JP3983211B2

JP3983211B2 - 管材の曲げ加工装置

Info

Publication number: JP3983211B2
Application number: JP2003311580A
Authority: JP
Inventors: 英治泉; 勝徳野口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: JP2005074508A; CN1845804A; CN100571920C

Description

本発明は、管材の断面形状を変形させることなく曲げ加工するための装置に関する。

従来、管材の断面形状を変形させることなく曲げ加工する技術として、例えば、管の内部に、軸方向に圧縮可能で、かつ径方向に拡大可能なゴム弾性体からなる変形防止治具を挿入し、軸方向に圧縮力をかけて径方向に拡大させた状態で曲げ加工する方法（例えば、特許文献１参照。）や、管材が二重管の場合、内管を楕円形に拡張可能な芯金を挿入して内管を変形させながら曲げ加工し、曲げ加工後、内管内に所定圧力の液体を供給して内管を円形に戻す方法（例えば、特許文献２参照。）や、外管と内管の隙間にバックアップ材を充填して曲げ加工した後、バックアップ材を除去する方法（例えば、特許文献３参照。）等が知られている。
特開２００３−１４５２１９号公報特開平１０−１１８７１９号公報特開平８−２７６２２１号公報

ところが、単管の場合に、管の内部に芯金を挿入したり、バックアップ材を充填したり、曲げ加工後、管内に加圧液体を供給するような方法は、手間がかかると同時に、工数や作業時間が増え、作業効率がよくないという問題がある。

そこで本発明は、曲げ加工後の変形を防止する曲げ成形において、手間や工数の削減を図るとともに、作業時間の短縮を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、内管と外管からなる二重管を曲率半径に沿って曲げ加工する回転自在な曲げ型の直前に、曲げの外側面を拘束する圧力型が配設される曲げ加工装置であって、前記圧力型の前面には、外管の外周面の略半体を嵌合せしめることのできる略半円形の溝が長手方向に沿って形成され、前記曲げ型から遠い側の溝形状は、加工前の外管の径に対応する径の半円形溝であり、前記曲げ型に近い側の溝形状は、先細り状の半楕円形状とした。

そしてこの圧力型により、曲げ加工の直前に、曲げの外側が先細り状になるような略楕円形の断面形状に変化させ、その後、曲げ加工することで、曲げ加工後の断面形状を円形に近づけることができるようになり、単管の場合に、管内に芯金やバックアップ材を挿入するような手間が廃止できるとともに、作業時間の短縮が図られる。

この際、曲げ加工前の具体的な楕円形状については、例えば管の肉厚や、径や、曲げの曲率等によって所望の形状が微妙に異なるため、あらかじめ試験等を行って確認しておくことが好ましい。

尚、このような曲げ加工装置は、単管の曲げ加工のみならず、二重管の外管の曲げ加工にも適用可能である。

また、圧力型は曲げ加工部の直前に配設されているため、断面形状を変形させる成形と、曲げ加工が一連の操作で行われるようになり、作業がより効率的に行われる。

曲げ加工部の直前に配設される圧力型の溝形状として、曲げ加工部に近い側の溝形状を先細り状の半楕円形状にすることで、曲げ加工の時点で、外管の断面形状が、先細り状の略楕円形状に変化するようになり、曲げ加工後の断面形状を円形に近づけることができる。

このため、単管の場合に、管内に芯金やバックアップ材を挿入するような手間を省くことができ、作業時間の短縮が図られる。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。

ここで図１は本発明に係る曲げ加工装置の概要図、図２は圧力型の説明図、図３は図２の断面図で、（ａ）はＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、図４は曲げ加工を始める前の状態図、図５は曲げ加工中の状態図である。

本発明に係る管材の曲げ加工装置は、断面円形の金属管等を曲げ加工する際、芯金やバックアップ材を使用しなくても略円形を確保できるようにされ、曲げ加工に先だち、あらかじめ略楕円形状に変形させてから曲げ成形することを特徴としており、本実施例の場合、二重管の曲げ加工装置に適用されている。

そして、このような二重管としては、例えば自動二輪車等のエキゾーストパイプであり、エキゾーストパイプの場合、内管と外管の隙間が狭くなると、エンジン効率に大きく影響するとともに、曲げの外側部分の隙間が所定範囲以内になると、外管の曲げの外側面が黒く変色する黒焼けが発生し、外観品質を低下させる要因となる。

そして従来の加工法では、例えば、内管の管内に芯金等を挿入するとともに、外管と内管の隙間にもヘラ芯金等を挿入して曲げ成形し、その後、ヘラ芯金等を抜き出していたのであるが、本発明の場合は、内管の管内には従来通り芯金を挿入し、外管と内管の隙間については、ヘラ芯金等を充填することなく、曲げ加工に先だって外管の断面形状を変化させ、曲げ加工が終えた時点で外管の断面形状が略円形になるようにしている。

そして、この曲げ加工に先だつ外管の断面形状の変化については、圧力型によって曲げ加工の直前に行うようにしており、断面形状を変化させる加工を行った後、引き続いて曲げ加工を一連の操作で行うようにしている。

それでは、上記のような二重管を曲げ成形する曲げ加工装置の一例について、図１に基づき説明する。

曲げ加工装置１は、中心軸周りに回転自在な曲げ型２と、この曲げ型２の側方に配設される回転テーブル３と、この回転テーブル３に隣接して配設される固定テーブル４を備えており、前記回転テーブル３上には、曲げ型２のクランプ部２ｃに対向して、クランプ部２ｃに向けて接近・離脱自在な締め型５が配設されるとともに、前記固定テーブル４上には、締め型５の移動方向と同じ方向に進退動自在な圧力型６が設けられている。

そして、前記曲げ型２の外周面と、クランプ部２ｃの前面には、外管の曲げの内側部分に相当する内側外周面部分が嵌合可能な略半円状の溝が形成され、また、締め型５の前面にも、外管の曲げの外側に相当する外側外周面部分に嵌合可能な略半円状の溝が形成されている。

また、図２に示すように、前記圧力型６の前面にも、外管の曲げの外側に相当する外側外周面部分に嵌合可能な溝ｍが形成されており、この溝ｍは、図３に示すように、締め型２に近いＡ−Ａ線部分と、締め型２から遠いＢ−Ｂ線部分とでは形状が異なって形成されている。

すなわち、図３（ｂ）は、締め型２から遠いＢ−Ｂ線部分の断面図であるが、この部分の溝幅ｚは、加工前の外管Ｐｏの直径とほぼ同一であり、ｚ／２を半径とする半円形状である。

また、図３（ａ）は、締め型２に近いＡ−Ａ線部分の断面図であり、この部分の溝ｍ形状は、溝幅ｘが加工前の外管Ｐｏの直径より僅かに小さ目にされ、また、溝両端の入り口部分に、僅かなストレート部分ｓが形成され、そこからｘ／２より長めの深さｙで掘り込まれる先細り状の半楕円形状とされている。

そして、Ｂ−Ｂ線部分とＡ−Ａ線部分の中間部の溝ｍ形状は、半円形状から半楕円形状に徐々に移行する形状である。

また、前記曲げ型２に向けて、内管の管内に挿入可能な芯金７が設けられ、この芯金７の基端部は、支持部材８によって支持されるとともに、この支持部材８の後面側には、芯金シリンダ９が設けられている。そして、芯金７の先端部は、曲げ型２の接線方向に向けて延出可能にされるとともに、その先端部は、概ね曲げ型２の中心部の側方付近まで延出可能にされている。

また、圧力型６の前方には、図４に示すようなシワ防止用の樹脂製のワイパー１１が設けられ、このワイパ１１の前面にも、半円形状の溝が形成されている。

以上のような曲げ加工装置１において、図４に示すように、二重管Ｐの内管Ｐｉに芯金７を挿入した状態で位置決めした後、締め型５を前進させて締め型５と曲げ型２のクランプ部２ｃにより外管Ｐｏの先端部を挟持してクランプするとともに、圧力型６を前進させて外管Ｐｏの曲げの外側部分に当接させ、曲げの外側部分を拘束する。

次いで、回転テーブル３と曲げ型２を同時に回転させることにより、図５に示すように、二重管Ｐの先端は、締め型５と曲げ型２のクランプ部２ｃによりクランプされたまま曲げ型２の曲率半径に沿って曲げ成形される。この際、最初に外管Ｐｏをクランプしていた締め型５とクランプ部２ｃの位置周辺が曲げ加工部とされるが、この曲げ加工部より基端側の外管Ｐｏは曲げ加工時の反力によって圧力型６の溝ｍに押し付けられつつ溝ｍ内を前進するようになり、圧力型６から離れるときには、曲げの外側半円部分の形状が、先細り状の半楕円形状に成形され、その後、曲げ成形されることになる。

そして、曲げに伴って、外管Ｐｏの曲げの外側部分が伸び力を受け、先細り状の半楕円形部分が半円形に変化するとともに、全体の断面形状は、略楕円形から略円形に変化する。

また、内管Ｐｉは芯金７によって全体の断面形状がほぼ円形に維持されるが、これは従来の成形と変化はない。

尚、以上の実施例については、二重管Ｐの外管Ｐｏを成形する場合を例にとって説明したが、単管の曲げ加工の場合にも適用できる。

φ３５ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの外管Ｐｏを曲げ成形するにあたり、図３（ａ）の溝幅ｘを３４ｍｍ程度とし、ｙを１９ｍｍ程度にするとともに、ストレート部ｓの長さを２ｍｍ程度とし、先端先細り部の半径ｒを１２ｍｍ程度とした。

そして、曲率半径８６ｍｍの曲げ型２で曲げ加工したところ、外管Ｐｏの曲げ方向の直径が３３．４ｍｍ、曲げと直角方向の直径が３４．８ｍｍであり、ほぼ円形が確保された。

これに対して、外管Ｐｏと内管Ｐｉの間にヘラ芯金を挿入する従来の場合、外管Ｐｏの曲げ方向の直径が３１．７ｍｍで、曲げと直角方向の直径が３７．６ｍｍで、従来の方が扁平になる度合いが高かった。

また、従来の曲げ加工では、一つの管を曲げ加工する時間に１４秒かかっていたものが、本発明の場合は、７秒と半減された。

更に、曲げ加工時、曲げの外側部分の外管Ｐｏと内管Ｐｉの隙間が所定幅以上確保できるようになったため、外管Ｐｏの曲げの外側面が黒く変色するような不具合もなかった。

これによって、本発明の有効性が確認された。勿論、管材の径や、管材の肉厚や、曲げの曲率等によって、予め変形させる先細り形状の具体的緒元を変更する必要があることはいうまでもない。

尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは、本発明の技術的範囲に属する。

例えば、また、管材としては、エキゾーストパイプ以外のものでも良く、また、二重管以外の単管の曲げ加工にも適用できる。

管材を曲げ加工する際、曲げ加工部直前の圧力型によって断面形状を変化させ、その後、曲げ加工することにより、管内に芯金や充填物等を挿入するような手間がかからず、作業時間の短縮が図られる。

本発明に係る曲げ加工装置の概要図圧力型の説明図（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図曲げ加工を始める前の状態図曲げ加工中の状態図

符号の説明

１…曲げ加工装置、２…曲げ型、６…圧力型、ｍ…溝、Ｐ…二重管、Ｐｏ…外管。

Claims

内管と外管からなる二重管を曲率半径に沿って曲げ加工する回転自在な曲げ型の直前に、曲げの外側面を拘束する圧力型が配設される曲げ加工装置であって、前記圧力型の前面には、外管の外周面の略半体を嵌合せしめることのできる略半円形の溝が長手方向に沿って形成され、前記曲げ型から遠い側の溝形状は、加工前の外管の径に対応する径の半円形溝であり、前記曲げ型に近い側の溝形状は、先細り状の半楕円形状であることを特徴とする曲げ加工装置。