JP2006326637A - パイプ曲げ加工装置及びパイプ曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｒ／Ｄ＜２の小Ｒ曲げ加工を行う場合においても、曲げ外側の減肉を抑制し、心金やシワ抑え等の工具を使わずに曲げ内側の座屈を防止すると共に、曲げ加工時の周長を長手方向で容易に制御可能とするパイプ曲げ加工装置及び方法を提供する。
【解決手段】 曲げ形状に対応した形状の溝部をもつ曲げ型１とクランプ２と押し型３と加圧手段８とを有し、加圧手段８は曲げ型１とパイプｐの当接点と回転中心ｏを通る直線Ｌ０をパイプ入側に距離δ（≦Ｄ）だけずらした直線Ｌ１と押し型との交点を直線Ｌ１方向に加圧する。これにより曲げ型本体部を変形させずに曲げ部入側のパイプへの不要な曲げモーメントの作用を減殺し得る。更に、溝部及び押し型３を組合せた部分の周長をパイプ周長よりも短くしてパイプに圧縮応力を加え、曲げ内側の座屈、同外側の減肉を効果的に防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パイプ曲げ加工装置及びパイプ曲げ加工方法に関する。

（１）基本となる回転引き曲げ加工機について
自動車或いは空気調和機等には、小Ｒ曲げ加工（通常Ｒ／Ｄ＜２、Ｒ：中立軸曲げ半径、Ｄ：パイプ外径）されたパイプ部品が使用されている。パイプを所定形状に曲げるための曲げ加工方法としては、図３、図４に示すような回転引き曲げ加工装置が広く利用されている。

回転引き曲げ加工装置は、曲げ案内用の溝を形成した回転可能な曲げ型１、及びパイプｐの一部を曲げ型１に固定するためのクランプ２を有すると共に、パイプｐの曲げ外周面を保持する押し型（プレッシャーダイ）３、パイプｐの曲げ内周面を保持するシワ抑え（ワイパー）４、パイプｐの内側に保持される心金（マンドレル）５及びパイプｐの後端からパイプｐを軸方向（入側パイプの移動方向）に付勢する管ブースター６を有している。押し型３はホルダー７によりパイプｐの軸方向に移動自在に支持されると共に、ホルダー７は位置調整ネジ７ａにより曲げ型１の半径方向の位置が調整可能となっている。位置調整ネジ７ａでホルダー７を動かし、押し型３の加圧位置を調整するため、図３及び図４に図示しないが、ホルダー７の動く方向をガイドするガイド機構がある。

パイプｐを曲げ加工するには、パイプｐの一部をクランプ２により曲げ型１に固定すると共に、位置調整ネジ７ａにより押し型３を所望の位置まで移動させ、パイプｐを曲げ型１、ワイパー４、心金５及び押し型３で挟持しつつ曲げ型１を回転させる。これにより、パイプｐは曲げ型１の溝形状に倣った形状に曲げ加工される。又、必要に応じてパイプｐの後端から管ブースター６により付勢する推力を加え、曲げ加工を行う。

（２）回転引き曲げ加工における押し型（プレッシャーダイ）の押付け方法について
回転引き曲げ加工機は、曲げ金型（＝曲げ型）にパイプ先端をクランプし、曲げ金型を回転させることにより、パイプを引張りながら巻き付けて曲げることを特徴としている。この時、パイプの曲げ外側を長手方向に移動する押し型で抑えることにより、曲げ金型に巻き付く部分の反対側に生じる曲げ反力を受け、且つ、パイプに絞り変形を生じさせないようにするため、プレッシャーダイの圧下位置をパイプセット時の位置に固定するのが基本である。

パイプが薄肉の場合には、曲げにより断面形状が偏平化するため、パイプ内面側に心金を装入することにより、曲げ加工時の断面の偏平化を抑制する。
（３）回転引き曲げ加工における押し型加圧手段とその設置位置について
上記（２）の考え方により、曲げ金型に巻き付く部分の反対側に生じる曲げ反力を効率良く受けるために、押し型を固定するためのホルダーとその中心にある位置調整ネジの設置位置を曲げ金型とパイプが接する位置よりも入側に設置する。通常の回転引き曲げ加工機では、この設置位置は、曲げ金型とパイプが接する位置からパイプの最大外径Ｄｍａｘ×（１．５〜２）程度入側寄りの位置とするのが一般的である。

押し型加圧手段がこのような位置に設置された場合、上記（２）のようにパイプに絞り変形を生じさせないという曲げ加工に使用することは可能である。しかし、パイプに曲げと同時に絞り加工を加える曲げ加工法においては、このような回転引き曲げ加工技術を適用することはできない。
（４）従来技術における曲げ加工時の割れや座屈を防止する技術について
かかるパイプの曲げ加工法においては、図５に示すように、パイプｐの曲げの幾何学中立軸に対し、曲げ外側は軌跡長が長いため伸ばされ元の肉厚ｔよりも薄く、曲げ内側は軌跡長が短いため縮められ元の肉厚ｔよりも厚くなる。このため、曲げ外側では割れ、曲げ内側では座屈が発生し易くなる。加えて、図６に示す如く曲げ外側の楕円化（偏平化）を生じる。

従来、曲げ内側の座屈防止及びパイプｐの楕円化防止には、図３、図４に示す如くパイプｐ内面側に心金５を具備し、パイプｐ外面側の曲げ型１及びシワ抑え４とパイプｐ内面側の心金５とでパイプｐを挟持した状態で曲げ加工することにより座屈防止が図られてきたが、心金５によりしごき変形を受けるので、曲げ外側には曲げの引張り変形による減肉と合わせて、曲げ外側の減肉が助長され更に割れやすくなるという欠点を有していた。

このような曲げ加工における割れ、座屈の不具合を抑制する方法として特許文献１では、回転引き曲げ加工装置に曲げ型１の曲げ速度検出器及び管ブースター６の押し速度検出器を取り付け、これら検出器からの信号に基づいて曲げ速度或いは押し速度を加減速制御することにより、曲げ速度パターンと押し速度パターンを相似にする同期制御を採用することが提案されている。

又、特許文献２では、管ブースター６による後端からの推力を曲げ型１による引き曲げ荷重より過荷重とし、管ブースター６の押し速度を曲げ型１の曲げ速度より過速度とし、更に押し型３の移動速度を曲げ型１の曲げ速度より過速度とすることが提案されている。
尚、特許文献３は、後に言及するので、ここに文献名を挙げておく。
特許第２５４４００１号公報 特公平２−１５２９１号公報 特開平３−２０４１２０号公報

然しながら、上記特許文献１ないし２に記載される技術を利用しても、パイプの偏平化防止及び曲げ内側の座屈抑制のための心金により、前述の如く内面へのしごき変形が存在するので曲げ外側の減肉は免れず、然も、しごき変形による減肉防止のため心金を除去し小Ｒ曲げ加工（通常Ｒ／Ｄ＜２、Ｒ：中立軸曲げ半径、Ｄ：パイプ外径）を実施すると、曲げ内側に座屈を生じてしまうという欠点があった。

又、最近の自動車部品に使用されるパイプ部品の傾向として、液圧成形によりパイプを加工した部材が広く使用されるようになってきた。一般に、液圧成形は曲げ加工等の予備成形の後実施され、液圧成形後の部材は長手方向の各部分毎に周長を変化させている場合が多い。
このような液圧成形に利用されるパイプ予成形としての曲げ加工では、曲げ加工後の減肉が顕著であると液圧成形時に割れ易くなるため減肉を抑制することは非常に重要であると共に、液圧成形金型の周長変化に対応した周長を予成形で付与することが非常に重要となる。通常、パイプの周長を短くするための絞りを行う予成形と曲げの予成形は別の工程で行なわれるから、曲げの予成形において周長をコントロールすることができれば、予成形工程を効率化し、装置コストの低減とサイクルタイムの短縮を図ることができ、更に大きな効果を生む。特に低圧で実施される液圧成形では、曲げ加工後の周長が液圧成形金型の周長よりも長い場合には液圧成形時に液圧成形金型合わせ面への噛込みや座屈変形を生じ、逆に短い場合には所定の断面形状に成形することができない（例えば、断面形状のコーナーＲが大きい）等の不具合を生じてしまうからである。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、その目的は、Ｒ／Ｄ＜２の小Ｒ曲げ加工を行う場合においても、曲げ外側の減肉を抑制し、心金やシワ抑え等の工具を使わずに曲げ内側の座屈を防止すると共に、曲げ加工時の周長を長手方向で容易に制御することのできる、パイプ曲げ加工装置およびパイプ曲げ加工方法を提供することにある。

本発明者らは、パイプの曲げ加工について鋭意研究を重ねてきた結果、曲げ型にパイプが当接する点と曲げ型本体部の回転中心とを通る直線をパイプの入側に該入側のパイプ外径以下の距離だけ平行にずらした直線が押し型に交わる点を該直線方向に加圧することにより、押し型から曲げ型のパイプ挟持部における曲げ変形部に十分な加圧力を付与し、パイプを絞りつつ曲げ加工を施すことで、心金及びシワ抑えを使用することなく、曲げ内側の座屈及び楕円化（偏平化）を防止すると共に、曲げ外側の減肉を抑制できることを究明した。又、加圧手段の加圧力の大きさを制御することにより、パイプの長手方向で絞り量を変化させ得る装置および方法を確立した。

即ち本発明は、以下のとおりである。
［請求項１］ 回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、該加圧手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記加圧手段を制御する加圧制御手段と、を有するパイプ曲げ加工装置であって、前記加圧手段は、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に該入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に加圧するものであることを特徴とするパイプ曲げ加工装置。

［請求項２］ 前記曲げ型の溝部と前記押し型を組合せた部分の周長が前記パイプの周長よりも短い請求項１記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項３］ 前記加圧制御手段は前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧手段を制御する請求項１又は２に記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項４］ 更に、前記曲げ型の回転角度を検出する回転角度検出手段を有し、該回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記加圧手段を制御する請求項１〜３の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。

［請求項５］ 更に、前記押し型を前記パイプの移動方向に付勢する付勢手段を有する請求項１〜４の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項６］ 更に、前記押し型を前記パイプの移動方向に付勢する際、曲げ形状に対応して該押し型の送り量又は送り力を制御する付勢制御手段を有する請求項５記載のパイプ曲げ加工装置。

［請求項７］ 前記付勢手段は、請求項４記載の回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記押し型の送り量又は送り力を制御する請求項６記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項８］ 更に、前記加圧手段、ホルダー及びホルダーガイド機構の少なくとも何れかの設定位置を変更する加圧位置変更手段を有する請求項１〜７の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。

［請求項９］ 更に、前記パイプの前記曲げ型及び前記押し型に挟持される部分の内部に心金を配置する心金配置手段を有する請求項１〜８の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項１０］ 回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、該加圧手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記加圧手段を制御する加圧制御手段と、を用いたパイプ曲げ加工方法であって、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に該入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に前記加圧手段で加圧しつつ、前記パイプを曲げると共に該パイプの絞り加工を行うことを特徴とするパイプ曲げ加工方法。

［請求項１１］ 前記曲げ型の溝部と前記押し型を組合せた部分の周長が前記パイプの周長よりも短い請求項１０記載のパイプ曲げ加工方法。
［請求項１２］ 前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧制御手段にて前記加圧手段を制御することにより、前記パイプの絞り加工を行う請求項１０又は１１に記載のパイプ曲げ加工方法。

［請求項１３］ 更に、前記曲げ型の回転角度を検出する回転角度検出手段を有し、該回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記加圧手段を制御することにより前記パイプの絞り加工を行う請求項１０〜１２の何れかに記載のパイプ曲げ加工方法。
［請求項１４］ 前記パイプの前記曲げ型及び前記押し型に挟持される部分の内部に心金を配置しない請求項１０〜１３の何れかに記載のパイプ曲げ加工方法。

本発明によれば、Ｒ／Ｄ＜２の小Ｒ曲げ加工を行う場合においても、曲げ外側の減肉を抑制し、心金やシワ抑え等の工具を使わずに曲げ内側の座屈を防止すると共に、曲げ加工時の周長を長手方向で容易に制御することができる。

図１及び図２は、本発明のパイプ曲げ加工装置の１例を示す概略図及びそのIV-IV断面概略図である。以下、これらの図を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図示の如く、本発明装置は、回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプｐの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型１と、パイプｐの一部を保持するクランプ２と、曲げ型１の溝部との間にパイプｐを挟持でき、該挟持するパイプｐの軸方向に移動可能な押し型３と、押し型３を曲げ型１に向けて加圧する加圧手段８と、加圧手段８の加圧力を押し型３に伝達するホルダー７と、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構（図示省略）と、加圧手段８を制御する加圧制御手段（制御手段１１）と、を有するパイプ曲げ加工装置であって、加圧手段８は、曲げ型１にパイプｐが当接する点と前記本体部の回転中心ｏとを通る直線Ｌ０をパイプｐの入側に該入側のパイプ外径Ｄ以下の距離だけ平行にずらした直線Ｌ１が押し型３に交わる点を該直線Ｌ１方向に加圧するものである。尚、曲げ型にパイプが当接する点とは、絞り量がゼロの条件下で曲げ型にパイプが接触する点を指す。

曲げ型１、クランプ２、押し型３及びこれの加圧手段８を有したパイプ曲げ加工装置にパイプｐを取り付けて曲げ加工する際、曲げ型１と押し型３の孔型からなる孔型周長の総和がパイプｐの周長より短く、且つ加圧手段８の加圧力をパイプｐの絞り変形（縮径変形ともいう）に必要な力以上とすることによりパイプｐには絞りと曲げが同時に付与される。

パイプｐの絞りに必要な力はパイプｐの外径Ｄ、肉厚ｔ、強度及び縮径加工の程度により大きく変わるが、数ｔｏｎから数十ｔｏｎの大きな加圧力が必要となる。
このように大きな加圧力を負荷する場合、通常の回転引き曲げ加工機（図３）のように曲げ型１にパイプｐが当接する点と曲げ型本体部の回転中心ｏとを通る直線Ｌ０から大きく離した位置に配置されたホルダー７を加圧すると、パイプｐには曲げ型にパイプが当接する点を中心として、前記離した位置に作用する加圧力とこの離した位置までの距離の積に比例した大きな曲げモーメントが作用する。加圧力が大きくなると、加圧力を伝達するホルダーがガイドとの隙間（ギャップ）分だけ傾き、曲げ部での絞りと曲げの変形の他に、曲げ部入側のパイプｐに前記加圧力による曲げモーメントが作用し、パイプが曲げ部の入側で折れ曲がる現象が生じたり、ガイド機構やシワ抑えを保持する機構が変形或いは破損する場合もある。

直線Ｌ０の位置に加圧手段を配置して該直線Ｌ０方向に押し型３を加圧した場合には、曲げ部入側のパイプｐに作用する前記加圧力による曲げモーメントは発生せず、加圧手段８の加圧力はパイプｐの絞りと曲げの加工に使われる。一方、曲げ型１と押し型３の圧下力による絞りの他に、曲げ型１の回転によりパイプを曲げるための曲げモーメントが同時に発生する。曲げ部入側においては、押し型３がこの曲げモーメントの反力を受けることにより、曲げ加工が絞りと同時に行われる。曲げ部入側のパイプを図１に図示する如く水平に保ち、所定の曲げ角度の成形を行うために、押し型３が受けた前記曲げモーメントによる回転力をホルダー７で受け、このホルダー７を加圧力方向にのみ進退可能にガイドする、例えば曲げ加工機本体に取付けられるＴ溝型ガイド等の、ガイド手段（図示せず）が具備されている。

パイプｐの絞り加工と曲げ加工を同時に行う場合、前記ガイド手段は前記加圧力をパイプに伝達させるため、前記回転力が作用しても加圧方向を変化させることなく、且つ不具合なく受ける必要がある。このため、加圧手段８は、曲げ型１にパイプｐが当接する点と本体部の回転中心ｏとを通る直線Ｌ０をパイプｐの入側に該入側のパイプ外径Ｄ以下の距離δだけ平行にずらした直線Ｌ１が押し型３に交わる点を該直線Ｌ１方向に加圧するものとした。これにより、前記ガイド手段を変形又は破損させたり、加工機本体（加工装置の不動部例えばホルダー７のガイド機構等）に変形を生じさせたりといった不具合を招かず、且つ曲げ部入側のパイプへの不要な曲げモーメントの作用を減殺させながら、パイプｐの縮径加工と曲げ加工を同時に行うことができる。但し、前記距離δ＝０の場合は先願（特願２００３−４００２９０号）に記載したので、本発明からは除外する。一方、前記距離δがパイプ外径Ｄ超では曲げ部入側のパイプへの不要な曲げモーメントの作用を減殺させることが難しい。

尚、前記距離δは、前記ガイド機構が加工機本体に固定されるため、パイプの絞りを含む曲げ加工に伴う力を受けた時の変形を回避する観点、及び長期間の使用による組立精度の劣化を抑制する観点からパイプ外径の１／２（即ちＤ／２）以下とするのが好ましい。
尤も、曲げ型１と押し型３の孔型からなる孔型周長の総和（即ち曲げ型１の溝部と押し型３を組合せた部分の周長）がパイプｐの周長と同じ或いは長い場合、曲げ型１と押し型３のフランジが接触するため（フランジ間の隙ｕ＝０）、パイプｐには縮径加工の力は働き難くパイプｐを絞ることは困難であるから、曲げ型１と押し型３の孔型からなる孔型周長の総和はパイプ周長よりも短いことが好ましい。

パイプｐを曲げ加工部で周方向に圧縮し絞り加工を行うと、曲げ変形の中立軸が幾何学的な軸よりも曲げ外側に移行するので、曲げ外側の減肉が抑制されると同時に縮径部は肉厚が増して軸方向に伸びる。この軸方向への伸びが曲げ外側の軌跡長を補うこととなり、より一層曲げ外側の減肉を抑制できる。然も心金がパイプｐ内面側に配置されていないから、心金によるしごき変形は生じず、該しごき変形による減肉の助長もない。即ち極めて減肉の少ない曲げ加工が可能となる。

一方、従来の回転引き曲げ加工装置について前述したように、曲げ加工中にパイプｐの曲げ外側が楕円化（偏平化）する。これはパイプｐの曲げ外側における引張変形を緩和するために生じる現象であり、パイプｐの外側が押し型３の孔型形状から離れることによって生じる。然し、本発明の如く曲げ加工部で十分に絞り変形させている場合、パイプｐは曲げ型１及び押し型３の孔型に充満しつつ絞りと曲げの変形が進行するため、断面形状の楕円化（偏平化）は生じ難い。逆に、曲げ型１及び押し型３の孔型周長の総和がパイプｐの周長よりも長く、絞り加工を行わない場合はパイプｐは孔型に充満し難いため楕円化（偏平化）を生じ易い。

又、曲げ内側についても、曲げ型１及び押し型３の孔型周長の総和がパイプｐの周長よりも短く、曲げ加工部で十分に絞り加工を行っている場合には、パイプｐは曲げ型１及び押し型３の孔型に充満するので、増肉が大きく、座屈変形によるシワ発生が大幅に減少する。
尚、特許文献３に曲率半径の異なる複数の曲げを施すために押し型を曲げ型の半径方向の寸法変化に追従させつつ移動させる付勢手段を設ける旨提案されているが、この付勢手段はあくまでも曲げ型の半径方向の寸法変化に追従させることが命題であり、本発明の如く絞り加工をさせるためのものとは意図するところが全く異なる。これは特許文献３に加圧手段の取り付け位置に関する記述がないことからも明白である。

又、図１及び図２に示した本発明装置では、点ｏを中心として回転自在に支持された曲げ型１の回転角度を検出するための回転角度検出手段１０を有している。一方、加圧手段８には油圧コントロール装置９が接続されると共に、油圧コントロール装置９及び回転角度検出手段１０は、装置の動きを制御する制御手段１１に連結されており、制御手段１１は回転角度検出手段１０からの信号を受けて油圧コントロール装置９に加圧力の指示信号を発し、加圧手段８の加圧力制御を行う。

予め、パイプｐの長手方向で絞り量の大きい部位或いは絞り量の小さい部位の位置情報を曲げ型１の回転角度の位置情報と対応させて制御手段１１に入力し、その際に必要な加圧力情報を入力しておけば、曲げ加工中に回転角度検出手段１０からの信号が設定角度になると、制御手段１１は油圧コントロール装置９に設定加圧力になるよう指示信号を発して加圧手段８の加圧力制御を行い、結果としてパイプｐの長手方向で絞り量の異なる曲げ加工部材を製造できる。

パイプｐの外径Ｄ及び曲げ半径Ｒが大きくなると、必然的に押し型３も大型で重量が大きくなるため、押し型３をパイプｐの軸方向に移動させる時の慣性力軽減が必要となる。パイプｐの外径Ｄと肉厚ｔが大きい場合や絞り量が大きい場合においては大きな加圧力が必要となるので、押し型３が円滑に移動しない現象が発生する。押し型移動時の慣性力軽減や押し型の円滑な移動動作を実現するために、押し型３にパイプｐ軸方向の推力付与手段として付勢手段１２を取り付けることが好ましい。又、曲げ型１の回転軸や押し型３を保持するホルダー及びホルダーガイド機構は所定の剛性を得るように曲げ加工機本体のベースに取り付けられているが、パイプｐの外径Dと肉厚ｔが大きい場合や絞り量が大きい場合においては大きな加圧力が負荷されるため、曲げ型１の回転軸に曲がりを生じたり、取り付ける本体の剛性が不足している場合には本体のベースがたわむ等の現象が生じ、所定の絞り量を与えられない場合がある。このような場合には、曲げ型１の回転軸上部と加圧手段を取り付ける部品とを連結する構造部品を取り付けて一体化させることにより、曲げ型１の回転軸の曲がりや本体ベースのたわみ等の変形を防止してもよい。

又、曲げ半径の異なる複数の曲げを連続して行う場合、曲げ半径に応じて押し型３の送り量又は送り速度を最適に制御する必要がある。前記加圧手段の制御系と同様に、予め、パイプｐの長手方向で絞り量の大きい部位或いは絞り量の小さい部位の位置情報を曲げ型１の回転角度の位置情報と対応させて制御手段１１に入力し、その際に必要な押し型の送り量又は送り速度の情報を入力しておけば、曲げ加工中に回転角度検出手段１０からの信号が設定角度になると、制御手段１１は油圧コントロール装置１３に設定送り量又は送り速度になるよう指示信号を発して付勢手段８の付勢制御を行い、結果としてパイプｐの長手方向で絞り量の異なる曲げ加工部材を製造できる。

通常の回転引き曲げ加工機では、パイプ外径が或る範囲（例えば、外径４８．６〜８９．１ｍｍ）の変化に対応できるように、曲げ型１及び押し型３を交換することにより曲げ加工を行うパイプの外径の変化に対応し、パイプ肉厚の変化に対しては心金を交換する必要がある。本発明の装置では、パイプ外径の変化に対応して曲げ型１及び押し型３を交換すると共に、パイプ外径変化に伴う加圧位置の変更を行う場合に適応した形態として、加圧手段８、ホルダー７及びホルダーガイド機構の設定位置を変更する加圧位置変更手段を備え、適切な加圧位置での曲げ加工を有利に遂行可能とすることが好ましい。

尚、本発明方法ではパイプ内面側に心金を配置せずに加工するのが好ましいが、本発明装置は、心金配置手段を有するものであっても（使用しなければ良いだけであるから）構わない。

従来装置（従来の回転引き曲げ加工装置（図３））、本発明装置（図１の通りδ＝０超Ｄ以下の範囲内の直線Ｌ１上に加圧手段を配置）、参考装置（図１においてδ＝０、即ち直線Ｌ０上に加圧手段を配置）及び比較装置（図１においてδ＞Ｄの範囲内の直線Ｌ１上に加圧手段を配置）にて、引張強さＴＳ＝８４０Ｍｐａ、ＪＩＳ１１号（丸管）伸び＝２２％、外径Ｄ＝φ６５ｍｍ（周長＝２０４ｍｍ）、肉厚ｔ＝２．３ｍｍ（ｔ／Ｄ≒３．５％）の炭素鋼（電縫鋼管）パイプを素管とし、種々の加工条件で、曲げ半径Ｒ＝９０ｍｍ（Ｒ／Ｄ＝１．４Ｄ）、曲げ角度＝９０°になる曲げ加工を行い、加工後サンプルの外観（加工状況）を目視評価すると共に、曲げ外側の最大肉厚変化率、及び加工後最小周長を調査した結果を表１に示す。但し、表１中、従来装置の場合、付勢手段は管ブースターである。

表１より明らかなように、加工条件が本発明方法に属する本発明例では、参考例と同様に、割れ、座屈を生じることなく加工できた。又、付勢手段（押し型の付勢手段）を使用した場合は、減肉が更に抑制された。これに対し、従来例では割れ、座屈を生じ、比較例では折れ曲りを生じた。

次に、伸びが小さい材料への適用事例として、実施例１と同様の従来装置、本発明装置及び参考装置にて、伸管したままの炭素鋼（電縫鋼管）パイプ｛引張強さＴＳ＝９００Ｍｐａ、ＪＩＳ１１号（丸管）伸び＝８％、外径Ｄ＝φ７０ｍｍ（周長＝２２０ｍｍ）、肉厚ｔ＝２．０ｍｍ（ｔ／Ｄ≒２．９％）｝を素管とし、種々の加工条件で、曲げ半径Ｒ＝１８０ｍｍ（Ｒ／Ｄ＝２．６Ｄ）、曲げ角度＝９０°になる曲げ加工を行い、加工後サンプルについて、外観（加工状況）を目視評価すると共に、曲げ外側の最大肉厚変化率、及び加工後最小周長を調査した結果を表２に示す。但し、表２中、従来装置の場合、付勢手段は管ブースターである。

表２より明らかなように、加工条件が本発明方法に属する本発明例では、伸びが小さい素管であっても、参考例と同様に、割れ、座屈を生じることなく加工できた。又、付勢手段（押し型の付勢手段）を使用した場合は、減肉が更に抑制された。これに対し、従来例では割れを生じた。

次に、実施例１と同様の本発明装置及び参考装置にて、加圧手段の加圧位置（直線Ｌ０とＬ１の距離δ）及び曲げ型と押し型の孔型周長の総和を変更して同様の調査を行った。尚、孔型周長の変更は曲げ型及び押し型のフランジ部を研削することにより行った。素管及び他の加工条件は以下の通りである。
素管材質 ：引張強さＴＳ＝４６０Ｍｐａ、ＪＩＳ１１号（丸管）伸び＝５５％の炭素鋼（電縫鋼管）
素管サイズ ：外径Ｄ＝φ７０ｍｍ（周長＝２２０ｍｍ）、肉厚ｔ＝２．０ｍｍ（ｔ／Ｄ≒２．９％）
曲げ半径Ｒ ：Ｒ＝１８０ｍｍ（Ｒ／Ｄ＝２．６Ｄ）
曲げ角度 ：９０°
心金 ：無
シワ抑え ：無
付勢手段 ：無
加圧手段の加圧力：１２．５ｔｏｎ
その結果として、図７に、曲げ型と押し型の孔型周長の総和と加工状況及び肉厚変化率（＝（加工後の肉厚−素管肉厚）／素管肉厚×１００，％）の関係を示す。図７より、何れの場合も割れ、座屈を生じず曲げ加工できたが、特に、曲げ型と押し型の孔型周長の総和が素管周長の８５〜９７％程度の範囲において減肉量（負の肉厚変化率）も極めて少なく加工できることから、孔型周長の総和は素管周長の８５〜９７％とするのが好ましい。

次に、実施例１と同様の本発明装置及び参考装置にて、加圧手段の加圧位置（直線Ｌ０とＬ１の距離δ）を変更し、且つ曲げ加工中に押し型への加圧力を逐次変更して、曲げ加工材の周長分布を調査した。素管及び他の加工条件は以下の通りである。
素管材質 ：引張強さＴＳ＝８４０Ｍｐａ、ＪＩＳ１１号（丸管）伸び＝２２％の炭素鋼（電縫鋼管）
素管サイズ ：外径Ｄ＝φ６５ｍｍ（周長＝２０４ｍｍ）、肉厚ｔ＝２．３ｍｍ（ｔ／Ｄ≒２．８％）
曲げ半径Ｒ ：Ｒ＝１８０ｍｍ（Ｒ／Ｄ＝２．８Ｄ）
曲げ角度 ：９０°
心金 ：無
シワ抑え ：無
付勢手段 ：無
曲げ型と押し型の孔型周長の総和：１８４ｍｍ
その結果として、図８に、曲げ角度に対する加圧力分布と加工後周長分布の関係を示す。図８より明らかなように、曲げ加工中に押し型への加圧力を逐次変更することにより、長手方向で周長の異なる曲がり管を製造することができる。

本発明のパイプ曲げ加工装置の１例を示す概略図である。 図２のIV-IV断面概略図である。 従来の回転引き曲げ装置の１例を示す概略図である。 図３のＶ-Ｖ断面概略図である。 従来技術におけるパイプの曲げ外側の減肉を示す説明図である。 従来技術におけるパイプの楕円化を示す説明図である。 実施例３の結果を示すグラフである。 実施例４の結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 曲げ型
２ クランプ
３ 押し型（プレッシャーダイ）
４ シワ抑え（ワイパー）
５ 心金（マンドレル）
６ 管ブースター
７ ホルダー
７ａ 位置調整ネジ
８ 加圧手段
９、１３ 油圧コントロール装置
１０ 回転角度検出手段
１１ 制御手段（加圧手段と付勢手段の両方を制御）
１２ 付勢手段
ｐ パイプ
Ｄ パイプの素管外径
ｔ パイプの肉厚
Ｒ 曲げ半径
ｏ 曲げ型の回転中心
Ｌ０ 曲げ型にパイプが当接する点と曲げ型本体部の回転中心を通る直線
Ｌ１ 直線Ｌ０をパイプの入側に該入側のパイプ外径Ｄ以下の距離δだけ平行にずらした直線

Claims (14)

1. 回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、該加圧手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記加圧手段を制御する加圧制御手段と、を有するパイプ曲げ加工装置であって、前記加圧手段は、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に該入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に加圧するものであることを特徴とするパイプ曲げ加工装置。
2. 前記曲げ型の溝部と前記押し型を組合せた部分の周長が前記パイプの周長よりも短い請求項１記載のパイプ曲げ加工装置。
3. 前記加圧制御手段は前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧手段を制御する請求項１又は２に記載のパイプ曲げ加工装置。
4. 更に、前記曲げ型の回転角度を検出する回転角度検出手段を有し、該回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記加圧手段を制御する請求項１〜３の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
5. 更に、前記押し型を前記パイプの移動方向に付勢する付勢手段を有する請求項１〜４の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
6. 更に、前記押し型を前記パイプの移動方向に付勢する際、曲げ形状に対応して該押し型の送り量又は送り力を制御する付勢制御手段を有する請求項５記載のパイプ曲げ加工装置。
7. 前記付勢手段は、請求項４記載の回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記押し型の送り量又は送り力を制御する請求項６記載のパイプ曲げ加工装置。
8. 更に、前記加圧手段、ホルダー及びホルダーガイド機構の少なくとも何れかの設定位置を変更する加圧位置変更手段を有する請求項１〜７の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
9. 更に、前記パイプの前記曲げ型及び前記押し型に挟持される部分の内部に心金を配置する心金配置手段を有する請求項１〜８の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
10. 回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、該加圧手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記加圧手段を制御する加圧制御手段と、を用いたパイプ曲げ加工方法であって、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に該入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に前記加圧手段で加圧しつつ、前記パイプを曲げると共に該パイプの絞り加工を行うことを特徴とするパイプ曲げ加工方法。
11. 前記曲げ型の溝部と前記押し型を組合せた部分の周長が前記パイプの周長よりも短い請求項１０記載のパイプ曲げ加工方法。
12. 前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧制御手段にて前記加圧手段を制御することにより、前記パイプの絞り加工を行う請求項１０又は１１に記載のパイプ曲げ加工方法。
13. 更に、前記曲げ型の回転角度を検出する回転角度検出手段を有し、該回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記加圧手段を制御することにより前記パイプの絞り加工を行う請求項１０〜１２の何れかに記載のパイプ曲げ加工方法。
14. 前記パイプの前記曲げ型及び前記押し型に挟持される部分の内部に心金を配置しない請求項１０〜１３の何れかに記載のパイプ曲げ加工方法。

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