており、下端部同士が
連結プレート５によって連結されている。これによりサ
イドフレーム１は、サイドドアの形状に略合致したドア
開口を有する枠体として構成されている。

【００２１】尚、図１における１１は、バックミラーや
ランプ類を取り付けるためのアシストバーである。

【００２２】次に、サイドフレームアッパ２の断面形状
について説明する。図２は図１におけるII-II線に沿っ
た断面図である。図３は図１におけるIII-III線に沿っ
た断面図である。

【００２３】これら図２及び図３に示すように、サイド
フレームアッパ２の断面形状としては、第１〜第６の６
つの平坦面２１〜２６及び１つの湾曲面２７で構成され
ている。以下、各面２１〜２７について具体的に説明す
る。

【００２４】第１平坦面２１は車体の幅方向に延びてい
る。また、この第１平坦面２１はサイドドア６（図２及
び図３の仮想線参照）の前端縁及び上端縁の一部が当接
する。

【００２５】第２平坦面２２は、キャビン前端部分では
車体前後方向に、キャビン上端部分では車体上下方向に
それぞれ延びている。また、この第２平坦面２２は上記
第１平坦面２１に対して直交する方向に延びており、こ
れら第１平坦面２１と第２の平坦面２２との稜線部分
（図２及び図３におけるＲ）がキャビンの内側に臨んで
いる。

【００２６】第３平坦面２３は、上記第１平坦面２１に
連続し且つこの第１平坦面２１に対して直交する方向に
（キャビン前端部分では車体前方に、キャビン上端部分
では車体上方に）延びている。また、この第３平坦面２
３はサイドドア６の前端縁及び上端縁の内側面が当接す
るシール面として機能するものである。

【００２７】第４平坦面２４は、上記第２平坦面２２に
連続し且つこの第２平坦面２２に対して直交する方向
（車体外側）に延びている。また、この第４平坦面２４
はキャビン前端部分ではフロントガラス７（図２の仮想
線参照）の取付面として機能し、キャビン上端部分では
ルーフ８（図３の仮想線参照）の取付面として機能する
ものである。

【００２８】第５平坦面２５は、上記第３平坦面２３に
連続し且つこの第３平坦面２３に対して直交する方向
（車体外側）に延びている。また、この第５平坦面２５
はサイドドア６の前端縁及び上端縁の一部が当接する。

【００２９】第６平坦面２６は、上記第４平坦面２４に
連続し且つこの第４平坦面２４に対して直交する方向に
（キャビン前端部分では車体前方に、キャビン上端部分
では車体上方に）延びている。また、この第６平坦面２
６はキャビン前端部分ではフロントガラス７の側端縁が
当接し、キャビン上端部分ではルーフ８の端縁が当接し
ている。

【００３０】湾曲面２７は、上記第５平坦面２５と第６
平坦面２６とを繋ぐように湾曲形成された部分であっ
て、キャビンの外側に臨んでいる。つまり、キャビンの
前端コーナ部分を滑らかな湾曲形状とすることによりキ
ャビンのデザイン性の向上を図っている。

【００３１】このようにサイドフレームアッパ２は、車
体幅方向に延びる３つの平坦面２１，２４，２５と、車
体前後方向または上下方向に延びる３つの平坦面２２，
２３，２６と、１つの湾曲面２７とにより閉断面構造で
構成されている。

【００３２】−マンドレルの構成− 次に、本実施形態に係る曲げ加工方法で使用されるマン
ドレルについて説明する。図４はマンドレル９の側面図
である。図５（ａ）は図４におけるＡ−Ａ線に沿った断
面図、図５（ｂ）は図４におけるＢ−Ｂ線に沿った断面
図、図５（ｃ）は図４におけるＣ矢視図である。図６は
マンドレル９の先端部分を示す斜視図である。

【００３３】これら図に示すように、本マンドレル９
は、先端部分を除く略全体の断面形状が上記サイドフレ
ームアッパ２の断面形状に略合致している。そして、こ
のマンドレル９の先端部は部分的に削られて湾曲部９
１，９２が形成されている。本実施形態の特徴の一つ
は、このマンドレル９の先端部に形成されている湾曲部
９１，９２にある。以下、この湾曲部９１，９２につい
て説明する。

【００３４】このマンドレル９の先端部分を構成する外
面のうち、上記サイドフレームアッパ２の第２平坦面２
２から第４平坦面２４に亘る部分に対応する領域、湾曲
面２７から第６平坦面２６に亘る部分に対応する領域の
それぞれに湾曲部９１，９２が形成されている（図６で
は、この湾曲部９１，９２の形成領域に破線の斜線を付
している）。それ以外の領域である第１平坦面２１、第
３平坦面２３、第５平坦面２５に亘る部分に対応する領
域は、曲げ加工前のサイドフレームアッパ２（パイプ
材）に挿入された状態で、サイドフレームアッパ２の内
面に沿い、この内面との間に隙間を生じさせない形状規
制面９３となっている。言い換えると、上記湾曲部９
１，９２が形成されている領域は、サイドフレームアッ
パ２を曲げ加工によって作製する際に、その曲げ加工の
曲率半径方向の外周側となる領域である。つまり、本マ
ンドレル９の先端部分にあっては、この曲げ加工の曲率
半径方向の外周側となる領域に対応する箇所のみに比較
的大形の（従来のマンドレルに形成されている湾曲面
（図１０参照）よりも大きな）湾曲部９１，９２が形成
されている。

【００３５】−曲げ加工動作− 次に、上記マンドレル９を使用してベンダー装置により
曲げ加工を行う際の動作について説明する。ここでは、
サイドフレームアッパ２の曲げ加工部分のうち図１にお
けるＤ部分の曲げ加工を例に挙げて説明する。

【００３６】図７に示すように、ベンダー装置９４は、
曲げ加工前のサイドフレームアッパ２の下端部を把持す
るチャック装置９５、上記マンドレル９を支持するマン
ドレルホルダ９６、サイドフレームアッパ２の長手方向
の中間部（曲げ加工を行う部分）を挟持する主ロール９
７とプッシャダイ９８、この主ロール９７と一体的に移
動するクランプダイ９９を備えている。

【００３７】以下、このベンダー装置９４によるサイド
フレームアッパ２の曲げ加工動作について説明する。先
ず、図７に示すように、曲げ加工前のサイドフレームア
ッパ２の下端部をチャック装置９５によって把持する。
また、マンドレルホルダ９６の上端部にマンドレル９を
支持し、このマンドレル９をサイドフレームアッパ２の
所定位置（主ロール９７に対向する位置）まで挿入す
る。この際、上述したように、サイドフレームアッパ２
の曲げ加工時の曲率半径方向の外周側となる領域にマン
ドレル９の湾曲部９１，９２が位置するようにマンドレ
ル９を挿入する。図７にあっては図中に矢印で示すよう
に右側への曲げ加工を行うので、湾曲部９１，９２が図
中左側を向くようにマンドレル９を挿入する。これによ
り、ベンダー装置９４へのサイドフレームアッパ２のセ
ット作業が完了する。図９はサイドフレームアッパ２に
マンドレル９を挿入した状態における図５に示す各部に
対応した箇所の断面図を示している。この図９では、サ
イドフレームアッパ２の曲げ方向は図中下向きである。
この図９（ｂ），（ｃ）からも判るように、サイドフレ
ームアッパ２の曲げ加工時の曲率半径方向の外周側とな
る領域（図中上側を向いている領域）にマンドレル９の
湾曲部９１，９２が位置している。

【００３８】そして、サイドフレームアッパ２の曲げ加
工時には、図８に示すように、主ロール９７を図中時計
回り方向へ回転させる。これに伴ってプッシャダイ９８
が上方に移動してサイドフレームアッパ２を移動させる
と共に、クランプダイ９９が図中右方向に回動する。こ
れにより、サイドフレームアッパ２は、マンドレル９の
先端部分の湾曲部９１，９２の形状に沿いながら移動し
て曲げ加工される。この曲げ加工時、曲率半径方向の外
周側となる領域にはマンドレル９の湾曲部９１，９２が
位置しており、その曲げ加工がマンドレル９によって制
約されることはなく、比較的大きな曲げ角度での曲げ加
工が可能である。これに対し、曲率半径方向の内周側と
なる領域にはマンドレル９の形状規制面９３が位置して
おり、この形状規制面９３と主ロール９７との間でサイ
ドフレームアッパ２を挟持しながら曲げ加工を行うこと
になるので、この曲げ加工時のサイドフレームアッパ２
の形状変化は規制される。つまり、このサイドフレーム
アッパ２において曲率半径方向の内周側となる領域では
マンドレル９の形状規制面９３が隙間無く接触している
ため、この部分ではサイドフレームアッパ２の管壁がパ
イプ内部へ向かって凹んでしまうといったことがない。
その結果、上記図１１で示す凹みｄは生じず、この図１
１において仮想線で示した本来の曲げ加工形状でサイド
フレームアッパ２の曲げ加工が行われることになる。

【００３９】以上のように、本形態では、曲げ加工の曲
率半径方向の外周側となる領域にはマンドレル９の湾曲
部９１，９２が位置しており、その曲げ加工がマンドレ
ル９によって制約されることはなく、比較的大きな曲げ
角度での曲げ加工が可能となる。一方、曲げ加工の曲率
半径方向の内周側となる領域にはマンドレル９の形状規
制面９３が位置しており、その曲げ加工時のサイドフレ
ームアッパ２の形状は適切に規制され、凹みなどの発生
が回避できる。このため、サイドフレームアッパ２の曲
げ角度を大きく得ることを可能にしてこのサイドフレー
ムアッパ２の設計自由度の向上を図ることができ、且つ
サイドフレームアッパ２に皺、凹み、捻れ等を生じさせ
ず加工精度の向上を図ることができる。

【００４０】特に、本形態の場合、曲げ加工によって得
られるサイドフレームアッパ２の第３平坦面２３と第５
平坦面２５との直角度は、形状規制面９３の存在によっ
て良好に得ることができるため、サイドドア６の開口縁
部分のシール性を良好に確保することができる。

【００４１】−その他の実施形態− 上述した実施形態ではトラクタのキャビンの側部を構成
するサイドフレームアッパ２をパイプの曲げ加工によっ
て作製する際に本発明を適用した場合について説明し
た。本発明はこれに限らず、その他種々のパイプの曲げ
加工に適用することが可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明では、マンドレル
の先端部形状として、一部をパイプの曲げ角度の拡大化
を図る形状とし、他の一部をパイプの凹み等の不具合を
回避するべくパイプの形状変化を部分的に規制する形状
としている。つまり、曲げ加工時における曲率半径方向
の外周側となる面であってパイプの内部に挿入された状
態でパイプ内面から後退するように形成された湾曲面
と、パイプ内面に隙間無く接触するように形成された形
状規制面とをマンドレルに備えさせている。このため、
曲げ加工がマンドレルによって制約されることはなく、
比較的大きな曲げ角度での曲げ加工が可能となると共
に、形状規制面によって曲げ加工時のパイプの形状は適
切に規制され、凹みなどの発生が回避できる。このた
め、パイプの曲げ角度を大きく得ることを可能にして完
成品の設計自由度の向上を図ることができ、且つパイプ
に皺、凹み、捻れ等を生じさせず加工精度の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るサイドフレームの側面図であ
る。

【図２】図１におけるII-II線に沿った断面図である。

【図３】図１におけるIII-III線に沿った断面図であ
る。

【図４】マンドレルの側面図である。

【図５】（ａ）は図４におけるＡ−Ａ線に沿った断面
図、（ｂ）は図４におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図、
（ｃ）は図４におけるＣ矢視図である。

【図６】マンドレルの先端部分を示す斜視図である。

【図７】ベンダー装置にパイプをセットした状態を示す
図である。

【図８】パイプ曲げ加工動作を説明するための図であ
る。

【図９】パイプにマンドレルを挿入した状態における図
５に示す各部の断面図である。

【図１０】従来の断面四角形状のパイプに適用されるマ
ンドレルの先端部分を示す斜視図である。

【図１１】従来のサイドフレームアッパの曲げ加工部分
を示す図である。

【符号の説明】

２ サイドフレームアッパ ２３ 第３平坦面 ２５ 第５平坦面 ９ マンドレル ９１，９２ 湾曲面 ９３ 形状規制面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプの内部にマンドレルを挿入した状
   態で、このマンドレルの先端部分に沿ってパイプを曲げ
   加工する曲げ加工方法において、 上記パイプの内部に挿入された状態で、先端部分におけ
   る一部の外面がパイプ内面から後退する湾曲面として形
   成され、且つその他の外面がパイプ内面に隙間無く接触
   する形状規制面として形成されたマンドレルを使用し、 このマンドレルをパイプの内部に挿入した後、上記湾曲
   面が形成されている側が曲げ加工時における曲率半径方
   向の外周側となるように、マンドレルの先端部分に沿っ
   てパイプを曲げ加工することを特徴とするパイプの曲げ
   加工方法。
2. 【請求項２】 パイプを曲げ加工する際にこのパイプの
   内部に挿入されるマンドレルにおいて、 先端部分における一部の外面であって、曲げ加工時にお
   ける曲率半径方向の外周側となる面であり且つパイプの
   内部に挿入された状態でパイプ内面から後退するように
   形成された湾曲面と、 先端部分におけるその他の外面であって、パイプの内部
   に挿入された状態でパイプ内面に隙間無く接触するよう
   に形成された形状規制面とを備えていることを特徴とす
   るマンドレル。
3. 【請求項３】 請求項２記載のマンドレルにおいて、 パイプは、その断面において互いに直交する２つの面を
   有する異形パイプで構成されており、 形状規制面は、上記互いに直交する２つの面のパイプ内
   側面にそれぞれ隙間無く接触し且つ互いに直交する２つ
   の平坦面によって構成されていることを特徴とするマン
   ドレル。