JP5205599B2 - パイプの曲げ加工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、パイプの曲げ加工装置に関し、詳しくは、回転可能な曲げ型を用いた曲げ加工装置に関する。
比較的大きな曲げ半径の曲げ加工において、曲げ外側の減肉を抑制し、心金やシワ抑え等の工具を使わずに曲げ内側のシワ（座屈）を発生させない簡素な装置構成のパイプ曲げ加工装置として、次のような装置が知られている（特許文献１）。
１）パイプの曲げ形状に対応した溝をもつ回転可能な曲げ型と、前記パイプの一端部を前記曲げ型に固定するクランプと、前記パイプの曲げ形状に対応した溝をもち該溝と前記曲げ型の溝とで前記パイプを挟持して該パイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、前記パイプの他端部を掴んで管軸引張荷重を付加可能な引張手段とを有し、前記加圧手段の加圧力の方向を前記曲げ型の回転中心に向けてなるパイプの曲げ加工装置。
１）パイプの曲げ形状に対応した溝をもつ回転可能な曲げ型と、前記パイプの一端部を前記曲げ型に固定するクランプと、前記パイプの曲げ形状に対応した溝をもち該溝と前記曲げ型の溝とで前記パイプを挟持して該パイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、前記パイプの他端部を掴んで管軸引張荷重を付加可能な引張手段とを有し、前記加圧手段の加圧力の方向を前記曲げ型の回転中心に向けてなるパイプの曲げ加工装置。
２）回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一端部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段として、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に０以上且つ前記入側のパイプ外径以下の距離だけずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に加圧する手段と、該手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記パイプの他端部を掴んで管軸方向引張荷重を付加可能な引張手段とを有するパイプ曲げ加工装置。
これらの曲げ加工装置は、曲げ加工部に対し曲げ加工と同時に管周方向の絞り加工を加える曲げ加工（これをプッシュロータリー曲げ加工（略してＰＲ曲げ加工）という）を行なう装置において、ＰＲ曲げ加工中に、曲げ部入側からの管軸方向張力（後方張力）を付与可能としたものであり、それにより曲げ内側のシワの発生を有効に抑止することができる。
特開２００６−２８９４８８号公報
前記従来の後方張力付与機能を有するＰＲ曲げ加工装置では、曲げ加工に供するパイプの管端部に、前記引張手段の掴み具による係止を可能にする掴み可能形状を形成するために、予加工（穴あけ、潰し、ねじ加工など）を施す必要があり、かかる予加工工程が、後方張力付与機能を有するＰＲ曲げ加工装置による加工の生産性向上を困難にしているという課題があった。
本発明は、パイプの管端部に同管端部の予加工なしで後方張力を付与しうる後方張力付与手段を案出して前記課題を解決したものである。
すなわち本発明は、
パイプの曲げ形状に対応した外周部をもつ回転可能な曲げ型と、該曲げ型に前記パイプの前端部を固定するクランプと、前記曲げ型と協働で前記パイプを挟持して管軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を、前記曲げ型に前記パイプが当接する点から該曲げ型の回転中心点への方向線を前記パイプの後端部側に０以上前記パイプの外径以下の距離だけ平行移動した方向線の方向に、加圧する加圧手段とを有するパイプの曲げ加工装置において、
さらに、前記後端部の管半径方向に拡縮して該後端部の管内周面を押圧可能なテーパコレットと、該テーパコレットを抱持して前記後端部の管外周面に接触可能な外筒リングと、該外筒リングおよび前記テーパコレットを貫通し前記管軸方向に移動して前記テーパコレットを前記管半径方向に拡縮させるエキスパンダと、該エキスパンダに連結した棒を前記管軸方向に移動させる管端クランプ用シリンダと、前記棒を貫通させ前記管端クランプ用シリンダおよび前記外筒リングに連結してこれらを前記管軸方向に移動させる管軸張力負荷中空シリンダとを具えた後方張力付与手段を有し、
前記テーパコレットが、管周方向に分割された割り型であり、該分割された割り型の各々が前記エキスパンダに沿って管軸方向にすべり可能で、かつ前記エキスパンダからの分離を防止可能に構成され、さらに後方張力負荷側の一端にフランジを有する構造を有し、前記外筒リングが、分割可能な内側部材と外側部材とからなり、該内側部材と該外側部材とにより前記テーパコレットのフランジを抑え前記テーパコレットの管軸方向の移動を抑制する構造を有することを特徴とするパイプの曲げ加工装置（本発明装置）である。
すなわち本発明は、
パイプの曲げ形状に対応した外周部をもつ回転可能な曲げ型と、該曲げ型に前記パイプの前端部を固定するクランプと、前記曲げ型と協働で前記パイプを挟持して管軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を、前記曲げ型に前記パイプが当接する点から該曲げ型の回転中心点への方向線を前記パイプの後端部側に０以上前記パイプの外径以下の距離だけ平行移動した方向線の方向に、加圧する加圧手段とを有するパイプの曲げ加工装置において、
さらに、前記後端部の管半径方向に拡縮して該後端部の管内周面を押圧可能なテーパコレットと、該テーパコレットを抱持して前記後端部の管外周面に接触可能な外筒リングと、該外筒リングおよび前記テーパコレットを貫通し前記管軸方向に移動して前記テーパコレットを前記管半径方向に拡縮させるエキスパンダと、該エキスパンダに連結した棒を前記管軸方向に移動させる管端クランプ用シリンダと、前記棒を貫通させ前記管端クランプ用シリンダおよび前記外筒リングに連結してこれらを前記管軸方向に移動させる管軸張力負荷中空シリンダとを具えた後方張力付与手段を有し、
前記テーパコレットが、管周方向に分割された割り型であり、該分割された割り型の各々が前記エキスパンダに沿って管軸方向にすべり可能で、かつ前記エキスパンダからの分離を防止可能に構成され、さらに後方張力負荷側の一端にフランジを有する構造を有し、前記外筒リングが、分割可能な内側部材と外側部材とからなり、該内側部材と該外側部材とにより前記テーパコレットのフランジを抑え前記テーパコレットの管軸方向の移動を抑制する構造を有することを特徴とするパイプの曲げ加工装置（本発明装置）である。
本発明によれば、後方張力付与機能をもつＰＲ曲げ加工装置において、パイプの管端に掴み可能形状を形成するための予加工工程が不要となり、該ＰＲ曲げ加工の生産性が向上する。
図１は、本発明装置の１例を示す模式図である。曲げ型１は、パイプ10の曲げ形状に対応した外周部をもち、回転中心点Ｏの周りに回転可能である。クランプ２は、パイプ10の前端部を曲げ型１に固定する手段である。押し型３は、曲げ型１と協働でパイプ10を挟持して管軸方向に移動可能である。ここで、管軸方向とは、パイプ10の直管部（未曲げ直管部）の管軸の長さ方向を意味する（以下同じ）。
加圧手段４は、押し型３を加圧する手段であるが、この加圧の方向は、曲げ型１にパイプ10が当接する点Ｐから曲げ型１の回転中心点Ｏへの方向線をパイプ10の後端部側に０以上パイプ10の外径Ｄ以下の距離δだけ平行移動した方向線30の方向に設定される。δ＝０の場合は前記平行移動がされないに等しい。
本発明装置に特有の後方張力付与手段５は、テーパコレット６、外筒リング８、エキスパンダ７、棒11、管端クランプ用シリンダ12、管軸張力負荷中空シリンダ13を具えている。
本発明装置に特有の後方張力付与手段５は、テーパコレット６、外筒リング８、エキスパンダ７、棒11、管端クランプ用シリンダ12、管軸張力負荷中空シリンダ13を具えている。
テーパコレット６は、パイプ10の後端部の管半径方向に拡縮して該後端部の管内周面を押圧可能とされている。この拡縮動作において、縮みは自発的であり、拡がりは内径側からの強制押し広げによる。外筒リング８は、テーパコレット６を抱持して前記後端部の管外周面に接触可能とされている。エキスパンダ７は、外筒リング８およびテーパコレット６を貫通し管軸方向に移動してテーパコレット６に内接する部分の径を変えることによりテーパコレット６を前記管半径方向に拡縮させる部材であり、径の相異なる複数のものを容易に交換使用できるように、棒11の先端にねじ込み方式等で着脱可能に結合されている。
管端クランプ用シリンダ12は、そのピストン12Aの前端が棒11の後端と連結し、ポンプ21および方向制御弁20で駆動されるピストン12Aの往復運動を、棒11先端のエキスパンダ７に伝えてこれを管軸方向に移動（前進または後退）させる。
管軸張力負荷中空シリンダ13は、その中空のピストン13Aの中空部に棒11を貫通させ、ピストン13Aの前端がガイド筒９を介して外筒リング８と連結し、ピストン13Aの後端がガイド筒9Aを介して管端クランプ用シリンダ12と連結し、ポンプ23および方向制御弁22で駆動されるピストン13Aの往復運動を、ガイド筒９前端の外筒リング８およびガイド筒9A後端の管端クランプ用シリンダ12に（および管端クランプ用シリンダ12に棒11で連結されたエキスパンダ７にも）伝えて、これらを同時一斉に管軸方向に移動（前進または後退）させる。
管軸張力負荷中空シリンダ13は、その中空のピストン13Aの中空部に棒11を貫通させ、ピストン13Aの前端がガイド筒９を介して外筒リング８と連結し、ピストン13Aの後端がガイド筒9Aを介して管端クランプ用シリンダ12と連結し、ポンプ23および方向制御弁22で駆動されるピストン13Aの往復運動を、ガイド筒９前端の外筒リング８およびガイド筒9A後端の管端クランプ用シリンダ12に（および管端クランプ用シリンダ12に棒11で連結されたエキスパンダ７にも）伝えて、これらを同時一斉に管軸方向に移動（前進または後退）させる。
これにより、予加工されないパイプ10の後端部に対し、管内周面側のテーパコレット６と管外周面側の外筒リング８とで管壁を強く挟圧して、この挟圧によるパイプ後端部の強固把持状態が後方張力負荷時でも維持できるようになり、前記予加工工程を省略することができる。また、パイプセットから前記挟圧の開始まで、および曲げ加工完了から前記挟圧の解除までを短時間で済ますことができ、曲げ加工前の準備段階および曲げ加工後の後始末段階の作業能率が向上する。
次に、本発明装置の使用手順について、図２、図３を用いて説明する。図２は準備段階、図３はＰＲ曲げ加工ないしその後の後始末段階を示す。
準備[1]（図２(a)）：曲げ型１と押し型３の間の所定のパイプセット位置にパイプ10を配置して曲げ型１と押し型３とでパイプ10を挟持し、クランプ２でパイプ10の前端部を曲げ型１に固定する。
準備[1]（図２(a)）：曲げ型１と押し型３の間の所定のパイプセット位置にパイプ10を配置して曲げ型１と押し型３とでパイプ10を挟持し、クランプ２でパイプ10の前端部を曲げ型１に固定する。
準備[2]（図２(b)）：管端クランプ用シリンダ12を押出しモードで動作させてエキスパンダ７を管軸方向に前進移動させ、テーパコレット６の縮径を促してこれと外筒リング８との間にパイプ10後端部の管肉を収容可能な管肉収容隙を形成させる。
準備[3]（図２(c)）：管軸張力負荷中空シリンダ13を押出しモードで動作させて外筒リング８、テーパコレット６、エキスパンダ７を同時一斉に管軸方向に前進移動させ、前記管肉収容隙にパイプ10後端部の管肉を収容する。
準備[3]（図２(c)）：管軸張力負荷中空シリンダ13を押出しモードで動作させて外筒リング８、テーパコレット６、エキスパンダ７を同時一斉に管軸方向に前進移動させ、前記管肉収容隙にパイプ10後端部の管肉を収容する。
準備[4]（図２(d)）：管端クランプ用シリンダ12を引込みモードで動作させてエキスパンダ７を管軸方向に後退移動させ、テーパコレット６を拡径させて外筒リング８と協働で前記管肉収容隙内の管肉を挟圧することによりパイプ10後端部を掴む。
ＰＲ曲げ加工（図３(a)）：曲げ型１を回転させつつ加圧手段４で押し型を方向線30の方向に加圧し、同時に管端クランプ用シリンダ12および管軸張力負荷中空シリンダ13を引込みモードで動作させてパイプ10後端部の掴み状態を確保しつつパイプ10に管軸張力を負荷する。
ＰＲ曲げ加工（図３(a)）：曲げ型１を回転させつつ加圧手段４で押し型を方向線30の方向に加圧し、同時に管端クランプ用シリンダ12および管軸張力負荷中空シリンダ13を引込みモードで動作させてパイプ10後端部の掴み状態を確保しつつパイプ10に管軸張力を負荷する。
後始末[1]（図３(b)）：管端クランプ用シリンダ12を押出しモードで動作させてエキスパンダ７を前進移動させ、テーパコレット６の縮径を促してパイプ10後端部の管肉の挟圧を解除する。
後始末[2]（図３(c)）：管軸張力負荷中空シリンダ13を引込みモードで動作させて外筒リング８、テーパコレット６、エキスパンダ７を同時一斉に管軸方向に後退移動させ、パイプ10後端部から離間させる。
後始末[2]（図３(c)）：管軸張力負荷中空シリンダ13を引込みモードで動作させて外筒リング８、テーパコレット６、エキスパンダ７を同時一斉に管軸方向に後退移動させ、パイプ10後端部から離間させる。
また、テーパコレットと外筒リングとは次のような形態とすることもできる。すなわち、前記テーパコレットが、管周方向に分割された割り型であり、該分割された割り型の各々が前記エキスパンダに沿って管軸方向にすべり可能で、かつ前記エキスパンダからの分離を防止可能に構成され、さらに後方張力負荷側の一端にフランジを有する構造を有し、前記外筒リングが、分割可能な内側部材と外側部材とからなり、該内側部材と該外側部材とにより前記テーパコレットのフランジを抑え前記テーパコレットの管軸方向の移動を抑制する構造を有するものとした形態である。
かかる形態の１例を図４、図５に示す。この例では、テーパコレット131は管周方向に４分割された割り型131a,131b,131c,131dとしたが、２分割でも３分割でも、また５分割以上であってもよい。分割された割り型の各々がエキスパンダ132に沿ってすべり可能で、かつエキスパンダ132からの分離を防止可能な構造として、この例ではアリ継ぎ状構造を採用している。アリ継ぎ状構造のアリ突起（オス型）とアリ溝（メス型）とは、これら両者間に適度なクリアランスをとって、互いの長さ方向に摺動自在としてある。この例では、オス型をテーパコレット131側に、メス型をエキスパンダ132側にそれぞれ設けたが、この逆であってもよい。
割り型131a,131b,131c,131dの各々はパイプ10の管内周面を押圧可能で、しかもエキスパンダ132との接触面がエキスパンダ132に沿って管軸方向にすべり可能なように、エキスパンダ132のテーパと同じテーパをもつ面とされている。
また、外筒リング133は、内側部材133aと外側部材133bとからなる分割可能な構造のものとし、内側部材133aと外側部材133bとでテーパコレット131のフランジ131aa,131ba,131ca,131daを抑え、テーパコレット131の管軸方向の移動を抑制している。ただし、このフランジの抑え力は、テーパコレット131の管半径方向の移動は妨げない程度に調整するものである。なお、内側部材133aと外側部材133bとを図示しない拘束板で一体化することにより、張力負荷時の分離を阻止するようにしてもよい。
また、外筒リング133は、内側部材133aと外側部材133bとからなる分割可能な構造のものとし、内側部材133aと外側部材133bとでテーパコレット131のフランジ131aa,131ba,131ca,131daを抑え、テーパコレット131の管軸方向の移動を抑制している。ただし、このフランジの抑え力は、テーパコレット131の管半径方向の移動は妨げない程度に調整するものである。なお、内側部材133aと外側部材133bとを図示しない拘束板で一体化することにより、張力負荷時の分離を阻止するようにしてもよい。
このようなテーパコレットと外筒リングの構成形態によれば、よりいっそう確実に、また、よりいっそう高い作業能率で、パイプ後端部を把持することができるので、この形態とすることが好ましい。
図１に示した本発明装置を用い、図２、図３に示した手順で下記仕様のＰＲ曲げ加工を行った。この加工における所定時間当りの処理本数で評価した生産性は、従来実績（パイプ後端部の予加工工程を必要とする従来の後方張力付与機能付きＰＲ曲げ加工装置を用いた加工における同所定時間当りの処理本数で評価した生産性）に比べ、約２倍に向上した。
記
材質：炭素鋼電縫鋼管 ＳＴＫＭ２０Ａ，ＳＴＫＭ１５Ａ，ＳＴＫＭ１７Ａ
外径Ｄ×肉厚ｔ（ｍｍ）：φ６３．５×ｔ１．６，φ８９．１×ｔ２．０，φ１１４．３×ｔ２．３ （ｔ／Ｄ＝２．５，２．２，２．０％）
曲げ半径Ｒ（ｍｍ）：１５０，３００，６００ （Ｒ／Ｄ＝２．４，３．３，５．２）、曲げ角度：９０°
材質：炭素鋼電縫鋼管 ＳＴＫＭ２０Ａ，ＳＴＫＭ１５Ａ，ＳＴＫＭ１７Ａ
外径Ｄ×肉厚ｔ（ｍｍ）：φ６３．５×ｔ１．６，φ８９．１×ｔ２．０，φ１１４．３×ｔ２．３ （ｔ／Ｄ＝２．５，２．２，２．０％）
曲げ半径Ｒ（ｍｍ）：１５０，３００，６００ （Ｒ／Ｄ＝２．４，３．３，５．２）、曲げ角度：９０°
１ 曲げ型
２ クランプ
３ 押し型
４ 加圧手段
５ 後方張力付与手段
６ テーパコレット
７ エキスパンダ
８ 外筒リング
９、9A ガイド筒
10 パイプ（管、鋼管）
11 棒
12 管端クランプ用シリンダ
12A、13A ピストン
13 管軸張力負荷中空シリンダ
20、22 方向制御弁
21、23 ポンプ（油圧ポンプ）
30 方向線
131 テーパコレット
132 エキスパンダ
133 外筒リング
Ｏ 曲げ型の回転中心点
Ｐ 押し型にパイプが当接する点
δ 点Ｐから点Ｏへの方向線をパイプ後端部側に平行移動する距離
２ クランプ
３ 押し型
４ 加圧手段
５ 後方張力付与手段
６ テーパコレット
７ エキスパンダ
８ 外筒リング
９、9A ガイド筒
10 パイプ（管、鋼管）
11 棒
12 管端クランプ用シリンダ
12A、13A ピストン
13 管軸張力負荷中空シリンダ
20、22 方向制御弁
21、23 ポンプ（油圧ポンプ）
30 方向線
131 テーパコレット
132 エキスパンダ
133 外筒リング
Ｏ 曲げ型の回転中心点
Ｐ 押し型にパイプが当接する点
δ 点Ｐから点Ｏへの方向線をパイプ後端部側に平行移動する距離
Claims (1)
- パイプの曲げ形状に対応した外周部をもつ回転可能な曲げ型と、該曲げ型に前記パイプの前端部を固定するクランプと、前記曲げ型と協働で前記パイプを挟持して管軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を、前記曲げ型に前記パイプが当接する点から該曲げ型の回転中心点への方向線を前記パイプの後端部側に０以上前記パイプの外径以下の距離だけ平行移動した方向線の方向に、加圧する加圧手段とを有するパイプの曲げ加工装置において、
さらに、前記後端部の管半径方向に拡縮して該後端部の管内周面を押圧可能なテーパコレットと、該テーパコレットを抱持して前記後端部の管外周面に接触可能な外筒リングと、該外筒リングおよび前記テーパコレットを貫通し前記管軸方向に移動して前記テーパコレットを前記管半径方向に拡縮させるエキスパンダと、該エキスパンダに連結した棒を前記管軸方向に移動させる管端クランプ用シリンダと、前記棒を貫通させ前記管端クランプ用シリンダおよび前記外筒リングに連結してこれらを前記管軸方向に移動させる管軸張力負荷中空シリンダとを具えた後方張力付与手段を有し、
前記テーパコレットが、管周方向に分割された割り型であり、該分割された割り型の各々が前記エキスパンダに沿って管軸方向にすべり可能で、かつ前記エキスパンダからの分離を防止可能に構成され、さらに後方張力負荷側の一端にフランジを有する構造を有し、前記外筒リングが、分割可能な内側部材と外側部材とからなり、該内側部材と該外側部材とにより前記テーパコレットのフランジを抑え前記テーパコレットの管軸方向の移動を抑制する構造を有することを特徴とするパイプの曲げ加工装置。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2007150640 | 2007-06-06 | ||
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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2007
- 2007-11-08 JP JP2007291073A patent/JP5205599B2/ja active Active
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| JP2009012067A (ja) | 2009-01-22 |
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