JP5885322B1 - パイプ曲げ型ユニット、及び該ユニットを備えたパイプ曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

しわの発生を懸念することなくパイプに対する曲げ加工を適切に行い得るパイプ曲げ型ユニット、及び該ユニットを備え段替え容易なパイプ曲げ加工装置を提供する。曲げ型（１００）が把持部材（１０）と対圧部材（２０）を備え、把持部材は、断面半円状の第１の溝部（１１）を有すると共に、回転軸（Ａ）に対し直交する平面内で周方向に第１の所定距離延在する嵌合凹部（１２）を有する。この嵌合凹部に対圧部材の嵌合凸部（２２）が嵌合して断面半円状のパイプ受溝を形成し、対圧部材と把持部材は回転軸を中心とする蝶番結合によって連結され、相対的に回転する。嵌合凹部は、回転軸から径方向外側に向かって、少なくとも径方向外側端部を含む所定距離領域で、対向する両端面間の間隔が拡大するように形成された拡幅端面領域を有する。

Description

本発明は、パイプの曲げ加工に好適なパイプ曲げ型ユニット、及び該ユニットを備えたパイプ曲げ加工装置に係る。

パイプに対する曲げ加工として、プレス曲げ、圧縮曲げ、引張曲げ、引き曲げ等、種々の加工が知られているが、回転引き曲げ加工が最も多く使われている。一般的な回転引き曲げ加工は、外周面に溝が形成された曲げ型に対し把持型によってパイプを把持し、このパイプを圧力型によって曲げ型方向に押圧しながら曲げ型（及び把持型）を回転駆動すると、パイプは接線方向に移動し曲げ型の溝に沿って曲げられるというもので、例えば特許文献１の第２柱に記載されており、特許文献２にもその段落〔０００３〕乃至〔０００６〕（曲げ型はロール型と記載）及び図１１に開示されている。

特許文献２においては、パイプの曲げ部分の内側に発生するしわを防止するために設けられるワイパー（シュー）に関し、摺動に伴う摩耗あるいは欠損に対処し得るワイパーが提案されている（特許文献２の段落〔００１３〕及び〔００１４〕に記載）。同様に、特許文献３には、「ワイパーと曲げダイとの間に段差が生じることがなく、耐摩耗性を有し、種々の材質のパイプを使用しても問題がなく、極めて長寿命で設備調整作業を頻繁に行なう必要がないパイプ曲げ加工装置を提供する」ことを目的とし、「パイプを曲げ加工するために外周面が所定の曲率で円弧状に形成された曲げダイと、当該曲げダイとの間でパイプをクランプするクランプ部材と、当該クランプ部材を前記曲げダイを中心に回動し前記パイプを曲げるときの皺の発生を防止するワイパーと、を有するパイプ曲げ加工装置であって、前記クランプ部材の回動方向における前記ワイパーの先端部を、前記パイプの曲げ開始点を越え前記曲げダイの外周面の曲率に沿って伸延させたことを特徴とする」パイプ曲げ加工装置が提案されている（特許文献３の段落〔０００５〕及び〔０００６〕に記載）。

更に、特許文献４には、「異なる寸法の管を曲げるために、または、異なる形式の管曲げ作業のために迅速且つ正確にダイセットを交換する」方法及び装置に関し、「管曲げ作業のため予め組立てられたダイセットが提供され、曲げダイとクランプダイと圧力ダイとを含み管曲げテーブルのスピンドルに取付け可能であるダイセットにおいて、圧力ダイとクランプダイとを曲げダイに解放可能に互いに連結し互いにかつ曲げダイに対して予め定めた整合関係で連結する第１の手段と、ダイセットと係合してこれらダイセットを含むダイをテーブルから同時に持ち上げる操作手段とを含む」旨記載されている（特許文献４の第７頁に記載）。そして、「多くの管曲げ作業はワイパーダイとマンドレルとの使用を必要とするが、必要の場合には、これらも予め組立てられたダイセットの一部をなす」旨記載されており（同第８頁）、ワイパーダイがワイパーダイ腕によって曲げダイに結合された態様も開示されている（同第１５頁及び図６）。

米国特許第５３３７５９０号明細書 特開２００４−９１２５号公報 特開２００８−２４６５０４号公報 特表平１１−５１２０２９号公報

上記特許文献１においては積極的にしわが形成されるように構成されているが、一般的に、回転引き曲げ加工にはしわを無くすために、しわおさえが用いられ、特許文献２乃至４においてはワイパーが設けられている。このうち、特許文献２及び４に記載のワイパーは先端部が楔形状に形成されており、特許文献２では先端のエッジ部の摩耗が懸念され、その対策が講じられている。特に、ワイパーと曲げダイとの間には、パイプの曲げ開始線（通常は、曲げダイの回転軸を含む面が曲げダイの溝内面と交差する線）に沿って段差が存在するので、この段差に起因するしわを回避することはできない。これを最小減に抑えるにはワイパー先端部の楔形状の維持が必須であり、特に先端部を極力薄くする必要があるため脆弱であり、耐久性に乏しい。また、定期的な摩耗対策が不可避であり、頻繁な交換が必要とされている。しかも、曲げ加工の初期設定が困難であるので、熟練した技術が要求される。従って、大量の曲げ加工を連続して行うことは困難である。

これに対し、特許文献３に一実施形態として記載されたワイパーは、上下方向に三分割された曲げダイのうちの中央ダイ部の一部を構成し、断面円弧状の凹部が形成されており（特許文献３の段落〔００２５〕乃至〔００３０〕に記載）、これにより「エッジ構造を有する先端部を形成する必要がなく、曲げダイとの間に段差が生じる虞れもない」と記載されているが（同段落〔００３２〕）、この間の説明は不明である。仮に、加工対象のパイプに対し、曲げ加工の開始から終了まで、パイプ軸に平行な三つの平面で分割された曲げダイのうち、上下のサイドダイ部が曲げ加工に寄与し、中央部がワイパーとして機能するという分離作動が行われるというのであれば、しわの発生を防止することが困難というだけでなく、曲げ加工自体も適切に行うことは困難であり、所望の曲げ加工を可能とする構成の開示は見当たらない。

一方、特許文献４には、異なる寸法の管を曲げるために、または、異なる形式の管曲げ作業のために、曲げダイ、クランプダイ及び圧力ダイが予め組立てられたダイセットを交換し得るように構成されているが、ワイパーダイは必ずしも必須とされていない（特許文献４の第１１頁に記載）。従って、特許文献４においては、段替え機能に着目されているものの、しわの発生を適切に防止し得る機能を含めて交換可能なダイセットが開示されているものではなく、パイプの曲げ加工に好適なパイプ曲げ型ユニット及びこれを備えた装置が示唆されているものでもない。

そこで、本発明は、しわの発生を懸念することなくパイプに対する曲げ加工を適切に行い得るパイプ曲げ型ユニットを提供することを課題とする。また、当該曲げ加工に好適なパイプ曲げ型ユニットを備えたパイプ曲げ加工装置を提供することを課題とする。

更に、本発明は、しわの発生を懸念することなくパイプに対する曲げ加工を適切に行い、且つ、段替えを容易に行い得るパイプ曲げ型ユニット、及び該ユニットを備えたパイプ曲げ加工装置を提供することを別の課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明のパイプ曲げ型ユニットは、外周面に断面半円状のパイプ受溝を有し回転軸を中心に回転駆動される曲げ型を備え、該曲げ型が、外周面に断面半円状の第１の溝部を有すると共に、該第１の溝部に形成され、前記回転軸に対し直交する平面内で周方向に第１の所定距離延在する嵌合凹部を有する把持部材と、外周面に断面半円状の第２の溝部を有すると共に、該第２の溝部の先端部から周方向に第２の所定距離延出する嵌合凸部を有し、該嵌合凸部が前記嵌合凹部に嵌合し前記第１の溝部及び前記第２の溝部を結合して前記断面半円状のパイプ受溝を形成する対圧部材とを具備し、前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、少なくとも径方向外側端部を含む所定距離領域で、対向する両端面間の間隔が拡大する拡幅端面領域を有し、前記対圧部材と前記把持部材が前記回転軸を中心とする蝶番結合によって連結され、前記回転軸を中心に相対的に回転可能に支持されている構成としたものである。

上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、前記嵌合凸部の一部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記嵌合凸部の他の部分が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向に対して後方側に位置している構成とするとよい。あるいは、前記嵌合凹部に嵌合される前記嵌合凸部の嵌合部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記把持部材の前記第１の溝部と前記対圧部材の前記第２の溝部との当接部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の後方側に位置している構成とするとよい。

前記対圧部材は、前記回転軸に回転可能に軸支される環状の回転支持部を有し、該回転支持部の一部が前記嵌合凸部を構成し、当該回転支持部の外周面が、前記断面半円状のパイプ受溝の一部を形成する曲面である構成とするとよい。また、前記対圧部材と前記把持部材は、前記嵌合凹部を挿通する中心軸を有する軸部材によって蝶番結合されている構成とするとよい。

更に、上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離領域で、前記両端面が前記回転軸に直交する平面である平行端面領域を有し、該平行端面領域に連続して前記回転軸から径方向外側に向かって前記拡幅端面領域を有する構成とするとよい。前記拡幅端面領域は、前記回転軸に直交する平面に対し２°乃至５°傾斜している構成とするとよい。

また、上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、前記対圧部材における前記嵌合凸部の前記パイプとの当接面は、前記把持部材の前記断面半円状の第１の溝部に前記パイプが装着されたときの前記パイプの中心軸に直交する断面視で、該中心軸を中心とする２０°乃至４５°の領域に包含される幅を有する構成としてもよい。

更に、上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、前記曲げ型が、前記回転軸を共通の軸として複数個積層されると共に、複数の前記曲げ型の各々を前記回転軸に平行な面で保持する連結支持部材を備えた構成としてもよい。特に、前記複数の曲げ型が複数の部材で構成され、該複数の部材のうち少なくとも二つの部材が、前記回転軸に直交する平面に平行な係合溝を有し、前記連結支持部材は、前記係合溝に嵌合する突起を有し、該突起が前記係合溝に嵌合した状態で前記複数の曲げ型を保持する構成としてもよい。

また、本発明は、外周面に断面半円状のパイプ受溝を有し回転軸を中心に回転駆動される曲げ型と、該曲げ型のパイプ受溝に配置される加工対象のパイプを把持する把持型と、前記パイプを前記曲げ型方向に押圧する圧力型とを備え、前記曲げ型が、外周面に断面半円状の第１の溝部を有すると共に、該第１の溝部に形成され、前記回転軸に対し直交する平面内で周方向に第１の所定距離延在する嵌合凹部を有する把持部材と、外周面に断面半円状の第２の溝部を有すると共に、該第２の溝部の先端部から周方向に第２の所定距離延出する嵌合凸部を有し、該嵌合凸部が前記嵌合凹部に嵌合し前記第１の溝部及び前記第２の溝部を結合して前記断面半円状のパイプ受溝を形成する対圧部材とを具備し、前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、少なくとも径方向外側端部を含む所定距離領域で、対向する両端面間の間隔が拡大する拡幅端面領域を有し、前記対圧部材と前記把持部材が前記回転軸を中心とする蝶番結合によって連結され、前記回転軸を中心に相対的に回転可能に支持されてパイプ曲げ型ユニットが構成されているパイプ曲げ加工装置を提供するものである。

上記のパイプ曲げ加工装置において、前記嵌合凸部の一部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記嵌合凸部の他の部分が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向に対して後方側に位置している構成とするとよい。あるいは、前記嵌合凹部に嵌合される前記嵌合凸部の嵌合部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記把持部材の前記第１の溝部と前記対圧部材の前記第２の溝部との当接部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の後方側に位置している構成とするとよい。

前記対圧部材は、前記回転軸に回転可能に軸支される環状の回転支持部と、該回転支持部に一体的に形成され、前記断面半円状の第２の溝部及び前記曲面部が形成された本体部とを有し、該本体部に一体的に接合される前記回転支持部の一部が径方向外側に延出し、前記回転支持部が前記嵌合凸部を構成し、前記回転支持部の外周面が前記断面半円状のパイプ受溝の一部を形成する曲面である構成とするとよい。

また、上記のパイプ曲げ加工装置において、前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離領域で、前記両端面が前記回転軸に直交する平面である平行端面領域を有し、該平行端面領域に連続して前記回転軸から径方向外側に向かって前記拡幅端面領域を有する構成とするとよい。

更に、上記のパイプ曲げ加工装置において、前記曲げ型が、前記回転軸を共通の軸として複数個積層されると共に、複数の前記曲げ型の各々を前記回転軸に平行な面で保持する連結支持部材を備えた構成としてもよい。特に、前記複数の曲げ型が複数の部材で構成され、該複数の部材のうち少なくとも二つの部材が、前記回転軸に直交する平面に平行な係合溝を有し、前記連結支持部材は、前記係合溝に嵌合する突起を有し、該突起が前記係合溝に嵌合した状態で前記複数の曲げ型を保持する構成としてもよい。更に、前記複数の曲げ型の各々の前記把持部材に形成される前記第１の溝部が、夫々前記パイプの加工状態に応じて相互に異なる断面形状を有する構成としてもよい。

上記のパイプ曲げ加工装置において、前記パイプ内に先端部が挿入され、前記曲げ型の所定の回転範囲で前記先端部が前記圧力型に対向するように駆動される芯金を備えたものとしてもよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のパイプ曲げ型ユニットにおいては、これを構成する曲げ型が、外周面に断面半円状の第１の溝部を有すると共に、第１の溝部に形成され、回転軸に対し直交する平面内で周方向に第１の所定距離延在する嵌合凹部を有する把持部材と、外周面に断面半円状の第２の溝部を有すると共に、第２の溝部の先端部から周方向に第２の所定距離延出する嵌合凸部を有し、嵌合凸部が嵌合凹部に嵌合し第１の溝部及び第２の溝部を結合して断面半円状のパイプ受溝を形成する対圧部材とを具備し、把持部材における嵌合凹部は、回転軸から径方向外側に向かって、少なくとも径方向外側端部を含む所定距離領域で、対向する両端面間の間隔が拡大する拡幅端面領域を有し、対圧部材と把持部材が回転軸を中心とする蝶番結合によって連結され、回転軸を中心に相対的に回転可能に支持されているので、しわの発生を懸念することなくパイプに対する曲げ加工を適切に行なうことができる。

特に、上記の嵌合凹部は拡幅端面領域を有し、把持部材と対圧部材の相対回転運動時には、両者間は部分的な摺動となるので円滑な作動を確保することができる。しかも、把持部材と対圧部材との間で良好な保油効果を確保することができるので、把持部材及び対圧部材の耐久性が向上する。尚、拡幅端面領域はテーパ面あるいは曲面に形成するとよい。更に、加工対象のパイプの形状に応じて複数のパイプ曲げ型ユニットを用意しておけば、種々のパイプ形状に対する曲げ加工に際し、その形状に応じたパイプ曲げ型ユニットを選択して交換するだけでよいので、段替えが容易で段替え後の調整も不要なパイプ曲げ型ユニットを提供することができる。

上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、嵌合凸部の一部が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向の前方側に位置し、嵌合凸部の他の部分が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向に対して後方側に位置している構成とし、あるいは、嵌合凹部に嵌合される嵌合凸部の嵌合部が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向の前方側に位置し、把持部材の第１の溝部と対圧部材の第２の溝部との当接部が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向の後方側に位置している構成とすれば、パイプにしわが発生することなく、円滑な曲げ加工を行うことができる。

また、対圧部材は、回転軸に回転可能に軸支される環状の回転支持部を有する構成とすれば、確実に回転軸を中心に回転可能に支持することができ、把持部材に対し容易に蝶番結合することができる。更に、回転支持部の一部が嵌合凸部を構成し、回転支持部の外周面が、断面半円状のパイプ受溝の一部を形成する曲面である構成とすれば、対圧部材を単一部品で適切な形状に形成することができる。そして、対圧部材と把持部材は、嵌合凹部を挿通する中心軸を有する軸部材によって蝶番結合されている構成とすることができる。

更に、上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、把持部材における嵌合凹部は、回転軸から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離領域で、両端面が回転軸に直交する平面である平行端面領域を有し、平行端面領域に連続して回転軸から径方向外側に向かって拡幅端面領域を有する構成とすれば、把持部材と対圧部材の相対回転運動時には、両者間は部分的な摺動となるので円滑な作動を確保することができる。しかも、把持部材と対圧部材との間で良好な保油効果を確保することができるので、把持部材及び対圧部材の耐久性が向上する。特に、拡幅端面領域は、回転軸に直交する平面に対し２°乃至５°傾斜している場合に有効である。

また、上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、対圧部材における嵌合凸部のパイプとの当接面は、把持部材の断面半円状の第１の溝部にパイプが装着されたときのパイプの中心軸に直交する断面視で、中心軸を中心とする２０°乃至４５°の領域に包含される幅を有する構成とすれば、しわの抑制効果と外観のバランスが良好なパイプに加工することができる。

更に、上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、曲げ型が、回転軸を共通の軸として複数個積層されると共に、複数の曲げ型の各々を回転軸に平行な面で保持する連結支持部材を備えた構成とすれば、複数の曲げ型が適切に連結された状態で強固に保持されるので、安定した状態で、複数のパイプに対する曲げ加工を同時に、且つ、各パイプに応じて適切に曲げ加工を行うことができる。特に、複数の曲げ型が複数の部材で構成され、複数の部材のうち少なくとも二つの部材が、回転軸に直交する平面に平行な係合溝を有し、連結支持部材は、係合溝に嵌合する突起を有し、突起が係合溝に嵌合した状態で複数の曲げ型を保持する構成とすれば、突起が係合溝に嵌合されて所謂インロー構造によって複数の曲げ型が強固に保持されるので、各把持部材の嵌合凹部に生じ得る撓みを適切に抑え、各嵌合凹部の径方向外側の幅の変位を最小限に抑えることができる。

そして、本発明のパイプ曲げ加工装置は、前述のように構成されたパイプ曲げ型ユニットと、その曲げ型のパイプ受溝に配置される加工対象のパイプを把持する把持型と、パイプを曲げ型方向に押圧する圧力型とを備えており、この圧力型によってパイプを曲げ型方向に押圧しながら把持型及び曲げ型を回転させてパイプに対し曲げ加工を行うことができるので、しわの発生を懸念することなくパイプに対する曲げ加工を適切に行なうことができる。特に、嵌合凹部は拡幅端面領域を有し、把持部材と対圧部材の相対回転運動時には、両者間は部分的な摺動となるので円滑な作動を確保することができる。しかも、把持部材と対圧部材との間で良好な保油効果を確保することができるので、把持部材及び対圧部材の耐久性が向上する。更に、加工対象のパイプの形状に応じて複数のパイプ曲げ型ユニットを用意しておけば、種々のパイプ形状に対する曲げ加工に際し、その形状に応じたパイプ曲げ型ユニットを選択して交換するだけでよいので、容易に段替えを行うことができ、段替え後の調整も不要である。従って、ロボットによる自動段替えも可能となる。

上記のパイプ曲げ加工装置において、嵌合凸部の一部が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向の前方側に位置し、嵌合凸部の他の部分が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向に対して後方側に位置している構成とし、あるいは、嵌合凹部に嵌合される嵌合凸部の嵌合部が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向の前方側に位置し、把持部材の第１の溝部と対圧部材の第２の溝部との当接部が、パイプの曲げ加工開始位置に対しパイプの進行方向の後方側に位置している構成とすれば、パイプにしわが発生することなく、円滑な曲げ加工を行うことができる。

上記のパイプ曲げ加工装置に供される対圧部材は、回転軸に回転可能に軸支される環状の回転支持部を有するものとすれば、確実に回転軸を中心に回転可能に支持することができ、把持部材に対し容易に蝶番結合することができる。更に、回転支持部に一体的に形成され、断面半円状の第２の溝部及び曲面部が形成された本体部とを有し、本体部に一体的に接合される回転支持部の一部が径方向外側に延出し、回転支持部が嵌合凸部を構成し、回転支持部の外周面が断面半円状のパイプ受溝の一部を形成する曲面である構成とすれば、対圧部材を単一部品で適切な形状に形成することができる。

また、上記のパイプ曲げ加工装置において、把持部材における嵌合凹部は、回転軸から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離領域で、両端面が回転軸に直交する平面である平行端面領域を有し、平行端面領域に連続して回転軸から径方向外側に向かって拡幅端面領域が形成されている構成とすれば、把持部材と対圧部材の相対回転運動時には、両者間は部分的な摺動となるので円滑な作動を確保することができる。しかも、把持部材と対圧部材との間で良好な保油効果を確保することができるので、把持部材及び対圧部材の耐久性が向上する。

更に、上記のパイプ曲げ加工装置において、曲げ型が、回転軸を共通の軸として複数個積層されると共に、複数の曲げ型の各々を回転軸に平行な面で保持する連結支持部材を備えた構成とすれば、複数の曲げ型が適切に連結された状態で強固に保持されるので、安定した状態で、複数のパイプに対する曲げ加工を同時に、且つ、各パイプに応じて適切に曲げ加工を行うことができる。特に、複数の曲げ型が複数の部材で構成され、複数の部材のうち少なくとも二つの部材が、回転軸に直交する平面に平行に形成された係合溝を有し、連結支持部材が、係合溝に嵌合する突起を有し、この突起が係合溝に嵌合した状態で複数の曲げ型を保持する構成とすれば、突起が係合溝に嵌合されて所謂インロー構造によって複数の曲げ型が強固に保持されるので、各把持部材の嵌合凹部に生じ得る撓みを適切に抑え、各嵌合凹部の径方向外側の幅の変位を最小限に抑えることができる。更に、複数の曲げ型の各々の把持部材に形成される第１の溝部が、夫々パイプの加工状態に応じて相互に異なる断面形状を有する構成とすれば、加工状態に応じて把持対象部分が異なる複数のパイプに対し同時に曲げ加工を行うことができる。

上記のパイプ曲げ加工装置において、パイプ内に先端部が挿入され、曲げ型の所定の回転範囲で先端部が圧力型に対向するように駆動される芯金を備えたものとすれば、曲げ半径が小さな曲げ加工を容易に行うことができ、パイプに対する曲げ限界を大幅に向上することができる。

本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの正面図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットに供する把持部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットに供する対圧部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の曲げ加工終了時の状態を示す断面斜視図である。 本発明の一実施形態に供する把持部材の断面図である。 本発明の一実施形態に供する把持部材の嵌合凹部を拡大して示す断面図である。 本発明の一実施形態に供する把持部材の嵌合凹部の別の態様を拡大して示す断面図である。 本発明の他の実施形態に供する把持部材の一態様を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に供する把持部材、軸部材及び連結支持部材を示す斜視図である。 図１１における把持部材の嵌合凹部を拡大して示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの分解斜視図である。 本発明の更に他の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの分解斜視図である。 本発明の別の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの分解斜視図である。 本発明の別の実施形態に供する把持部材の他の態様を示す斜視図である。 本発明の更に別の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの斜視図である。 本発明の更に別の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの正面図である。 本発明の更に別の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの側面図である。 図１９のＡ−Ａ線断面図である。 図１９のＢ−Ｂ線断面図である。 図１９のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の実施形態に供する対圧部材の分解斜視図である。 本発明の更に別の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの斜視図である。 図２４に示す実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットを用いて曲げ加工が行われたパイプを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットを用いたパイプ曲げ加工装置におけるパイプの曲げ加工状態を示す断面図である。 図２８の一部を拡大して示す断面図である。 従来の曲げ型及びワイパーを備えた回転引き曲げ加工装置におけるパイプの曲げ加工状態を示す断面図である。 図３０の一部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニット、並びに、これに加え把持型２００及び圧力型３００等を含む一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置を示すもので、パイプ曲げ型ユニットは、外周面に断面半円状のパイプ受溝（後述する第１及び第２の溝部１１、２１によって構成）を有し回転軸（Ａ）を中心に回転駆動される曲げ型１００を備えている。そして、パイプ曲げ加工装置においては、加工対象のパイプＰが、曲げ型１００と把持型２００との間に把持され、圧力型３００によって曲げ型１００方向に押圧されながら前進駆動され、圧縮荷重及び軸押し荷重によってパイプＰに対し曲げ加工が行われるように構成されている。

本実施形態の曲げ型１００は把持部材１０及び対圧部材２０を備えており、図１及び図２に示すように、把持部材１０には断面半円状の第１の溝部１１が形成されると共に、この第１の溝部１１に、回転軸（Ａ）に対し直交する平面内で周方向に所定距離延在するように所定幅の嵌合凹部１２が形成されている。また、把持部材１０には基部１３が一体的に形成されており、回転軸（Ａ）を構成する軸部材６０が基部１３に固定されると共に、保持部材７０が把持部材１０に固定される。更に、基部１３の所定位置にノックピン８０が固定されるが、これについては後述する。

上記の把持部材１０は、図３に示すように、断面半円状の第１の溝部１１を構成する環状凹部１０ｂを有すると共に、回転軸（Ａ）に直交する平面内で周方向に延在する所定幅の嵌合凹部１２を具備している。この嵌合凹部１２は環状凹部１０ｂの底中心に配置されている。而して、断面半円状の第１の溝部１１は、嵌合凹部１２の一部を含み環状凹部１０ｂに連続している。即ち、把持部材１０は、パイプＰを把持する把持部１０ａ（把持型２００との接合面は平面）と、これに連続して形成される環状凹部１０ｂを有し、把持部１０ａ及び環状凹部１０ｂと一体的に基部１３が形成されている。

而して、第１の溝部１１は、把持部１０ａに形成される断面半円状の溝部１１ａと、環状凹部１０ｂに形成される断面半円状の溝部１１ｂの、連続した半円状断面を有する。更に、溝部１１ａには、パイプＰの把持を確実に行うため、把持型２００の内周面と同様、溝部１１ａの周方向に複数の把持条が並設されている。

上記の把持部１０ａは把持部材１０に一体的に形成されているが、把持部１０ａ部分を別体（図５等に１０ｙで示す）とし、環状凹部１０ｂを構成する本体１０（図５等に１０ｘで示す）に接合することとしたものである。例えば、図５に示すように、回転軸（Ａ）に対して直交する面で分割された上型４０及び下型５０によって本体１０ｘを構成し、これに別体の把持部１０ｙを接合して把持部材１０を構成することができる。即ち、軸部材６０が、上型４０の中央孔４２、対圧部材２０の回転支持部２３及び下型５０の中央孔５２を挿通するように配置され、軸部材６０の上部が保持部材７０の中央孔７１に挿通された後、保持部材７０が上型４０に固定される。把持部１０ｙは取付孔１４及び１５から螺子（図示せず）が挿入され、夫々上型４０及び下型５０の螺子孔４１及び５１に螺合されて、本体１０ｘ（上型４０及び下型５０）に固定される。

而して、図５の態様においては、上型４０及び下型５０によって構成される本体１０ｘ及び把持部１０ｙによって把持部材１０が構成され、把持部１０ｙの切欠、及び上型４０と下型５０との間の間隙によって嵌合凹部１２が構成され、この嵌合凹部１２に対圧部材２０の嵌合凸部２２が介装されて、曲げ型１００が構成されている。以下において、把持部材１０という場合には、特にことわらない限り、本体１０ｘ及び把持部１０ｙで構成されるものを含む。

一方、対圧部材２０には、図１及び図２に示すように、外周面に断面半円状の第２の溝部２１が形成されると共に、この第２の溝部２１の先端部から周方向に所定距離延出するように嵌合凸部２２が形成されており、この嵌合凸部２２が上記の嵌合凹部１２に嵌合すると、把持部材１０の第１の溝部１１と対圧部材２０の第２の溝部２１によって断面半円状のパイプ受溝が形成される。

上記の対圧部材２０は、図４に示すように、環状凹部１０ｂに当接し得るように配置される曲面部（対圧部）２０ａと、回転軸（Ａ）に回転可能に軸支される回転支持部２３が一体的に形成されており、この回転支持部２３の一部によって嵌合凸部２２が構成されている。従って、回転支持部２３の外周面が曲面に形成されており、把持部材１０の第１の溝部１１と共に断面半円状のパイプ受溝を形成するように構成されている。即ち、対圧部材２０には断面半円状の第２の溝部２１が形成されており、把持部材１０の第１の溝部１１に当接する第２の溝部２１の端面形状は、図２に当接部（Ｒ）で示すように、正面視で湾曲している。

そして、嵌合凸部２２の外周側面２２ａ（即ち、回転支持部２３の外周側面）は、図７及び図８に示すように曲面に形成されており、嵌合凸部２２が把持部材１０の嵌合凹部１２に嵌合されると把持部材１０の第１の溝部１１の半円状断面の一部を構成し、両者によって断面半円状のパイプ受溝が形成されるように設定されている。尚、本実施形態の回転支持部２３は環状に形成されているが、嵌合凸部２２以外の部分を空隙として回転支持部２３をＣ字状に形成してもよい。

上記のように構成された把持部材１０と対圧部材２０は、回転軸（Ａ）を中心とする蝶番結合によって連結され、軸部材６０（回転軸（Ａ））を中心に相対的に回転可能に支持されている。本実施形態では、図示しない支持装置の所定位置に固定される対圧部材２０に対して、把持部材１０が回転駆動されるように支持されている。図２に示すように、把持部材１０と対圧部材２０は、パイプＰに対し曲げ加工を行うときの曲げ加工開始位置（図２に鉛直方向の一点鎖線Ｓで示す）を基準に、嵌合凹部１２における回転軸（Ａ）に対し直交する平面（図２に示す（Ｈ）を含み図２の紙面に垂直な面に平行な二平面）に包含されない嵌合凸部２２との嵌合部（Ｆ）がパイプＰの進行方向の前方側（図２においてＳの右側）に位置し、把持部材１０の第１の溝部１１と対圧部材２０の第２の溝部２１との回転方向の当接部（Ｒ）がパイプＰの進行方向に対して後方側（図２においてＳの左側）に位置するように、連結されている。換言すれば、嵌合凹部１２に嵌合される嵌合凸部２２の回転方向の嵌合部（Ｆ）が、パイプＰの曲げ加工開始位置に対しパイプＰの進行方向の前方側に位置し、把持部材１０の第１の溝部１１と対圧部材２０の第２の溝部２１との回転方向の当接部（Ｒ）が、パイプＰの曲げ加工開始位置に対しパイプＰの進行方向の後方側に位置している。

本実施形態における対圧部材２０の嵌合凸部２２は、図７に断面を示すように、加工対象のパイプＰとの当接面２２ａが、把持部材１０の断面半円状の第１の溝部１１にパイプＰが装着されたときの中心軸（図７にＰＣで示す）に直交する断面視で、その中心軸（ＰＣ）を中心とする２０°乃至４５°の領域（α）に包含される幅（ｔ）に設定されている。これによる効果は図２７を参照して後述するが、上記の幅（ｔ）は、パイプＰとの当接面２２ａにおいて領域（α）に包含される寸法であって、当接面２２ａから回転軸（Ａ）に向かう嵌合凸部２２の断面幅は漸減するように設定し、あるいは漸増するように設定することとしてもよく、これに応じた断面形状の嵌合凹部１２を形成すればよい。

一方、図８に把持部材１０の拡大断面を示すように、嵌合凹部１２は、回転軸（Ａ）から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離（図８に（ｆ）で示す）領域で、対向する両端面が回転軸Ａに直交する平面（例えば図２と同様の（Ｈ）を含む平面に平行な平面）に形成された平行端面領域（両端面を代表して１２ｆｓで示す）を有すると共に、この平行端面領域（１２ｆｓ）に連続して回転軸（Ａ）から径方向外側に向かって、対向する両端面間の間隔が拡大するように形成された拡幅端面領域（両端面を代表して１２ｅｓで示す）を有する。図８に示す拡幅端面領域（１２ｅｓ）はテーパ面に形成され、平行端面領域（１２ｆｓ）に対する傾斜角度（β）が２°乃至５°に設定されており、これによる効果は図１１を参照して後述するが、図９に拡大して示すように曲面の拡幅端面領域（両端面を代表して１２ｃｓで示す）を形成してもよい。

上記の拡幅端面領域（１２ｅｓ、１２ｃｓ）の形成に際し、図８に示すテーパ面の拡幅端面領域（１２ｅｓ）は一回の切削加工によって形成可能であるが、図９に示す曲面の拡幅端面領域（１２ｃｓ）は逐次的な切削加工が必要となるので、テーパ面による拡幅端面領域が望ましい。あるいは、図示は省略するが、上記の平行端面領域（１２ｆｓ）を設けることなく、回転軸（Ａ）側の径方向内側端部から径方向外側端部に至るまで（即ち、回転軸（Ａ）から径方向外側までの全領域で）テーパ面あるいは曲面に形成して拡幅端面領域（１２ｅｓ、１２ｃｓ）のみとなるように設定してもよい。

上記のように構成された対圧部材２０は図５に示すように組み付けられ、その嵌合凸部２２が把持部材１０の嵌合凹部１２に嵌合された状態で、回転軸（Ａ）を構成する軸部材６０が回転支持部２３を挿通して基部１３に固定されると共に、保持部材７０に固定されると、図１に示す曲げ型１００が構成される。更に、把持部材１０の基部１３の所定位置にノックピン８０が固定され、このノックピン８０に対圧部材２０が当接する位置が把持部材１０と対圧部材２０の初期相対位置となるように設定される。一方、把持型２００及び圧力型３００は図１に示すように配置され、夫々曲げ型１００に対して近接離隔するように配設されている。

而して、図１及び図２に示すように、把持部材１０と対圧部材２０が上記の初期相対位置に配置された曲げ型１００によってパイプ曲げ型ユニットが構成されるので、加工対象のパイプＰの形状に応じて複数のパイプ曲げ型ユニットを用意しておけば、種々のパイプ形状に対する曲げ加工に際しては、その形状に応じたパイプ曲げ型ユニットを選択して交換するだけでよく、所謂段替えを容易に行うことができる。特に、ノックピン８０によって把持部材１０と対圧部材２０の初期相対位置を予め設定しておくことができるので、段替え後の調整が不要であり、熟練を要することなく容易に段替えを行うことができる。更に、上記のパイプ曲げ型ユニットに把持型２００及び圧力型３００を含めてユニットを構成すれば、段替え及び調整が容易なパイプ曲げ工具アセンブリを提供することができる。

ここで、上記のパイプ曲げ型ユニットを備えたパイプ曲げ加工装置の全体作動について図１乃至図６を参照して説明する。先ず、対圧部材２０がノックピン８０に当接する初期相対位置で保持された状態で、パイプＰの胴体部の曲げ加工対象部分が、曲げ型１００の曲げ加工開始位置（図２のＳ）に配置され、パイプＰ内に従前と同様の芯金（マンドレルとも呼ばれ、図１及び図６にＭで示す）が挿入される。芯金Ｍは、図６にその断面を示す（但し、視認性を考慮しハッチングは省略）ように、先端部に傾動自在に支持された玉芯金Ｍ１及びＭ２を有し、これらの玉芯金Ｍ１及びＭ２がパイプＰ内に挿入され、曲げ型１００の所定の回転範囲で曲げ型１００と把持型２００及び圧力型３００との間に介在するように駆動される。次に、把持型２００及び圧力型３００が曲げ型１００方向に駆動され、パイプＰの先端部が曲げ型１００の把持部材１０と把持型２００との間に把持されると共に、パイプＰの胴体部が曲げ型１００の対圧部材２０と圧力型３００との間に押接される。

続いて、パイプＰの先端部が把持部材１０と把持型２００との間に把持された状態で、パイプＰの胴体部が圧力型３００によって対圧部材２０に押圧されながら、パイプＰが前進駆動されると共に、把持型２００及び把持部材１０が回転軸（Ａ）を中心に回転駆動されると、パイプＰは回転支持部２３の外周側面（嵌合凸部２２の外周側面２２ａ）に順次巻きつけられるように屈曲され、図６に示すように曲げられたパイプＰが形成される。この間、パイプＰの軸方向及び径方向に大きな圧力が加えられるが、本実施形態のパイプ曲げ型ユニットを用いれば、曲げに伴うパイプＰの曲げ内側部分の圧縮変形による厚肉化を制御し、パイプＰの曲げ外側部分に対する増肉を行うと共に、パイプＰの曲げ外側部分の薄肉化を防止し、屈曲部においても適切な管厚に維持することができる。

前述のように、本実施形態のパイプ曲げ型ユニットに供される曲げ型１００は、把持部材１０と対圧部材２０を備え、これらは回転軸（Ａ）を中心とする蝶番結合によって連結されており、回転軸（Ａ）を中心に相対的に回転可能に支持されているので、パイプＰの屈曲に伴い、対圧部材２０が（パイプＰを介して）圧力型３００に押圧された状態で、把持部材１０は、対圧部材２０に対して回転軸（Ａ）を中心に相対的に回転し得る。従って、把持部材１０は、パイプＰに対する曲げ加工開始位置（図２のＳ）から、対圧部材２０に対して離隔する周方向に回転作動する。

そして、曲げ加工開始位置Ｓを基準に、嵌合凹部１２における回転軸（Ａ）に対し直交する平面に包含されない嵌合凸部２２との嵌合部（図２のＦ）がパイプＰの進行方向の前方側に位置し、把持部材１０の第１の溝部１１と対圧部材２０の第２の溝部２１との回転方向の当接部（図２のＲ）がパイプＰの進行方向に対して後方側に位置するように、把持部材１０と対圧部材２０が連結されており、把持部材１０と対圧部材２０との間に生じ得る段差が小さく抑えられている。このため、パイプＰに対して従前に比し大きな軸押し荷重及び圧縮荷重が加えられても、曲げ加工に伴う塑性変形を適切に制御することができる。この点については後に図２８及び図２９を参照して詳述する。

而して、本実施形態のパイプ曲げ型ユニットを用いて曲げ加工が行われたパイプＰには、図２７に示すように、嵌合凹部１２と嵌合凸部２２の嵌合部分に対応する位置に若干の厚肉部（コブ状部）が形成されるものの、これに連続する部分は滑らかな曲面となる。具体的には、図２７に細線で示す部分で厚さが緩やかに変化し、流動する肉が嵌合部（図２のＦ）に嵌まり込んで厚肉部ＴＰ１が形成されると共に、当接部（図２のＲ）に沿って厚肉部ＴＰ２及びＴＰ３が形成されるものの、図２７に細線で示す部分は滑らかな曲面に形成され、所謂しわに相当するものではないので、厚肉部ＴＰ１、ＴＰ２及びＴＰ３の発生を懸念する必要はない。寧ろ、これらの厚肉部ＴＰ１、ＴＰ２及びＴＰ３が形成された屈曲パイプこそが、本実施形態のパイプ曲げ型ユニットを用いて曲げ加工が行われた証となり、その加工品質を裏付けるものとなる。

前述のように、本実施形態における対圧部材２０の嵌合凸部２２は、当接面２２ａが図７に幅（ｔ）で示す厚さに設定されており、加工対象のパイプＰに対する曲げ加工時に印加される押圧力は、当接面２２ａの幅（ｔ）が領域（α）の範囲内にある場合には大きく、領域（α）から外側に外れるに従い二乗的に押圧力が低下することが確認された。この結果、しわの抑制効果と外観のバランスが良好なパイプＰに加工することができる。これに対し、例えば、嵌合凸部２２の当接面２２ａの幅（ｔ）を、パイプＰの中心軸（ＰＣ）を中心とする２０°より小の領域に設定した場合には、図２７に示す形状に比し、曲げ加工開始側の厚肉部ＴＰ１が小で、曲げ加工終了側の厚肉部ＴＰ３が大となり、外観は良好であるが、増肉制御に難があり、しわの抑制が困難となる。逆に、嵌合凸部２２の当接面２２ａの幅（ｔ）を、パイプＰの中心軸（ＰＣ）を中心とする４５°より大の領域に設定した場合には、図２７に示す形状に比し、曲げ加工開始側の厚肉部ＴＰ１が大で、曲げ加工終了側の厚肉部ＴＰ３が小となり、しわの抑制効果は良好であるが、外観に難がある製品となる。

以上のように、本実施形態のパイプ曲げ型ユニットを備えたパイプ曲げ加工装置により、（しわが発生することなく）円滑な曲げ加工を行うことができる。換言すれば、曲げ加工に伴う塑性変形を適切に制御することにより、しわの発生を懸念することなく、パイプＰに対する曲げ加工を適切に行うことができる。この結果、例えばパイプＰの直径をｄとし、曲げ半径をｒとしたとき、ｒ／ｄが１未満となる極小曲げ半径のパイプＰも容易に形成することができる。尚、上記のパイプ曲げ加工装置とは逆に、把持部材１０が固定され、対圧部材２０が回転軸（Ａ）を中心に回転駆動される構成としてもよい。更に、自動パイプ曲げ加工装置に上記のパイプ曲げ型ユニットを用い、ロボットによる自動段替えを行うことも可能となる。

次に、パイプ曲げ型ユニットとしては、図１０及び図１１に示すように、上記の把持部材１０及び対圧部材２０から成る複数の曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃが積層された形態で回転軸（Ａ）を中心に回転可能に支持される構成とすることもできる。何れの把持部材１０及び対圧部材２０も、夫々回転軸（Ａ）を中心とする蝶番結合によって連結されており、曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃにおいては、何れも図５に記載のように上型４０及び下型５０によって構成される把持部材の本体１０ｘが、三段積層された態様となっている。

本実施形態においては、図１０に明らかなように、四つの部材Ｂ１乃至Ｂ４（及び軸部材６０）によって三つの把持部材の本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃが構成され、本体１０ｘａは上型４０１（部材Ｂ１の一部）及び下型５０１（部材Ｂ２の一部）によって構成され、本体１０ｘｂは上型４０２（部材Ｂ２の一部）及び下型５０２（部材Ｂ３の一部）によって構成され、本体１０ｘｃは上型４０３（部材Ｂ３の一部）及び下型５０３（部材Ｂ４の一部）によって構成されており、夫々に環状凹部１０ｂ１、１０ｂ２及び１０ｂ３が形成されている。尚、嵌合凹部１２ｘａ、１２ｘｂ及び１２ｘｃの底部と軸部材６０との間には夫々、ブシュ６１乃至６３が介装されている。尚、図１０では省略されているが、本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃには夫々、把持具１０ｙａ、１０ｙｂ及び１０ｙｃが接合されて、各把持部材が構成される。

嵌合凹部１２ｘａ、１２ｘｂ及び１２ｘｃにおいては、図１１の嵌合凹部１２ｘｃ部分を図１２に拡大して示すように、図８と同様、嵌合凹部１２は、回転軸（Ａ）から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離領域で、対向する両端面が回転軸Ａに直交する平面（例えば図２に示す（Ｈ）を含む平面に平行な平面）に形成された平行端面領域（１２ｆｓ）を有すると共に、この平行端面領域（１２ｆｓ）に連続して回転軸（Ａ）から径方向外側に向かって、対向する両端面間の間隔が拡大するように形成された拡幅端面領域（１２ｅｓ）を有する。図１２に示す拡幅端面領域（１２ｅｓ）は図８と同様、テーパ面に形成され、平行端面領域（１２ｆｓ）に対し２乃至５°の傾斜角度に設定されているが、図９と同様、曲面の拡幅端面領域（１２ｃｓ）を形成してもよい。あるいは、図示は省略するが、上記の平行端面領域（１２ｆｓ）を設けることなく、回転軸（Ａ）側の径方向内側端部から径方向外側端部に至るまでをテーパ面あるいは曲面に形成して拡幅端面領域（１２ｅｓ、１２ｃｓ）のみとなるように設定してもよい。

而して、図８及び図９に記載の拡幅端面領域（１２ｅｓ）と同様、各把持部材１０（図１０等に示す複数の部材で構成される把持部材を含む）と各対圧部材２０（図２３等に示す複数の部材で構成される対圧部材を含む）の相対回転運動時には、各嵌合凹部１２と各嵌合凸部２２との間は部分的な摺動となるので円滑な作動を確保することができる。また、各嵌合凹部１２と各嵌合凸部２２との間で良好な保油効果を確保することができ、従って、各把持部材１０と各対圧部材２０の耐久性が向上する。

特に、図１０等に示すように複数の曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃが積層される形態では、パイプＰに対する曲げ加工時に、各曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃに対し、回転軸（Ａ）が撓む（直交する方向に中央部が変位する）方向の力が加わる場合があり、各嵌合凹部１２の径方向外側の幅が回転軸（Ａ）側に比し狭くなり、嵌合凸部２２との摺動抵抗が増大するおそれがある。これは、図８に示すような単一の曲げ型１００においても（程度の差はあるが）同様であり、摺動抵抗の増大防止を講ずる必要がある。この点に鑑み、前述のように少なくとも拡幅端面領域（１２ｅｓ、１２ｃｓ）が設けられており、これによって、各嵌合凹部１２と各嵌合凸部２２との間は部分的な摺動となるので円滑な作動を確保することができ、耐久性が向上する。

図１３は、上記図１１に示す構成に加え、把持具１０ｙａ、１０ｙｂ及び１０ｙｃ、これら把持具用の連結支持部材９１、三つの対圧部材２０、これら対圧部材用の連結支持部材９２を示すもので、把持具１０ｙａ、１０ｙｂ及び１０ｙｃには、把持対象であるパイプＰの加工状態（即ち把持対象部分の形状）に応じた形状の凹部１０ｃ１、１０ｃ２及び１０ｃ３が形成されているが、これらは夫々、前述の環状凹部１０ｂ１、１０ｂ２及び１０ｂ３の端部を構成している。

図１４は、図１１及び図１３に示す把持部材の本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃに代えて、把持対象であるパイプＰの曲げ半径及び／又はパイプＰの外径に応じた形状の環状凹部１０ｂ１、１０ｂ２及び１０ｂ３が形成された把持部材１１０ａ、１１０ｂ及び１１０ｃが用いられ、パイプＰの曲げ半径及び／又はパイプＰの外径に応じた形状（異なる外径）の嵌合凸部（図４の２２）が形成された対圧部材１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃが用いられる。尚、連結支持部材９１及び９２は図１３と同様である。

図１５は、把持対象であるパイプＰの加工状態に応じた形状の凹部１０ｃ１、１０ｃ２及び１０ｃ３（上記図１３と同様）が形成された三つの把持部材１１０ａ、１１０ｂ及び１１０ｃが用いられ、これらに嵌合する三つの対圧部材２０が連結支持部材９２に接合されている。図１６は、把持対象であるパイプＰの加工状態に応じた形状の環状凹部（上記図１３と同様）が形成された把持部材１１０ａ、１１０ｂ及び１１０ｃと、連結支持部材９１が一体的に形成されている。尚、図示は省略するが、図１５と同様、把持部材１１０ａ、１１０ｂ及び１１０ｃに嵌合する三つの対圧部材２０が連結支持部材９２に接合されている。

図１７乃至図２３に示す実施形態においては、図１０と同様、曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃが積層され、四つの部材Ｂ１乃至Ｂ４（及び軸部材６０）によって三つの把持部材の本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃが構成され、本体１０ｘａは上型４０１及び下型５０１によって構成され、本体１０ｘｂは上型４０２及び下型５０２によって構成され、本体１０ｘｃは上型４０３及び下型５０３によって構成されており、夫々に図１０と同様、環状凹部１０ｂ１、１０ｂ２及び１０ｂ３が形成されている。そして、把持部材の本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃには把持具１０ｙａ、１０ｙｂ及び１０ｙｃが接合されている。

図１７及び図１８に示すように、部材Ｂ２における下型５０１と上型４０２との間の円筒部には、回転軸（Ａ）に直交する係合溝Ｂｇが形成され、部材Ｂ３における下型５０２と上型４０３との間の円筒部にも、回転軸（Ａ）に直交する係合溝Ｃｇが形成されており、これらの溝に嵌合する突起９１ｂ、９１ｃが連結支持部材９１に形成されている。而して、各部材Ｂ１乃至Ｂ４は、各把持部材の曲げ加工開始位置と反対側で、ボルト等によって連結支持部材９１に結合されると共に、突起９１ｂ、９１ｃが夫々係合溝Ｂｇ、Ｃｇに嵌合され、所謂インロー構造によって強固に保持される。即ち、曲げ型を構成する部材Ｂ２及びＢ３が夫々、回転軸（Ａ）に直交する平面に平行に形成された係合溝Ｂｇ、Ｃｇを有すると共に、連結支持部材９１は、係合溝Ｂｇ、Ｃｇの各々に嵌合する突起９１ｂ、９１ｃを有し、これらによって把持部材の本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃが強固に保持されている。

一方、各対圧部材２０は、ボルト等によって連結支持部材９２に接合される。連結支持部材９１及び９２はＬ字状断面やＺ字状断面に形成し、断面係数を増大して剛性を向上させるとよい。各対圧部材２０（以下、ｘａ、ｘｂ及びｘｃは省略）は、図２０、図２２及び図２３に示すように分割されて形成され、各部材相互がボルト等によって接合されている。即ち、各対圧部材２０は回転支持部２３と本体部２４を有し、この本体部２４に回転支持部２３が接合されるが、回転支持部２３には加工対象のパイプＰを介して大きな荷重が印加されるので摩耗は不可避であり、長期間の使用後には交換する必要が生ずる。

上記の点を考慮し、本実施形態では、図２３に示すように、連結支持部材２６に接合されるように構成された対圧部材２０を更に分割し、主として回転支持部２３及び接合部２５を包含する第１の部材と、回転支持部２３の一部と本体部２４から成る第２の部材に分割し、これらを例えばボルトによって接合して各対圧部材２０を構成することとしている。この結果、各対圧部材２０の回転支持部２３が摩耗した場合には、その一部を含む第２の部材のみを交換すればよいので、交換作業が容易となるだけでなく、長期的な使用の観点からは安価な対圧部材２０（ひいては安価な曲げ型１００）を提供することができる。尚、図２３に示す対圧部材２０には、本体部２４に一体的に形成される回転支持部２３の少なくとも円周方向の一部が径方向外側に延出したリブ２３ａが形成されており、回転支持部２３における曲面部２０ａとの境界の裾部への応力集中を緩和するように構成されている。

而して、前述のように複数の曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃが積層される形態では、パイプＰに対する曲げ加工時に、各曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃに対し、回転軸（Ａ）が撓む（直交する方向に中央部が変位する）方向の力が加わる場合があるが、上記のように、各部材Ｂ１乃至Ｂ４はボルト等によって連結支持部材９１に結合されると共に、所謂インロー構造によって強固に保持されているので、各把持部材１０の嵌合凹部１２に生じ得る撓みを抑えることができ、各嵌合凹部１２の径方向外側の幅の変位を最小限に抑えることができる。

しかも、各部材Ｂ１乃至Ｂ４は曲げ加工開始位置と反対側で連結支持部材９１に保持されているので、曲げ加工時に各対圧部材２０と連結支持部材９１との干渉を回避することができる。また、本実施形態では、各把持部材１０は共通の連結支持部材９１に支持されると共に、各対圧部材２０は共通の連結支持部材９２に支持されている。従って、単一のノックピン８０によって各把持部材１０と各対圧部材２０の初期相対位置を容易に設定することができ、段替え後の調整も不要である。

図２４及び図２５に示す実施形態においては、曲げ型１００ａ、１００ｂ及び１００ｃが積層され、六つの部材Ｂ１乃至Ｂ６（及び軸部材６０）によって三つの把持部材の本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃが構成され、本体１０ｘａは上型４０１及び下型５０１によって構成され、本体１０ｘｂは上型４０２及び下型５０２によって構成され、本体１０ｘｃは上型４０３及び下型５０３によって構成されており、夫々に前述の環状凹部１０ｂ１、１０ｂ２及び１０ｂ３が形成されている。そして、図２４に示すように、連結支持部材９１には、本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃに隣接して把持具１０ｙａ、１０ｙｂ及び１０ｙｃが接合されている。また、図１４と同様、三つの対圧部材１２０ａ、１２０ｂ及び１２０ｃが連結支持部材９２に支持されており、各対圧部材は図４に示すように構成されている。

上記各実施形態のパイプ曲げ型ユニットが装着されるパイプ曲げ加工装置１は、例えば図２６に示すように構成され、加工対象のパイプＰを把持するパイプチャックＣＨが設けられると共に、パイプＰを前進駆動し軸押し荷重を付与するキャリッジＣＲが設けられている。パイプチャックＣＨを回転駆動することにより、パイプＰの曲げ方向を変えることができ、これによって３次元の曲げ加工が可能となる。また、把持型２００は回動テーブル２に配置され、これによって軸部材６０（回転軸（Ａ））を中心に回転駆動されるように構成されている。そして、例えば図１７乃至図１９に示すパイプ曲げ型ユニット（ＤＵで示す）が装着され、連結支持部材９１及び連結支持部材９２が軸部材６０を中心に回転駆動され、三つの把持部材１０及び対圧部材２０の移動が制御されるように構成されている。尚、本実施形態においては、連結支持部材９２はリンク９３を介して駆動装置ＤＲに接続され、三つの対圧部材２０が夫々同時に移動するように構成されているが、三つの把持部材１０及び対圧部材２０を夫々別個に駆動制御するように構成してもよい。

以上のように、前述の実施形態に示す曲げ型１００、特に蝶番結合によって把持部材１０に連結される対圧部材２０が機能し、圧力型３００の大きな荷重に十分抗し得るように構成されている。即ち、図２８に示すようにパイプＰに対し軸押し荷重（ＦＬで示す）が加えられると共に圧縮荷重（ＰＬで示す）が加えられるが、本実施形態においては、図２に示すように、曲げ加工開始位置Ｓを基準に、嵌合凹部１２における回転軸（Ａ）に対し直交する平面に包含されない嵌合凸部２２との嵌合部（Ｆ）がパイプＰの進行方向の前方側に位置し、把持部材１０の第１の溝部１１と対圧部材２０の第２の溝部２１との回転方向の当接部（Ｒ）がパイプＰの進行方向に対して後方側に位置するように、把持部材１０と対圧部材２０が連結されているので、圧力型３００の大きな荷重にも十分抗し得る耐圧強度を確保することができる。更に、パイプＰ内に芯金Ｍ（玉芯金Ｍ１及びＭ２）が挿入された状態とされると、パイプＰに対する圧縮荷重（ＰＬ）を更に大きくすることができるので、パイプＰの曲げ半径を極小とすることができる。

また、図２９に拡大して示すように、曲げに伴うパイプＰの曲げ外側部分の減肉を回避するため、パイプＰに対し軸押し荷重（ＦＬ）が加えられ、材料が送り込まれる（増肉）ように構成されているが、パイプＰの曲げ内側部分には、軸押し荷重（ＦＬ）に抗して圧縮荷重（ＰＬ）による摩擦力（図２９に左方向の矢印ＦＲで示す）が生じ、この摩擦力（ＦＲ）によって増肉が促進される。更に、パイプＰ内に芯金Ｍが挿入された状態で軸押し荷重（ＦＬ）が加えられると、パイプＰは芯金Ｍと対圧部材２０との間に挟持された状態で前進駆動（図２９の右方向への移動）されるので、両部材によるしごき的な作用も加わり、増肉が一層促進される。

一方、従来の曲げ型及びワイパー（しわおさえ）を備えた回転引き曲げ加工装置においては、図３０に示すように、パイプＰと曲げ型Ｄに対して楔形状のワイパーＷが食い込むように配置されており、パイプＰとの間の隙間を極力小さくするため、ワイパーＷの先端は極薄形状とされているので、脆弱とならざるを得ない。このため、圧力型３００の大きな荷重が連続して加えられると、ワイパーＷの先端が変形あるいは破損し、パイプＰとの間の隙間が大となり、しわが発生することとなる。このしわを回避するためには、ワイパーＷの先端の極薄形状を維持する必要があり、前述のように定期的な交換や破損時の交換が必須とされていた。また、しわを抑制しつつ曲げ加工を行うことになるので、曲げ加工が可能なパイプＰの曲げ半径にも制限があり、前述のｒ／ｄ比が２程度の曲げ半径のパイプを製造することが精々であった。

上記従来の回転引き曲げ加工装置においても、パイプＰ内に芯金Ｍが挿入された状態で曲げ加工が行われ、図３１に拡大して示すように摩擦力（ＦＲ）も生ずるが、パイプＰと曲げ型Ｄとの間は基本的に摺動ではなく、曲げ型Ｄの回転作動に伴うパイプＰの従動であるので、この間の摩擦力（ＦＲ）による増肉の促進は期待できない。尚、図３０及び図３１は、単に本発明のパイプ曲げ型ユニットを用いたときの作用効果を従来技術における作用効果と対比して説明するために作成したものに過ぎず、図３０及び図３１は、従来装置が本発明のパイプ曲げ型ユニットと対比し得ることを示唆するものではない。

１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ 把持部材
１０ｂ，１０ｂ１，１０ｂ２，１０ｂ３ 環状凹部
１０ｘ，１０ｘａ，１０ｘｂ，１０ｘｃ 本体
１０ｙ，１０ｙａ，１０ｙｂ，１０ｙｃ 把持具
１１，１１ａ，１１ｂ 第１の溝部
１２，１２ｘａ，１２ｘｂ，１２ｘｃ 嵌合凹部
１３ 基部
２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 対圧部材
２１ 第２の溝部
２２ 嵌合凸部
２３ 回転支持部
２６ 支持部材
３０ 基台
４０，４０１，４０２，４０３ 上型
５０，５０１，５０２，５０３ 下型
６０ 軸部材
７０ 保持部材
８０ ノックピン
９１，９２ 連結支持部材
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ 曲げ型
２００ 把持型
３００ 圧力型
Ａ 回転軸
Ｐ パイプ
Ｍ 芯金

Claims (20)

1. 外周面に断面半円状のパイプ受溝を有し回転軸を中心に回転駆動される曲げ型を備え、
   該曲げ型が、
   外周面に断面半円状の第１の溝部を有すると共に、該第１の溝部に形成され、前記回転軸に対し直交する平面内で周方向に第１の所定距離延在する嵌合凹部を有する把持部材と、
   外周面に断面半円状の第２の溝部を有すると共に、該第２の溝部の先端部から周方向に第２の所定距離延出する嵌合凸部を有し、該嵌合凸部が前記嵌合凹部に嵌合し前記第１の溝部及び前記第２の溝部を結合して前記断面半円状のパイプ受溝を形成する対圧部材とを具備し、
   前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、少なくとも径方向外側端部を含む所定距離領域で、対向する両端面間の間隔が拡大する拡幅端面領域を有し、
   前記対圧部材と前記把持部材が前記回転軸を中心とする蝶番結合によって連結され、前記回転軸を中心に相対的に回転可能に支持されている
   パイプ曲げ型ユニット。
2. 前記嵌合凸部の一部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記嵌合凸部の他の部分が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向に対して後方側に位置している
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
3. 前記嵌合凹部に嵌合される前記嵌合凸部の嵌合部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記把持部材の前記第１の溝部と前記対圧部材の前記第２の溝部との当接部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の後方側に位置している
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
4. 前記対圧部材は、前記回転軸に回転可能に軸支される環状の回転支持部を有し、
   該回転支持部の一部が前記嵌合凸部を構成し、当該回転支持部の外周面が、前記断面半円状のパイプ受溝の一部を形成する曲面である
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
5. 前記対圧部材と前記把持部材は、前記嵌合凹部を挿通する中心軸を有する軸部材によって蝶番結合されている
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
6. 前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離領域で、前記両端面が前記回転軸に直交する平面である平行端面領域を有し、該平行端面領域に連続して前記回転軸から径方向外側に向かって前記拡幅端面領域を有する
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
7. 前記拡幅端面領域は、前記回転軸に直交する平面に対し２°乃至５°傾斜している
   請求項６記載のパイプ曲げ型ユニット。
8. 前記対圧部材における前記嵌合凸部の前記パイプとの当接面は、前記把持部材の前記断面半円状の第１の溝部に前記パイプが装着されたときの前記パイプの中心軸に直交する断面視で、該中心軸を中心とする２０°乃至４５°の領域に包含される幅を有する
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
9. 前記曲げ型が、前記回転軸を共通の軸として複数個積層されると共に、複数の前記曲げ型の各々を前記回転軸に平行な面で保持する連結支持部材を備えた
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
10. 前記複数の曲げ型が複数の部材で構成され、該複数の部材のうち少なくとも二つの部材が、前記回転軸に直交する平面に平行な係合溝を有し、前記連結支持部材は、前記係合溝に嵌合する突起を有し、該突起が前記係合溝に嵌合した状態で前記複数の曲げ型を保持する
    請求項９記載のパイプ曲げ型ユニット。
11. 前記複数の曲げ型の各々の前記把持部材に形成される前記第１の溝部が、夫々前記パイプの加工状態に応じて相互に異なる断面形状を有する
    請求項９記載のパイプ曲げ型ユニット。
12. 外周面に断面半円状の溝を有し回転軸を中心に回転駆動される曲げ型と、
    該曲げ型の溝との間に加工対象のパイプを把持する把持型と、前記パイプを前記曲げ型方向に押圧する圧力型とを備え、
    前記曲げ型が、
    外周面に断面半円状の第１の溝部を有すると共に、該第１の溝部に形成され、前記回転軸に対し直交する平面内で周方向に第１の所定距離延在する嵌合凹部を有する把持部材と、
    外周面に断面半円状の第２の溝部を有すると共に、該第２の溝部の先端部から周方向に第２の所定距離延出する嵌合凸部を有し、該嵌合凸部が前記嵌合凹部に嵌合し前記第１の溝部及び前記第２の溝部を結合して前記断面半円状のパイプ受溝を形成する対圧部材とを具備し、
    前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、少なくとも径方向外側端部を含む所定距離領域で、対向する両端面間の間隔が拡大する拡幅端面領域を有し、
    前記対圧部材と前記把持部材が前記回転軸を中心とする蝶番結合によって連結され、前記回転軸を中心に相対的に回転可能に支持されてパイプ曲げ型ユニットが構成されている
    パイプ曲げ加工装置。
13. 前記嵌合凸部の一部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記嵌合凸部の他の部分が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向に対して後方側に位置している
    請求項１２記載のパイプ曲げ加工装置。
14. 前記嵌合凹部に嵌合される前記嵌合凸部の嵌合部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の前方側に位置し、前記把持部材の前記第１の溝部と前記対圧部材の前記第２の溝部との当接部が、前記パイプの曲げ加工開始位置に対し前記パイプの進行方向の後方側に位置している
    請求項１２記載のパイプ曲げ加工装置。
15. 前記対圧部材は、
    前記回転軸に回転可能に軸支される環状の回転支持部と、
    該回転支持部に一体的に形成され、前記断面半円状の第２の溝部及び前記曲面部が形成された本体部とを有し、該本体部に一体的に接合される前記回転支持部の一部が径方向外側に延出し、
    前記回転支持部が前記嵌合凸部を構成し、前記回転支持部の外周面が前記断面半円状のパイプ受溝の一部を形成する曲面である
    請求項１２記載のパイプ曲げ加工装置。
16. 前記把持部材における前記嵌合凹部は、前記回転軸から径方向外側に向かって、径方向内側端部を含む所定距離領域で、前記両端面が前記回転軸に直交する平面である平行端面領域を有し、該平行端面領域に連続して前記回転軸から径方向外側に向かって前記拡幅端面領域を有する
    請求項１２記載のパイプ曲げ加工装置。
17. 前記曲げ型が、前記回転軸を共通の軸として複数個積層されると共に、複数の前記曲げ型の各々を前記回転軸に平行な面で保持する連結支持部材を備えた
    請求項１２記載のパイプ曲げ加工装置。
18. 前記複数の曲げ型が複数の部材で構成され、該複数の部材のうち少なくとも二つの部材が、前記回転軸に直交する平面に平行な係合溝を有し、
    前記連結支持部材は、前記係合溝に嵌合する突起を有し、該突起が前記係合溝に嵌合した状態で前記複数の曲げ型を保持する
    請求項１７記載のパイプ曲げ加工装置。
19. 前記複数の曲げ型の各々の前記把持部材に形成される前記第１の溝部が、夫々前記パイプの加工状態に応じて相互に異なる断面形状を有する
    請求項１７記載のパイプ曲げ加工装置。
20. 前記パイプ内に先端部が挿入され、前記曲げ型の所定の回転範囲で前記先端部が前記圧力型に対向するように駆動される芯金を備えた
    請求項１２記載のパイプ曲げ加工装置。

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