JP5438006B2 - 特に加工応力に対抗する荷重受け構造を有する曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に加工応力に対抗する荷重受け構造を有する曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置に関する。

曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置において、抽伸機は装置のワークベンチ後部に固定され、マンドレルロッドは抽伸機から装置の前部を越えて長手方向に延在し、マンドレルおよびダイが設けられた曲げヘッドが据えられている。既存の曲げ装置において、ワークベンチは一般的に床に固定された構造体に固定されている。

マンドレルに挿入された曲げられるパイプが曲げヘッドのダイにクランプされたとき、曲げヘッドのダイに接線方向に負荷される牽引力は、マンドレルをマンドレルロッドに沿った方向に向ける。マンドレルロッドはマンドレルの反対側の端部において抽伸機に固定されている。

マンドレルを備えた既存のパイプ曲げ装置において、装置のワークベンチは装置のワークベンチ上の曲げダイによって負荷される力を受けて、概略曲げ応力を受ける。これらの曲げ応力は装置構造体の端部において曲げダイから曲げられるパイプへと伝播し、順に、パイプからマンドレルおよびマンドレルロッドへと伝播し、再度、抽伸機を介して装置のワークベンチへと伝播する。マンドレルロッドが拘束された端部と反対側の端部において、構造体のそりに起因したワークベンチ上の反復された弾性変形を確定する。特に曲げられるパイプの材料、直径および厚さに依存して曲げ応力が特に大きくなる場合、弾性変形は非常に大きくなり、加工および製品の良好な品質を達成することを望む場合、もはや許容できないものとなる。

本発明はこれらの欠点を克服することを目的としている。

特に、本発明の目的は、曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置の構造体を製造することであり、その構造体は曲げられるパイプが曲げヘッドのダイによって牽引力を受ける場合に曲げ応力を受けないものである。

そのような目的および他の目的は、特に加工応力に対抗する荷重受け構造を有する曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置であって、抽伸機がパイプ曲げ装置の後部において固定され、マンドレルロッドが長手軸を伴って抽伸機から曲げ装置の前部を越えて延在し、ダイが設けられた曲げヘッドがマンドレル内に挿入された曲げられるパイプに牽引の合力によって応力を負荷し、合力はマンドレルロッドに沿って、制限作用の合力を伴って反対に作用する抽伸機に伝達されるパイプ曲げ装置において、パイプ曲げ装置は荷重受け構造を具備し、荷重受け構造はマンドレルロッドの長手軸内に収容されるような輪郭を備え、荷重受け構造は主に圧縮応力を受けるようにされている装置によって達成される。

上述のパイプ曲げ装置は、曲げ応力を受けないので、加工手段を悪化させおよび製品を損傷させる荷重受け構造における変形を被ることがない装置として特に有利である。ダイによって負荷される接線力を釣り合わせる同一の荷重受け構造であり、パイプ曲げ装置は概略荷重のみを床に放出するので、これによって装置は土台に固定される必要がなく、変形を防止して、静的安定性を増大させている。

本発明は添付の図に関連して好適な実施形態を参照すると共に記載されている。

本発明による荷重受け構造を備えたパイプ曲げ装置の第１の実施形態の斜視図を示している。 図１のパイプ曲げ装置の概略的な長手方向断面を示した図である。 図２のパイプ曲げ装置の右手側端部の詳細を拡大した図である。 図２のパイプ曲げ装置の左手側端部の詳細を拡大した図である。 図１のパイプ曲げ装置の荷重受け構造の横断面領域を拡大した図である。 本発明によるパイプ曲げ装置の荷重受け構造の第２の実施形態の断面斜視図を示しており、断面形状は円形とされている。 本発明によるパイプ曲げ装置の荷重受け構造の第３の実施形態の斜視図を示しており、荷重受け構造は網状とされている。 パイプ曲げ装置がない状態の荷重受け構造の第３の網状の実施形態の全体的な斜視図を示している。

第１に、図１および２を参照すると、本発明による曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置の荷重受け構造の第１の実施形態が、斜視図によっておよび概略的な縦断面図によって個々に示されている。図１および２において、荷重受け構造の第１の実施形態は角柱または箱型であり、図１に示されている。荷重受け構造１の後端（図２の左手）において、抽伸機が全体的に参照符号２として示されており、前端（図２の右手）は前部フレーム３を備えている。

荷重受け構造１は後部および前部において、個々に支持要素４および５によって支持されている。前部支持要素５は前方に突出したステップ６を適切に備え、そのステップの上には曲げヘッド７が設置されている。

曲げヘッド７を拡大した図３においてより詳細に示されているように、曲げヘッド７にはクランプ機構９が装備されたダイ８が設けられている。クランプ機構９は本願出願人の別の特許出願の主題である。曲げヘッド７はガイド１０を利用してステップ６にスライドして組み付けられており、そのガイドは同一のステップに水平に配置されている。曲げヘッド７は、荷重受け構造１の前部フレーム３に固定された突き当て部材１１に接触している。突き当て部材１１は荷重受け構造１と曲げヘッド７との間の横方向スライドカップリングを形成している。

曲げマンドレル１２はマンドレルロッド１３の端部に組み付けられており、それは本願出願人の別の特許出願の主題であるので、ここではさらに記載されない。曲げられるパイプＴは曲げマンドレル上に配置される。パイプＴは、図１に示しているように、周知の種類のマンドレルホルダ１４に支持されるが、明確化の目的のために図２および３においては表示されていない。

抽伸機２は、装置の左手端部の詳細を拡大した図４において最もよく示されている。周知の種類の抽伸機２はこれ以降さらに詳細には記載されない。しかしながら、抽伸機は既存の曲げ装置のようにワークベンチ上で片持ち梁とはなっておらず、本発明による抽伸機はアンカープレート１５を通るような態様で配置されている。アンカープレート１５は強化リブ１６によって適切に強化され、荷重受け構造１の後部として後部フレーム１７に固定されている。それは、ダイ８によって負荷される牽引力に対抗する抽伸機２によって発生する規制力が、荷重受け構造１にのみかかる構造となっている。したがって、荷重受け構造１は有利に後部フレーム１７を備えており、そのフレームは抽伸機２を少なくとも大部分であるが、好適には全体的に取り囲んでいる。この理由のために、荷重受け構造の後部が前部フレーム３に類似したフレームとして構成されているということは、特に適切である。

本発明のこの第１の実施形態において、曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置の荷重受け構造１は、角柱または箱型である。荷重受け構造１は側壁１８，１９，２０および２１を備えている。参照符号２２で示された持ち上げスリーブが図示されている。図１，２および４において、荷重受け構造１に入るための開口部は全体的に参照符号２３として示されている。

以下に見られるように、例えば、側壁に関係した荷重受け構造１のいくつかの部品は取外されることが可能である。しかしながら、荷重受け構造の全ての協働する部品は、パイプ曲げ作業中にダイによって負荷される牽引力に対抗するために、圧縮を受けるように支持されている。言い換えると、曲げヘッドによって負荷される牽引力の合力と抽伸機２によって発生する抵抗力の合力とは、装置の方向としてマンドレルロッド１３の軸を備え、荷重受け構造１の前部フレーム３と後部フレーム１７とによって形成された輪郭の内部を通っており、これは荷重受け構造１がマンドレルロッド１３をその内部に収容しているためである。マンドレルロッド１３を介して伝達される力のそのような合力は荷重受け構造１の圧縮応力を決定する。しかしながら、荷重受け構造１は、発生した力が伝達されるマンドレルロッドの軸ｇから幾分離れた中心を備えた幾何形状断面を有する。

実際のところ、通常は、減少された曲げ半径を有して１８０°の円弧によってパイプが曲げられることを可能にするために、支持ユニットを備えたマンドレル１２すなわちパイプＴは、箱型の荷重受け構造１の内部の中心に配置されない。牽引力がダイによってパイプＴに負荷された場合、箱型構造によって発生する対抗力の合力は、通常は牽引力の方向と一致する方向とはならないことは明白である。

説明する目的のために、箱型の第１の実施形態における荷重受け構造１の横断面が示された図５を参照する。横断面は略長方形であり、断面の幾何学的中心すなわち中心Ｃは、作業中の断面内におけるマンドレルロッド１３の軸ｇの交点を現した点Ｇと一致していないということが指摘される。

荷重受け構造１内において、対抗力の合力と一致した負荷の合力の方向を決定するために、抵抗する断面の慣性モーメントが、例えば補強プレート２４を取り付けることによって、修正されることが可能である。そのプレートはマンドレルロッド１３の軸ｇの交点Ｇと一致した慣性中心を形成するためのものである。

図６を参照すると、動作応力に特に対抗する荷重受け構造の第２の実施形態が斜視図によって示されており、その図は軸ｇを通る垂直対称面によって長手方向における断面とされている。この図およびこれ以降の図において、同一の参照符号は同一または類似の部品を示すために使用されている。第２の実施形態における荷重受け構造は円筒形であり、符号２５で示され、第１の実施形態のように前部フレーム３および後部フレーム１７を備えている。抽伸機２が荷重受け構造内の中心に配置され、荷重受け構造はとりわけ曲げられるパイプにかかる応力の釣り合いを取るように作用する。それは、曲げヘッドの使用によってパイプに負荷される力が、前部フレーム３上に曲げヘッド７が垂直に設置されることによって円筒形構造に解放されるためである。

この場合、軸方向荷重のみが、大きな変形および荷重受け構造の振動を発生して曲げ操作による作業に欠陥が引き起こされることなく、荷重受け構造の全ての対抗セクションに分配される。

図７を参照すると、本発明による荷重受け構造の第３の実施形態が斜視図によって示されており、その図では軸ｇを通る垂直対称面によって長手方向における断面とされている。第３の実施形態による荷重受け構造は網状であり、符号２６で示され、第１の実施形態のように前部フレーム３および後部フレーム１７を備えている。抽伸機２が荷重受け構造内の中心に配置され、荷重受け構造はとりわけ曲げられるパイプにかかる応力の釣り合いを取るように作用する。それは、曲げヘッドの使用によってパイプに負荷される力が前部フレーム３上に曲げヘッド７が垂直に設置されることによって網状構造に解放されるためである。網状構造の対抗部は全体的に符号２７によって示された概略梁状であり、構造の角に配置されて骨組みを形成し、壁は存在しなくてもよい。壁部２８は補強プレート２４として作用し、それは第１の実施形態において記載されたものであり、図５に示されている。

梁２７のための補強および強化リブは、荷重受け構造２６の単一の動作を得るために好ましく、それは図８に全体的な斜視図においてより詳細に示されており、その図では曲げマンドレルを備えた曲げ装置は明確化の目的のために現されていない。図８に示されたように、曲げヘッド１０を静止およびスライドさせるためのガイド１０のための支持要素２９、および曲げヘッド７のための突き当て部材１１が組み付けられた加工領域が存在している。

本発明による荷重受け構造は、第１の実施形態のように、頑丈な側壁を備えることが可能であり、第３の実施形態のように、骨組みと網状の側壁とを備えている場合、不連続とすることが可能であるということが上述の事項から理解される。当然に、荷重受け構造は異なった多角形横断面を有することも可能である。断面が円形の場合、それは円または楕円とすることが可能である。

任意の場合において、荷重受け構造は、ダイを利用することによって負荷される牽引力が横断面の慣性中心を通る方向を有するような慣性モーメントを持った横断面を有することが適切である。

曲げ作業中の力が存在するシステムが単一の圧縮応力を発生するという事実の長所によって、荷重受け構造は床に何ら固定されることなく単に静止している。曲げヘッドが、長手方向を横断した土台上に静止したステップに水平に配置されたガイドの前端部において、スライド可能に組み付けられており、曲げヘッドは荷重受け構造の前端部において突き当て部材と接触し、突き当て部材は荷重受け構造の前端部とスライドカップリングを形成しているという事項によって、さらなる利点が与えられている。そのようにして、曲げヘッド近傍の荷重受け構造への無益な曲げ応力が回避されている。

本発明による荷重受け構造の利点はさらに存在する。圧縮に作用する金属材料の適切な使用のために、既存のパイプ曲げ装置に対して少量の材料が必要とされるので、記載された種類の荷重受け構造はパイプ曲げ装置の製造コストを減少させることが可能である。

本発明による荷重受け構造は、適切な伸びのパイプが加工されなければならない場合、その長さの変化が可能であるという事実によって、さらなる利点が現される。実際のところ、先行技術の曲げマンドレルを備えた曲げ装置において、ワークベンチの長さが増加した場合、加工工程中の曲げによって生じる変形も増大する。それに対して、本発明の荷重受け構造を備えた場合、ワークベンチの長さが増加し場合、認識できる程度の変形の増加はない。肯定的結果として、モジュール式組み立て品の使用の概念において、荷重受け構造の領域が追加されることが必要であり、それはワークベンチの長さを増加させ、所望の長さを有するパイプの曲げ作業を可能にするためである。

これまでの本発明の記載、図および限定的でない実施形態は添付の特許請求の範囲において定義されて与えられている。

１，２５，２６ ・・・荷重受け構造
２ ・・・抽伸機
３ ・・・前部フレーム
４，５ ・・・支持要素
６ ・・・ステップ
７ ・・・曲げヘッド
８ ・・・ダイ
９ ・・・クランプ機構
１０ ・・・ガイド
１１ ・・・突き当て部材
１２ ・・・曲げマンドレル
１３ ・・・マンドレルロッド
１４ ・・・マンドレルホルダ
１５ ・・・アンカープレート
１６ ・・・強化リブ
１７ ・・・後部フレーム
２４ ・・・補強プレート
２７ ・・・梁
Ｔ ・・・パイプ

Claims (8)

1. 特に加工応力に対抗する荷重受け構造を有する曲げマンドレルを備えたパイプ曲げ装置であって、
   抽伸機（２）は前記パイプ曲げ装置の後部において固定され、マンドレルロッド（１３）は長手軸（ｇ）を伴って前記抽伸機から前記曲げ装置の前部を越えて延在し、ダイ（８）が設けられた曲げヘッド（７）はマンドレル（１２）内に挿入された曲げられるパイプに牽引の合力によって応力を負荷し、前記合力は前記マンドレルロッド（１３）に沿って、制限作用の合力を伴って反対に作用する前記抽伸機（２）に伝達されるパイプ曲げ装置において、
   該パイプ曲げ装置は荷重受け構造（１；２５；２６）を具備し、該荷重受け構造は前記マンドレルロッド（１３）の長手軸（ｇ）をその内部に収容するような輪郭を備え、前記荷重受け構造（１；２５；２６）は主に圧縮応力を受けるようにされていることを特徴とする装置。
2. 前記荷重受け構造（１）は角柱であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記荷重受け構造（２５）は円形の横断面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記荷重受け構造（２６）は網状構造であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記荷重受け構造（１；２５；２６）は、前記ダイ（８）によって負荷される前記牽引の合力が前記横断面に慣性中心を通る方向を有するような慣性モーメントを持った横断面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記荷重受け構造（１；２５；２６）は前部および後部支持要素（４、５）を介して床の上に静止していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記曲げヘッド（７）は、前記装置の長手方向を横断した土台上に静止したステップ（６）上に水平に配置されたガイド（１０、１０）上の前端においてスライド可能に組み付けられており、前記曲げヘッド（７）は前記荷重受け構造（１；２５；２６）の前部において突き当て部材（１１）と接触していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記突き当て部材（１１）は横方向スライドカップリングを形成していることを特徴とする請求項７に記載の装置。

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