JP4920510B2 - 矩形断面管の曲げ加工装置および方法 - Google Patents
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Description
本発明は、矩形断面管の曲げ加工装置および方法に関する。
矩形断面管の曲げ加工方法としては、角パイプ（矩形断面管）を２点で支持しその２支点間の反対側の１点で前記角パイプの幅方向の変形を規制しながら前記角パイプを押し金具で押圧して直角に折り曲げる方法（特許文献１）が知られている。これはいわゆる３点支持のプレス曲げ加工法である。
一方、パイプの能率的な曲げ加工方法として、回転可能な曲げ型の外周と、曲げ前のパイプ軸方向に直進可能な押し型とで、パイプを挟持し、曲げ型にクランプでパイプ先端を固定して曲げ型を回転させることで、パイプがクランプで引張られて曲げ型の外周に沿って曲がるようにする、回転引き曲げ加工法が知られている。もっとも、円管の回転引き曲げ加工についての特許文献はいくつかみられるものの、矩形断面管の回転引き曲げ加工については数少ない（例えば特許文献２参照）。
特開平１１−７７１７２号公報
特開平１１−２６７７６５号公報
一方、パイプの能率的な曲げ加工方法として、回転可能な曲げ型の外周と、曲げ前のパイプ軸方向に直進可能な押し型とで、パイプを挟持し、曲げ型にクランプでパイプ先端を固定して曲げ型を回転させることで、パイプがクランプで引張られて曲げ型の外周に沿って曲がるようにする、回転引き曲げ加工法が知られている。もっとも、円管の回転引き曲げ加工についての特許文献はいくつかみられるものの、矩形断面管の回転引き曲げ加工については数少ない（例えば特許文献２参照）。
発明者らは、矩形断面管の回転引き曲げ加工技術に関して研究を行ない、従来の円管の回転引き曲げ加工技術をそのまま矩形断面管の曲げ加工に適用したのでは、曲げ加工部の断面形状が図３に示すようにゆがんで台形化しやすい、また、曲げ外側に割れが発生しやすい、また、曲げ外側に減肉が生じやすいという課題があることを見出した。なお、前記特許文献１では、加圧シューによる動摩擦抵抗力を作用させることにより、管軸方向張力を負荷しつつ曲げ加工を行っており、曲げ部断面形状の修正に多少効果あるが、曲げ外側の減肉には不利となり、小Ｒ曲げで割れやすい。
なお、矩形断面管10において曲げ内側と曲げ外側とになる部分をウェブ幅部16、相対する２つのウェブ幅部16を連結する部分をウェブ高さ部15という。また、正規形状の矩形断面管の断面寸法パラメータとして、図２に定義を示す、ウェブ幅部16の幅寸法W、相対する２つのウェブ幅部16の外面間距離であるウェブ高さH、肉厚tを用いる。
発明者は、前記課題を解決するためにさらに研究を重ねた結果、矩形断面管をウェブ高さ方向および/またはウェブ幅方向に圧下しながら回転引き曲げ加工可能な曲げ加工装置と、この装置を用いた好適な曲げ加工条件とを見出し、本発明をなした。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
１．矩形断面管の曲げ形状に対応した外周形状を有する回転可能な曲げ型と、前記矩形断面管の先端を前記曲げ型の外周に固定するクランプと、前記矩形断面管を前記曲げ型と協働で挟持して直進可能な押し型と、該押し型を前記矩形断面管のウェブ幅部に押付け可能な押し型加圧手段とを有する曲げ加工装置において、前記曲げ型を固定部と可動部とに分割可能とし、該可動部を前記矩形断面管のウェブ高さ部に押付け可能な曲げ型可動部加圧手段を備えたことを特徴とする矩形断面管の曲げ加工装置。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
１．矩形断面管の曲げ形状に対応した外周形状を有する回転可能な曲げ型と、前記矩形断面管の先端を前記曲げ型の外周に固定するクランプと、前記矩形断面管を前記曲げ型と協働で挟持して直進可能な押し型と、該押し型を前記矩形断面管のウェブ幅部に押付け可能な押し型加圧手段とを有する曲げ加工装置において、前記曲げ型を固定部と可動部とに分割可能とし、該可動部を前記矩形断面管のウェブ高さ部に押付け可能な曲げ型可動部加圧手段を備えたことを特徴とする矩形断面管の曲げ加工装置。
２．前項１に記載された曲げ加工装置を用いて矩形断面管を回転引き曲げ加工することを特徴とする矩形断面管の曲げ加工方法。
３．前記矩形断面管の曲げ加工部のウェブ高さが曲げ加工前のそれよりも小さくなるように曲げ加工することを特徴とする前項２に記載の矩形断面管の曲げ加工方法。
４．前記矩形断面管の曲げ加工部の幅寸法が曲げ加工前のそれよりも小さくなるように曲げ加工することを特徴とする前項２または３に記載の矩形断面管の曲げ加工方法。
３．前記矩形断面管の曲げ加工部のウェブ高さが曲げ加工前のそれよりも小さくなるように曲げ加工することを特徴とする前項２に記載の矩形断面管の曲げ加工方法。
４．前記矩形断面管の曲げ加工部の幅寸法が曲げ加工前のそれよりも小さくなるように曲げ加工することを特徴とする前項２または３に記載の矩形断面管の曲げ加工方法。
本発明によれば、矩形断面管のウェブ高さおよび幅のいずれか一方または両方を圧下しながら回転引き曲げ加工することにより、曲げ外側の減肉抑制、曲げ加工部断面形状のゆがみ抑制が達成でき、高寸法精度を保ちながらの小Ｒ曲げが可能となる。
本発明の実施形態の１例を図１に示す。曲げ型１は矩形断面管10の曲げ形状に対応した外周形状を有し、軸５を回転中心軸として矢示方向12に回転される。クランプ２は矩形断面管10の先端を曲げ型１の外周に固定する手段である。押し型３は曲げ型１と協働で矩形断面管10を挟持し、曲げ型１の矢示方向12の回転に伴って矢示方向11に直進する。
押し型加圧手段４は、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータで構成され、押し型３を、矢示方向11の摺動直進可能に支持しつつ、矩形断面管10のウェブ幅部に押付け可能であり、この押付けにより、曲げ型１と押し型３の間の矩形断面管10にウェブ高さHが縮小する方向（矢示方向８）の圧下（ウェブ圧下という）を加えることができる。
押し型加圧手段４は、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータで構成され、押し型３を、矢示方向11の摺動直進可能に支持しつつ、矩形断面管10のウェブ幅部に押付け可能であり、この押付けにより、曲げ型１と押し型３の間の矩形断面管10にウェブ高さHが縮小する方向（矢示方向８）の圧下（ウェブ圧下という）を加えることができる。
曲げ型１は、軸５に対して不動とされた固定部1Aと、軸５の軸方向に移動可能とされた可動部1Bとに分割可能である。曲げ型可動部加圧手段６は、例えば中空型油圧シリンダを拡縮6Aさせる構成などによって、可動部1Bを矩形断面管10のウェブ高さ部に押付け可能であり、この押付けにより、曲げ型１の固定部１Aと可動部１Bの間の矩形断面管10に幅寸法Wが縮小する方向（矢示方向７）の圧下（幅圧下という）を加えることができる。
図１の曲げ加工装置を用いた曲げ加工作業手順は次のとおりである。
１）曲げ型１と押し型３の間に矩形断面管10をセットし、矩形断面管10の先端をクランプ２で曲げ型１の外周に設けた管固定箇所に固定する。
２）押し型加圧手段４および曲げ型可動部加圧手段６の圧下動作を設定する。
３）軸駆動用動力手段（例えばモータ等、図示省略）を駆使して軸５を回転させることにより、回転引き曲げ加工を行なう。
１）曲げ型１と押し型３の間に矩形断面管10をセットし、矩形断面管10の先端をクランプ２で曲げ型１の外周に設けた管固定箇所に固定する。
２）押し型加圧手段４および曲げ型可動部加圧手段６の圧下動作を設定する。
３）軸駆動用動力手段（例えばモータ等、図示省略）を駆使して軸５を回転させることにより、回転引き曲げ加工を行なう。
本発明の曲げ加工装置を用いた回転引き曲げ加工によれば、矩形断面管のウェブ圧下と幅圧下のいずれか一方または両方を加味しながら曲げ加工することが容易にでき、この加味を適宜に実行することで、曲げ加工部の断面の台形化（図３参照）等のゆがみや曲げ外側の減肉あるいは割れ等の加工不具合を有効に抑制することができる。
矩形断面管の断面寸法や材質、それに曲げ加工の程度によっては、ウェブ圧下と幅圧下を両方とも加味せずに回転引き曲げを行なっても前記加工不具合が発生しないこともある。しかし、前記圧下の加味を行なわずに回転引き曲げ加工した場合は、同じ曲げ加工条件下でも前記加工不具合が発生したりしなかったりすることがあって、これを確実に抑制できるまでには至らない。そこで、本発明では、前記加工不具合を確実に抑制するために、ウェブ圧下と幅圧下の少なくともいずれか一方を加味して曲げ加工することが好ましい。
矩形断面管の断面寸法や材質、それに曲げ加工の程度によっては、ウェブ圧下と幅圧下を両方とも加味せずに回転引き曲げを行なっても前記加工不具合が発生しないこともある。しかし、前記圧下の加味を行なわずに回転引き曲げ加工した場合は、同じ曲げ加工条件下でも前記加工不具合が発生したりしなかったりすることがあって、これを確実に抑制できるまでには至らない。そこで、本発明では、前記加工不具合を確実に抑制するために、ウェブ圧下と幅圧下の少なくともいずれか一方を加味して曲げ加工することが好ましい。
すなわち、本発明では、矩形断面管の曲げ加工部（曲げ加工された部分）のウェブ高さH1が曲げ加工前のそれH0よりも小さくなるように、および/または、矩形断面管の曲げ加工部（曲げ加工された部分）の幅寸法W1が曲げ加工前のそれW0よりも小さくなるように、曲げ加工することが好ましい。換言すれば、ウェブ圧下比H1/H0が1.0未満（より好ましくは0.98以下）、および/または、幅圧下比W1/W0が1.0未満（より好ましくは0.98以下）となるように曲げ加工するのが好ましい。
もっとも、ウェブ圧下比H1/H0と幅圧下比W1/W0とは、これらを小さくしすぎる（すなわち圧下量を大きくしすぎる）と、例えば図３に示すように、ウェブの座屈を招くため、0.85以上とするのがより好ましい。さらに好ましくは0.90以上である。
図１に示した曲げ加工装置（本発明装置）または図１において曲げ型１を一体物としかつ曲げ型可動部加圧手段６を除去してなる曲げ加工装置（従来装置）を用い、表1に示した対象材（矩形断面鋼管）について同表に示した条件で回転引き曲げ加工を行い、曲げ加工性を調査した結果を同表に示す。なお、曲げ半径比R/Hは、H＝H0として計算した。比較例は、従来装置を用い、ウェブ圧下、幅圧下とも加味せずに回転引き曲げ加工し、加工不具合が生じた例である。これに対し、本発明装置を用い、ウェブ圧下、幅圧下のいずれか一方または両方を加味して回転引き曲げ加工した本発明例では、いずれも加工不具合は生じず良好な結果であった。
１ 曲げ型
1A 曲げ型の固定部
1B 曲げ型の可動部
２ クランプ
３ 押し型
４ 押し型加圧手段
５ 軸
６ 曲げ型可動部加圧手段（中空型油圧シリンダ）
6A 拡縮
７ 矢示方向（幅寸法Wが縮小する方向）
８ 矢示方向（ウェブ高さHが縮小する方向）
10 矩形断面管
11 矢示方向（押し型移動方向）
12 矢示方向（曲げ型回転方向）
15 ウェブ高さ部
16 ウェブ幅部
1A 曲げ型の固定部
1B 曲げ型の可動部
２ クランプ
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５ 軸
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6A 拡縮
７ 矢示方向（幅寸法Wが縮小する方向）
８ 矢示方向（ウェブ高さHが縮小する方向）
10 矩形断面管
11 矢示方向（押し型移動方向）
12 矢示方向（曲げ型回転方向）
15 ウェブ高さ部
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Claims (4)
- 矩形断面管の曲げ形状に対応した外周形状を有する回転可能な曲げ型と、前記矩形断面管の先端を前記曲げ型の外周に固定するクランプと、前記矩形断面管を前記曲げ型と協働で挟持して直進可能な押し型と、該押し型を前記矩形断面管のウェブ幅部に押付け可能な押し型加圧手段とを有する曲げ加工装置において、前記曲げ型を固定部と可動部とに分割可能とし、該可動部を前記矩形断面管のウェブ高さ部に押付け可能な曲げ型可動部加圧手段を備えたことを特徴とする矩形断面管の曲げ加工装置。
- 請求項１に記載された曲げ加工装置を用いて矩形断面管を回転引き曲げ加工することを特徴とする矩形断面管の曲げ加工方法。
- 前記矩形断面管の曲げ加工部のウェブ高さが曲げ加工前のそれよりも小さくなるように曲げ加工することを特徴とする請求項２に記載の矩形断面管の曲げ加工方法。
- 前記矩形断面管の曲げ加工部の幅寸法が曲げ加工前のそれよりも小さくなるように曲げ加工することを特徴とする請求項２または３に記載の矩形断面管の曲げ加工方法。
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| JP2007174760A JP4920510B2 (ja) | 2007-07-03 | 2007-07-03 | 矩形断面管の曲げ加工装置および方法 |
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| JP2007174760A JP4920510B2 (ja) | 2007-07-03 | 2007-07-03 | 矩形断面管の曲げ加工装置および方法 |
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