JP2006035309A - パイプの成形方法、それにより製造されるパイプ、及び、パイプの成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外周に水平面を有するＵ字状、Ｌ字状、Ｃ字状等のパイプの新規な成形方法、及び、成形装置を提案する。
【解決手段】直線状の主管部１ａ・１ｂと、前記主管部に連続する屈曲部１ｃと、を有するパイプ１を載置する溝を有する第一の金型（下金型１５）と、前記第一の金型に対向し、前記第一の金型の溝に対向する溝を有し、該溝における前記パイプ１の主管部に対応する部分には貫通溝１３ｃ・１３ｃが設けられる第二の金型（上金型１２）と、前記第二の金型の貫通溝に挿入するプレス板２３ａ・２３ｂを具備する主管部プレス金型２２と、前記パイプ１の主管部に挿入する断面形状略「Ｄ」形の芯金３２ａ・３２ｂと、を用い、前記第一・第二の金型にて前記パイプ１をクランプする工程と、前記芯金を前記パイプ１の主管部に挿入する工程と、前記プレス板にて前記主管部の外周に水平面１ｆを形成する工程と、を実施する。
【選択図】図４

Description

本発明は、パイプの成形方法に関するものであり、より詳しくは、円形のパイプの外周に水平面を設けるための成形方法、及び、成形装置に関するものである。

従来、パイプをＵ字状、Ｌ字状、Ｃ字状等に曲げ加工するためのパイプベンダーに関する技術は周知となっており、関連技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１〜３参照。）。
また、この曲げ加工されたパイプは、パネルヒータ、エアコン、給湯機、風呂給湯器等といった熱交換器一般に用いられ、パイプ内部にて、オイル、水、冷媒、空気等が循環されることとしている。

また、例えば、前記パネルヒータにおいては、図１９に示すごとく、円形のパイプ断面であると、パネル８１とパイプ８２の接触面積が狭く熱交換効率が悪いため、図２０に示すごとく、パイプ断面の外周に水平部８２ｆを設けることで一連の水平面を形成するにより、接触面積を広く確保して高い熱交換効率を確保する構成が採用されている。
このような水平面の加工については、プレス加工によるものや、拡管加工といった周知の加工方法によるものが考えられる。
特開平８−１５０４１９号公報 特開平９−８５３６７号公報 特開平１１−１３８２１５号公報

上述のようなパイプの水平面の加工をプレス加工にて行う場合、直線状のパイプについては、芯金をパイプに挿入した状態でプレスする等、一般的なプレス加工技術を用いて成形することが可能であるが、この水平部の加工の後に、Ｕ字状、Ｌ字状、Ｃ字状等に曲げ加工すると、屈曲部において歪みが生じるなどして、直線部から屈曲部にかけて一連の水平面を形成することが難しい。また、歪みの除去等の矯正作業が発生するといった問題も生じる。
また、拡管加工については、拡管棒をパイプに挿入するといった単純な加工によって実現することができるが、曲げ加工後の屈曲部については、拡管棒の挿入は不可能であるため、直線状のパイプに水平面を形成した後に曲げ加工をする必要があり、プレス加工と同様、歪みの発生といった問題がある。
このように、外周に水平面を有するＵ字状、Ｌ字状、Ｃ字状等のパイプの成形加工は、従来の一般的な技術では対応できず、短時間での大量加工が難しいものであった。

そこで、本発明では、外周に水平面を有するＵ字状、Ｌ字状、Ｃ字状等のパイプを短時間で大量に加工可能とするための新規な成形方法、及び、成形装置を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、
直線状の主管部と、前記主管部に連続する屈曲部と、を有するパイプを載置する溝を有する第一の金型と、
前記第一の金型に対向し、前記第一の金型の溝に対向する溝を有し、該溝における前記パイプの主管部に対応する部分には、貫通溝が設けられる第二の金型と、
前記第二の金型の貫通溝に挿入するプレス板を具備する主管部プレス金型と、
前記パイプの主管部に挿入する断面形状略「Ｄ」形の芯金と、を用い、
前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程と、
前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプした状態において、前記芯金を前記パイプの主管部に挿入する工程と、
前記主管部プレス金型のプレス板にて前記主管部の外周をプレスして、前記主管部の外周に水平面を形成する工程と、を実施することとするパイプの成形方法とする。

また、請求項２に記載のごとく、
前記第二の金型に設けた溝における、前記パイプの屈曲部に対応する部位には、水平の溝底が形成されており、
前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程においては、
前記溝底によって、前記パイプの屈曲部の外周がプレスされることにより、
前記屈曲部に水平面が形成されることとする。

また、請求項３に記載のごとく、
前記成形方法により製造されたパイプとするものである。

また、請求項４に記載のごとく、
直線状の主管部と、前記主管部に連続する屈曲部と、を有するパイプを載置する溝を有する第一の金型と、
前記第一の金型に対向し、前記第一の金型の溝に対向する溝を有し、該溝における前記パイプの主管部に対応する部分には、貫通溝が設けられる第二の金型と、
前記第二の金型の貫通溝に挿入するプレス板を具備する主管部プレス金型と、
断面形状略「Ｄ」形の芯金を前記パイプに挿入するための芯金挿入装置と、
前記第一・第二の金型がセットされる第一のプレス装置と、
前記主管部プレス金型の金型がセットされる第二のプレス装置と、を具備し、
前記第一のプレス装置にて前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程と、
前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプした状態において、前記芯金挿入装置にて前記芯金を前記パイプの主管部に挿入する工程と、
前記第二のプレス装置にて前記主管部プレス金型のプレス板にて前記主管部の外周をプレスして、前記主管部の外周に水平面を形成する工程と、を実施することとするパイプの成形装置とする。

また、請求項５に記載のごとく、
前記第二の金型に設けた溝における、前記パイプの屈曲部に対応する部位には、水平の溝底が形成されており、
前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程においては、
前記溝底によって、前記パイプの屈曲部の外周がプレスされることにより、
前記屈曲部に水平面が形成されることとする。

また、請求項６に記載のごとく、
前記パイプの成形装置は、
制御装置を具備し、
前記制御装置は、前記第一のプレス装置、前記第二のプレス装置、前記芯金挿入装置の各駆動部と接続され、
前記制御装置にて、各装置の動作を制御する構成とする。

以上の請求項１に記載の発明では、一連の工程により、パイプの外周に水平面を形成することができる。また、この成形方法によれば、パイプの膨らみやへこみ、肉厚の不均衡の問題や、その矯正作業の問題が発生することもない。

また、請求項２に記載の発明では、前記屈曲部に水平面を形成することができる。

また、請求項３に記載の発明では、膨らみやへこみ、肉厚の不均衡の問題や、その矯正作業の問題のないパイプとすることができる。

また、請求項４に記載の発明では、一つの装置により、全工程を実施することができ、別個の装置を用いて、各別に工程を実施する場合と比較して、作業時間の短縮が図られる。
また、この成形装置により生産することによれば、パイプの膨らみやへこみ、肉厚の不均衡の問題や、その矯正作業の問題が発生することもない。

また、請求項５に記載の発明では、前記屈曲部に水平面を形成することができる。

また、請求項６に記載の発明では、一連の工程を制御装置により自動的に実施させることにより、加工作業の更なる効率化を図ることができ、大量加工に対応できることとなる。

図１は、本発明に係る成形方法により成型加工されたパイプ１を、床暖房用等に用いられるパネルヒータ１０に適用した例について示すものである。
このパイプ１は、図２に示すごとく、二本の直線状の主管部１ａ・１ｂと、これら主管部１ａ・１ｂを繋ぐ屈曲部１ｃとからＵ字形に形成される。そして、図１に示すごとく、隣り合うパイプ１・１の主管部１ａ・１ｂの開放端に、両パイプ１・１を連通させるための連通用パイプとして機能する連通用パイプ３を接続することにより、一連の管路が形成されるものとしている。図１の構成では、パイプ１・１、及び連通用パイプ３に、温水／冷水等を流通させることにより、これらパイプ１・１、連通用パイプ３と、パネル２との間で熱交換が行われることとしている。

次に、パイプ１の成形方法について、詳細に説明する。
図２の例に示すパイプ１は、二本の直線状の主管部１ａ・１ｂと、これら主管部１ａ・１ｂを繋ぐ屈曲部１ｃとからＵ字形に形成されるものである。そして、前記主管部１ａ・１ｂ及び屈曲部１ｃの管断面の外周形状は、直線部１ｓと、円弧部１ｒとから、略「Ｄ」形としている。このＤ形の直線部１ｓにより、パイプ１の外周に一連の水平面１ｆが形成されるものとしている。

そして、この水平面１ｆを有するパイプ１は、図３に示される装置構成、及び、図４に示される成形金型により製作されるものとしている。
図３において、１１は、油圧プレス装置、２１は、メカプレス装置、３１は、芯金挿入装置であり、これらにより、成形装置４０が構成されるものとしている。また、図４において、１は水平面が成型加工された後のＵ字形のパイプ、１２は上金型、１５は下金型、２２は主管部プレス金型、３２ａ・３２ｂは芯金である。

前記油圧プレス装置１１では、図４に示す上金型１２、下金型１５により、パイプ１がクランプされる。
図５に示すごとく、上金型１２には、二本の平行の直線溝１２ａ・１２ｂと、直線溝１２ａ・１２ｂを結ぶ略Ｃ字形の屈曲溝１２ｃが形成されている。また、図７に示すごとく、直線溝１２ａ・１２ｂの溝の断面形状は、パイプ１の主管部１ａ・１ｂの上半分を成形すべく構成される。即ち、図７において、直線溝１２ａ・１２ｂは、それぞれ、左右の円弧面１３ａ・１３ｂと、この円弧面１３ａ・１３ｂの上端を結ぶ範囲を上方に向かって貫通させた貫通溝１３ｃとから構成され、前記貫通溝１３ｃに後述するプレス板２３ａ・２３ｂが挿入されることにより、水平面１ｆ・１ｆが形成されることとしている。

また、貫通溝１３ｃが形成される範囲は、図５において、屈曲溝１２ｃの外周よりも外側の位置から、直線溝１２ａ・１２ｂにおける屈曲溝１２ｃと反対側の端の部分までとしており、貫通溝１３ｃ・１３ｃの両側に肉厚部分１３ｍ・１３ｎを残すことにより、上金型１２の剛性を確保するようにしている。

また、屈曲溝１２ｃの内周側は、直線溝１２ａ・１２ｂと同様、円弧面１３ａで構成され、連続したＵ字形の円弧面１３ａが形成される。また、屈曲溝１２ｃの外周側は、円弧面１３ｄで構成され、この円弧面１３ｄは、直線溝１２ａ・１２ｂの外側の円弧面１３ｂと同一形状としている。また、屈曲溝１２ｃにおいて、円弧面１３ａと円弧面１３ｄを結ぶ範囲は、水平面１３ｅにて構成されている。この水平面１３ｅは、図８に示すごとく、パイプ１の屈曲部１ｃの上面をプレスするものである。

尚、この水平面１３ｅの存在により、図５に示すごとく、前記貫通溝１３ｃ・１３ｃに挟まれる部分１３ｓが、片側支持ではなく、両側支持となるため（肉厚部分１３ｍ・１３ｎと接続されているということ）、この部分１３ｓの剛性を確保することができる。仮に、貫通溝１３ｃ、及び後述のプレス板２３ａ・２３ｂをＵ字状とし、一度にＵ字状の水平面を形成する構成を採用する場合には、前記水平面１３ｅの箇所についても貫通溝としなければならないが、この場合は、前記部分１３ｓの剛性が保てないことも生じ得ることから、本実施例では、あえて主管部１ａ・１ｂのみがプレスされる構成としている。この点に関しては、剛性が確保できるのであれば、前記水平面１３ｅの箇所について貫通溝としてもよいことはいうまでもない。

また、図６に示すごとく、下金型１５には、直線溝１５ａ・１５ｂと、直線溝１５ａ・１５ｂを結ぶ略Ｃ字形の屈曲溝１５ｃが形成され、これらの溝１５ａ・１５ｂ・１５ｃより、一連のＵ字溝１５ｄが形成されている。このＵ字溝１５ｄには、Ｕ字形に曲げ加工された円形断面のＵ字パイプがセットされる。また、屈曲溝１５ｃには、貫通孔１５ｅが設けられ、下金型１５の下方より、該貫通孔１５ｅを通して開放装置１７の押出し棒１８（図３参照）を突出させることにより、加工後のパイプ１を押出すことができるようにしている。尚、開放装置１７は、後述の成形装置４０にて押出し棒１８を自動的に上下移動させる構成とする他、作業者のスイッチ操作等により、押出し棒１８を上下移動させる構成としてもよく、特に限定されるものではない。

そして、以上の下金型１５のＵ字溝１５ａに加工前のＵ字パイプをセットし、油圧プレス装置１１によって、上金型１２を下金型１５に圧着させると、前記上金型１２の屈曲溝１２ｃの水平面１３ｅにより、Ｕ字パイプの屈曲部の上面がプレスされ、水平面１ｆが形成される。即ち、屈曲部１ｃの断面が略「Ｄ」形に成形される。このようにして、まず、屈曲部１ｃが成形される。

また、図７に示すごとく、下金型１５のＵ字溝１５ｄの断面形状は、セットされる円形断面のＵ字パイプの下半分に対応する形状、即ち、半円形状とするものであるが、その半円の中心１５ｍの位置は、下金型１５の上面１５ｔよりも低い位置に配されることしている。これにより、Ｕ字パイプの上下中心位置が、Ｕ字溝１５ｄ内に入り、管断面視において最も幅広の部分が、Ｕ字溝１５ｄ内に落とし込まれることになる。
このようにして、上金型１２に下金型１５が圧着される直前において、Ｕ字パイプが押圧され、径が広がってしまうような場合においても、両金型１２・１５の間の隙間にＵ字パイプの外周部分が入り込み、挟まれて傷が発生するということを防止できる。
そして、これによれば、両金型１２・１５にＵ字パイプの外周面に傷が発生することもなく、また、傷が発生しないことにより、後工程にて行われるろう付けの際のろうの周りを良好なものとすることができる。

そして、パイプ１がクランプされた状態においては、上金型１２の直線溝１２ａ・１２ｂと、及び、下金型１５の直線溝１５ａ・１５ｂによって、略Ｄ形の芯金挿入穴１６ａ・１６ｂが形成され、該芯金挿入穴１６ａ・１６ｂに、それぞれ、芯金３２ａ・３２ｂが挿入される。
この芯金３２ａ・３２ｂは、芯金挿入装置３１を作動させることによって、前記芯金挿入穴１６ａ・１６ｂに挿入され、さらに、パイプ１の主管部１ａ・１ｂに挿入される。
また、芯金３２ａ・３２ｂの先端は、パイプ１の屈曲部１ｃに差し掛かる直前の位置まで挿入されることとしている。
また、この芯金３２ａ・３２ｂは、図７及び図９に示すごとく、断面視略Ｄ字形に構成されるものであり、その水平面３３ａ・３３ｂが上側、つまりは、上金型１２の底面に対向する側に配されている。
また、図１０の（ａ）に示すごとく、芯金３２ａの水平面３３ａと、他の円周面との境界となる角部３３ｃ・３３ｃは、水平面３３ａの加工時において研磨されることなく、そのまま残される、つまりは、はっきりとした角部３３ｃ・３３ｃを形成することとしている。これにより、図７に示すごとく、プレス板２３ａ・２３ｂにて主管部１ａに水平面１ｆ・１ｆを形成する際に、下側から水平面１ｆ・１ｆを形成する範囲を確実に押さえることができ、幅広い水平面１ｆ・１ｆを形成することができるようになる。

尚、図１０の（ａ）に示すごとく、芯金３２ａの水平面３３ａの形状については、略水平の水平面３３ａとするほか、図１０の（ｂ）に示すごとく、軸断面視において、角部３３ｃ・３３ｃから中心部に向かって深くなる緩やかな円弧面３３ｍとしてもよい。このように、円弧面３３ｍとすることによれば、パイプの肉厚が厚い場合においても、プレス時において、変形する肉厚部を円弧面３３ｍに沿わせるようにして逃がすことが可能となり、パイプの外側表面の水平面１ｆを確実に水平なものとすることができる。

また、この芯金３２ａ・３２ｂは、回転して水平面３３ａ・３３ｂの角度が変更されないようにするため、図９に示すごとく、芯金３２ａ（３２ｂ）を固定する支持部材３４には、水平な天井面３５を有する芯金挿入口３６を形成し、該芯金挿入口３６の奥側に芯金固定孔３７設けることとしている。これにより、芯金３２ａ・３２ｂの水平面３３ａ・３３ｂが、前記天井面３５に対して面接触することとなるため、芯金３２ａ・３２ｂの自由な回転を規制することができる。尚、この支持部材３４が、芯金挿入装置３１のアクチュエータ３８によって移動され、芯金３２ａ・３２ｂが進退運動されることとしている。
また、上金型１２と下金型１５が圧着した状態においては、両金型間でパイプ１が保持されるため、この芯金３２ａ・３２ｂが挿入されても、パイプ１の位置がずれることもない。
また、この芯金３２ａ・３２ｂの表面の面粗度を高く設定することにより、芯金３２ａ・３２ｂの表面と、主管部１ａ・１ｂの内面との間の摩擦抵抗を低減することができ、これにより、芯金３２ａ・３２ｂに潤滑油を塗布することなく、芯金３２ａ・３２ｂをスムーズに挿入することができる。
また、上記支持部材３４の構成により、両芯金３２ａ・３２ｂが精度よく水平に配置されることによれば、該芯金３２ａ・３２ｂが挿入されるパイプ１の主管部１ａ・１ｂも精度よく水平に矯正されることになり、また、プレス板２３ａ・２３ｂにてプレスされる際にも、その水平状態が維持されることになる。これにより、パイプ１の主管部１ａ・１ｂが、互いにねじれた関係になることを防止できる、つまりは、パイプ１が全体的にねじれることを防止できる。

そして、前記油圧プレス装置１１（図３参照）によって、上金型１２と下金型１５を圧着させ、さらに、芯金３２ａ・３２ｂをパイプ１の主管部１ａ・１ｂに挿入した状態とし、メカプレス装置２１にて主管部プレス金型２２を下方へ移動させ、該主管部プレス金型２２により、パイプ１の主管部１ａ・１ｂの上面を押圧する。
この主管部プレス金型２２は、前記メカプレス装置２１の可動部に固定される固定部２２ａ（図４参照）より、二枚の板状のプレス板２３ａ・２３ｂを下方に突設した構成としている。このプレス板２３ａ・２３ｂは、固定部２２ａに対してボルト固定される構成としており、プレス板２３ａ・２３ｂを他のものに交換すること等により、プレス量の調整・変更が可能となっている。尚、メカプレス装置２１の可動部２１ａ（図３参照）のストロークの設定を変更することにより、プレス量の調整・変更を行うものとしてもよい。
そして、このプレス板２３ａ・２３ｂは、図７に示すごとく、上金型１２の貫通溝１３ｃ・１３ｃより挿入され、パイプ１の主管部１ａ・１ｂの上面に当着する。そして、これにより、主管部１ａ・１ｂの上面は、プレス板２３ａ・２３ｂの下面と、主管部１ａ・１ｂの水平面３３ａ・３３ｂに挟まれ、水平面１ｆ・１ｆに加工される。

そして、このメカプレス装置２１により水平面１ｆ・１ｆが形成された後は、芯金３２ａ・３２ｂが引き抜かれ、上金型１２が上方に移動され、下金型１５の下方より開放装置１７の押出し棒１８が突出されることで、成形加工されたパイプ１が下金型１５より開放される。
以上のようにして、管断面を略「Ｄ」形とするパイプ１が製作されるものである。

尚、以上では、Ｕ字パイプの管断面を略「Ｄ」形とすることについて説明したが、上記上金型１２・下金型１５に形成する溝の形状を変更することによれば、図１１に示すごとく、略Ｌ字形のパイプ７１、略Ｊ字形のパイプ７２につき、その一部、又は、全部に水平面１ｆを形成し、管断面を略「Ｄ」形とすることもできる。

さらに、前記上金型１２・下金型１５に形成する溝の形状を変更するとともに、前記芯金３２ａ・３２ｂの配置をずらすことによれば、例えば、図１２に示すごとく、パイプの開放端を上下方向にずらして構成することも可能となる。

また、上記の一連の各工程は、一つの成形装置４０（図３参照）により行われるものとすべく、次の構成としている。
即ち、直線状の主管部１ａ・１ｂと、前記主管部１ａ・１ｂに連続する屈曲部１ｃと、を有するパイプ１の成形装置であって、管断面を円形とする成形前のパイプ１を載置する円弧状（本実施例では半円状）の溝を有する第一の金型（下金型１５）と、前記成形前のパイプ１の屈曲部１ｃに対応する部分には、溝底が水平に構成される円弧状（本実施例では半円状）の溝（屈曲溝１２ｃ）が設けられ、前記成形前のパイプの主管部に対応する部分には、貫通溝（貫通溝１３ｃ）が設けられる第二の金型（上金型１２）と、前記第一・第二の金型がセットされる第一のプレス装置（油圧プレス装置１１）と、前記第二の金型の貫通溝より挿入するプレス板２３ａ・２３ｂを具備する主管部プレス金型２２と、前記主管部プレス金型の金型がセットされる第二のプレス装置（メカプレス装置２１）と、芯金軸方向の断面視、即ち、軸に直交する面で切断した断面の断面形状を略「Ｄ」形とする芯金３２ａ・３２ｂと、該芯金を前記成形前のパイプの開放端から挿入するための芯金挿入装置３１と、を具備し、前記第一・第二の金型にて成形前のパイプをクランプして、前記屈曲部１ｃの外周に水平面を形成する工程と、前記第一・第二の金型にて成形前のパイプをクランプした状態において、前記芯金を前記パイプの主管部１ａ・１ｂに挿入する工程と、前記主管部プレス金型２２のプレス板２３ａ・２３ｂにて前記主管部１ａ・１ｂの外周をプレスすることにより、前記主管部１ａ・１ｂの外周に水平面１ｆ・１ｆを形成する工程と、を実施する構成とするものである。
尚、第二のプレス装置については、メカプレス、油圧プレスのいずれの形態のプレス装置を採用してもよく、特に限定されるものではないが、メカプレスの形態を採用することによれば、プレスに要する時間が短く済むため、加工時間の短縮といったメリットを得ることができる。

また、図１３は成形装置４０の動作制御に関する装置構成を示すものであり、制御装置７１に、前記油圧プレス装置１１、メカプレス装置２１、芯金挿入装置３１の駆動部が接続されており、該制御装置７１により、各装置の動作が制御されることとしている。そして、前記制御装置７１と、操作スイッチ１９が接続されており、そして、作業者が該操作スイッチ１９を一度操作することにより、制御装置７１は上記の一連の製作工程を実行すべく、各装置の駆動部の駆動制御を行う。

この制御装置７１のコントロールによるパイプ１の製作工程について説明すると、図３及び図１３に示すごとく、作業者によりパイプ１が下金型１５にセットされ、この状態で操作スイッチ１９が操作されると、制御装置７１は、油圧プレス装置１１を動作させ、上金型１２を下金型１５に圧着させＵ字パイプをクランプし、これにより、屈曲部１ｃに水平面１ｆが形成される。次に、制御装置７１は、芯金挿入装置３１を動作させ、芯金３２ａ・３２ｂをＵ字パイプの主管部１ａ・１ｂに挿入する。次に、制御装置７１は、メカプレス装置２１を動作させ、主管部プレス金型２２を下降させ、Ｕ字パイプの主管部１ａ・１ｂの上面をプレスし、これにより、主管部１ａ・１ｂに水平面１ｆ・１ｆが形成される。このようにして、操作スイッチ１９が一回操作させるだけで、製作工程が完了されるものであり、製造作業の半自動化により、製造効率の向上が図られたものとなっている。尚、パイプ１のセットから、成形されたパイプ１の取り出し作業まで、自動に行うことによれば、成形工程を完全自動化することができる。

以上のように、直線状の主管部１ａ・１ｂと、前記主管部１ａ・１ｂに連続する屈曲部１ｃと、を有するパイプの成形方法であって、管断面を円形とする成形前のパイプを載置する円弧状（本実施例では半円状）の溝を有する第一の金型（下金型１５）と、前記成形前のパイプの屈曲部１ｃに対応する部分には、溝底が水平に構成される円弧状（本実施例では半円状）の溝（屈曲溝１２ｃ）が設けられ、前記成形前のパイプの主管部に対応する部分には、貫通溝（貫通溝１３ｃ）が設けられる第二の金型（上金型１２）と、前記第二の金型の貫通溝より挿入するプレス板２３ａ・２３ｂを具備する主管部プレス金型２２と、芯金軸方向の断面視の断面形状を略「Ｄ」形とする芯金３２ａ・３２ｂを用い、前記第一・第二の金型にて成形前のパイプをクランプして、前記屈曲部１ｃの外周に水平面を形成する工程と、前記第一・第二の金型にて成形前のパイプをクランプした状態において、前記芯金を前記パイプの主管部１ａ・１ｂに挿入する工程と、前記主管部プレス金型２２のプレス板２３ａ・２３ｂにて前記主管部１ａ・１ｂの外周をプレスすることにより、前記主管部１ａ・１ｂの外周に水平面１ｆ・１ｆを形成する工程からなるものとしている。

以上の一連の工程により、パイプを加工することによれば、その加工後においては、前記主管部１ａ・１ｂ及び屈曲部１ｃの外周に一連の均一な水平面１ｆ・１ｆを形成することができる。
また、水平面１ｆ・１ｆの加工に際しては、該水平面１ｆ・１ｆが形成される箇所以外の箇所については、上金型１２及び下金型１５の溝の内面に接触し、自由な変形が規制されるため、パイプ１の膨らみやへこみ、肉厚の不均衡の問題や、その矯正作業の問題が発生することもない。
そして、上記構成の成形装置４０によれば、一つの装置により、全工程を実施することができ、別個の装置を用いて、各別に工程を実施する場合と比較して、作業時間の短縮が図られる。また、この一連の工程を制御装置７１により自動的に実施させることによれば、加工作業の更なる効率化を図ることができ、大量加工に対応できることとなる。

次に、連通用パイプ３の成形方法について説明する。
該連通用パイプ３は、図１に示すごとく、水平方向に隣り合うパイプ１・１の開放端に接続されるものであり、該連通用パイプ３の接続部３ａ・３ａは、パイプ１・１の略「Ｄ」形の断面に合わせて、管断面が略「Ｄ」形に構成されている。
この連通用パイプ３は、図１４に示すごとく、プレス金型６１と、クランプ金型６２（６２Ａ・６２Ｂ）の組み合わせて使用することにより形成されるものとしている。

クランプ金型６２は、反割に構成されるものであり、一方のクランプ金型６２ＡのＵ字溝６２ａに成形前の略Ｕ字の連通用パイプ３をセットし、この状態で、同じくＵ字溝６２ｂを形成した他方のクランプ金型６２Ｂを重ね合わせることで、両クランプ金型６２Ａ・６２Ｂによって、成形前の連通用パイプ３をクランプ（保持）する。

また、プレス金型６１には、基台６１Ａより突設されるパイプ端挿入筒６１ａ・６１ａと、該パイプ端挿入筒６１ａ・６１ａより突出される芯金６１ｂ・６１ｂとが備えられており、該パイプ端挿入筒６１ａと、芯金６１ｂの間の空間６１ｃに、連通用パイプ３の開放端が挿入されるようになっている。ここで、図１５の（ａ）に示すごとく、芯金６１ｂの下部を水平面６１ｆで構成するとともに、パイプ端挿入筒６１ａの内側の底部も水平面６１ｇで構成することにより、前記空間６１ｃは、プレス金型６１の押圧方向断面視において、略「Ｄ」形に構成されるようになっている。

そして、図１６に示すごとく、クランプされた状態の加工前の連通用パイプ３の開放端に対し、芯金６１ｂ・６１ｂを挿入させつつ、プレス金型６１がクランプ金型６２に向けて押圧されると、連通用パイプ３の円形断面の開放端は、前記空間６１ｃ内に挿入され、これにより、開放端の円形断面は、略「Ｄ」形に変形されることになる。このようにして、開放端に水平面３ｆ・３ｆ（図２参照）を有し、管断面を略「Ｄ」形とする接続部３ａ・３ａが形成されるようになっている。
尚、以上の金型については、例えば、クランプ金型６２Ａを基台に固定し、クランプ金型６２Ｂを油圧プレス装置により上下方向に移動させるとともに、前記プレス金型６１についても、油圧シリンダ装置にて水平方向に移動させる装置構成とすることにより、達成されるものであり、その装置構成については、周知のものが採用され、特別な装置形態に限定されるものではない。

また、前記クランプ金型６２Ａ・６２Ｂにおいては、互いのＵ字溝６２ａ・６２ｂが合わさって通路６２ｍが形成されるものとしており、該通路６２ｍの開口部、つまりは、前記プレス金型６１に対向する側に形成される開口部には、通路６２ｍの内径よりも内径を一回り大きくする段付き部６２ｎが形成されるものとしている。この段付き部６２ｎにより、図１６に示すごとく、前記空間６１ｃに挿入された連通用パイプ３の開放端が、該空間６１ｃの底部６１ｄに当着されて下方へ押圧され、これによりＵ字溝６２ａ・６２ｂ、及び空間６１ｃに拘束されていない連通用パイプ３の開放部が外側に撓む。そして、この撓んだ部位が、前記段付き部６２ｎとパイプ端挿入筒６１ａの端面に挟み込まれることにより、バルジ３ｂ・３ｂが形成されるようになっている。

尚、クランプ金型６２Ａの開口部の底部は、水平面６２ｆに構成するとともに、当該開口部には、段付き部６２ｎを形成しないこととすることにより、前記連通用パイプ３の水平面３ｆ側には、バルジ３ｂが形成されないようにしている。これにより、パイプ１に対して、連通用パイプ３をスムーズに挿入できるようになる。また、この場合、パイプ端挿入筒６１ａの下部が水平面６２ｆに対して干渉することになるため、パイプ端挿入筒６１ａの下部については、段付き部６２ｎへの挿入代の分だけ、筒部分が存在しない構成となっている。さらに、図１５の（ａ）に示すごとく、通路６２ｍの中心位置６２ｐを、両クランプ金型６２・６２Ｂの合わせ面６２ｓから、水平面６２ｆとは反対側に配置させることによれば、より確実に、連通用パイプ３の水平面３ｆ側にバルジ３ｂが形成されないようにすることができる。

以上の構成により連通用パイプ３を製造することによれば、開後端の円形断面を略「Ｄ」形とすることができる。また、同時にバルジ３ｂを形成することができる。尚、このバルジ３ｂは、ろう材（不図示）の位置決めとして機能するものである。
また、上記の例では、両側のパイプ端挿入筒６１ａ及び芯金６１ｂに、それぞれ、水平面６１ｇ、６１ｆを設けることにより、連通用パイプ３の両方の接続部３ａ・３ａに水平面３ｆ・３ｆを構成して管断面を略「Ｄ」形とする構成としたが、例えば、片側のパイプ端挿入筒６１ａ及び芯金６１ｂにのみ水平面６１ｇ・６１ｆを構成することによれば、一方の接続部３ａの管断面を略「Ｄ」形、他方の接続部３ａの管断面を円形とすることもできる。このように、パイプ端挿入筒６１ａ及び芯金６１ｂを変更することによれば、接続部３ａの管断面の形状を自由に設定することができる。
また、図１５の（ｂ）に示すごとく、左右のパイプ端挿入筒６１ａ及び芯金６１ｂの上下位置をずらすとともに、これに対応してクランプ金型６２の溝の形状を変更することによれば、接続部３ａ・３ａの上下位置がずれた連通用パイプ３を構成することもできる。

また、前記連通用パイプ３の成型加工につき、図１７に示すごとく、クランプ金型６２ＡのＵ字溝６２ａの底面を水平面６２ｇで構成することによれば、図２に示すごとく、外周に一連の水平面３ｆを有する連通用パイプ３Ａを構成することも可能である。

また、前記連通用パイプ３につき、バルジ３ｂを必要としない構成を製造する場合においては、図３及び図４に示す装置にて図１１に示すＵ字のパイプ７３を成形した後、主管部１ａ・１ｂを切断することによれば、図１１のパイプ７４に示すごとくのＣ字状の連通用パイプを得ることができるので、このような加工手順によって、連通用パイプを製造することとしてもよい。

また、以上のように成形したパイプ１、連通用パイプ３は、図１に示すようなパネルヒータ１への適用により、パネル２との間で高い熱交換効率を得ることができるものであるが、このパネルヒータ１への適用に限らず、エアコン、給湯機、風呂給湯器等の熱交換器一般に適用可能である。また、この熱交換器への適用において、例えば、パイプ１及び連通用パイプ３からなる連続管を、各連続管の水平面１ｆ・１ｆを付け合わせた状態で二列に配置し、連続管同士にて熱交換を行わせる構成としてもよい。

さらに、図１８に示すごとく、立体的に配置されるパネル７５への適用については、各パネル面７５Ａ・７５Ｂ・７５Ｃに対して水平面１ｆ・１ｆを対向させることにより、書くパネル面７５Ａ・７５Ｂ・７５Ｃにおいて、効率の良い熱交換を行うことができる。

以上が本発明にかかるパイプの成形方法、及び、成形装置である。
即ち、図１乃至図１７に示すごとく、直線状の主管部１ａ・１ｂと、前記主管部１ａ・１ｂに連続する屈曲部１ｃと、を有するパイプ１を載置する溝（直線溝１５ａ・１５ｂ、屈曲溝１５ｃ）を有する第一の金型（下金型１５）と、前記第一の金型に対向し、前記第一の金型の溝に対向する溝（直線溝１２ａ・１２ｂ、屈曲溝１２ｃ）を有し、該溝における前記パイプ１の主管部１ａ・１ｂに対応する部分には貫通溝１３ｃ・１３ｃが設けられる第二の金型（上金型１２）と、前記第二の金型の貫通溝１３ｃ・１３ｃに挿入するプレス板２３ａ・２３ｂを具備する主管部プレス金型２２と、前記パイプ１の主管部１ａ・１ｂに挿入する断面形状略「Ｄ」形の芯金３２ａ・３２ｂと、を用い、前記第一・第二の金型にて前記パイプ１をクランプする工程と、前記第一・第二の金型にて前記パイプ１をクランプした状態において、前記芯金３２ａ・３２ｂを前記パイプ１の主管部１ａ・１ｂに挿入する工程と、前記主管部プレス金型２２のプレス板２３ａ・２３ｂにて前記主管部１ａ・１ｂの外周をプレスして、前記主管部１ａ・１ｂの外周に水平面１ｆ・１ｆを形成する工程と、を実施することとするパイプの成形方法とするものである。

また、前記第二の金型（上金型１２）に設けた溝における、前記パイプの屈曲部１ｃに対応する部位（屈曲溝１５ｃ）には、水平の溝底（水平面１３ｅ）が形成されており、前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程においては、前記溝底によって、前記パイプの屈曲部１ｃの外周がプレスされることにより、前記屈曲部１ｃに水平面１ｆが形成されることとするものである。

また、直線状の主管部１ａ・１ｂと、前記主管部１ａ・１ｂに連続する屈曲部１ｃと、を有するパイプ１を載置する溝（直線溝１５ａ・１５ｂ、屈曲溝１５ｃ）を有する第一の金型（下金型１５）と、前記第一の金型に対向し、前記第一の金型の溝に対向する溝（直線溝１２ａ・１２ｂ、屈曲溝１２ｃ）を有し、該溝における前記パイプ１の主管部１ａ・１ｂに対応する部分には貫通溝１３ｃ・１３ｃが設けられる第二の金型（上金型１２）と、前記第二の金型の貫通溝１３ｃ・１３ｃに挿入するプレス板２３ａ・２３ｂを具備する主管部プレス金型２２と、断面形状略「Ｄ」形の芯金を前記パイプに挿入するための芯金挿入装置３１と、前記第一・第二の金型がセットされる第一のプレス装置（油圧プレス装置１１）と、前記主管部プレス金型２２の金型がセットされる第二のプレス装置（メカプレス装置２１）と、を具備し、前記第一のプレス装置にて前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程と、前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプした状態において、前記芯金挿入装置３１にて前記芯金を前記パイプの主管部１ａ・１ｂに挿入する工程と、前記第二のプレス装置にて前記主管部プレス金型のプレス板２３ａ・２３ｂにて前記主管部の外周をプレスして、前記主管部の外周に水平面１ｆ・１ｆを形成する工程と、を実施することとするパイプの成形装置とするものである。

また、前記パイプの成形装置は、制御装置７１を具備し、前記制御装置７１は、前記第一のプレス装置（油圧プレス装置１１）、前記第二のプレス装置（メカプレス装置２１）、前記芯金挿入装置３１の各駆動部と接続され、前記制御装置７１にて、前記各装置の動作を制御することとするものである。

本発明に係る成形方法によるパイプのパネルヒータへの適用例について示す図。 パイプ及び連通用パイプの構成について示す図。 パイプの成形装置の構成について示す図。 パイプの成形金型等について示す図。 上金型の構成について示す底面図。 下金型の構成について示す平面図。 主管部プレス金型により水平面を形成させることについて示す図。 上金型の溝の屈曲部に設けた水平の溝底により水平面が形成されることについて示す図。 芯金の形状、及び芯金を固定する支持部材の構成について示す図。 （ａ）は、略水平の水平面を有する構成の芯金の軸断面図。（ｂ）は、緩やかな円弧面を有する構成の芯金の軸断面図。 パイプの形状、及び、水平面を構成する部位の例について示す図。 開放端の位置をずらしたパイプの構成について示す図。 成形装置の制御に関する装置構成を示すブロック図。 連通用パイプの成形金型について示す図。 （ａ）は、連通用パイプの接続部を略「Ｄ」形とすることに関する成形金型の構成について示す図。（ｂ）は、接続部の上下位置がずれた連通用パイプの構成について示す図。 連通用パイプの成形について説明する図。 連通用パイプに一連の水平面を形成するための連通用パイプの成形金型について示す図。 立体的なパネルに対しパイプを配置した例について示す図。 円形断面のパイプとパネル間の接触面積が狭く構成される例について示す図。 パイプに水平面を形成しパネルとの間の接触面積を広く構成する例について示す図。

符号の説明

１ パイプ
１ａ 主管部
１ｂ 主管部
１ｃ 屈曲部
１１ 油圧プレス装置
１２ 上金型
１５ 下金型
２１ メカプレス装置
２２ 主管部プレス金型
２３ａ プレス板
２３ｂ プレス板
３１ 芯金挿入装置

Claims (6)

1. 直線状の主管部と、前記主管部に連続する屈曲部と、を有するパイプを載置する溝を有する第一の金型と、
   前記第一の金型に対向し、前記第一の金型の溝に対向する溝を有し、該溝における前記パイプの主管部に対応する部分には、貫通溝が設けられる第二の金型と、
   前記第二の金型の貫通溝に挿入するプレス板を具備する主管部プレス金型と、
   前記パイプの主管部に挿入する断面形状略「Ｄ」形の芯金と、を用い、
   前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程と、
   前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプした状態において、前記芯金を前記パイプの主管部に挿入する工程と、
   前記主管部プレス金型のプレス板にて前記主管部の外周をプレスして、前記主管部の外周に水平面を形成する工程と、を実施することとするパイプの成形方法。
2. 前記第二の金型に設けた溝における、前記パイプの屈曲部に対応する部位には、水平の溝底が形成されており、
   前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程においては、
   前記溝底によって、前記パイプの屈曲部の外周がプレスされることにより、
   前記屈曲部に水平面が形成される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のパイプの成形方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のパイプの成形方法により製造されるパイプ。
4. 直線状の主管部と、前記主管部に連続する屈曲部と、を有するパイプを載置する溝を有する第一の金型と、
   前記第一の金型に対向し、前記第一の金型の溝に対向する溝を有し、該溝における前記パイプの主管部に対応する部分には、貫通溝が設けられる第二の金型と、
   前記第二の金型の貫通溝に挿入するプレス板を具備する主管部プレス金型と、
   断面形状略「Ｄ」形の芯金を前記パイプに挿入するための芯金挿入装置と、
   前記第一・第二の金型がセットされる第一のプレス装置と、
   前記主管部プレス金型の金型がセットされる第二のプレス装置と、を具備し、
   前記第一のプレス装置にて前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程と、
   前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプした状態において、前記芯金挿入装置にて前記芯金を前記パイプの主管部に挿入する工程と、
   前記第二のプレス装置にて前記主管部プレス金型のプレス板にて前記主管部の外周をプレスして、前記主管部の外周に水平面を形成する工程と、を実施することとするパイプの成形装置。
5. 前記第二の金型に設けた溝における、前記パイプの屈曲部に対応する部位には、水平の溝底が形成されており、
   前記第一・第二の金型にて前記パイプをクランプする工程においては、
   前記溝底によって、前記パイプの屈曲部の外周がプレスされることにより、
   前記屈曲部に水平面が形成される、
   ことを特徴とする、請求項４に記載のパイプの成形装置。
6. 前記パイプの成形装置は、
   制御装置を具備し、
   前記制御装置は、前記第一のプレス装置、前記第二のプレス装置、前記芯金挿入装置の各駆動部と接続され、
   前記制御装置にて、前記各装置の動作を制御する構成とする、
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のパイプの成形装置。

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