JP2008246504A - パイプ曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパーと曲げダイとの間に段差が生じることがなく、耐摩耗性を有し、種々の材質のパイプを使用しても問題がなく、極めて長寿命で設備調整作業を頻繁に行なう必要がないパイプ曲げ加工装置を提供する。
【解決手段】ワイパー４２の先端部を、パイプＰの曲げ開始点Ｓを越え曲げダイ２３の外周面の曲率に沿うように延長したことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、パイプの曲げ加工装置、特に、パイプを曲げるときの皺の発生を防止するワイパーの改良に関する。

例えば、下記特許文献１に開示されたパイプの曲げ加工装置は、パイプやマンドレルを軸方向に前後進するアクチュエータ、パイプの送り方向に直交する方向に圧力型を前後進するアクチュエータ、締め型を曲げロール（曲げダイ）の周りに回動させるアクチュエータなど、各種のアクチュエータを使用し、それぞれにロードセルあるいは測定器を設け、パイプの曲げ状態をリアルタイムで測定し、これをフィードバックすることによりパイプの曲げ部分のしわ、割れの発生を抑制している。

しかし、このようなパイプの曲げ加工装置は、パイプの曲げ部分のしわを防止するために、極めて装置構成が複雑になり、設備コスト的にも不利である。

特に、パイプの曲げ加工装置は、パイプ曲げ加工時の皺の発生を防止するワイパーが設けられている。このワイパーは、直状のパイプを円滑に円弧状にするために設けられたもので、円弧状外周面を有する曲げダイの接線方向から曲げダイの外周面に向かい、先端が曲げダイと接するように設けられている。したがって、ワイパーの先端は、曲げダイとの間に段差が生じないようにエッジ状とされている。この結果、ワイパーの先端は、損耗し易く、損耗すると、ワイパーと曲げダイとの間に段差が生じ、これが製品品質に悪影響を及ぼすことになる。しかも、ワイパーは、パイプと直接接触する部分であり、パイプの傷つき防止から比較的柔らかい材料（銅合金など）により構成されているため、パイプ曲げ加工時に摩耗し易く、低寿命で、製品品質のばらつき防止しようとすれば、設備調整作業を頻繁に行わなければならないという不具合もある。
特開２０００−３２６０１３号公報（要約、請求項１及び図１等参照）。

本発明は、従来技術に伴う問題を解決するためになされたもので、ワイパーと曲げダイとの間に段差が生じることがなく、耐摩耗性を有し、種々の材質のパイプを使用しても問題がなく、極めて長寿命で設備調整作業を頻繁に行なう必要がないパイプ曲げ加工装置を提供することを目的とする。

本発明に係るパイプ曲げ加工装置は、パイプを曲げ加工するために外周面が所定の曲率で円弧状に形成された曲げダイと、当該曲げダイとの間でパイプをクランプするクランプ部材と、当該クランプ部材を前記曲げダイを中心に回動し前記パイプを曲げるときの皺の発生を防止するワイパーと、を有するパイプ曲げ加工装置であって、前記クランプ部材の回動方向における前記ワイパーの先端部を、前記パイプの曲げ開始点を越え前記曲げダイの外周面の曲率に沿って伸延させたことを特徴とする。

本発明は、ワイパーの先端部をパイプの曲げ開始点を越え曲げダイの外周面の曲率に沿うように伸延させたので、ワイパーの先端部をエッジ状にする必要がなく、ワイパーの剛性が向上し、多数回パイプ曲げ加工を行ってもワイパーと曲げダイとの間に段差が生じる虞もなく、しかも、ワイパーを必ずしも柔らかい材料により構成することもなく、耐摩耗性の向上や高寿命化を図ることができる。したがって、種々の材質のパイプを使用しても問題がなく、ワイパーの調整あるいは交換などの作業も頻繁に行なうこともなくなり、生産性、作業性が大幅に向上する。

前記ワイパーを直線部と円弧部とから構成し、前記円弧部を少なくとも曲げダイの外周面に沿ってパイプが曲げられる領域に形成すれば、ワイパーのパイプ当接面の、パイプが曲げられる領域全面を平滑面とすることができ、曲げパイプの全体的製品品質が向上し、パイプの曲げ加工時にパイプが引っ掛らず、しごきに伴うかすの発生や焼き付きの発生が防止できる。

ワイパーを曲げダイに対し脱着自在とすると、ワイパーの交換が容易になり、製品品質のばらつきをより一層防止できる。

ワイパーに、パイプ曲げ加工時の連れ回りを規制する回り止め機構を設けると、ワイパー全体が位置的に安定したものとなり、ワイパー本来の皺発生防止機能が充分発揮され、安定したパイプの曲げ加工ができ、製品品質も向上する。

曲げダイを、当該曲げダイの軸方向中央部分に位置する中央ダイ部と両サイドダイ部に３分割し、前記中央ダイ部にワイパーを脱着可能に設けると、最も摩耗し易いワイパー部分のみの交換が容易となり、より一層ばらつきのない製品が得られ、製品品質も向上する。

サイドダイ部の少なくとも一方に中央ダイ部を貫通する軸部を設け、当該軸部に潤滑油を給油できる構成とすれば、パイプの曲げ加工時にサイドダイ部が中央ダイ部に対し円滑に回動し、安定したパイプの曲げ加工ができ、製品品質が向上する。

サイドダイ部に形成した切除部にパイプをガイドする駒部材を設け、この切除部の軸中心対称位置にも切除部を形成すれば、駒部材あるいはサイドダイ部が損耗しても、これを反転して利用でき、設備コスト的に有利となる。

パイプをクランプし曲げ加工を行なうクランプ部材を駆動する部分を、リンク機構と駆動部とにより構成し、パイプをクランプし曲げ加工するときに生じる反力が分散して前記駆動部に伝達されるようにすると、パイプ曲げにより生じる大きな反力が直接駆動部に伝達されず、設備の長寿命化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面について、詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の一例を示す概略平面図、図２は図１の概略側面図、図３は図１の要部拡大概略図、図４は図２の４−４線に沿う概略断面図である。

本実施形態に係るパイプ曲げ加工装置は、図１，２に示すように、ワークである断面円筒状をしたパイプPを円弧状に曲げるパイプ曲げ部１０と、パイプPを支持するパイプ支持部１とを有している。

パイプ支持部１は、第１基台２と、第１基台２上に設けられたレール３上に載置され、パイプＰの端部を保持し駆動部４によりパイプＰの軸方向に移動されるチャック部５と、チャック部５を挿通し曲げダイ２３側に向かって突設された芯棒６と、芯棒６の先端に設けられ曲げ加工時にパイプＰを内方から保持し変形を防止するマンドレル７（図３参照）と、芯棒６を軸方向に駆動する油圧シリンダなどの駆動部８と、を有している。

なお、パイプＰは、パイプ曲げ部１０側から供給され、マンドレル７を外部から覆いつつ挿入された後、チャック部５に支持されるが、マンドレル７は、図３に示すように、曲げ加工時にパイプＰの曲げに追従するように複数個に分割されている。

パイプ曲げ部１０は、第１基台２の前端にパイプＰの送り方向と直交するように設けられた第２基台１１と、第２基台１１上に設けられ、パイプＰの先端部近傍をパイプＰの軸線に直交する方向からクランプした後、パイプＰの軸線方向に移動する第１クランプ部１２と、第２基台１１の側部に設けられ、回動機構２１により第２基台１１に対し回動してパイプＰの先端部を曲げ加工するベンド部２０と、を有している。

さらに詳述する。第１クランプ部１２は、後述のワイパー４２との間でパイプＰをクランプしつつパイプＰの送り方向に移動するクランプ部材１３と、クランプ部材１３をパイプＰに対し前後進させる油圧シリンダなどの駆動部１４と、を有している。クランプ部材１３は、図２に示すように、第１ベース部材１５上に設けられ、第１ベース部材１５は第２ベース部材１６の上に摺動可能に載置されている。したがって、クランプ部材１３は、図外の駆動部により前記前後進方向（図１の矢印方向）に直交する方向にも移動可能で、パイプＰをクランプしつつパイプＰの軸線方向に移動可能となっている。

ベンド部２０は、図２に示すように、第２基台１１の側部から先端の支持軸２４を中心に円弧状に水平動するように支持されたベンドアーム２２を有している。ベンドアーム２２は、図４に示すように、断面コ字状をした先端部２２ａと、凹部２２ｂが形成された尾部２２ｃとを有しており、先端部２２ａのコ字状部分が第２基台１１に支持されている。

ベンドアーム２２において、先端部２２ａの上面には、パイプＰを曲げ加工するときの、いわば芯部となる曲げダイ２３が設けられ、曲げダイ２３の中心部分には支持軸２４が貫通し、支持軸２４の下端は第２基台１１に取り付けられている。また、尾部２２ｃの凹部２２ｂ内には、曲げダイ２３との間でパイプＰをクランプし、曲げダイ２３との共働でパイプＰの曲げ加工を行う第２クランプ部５０が設けられている。

なお、回動機構２１は、ベンド部２０を第２基台１１に対し支持軸２４を中心として回動させるものであれば、どのようなものであってもよいので、詳述は避けるが、例示的に述べると、エンドレスのチェーン、歯車機構及び油圧シリンダからなり、歯車にエンドレスのチェーンを掛けると共に、チェーンの所定位置と油圧シリンダとを連結し、油圧シリンダによりチェーンを作動し、ベンド部２０を第２基台１１に対し支持軸２４を中心として回動させる構成である。

一般に、曲げダイは、円盤状をした芯材であり、曲げ加工時に周面にパイプＰが嵌合される断面半円弧状をした凹溝が形成されたものであるが、本実施形態の曲げダイ２３は、図４に示すように、曲げダイ２３の軸方向、つまり、上下方向に３分割され、軸方向中央部分に位置固定的に設けられた、後に詳述する中央ダイ部４０と、中央ダイ部４０を挟むように上下に設けられた一対のサイドダイ部２６，２７とから構成されている。なお、両サイドダイ部２６，２７は、略類似した形状をしているので、下方のサイドダイ部２７のみを説明し、上方のサイドダイ部２６の説明は省略する。

図５（Ａ）は下方のサイドダイ部の平面図、図５（Ｂ）は同サイドダイ部の側面図、図６は中央ダイ部の平面図、図７は図６の７−７線に沿う断面相当図である。

下方のサイドダイ部２７は、略円盤状をしたもので、図４に示すように、ベンドアーム２２にキー２８を介して固定されている。サイドダイ部２７自体は、図５（Ａ）に示すように、軸中心の対称位置に切除部２９ａ，２９ｂが形成され、切除部２９ａには、パイプＰを挿入するときのガイドと、曲げダイ２３やパイプＰの損傷防止のために、テーパ面３０ａ，３０ｂが形成された比較的柔らかい材料からなる駒部材３１が設けられている。パイプＰの曲げ加工に利用されるサイドダイ部２７の外周面領域は、一般的に半周以下（１８０度以下）であることから、切除部２９ａの対称位置に切除部２９ｂを形成し、ここに新たな駒部材３１を取り付ければ、駒部材３１などが損耗した場合に他方の切除部を利用し、サイドダイ部２７自体を再利用でき、好ましいものとなる。

サイドダイ部２７は、中央部にボス部３２が突設され、外周縁部には、パイプＰが当接する凹部３３の一部となる凹部３３ａが形成されており、ボス部３２には、支持軸２４が挿通され、パイプＰを曲げる時に生じる大きな力により曲げダイ２３が変位しないようにしている。また、ボス部３２には、頂面から軸方向に向って複数のボルト孔が開設され、この頂面に載置した上方のサイドダイ部２６がボルト３５により固定されている。

ボス部３２は、後述する中央ダイ部４０の中心に開設された通孔Ｏが挿通される部分でもあり、パイプの曲げ加工時には、中央ダイ部４０が位置固定で、両サイドダイ部２６，２７がボス部３２を中心に中央ダイ部４０に対してベンドアーム２２と共に回動するので、ボス部３２の外周面には、螺旋状の給油溝３４が軸方向全長にわたり刻設され、ここに潤滑油を供給することにより、安定的にパイプの曲げ加工ができるようにしている。

中央ダイ部４０は、図６，７に示すように、半円盤状の本体部材４１と、ワイパー４２と、スペーサ部材４３とからなり、これらが、ボス部３２に嵌合するための通孔Ｏを形成するように配置されており、本体部材４１とワイパー４２の外周面には、パイプＰが当接する断面円弧状の凹部３３ｂが形成されている。

ワイパー４２は、直状部４２ａと円弧部４２ｂとを有し、直状部４２ａが本体部材４１の一端にスペーサ部材４３を介してボルト４４により連結され、円弧部４２ｂが本体部材４１の他端にボルト４５により連結されている。このようにワイパー４２の両端をボルト連結の構成にすれば、本体部材４１に対し脱着可能となり、ワイパー４２が摩耗しても容易に交換でき、ばらつきのない製品が得られ、製品品質が大幅に向上することになる。ただし、ワイパー４２は、必ずしも本体部材４１に対し脱着可能である必要はなく、中央ダイ部４０と一体に形成してもよいことはいうまでもない。

特に、本実施形態に係るワイパー４２は、全体的に本体部材４１と同じ厚さであり、直状部４２ａと円弧部４２ｂとは、一体に形成されているので、従来のワイパーのようにエッジ構造を有する先端部を形成する必要がなく、曲げダイとの間に段差が生じる虞もない。

また、エッジ構造とする必要がないので、必ずしも柔らかい材料により構成する必要もなく、比較的硬度のある材料、例えば、ＳＫＤ１１などの工具鋼であって、硬度がＨＲＣ６０程度の硬いものを使用して形成することができる。したがって、ワイパー４２自体の耐摩耗性を大幅に向上させることができ、極めて高寿命なものとなる。

ワイパー４２の円弧部４２ｂは、曲げダイ２３の外周面の曲率に沿うように、パイプＰの曲げ開始点ＳからパイプＰの曲げに必要となる角度θ（例えば、９０度）まで伸延されている。

このようにワイパーの先端部、つまり、円弧部４２ｂの先端部を、パイプＰの曲げ開始点Ｓを越え、曲げダイ２３の外周面の曲率に沿うように伸延すると、ワイパー４２におけるパイプＰの当接面は、パイプＰを保持する部分から曲げ加工を行う領域に至るまで全域にわたって均一で平滑な面にすることができ、前述したエッジ構造にする必要もなく、段差が生しることもないのみでなく、パイプの曲げ加工時にパイプが引っ掛らず、しごきに伴うかすの発生や焼き付きの発生も防止でき、製品品質を大幅に向上させることができる。

ワイパー４２の直状部４２ａには、パイプ曲げ加工時の連れ回りを防止する回り止め部４６が設けられている。これによりワイパー４２全体を位置的に安定させ、ワイパー本来の皺発生防止機能を充分発揮し、製品品質のよい曲げ加工ができる。回り止め部４６は、直状部４２ａの後端部位に形成された溝部４７と、第２基台１１から立設されかつ溝部４７に挿通された支柱４８とから構成されているが、これのみでなく、他の固定構造であってもよい。

第２クランプ部５０は、図４に示すように、ベンドアーム２２の尾部２２ｃに形成された凹部２２ｂ内に設けられ、パイプＰの先端を曲げダイ２３の外周面に軸直角方向から押圧しクランプつつ曲げダイ２３を中心として回動する第２クランプ部材５１と、第２クランプ部材５１を凹部２２ｂ内から円弧状の軌道に沿って突出させるリンク機構５２と、リンク機構５２に連結された油圧シリンダなどからなる駆動部５３とを有している。

第２クランプ部材５１は、断面台形状をしているが、先端面に、曲げダイ２３の外周面との間でパイプＰをクランプする溝５１ａを有する加圧部材５１ｂが設けられ、下面に、リンク機構５２が連結されている。

リンク機構５２は、例えば、ベンドアーム２２側に設けられた主リンク５４、第２クランプ部材５１側に設けられた主リンク５５、及び、両主リンク５４、５５間に設けられた中間リンク５６，５７，５８を有し、中間リンク５６と５７との間のピン５９が第２クランプ部材５１に連結され、駆動部５３が中間リンク５７に連結されている。したがって、駆動部５３の作動により、第２クランプ部材５１を、斜め下方から上方に向って円弧状の軌道に沿って押し上げ、曲げダイ２３との間でパイプＰをクランプするようになっている。

このようにすれば、第２クランプ部材５１が、パイプＰを曲げるときに作用する大きな反力が第２クランプ部材５１を介して駆動部５３に伝達しても、この反力は、リンク機構５２によって分散され、大きな反力が駆動部５３に直接伝達されることがなく、駆動部５３の耐久性が向上する。

ただし、リンク機構５２は、上述したものに限定されるものではなく、パイプＰをクランプし曲げるときの反力が駆動部５３に直接伝達されないようにしたものであれば、でのようなものであってもよい。

次に本実施形態の作用を説明する。

図８（Ａ）〜図１１（Ａ）はパイプの曲げ加工状態を示す概略平面図、図８（Ｂ）〜図１１（Ｂ）は同概略側面図である。

まず、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、パイプＰを曲げダイ２３側からパイプ支持部１に向って挿入し、パイプＰの内部にマンドレル７が位置するようにセットした後、パイプＰの端部をチャック部５により把持する。そして、駆動部４によりパイプＰの先端部がパイプＰの曲げ開始点Ｓを越えるようにパイプＰを移動する。マンドレル７もパイプＰの先端部に位置するように調整する。なお、この時点では、パイプ曲げ部１０の各部材は、待機状態である。

次に、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１クランプ部１２を作動し、パイプＰの先端部位をクランプ部材１３により軸直角方向から押圧しクランプすると共に、第２クランプ部５０を作動し、第２クランプ部材５１と曲げダイ２３との間でパイプＰの先端をクランプする。

第１クランプ部１２と第２クランプ部５０によりパイプＰをクランプしたまま、回動機構２１を作動すると、ベンド部２０が第２基台１１に対し回動する。

第２クランプ部５０は、回動機構２１により支持軸２４を中心として回動し、第２クランプ部材５１が、パイプＰを曲げダイ２３の凹溝３３に押付けつつ回動することになり、クランプ部材１３は、パイプＰの軸方向に追従して移動する。

この結果、パイプＰは、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、曲げダイ２３の外周面に沿って変形され、曲げ加工される。

ここにおいて、本実施形態では、ワイパー４２が、パイプＰの曲げ開始点ＳからパイプＰの曲げに必要となる角度まで伸延され、ワイパー４２の当接面４２ｃも平滑な面とされているので、パイプＰは引っ掛らず、しごきに伴うかすの発生や焼き付きが生じることなく、スムーズに曲げ加工される。

また、第２クランプ部５０においては、リンク機構５２が直状に伸び、曲げによって生じる反力が第２クランプ部材５１に作用しても、この反力に対する強力な抗力を発揮することになり、また、反力は、リンク機構５２に伝達されるものの、駆動部５３に直接作用することはない。

パイプＰの曲げが、必要となる角度まで行われると、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、クランプ部材１３及び第２クランプ部材５１を元の位置に戻し、チャック部５によるパイプＰの把持を解除し、パイプＰを取り出す。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態の曲げダイは、中央ダイ部と一対のサイドダイ部とに３分割し、サイドダイ部の軸部を中央ダイ部を貫通させてボルトにより連結しているが、中央ダイ部にボス部を設けてもよい。

本発明は、種々のパイプを円滑に曲げるパイプ曲げ加工に利用できる。

本発明の実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の一例を示す概略平面図である。 図１の概略側面図である。 図１の要部拡大概略図である。 図２の４−４線に沿う概略断面図である。 （Ａ）は下方のサイドダイ部の平面図、（Ｂ）は同サイドダイ部の側面図である。 中央ダイ部の平面図である。 図６の７−７線に沿う断面相当図である。 （Ａ）はパイプの曲げ加工状態を示す概略平面図、（Ｂ）は同概略側面図である。 （Ａ）はパイプの曲げ加工状態を示す概略平面図、（Ｂ）は同概略側面図である。 （Ａ）はパイプの曲げ加工状態を示す概略平面図、（Ｂ）は同概略側面図である。 （Ａ）はパイプの曲げ加工状態を示す概略平面図、（Ｂ）は同概略側面図である。

符号の説明

１２…クランプ部、
１３…クランプ部材
２３…曲げダイ、
２４…支持軸、
２６，２７…サイドダイ部、
２９ａ、２９ｂ…切除部、
３１…駒部材、
３２…ボス部、
３４…給油溝、
４０…中央ダイ部、
４２…ワイパー、
４２ｃ…ワイパーのパイプ当接面、
４６…回り止め部、
５０…第２クランプ部、
５１…第２クランプ部材、
５２…リンク機構、
５３…駆動部、
Ｐ…パイプ、
Ｓ…パイプの曲げ開始点。

Claims (9)

1. パイプを曲げ加工するために外周面が所定の曲率で円弧状に形成された曲げダイと、当該曲げダイとの間でパイプをクランプするクランプ部材と、当該クランプ部材を前記曲げダイを中心に回動し前記パイプを曲げるときの皺の発生を防止するワイパーと、を有するパイプ曲げ加工装置であって、
   前記クランプ部材の回動方向における前記ワイパーの先端部を、前記パイプの曲げ開始点を越え前記曲げダイの外周面の曲率に沿って伸延させたことを特徴とするパイプ曲げ加工装置。
2. 前記ワイパーは、直線部と、前記ワイパー先端部を有する円弧部とからなり、前記円弧部は少なくとも前記曲げダイの外周面に沿って前記パイプが曲げられる領域に形成したことを特徴とする請求項１に記載のパイプ曲げ加工装置。
3. 前記ワイパーは、前記パイプが当接する面を全面にわたり平滑面としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプ曲げ加工装置。
4. 前記ワイパーは、前記曲げダイに脱着自在に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパイプ曲げ加工装置。
5. 前記ワイパーは、前記パイプ曲げ加工時の連れ回りを防止する回り止め部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパイプ曲げ加工装置。
6. 前記曲げダイは、当該曲げダイの軸方向中央部分に位置する中央ダイ部と、該中央ダイ部を挟むように設けられた一対のサイドダイ部とに３分割し、前記中央ダイ部に前記ワイパーを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のパイプ曲げ加工装置。
7. 前記サイドダイ部の少なくとも一方は、前記中央ダイ部を貫通するボス部を有し、当該ボス部と前記中央ダイ部との間に潤滑油を給油する構成としたことを特徴とする請求項６に記載のパイプ曲げ加工装置。
8. 前記サイドダイ部は、曲げ加工するために挿入される前記パイプが当接する位置に切除部を形成し、当該切除部に前記パイプをガイドする駒部材を設け、前記切除部の軸中心対称位置にも前記駒部材を設けることができる切除部を形成したことを特徴とする請求項６又は７に記載のパイプ曲げ加工装置。
9. 前記クランプ部材は、前記パイプをクランプするクランプ位置と、待機位置との間で往復動させるリンク機構及び当該リンク機構に連結された駆動部とを有し、前記リンク機構を、前記パイプをクランプし曲げ加工するときに生じる反力が分散して前記駆動部に伝達されるように複数のリンクを相互に連結することにより構成したことを特徴とする請求項１に記載のパイプ曲げ加工装置。

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