JP3793762B2

JP3793762B2 - Metal strip bending apparatus and metal strip bending method

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Publication number: JP3793762B2
Application number: JP2003140824A
Authority: JP
Inventors: 徹佐藤; 公子佐藤
Original assignee: 有限会社オータス; 公子佐藤
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2023-05-19
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属条材曲げ加工装置及び金属条材曲げ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１は、本発明者が先に発明したアプセット曲げ方式の鋼管曲げ技術を開示している。この従来装置を使用する鋼管の曲げ加工は、図８に示すように次の要領で行われている。
【０００３】
鋼管１はその内面にチェーン１０４を鋼管の中心軸に対して偏心して渡され、前部挟圧板１０２および後部挟圧板１０３と油圧ジャッキ１０５によって、チェーン１０４には引張り力が与えられている。後部挟圧板１０３はジャッキ１０５と鋼管移動装置１０６と一体となっており、レール１０７の上を鋼管１の軸方向に移動する。鋼管１の外周を加熱するための加熱コイル１１１は、図示しないコイルホルダによって支えられており、加熱装置１１０に接続されている。
【０００４】
加熱コイル１１１に給電すると、鋼管１は加熱コイル１１１からの誘導電流によって順次加熱されていく。加熱コイル１１１は環状であるから、鋼管１は環状に加熱される。この環状加熱部は、加熱コイル１１１内の環状流路に導かれ、加熱コイル１１１に環状に配列した多数の孔から噴出する冷却水によって順次前側から冷却されていく。冷却水噴出孔は環状に設けられているので環状冷却部となる。環状加熱部は、環状冷却部によって前側から環状に冷却されていく。その結果、鋼管１には、軸線を中心軸とする環状の局部加熱部が、鋼管の前進に伴って、順次形成される。すなわち、局部加熱部は、鋼管１の前進に伴ってその軸線方向に移動（後退）する。環状の局部加熱部は、鋼の再結晶温度以上の温度である。軸線方向の幅の加熱帯の温度がそれで、７６０℃〜９００℃である。
【０００５】
特許文献１の従来装置による鋼管の曲げ加工は次の要領で行われる。
油圧ジャッキ１０５によりチェーン１０４の両端の固定点の間に引張り力を加えると、両固定端は鋼管内面の偏芯軸上にあるから、鋼管１はその偏芯軸線方向の圧縮力を受けながら順次移動する環状の局部加熱部において連続して曲がっていく。
【０００６】
特許文献２は、本発明者が先に発明したアプセット曲げ方式による鋼管のＳ字曲げ技術を開示している。図９の（ａ）と（ｂ）は第１段階のＲ曲げ工程を示すもので、ここまでは前述の特許文献１の方法と同じである。図９の（ｃ）〜（ｆ）は次の第２段階の曲げ工程を示している。Ｒ曲げ後、ジャッキ１０５とチェーン１０４を緩め、鋼管１を管軸まわりに１８０゜回転させて上下を入れ替え（図９（ｃ）参照）、次いで前部挟圧板２を取り外す（図９（ｄ）参照）。図９の（ｇ）はＳ字曲げの第２段階で使用するスペーサ１１８を示す。スペーサ１１８はワイヤロープ１０４の偏心位置を設定するための部材であり、このスペーサ１１８を管内に挿入することによりチェーン１０４が鋼管１の中心軸線に対して曲げようとする方向に偏心して設定される（図９（ｅ）参照）。偏心軸圧縮荷重を鋼管１の腹側に付与して、図９の（ｆ）に示すように第２段階のＳ曲げ加工を行う。
【０００７】
特許文献３の曲げ加工装置は、図１０の（ａ）〜（ｃ）に示すように、鋼管１はその外面にワイヤロープ２０４を鋼管の中心軸に対して偏心して渡され、前部挟圧板２０２および後部挟圧板２０３と油圧ジャッキ２０５によって、ワイヤロープ２０４には引張り力が与えられている。ワイヤロープ２０４は扇形ガイド２０８によって案内され、鋼管１の曲げられていない部分と平行に置かれている。後部挟圧板２０３はジャッキ２０５と鋼管移動装置２０６と一体となっており、レール２０７の上を管軸方向に鋼管１とともに移動される。
【０００８】
この従来装置では、油圧ジャッキ２０５によりチェーン２０４の両端の挟圧板２０２，２０３間に引張り力を加えると、前後の挟圧板２０２，２０３は鋼管外面の偏心軸上にあるので鋼管１はその偏心軸線方向の圧縮力を受け、順次移動する加熱コイル２１１により加熱されながら送られ、図１１に示すように連続して曲げられていく。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２９６７４８２号公報（特開２０００−１５３５０号公報）
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−３６１３２９号公報
【００１１】
【特許文献３】
特許第１１３６６９５号公報（特開昭５４−１２８９７０号公報）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３の曲げ加工方法には次の問題点がある。
図１２に示す曲げ加工前の状態では偏心量ε₀は小さいが、図１３に示すように曲げ角度が４５°以上進むと偏心量ε₁が増大し（ε₁＞ε₀）、管の背側が膨らんでしまう。すなわち、曲げが進行するに従って管の腹側に作用する圧縮力が小さくなり、それとともに背側に作用する引張力が大きくなるため、同文献の第１９図に破線で示すように管の背側が伸びて外側に膨らむように変形する。このため、特許文献３の曲げ加工方法では、背側の減肉が大きい上に、曲げ半径を一定に保って曲げることができない。すなわち、従来方法では曲げ終わるまで曲率を一定に保持することができない。
【００１３】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、背側の減肉を抑制し、かつ所定の曲げ半径（曲率）で金属条材を曲げることができる金属条材曲げ加工装置及び金属条材曲げ加工方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者が先に発明した特許文献１の曲げ方法には次の問題点がある。
【００１５】
（１）チェーンを管内に挿通する場合は、チェーンにより金属条材の内面に擦り傷が発生する場合がある。
【００１６】
（２）チェーンの代わりにワイヤロープを用いる場合は、環状加熱部での断線を防ぐためにワイヤロープに断熱材を巻いて保護する必要があるが、内径の小さな金属条材を曲げる際に、スペース上の制約から十分な断熱材の厚さを確保できない場合がある。
【００１７】
さらに、特許文献２の曲げ方法では、一本の金属条材を、曲げ方向を変えて複数回の曲げ加工を行い、Ｓ字状の曲げ管や立体的な曲げ管を製作しようとするとき、金属条材の中にスペーサを挿入してワイヤロープの偏心位置を曲げようとする方向に調整するという煩わしさがあった。
【００１８】
そこで、本発明者は、特許文献１および特許文献２の曲げ方法について鋭意研究し、改良を積み重ねた結果、以下に述べる本発明を完成させた。
【００１９】
本発明に係る金属条材曲げ加工装置は、金属条材を外側から環状に局部加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱された環状加熱部の近傍を環状に冷却する冷却手段と、金属条材の外側に配置される少なくとも一対の牽引索を有し、金属条材の中心軸に実質的に平行で、かつ曲げようとする側に偏心した偏心軸線に沿って実質的に左右対称の引張り力を前記牽引索のそれぞれに印加し、これらの引張り力を合成した合成力を金属条材に付与する引張り力付与手段と、前記牽引索の端部が締結され、前記引張り力付与手段からの引張り力を前記牽引索を介して金属条材への偏心軸圧縮荷重として作用させる前部挟圧手段および後部挟圧手段と、未だ曲げられていない金属条材の中心軸線と前記牽引索の中心軸線との偏心量ｅの値を０＜ｅ≦（金属条材外径Ｄ／２）の範囲に設定して引張り力の方向を金属条材の中心軸線と実質的に平行に案内する少なくとも一対の扇形状の案内部材と、前記扇形状の案内部材に間隔を詰めて支持され、曲げられた金属条材の中心軸線と前記牽引索の中心軸線とが前記偏心量ｅを保ちながら所定の曲率半径で曲がるように金属条材を拘束する複数の拘束部材と、金属条材と前記加熱手段と前記冷却手段とを金属条材の軸線方向へ相対移動させる移動手段と、を具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る金属条材曲げ加工方法は、（ａ）金属条材を外側から加熱手段により環状に局部加熱し、（ｂ）前記加熱手段で加熱された環状加熱部の近傍を冷却手段により環状に冷却し、（ｃ）前部挟圧手段と後部挟圧手段とで金属条材の両端又はその近傍をそれぞれ拘束し、少なくとも一対の牽引索を金属条材の外側に配置し、該牽引索の端部を前部挟圧手段に締結し、金属条材の中心軸に実質的に平行で、かつ曲げようとする側に偏心した偏心軸線に沿って実質的に左右対称の引張り力を前記牽引索のそれぞれに印加し、これらの引張り力を合成した合成力を金属条材への偏心軸圧縮荷重として作用させ、（ｄ）扇形状の案内部材を用いて、未だ曲げられていない金属条材の中心軸線と引張り力付与手段の中心軸線との偏心量ｅの値を０＜ｅ≦（鋼管外径／２）の範囲に設定して前記引張り力を鋼管金属条材の中心軸線と平行に伝達させ、（ｅ）前記扇形状の案内部材に間隔を詰めて支持された複数の拘束板を用いて、金属条材の中心軸線と前記扇形状の案内部材とが前記偏心量ｅを保ちながら所定の曲率半径で曲がるように金属条材を拘束し、（ｆ）金属条材と前記加熱手段と前記冷却手段とを金属条材の軸線方向へ相対移動させながら、曲げ加工前後における金属条材の中心軸線と前記引張り力の中心軸線とが偏心量ｅを保つように前記牽引索を牽引して、所定の曲率半径で金属条材を曲げることを特徴とする。
【００２１】
なお、本明細書中において「金属条材」とは、炭素鋼管、低合金鋼管、ステンレス鋼管、ニッケル基合金管、クロム基合金、コバルト基合金など各種金属材料からなる管材の他に、Ｈ型鋼、Ｉ型鋼、チャンネル型鋼、アングル型鋼などの各種断面形状の型鋼を含むものとする。
【００２２】
また、牽引索および扇形状の案内部材は、一対のみに限定されるものではなく、金属条材を中央に挟んで左右対称に二対、三対、四対のように複数対設けるようにしてもよい。スペースが許す限り複数対の牽引索と扇形状案内部材を設けることにより、さらに大きな偏心軸圧縮荷重を金属条材に付与することが可能になる。
【００２３】
また、牽引索としてチェーンまたはワイヤロープを用いることができる。ワイヤロープを牽引索に用いる場合は、曲げ開始時におけるロープの初期伸びがチェーンのそれと比べて大きいので、その伸び量を予め把握しておき、それに基づいて牽引索の引張速度Ｖ１および曲げ速度Ｖ２をそれぞれ補正することが望ましい。
【００２４】
また、未だ曲げられていない部位の拘束部材は可能な限り環状加熱部の近傍部位を拘束することが望ましいが、拘束部材を取り付ける位置は特に限定されるものではない。
【００２５】
また、拘束部材は、既に曲げられた部位と未だ曲げられていない部位との両方ともを拘束することが好ましい。しかし、曲げ角度がおよそ３０°以下の範囲であれば、既に曲げられた部位に複数の拘束板を間隔を詰めて取り付け、すなわちスペースが許す範囲で狭ピッチに拘束するだけであっても本発明の効果は得られる。
【００２６】
本発明では、扇状の案内部材に拘束板の数をスペースが許される範囲で可能な限り間隔を詰めて多く装着し、既に曲げられた部位を強固に拘束した状態で、金属条材の軸から偏心する偏心軸に沿って配置した牽引索により金属条材を引き戻すので、既に曲げた部分が外側に膨らむ変形が有効に防止され、曲げ終わるまで所定の曲げ半径（曲率）を維持することができるとともに、腹側には曲げに必要な圧縮力が印加されるが、背側にはほとんど引張り力が作用しなくなるので、背側の減肉が抑制される。
【００２７】
さらに、未だ曲げられていない部位に押え部材（押えローラ）を設けて金属条材を拘束するので、背側に向けて膨らもうとする変形が抑えられ、既に曲げられた部位の拘束が有効となり、従来よりもさらに精密に所定の曲げ半径を維持することができる。
【００２８】
これに対して、特許文献３の従来の曲げ方法では、拘束部材としての補助腕の数がせいぜい２〜３個であり、１本目の補助腕を曲げ部にセットして、次の２本目を入れようとしている間にも破線で示すようにどんどん変形が進行して、曲げ半径が徐々に目標値から外れてしまう（同文献の第１９図参照）。このため、２本目の補助腕を入れたときには１本目挿入のときよりも金属条材はさらに目標から外れた曲率を有し、すなわち更に目標値から外れた曲げ半径に２本目を入れることになる。
【００２９】
次に、特許文献３の曲げ加工原理について図１２および図１３を用いて説明する。
図１２の（ａ）（ｂ）に示すように、曲げ加工前の鋼管の管軸とワイヤロープ２０４の中心軸線ａとは偏心量ε₀に設定されている。図１３はワイヤロープ２０４を引き縮めることにより鋼管１を曲げた様子を示す側面図で、このときの偏心量ε₁は図１２の偏心量ε₀よりも大きくなっており（ε₁＞ε₀）、鋼管とワイヤロープの平行が大きく崩れている。
【００３０】
図１０の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、特許文献３の曲げ加工では扇形のワイヤガイド板１８を用いることによって、鋼管１とワイヤロープ２０４との平行を保とうとしているが、図１１および図１３に示すように、偏心軸圧縮荷重により鋼管１が折り曲げられてしまう。この折り曲げ量が大きいと鋼管１の両端はパイプクランプ２１２及び２１３から脱落する。このため、鋼管１とワイヤロープ４の平行を保つことができなくなり、曲げ半径の制御ができなくなる。すなわち、特許文献３の曲げ加工方法においては、扇形のワイヤガイド板１８と曲げ管が同心円を描いて曲げ加工することができないので、曲げ半径の制御ができない。
【００３１】
これに対して、本発明は、金属条材に折れ曲がりを生じることなく所定の曲げ半径で一様に曲げることができる。すなわち、曲げ加工中に金属条材１とワイヤロープ４とが平行を保つことができるようにして、安定した曲げ加工を可能とするものであり、かつ、一本の金属条材を、曲げ方向を変えて複数回の曲げ加工を行い、Ｓ字状の曲げ管や立体的な曲げ管を製作しようとするとき、金属条材の中にスペーサを挿入してワイヤロープの偏心位置を曲げようとする方向に調整するという煩わしさを無くし、簡単かつ確実にＳ字曲げ管や立体曲げ管を製作することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１と図２を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
鋼管１はその外面にチェーン４を管の中心軸に対して偏心して渡され、前部挟圧板２および後部挟圧板３と油圧ジャッキ５によって、チェーン４には引張り力が与えられている。チェーン４は、鋼管１の外側に配置され、側方からの視野において鋼管の管軸ＣＬ１に対して偏心する偏心軸ＣＬ２に沿って伸び出しており、曲げ加工中にチェーンの引張り力の方向を鋼管の管軸ＣＬ１と平行に案内するための扇形状のワイヤガイド板８に設定されているガイド溝９によって所定の偏心量ｅが保たれている。
【００３４】
ワイヤガイド板８はチェーンの引張り力を鋼管１に伝達して鋼管に偏心軸圧縮荷重として作用させるため前部挟圧板２と一体となっている。ワイヤガイド板８には、鋼管１が折れ曲がることを防止するための拘束板１４を取り付けるための複数の孔１７が形成されている。左右一対の取付けネジ１６をワイヤガイド板８の孔１７に通して両側から締結することによって、拘束板１４をワイヤガイド板８に固定することができる。
【００３５】
拘束板１４は、曲げ加工中の鋼管１が曲げ半径外側に折れ曲がるのを阻止できるに十分な剛性を有しており、上部に位置微調整用のネジ１５が取り付けられている。ネジ１５を調節することにより、鋼管の既に曲げられた部分１ｂに対する拘束板１４の取付け位置を微調整することができる。
【００３６】
後部挟圧板３はジャッキ５と鋼管移動装置６と一体となっており、レール７の上を鋼管１の軸方向に移動する。鋼管１の外周を加熱するための加熱コイル１１は、図示しないコイルホルダによって支持され、図示しない高周波電源に接続されている。加熱コイル１１に通電すると、鋼管１は加熱コイル１０からの誘導電流によって環状に順次加熱されていく。
【００３７】
図５に示すように、加熱コイル１１は水冷ジャケット２０の構造をなすものである。水冷ジャケット２０の内部は仕切２１で２つの流路２２，２３に仕切られている。一方の流路２３は加熱コイル１１の本体が過熱しないように水冷するための循環流路であり、図示しない熱交換器に連通している。他方の流路２２は、図示しない水供給源に連通し、複数の噴出孔２４においてそれぞれ開口している。噴出孔２４は、加熱コイル１１の内周側のコーナー部分において、全周にわたり所定の等ピッチ間隔に形成され、斜め前方を向いて開口している。このため、噴出孔２４からの冷却水は、環状加熱部１Ｈの直ぐ下流側（鋼管の曲げ送り方向の下流側）に噴射される。
【００３８】
複数の噴出孔２４は環状に配置されているので、幅Ｗをもつ環状加熱部１Ｈの直ぐ後に環状の冷却部が形成される。従って、環状加熱部１Ｈは、環状冷却部によって順次環状に冷却されていく。その結果、環状加熱部１Ｈは、鋼管１の前進に伴ってその軸線方向に移動（後退）する。なお、環状加熱部は、鋼管１の再結晶温度以上の温度に高周波誘導加熱される。炭素鋼管を例にとって言えば、環状加熱部１Ｈの幅Ｗの領域は７６０℃〜９００℃の高温に加熱される。
【００３９】
次に、上記装置を用いて鋼管を曲げ加工する場合について説明する。
【００４０】
図１の（ａ）〜（ｃ）は曲げ前における装置と鋼管の形態を示しており、予め加熱コイル１１の左側には２枚の拘束板１４が取り付けられている。図１の装置により鋼管１を曲げるとき、油圧ジャッキ５によりチェーン４の両端の固定点の間に引張り力を加えると、両固定端は鋼管の偏心軸ＣＬ２上にあるから、鋼管１はその偏心軸ＣＬ２線方向の圧縮力を受けながら順次移動する環状の局部加熱部１Ｈにおいて連続して曲がっていく。
【００４１】
図２は曲げ加工中における装置と鋼管の形態を示しており、曲がり部分には２枚の拘束板１４が取り付けられている。このようにして既に曲げ加工が終了した部分１ｂに拘束板１４をスペースが許す限り詰めて取り付け、鋼管の曲げた部分１ｂを強固に拘束することによって、曲げ加工中の鋼管が曲げ半径の外側に膨れて折れ曲がるのを阻止することができる。
【００４２】
鋼管移動装置６（移動台車）の移動速度は、図示しない鋼管移動速度調節器および鋼管移動速度表示器によって調節されるようになっている。
【００４３】
油圧ジャッキ５は、図示しない油圧ジャッキ引張り力調節器、油圧ジャッキ引張り力表示器、油圧ジャッキ引張り速度調節器によって、油圧ジャッキ引張り力または油圧ジャッキ引張り速度を調節することができるようになっている。ジャッキ引張り速度と、局部加熱部と鋼管との相対移動速度の比は、図示しない同調節器によって調節できるようになっている。
【００４４】
加熱コイル１１による鋼管１の加熱温度と冷却水２５の温度および量は図示しない制御手段によってそれぞれ制御されるようになっている。
【００４５】
上記の装置を用いて鋼管を曲げる加工は次の要領で行われる。
【００４６】
油圧ジャッキ５によりチェーン４の両端の固定点の間に引張り力を加えると、両固定端は鋼管の偏心軸上にあるから、鋼管１はその偏芯軸線方向の圧縮力を受けながら順次移動する環状の局部加熱部において連続して曲がっていく。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、図３と図４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記第１の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
本実施形態では複数回曲げ（Ｓ曲げ）の例を示す。図３の（ａ）には、第一回目の曲げ加工が終了し、次にその曲げ方向を反転させて第２回目の曲げ加工を行おうとしたときの形態を示す。前部挟圧板２は前部パイプクランプ１２と一体となっている。前部挟圧板２には鋼管１が貫通できる穴があいており、すでに第一回目の曲げ加工を終了した鋼管１は、前部挟圧板２を貫通して、前部パイプクランプ１２によって把持されている。本実施形態の曲げ加工の方法は上記第１の実施形態の曲げ加工方法と実質的に同じである。
【００４８】
このようにして複数回曲げにおいても同様に、既に曲げ加工が完了した部分に拘束板１４をスペースが許す限り詰めて取り付けることによって、曲げ加工中の鋼管１が曲げ半径外側に折れ曲がるのを阻止しながら複数回曲げを行うことができる。
【００４９】
次に、図６および図７を参照して本発明の曲げ加工原理を理論的に解析してみる。
【００５０】
（ｉ）金属条材の背側が伸びも縮みもせずに曲がるものとする場合は、次の式（１）〜（４）を用いてワイヤロープの引張速度Ｖ₁、金属条材と加熱コイルとの相対速度Ｖ₂をそれぞれ求めることができる。これから図７の（ｂ）に破線で示す軸方向の圧縮速度分布Ｑ１（特性線ＢＫＪＩ）が得られる。
【００５１】

（ｉｉ）金属条材の背側が微小量αだけ伸びながら曲がるものとする場合は、次の式（５）と（６）を用いて速度比Ｖ₁／Ｖ₂を求めることができる。これから図７の（ｃ）に実線で示す軸方向の圧縮速度分布Ｑ２（特性線ＡＫＪＩ）が得られる。
【００５２】

但し、ｄ：金属条材の外径、θ：曲げ角度、α：伸び率（実験により求める）、
Ｒ₁：金属条材中心の曲げ半径、Ｒ₂：内側曲げ半径、
Ｒ₃：外側曲げ半径、Ｒ₄：扇形状ガイドの半径（ワイヤロープの曲げ半径）、
ｅ：金属条材中心軸ＣＬ１から偏心軸ＣＬ２までの偏心量、
Ｌ₀：曲げ前の金属条材長さ、Ｌ₁：曲げ後の金属条材長さ、Ｌ₂：内側曲げ部の長さ、
Ｌ₃：外側曲げ部の長さ（Ｌ₃＝２πＲ₃θ／360°）、
Ｌ₄：ワイヤロープの曲がり長さ、Ｌ₅：ワイヤロープの引張長さ、
Ｖ₁：ワイヤロープの引張速度、Ｖ₂：金属条材と加熱コイルとの相対速度、
ｔ：曲げ加工時間、をそれぞれ示す。
【００５３】
【実施例】
表１に速度Ｖ₁，Ｖ₂および速度比Ｖ₁／Ｖ₂，Ｖ₂／Ｖ₁の実測値および理論値をそれぞれ併記した。なお、金属条材の外径ｄが決まると、ワイヤロープの引張長さＬ₅も決まる。
【００５４】
【表１】

【００５５】
実施例１〜５は、それぞれ上式（１）〜（６）を用いて算出した理論値である。
【００５６】
実施例６は、実際に鋼管サンプルを曲げ加工して得た実測値である。外径７２ｍｍの鋼管においてＶ₂＝２９ｍｍ／分のときにＶ₁＝３．１ｍｍ／分の結果が得られ、この実測値は理論値と非常に良く一致した。
【００５７】
実施例７は、実際に鋼管サンプルを曲げ加工して得た実測値である。外径８２ｍｍの鋼管においてＶ₂＝３０ｍｍ／分のときにＶ₁＝１０．８ｍｍ／分の結果が得られ、この実測値は理論値と非常に良く一致した。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、背側の減肉を抑制でき、かつ所定の曲げ半径を保った状態で金属条材を曲げ加工することができる。
【００５９】
また、本発明によれば、曲げ角度が大きい場合であっても、金属条材に折れ曲がりを生じることなく所定の曲げ半径で曲げることができる。
【００６０】
また、本発明によれば、引張り力付与手段としてのチェーンを鋼管の外側に配置し、チェーンと鋼管を直接に接触させないので金属条材にチェーンの擦り傷が発生することがない。
【００６１】
また、本発明によれば、引張り力付与手段としてのワイヤロープを金属条材の外側に配置し、ワイヤロープを管内に入れないので、ワイヤロープの耐熱性に関する問題が発生しない。すなわち、断熱材を巻き付けたワイヤロープを挿入するために小径管に適用できないという不都合を解消することができる。
【００６２】
さらに、本発明によれば、引張り力付与手段としてのワイヤロープを金属条材の外側に配置するので、Ｓ字曲げのような複数回曲げが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明装置の正面図、（ｂ）は本発明装置の平面図、（ｃ）は本発明装置の側面図。
【図２】Ｒ曲げ加工後の鋼管と本発明装置を示す正面図。
【図３】（ａ）はＳ曲げ加工される鋼管がセットされた本発明装置の正面図、（ｂ）は本発明装置の平面図、（ｃ）は本発明装置の側面図。
【図４】Ｓ曲げ加工後の鋼管と本発明装置を示す正面図。
【図５】水スプレイ機能を備えた加熱コイルと鋼管を示す断面模式図。
【図６】本発明方法の原理を説明するためにＲ曲げ加工された鋼管を模式的に示す概念図。
【図７】（ａ）は本発明方法の原理を説明するためにＲ曲げ加工された鋼管を模式的に示す概念図、（ｂ）は鋼管の背側が伸びも縮みもしないで曲げられる場合の軸方向の圧縮速度分布図、（ｃ）は鋼管の背側が微小量αだけ伸びながら曲げられる場合の軸方向の圧縮速度分布図。
【図８】（ａ）は従来装置の概要を示す模式図、（ｂ）は従来装置による鋼管のＲ曲げ加工動作を説明するための模式図。
【図９】（ａ）〜（ｇ）は従来装置によるＳ曲げ加工動作を示す工程図。
【図１０】（ａ）は従来装置の正面図、（ｂ）は従来装置の平面図、（ｃ）は従来装置の側面図。
【図１１】Ｒ曲げ加工後の鋼管と従来装置を示す正面図。
【図１２】（ａ）は曲げ加工前の鋼管の正面図、（ｂ）は曲げ加工前の鋼管の側面図。
【図１３】図１０に示す従来装置によりＲ曲げ加工された鋼管を示す図。
【符号の説明】
１…鋼管（金属条材）、２…前部挟圧板、３…後部挟圧板、
４…チェーン（牽引索、ワイヤロープ）、
５…ジャッキ（引張り力付与手段）、６…鋼管移動装置、
７…レール、８…ワイヤガイド、
９…ガイド溝、１０…スタンド、１１…加熱コイル、
１２…前部パイプクランプ（前部挟圧手段）、
１３…後部パイプクランプ（後部挟圧手段）、
１４…拘束板（拘束部材）、１５…位置調節ネジ、１６…取付ネジ、
１８…スペーサ、１９…押えローラ（押え部材）、
２０…水冷ジャケット、２１…仕切、２２，２３…流路、
２４…噴出孔、２５…冷却水。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal strip bending apparatus and a metal strip bending method.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 discloses a steel pipe bending technique of the upset bending method previously invented by the present inventor. Bending of a steel pipe using this conventional apparatus is performed as follows as shown in FIG.
[0003]
The steel pipe 1 is passed over the inner surface with the chain 104 eccentric with respect to the central axis of the steel pipe, and a tensile force is applied to the chain 104 by the front pressing plate 102, the rear pressing plate 103 and the hydraulic jack 105. The rear clamping plate 103 is integrated with the jack 105 and the steel pipe moving device 106, and moves on the rail 107 in the axial direction of the steel pipe 1. A heating coil 111 for heating the outer periphery of the steel pipe 1 is supported by a coil holder (not shown) and connected to the heating device 110.
[0004]
When power is supplied to the heating coil 111, the steel pipe 1 is sequentially heated by the induction current from the heating coil 111. Since the heating coil 111 is annular, the steel pipe 1 is heated annularly. The annular heating unit is guided to an annular flow path in the heating coil 111 and is sequentially cooled from the front side by cooling water ejected from a large number of holes arranged in an annular shape in the heating coil 111. Since the cooling water ejection hole is provided in an annular shape, it becomes an annular cooling portion. The annular heating part is cooled annularly from the front side by the annular cooling part. As a result, in the steel pipe 1, an annular local heating section having the axis as the central axis is sequentially formed as the steel pipe advances. That is, the local heating unit moves (retreats) in the axial direction as the steel pipe 1 advances. The annular local heating section has a temperature equal to or higher than the recrystallization temperature of steel. The temperature of the heating zone with the width in the axial direction is then 760 ° C. to 900 ° C.
[0005]
The bending of the steel pipe by the conventional device of Patent Document 1 is performed as follows.
When a tensile force is applied between the fixed points at both ends of the chain 104 by the hydraulic jack 105, the two fixed ends are on the eccentric shaft on the inner surface of the steel pipe, so that the steel pipe 1 sequentially receives the compressive force in the eccentric axial direction. It bends continuously in the moving annular local heating section.
[0006]
Patent Document 2 discloses an S-shaped bending technique of a steel pipe by the upset bending method previously invented by the present inventor. FIGS. 9A and 9B show a first-stage R-bending process, and the process up to this point is the same as that of the above-mentioned Patent Document 1. FIG. (C)-(f) of FIG. 9 has shown the bending process of the following 2nd step. After the R bending, the jack 105 and the chain 104 are loosened, and the steel pipe 1 is rotated 180 ° around the pipe axis to change the top and bottom (see FIG. 9 (c)), and then the front pressing plate 2 is removed (FIG. 9 (d)). reference). FIG. 9G shows the spacer 118 used in the second stage of S-bending. The spacer 118 is a member for setting the eccentric position of the wire rope 104. By inserting the spacer 118 into the pipe, the chain 104 is set eccentrically in a direction to bend with respect to the central axis of the steel pipe 1. (See FIG. 9 (e)). An eccentric shaft compressive load is applied to the ventral side of the steel pipe 1, and the second stage S-bending is performed as shown in FIG.
[0007]
In the bending apparatus of Patent Document 3, as shown in FIGS. 10A to 10C, the steel pipe 1 is passed over the outer surface of the wire rope 204 eccentrically with respect to the central axis of the steel pipe. A tensile force is applied to the wire rope 204 by 202, the rear clamping plate 203 and the hydraulic jack 205. The wire rope 204 is guided by a fan-shaped guide 208 and is placed parallel to the unbent portion of the steel pipe 1. The rear clamping plate 203 is integrated with the jack 205 and the steel pipe moving device 206, and is moved together with the steel pipe 1 on the rail 207 in the pipe axis direction.
[0008]
In this conventional apparatus, when a tensile force is applied between the

pressing plates

202 and 203 at both ends of the chain 204 by the hydraulic jack 205, the front and rear

pressing plates

202 and 203 are on the eccentric shaft of the outer surface of the steel pipe. It receives the compressive force in the direction, is sent while being heated by the heating coil 211 that moves sequentially, and is continuously bent as shown in FIG.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2967482 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-15350)
[0010]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-361329
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 1136695 (Japanese Patent Laid-Open No. 54-128970)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the bending method of Patent Document 3 has the following problems.
In the state before bending shown in FIG. 12, the amount of eccentricity ε ₀ is small, but as shown in FIG. 13, when the bending angle advances 45 ° or more, the amount of eccentricity ε ₁ increases (ε ₁ > ε ₀ ). The side will swell. That is, as the bending progresses, the compressive force acting on the ventral side of the tube becomes smaller and the tensile force acting on the dorsal side becomes larger at the same time, so that the dorsal side of the tube becomes as shown by the broken line in FIG. Deforms to stretch and bulge outward. For this reason, in the bending method of patent document 3, the thickness reduction on the back side is large and the bending radius cannot be kept constant. That is, the conventional method cannot keep the curvature constant until the bending is completed.
[0013]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a metal strip bending apparatus capable of bending a metal strip with a predetermined bending radius (curvature) while suppressing back thinning and It aims at providing the metal strip bending method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The bending method of Patent Document 1 previously invented by the present inventor has the following problems.
[0015]
(1) When the chain is inserted into the pipe, the chain may cause scratches on the inner surface of the metal strip.
[0016]
(2) When using a wire rope instead of a chain, it is necessary to protect the wire rope by wrapping a heat insulator in order to prevent disconnection at the annular heating section. In some cases, sufficient insulation thickness cannot be secured due to the above constraints.
[0017]
Further, in the bending method of Patent Document 2, when one metal strip is bent a plurality of times while changing the bending direction, and an S-shaped bending tube or a three-dimensional bending tube is to be manufactured, There is annoyance of inserting a spacer into the metal strip and adjusting the eccentric position of the wire rope in a direction to bend.
[0018]
Accordingly, the inventor has intensively studied the bending methods of Patent Document 1 and Patent Document 2, and as a result of accumulating improvements, has completed the present invention described below.
[0019]
A metal strip bending apparatus according to the present invention includes a heating unit that locally heats a metal strip from outside, a cooling unit that annularly cools the vicinity of the annular heating unit heated by the heating unit, and a metal strip. A pulling rope having at least one pair of tow ropes arranged on the outside of the material, substantially parallel to the central axis of the metal strip, and substantially symmetric along an eccentric axis eccentric to the side to be bent A tension force applying means for applying a force to each of the tow ropes and applying a composite force obtained by synthesizing these tensile forces to the metal strip; and an end of the tow rope is fastened; A front clamping means and a rear clamping means that act as an eccentric axial compressive load on the metal strip via the tow rope, a center axis of the metal strip that has not yet been bent, and the center of the towing rope the value of the eccentricity e of the axis 0 <e ≦ (Kim At least a pair of fan-shaped guide member in the direction of strip material outer diameter D / 2) tensile force is set to a range of to the central axis and substantially parallel to the guide of the metal strip material, said fan-shaped guide member A plurality of constraining members that constrain the metal strip so that the center axis of the bent metal strip and the center axis of the tow rope are bent at a predetermined radius of curvature while maintaining the eccentricity e. And a moving means for relatively moving the metal strip, the heating means, and the cooling means in the axial direction of the metal strip.
[0020]
In the metal strip bending method according to the present invention, (a) the metal strip is locally heated from outside by a heating means, and (b) the vicinity of the annular heating portion heated by the heating means is annular by a cooling means. (C) the front and rear clamping means restrain both ends of the metal strip or the vicinity thereof, and at least a pair of tow ropes are arranged outside the metal strip, The end portion of the metal plate is fastened to the front clamping means, and a substantially symmetric tensile force is applied along the eccentric axis that is substantially parallel to the central axis of the metal strip and eccentric to the side to be bent. A composite force, which is applied to each of the tow ropes and is a combination of these tensile forces, acts as an eccentric axial compression load on the metal strip, and (d) a metal strip that has not yet been bent using a fan-shaped guide member. the value of the eccentricity e of the center axis of the central axis and tensile force application means wood 0 e ≦ was parallel transmitted to the central axis line of the (steel pipe outer diameter / 2) steel metal strip material the tensile force is set to a range of, supported stuffed distance to the fan-shaped guide member (e) a plurality The metal strip is restrained so that the central axis of the metal strip and the fan-shaped guide member bend at a predetermined radius of curvature while maintaining the eccentric amount e, and (f) the metal strip. And the heating means and the cooling means are moved relative to each other in the axial direction of the metal strip so that the central axis of the metal strip and the central axis of the tensile force before and after bending work maintain the eccentric amount e. The metal strip is bent with a predetermined radius of curvature by pulling the rope .
[0021]
In this specification, “metal strip” means H-shaped steel, in addition to pipe materials made of various metal materials such as carbon steel pipe, low alloy steel pipe, stainless steel pipe, nickel base alloy pipe, chromium base alloy, cobalt base alloy. , Steels having various cross-sectional shapes such as I-type steel, channel-type steel, and angle-type steel are included.
[0022]
In addition, the tow rope and the fan-shaped guide member are not limited to a pair, and a plurality of pairs such as two pairs, three pairs, and four pairs are provided symmetrically with a metal strip sandwiched in the center. Also good. By providing a plurality of pairs of tow ropes and fan-shaped guide members as much as space permits, it is possible to apply a larger eccentric shaft compression load to the metal strip.
[0023]
Moreover, a chain or a wire rope can be used as a tow rope. When the wire rope is used for the towing line, the initial elongation of the rope at the start of bending is larger than that of the chain, so that the amount of elongation is grasped in advance, and the pulling speed V1 and bending speed V2 of the towing line are based on that. It is desirable to correct each.
[0024]
In addition, it is desirable that the restraining member in a portion that has not yet been bent restrains the vicinity of the annular heating portion as much as possible, but the position where the restraining member is attached is not particularly limited.
[0025]
Moreover, it is preferable that a restraining member restrains both the site | part already bent and the site | part which has not been bent yet. However, if the bending angle is within a range of about 30 ° or less, the present invention can be applied even if a plurality of constraining plates are attached to the already bent portion with a small interval , that is, only constrained to a narrow pitch within the space allowed. The effect is obtained.
[0026]
In the present invention, the fan-shaped guide member is mounted with a large number of constraining plates as close as possible within the space allowed , and the bent portion is firmly constrained from the shaft of the metal strip. Since the metal strip is pulled back by the tow rope arranged along the eccentric shaft that is eccentric, it is possible to effectively prevent the deformation of the already bent portion from expanding outward, and to maintain a predetermined bending radius (curvature) until the bending is completed. At the same time, a compressive force necessary for bending is applied to the ventral side, but a tensile force hardly acts on the dorsal side, so that the thinning of the dorsal side is suppressed.
[0027]
Furthermore, since the metal strip is restrained by providing a pressing member (pressing roller) in the part that has not yet been bent, deformation that tends to bulge toward the back side is suppressed, and restraining of the already bent part is effective. Thus, the predetermined bending radius can be maintained more precisely than in the past.
[0028]
On the other hand, in the conventional bending method of Patent Document 3, the number of auxiliary arms as restraint members is 2 to 3 at most, the first auxiliary arm is set in the bending portion, and the next second one is set. During the insertion, the deformation progresses as shown by the broken line, and the bending radius gradually deviates from the target value (see FIG. 19 of the same document). For this reason, when the second auxiliary arm is inserted, the metal strip has a curvature more deviating from the target than when the first auxiliary arm is inserted, that is, the second is placed at a bending radius deviating from the target value. .
[0029]
Next, the bending principle of Patent Document 3 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 12A and 12B, the tube axis of the steel pipe before bending and the central axis a of the wire rope 204 are set to an eccentricity ε ₀ . FIG. 13 is a side view showing a state where the steel pipe 1 is bent by contracting the wire rope 204, and the eccentric amount ε _{1 at} this time is larger than the eccentric amount ε ₀ of FIG. 12 (ε ₁ > ε _0). ), The parallelism of the steel pipe and the wire rope is greatly broken.
[0030]
As shown in FIGS. 10A, 10 </ b> B, and 10 </ b> C, the bending process of Patent Document 3 attempts to keep the steel pipe 1 and the wire rope 204 parallel by using the fan-shaped wire guide plate 18. As shown in FIGS. 11 and 13, the steel pipe 1 is bent by the eccentric shaft compression load. If the amount of bending is large, both ends of the steel pipe 1 fall off from the pipe clamps 212 and 213. For this reason, it becomes impossible to keep the steel pipe 1 and the wire rope 4 parallel, and the bending radius cannot be controlled. That is, in the bending method of Patent Document 3, since the fan-shaped wire guide plate 18 and the bending tube cannot be bent while drawing a concentric circle, the bending radius cannot be controlled.
[0031]
On the other hand, the present invention can be bent uniformly at a predetermined bending radius without causing the metal strip to be bent. That is, the metal strip 1 and the wire rope 4 can be kept parallel during the bending process to enable stable bending, and a single metal strip is bent in the bending direction. When changing the shape of the wire rope and bending it multiple times to make an S-shaped bending tube or a three-dimensional bending tube, insert the spacer into the metal strip to bend the eccentric position of the wire rope. Therefore, it is possible to easily and surely manufacture an S-shaped bending tube and a three-dimensional bending tube.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0033]
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The steel pipe 1 is passed over the outer surface of the chain 4 while being eccentric with respect to the central axis of the pipe, and a tensile force is applied to the chain 4 by the front pressing plate 2, the rear pressing plate 3 and the hydraulic jack 5. The chain 4 is disposed outside the steel pipe 1 and extends along an eccentric axis CL2 that is eccentric to the pipe axis CL1 of the steel pipe in a visual field from the side, and the direction of the tensile force of the chain during bending is changed. A predetermined eccentricity e is maintained by a guide groove 9 set in a fan-shaped wire guide plate 8 for guiding the steel pipe in parallel with the tube axis CL1.
[0034]
The wire guide plate 8 is integrated with the front clamping plate 2 in order to transmit the tensile force of the chain to the steel pipe 1 and to act on the steel pipe as an eccentric shaft compression load. The wire guide plate 8 is formed with a plurality of holes 17 for attaching a restraining plate 14 for preventing the steel pipe 1 from being bent. The restraint plate 14 can be fixed to the wire guide plate 8 by passing a pair of left and right mounting screws 16 through the holes 17 of the wire guide plate 8 and fastening them from both sides.
[0035]
The restraining plate 14 has sufficient rigidity to prevent the bending of the steel pipe 1 from being bent outside the bending radius, and a screw 15 for fine position adjustment is attached to the upper part. By adjusting the screw 15, it is possible to finely adjust the mounting position of the restraint plate 14 with respect to the already bent portion 1 b of the steel pipe.
[0036]
The rear clamping plate 3 is integrated with the jack 5 and the steel pipe moving device 6, and moves on the rail 7 in the axial direction of the steel pipe 1. A heating coil 11 for heating the outer periphery of the steel pipe 1 is supported by a coil holder (not shown) and connected to a high-frequency power source (not shown). When the heating coil 11 is energized, the steel pipe 1 is sequentially heated in an annular manner by the induced current from the heating coil 10.
[0037]
As shown in FIG. 5, the heating coil 11 has a structure of a water cooling jacket 20. The interior of the water cooling jacket 20 is divided into two

flow paths

22 and 23 by a partition 21. One flow path 23 is a circulation flow path for water cooling so that the main body of the heating coil 11 does not overheat, and communicates with a heat exchanger (not shown). The other channel 22 communicates with a water supply source (not shown) and opens at a plurality of ejection holes 24. The ejection holes 24 are formed at predetermined equal pitch intervals over the entire circumference at the corner portion on the inner circumference side of the heating coil 11 and open obliquely forward. For this reason, the cooling water from the ejection hole 24 is sprayed immediately downstream of the annular heating part 1H (downstream in the bending feed direction of the steel pipe).
[0038]
Since the plurality of ejection holes 24 are arranged in an annular shape, an annular cooling part is formed immediately after the annular heating part 1H having the width W. Accordingly, the annular heating unit 1H is sequentially cooled in an annular shape by the annular cooling unit. As a result, the annular heating unit 1H moves (retreats) in the axial direction as the steel pipe 1 advances. The annular heating part is induction-heated at a high frequency to a temperature higher than the recrystallization temperature of the steel pipe 1. Taking a carbon steel pipe as an example, the region of the width W of the annular heating portion 1H is heated to a high temperature of 760 ° C to 900 ° C.
[0039]
Next, the case where a steel pipe is bent using the above apparatus will be described.
[0040]
FIGS. 1A to 1C show the form of the apparatus and the steel pipe before bending, and two constraining plates 14 are attached to the left side of the heating coil 11 in advance. When the steel pipe 1 is bent by the apparatus shown in FIG. 1, when a tensile force is applied between the fixed points at both ends of the chain 4 by the hydraulic jack 5, both the fixed ends are on the eccentric axis CL2 of the steel pipe. It bends continuously in the annular local heating section 1H that moves sequentially while receiving the compressive force in the direction of the axis CL2.
[0041]
FIG. 2 shows the form of the apparatus and the steel pipe during bending, and two restraining plates 14 are attached to the bent portion. In this way, the restraint plate 14 is packed and attached to the portion 1b that has already been bent as far as space permits, and the bent portion 1b of the steel pipe is firmly restrained so that the steel pipe being bent is placed outside the bending radius. It can be prevented from bulging and bending.
[0042]
The moving speed of the steel pipe moving device 6 (moving carriage) is adjusted by a steel pipe moving speed adjuster and a steel pipe moving speed indicator (not shown).
[0043]
The hydraulic jack 5 can adjust the hydraulic jack tension force or the hydraulic jack tension speed by a hydraulic jack tension force controller, a hydraulic jack tension force indicator, and a hydraulic jack tension speed controller (not shown). The ratio of the jack pulling speed and the relative moving speed between the local heating part and the steel pipe can be adjusted by the same controller (not shown).
[0044]
The heating temperature of the steel pipe 1 by the heating coil 11 and the temperature and amount of the cooling water 25 are controlled by control means (not shown).
[0045]
The process of bending a steel pipe using the above apparatus is performed as follows.
[0046]
When a tensile force is applied between the fixed points at both ends of the chain 4 by the hydraulic jack 5, both the fixed ends are on the eccentric shaft of the steel pipe, so that the steel pipe 1 sequentially moves while receiving the compressive force in the direction of the eccentric axis. It bends continuously in the annular local heating section.
[0047]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, description of the part which this embodiment overlaps with the said 1st Embodiment is abbreviate | omitted.
In this embodiment, an example of multiple bending (S bending) is shown. FIG. 3A shows a form when the first bending process is completed, and then the second bending process is performed by reversing the bending direction. The front clamping plate 2 is integrated with the front pipe clamp 12. The front clamping plate 2 has a hole through which the steel pipe 1 can pass, and the steel pipe 1 that has already finished the first bending process passes through the front clamping plate 2 and is gripped by the front pipe clamp 12. ing. The bending method of this embodiment is substantially the same as the bending method of the first embodiment.
[0048]
Similarly, even in the case of a plurality of times of bending, the steel pipe 1 being bent is prevented from being bent outside the bending radius by attaching the restraint plate 14 to the portion where the bending has already been completed as much as space permits. However, it can be bent multiple times.
[0049]
Next, the bending principle of the present invention will be theoretically analyzed with reference to FIGS.
[0050]
(I) In the case where the back side of the metal strip is bent without stretching or contracting, the wire rope tension speed V ₁ , the metal strip and the heating coil using the following formulas (1) to (4) Relative velocity V ₂ can be obtained respectively. As a result, an axial compression speed distribution Q1 (characteristic line BKJI) indicated by a broken line in FIG. 7B is obtained.
[0051]

(Ii) When the back side of the metal strip is bent while extending by a minute amount α, the speed ratio V ₁ / V ₂ can be obtained using the following equations (5) and (6). From this, an axial compression speed distribution Q2 (characteristic line AKJI) indicated by a solid line in FIG. 7C is obtained.
[0052]

Where d: outer diameter of the metal strip, θ: bending angle, α: elongation (determined by experiment),
R ₁ : bending radius at the center of the metal strip, R ₂ : inner bending radius,
R ₃ : outside bending radius, R ₄ : radius of fan-shaped guide (bending radius of wire rope),
e: Eccentricity from the metal strip center axis CL1 to the eccentric axis CL2.
L ₀ : length of metal strip before bending, L ₁ : length of metal strip after bending, L ₂ : length of inner bent portion,
L ₃ : length of the outer bent portion (L ₃ = 2πR ₃ θ / 360 °),
L ₄ : bending length of wire rope, L ₅ : tensile length of wire rope,
V ₁ : Wire rope tension speed, V ₂ : Relative speed between metal strip and heating coil,
t: indicates bending time, respectively.
[0053]
【Example】
Table 1 shows the measured values and theoretical values of the speeds V ₁ and V ₂ and the speed ratios V ₁ / V ₂ and V ₂ / V ₁ , respectively. When the outer diameter d of the metal strip is determined, the tensile length L ₅ of the wire rope is also determined.
[0054]
[Table 1]

[0055]
Examples 1 to 5 are theoretical values calculated using the above equations (1) to (6), respectively.
[0056]
Example 6 is an actual measurement value obtained by actually bending a steel pipe sample. The result of V ₁ = 3.1 mm / min was obtained when V ₂ = 29 mm / min in a steel pipe having an outer diameter of 72 mm, and this measured value was in good agreement with the theoretical value.
[0057]
Example 7 is an actual measurement value obtained by actually bending a steel pipe sample. A result of V ₁ = 10.8 mm / min was obtained when V ₂ = 30 mm / min in a steel pipe having an outer diameter of 82 mm, and this measured value was in good agreement with the theoretical value.
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention, the metal strip can be bent in a state where the thinning on the back side can be suppressed and the predetermined bending radius is maintained.
[0059]
Further, according to the present invention, even when the bending angle is large, the metal strip can be bent at a predetermined bending radius without causing bending.
[0060]
Further, according to the present invention, the chain as the tensile force imparting means is arranged outside the steel pipe, and the chain and the steel pipe are not brought into direct contact with each other, so that the chain is not scratched on the metal strip.
[0061]
In addition, according to the present invention, since the wire rope as the tensile force applying means is arranged outside the metal strip and the wire rope is not put into the pipe, the problem regarding the heat resistance of the wire rope does not occur. That is, the inconvenience that it cannot be applied to a small-diameter pipe for inserting a wire rope wound with a heat insulating material can be solved.
[0062]
Furthermore, according to the present invention, since the wire rope as the tensile force applying means is arranged outside the metal strip, it can be easily bent multiple times such as S-shaped bending.
[Brief description of the drawings]
1A is a front view of a device of the present invention, FIG. 1B is a plan view of the device of the present invention, and FIG. 1C is a side view of the device of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a steel pipe after R bending and the device of the present invention.
3A is a front view of the apparatus of the present invention in which a steel pipe to be subjected to S bending is set, FIG. 3B is a plan view of the apparatus of the present invention, and FIG. 3C is a side view of the apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing a steel pipe after S bending and the device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a heating coil and a steel pipe having a water spray function.
FIG. 6 is a conceptual diagram schematically showing a steel pipe that has been R-bent to explain the principle of the method of the present invention.
7A is a conceptual diagram schematically showing a steel pipe that has been R-bent to explain the principle of the method of the present invention, and FIG. 7B is a case where the back side of the steel pipe is bent without stretching or contracting. An axial compression rate distribution diagram, (c) is an axial compression rate distribution diagram when the back side of the steel pipe is bent while extending by a minute amount α.
FIG. 8A is a schematic diagram showing an outline of a conventional device, and FIG. 8B is a schematic diagram for explaining an R-bending operation of a steel pipe by the conventional device.
FIGS. 9A to 9G are process diagrams showing an S-bending operation by a conventional apparatus.
10A is a front view of a conventional device, FIG. 10B is a plan view of the conventional device, and FIG. 10C is a side view of the conventional device.
FIG. 11 is a front view showing a steel pipe after R bending and a conventional apparatus.
12A is a front view of a steel pipe before bending, and FIG. 12B is a side view of the steel pipe before bending.
FIG. 13 is a view showing a steel pipe that has been R-bent processed by the conventional apparatus shown in FIG. 10;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steel pipe (metal strip), 2 ... Front pressing plate, 3 ... Rear pressing plate,
4 ... Chain (traction rope, wire rope),
5 ... Jack (tensile force applying means), 6 ... Steel pipe moving device,
7 ... Rail, 8 ... Wire guide,
9 ... Guide groove, 10 ... Stand, 11 ... Heating coil,
12: Front pipe clamp (front clamping means),
13: Rear pipe clamp (rear clamping means),
14 ... Restraint plate (restraint member), 15 ... Position adjusting screw, 16 ... Mounting screw,
18 ... spacer, 19 ... presser roller (presser member),
20 ... Water-cooled jacket, 21 ... Partition, 22, 23 ... Flow path,
24 ... ejection hole, 25 ... cooling water.

Claims

Heating means for locally heating the metal strip in an annular shape from the outside;
A cooling means for annularly cooling the vicinity of the annular heating part heated by the heating means;
It has at least a pair of tow ropes arranged on the outside of the metal strip, is substantially parallel to the central axis of the metal strip, and is substantially bilaterally symmetric along an eccentric axis that is eccentric to the side to be bent. A tension force applying means for applying a combined force to the metal strips by applying a tensile force of
A front clamping means and a rear clamping means, in which an end portion of the tow rope is fastened, and a tensile force from the tension force applying means acts as an eccentric axial compression load to the metal strip via the tow rope;
The direction of the tensile force by setting the value of the eccentricity e between the center axis of the metal strip not bent yet and the center axis of the tow rope within the range of 0 <e ≦ ( metal strip outer diameter D / 2) At least a pair of fan-shaped guide members for guiding the guide member substantially parallel to the central axis of the metal strip,
A metal strip that is supported by the fan-shaped guide member with a space therebetween so that the bent metal axis and the center axis of the tow rope bend at a predetermined radius of curvature while maintaining the eccentricity e. A plurality of restraining members for restraining;
Moving means for relatively moving the metal strip, the heating means, and the cooling means in the axial direction of the metal strip;
A metal strip bending apparatus characterized by comprising:

The apparatus according to claim 1, wherein the restraining member includes a pressing member that restrains a metal strip that is not yet bent.

(A) The metal strip is locally heated in an annular shape by a heating means from the outside,
(B) The vicinity of the annular heating part heated by the heating means is cooled annularly by the cooling means,
(C) The front clamping means and the rear clamping means constrain both ends of the metal strip or the vicinity thereof, and at least a pair of tow ropes are disposed outside the metal strip, and the ends of the tow ropes are Each of the tow ropes is fastened to the front clamping means and is substantially parallel to the central axis of the metal strip and has a substantially symmetrical tensile force along an eccentric axis that is eccentric to the side to be bent. The combined force obtained by synthesizing these tensile forces is applied as an eccentric axial compression load to the metal strip,
(D) Using a fan-shaped guide member, the value of the eccentricity e between the center axis of the metal strip that has not been bent and the center axis of the tensile force applying means is set to 0 <e ≦ ( metal strip outer diameter / 2) set the range to transmit the tensile force parallel to the central axis of the metal strip,
(E) Using a plurality of constraining plates supported at intervals on the fan-shaped guide member, the central axis of the metal strip and the fan-shaped guide member have a predetermined curvature while maintaining the eccentricity e. Restrain the metal strip to bend at a radius ,
(F) While the metal strip, the heating means, and the cooling means are relatively moved in the axial direction of the metal strip, the center axis of the metal strip and the central axis of the tensile force before and after the bending process are eccentric amounts e. The metal strip bending method, wherein the metal strip is bent with a predetermined radius of curvature by pulling the tow rope so as to maintain

The method according to claim 3, wherein in the step (e), the metal strip that has not been bent is restrained by a pressing member.