JP2005219110A

JP2005219110A - パイプの曲げ加工方法及び曲げ加工装置

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Publication number: JP2005219110A
Application number: JP2004031718A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takahashi; 宏之高橋; Hiroshi Takada; 宏高田
Original assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: CN1654139A; JP4313693B2; CN100386161C; US7140225B2; US20050172692A1

Abstract

【課題】曲げ加工の際、パイプＡの一端を固定しておき、このパイプの他端に、曲げ方向外側から曲げ方向内側に向かって力を加えて曲げ加工しても、曲げ部位のうち曲げ方向内側に位置する部分に大きな圧縮力が作用してしわや変形等が発生しない、安定した曲げ精度を得る。
【解決手段】固定のダイベース１に対して可動のダイベース２を近接移動させ、可動のダイベースに設けた曲げパンチ２１によって、固定のダイベースに設けたダイ１１上に設置され、内部に芯金１７が挿設されたパイプＡの曲げ部位に対して押圧力を加え、芯金の成形部１７ｃに沿って曲げ加工する。その際、パイプの両端を拘束手段２２で挟持して拘束し、曲げパンチによって押圧力を加えたとき、この曲げパンチの押圧に追従して拘束手段を変位させ、両端の拘束状態を保持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、パイプの曲げ加工方法及び曲げ加工装置に関し、例えば自動車のテールパイプのような薄肉の金属製パイプを、円滑に曲げ加工するパイプの曲げ加工方法及び曲げ加工装置に関する。

この種の金属製パイプに対して曲げ加工を施す場合、パイプの両端における拘束力が弱いと、曲げ加工したパイプにしわが発生したり、変形してしまうことに加え、曲げ精度が不安定になることが知られている。

このことから、固定のダイベースに可動のダイベースを移動させてパイプを曲げ加工する場合、パイプの一側を、両ダイベースに設けた一対の押さえ駒で挟持して固定すると共に、他側を、パイプの軸方向に偏寄りするように位置ずれ配置させた支軸を支点として揺動自在に各ダイベースにそれぞれ設けた一対の曲げパンチで挟持させ、この一対の曲げパンチを揺動させて曲げ加工を行うものが知られている（特許文献１）。
特開平１１−２８５７３７号公報（例えば，請求項１の記載）

しかしながら、上記のものでは、曲げ加工の際に、パイプの一端を固定しておき、このパイプの他端に、曲げ方向外側から曲げ方向内側に向かって力を加えて曲げ加工するため、曲げ部位のうち、曲げ方向内側に位置する部分に大きな圧縮力が作用してしわや変形等が発生し、安定した曲げ精度を得ることができない。この場合、溶接して形成したパイプを、その溶接した箇所を曲げ方向内側にして曲げ加工するものでは、大きな圧縮力によって溶接面が破損する虞がある。

そこで、本発明の課題は、しわや変形等が発生することを防止でき、安定した曲げ精度が得られるパイプの曲げ加工方法及び曲げ加工装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のパイプの曲げ加工方法は、相互に対向する２個のダイベースのうち、少なくとも一方を他方に向かって近接移動させ、一方のダイベースに設けた曲げパンチによって、他方のダイベースに設けたダイ上に設置され、内部に芯金が挿設されたパイプの曲げ部位に対して押圧力を加え、芯金の成形部に沿って曲げ加工する方法であって、パイプの両端を拘束手段によりそれぞれ挟持して拘束し、曲げパンチによって曲げ部位に押圧力を加えたとき、この曲げパンチの押圧に追従して拘束手段を変位させてパイプの両端の拘束状態を保持したまま曲げ加工を行うことを特徴とする。

本発明によれば、曲げ方向外側がダイで支持されているパイプの曲げ方向内側に、曲げパンチによって押圧力を加え、パイプの両端を拘束手段で拘束した状態のまま芯金の成形部に沿ってパイプが曲げられる。このため、曲げ加工を施す際に曲げ方向内側に大きな圧縮力が作用せず、しわや変形等が発生することを防止でき、安定した曲げ精度が得られる。

この場合、前記パイプが、所定形状のシート材を円筒形状に成形し、その自由端を溶接したものであれば、その溶接箇所を曲げ方向内側にして曲げ加工するときでも、大きな圧縮力によって溶接した箇所が破損することを防止できる。

本発明の曲げ加工装置は、相互に対向する２個のダイベースを備え、一方のダイベースに、パイプの曲げ部位に対して押圧力を加える曲げパンチを設けると共に、他方のダイベースに、パイプが載置されるダイを設け、各ダイベースのうち少なくとも一方を他方に向かって近接移動させて曲げパンチにより押圧力を加え、パイプ内に挿設した芯金の成形部に沿って曲げ加工する曲げ加工装置であって、パイプの両端をそれぞれ挟持して拘束する拘束手段を設け、この拘束手段を、曲げパンチの押圧方向への移動に追従して変位するように構成したことを特徴とする。

この場合、前記拘束手段は、前記一方のダイベースに設けた拘束パッドであり、前記ダイを２個の部分から構成すると共に、各部分を、曲げパンチの押圧に追従して前記パイプの長手方向に沿ったパイプの両側にそれぞれ設けた支軸を支点として揺動自在とし、このダイの各部分の揺動に追従して前記拘束パッドが変位するようにすればよい。

また、パイプの着脱を容易にするため、前記芯金を、この芯金の一端を支点として揺動自在に前記ダイに設けておけばよい。

以上説明したように、本発明では、パイプを曲げ加工する場合に変形やしわが発生することを防止でき、安定した曲げ精度が得られるという効果を奏する。

図１を参照して説明すれば、Ａは、本発明のパイプの曲げ加工方法及び曲げ加工装置を用いて曲げ加工が施される薄肉の金属製パイプである。このパイプは、例えば、自動車の排気系において最下流側に配置されるテールパイプである。このテールパイプＡは次のように形成されたものである。

即ち、厚さが１ｍｍであってステンレス製の金属材料を、所定形状のシート材Ａ１に型抜きした後（図１（ａ）参照）、円筒形状に成形し、その自由端を合わせて溶接により接合して製造したものである（図１（ｂ）参照）。このテールパイプＡの一端の開口面は傾斜して形成されている（図１（ｃ）参照）。

図２乃至図５には、上記のように製造したテールパイプＡを、この接合した箇所Ａ２を曲げ方向内側にして所定の曲率で曲げ加工する装置Ｂが示されている。曲げ加工装置Ｂは、固定のダイベース１と、図示しない駆動手段によって固定のダイベース１に対して上下方向に往復動自在であり、テールパイプＡの曲げ部位に押圧力を加える曲げパンチ２１を設けた可動のダイベース２とから構成されている。固定のダイベース１には、テールパイプＡが載置されるダイ１１が設けられている。

ダイ１１は、２個の部分１１ａ、１１ｂから構成され、各部分１１ａ、１１ｂは、このダイ１１上に載置されるテールパイプＡの長手方向に沿った両側にそれぞれ位置して固定のダイベース１に設けた支軸１２に揺動自在に装着されている。この場合、ダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂには、テールパイプＡの長手方向の下半分が嵌合する半円形の凹溝１１１が形成されている（図４参照）、

ダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂの下側には、各部分１１ａ、１１ｂを支持するクッションプレート１３が設けられ、クッションプレート１３の下側には、上方（後述の曲げパンチの押圧方向と反対側）に向かって付勢力を加えるウレタンスプリングなどの付勢手段１４が設けられている。曲げパンチ２１により押圧力が加えられていない状態では、クッションプレート１３によってダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂが水平に支持され、曲げパンチ２１によって押圧力が加えられると、曲げパンチ２１の下方（押圧方向）への移動に追従して、各ピン１２を支点としてダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂが下方に揺動するように付勢手段１４の付勢力を設定している。また、曲げ加工が終了して曲げパンチ２１の押圧力が開放されたとき、クッションプレート１３の脱落、ずれを防止するストリッパボルト１５が設けられている。

ダイ１１の一方の部分１１ｂには芯金ホルダ１６が設けられ、この芯金ホルダ１６には、ピン１７ａを介して芯金１７が揺動自在に装着されている。ピン１７ａと反対側に位置する芯金１７の先端部には、各部分１１ａ、１１ｂの凹溝１１１を跨ぐように、曲げ加工時の曲率を設定する成形部１７ｂが形成され、この成形部１７ｂに沿ってテールパイプＡの略中央部において曲げ加工が施される。

芯金１７の下側には、上方に向かって付勢力を加えるスプリングなどの付勢手段１７ｃが設けられている。曲げパンチ２１の押圧力が加えられていない状態では、付勢手段１７ｃの付勢力で芯金１６を起こした状態に保持し、曲げパンチ２１による押圧力を受けると、付勢手段１７ｃの付勢力に抗して芯金１７が下方に揺動してダイ１１の凹溝１１１にテールパイプＡの長手方向の下半分が嵌合されるようになる。これにより、芯金１７へのテールパイプＡの着脱を容易にできる。

テールパイプＡを曲げ加工装置に装着する場合、このテールパイプＡの一端を芯金ホルダー１６に突き当てると、テールパイプＡが位置決めされるようにしている。また、テールパイプＡの他端には、後述する拘束パッドによる押圧力を受けてテールパイプＡが変形するのを防止するため略円筒形状の変形防止用芯金１８が挿設される。この場合、曲げ加工の間、変形防止用芯金１８が位置ずれしないように、変形防止用芯金１８をテールパイプＡの内方に向かって付勢するスプリングなどの付勢手段１８ａをダイ１１の他方の部分１１ａに設けている。尚、芯金１７および変形防止用芯金１８は、曲げ加工を施すテールパイプより強度を有する材質であればよい。

一方、テールパイプＡの曲げ部位に対して押圧力を加える曲げパンチ２１の下面には、テールパイプＡの長手方向の上半分が嵌合する半円形の凹溝２１１が形成され、凹溝２１１は、成形部１７ｂと同じ曲率で湾曲している。また、テールパイプＡの長手方向に沿った曲げパンチ２１の両側には、テールパイプＡの両端を挟持して拘束する拘束手段である拘束パッド２２ａ、２２ｂがそれぞれ設けられている。

拘束パッド２２ａ、２２ｂの下面にもまた、テールパイプＡの長手方向の上半分が嵌合する半円形の凹溝２２１が形成されており（図４参照）、拘束パッド２２ａ、２２ｂは、可動のダイベース２にガスクッション２３を介して設けたホルダ２４に取付けられている。この場合、拘束パッド２２ａ、２２ｂの上部には円弧状の長孔２２２ａ、２２２ｂがそれぞれ形成され、この長孔２２２ａ、２２２ｂに、各ホルダ２４に突設したピン２４１を挿通して拘束パッド２２ａ、２２ｂをホルダ２４に取付けている。

各長孔２２２ａ、２２２ｂは次のように形成している。即ち、曲げパンチ２１がテールパイプＡから離れた状態では、拘束パッド２２ａ、２２ｂがその自重で水平に保持され、可動のダイベース２を固定のダイベース１方向に移動させていくと、水平に保持された拘束パッド２２ａ、２２ｂの下面２２３がダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂの上面１１２に対して圧接し（これにより、テールパイプＡの両端が拘束される）、曲げパンチ２１の押圧力によってテールパイプＡが曲げられると、ダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂの揺動に追従して拘束パッド２２ａ、２２ｂが変位し、上記圧接した状態を保持するように形成している。

この場合、拘束パッド２２ａ、２２ｂの各上面２２４ａ、２２４ｂは、各長孔２２２ａ、２２２ｂとそれぞれほぼ同心の円弧状に形成され、各上面２２４ａ、２２４ｂは、ホルダ２４に形成した水平面２４２に当接し、ダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂが揺動したとき、各拘束パッド２２ａ、２２ｂが水平面２４２を摺動して変位する。これにより、拘束パッド２２ａ、２２ｂが変位する間、ダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂの上面１１２に対して拘束パッド２２ａ、２２ｂの下面２２３を押付ける力が常時作用する。

ところで、可動のダイベース２を移動させて曲げ加工を施す場合、ダイ１１上で位置決めされたテールパイプＡに対して拘束パッド２２ａ、２２ｂが位置ずれを起こすと、製品間でばらつきが生じる。このため、拘束パッド２２ａ、２２ｂに、下面を開口した上下方向の孔２２５を形成すると共に、その孔２２５に対向するようにダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂに上方に向かって突設させて位置決めピン１９を取付け、可動のダイベース２を固定のダイベース１に向かって移動させたとき、各位置決めピン１９が孔２２５に係合してテールパイプＡに対して拘束パッド２２ａ、２２ｂが位置決めされるようにしている。

次に、上記曲げ加工装置Ｂを用いたテープパイプＡの曲げ加工について説明する。図２に示すように、固定のダイベース１から可動のダイベース２が離れた待機状態において、曲げ加工するテールパイプＡを設置する。この場合、付勢手段１７ｃの付勢力で起こされた状態の芯金１７に、溶接した箇所Ａ２を上にして傾斜した端部側からテールパイプＡを挿入し、その先端をホルダー１６に当接させる。次いで、テールパイプＡの他端に変形防止用芯金１８を装着し、この変形防止用芯金１８に付勢手段１８ａの付勢力が作用するようにセットする。

次いで、図示しない駆動手段によって可動のダイベース２を下方（固定のダイベース）に向かって移動させると、各位置決めピン１９が拘束パッド２２ａ、２２ｂの孔２２５に係合して拘束パッド２２ａ、２２ｂが位置決めされる。次いで、テールパイプＡのうち略中央部の上半分が曲げパンチ２１の凹溝２１１に嵌合すると共に、曲げパンチ２１の押圧力によって付勢手段１７ｃの付勢力に抗して芯金１７がピン１７ａを支点として下方に揺動し、テールパイプＡの長手方向の下半分がダイ１１の凹溝１１１に嵌合する。

そして、テールパイプＡの両端でテールパイプＡの長手方向の上半分が拘束パッド２２ａ、２２ｂの凹溝２２１に嵌合すると共に、水平に保持された拘束パッド２２ａ、２２ｂの下面２２３がダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂの上面１１２に対して圧接してテールパイプＡの両側が拘束され、図３及び図４に示す状態に達する。尚、可動のダイベース２を下方に向かって移動させる前にダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂにテールパイプＡを当接させておいてもよい。

次いで、可動のダイベース２を下方に移動させ、曲げパンチ２１によってテールパイプＡに予め設定した所定の押圧力を加えていくことでテールパイプＡが曲げられていく。この場合、ダイ１１の各部分１１ａ、１１ｂが、曲げパンチ２１の押圧力に追従してピン１２を支点として揺動すると共に、各部分１１ａ、１１ｂの揺動に追従して拘束パッド２２ａ、２２ｂが各長孔２２２ａ、２２２ｂに沿って変位することで、曲げ加工する間、曲げ部位を挟むテールパイプＡ両側が挟持拘束されたままである。そして、芯金１７の成形部１７ｂに沿ってテールパイプＡが曲げられ、図５に示す状態に到達して曲げ加工が終了する。

曲げ加工が終了すると、可動のダイベース２を上方に移動させて、図２に示す待機状態に戻す。この場合、スプリング１７ｃの付勢力により芯金１７が起こされ、曲げ加工が施されたテールパイプＡが曲げ加工装置Ｂから取外される。

これにより、曲げ方向外側がダイの各部分１１ａ、１１ｂで支持されているテールパイプＡの曲げ方向内側に、曲げパンチ２１によって押圧力を加え、テールパイプＡの両端を拘束パッド２２ａ、２２ｂで拘束した状態のまま芯金１７の成形部１７ｂに沿ってテールパイプＡが曲げられる。このため、曲げ加工を施す際に曲げ方向内側に大きな圧縮力が作用せず、変形やしわが発生することを防止でき、安定した曲げ精度が得られ、その上、テールパイプＡの溶接した箇所Ａ２が破損することを防止できる。

尚、本実施の形態では、テールパイプＡを曲げ加工するものついて説明したがこれに限定されるものではなく、薄肉の金属製パイプであれば適用可能であり、また、成形部の形状を変更することで曲率も自在に変更することができる。

（ａ）乃至（ｃ）は、本発明のパイプの曲げ加工方法及び装置で曲げ加工が施されるテールパイプを説明する図。本発明のパイプ曲げ加工装置を、その待機状態で説明する図。本発明のパイプ曲げ加工装置を、曲げ部位を挟む両側を拘束した状態で説明する図。図３のａ−ａ線に沿った断面図。本発明のパイプ曲げ加工装置を、パイプの曲げ加工が終了した状態で説明する図。

符号の説明

Ａテールパイプ
Ｂ曲げ加工装置
１固定のダイベース
１１ダイ
１７芯金
２可動のダイベース
２１曲げパンチ
２２ａ、２２ｂ拘束パッド

Claims

相互に対向する２個のダイベースのうち、少なくとも一方を他方に向かって近接移動させ、一方のダイベースに設けた曲げパンチによって、他方のダイベースに設けたダイ上に設置され、内部に芯金が挿設されたパイプの曲げ部位に対して押圧力を加え、芯金の成形部に沿って曲げ加工する方法であって、パイプの両端を拘束手段によりそれぞれ挟持して拘束し、曲げパンチによって曲げ部位に押圧力を加えたとき、この曲げパンチの押圧に追従して拘束手段を変位させてパイプの両端の拘束状態を保持したまま曲げ加工を行うことを特徴とするパイプの曲げ加工方法。
前記パイプは、所定形状のシート材を円筒形状に成形し、その自由端を溶接したものであることを特徴とする請求項１記載のパイプの曲げ加工方法
相互に対向する２個のダイベースを備え、一方のダイベースに、パイプの曲げ部位に対して押圧力を加える曲げパンチを設けると共に、他方のダイベースに、パイプが載置されるダイを設け、各ダイベースのうち少なくとも一方を他方に向かって近接移動させて曲げパンチにより押圧力を加え、パイプ内に挿設した芯金の成形部に沿って曲げ加工する曲げ加工装置であって、パイプの両端をそれぞれ挟持して拘束する拘束手段を設け、この拘束手段を、曲げパンチの押圧方向への移動に追従して変位するように構成したことを特徴とする曲げ加工装置。
前記拘束手段は、前記一方のダイベースに設けた拘束パッドであり、前記ダイを２個の部分から構成すると共に、各部分を、曲げパンチの押圧に追従して前記パイプの長手方向に沿ったパイプの両側にそれぞれ設けた支軸を支点として揺動自在とし、このダイの各部分の揺動に追従して前記拘束パッドが変位するようにしたことを特徴とする請求項３記載の曲げ加工装置。
前記芯金は、この芯金の一端を支点として揺動自在に前記ダイに設けたものであることを特徴とする請求項３または請求項４記載の曲げ加工装置。