JP4976596B1 - 無給油型ヘアピンパイプベンダー - Google Patents

Abstract

非常に柔らかく、皺や潰れなどの歪み、或いは、亀裂が生じやすいパイプ材を対象とする場合であっても、潤滑油を内部に噴霧せずに、或いは、極少量の潤滑油を噴霧するだけで、好適に曲げ加工を行うことができるヘアピンパイプベンダーを提供する。
本発明に係るヘアピンパイプベンダー１は、フォーミングロール２の回動中心となる軸線Ａを、円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃから、少なくとも０．５ｍｍ以上ずれた位置に設定することにより、フォーミングロール２の回動角度に応じて、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａとプレッシャーダイ４との摩擦抵抗の大きさが変化するように構成され、曲げ工程の後半において原料パイプ材Ｐに作用する摩擦抵抗が、曲げ工程の前半において原料パイプ材Ｐに作用する摩擦抵抗よりも大きくなるように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、金属製の原料パイプ材に対し１８０°の曲げ加工が可能なパイプベンダー（ヘアピンパイプベンダー）に関し、特に、原料パイプ材の内部へ潤滑油を供給することなく、或いは、極少量の潤滑油を供給するだけで、原料パイプ材に対して１８０°の曲げ加工を行うことができるヘアピンパイプベンダーに関する。

金属製の原料パイプ材に対し１８０°の曲げ加工を行う場合、図９及び図１０に示すような構造のヘアピンパイプベンダー５１が、従来より使用されている。具体的に説明すると、このヘアピンパイプベンダー５１の主要部は、フォーミングロール５２、クランプダイ５３、及び、プレッシャーダイ５４によって構成されている。これらのうち、フォーミングロール５２は、一方の端部に、加工を行おうとする曲げ半径（曲率）に対応した形状の円弧状部５２ｃを有するとともに、上面５２ｂから円弧状部５２ｃを通って下面５２ｄに至る連続した溝５２ａが形成されており、円弧状部５２ｃの円弧の中心を通る軸線Ａ’を回動中心として、図９及び図１０に示す位置（０°の位置）から約１８０°回動するように構成されている。尚、溝５２ａは、加工対象となる原料パイプ材の外周面に対応した形状となっている。

クランプダイ５３は、図示しない加圧装置により、上面５３ｂが、フォーミングロール５２の下面５２ｄの方向へ、所定の圧力をもって押し付けられるように構成され、フォーミングロール５２と一体的に回動するように構成されている。このクランプダイ５３の上面５３ｂにも、加工対象となる原料パイプ材の外周面に対応した形状の溝５３ａが形成されている。

プレッシャーダイ５４は、原料パイプ材に対して曲げ加工が行われる際、原料パイプ材の一端側を押さえておくためのものであり、上面５４ｂには、クランプダイ５３の溝５３ａと同様の溝５４ａが形成されている。

このヘアピンパイプベンダーによって、原料パイプ材に対し１８０°の曲げ加工を行う場合、まず、図１１（１）に示すように、フォーミングロール５２の下面５２ｄ側の溝５２ａと、クランプダイ５３の溝５３ａとの間に原料パイプ材Ｐを挿入する。このとき、原料パイプ材Ｐを溝５２ａ，５３ａ内に円滑に挿入できるように、クランプダイ５３の位置を僅かに下げて、フォーミングロール５２とクランプダイ５３との間隔を拡げておく。また、原料パイプ材Ｐを挿入する際、芯金５５（マンドレル）を、原料パイプ材Ｐの先端から、内部の適正な位置（曲げ加工が施される円弧状部５２ｃ近傍の位置）まで差し込む。

原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａが、プレッシャーダイ５４の溝５４ａ上に載置され、原料パイプ材Ｐの後端側部分Ｐｂがフォーミングロール５２とクランプダイ５３の間に挿入されたら、クランプダイ５３をフォーミングロール５２側へ押し付けて後端側部分Ｐｂを挟持させ、しっかりと固定する。

そして、図１１（２）に示すように、軸線Ａ’を回動中心として、フォーミングロール５２及びクランプダイ５３を回動させて原料パイプ材Ｐに曲げ加工を施す。フォーミングロール５２及びクランプダイ５３が、約１８０°の位置（図１１（３）に示す位置）まで回動したら、クランプダイ５３を開放し、芯金５５を原料パイプ材Ｐから引き抜き、原料パイプ材Ｐを、フォーミングロール５２から外して排出する。

特開２００８−１２６２６８号公報

ところで、エアコンディショナー等に搭載される冷媒の閉鎖管路を形成するための部品として、１８０°の曲げ加工を行ったＵ字形状の簿肉の銅管が広く使用されているが、図９〜図１１に示したような従来のヘアピンパイプベンダー５１によって、簿肉の銅管の曲げ加工を行う場合、材質が非常に柔らかいため、１８０°の曲げ加工を行うと、歪み或いは亀裂が生じてしまうという問題がある。例えば、半径方向（曲げ半径の方向）内側の部分に皺が生じたり、半径方向外側の部分が潰れて、もともと真円に近い形状であった断面が、いびつな形状に変形ししてしまうという問題がある。

この点について詳細に説明すると、１８０°の曲げ加工の工程において、原料パイプ材Ｐをフォーミングロール５２の円弧状部５２ｃの外側に巻き付けていく際、原料パイプ材Ｐのうち、半径方向内側の部分（円弧状部５２ｃに接触している部分）には、圧縮する力が働き、半径方向外側の部分には、引き延ばす力が働くことになる。このとき、半径方向内側の部分に作用する圧縮力が大き過ぎると、皺が生じることになり、半径方向外側の部分に作用する引き延ばし力が大き過ぎると、潰れが生じることになる。

原料パイプ材Ｐの半径方向内側の部分における皺の発生を回避するためには、半径方向内側の部分に作用する圧縮力を低減する必要がある。これを実現するためには、曲げ加工の際に、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａに対し、円弧状部５２ｃとは反対の方向へ作用する力を加えてやればよい。

従来のヘアピンパイプベンダー５１においては、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａと、プレッシャーダイ５４との摩擦抵抗により、半径方向内側の部分に作用する圧縮力を抑制して、皺の発生を回避するようになっている。具体的には、原料パイプ材Ｐがフォーミングロール５２の円弧状部５２ｃの外側に巻き付けられていく際、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａは、プレッシャーダイ５４に押し付けられながら、円弧状部５２ｃに向かって引っ張られることになるが、このとき、プレッシャーダイ５４は固定されているため、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａは、プレッシャーダイ５４との間で発生する摩擦抵抗を受けながら、プレッシャーダイ５４の溝５４ａの中を、円弧状部５２ｃに向かって摺動していくことになる。この摺動時の摩擦抵抗により、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａは、フォーミングロール５２の円弧状部５２ｃとは反対の方向へ相対的に引っ張られることになり、原料パイプ材Ｐの半径方向内側の部分に作用する圧縮力が抑制され、皺の発生が回避される。

但し、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａの摺動時の摩擦抵抗は、半径方向外側の部分に作用する引き延ばし力を増大させることになるため、皺の発生を回避するために、この摩擦抵抗を単純に大きくすると、半径方向外側の部分において潰れが生じる蓋然性が高くなってしまう。特に、曲げ工程の後半（フォーミングロール５２が、図１１（２）に示す９０°の位置から、図１１（３）に示す約１８０°の位置まで回動する間）において、図１１（２）に示す前半加工部分Ｐｃ１（原料パイプ材Ｐのうち、曲げ工程の前半、即ち、フォーミングロール５２が０°の位置から９０°の位置まで回動する間に、円弧状部５２ｃの外側に巻き付いた部分）において、潰れが生じやすくなる。

従来のヘアピンパイプベンダー５１においては、このような潰れを回避するために、図１１（１）に示すように、芯金５５が原料パイプ材Ｐの内部に差し込まれるようになっているが、この場合、芯金５５と、原料パイプ材Ｐの内周面との間で新たな摩擦抵抗が生じることになり、この摩擦抵抗が、前半加工部分Ｐｃ１において歪み、或いは、亀裂を生じさせてしまうことがある。

そこで、簿肉の銅管のような、非常に歪みやすいデリケートな素材の原料パイプ材Ｐに対して１８０°の曲げ加工を行う場合には、挿入した芯金５５の先端から、原料パイプ材Ｐの内壁に向けて潤滑油を噴霧することが行われている。潤滑油を予め噴霧すると、芯金５５と原料パイプ材Ｐの内周面との摩擦抵抗が減り、歪みや亀裂を好適に防止することができる。

しかしながら、原料パイプ材Ｐの内部に潤滑油を噴霧した場合、曲げ加工の後に、製造したＵ字形状のパイプ製品の内部から潤滑油を除去するための洗浄工程が必要になり、手間及びコストが増大してしまうという問題がある。また、ヘアピンパイプベンダーを設置した室内空間に、潤滑油の霧が放散されることになるため、継続的に使用すると、床面、壁面、窓、及び、同室内に設置されている機械や工具などの表面に油分が付着し、清掃作業を頻繁に行わなければならず、更に、同室内において作業に従事する者に対し、健康上の悪影響を及ぼしかねないという問題もある。

本発明は、上記のような問題を解決すべくなされたものであって、非常に柔らかく、皺や潰れなどの歪み、或いは、亀裂が生じやすいパイプ材を対象とする場合であっても、潤滑油を内部に噴霧せずに、或いは、極少量の潤滑油を噴霧するだけで、好適に曲げ加工を行うことができるヘアピンパイプベンダーを提供することを目的とする。

本発明は、一端に円弧状部を有するフォーミングロールと、クランプダイと、プレッシャーダイとを有し、フォーミングロールとクランプダイの間に原料パイプ材の後端側部分を挟持させ、プレッシャーダイの上に原料パイプ材の先端側部分を載置させた状態で、フォーミングロール及びクランプダイを、軸線周りに回動させることにより、原料パイプ材に１８０°の曲げ加工を施すことができるヘアピンパイプベンダーにおいて、フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、少なくとも０．５ｍｍ以上ずれた位置に設定することにより、フォーミングロールの回動角度に応じて、原料パイプ材の先端側部分とプレッシャーダイとの摩擦抵抗の大きさが変化するように構成され、曲げ工程の後半（９０°〜約１８０°の範囲）において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が、曲げ工程の前半（０°〜９０°までの範囲）において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗よりも大きくなるように構成されていることを特徴としている。

尚、フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、所定の方向（フォーミングロールの長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向）へずれた位置に設定することにより、フォーミングロールを０°の位置から約１８０°の位置まで回動させる際、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が次第に大きくなっていくように構成することが好ましく、或いは、フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、所定の方向（フォーミングロールの長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向、及び、フォーミングロールの長手方向であって、フォーミングロールの中心側の方向）へずれた位置に設定することにより、曲げ工程の前半（フォーミングロールが、０°の位置から９０°の位置まで回動する間）においては、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が次第に大きくなっていき、曲げ工程の後半（フォーミングロールが、９０°の位置から約１８０°の位置まで回動する間）においては、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が、最大となる位置まで次第に大きくなっていき、その後、次第に小さくなっていくように構成することが好ましい。

また、本発明は、原料パイプ材に１８０°の曲げ加工を施すことができるヘアピンパイプベンダーにおいて、プレッシャーダイが、ベースと、このベース上において水平方向へ移動可能な状態で支持された上部とによって構成され、フォーミングロールが、７５°〜１０５°の範囲内において設定された角度の位置まで回動した時点で、上部の移動が規制され、停止するように構成され、曲げ工程の後半において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が、曲げ工程の前半において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗よりも大きくなるように構成されていることを特徴としている。

このヘアピンパイプベンダーにおいても、フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、少なくとも０．５ｍｍ以上ずれた位置に設定することにより、フォーミングロールの回動角度に応じて、原料パイプ材の先端側部分とプレッシャーダイとの摩擦抵抗の大きさが変化するように構成することが好ましい。また、フォーミングロールの回動中心となる軸線が、円弧状部の円弧の中心から、所定方向（フォーミングロールの長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向、及び／又は、フォーミングロールの長手方向であって、フォーミングロールの中心側の方向）へずれた位置に設定されていることが好ましい。

本発明に係るヘアピンパイプベンダーは、曲げ工程の後半において、原料パイプ材の先端側部分に作用する摩擦抵抗により、原料パイプ材の半径方向内側の部分に作用する圧縮力を抑制することができ、皺の発生を好適に回避することができるとともに、曲げ工程の前半において、原料パイプ材に対し抵抗力が作用しないように、或いは、小さな摩擦抵抗力のみが作用するように構成されているため、原料パイプ材のうち前半加工部分において、薄肉化、及び、剛性の低下を防止することができ、その結果、曲げ工程の後半が実行される際に、前半加工部分に対し、後半加工部分の引き延ばし力と、芯金と原料パイプ材の内周面との摩擦抵抗が作用した場合でも、潰れや亀裂の発生を好適に回避することができる。その結果、本発明に係るヘアピンパイプベンダーにおいては、原料パイプ材の内周面に対する潤滑油の噴霧を省略し、或いは、潤滑油の噴霧量を極微量に抑えることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るヘアピンパイプベンダー１の主要部の斜視図である。 図２は、図１に示したヘアピンパイプベンダー１の主要部のＸ−Ｘ線による断面図である。 図３は、図１に示したヘアピンパイプベンダー１による１８０°の曲げ工程の説明図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るヘアピンパイプベンダーのフォーミングロール２の動作態様（０°の位置）の説明図である。 図５は、図４に示したフォーミングロール２の動作態様（９０°の位置）の説明図である。 図６は、図４に示したフォーミングロール２の動作態様（約１８０°の位置）の説明図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係るヘアピンパイプベンダーにおけるフォーミングロール２の他の構成例を示す図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るヘアピンパイプベンダーにおけるフォーミングロール２の他の構成例を示す図である。 図９は、従来のヘアピンパイプベンダー５１の主要部の斜視図である。 図１０は、図９に示した従来のヘアピンパイプベンダー５１の主要部のＹ−Ｙ線による断面図である。 図１１は、図９に示した従来のヘアピンパイプベンダー５１による１８０°の曲げ工程の説明図である。

以下、添付図面に沿って本発明「ヘアピンパイプベンダー」の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るヘアピンパイプベンダー１の主要部（フォーミングロール２、クランプダイ３、及び、プレッシャーダイ４）の斜視図であり、図２は、図１に示したＸ−Ｘ線による断面図である。

これらの図に示すように、フォーミングロール２は、一方の端部に、加工を行おうとする曲げ半径、及び、曲率に対応した形状の円弧状部２ｃを有するとともに、上面２ｂから、円弧状部２ｃを通って下面２ｄに至る連続した溝２ａが形成されている。このフォーミングロール２は、軸線Ａを回動中心として、図１に示す位置から約１８０°回動するように構成されている。尚、溝２ａは、加工対象となる原料パイプ材の外周面に対応した形状となっている。

クランプダイ３は、図示しない加圧装置により、上面３ｂが、フォーミングロール２の下面２ｄの方向へ、所定の圧力をもって押し付けられるように構成され、フォーミングロール２と一体的に回動するように構成されている。このクランプダイ３の上面３ｂにも、加工対象となる原料パイプ材の外周面に対応した形状の溝３ａが形成されている。

プレッシャーダイ４は、原料パイプ材に対して曲げ加工が行われる際、原料パイプ材の一端側を下側から押さえておくためのものであり、図２に示すように、上部６とベース７とによって構成されており、上部６の上面６ｂには、クランプダイ３の溝３ａと同様の溝６ａが形成されている。また、上部６は、直線移動が可能なクロスローラーガイド（図示せず）を介してベース７上に支持されており、水平方向（図２における左右方向）へ移動可能な状態となっている。

但し、上部６の移動範囲Ｍ（図３（２）参照）は、図示しないストッパによって規制されており、フォーミングロール２が９０°の位置まで回動した時点（図３（２）に示す位置）で停止するようになっている。つまり、上部６は、曲げ工程の前半（フォーミングロール２が、０°の位置から９０°の位置まで回動する間）においては、図３（１）に示す位置から、図３（２）に示す位置まで移動するが、曲げ工程の後半（フォーミングロール２が、９０°の位置から約１８０°の位置まで回動する間）においては、図３（２）及び（３）に示す位置に留まることになる。

このパイプベンダーによって、原料パイプ材に対し１８０°の曲げ加工を行う場合、図３（１）に示すように、まず、フォーミングロール２の下面２ｄ側の溝２ａと、クランプダイ３の溝３ａとの間の空間に、原料パイプ材Ｐを挿入する。このとき、原料パイプ材Ｐを溝２ａ，３ａ内に円滑に挿入できるように、クランプダイ３の位置を僅かに下げて、フォーミングロール２とクランプダイ３との間隔を拡げておく。また、原料パイプ材Ｐを挿入する際、原料パイプ材Ｐの先端から、芯金５を、内部の適正な位置（曲げ加工が施される円弧状部２ｃ近傍の位置）まで差し込む。

原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａが、プレッシャーダイ４の溝６ａ上に載置され、原料パイプ材Ｐの後端側部分Ｐｂがフォーミングロール２とクランプダイ３の間に挿入されたら、クランプダイ３をフォーミングロール２側へ押し付けて後端側部分Ｐｂを挟持させ、しっかりと固定する。

そして、図３（２）に示すように、軸線Ａを回動中心として、フォーミングロール２及びクランプダイ３を上方へ回動させ、更に、図３（３）に示す約１８０°の位置まで、フォーミングロール２及びクランプダイ３を回動させて、原料パイプ材Ｐに曲げ加工を施す。フォーミングロール２及びクランプダイ３が、約１８０°の位置まで回動したら、クランプダイ３を開放し、芯金５を原料パイプ材Ｐから引き抜き、原料パイプ材Ｐを、フォーミングロール２から外して排出する。

尚、フォーミングロール２が回動する際、原料パイプ材Ｐのうち、フォーミングロール２の円弧状部２ｃに当接する部分は、円弧状部２ｃに巻き付いていくことになり、先端側部分Ｐａは、これに応じて次第に円弧状部２ｃに向かって引っ張られていくことになる。そして、先端側部分Ｐａが載置されているプレッシャーダイ４の上部６は、上述の通り、曲げ工程の前半においては、ベース７上において水平方向へ移動可能なようになっているため、フォーミングロール２が０°の位置から９０°の位置まで回動する間は、円弧状部２ｃに向かって引っ張られる先端側部分Ｐａとともに、同方向へ移動する。

上部６は、クロスローラーガイドを介してベース７上に載置されているため、上部６が円弧状部２ｃへ向かって移動する際に、ベース７との間で生じる抵抗力は極めて小さい。このため、曲げ工程の前半においては、円弧状部２ｃに向かって引っ張られる先端側部分Ｐａには、プレッシャーダイ４による抵抗力は殆ど作用しない。

曲げ工程の後半においても、先端側部分Ｐａは、円弧状部２ｃに向かって引っ張られることになるが、上部６は移動せず、図３（２）及び（３）に示す位置に留まることになるため、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａは、上部６との間で発生する摩擦抵抗を受けながら、溝６ａの中を、円弧状部２ｃに向かって摺動していくことになる。

従来のヘアピンパイプベンダー５１においては、上述の通り、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａと、これを下側から押さえるプレッシャーダイ５４（図１１参照）との摩擦抵抗により、先端側部分Ｐａの半径方向内側の部分に作用する圧縮力を抑制して、皺の発生を回避するようになっているが、本実施形態のヘアピンパイプベンダー１においても、曲げ工程の後半においては、従来のヘアピンパイプベンダー５１と同様に、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａと、上部６との摩擦抵抗により、原料パイプ材Ｐの半径方向内側の部分に作用する圧縮力を抑制することができ、皺の発生を回避することができる。

尚、本実施形態のヘアピンパイプベンダー１では、曲げ工程の前半においては、原料パイプ材Ｐに対し抵抗力は作用しないため、先端側部分Ｐａの半径方向内側の部分に作用する圧縮力は抑制されないが、本発明の発明者らが行った研究の結果、半径方向内側の部分の皺は、殆どの場合、曲げ工程の後半において生じ、図３（３）に示す後半加工部分Ｐｃ２（原料パイプ材Ｐのうち、曲げ工程の後半、即ち、フォーミングロール２が９０°の位置から１８０°の位置まで回動する間に、円弧状部２ｃの外側に巻き付いた部分）において生じる、ということがわかっている。

従って、原料パイプ材Ｐの半径方向内側の部分の皺を回避しようとする観点からは、本実施形態のように、曲げ工程の前半においては必ずしも原料パイプ材Ｐに対し抵抗力を作用させる必要はない。むしろ、曲げ工程の前半においては、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａに対し抵抗力を作用させないようにすることにより、より有利な効果を期待することができる。

具体的に説明すると、原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａの摺動時の摩擦抵抗は、半径方向外側の部分に作用する引き延ばし力を増大させることになるため、曲げ工程の前半において先端側部分Ｐａに抵抗力を作用させると、図３（２）に示す前半加工部分Ｐｃ１の半径方向外側が肉薄となり、それだけ剛性が低下することになる。

そして、曲げ工程の後半が実行される際、前半加工部分Ｐｃ１に対し、後半加工部分Ｐｃ２の外側の引き延ばし力に加え、原料パイプ材Ｐの内部に差し込まれる芯金５と原料パイプ材Ｐの内周面との間で生じる摩擦抵抗が作用すると、剛性が低下した肉薄の前半加工部分Ｐｃ１の半径方向外側部分が潰れてしまったり、亀裂が生じてしまう蓋然性が高くなる。このため、従来のヘアピンパイプベンダー５１においては、芯金５５と原料パイプ材Ｐの内周面との間で生じる摩擦抵抗を小さくして、前半加工部分Ｐｃ１における潰れや亀裂の発生を回避するために、原料パイプ材Ｐの内周面に向けて潤滑油が噴霧されるようになっている。

本実施形態のヘアピンパイプベンダー１では、上述の通り、曲げ工程の前半においては、原料パイプ材Ｐに対し抵抗力が作用しないように構成されているため、前半加工部分Ｐｃ１における薄肉化、及び、剛性の低下を防止することができ、その結果、曲げ工程の後半が実行される際に、前半加工部分Ｐｃ１に対し、後半加工部分Ｐｃ２の引き延ばし力と、芯金５と原料パイプ材Ｐの内周面との摩擦抵抗が作用した場合でも、潰れや亀裂の発生を好適に回避することができる。つまり、本実施形態のヘアピンパイプベンダー１では、原料パイプ材Ｐの内周面に対する潤滑油の噴霧を省略し、或いは、潤滑油の噴霧量を極微量に抑えることができる。

尚、本実施形態においては、プレッシャーダイ４の上部６は、フォーミングロール２が９０°の位置まで回動した時点で、ストッパにより停止するように構成されているが、上部６が停止するフォーミングロール２の回動角度は、必ずしも９０°には限定されず、原料パイプ材Ｐの材質、寸法、曲げ半径等の条件に応じて、±４５°の範囲（即ち、４５°〜１３５°の範囲）内、より好ましくは、±１５°の範囲（即ち、７５〜１０５°の範囲）内で、適宜設定を変更してもよい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態のヘアピンパイプベンダーは、図１に示した第１実施形態のヘアピンパイプベンダー１と同様に、主要部が、フォーミングロール、クランプダイ、及び、プレッシャーダイとによって構成され、フォーミングロールとクランプダイの間に原料パイプ材の後端側部分を挟持させ、プレッシャーダイの上に先端側部分を載置させた状態で、フォーミングロール及びクランプダイを、軸線Ａを回動中心として０°の位置から約１８０°の位置まで回動させて、原料パイプ材に１８０°の曲げ加工を施すことができるようになっている。

但し、第１実施形態のヘアピンパイプベンダー１とは異なり、プレッシャーダイは、ベース上において上部が水平方向へ移動するようには構成されておらず、図９に示した従来のヘアピンパイプベンダー５１のプレッシャーダイ５４と同様に、固定された状態となっている。

また、本実施形態のヘアピンパイプベンダーは、図４に示すように、フォーミングロール２の回動中心となる軸線Ａが、円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃから、下方側（フォーミングロール２の回動前の状態において下方側、即ち、フォーミングロール２の長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向）へ僅かにずれた位置に設定されている点で、第１実施形態のヘアピンパイプベンダー１とは異なっている。尚、本実施形態においては、そのオフセット寸法Ｂは、１．０ｍｍに設定されている。

このように、本実施形態において、フォーミングロール２の回動中心となる軸線Ａを、円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃからずらしている理由は、フォーミングロール２の回動角度に応じて、原料パイプ材をプレッシャーダイに対して押し付ける力を変化させ、原料パイプ材の先端側部分とプレッシャーダイの溝との摩擦抵抗の大きさを変化させるためである。

従来のヘアピンパイプベンダー５１（図９〜図１１参照）のように、円弧状部５２ｃの円弧の中心を通る軸線Ａ’を回動中心としてフォーミングロール５２を回動させるように構成した場合、フォーミングロール５２を０°の位置から約１８０°の位置まで回動させる間、フォーミングロール５２とプレッシャーダイ５４との間隔は常に一定となる。

これに対し、本実施形態のように、フォーミングロール２の回動中心となる軸線Ａを、円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃから下方側へずらした場合、フォーミングロール２を０°の位置から９０°の位置まで回動させる際、フォーミングロール２とプレッシャーダイとの間隔は、次第に狭くなっていき、９０°の位置から約１８０°の位置まで回動させる際には、更に狭くなっていくことになる。従って、フォーミングロール２を０°の位置から約１８０°の位置まで回動させると、その回動角度に応じて、原料パイプ材がプレッシャーダイに対して押し付けられる力、及び、原料パイプ材の先端側部分とプレッシャーダイとの摩擦抵抗の大きさが、次第に大きくなっていくことになる。

ここで、本実施形態のフォーミングロール２と、従来のヘアピンパイプベンダーのフォーミングロール５２（図９に示した円弧状部５２ｃの円弧の中心を通る軸線Ａ’を回動中心としてフォーミングロール５２が回動する）とを、図面（図４〜図６）上において、軸線Ａ，Ａ’の位置が一致するように重ね合わせて、動作態様をそれぞれ比較してみる。尚、図４〜図６に示す二点鎖線Ｗは、プレッシャーダイの溝の最深部の高さ位置を示している。

まず、フォーミングロール２，５２が０°の位置にあるとき（曲げ工程の開始前）は、図４に示すように、本実施形態のフォーミングロール２とプレッシャーダイ（二点鎖線Ｗ）との間隔は、従来のフォーミングロール５２とプレッシャーダイとの間隔よりも、オフセット寸法Ｂの分だけ広くなる。また、フォーミングロール２，５２が９０°の位置にあるときは、図５に示すように、本実施形態のフォーミングロール２とプレッシャーダイとの間隔は、従来のフォーミングロール５２とプレッシャーダイとの間隔と一致する。そして、フォーミングロール２，５２が約１８０°の位置にあるときは、図６に示すように、本実施形態のフォーミングロール２とプレッシャーダイとの間隔は、従来のフォーミングロール５２とプレッシャーダイとの間隔よりも、オフセット寸法Ｂ（図４参照）の分だけ狭くなる。

従って、本実施形態のヘアピンパイプベンダーによって１８０°の曲げ加工を行う場合、曲げ工程の前半（０°〜９０°までの範囲）においては、原料パイプ材をプレッシャーダイに対して押し付ける力、及び、原料パイプ材の先端側部分とプレッシャーダイとの摩擦抵抗が、従来のフォーミングロール５２よりも小さく、曲げ工程の後半（９０°〜約１８０°の範囲）においては、原料パイプ材に作用する押し付け力及び摩擦抵抗は、従来のフォーミングロール５２よりも大きくなる。

このように本実施形態のヘアピンパイプベンダーでは、曲げ工程の後半において、原料パイプ材の先端側部分に対し大きな摩擦抵抗が作用するようになっており、原料パイプ材の後半加工部分Ｐｃ２（図３（３）参照）の半径方向内側に作用する圧縮力を抑制することができ、皺の発生を回避することができる。そして、曲げ工程の前半においては、原料パイプ材に対して作用する抵抗力は小さくなるため、前半加工部分Ｐｃ１（図３（２）参照）における薄肉化、及び、剛性の低下を防止することができ、その結果、曲げ工程の後半が実行される際に、前半加工部分Ｐｃ１に対し、後半加工部分Ｐｃ２の引き延ばし力と、芯金と原料パイプ材の内周面との摩擦抵抗が作用した場合でも、潰れや亀裂の発生を好適に回避することができる。つまり、本実施形態のヘアピンパイプベンダーにおいても、原料パイプ材の内周面に対する潤滑油の噴霧を省略し、或いは、潤滑油の噴霧量を極微量に抑えることができる。

尚、本実施形態においては、フォーミングロール２の回動中心となる軸線Ａのオフセット寸法Ｂ（円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃからのずれ量）は、１．０ｍｍに設定されているが、この寸法を上下させることにより、原料パイプ材の先端側部分に作用する摩擦抵抗の大きさ、及び、変化の態様を、加工対象となる原料パイプ材の材質、寸法、曲げ半径等の条件に応じて適宜調整することができる。

また、本実施形態においては、フォーミングロール２の回動中心となる軸線Ａを、円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃから下方（図４における下方）（クランプダイ側）へのみずらしているが、フォーミングロール２の長手方向（図４における左右方向）へずらすことにより、原料パイプ材の先端側部分に作用する摩擦抵抗が最大となるフォーミングロール２の回動角度を変更、調整することができる。

例えば、図７に示すように、軸線Ａを、円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃから右側方（図７における右側方）（フォーミングロール２の中心側）へずらした場合には、フォーミングロール２が９０°の位置まで回動した時点で、摩擦抵抗が最も大きくなるようにすることができ、また、図８に示すように、円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃから右側下方４５°の方向へずらした場合には、曲げ工程の前半（０°〜９０°までの範囲）においては、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が次第に大きくなっていき、曲げ工程の後半（９０°〜約１８０°の範囲）においては、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が最大となる１３５°の位置まで次第に大きくなっていき、その後、次第に小さくなっていくような曲げ加工を行うことができる。

従って、加工対象となる原料パイプ材の材質、寸法、曲げ半径、及び、その他の条件と、皺や潰れなどの歪み、或いは、亀裂の発生との関係について解析を行い、その解析値に基づいて、軸線Ａの適切なオフセット寸法Ｂ（円弧状部２ｃの円弧の中心Ｃからのずれ量）を、フォーミングロール２の長手方向と、これに直交する方向のそれぞれについて算出し、軸線Ａの位置を決定することが望ましい。

更に、ベース７上において上部６が水平方向へ所定範囲内で移動可能なように構成されている第１実施形態のプレッシャーダイ４を、第２実施形態のヘアピンパイプベンダー１に適用するとともに、上部６の移動範囲Ｍ（上部６が停止するフォーミングロール２の回動角度、或いは、上部６の停止位置）を適切な値に設定することにより、原料パイプ材に対して作用する抵抗力が、曲げ工程の間（フォーミングロール２が０°の位置から約１８０°の位置まで回動する間）に、より複雑な態様で変化するような曲げ加工を実現できる。

例えば、フォーミングロール２が４５°の位置まで回動した時点で上部６が停止するように構成し、フォーミングロール２が０°の位置から４５°の位置まで回動する間は、上部６を原料パイプ材Ｐの先端側部分Ｐａとともに円弧状部２ｃ側へ移動させることにより、原料パイプ材Ｐに対して殆ど抵抗力を作用させずに曲げ加工を行い、４５°の位置から１３５°の位置まで回動する際に、原料パイプ材Ｐに対して作用する摩擦抵抗力が次第に増加していき、１３５°の位置から約１８０°の位置まで回動する際には、摩擦抵抗力が少しずつ減少していく、というような態様の曲げ加工を実行することが可能となる。

１，５１：ヘアピンパイプベンダー、
２，５２：フォーミングロール、
２ａ，５２ａ：溝、
２ｂ，５２ｂ：上面、
２ｃ，５２ｃ：円弧状部、
２ｄ，５２ｄ：下面、
３，５３：クランプダイ、
３ａ，５３ａ：溝、
３ｂ，５３ｂ：上面、
４，５４：プレッシャーダイ、
５，５５：芯金、
６：上部、
６ａ：溝、
６ｂ：上面、
７：ベース、
５４ａ：溝、
５４ｂ：上面、
Ａ，Ａ’：軸線、
Ｃ：円弧の中心、
Ｐ：原料パイプ材、
Ｐａ：先端側部分、
Ｐｂ：後端側部分、
Ｐｃ１：前半加工部分、
Ｐｃ２：後半加工部分

Claims (7)

1. 一端に円弧状部を有するフォーミングロールと、クランプダイと、プレッシャーダイとを有し、フォーミングロールとクランプダイの間に原料パイプ材の後端側部分を挟持させ、プレッシャーダイの上に原料パイプ材の先端側部分を載置させた状態で、フォーミングロール及びクランプダイを、軸線周りに回動させることにより、原料パイプ材に１８０°の曲げ加工を施すことができるヘアピンパイプベンダーにおいて、
   フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、少なくとも０．５ｍｍ以上ずれた位置に設定することにより、フォーミングロールの回動角度に応じて、原料パイプ材の先端側部分とプレッシャーダイとの摩擦抵抗の大きさが変化するように構成され、
   曲げ工程の後半において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が、曲げ工程の前半において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗よりも大きくなるように構成されていることを特徴とするヘアピンパイプベンダー。
2. フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、フォーミングロールの長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向へずれた位置に設定することにより、フォーミングロールを０°の位置から約１８０°の位置まで回動させる際、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が次第に大きくなっていくように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のヘアピンパイプベンダー。
3. フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、フォーミングロールの長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向、及び、フォーミングロールの長手方向であって、フォーミングロールの中心側の方向へずれた位置に設定することにより、曲げ工程の前半においては、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が次第に大きくなっていき、曲げ工程の後半においては、原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が、最大となる位置まで次第に大きくなっていき、その後、次第に小さくなっていくように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のヘアピンパイプベンダー。
4. 一端に円弧状部を有するフォーミングロールと、クランプダイと、プレッシャーダイとを有し、フォーミングロールとクランプダイの間に原料パイプ材の後端側部分を挟持させ、プレッシャーダイの上に原料パイプ材の先端側部分を載置させた状態で、フォーミングロール及びクランプダイを、軸線周りに回動させることにより、原料パイプ材に１８０°の曲げ加工を施すことができるヘアピンパイプベンダーにおいて、
   プレッシャーダイが、ベースと、このベース上において水平方向へ移動可能な状態で支持された上部とによって構成され、
   フォーミングロールが、７５°〜１０５°の範囲内において設定された角度の位置まで回動した時点で、上部の移動が規制され、停止するように構成され、
   曲げ工程の後半において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗が、曲げ工程の前半において原料パイプ材に作用する摩擦抵抗よりも大きくなるように構成されていることを特徴とするヘアピンパイプベンダー。
5. フォーミングロールの回動中心となる軸線を、円弧状部の円弧の中心から、少なくとも０．５ｍｍ以上ずれた位置に設定することにより、フォーミングロールの回動角度に応じて、原料パイプ材の先端側部分とプレッシャーダイとの摩擦抵抗の大きさが変化するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のヘアピンパイプベンダー。
6. フォーミングロールの回動中心となる軸線が、円弧状部の円弧の中心から、フォーミングロールの長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向へずれた位置に設定されていることを特徴とする、請求項５に記載のヘアピンパイプベンダー。
7. フォーミングロールの回動中心となる軸線が、円弧状部の円弧の中心から、フォーミングロールの長手方向と直交する方向であって、クランプダイ側の方向、及び、フォーミングロールの長手方向であって、フォーミングロールの中心側の方向へずれた位置に設定されていることを特徴とする、請求項５に記載のヘアピンパイプベンダー。

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