JP5728937B2

JP5728937B2 - 金属製パイプの曲げ加工方法、この方法に用いるパイプベンダのロールブロック、および前記方法を用いて加工された金属製パイプ

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Publication number: JP5728937B2
Application number: JP2010290466A
Authority: JP
Inventors: 浩大野
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012135797A

Description

本発明は、金属製パイプの曲げ加工技術に関する。

金属製パイプに曲げ加工を施すと、大抵の場合にスプリングバックを生じ、金属製パイプの曲げ角度が、実際に曲げた角度よりも小さくなる。このため、金属製パイプに曲げ加工を施す際には、スプリングバックを見越して、スプリングバックの予測量だけ金属製パイプを余分に曲げることにより、対処しているのが通例である。

ただし、スプリングバックを見越して金属製パイプを余分に曲げる手段を採用するだけでは、スプリングバック量が大きい場合に、金属製パイプの曲げ角度を相当に大きくしなければならない。これでは、たとえば金属製パイプの曲げられた部分の先端が金属製パイプの他の部分に接触するといった種々の事情から、曲げ加工が困難となる場合がある。また、スプリングバック量が大きい場合には、このスプリングバック量が小さい場合と比較して、スプリングバックの予測量の誤差も大きくなる。したがって、曲げ加工を終えた後に、金属製パイプの曲げ角度が所望の角度となるように微調整する作業を頻繁に行なう必要が生じるといった不具合も生じる。

金属製パイプの曲げ加工方法の一例としては、たとえば特許文献１に記載された方法がある。同文献に記載された方法においては、図６に示すようなロールブロック８を用いる。このロールブロック８は、金属製パイプ１を嵌入させるためのパイプガイド用凹部８１が外周面に形成されたものであるが、パイプガイド用凹部８１を規定する断面半円弧状の曲げガイド面８０には、複数の凹溝８２を設けている。このため、ロールブロック８を利用して金属製パイプ１を曲げると、図７に示すように、金属製パイプ１の曲げ部１０の内側面には、複数の凸部１１’が形成される。曲げ加工が施された金属製パイプのスプリングバックは、曲げ部１０の内面側に生じる圧縮力と、外面側に生じる引っ張り力とに起因して生じるが、前記した複数の凸部１１’を形成すると、前記圧縮力が小さくなり、スプリングバック量も小さくすることが可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、ロールブロック８の各凹溝８２が、曲げガイド面８０の上下両端部８０ａ，８０ｂには設けられていない。このため、金属製パイプ１の曲げ部１０に形成される各凸部１１’はその寸法Ｌ１が短いものとなる。図７に示す金属製パイプ１の曲げ部１０においては、中心線Ｃ１が中立軸に相当し、中心線Ｃ１よりも内側領域に曲げ加工に起因する圧縮力が発生する。これに対し、各凸部１１’は、中心線Ｃ１からかなり離間した位置に短く形成されるに過ぎないために、曲げ部１０の内側領域には依然として圧縮力が生じる。したがって、スプリングバック量を十分に小さくする上で、未だ改善の余地がある。

特許第３,６８６,３４７号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、スプリングバック量を従来よりも小さくし、加工作業の容易化ならびに効率化を図ることが可能な金属製パ
イプの曲げ加工方法、この方法に用いるパイプベンダのロールブロック、および前記方法を用いて加工された金属製パイプを提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面により提供される金属製パイプの曲げ加工方法は、パイプベンダのロールブロックの外周面に形成されているパイプガイド用凹部に金属製パイプを嵌入し、前記パイプガイド用凹部を規定する側面断面視半円弧状の曲げガイド面に、前記金属製パイプを押し付けて沿わせることにより、前記金属製パイプを曲げるとともに、この金属製パイプの曲げ部の内側面には、前記曲げガイド面の周方向に並んで設けられている複数の凹溝に対応した複数の凸部を形成する、金属製パイプの曲げ加工方法であって、前記ロールブロックの前記複数の凹溝については、前記曲げガイド面の周方向と交差する高さ方向の全長域にわたって所定以上の深さを有するように形成し、前記複数の凹溝の両端部が前記ロールブロックの外周面に開口することにより、前記パイプガイド用凹部のエッジ部分が凹凸状となるように構成しておくとともに、前記複数の凹溝のそれぞれの内壁面を、平面断面視円弧状の湾曲面とした上で、前記複数の凹溝の各間の寸法が実質的にゼロとなるように前記複数の凹溝を互いに隣接させた状態で、前記ロールブロックの曲げガイド面の周方向に略１８０°の角度範囲で設けておき、前記金属製パイプに平面視略半円弧状の曲げ部を形成するように前記金属製パイプを前記曲げガイド面に沿わせて曲げるときには、前記パイプガイド用凹部のエッジ部分またはその近傍部分をも利用して前記複数の凸部を形成し、これら複数の凸部を、前記金属製パイプの外周の略半分の寸法長を有するものとし、前記金属製パイプの前記曲げ部の内側領域の略全域を凹凸状領域とすることを特徴としている。

このような構成によれば、金属製パイプの曲げ部の内側面には、金属製パイプの外周の略半分の寸法長を有する複数の凸部を形成し、金属製パイプの曲げ部の内側領域の略全域を凹凸状領域とすることができる。その結果、曲げ部の内側領域に、曲げ加工に起因する圧縮力が発生することを徹底して防止し、スプリングバック量を前記従来技術よりも小さくすることができる。その結果、スプリングバック量を予測して金属製パイプを余分に曲げる度合いを小さくして、作業の容易化などを図ることが可能となる。また、スプリングバックの予測量に大きな誤差も生じ難くなり、曲げ加工後において曲げ角度を調整する必要性も少なくなるため、作業効率が向上する。
金属製パイプの曲げ部には、複数の凸部を多数形成することが可能となり、金属製パイプのスプリングバック量を小さくするのにより好適となる。また、各凹溝の内壁面が、平面断面視円弧状の湾曲面であると、金属製パイプの外面に凸部を的確に形成するのにも好ましい。

本発明の第２の側面により提供されるパイプベンダのロールブロックは、外周面に形成され、かつ曲げ加工対象の金属製パイプを嵌入させるためのパイプガイド用凹部と、このパイプガイド用凹部を規定する側面断面視半円弧状の曲げガイド面に設けられ、かつこの曲げガイド面の周方向に並ぶ複数の凹溝と、を具備している、パイプベンダのロールブロックであって、前記複数の凹溝は、前記曲げガイド面の周方向と交差する高さ方向の全長域にわたって所定以上の深さを有するように形成され、前記複数の凹溝の両端部が前記外周面に開口することにより、前記パイプガイド用凹部のエッジ部分が凹凸状に形成されているとともに、前記複数の凹溝のそれぞれの内壁面は、平面断面視円弧状の湾曲面とされた上で、前記複数の凹溝の各間の寸法は実質的にゼロとなるように前記複数の凹溝は互いに隣接した状態で、前記曲げガイド面の周方向に略１８０°の角度範囲で設けられており、前記金属製パイプに平面視略半円弧状の曲げ部を形成するように前記金属製パイプを前記曲げガイド面に沿わせて曲げたときには、前記曲げ部の内側領域の略全域を凹凸状領域に形成可能とされていることを特徴としている。

このような構成のパイプベンダのロールブロックによれば、本発明の第１の側面により提供される金属製パイプの曲げ加工方法を実施するのに適切に使用することができる。

本発明の第３の側面により提供される金属製パイプは、本発明の第１の側面により提供される金属製パイプの曲げ加工方法を用いて加工されたことを特徴としている。

このような構成の金属製パイプは、スプリングバック量が小さく、曲げ角度の修正などの必要性が少ない取り扱い性の良好なものとなる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

（ａ），（ｂ）は、本発明に係る金属製パイプの曲げ加工方法に利用されるパイプベンダの一例を示す概略平面断面図である。図１に示すパイプベンダのロールブロックを示し、（ａ）は、（ｂ）のII−II平面断面図であり、（ｂ）は側面図である。図２（ａ）のIII−III断面図である。本発明が適用された金属製パイプの要部平面図である。金属製パイプの他の例を示す要部平面図である。従来のパイプベンダのロールブロックの一例を示す側面図である。図６に示すロールブロックを用いて曲げ加工が施された金属製パイプの一例を示す要部平面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

本発明に係る金属製パイプの曲げ加工方法は、たとえば図１に示すようなパイプベンダＡを用いて実施することができる。このパイプベンダＡは、ロールブロック２の構造を除き、それ以外の基本的な構成は、従来既知のものと同様である。すなわち、このパイプベンダＡは、曲げ対象となる金属製パイプ１をロールブロック２の後述する曲げガイド面２０に向けて押圧するためのプレッシャダイ３０と、金属製パイプ１の一部分を保持するクランプダイ３１とを備えている。クランプダイ３１は、図１（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態に公転し、金属製パイプ１をロールブロック２の曲げガイド面２０に押し当てていく動作が可能である。その際、ロールブロック２は回転する。このような動作により、金属製パイプ１は、図４を参照して後述するように、曲げ加工が施され、その曲げ部１０には、複数の凸部１１が長い寸法で密に形成される。

図２に示すように、ロールブロック２は、たとえば略直方体のベース部２９上に円柱状または円筒状の軸状部２８が起立し、かつこの軸状部２８の外周面の上端部寄りの位置には、金属製パイプ１を嵌入させるためのパイプガイド用凹部２１が形成された構成を有している。パイプガイド用凹部２１を規定する曲げガイド面２０は、側面断面視形状が半円弧状であり、この曲げガイド面２０には、周方向に並び、かつ上下高さ方向（ロールブロック２の軸長方向）に延びた複数の凹溝２２が形成されている。このことにより、曲げガイド面２０は、凹凸面となっているが、この凹凸面は、図２（ａ）に示すように、たとえば略１８０°の角度範囲に設けられている。

曲げガイド面２０の各凹溝２２は、曲げガイド面２０の上下高さ方向の全長域にわたって所定以上の深さ（金属製パイプ１に後述の凸部１１を形成するのに適する深さ）を有するように形成されている。このことにより、図２（ｂ）および図３に示すように、各凹溝２２の上下両端部は、軸状部２８の外周面に切欠き凹部状の態様で開口しており、パイプガイド用凹部２１の上下のエッジ部分ｅ１，ｅ２は凹凸状となっている。図２（ａ）のＢ部拡大図によく表われているように、各凹溝２２の内壁面２２ａの平面断面視形状は、適当な曲率半径Ｒの円弧状の凹状の湾曲面である（曲率半径Ｒなどの具体的寸法例は、後述する）。凹溝２２どうしの間の幅Ｗ２は、凹溝２２の幅Ｗ１よりも小さくされ、このことにより凹溝２２の配列ピッチが小さく、凹溝２２の総数が多くされている。より好ましくは、複数の凹溝２２は、幅Ｗ２が実質的にゼロとなるように隣接して設けられている。

次に、図１に示したパイプベンダＡを用いた金属製パイプ１の曲げ加工方法の一例を説明する。

金属製パイプ１に曲げ加工を施すには、金属製パイプ１をロールブロック２のパイプガイド用凹部２１に嵌入させて、プレッシャダイ３０により曲げガイド面２０に押し付ける。次いで、先に述べたように、クランプダイ３１を図１（ｂ）のように公転させて、金属製パイプ１を曲げガイド面２０に押し付けて沿わせていく。クランプダイ３１の公転角度は、たとえば１８０°にスプリングバック量を加えた角度とする。ただし、後述するように、本実施形態では、スプリングバック量は非常に小さいものとなる。

前記した曲げ加工を施すと、図４に示すように、半円弧状の曲げ部１０を有する金属製パイプ１が得られる。曲げ部１０の内側面には、ロールブロック２の複数の凹溝２２に対応した複数の凸部１１が形成される。一方、金属製パイプ１の曲げ加工時には、パイプガイド用凹部２１の凹凸状に形成されたエッジ部分ｅ１，ｅ２またはその近傍部分も利用して複数の凸部１１が形成される。このため、複数の凸部１１は、金属製パイプ１の外周の略１／２の寸法を有するものとなり、曲げ部１０のうち、図４の中心線Ｃよりも内側に位置する外面の略全域を凹凸状とすることができる。このことにより、曲げ部１０の内側領域に、曲げ加工に起因して大きな圧縮力が発生しないようにすることができる。既述したように、金属製パイプ１のスプリングバックは、曲げ部１０の内側領域の圧縮力と外側領域の引っ張り力に起因して発生するため、前記の圧縮力を減少させることにより、スプリングバック量も小さくなる。

本実施形態では、ロールブロック２の複数の凹溝２２が、既述したように、小ピッチで多数設けられているために、金属製パイプ１の複数の凸部１１もそれに対応して小ピッチで多数設けられる。このことにより、曲げ部１０に発生する圧縮力をより小さくすることができる。また、曲げ部１０に複数の凸部１１が形成される加工は、塑性加工であり、曲げ部１０を変形し難くする作用を生じさせる。このことにより、金属製パイプ１のスプリングバック量が一層小さくなる効果が得られる。

ロールブロック２の複数の凹溝２２に関する具体的な寸法の一例を挙げると、図２（ａ）のＢ部拡大図において、各凹溝２２の幅Ｗ１：２．０ｍｍ、各凹溝２２の内壁面２２ａの曲率半径Ｒ：２．０ｍｍ、各凹溝２２の深さｄ１：０．３ｍｍ、複数の凹溝２２のピッチ角ａ１：９．００°である。このような仕様のロールブロック２を用いて、金属製パイプ（たとえば、外径８ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、材質ステンレス（ＪＩＳ：ＳＵＳ３０４Ｌの金属製パイプなど）を対象とし、パイプ中心曲げ半径が十数mm〜二十数mm程度の範囲で曲げ加工を施した処、金属製パイプには、上述した複数の凸部１１に相当する複数の凸部を的確に形成することができ、スプリングバック量を相当に小さくする効果が得られた。

曲げ部１０が施された金属製パイプ１は、たとえば熱交換器の伝熱管として利用することができる。長尺状の金属製パイプ１に複数の曲げ加工を施すことにより、たとえば特開２００７−３３３３４３号公報に記載されているような、平面視長円状の螺旋状伝熱管を製作することも可能である。このような螺旋状伝熱管においては、曲げ部１０の数が多いために、スプリングバック量が小さくなって曲げ加工後に曲げ角度を修正する作業を行な
う必要がなくなれば、その生産性が相当に高くなる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る金属製パイプの曲げ加工方法の各作業工程の具体的な構成は、本発明の意図する範囲で変更自在である。また、本発明に係るパイプベンダのロールブロック、および金属製パイプの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

図５は、金属製パイプ１を９０°の角度で曲げる例を示す。この場合であっても、曲げ部１０の内側面に、金属製パイプ１の外径の略１／２の寸法を有する凸部１１を適切に形成し、スプリングバック量を小さくすることができる。本発明が適用された金属製丸パイプは、熱交換器の伝熱管として利用するのに適するが、これ以外の用途に用いることもできる。

Ａパイプベンダ
ｅ１，ｅ２エッジ部分
１金属製パイプ
２ロールブロック
１０曲げ部
１１凸部（金属製パイプの）
２０曲げガイド面
２１パイプガイド用凹部
２２凹溝
２２ａ内壁面（凹溝の）

Claims

パイプベンダのロールブロックの外周面に形成されているパイプガイド用凹部に金属製パイプを嵌入し、前記パイプガイド用凹部を規定する側面断面視半円弧状の曲げガイド面に、前記金属製パイプを押し付けて沿わせることにより、前記金属製パイプを曲げるとともに、この金属製パイプの曲げ部の内側面には、前記曲げガイド面の周方向に並んで設けられている複数の凹溝に対応した複数の凸部を形成する、金属製パイプの曲げ加工方法であって、
前記ロールブロックの前記複数の凹溝については、前記曲げガイド面の周方向と交差する高さ方向の全長域にわたって所定以上の深さを有するように形成し、前記複数の凹溝の両端部が前記ロールブロックの外周面に開口することにより、前記パイプガイド用凹部のエッジ部分が凹凸状となるように構成しておくとともに、前記複数の凹溝のそれぞれの内壁面を、平面断面視円弧状の湾曲面とした上で、前記複数の凹溝の各間の寸法が実質的にゼロとなるように前記複数の凹溝を互いに隣接させた状態で、前記ロールブロックの曲げガイド面の周方向に略１８０°の角度範囲で設けておき、
前記金属製パイプに平面視略半円弧状の曲げ部を形成するように前記金属製パイプを前記曲げガイド面に沿わせて曲げるときには、前記パイプガイド用凹部のエッジ部分またはその近傍部分をも利用して前記複数の凸部を形成し、これら複数の凸部を、前記金属製パイプの外周の略半分の寸法長を有するものとし、前記金属製パイプの前記曲げ部の内側領域の略全域を凹凸状領域とすることを特徴とする、金属製パイプの曲げ加工方法。
外周面に形成され、かつ曲げ加工対象の金属製パイプを嵌入させるためのパイプガイド用凹部と、
このパイプガイド用凹部を規定する側面断面視半円弧状の曲げガイド面に設けられ、かつこの曲げガイド面の周方向に並ぶ複数の凹溝と、
を具備している、パイプベンダのロールブロックであって、
前記複数の凹溝は、前記曲げガイド面の周方向と交差する高さ方向の全長域にわたって所定以上の深さを有するように形成され、前記複数の凹溝の両端部が前記外周面に開口することにより、前記パイプガイド用凹部のエッジ部分が凹凸状に形成されているとともに、
前記複数の凹溝のそれぞれの内壁面は、平面断面視円弧状の湾曲面とされた上で、前記複数の凹溝の各間の寸法は実質的にゼロとなるように前記複数の凹溝は互いに隣接した状態で、前記曲げガイド面の周方向に略１８０°の角度範囲で設けられており、
前記金属製パイプに平面視略半円弧状の曲げ部を形成するように前記金属製パイプを前記曲げガイド面に沿わせて曲げたときには、前記曲げ部の内側領域の略全域を凹凸状領域に形成可能とされていることを特徴とする、パイプベンダのロールブロック。
請求項１に記載の金属製パイプの曲げ加工方法を用いて加工されたことを特徴とする、金属製パイプ。