JP2007030005A - パイプ及びパイプ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 曲り部の近くに小さなへこみがないパイプと、そのようなパイプの製造方法を提供する。
【解決手段】 第１直線部10bと第２直線部10cを曲り部で連結するようにパイプを製造する。第１直線部10bの内壁面の中に第１パンチ12を挿入するととともに、第２直線部10cの内壁面の中に第２パンチ又は芯金14を挿入する。その状態で、第１パンチ12と第２パンチまたは芯金14とを互いに近接させて、第１直線部12bの内壁面に第１パンチ12によって少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面10tを形成するとともに、第２直線部10cの内壁面に第２パンチまたは芯金14によって少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面10mを形成する。その際、第１直線部10bの第１押圧成形面10tと第２直線部10cの第２押圧成形面10mとを曲り部の内壁面の内周側で直接連結させるか、あるいは、互いに近接させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、パイプ及びパイプ製造方法に関する。

第１直線部と第２直線部を曲り部で連結するようにパイプを製造する種々のパイプ加工方法が提案されている。

特許文献１には、熱交換器等に使用されるパイプの曲げを行うパイプ加工方法が示されている。このパイプ加工方法では、まず長尺のパイプの管端部近傍を通常の大きな曲げ半径で曲げた後に、押圧部材であるパンチによって管端方向から管端部の端面を圧縮することにより、小さな半径の曲げを行い、その後、管端部のバルジ加工を行う。

特許文献２には、熱交換器等に配される配管に使用されるパイプの成形方法が示されている。このパイプ成形方法では、所定長さのパイプを曲げ加工装置によってＵ字状に曲げ、そのＵ字形に形成したパイプを凹状の成形溝を有する拘束治具内に挿入し、Ｕ字形パイプの両端を拘束して、両側管端部を拘束治具の方向へ押圧しながら芯金をパイプ内部に挿入して、Ｃ字形パイプを成形する。
特開平９−１２４７号公報 特開２００４−２１６３８８号公報

しかしながら、このような従来の方法では、小さな曲げのところでパイプが潰れたり、へこんだりする不具合の発生を完全には回避できなかった。

特許文献１に記載の加工方法では、小さな半径の曲げを行うために、管端方向から1つのパンチによりパイプの一方の管端部の端面を圧縮する。このように一方の管端部の端面を圧縮するとき、これとは反対側の、パンチの存在しない他方の管端部の内壁面は、芯金で支持されず、それゆえ押圧成形されることがなく、非押圧成形面となる。その結果、成型したパイプの曲げ部やその近傍が潰れたり、そこの内周側に小さなへこみが形成されることを避けがたい。

特許文献２に記載の加工方法においては、両管端部を同一方向に平行に押圧しながら２つのパンチまたは芯金をパイプ内部に進入してＣ字形のパイプを成形する。この場合、２つのパンチまたは芯金の間の大きな曲り部のパイプ内壁部分は芯金で支持されず、押圧成形されることがなく、非押圧成形面となる。そのため、成型したパイプの曲げ部やその近傍が潰れたり、そこの内周側に小さなへこみが形成されることを避けがたい。

特許文献２には、球状の揺動体をパイプ内部に侵入させる方法が示されている。これだと、パイプの内径を変化させないことは可能であるが、Ｃ字形パイプのように、第１直線部と第２直線部が遠く離れていて、大きな曲り部で連結されるパイプに限定され、曲り部の内壁面の内周側に小さな径の曲りを有するパイプを製造することは困難である。

本発明は、曲り部の内周側に小さなへこみが生じていないパイプと、そのようなパイプの製造方法を提供することを目的としている。

本発明の解決手段を例示すると、以下のとおりである。

（１） 第１直線部と第２直線部が曲り部で連結されているパイプにおいて、第１直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面として形成されており、第２直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面として形成されており、第１直線部の第１押圧成形面と第２直線部の第２押圧成形面が、曲り部の内壁面の内周側で直接連結されているか、あるいは、互いに近接していることを特徴とするパイプ。

（２） 第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっていることを特徴とする前述のパイプ。

（３） 第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くで、へこまず真っ直ぐになっていることを特徴とする前述のパイプ。

（４） 第１直線部と第２直線部を曲り部で連結するようにパイプを製造する方法において、第１直線部の内壁面の中に第１押圧部材を挿入し、かつ、第２直線部の内壁面の中に第２押圧部材を挿入した状態で、第１押圧部材と第２押圧部材とを互いに接触または近接させて、第１直線部の内壁面に第１押圧部材によって少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面を形成し、かつ、第２直線部の内壁面に第２押圧部材によって少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面を形成し、その際、第１直線部の第１押圧成形面と第２直線部の第２押圧成形面とを曲り部の内壁面の内周側で直接連結させるか、あるいは、互いに近接させることを特徴とするパイプ製造方法。

（５） 曲り部の内壁面の外周側を第１押圧部材により押圧し、その押圧に伴って、曲り部の内壁面の内周側を第２押圧部材で押圧して、第２直線部の内壁面に第２押圧部材によって少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面を形成することを特徴とする前述のパイプ製造方法。

本発明の方法によれば、曲り部の内周側に小さな曲りを有し、かつ、そこに小さなへこみが生じていないパイプを精度良く製造できる。曲り部やその近くの部分の内周側が潰れたり、へこんだりしない。

本発明のパイプは、第１直線部の第１押圧成形面と、第２直線部の第２押圧成形面が、曲り部の内壁面の内周側で連結または近接の状態にあるので、曲り部とその近くの部分の形状や板厚が正確に制御されたパイプを製造しやすい。このようなパイプは、製造する際、パイプ端面に圧縮力をかける必要がない。

第１押圧成形面と第２押圧成形面が、曲り部の内壁面の内周側で直接連結されているか、あるいは、互いに近接していて、第１直線部の外壁と第２直線部の外壁が、曲り部の内周側の近くで、へこまず真っ直ぐになっていると、パイプ全長が制限されるケースで、パイプの直線部分を長く確保できる。別言すれば、パイプをコンパクトにすることができる。

本発明においては、押圧部材としてパンチまたは芯金を使用するのが好ましい。

本発明は、第１直線部と第２直線部を曲り部で連結するようにパイプを製造する方法に関する。第１直線部の内壁面の中に第１パンチを挿入するととともに、第２直線部の内壁面の中に第２パンチ又は芯金を挿入する。この状態で、第１パンチの先端部と第２パンチまたは芯金の先端部とを互いに近接させて、第１直線部の内壁面に第１パンチによって少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面を形成するとともに、第２直線部の内壁面に第２パンチまたは芯金によって少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面を形成する。その際、第１押圧成形面と第２押圧成形面とを曲り部の内壁面の内周側で曲りを非常に小さな径にし、互いに近接させる。

第１パンチと第２パンチまたは芯金とを互いに近接させるときは、好ましくは第２パンチまたは芯金を所定の位置に固定した後、第１パンチを第２パンチまたは芯金に接近させる。

第１パンチと第２パンチまたは芯金とを互いに近接させるときは、好ましくはパンチを芯金に対して互いに直角に近接させるが、直角より大きい角度又は小さい角度で近接させることもできる。

曲り部の内壁面の外周側を第１押圧部材で押圧し、それに伴って、曲り部の内壁面の内周側を内向きに引張ると、第１直線部および第２直線部の内壁面の内周側が第１押圧部材および第２押圧部材によって内側から支持されているので、曲り部の内周側の領域が少しずつ小さくなると同時に、第１押圧成形面および第２押圧成形面が少しずつ大きくなる。それゆえ、曲り部やその近くの部分の内周側が潰れたり、へこんだりしない。

前述の形態では、第１パンチと第２パンチまたは芯金とを互いに近接させたが、両者を接触させてもよい。

更に、本発明は、第１直線部と第２直線部が曲り部で連結されているパイプに関する。第１直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面として形成されていて、第２直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面として形成されている。第１押圧成形面と第２押圧成形面が、曲り部の内壁面の内周側で直接連結されているか、あるいは、互いに近接している。曲り部の内壁面の内周側は極小の径または必要に応じて実質的にゼロにするのが好ましい。

また、第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて厚くなっているのが好ましい。パイプの肉厚を増やす場合、加工開始前に同一厚みを有しているパイプを曲げて、パイプの内周側と外周側の長さの差を利用して製造途中で順次パイプの曲がり部の内周側とその近くの厚みを増加させていくのが好ましい。

更に好ましくは、第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くを含めて全ての領域で、へこまず真っ直ぐになっている。

なお、第１押圧成形面と第２押圧成形面は、通例、押圧部材の押圧作用により成形した直後の状態のままにしておくが、必要に応じて、押圧成型した後に、種々の処理を施してもよい。本発明でいう押圧成形面は、そのような処理をした状態のものを含む。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、図を見やすくするために、パンチおよび芯金に対応して配置する加工用の型は図示が省略されている。これらの型の構成は、たとえば特許文献１に記載のものを参考にすることができる。

図１〜３は、一連の製造工程の一部の例を示す説明図である。

パンチ１２は本発明における押圧部材の典型例であり、芯金１４は、本発明における押圧部材の別の典型例である。

本発明においては、パイプ１０は、第１直線部１０ｂと第２直線部１０ｃが曲り部１０ａで連結されている。

パイプを製造する際は、予め曲げ加工を施して大きな曲りの形に形成した曲り部１０ａを有する予備的なパイプ１０を作って、数多く準備しておくのが好ましい。

そのように準備加工された予備的なパイプ１０は、その一方の開放端に第１端面１０ｄを有するとともに、その他方の開放端に第２端面１０ｅを有する。準備加工状態の予備的なパイプ１０は、全体がほぼ「く」の字形状になっていて、第１端面１０ｄから第２端面１０ｅまで内側の壁面全体が、内壁面１０ｆとなっており、パイプ１０の第１端面１０ｄから第２端面１０ｅまでの外側の壁面全体が、外壁面１０ｇとなっている。

図２は、図１に示す予備的なパイプ１０の曲り部１０ａの付近を拡大して示す。

図２において、曲り部１０ａの内周側部分が内周側１０ｈとして示されている。曲り部１０ａの外周側部分が外周側１０ｉとして示されている。

本発明のパイプ製造方法においては、まず、予備加工された予備的なパイプの第１直線部１０ｂの内壁面の中にパンチ１２を挿入するととともに、そのパイプの第２直線部１０ｃの内壁面の中に芯金１４を挿入する。

この点をさらに詳細に説明すると、パイプ１０は、当初、曲り部１０aが破線１０jで示す径よりも大きな径で曲げ加工を施した予備加工状態にあり、そのパイプ１０の一方の開放端（第２端面１０ｅ）から芯金１４を挿入し、もう一方の開放端（第１端面１０ｄ）からパンチ１２を挿入して、固定状態の芯金１４に対してパンチ１２を接近させるように進行させる。この加工途中の段階での曲り部１０ａの内周側１０ｈのライン（形状）が符号１０ｊの破線で示されており、同じく加工途中の曲り部１０ａの外周側１０ｉのライン（形状）が符号１０ｋの実線で示されている。

次に、さらにパンチ１２を芯金１４に対して近接させて、まず、芯金１４によって第２直線部１０ｃの内壁面に曲り部１０ａの近くまで第２押圧成形面１０ｍを延長させて形成する。それに続いて、パンチ１２によって第１直線部１０ｂの内壁面１０ｆに曲り部１０ａの近くまで第１押圧成形面１０tを延長させて図３に示すように形成する。

この点を詳細に説明すると、芯金１４が固定されているとき、パンチ１２が、第１直線部１０ｂの中心軸線Ｙに沿って矢印Ｗの方向（図１）に所定距離だけ進行する。この段階での曲り部１０ａの内周側１０ｈのライン（形状）が符号１０ｎの実線（図２）で示されており、曲り部１０ａの外周側１０ｉのライン（形状）が符号１０ｐの実線で示されている。図１〜２の符号１０ｑの破線は曲り部１０の外壁面成形終了ラインを示す。

図３〜４は、成型加工が完了した状態を示す。

まず図３を参照して詳細に説明すると、曲り部１０ａの外壁面の外周側１０ｉが、パンチ１２によって成形終了ライン１０ｑまで押圧されている。

第１直線部１０ｂの内壁面には、パンチ１２によって曲り部１０ａの内周側の近くまで第１押圧成形面１０ｌが延長して成形される。このとき、第１直線部１０ｂの内壁面の全体が、パンチ１２に押し当てられる。とくに、第１直線部１０ｂの内壁面の、曲り部１０aの内周側との境界部分は、パンチ１２に対応する側面１２ａに押し当てられ真っ直ぐ延ばされて直線状に押圧成形面が延長される。このとき、曲り部１０aの内周側は圧縮されて少しずつ板厚が増える。曲げの内側と外側の長さの差が大きくなる形で、曲り部１０aの内周側の領域が小さくなると同時に、第１押圧成形面１０tが真っ直ぐ延長する形で形成されるのである。

また、第２直線部１０ｃの内壁面は、芯金１４に押し当てられる。とくに、第２直線部１０ｃの内壁面の内周側は、芯金１４の上面１４ａに押し当てられ真っ直ぐ延ばされて直線状に押圧成形面が延長されるのである。このとき、曲り部１０aの内周側は圧縮されて、少しずつ板厚が増える。曲げの内側と外側の長さに差が大きくなる形で、曲り部１０aの内周側が小さくなると同時に、第２押圧成形面１０ｍが延長する形で形成されるのである。

押圧成形の完了時点で、第１直線部１０ｂの第１押圧成形面１０tと第２直線部１０ｃの第２押圧成形面１０は、曲げ部１０aの内周側では、非常に近接しており、非押圧成形面はほとんど存在しない。

第２直線部１０ｃの内壁面のうち、芯金１４の下側に位置する面１０ｓは、パンチ１２と芯金１４によって押圧されないため、非押圧成形面として構成される。図示例では、このような非押圧成形面は、パイプ内のごく狭い内壁面領域に残っているにすぎない。ただし、本発明において、曲げ部１０aの内周側を除けば、非押圧成形面をもっと広域に形成してもよい。

図４は、本発明における押圧成形面をさらに詳細に示すための説明図である。

図４を参照して、押圧成形面と非押圧成形面１０ｓを詳細に説明する。

パンチ１２は、加工途中のＢ領域の内周側が少し先細形に傾斜している。すなわち、パンチ１２の先端１２ｂに向けて少しずつ細くなっている。その結果、パイプ１０の第１直線部１０ｂのＡ領域は、外壁面が他の領域から連続的に直線状の面となっていて、へこまず真っ直ぐになっている。パイプ１０の第１直線部１０ｂのＡ領域の板厚は、曲り部１０ａに向けて少しずつ増加している。

芯金１４の先端部１４ｂも、内周側で、芯金１４の先端面１４ｃに向けて少しずつ細くなるように傾斜している。その結果、パイプ１０の第２直線部１０ｃのC領域は、外壁面が他の領域から連続的に直線状の面となっていて、へこまず真っ直ぐになっている。パイプ１０の第２直線部１０ｃのC領域の板厚は、曲り部１０ａに向けて少しずつ増加している
図４において、第１直線部１０ｂの第１押圧成形面１０tと第２直線部１０ｃの第２押圧成形面１０ｍとの距離Ｅは、好ましくは１ｍｍ以下（さらに好ましくは０．５ｍｍ以下）である。距離Eは、必要に応じて実質的にゼロにすることも可能である。

第１直線部１０ｂの中心軸線Ｙと第２直線部１０ｃの中心軸線Ｘとの交差角度Ｆは、好ましくは１３５〜９０度（さらに好ましくは１００〜９０度）である。

図５は、本発明のパイプ製造方法により製造されたパイプの一例を示す概略断面図である。

表１は、図５のパイプを数多く製造し、それらの中から任意の４つのパイプ（試料１〜４）を選択し,それらのパイプ（試料１〜４）の内周側の板厚を測定した結果を示す。

なお、図５には、表１に対応する測定箇所が丸つきの番号で、第１パンチ側が符号Ｐで、第２パンチまたは芯金側が符号Ｑで示されている。

表１に示されているように、第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっていることが確認された。

また、第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、いずれも、内周側の曲り部近くの領域を含めて全領域に直線状の真っ直ぐな面になっていることが確認された。全てのパイプの内周側の曲り部とその近傍に潰れや小さなへこみは認められなかった。

なお、本発明は、前述の図示された実施例に限定されない。パイプ、パンチ及び芯金の形状や配置は任意である。押圧成形面の形状や成形方法も、図示されたものに限定されない。たとえば、図１〜３に示された例においては、第１押圧成形面１０tの形成前に第２押圧成形面１０ｍが形成されているが、その逆でもよいし、第１押圧成形面１０tと第２押圧成形面１０ｍは同時に形成してもよい。

本発明方法における一連の製造工程の一部の例を示す説明図である。 図１のパイプの曲り部付近を拡大して示す。 図１のパイプの成型加工が完了した状態を示す。 本発明のパイプにおける押圧成形面の説明図である。 本発明のパイプ製造方法により実際に製造されたパイプを示す概略断面図である。

符号の説明

１０ パイプ
１０ａ 曲げ部
１０ｂ 第１直線部
１０ｃ 第２直線部
１０ｄ 第１端面
１０ｅ 第２端面
１０ｆ 内壁面
１０ｇ 外壁面
１０ｈ 内周側
１０ｉ 外周側
１０ｊ、１０ｎ 内周側のライン
１０ｋ、１０ｐ 外周側のライン
１０ｍ 第２押圧成形面
１０ｑ 成形終了ライン
１０ｓ 非押圧成形面
１０t 第１押圧成形面
１２ パンチ（押圧部材の一例）
１２ａ パンチの側面
１２ｂ パンチの先
１４ 芯金（押圧部材の一例）
１４ａ 芯金の上面
１４ｂ 芯金の先端部
１４ｃ 芯金の先端面

Claims (5)

1. 第１直線部と第２直線部が曲り部で連結されているパイプにおいて、第１直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面として形成されており、第２直線部の内壁面が少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面として形成されており、第１直線部の第１押圧成形面と第２直線部の第２押圧成形面が、曲り部の内壁面の内周側で直接連結されているか、あるいは、互いに近接していることを特徴とするパイプ。
2. 第１直線部の内周側の板厚と、第２直線部の内周側の板厚が、曲り部に向けて少しずつ厚くなっていることを特徴とする請求項１に記載のパイプ。
3. 第１直線部の外壁面と第２直線部の外壁面が、曲り部の内周側の近くで、へこまず真っ直ぐになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプ。
4. 第１直線部と第２直線部を曲り部で連結するようにパイプを製造する方法において、第１直線部の内壁面の中に第１押圧部材を挿入し、かつ、第２直線部の内壁面の中に第２押圧部材を挿入した状態で、第１押圧部材と第２押圧部材とを互いに接触または近接させて、第１直線部の内壁面に第１押圧部材によって少なくとも曲り部の近くで第１押圧成形面を形成し、かつ、第２直線部の内壁面に第２押圧部材によって少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面を形成し、その際、第１直線部の第１押圧成形面と第２直線部の第２押圧成形面とを曲り部の内壁面の内周側で直接連結させるか、あるいは、互いに近接させることを特徴とするパイプ製造方法。
5. 曲り部の内壁面の外周側を第１押圧部材により押圧し、その押圧に伴って、曲り部の内壁面の内周側を第２押圧部材で押圧し、第２直線部の内壁面に少なくとも曲り部の近くで第２押圧成形面を形成することを特徴とする請求項４に記載のパイプ製造方法。
   
   

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