JP5885323B1 - 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

曲げ型（１００）が、外周面に断面半円状の第１の溝部（１１）を有すると共に、第１の溝部に形成され、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）を有する把持部材（１０）と、外周面に断面半円状の第２の溝部（２１）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（２２）を有する対圧部材（２０）を具備する。嵌合凸部は嵌合凹部に嵌合され、第１の溝部及び第２の溝部によって断面半円状のパイプ受溝が形成される。而して、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、回転軸を中心に相対的に回転可能に支持される。対圧部材は、パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔する方向に、回転軸を中心として回転可能に支持され、パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と曲げ加工開始位置との間で保持される。

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）。

更に、特許文献５には「ワイパ型を退避させて、チャックとの干渉を避けるワイパ型退避機構付曲げ加工装置」が開示され、「長尺状の被加工物の軸方向に移動するキャリッジのチャックにより前記被加工物を把持して送給し、曲げ形状に応じた曲げ型と、該曲げ型に対向する締め型により前記被加工物を締め付け、前記曲げ型に隣接するワイパ型と、該ワイパ型に対向する圧力型とにより前記被加工物を挟持し、前記曲げ型の回転に伴って前記被加工物を曲げ加工する曲げ加工装置において、固定軸の廻りに回転自在に支承され揺動駆動される揺動部材と、前記固定軸に固定された固定歯車と、該固定歯車に歯合され前記揺動部材に回転自在に支承されたアイドル歯車と、該アイドル歯車に歯合され前記揺動部材に回転自在に支承され前記固定歯車と同歯数の従動歯車とを備え、かつ、前記ワイパ型を前記従動歯車に取り付けたことを特徴とする」装置が提案されている（特許文献５の段落〔０００１〕及び〔０００６〕に記載）。同様に、特許文献６には「チューブ曲げ装置用ダイ退避装置」が開示されている。

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 特開平６−１８２４５０号公報 実開平４−８３４１８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。

更に、特許文献５及び６にはワイパ型及びワイパーダイの退避装置が開示されているが、何れも所謂ワイパを対象とするものであり、その退避機構も構造が複雑であり、精度が期待できず、再現性に乏しい。

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、該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ると共に、前記対圧部材が、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔する方向に、前記回転軸を中心として回転可能に支持され、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と前記曲げ加工開始位置との間で保持されるように構成したものである。

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。更に、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してもよい。

上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、前記パイプに対する曲げ加工開始位置が、前記対圧部材の所望の初期位置に設定される構成とするとよい。更に、上記のパイプ曲げ型ユニットは、前記対圧部材を駆動し、前記曲げ加工開始位置と前記退避位置との間の所望の位置で保持する駆動装置を備えたものとしてもよい。

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、該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ると共に、前記対圧部材が、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔する方向に、前記回転軸を中心として回転可能に支持され、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と前記曲げ加工開始位置との間で保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。

更に、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。

上記のパイプ曲げ加工装置において、前記パイプに対する曲げ加工開始位置は、前記対圧部材の所望の初期位置に設定されるとよい。更に、前記対圧部材を駆動し、前記曲げ加工開始位置と前記退避位置との間の所望の位置で保持する駆動装置を備えたものとしてもよい。

更に、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、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。しかも、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。

特に、対圧部材が、パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔する方向に、回転軸を中心として回転可能に支持され、パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と曲げ加工開始位置との間で保持されるように構成されており、パイプに対し曲げ加工を行う際に、例えばパイプ前進駆動機構が対圧部材と干渉するおそれがある場合には、容易に対圧部材を退避させて所望の位置に保持することができるので、長尺のパイプに曲げ加工を行った後に不要部分を切除するといった対応の必要がなくなり、切除工程が不要となるだけでなく、パイプを構成する部材の歩留まりが向上する。しかも、対圧部材の退避位置を高精度で設定し、良好な再現性を確保することができる。

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、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。

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る。特に、把持部材に対し容易に蝶番結合することができ、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となるように構成すれば、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、対圧部材と把持部材が、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。

上記のパイプ曲げ型ユニットにおいて、パイプに対する曲げ加工開始位置が、対圧部材の所望の初期位置に設定される構成とすれば、曲げ加工開始位置を容易に調整することができる。更に、対圧部材を駆動し、曲げ加工開始位置と退避位置との間の所望の位置で保持する駆動装置を備えたものとすれば、この駆動装置によって曲げ加工開始位置や退避位置のみならず、曲げ加工中の位置関係も容易に調整することができる。

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、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ように構成されているので、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、対圧部材が、パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔する方向に、回転軸を中心として回転可能に支持され、パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と曲げ加工開始位置との間で保持されるように構成されており、パイプに対し曲げ加工を行う際に、例えばパイプ前進駆動機構が対圧部材と干渉するおそれがある場合には、容易に対圧部材を退避させて所望の位置に保持することができるので、長尺のパイプに曲げ加工を行った後に不要部分を切除するといった対応の必要がなくなり、切除工程が不要となるだけでなく、パイプを構成する部材の歩留まりが向上する。しかも、対圧部材の退避位置を高精度で設定し、良好な再現性を確保することができる。

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、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、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し、該回転支持部の一部が嵌合凸部を構成し、当該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とするように構成すれば、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。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。

更に、パイプに対する曲げ加工開始位置が、対圧部材の所望の初期位置に設定される構成とすれば、曲げ加工開始位置を容易に調整することができる。また、上記の駆動装置を備えたものとすれば、曲げ加工開始位置や退避位置のみならず、曲げ加工中の位置関係も容易に調整することができる。

上記のパイプ曲げ加工装置において、更に、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対圧部材の平面図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの曲げ加工開始時の状態を示す部分断面図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの曲げ加工開始時の状態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曲げ加工開始時の溝底部中央の断面を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの曲げ加工開始時の溝底部中央から離隔した位置の断面を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの曲げ加工開始後の溝底部中央から離隔した位置の断面を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ型ユニットの曲げ加工終了時の溝底部中央から離隔した位置の断面を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態においてパイプに対する曲げ加工開始位置の把持型、圧力型、把持部材及び対圧部材の配置を示す部分断面平面図である。 本発明の一実施形態においてパイプに対する曲げ加工開始位置の把持型、圧力型、把持部材及び対圧部材の配置を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るパイプ曲げ加工装置の作動状態を示す部分断面斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るパイプ曲げ加工ユニットを示す斜視図である。 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。 本発明のパイプ曲げ型ユニット及びパイプ曲げ加工装置に供する対圧部材の他の態様を示す斜視図である。 図３０の対圧部材を二分割して断面を示す断面斜視図である。 図３０の対圧部材を有するパイプ曲げ型ユニットの分解斜視図である。 図３２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制御例を示すフローチャートである。 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３４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３６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てもよい。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、これに別体の把持具１０ｙを接合して把持部材１０を構成することができる。即ち、図５に組み付け状態を示すように、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。把持具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及び把持具１０ｙによって把持部材１０が構成され、把持具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及び把持具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４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。

本実施形態の対圧部材２０は、環状凹部１０ｂの底中心を含む回転軸（Ａ）に直交する平面、即ち、図２に示す（Ｈ）を含み図２の紙面に垂直な平面（以下、単に「平面（Ｈ）」という）の両側に形成され、環状凹部１０ｂに当接するように構成された曲面部２０ａであって、その平面（Ｈ）に直交し且つ回転軸（Ａ）から離隔する方向にオフセットした軸に円弧中心を有する曲面部２０ａを具備している。また、上記の平面（Ｈ）を底中心とする断面半円状の第２の溝部２１が外周面に形成され、その第２の溝部２１の先端部から周方向に所定距離延出する嵌合凸部２２を有し、嵌合凸部２２が嵌合凹部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ように構成されている。以下、回転支持部２３を含む対圧部材２０の構成について、図７等を参照して説明する。

図７に示すように、曲面部２０ａは、図７の紙面に対応する上記の平面（Ｈ）の両側に形成され、その平面（Ｈ）に直交し且つ回転軸（Ａ）から離隔する方向にオフセットした軸（ＯＣ）を円弧中心とするものであり、図７に示す軸（ＲＣ）が上記回転軸（Ａ）に対応している。図７において、破線で示すように対圧部材２０に形成された断面半円状の第２の溝部２１には、二点鎖線で示す中心軸（ＰＣ）を有するパイプＰが配置され、パイプＰに対する加工開始位置（Ｓ）を含む垂直（上下）方向の一点鎖線（Ｖ）に上記の軸（ＲＣ）及び軸（ＯＣ）が位置し、両者間の距離がオフセット量（ｄ）となっている。図７には、上記の平面（Ｈ）の一方側に形成された曲面部２０ａが表れているが、他方側（即ち、図７の紙面の反対側）にも、同形状の曲面部２０ａが形成されている。

特に、曲面部２０ａは、図７に示すように、軸（ＯＣ）を円弧中心とする半径（ｒａ）の最大円弧と半径（ｒｂ）の最小円弧を有し、（加工開始位置で）断面半円状の第１の溝部１１に当接し得る曲面に膨出形成されている。即ち、パイプＰに対する加工開始位置（Ｓ）では、図８に示すように、嵌合凸部２２及び曲面部２０ａが環状凹部１０ｂ（第１の溝部１１）に対し全面に亘って当接し、上記の平面（Ｈ）から離隔した位置では、曲面部２０ａと環状凹部１０ｂとの間に間隙（図８にＧで示す）が形成されるように設定されている。尚、図８は、上記の平面（Ｈ）から所定距離離隔した位置（図７の中心軸（ＰＣ）を含む面から裏面側（図２の下方）に所定距離離隔した位置）での断面を示している。

而して、対圧部材２０の曲面部２０ａは、パイプＰに対する加工開始位置（Ｓ）の先端部では、把持部材１０の環状凹部１０ｂに密着し、それ以外の部分では、上述のように、曲面部２０ａと環状凹部１０ｂとの間に間隙（図８のＧ）が形成される。このため、対圧部材２０を、環状凹部１０ｂに干渉することなく容易且つ適切に把持部材１０（ここでは上型４０及び下型５０）に組み付けることができる。また、対圧部材２０は上記の先端部以外の部分では、環状凹部１０ｂを摺動することはないので、摩耗するおそれがなく、特に、対圧部材２０の耐久性が向上する。尚、上記の曲面部２０ａの形成時に、上記の軸（ＯＣ）以外の円弧中心を用いると適切な当接状態とならないので、回避すべきである。例えば、上記の平面（Ｈ）に直交し且つ回転軸（Ａ）から離隔する方向にオフセットすると共に、更に、これに直交する方向にもオフセットした軸（図示せず）を円弧中心とすると、適切な間隙を確保することはできない。

図９乃至図１３は、図５と同様の態様の曲げ型１００に関し、把持部材１０と対圧部材２０の相対移動時の状態を示すもので、図９は加工開始時の状態を示し、図１０は、上記の平面（Ｈ）での断面を示し、図１１乃至図１３は、当該平面（Ｈ）から所定距離離隔した位置（即ち、図７の中心軸（ＰＣ）を含む面から裏面側（図２の下方）に所定距離離隔した位置）での断面を示している。図１０に示すように、対圧部材２０の曲面部２０ａは把持部材１０の環状凹部１０ｂに密着しているが、それ以外の部分（上記の所定距離離隔した位置）では、図１１乃至図１３に示すように、把持部材１０と対圧部材２０の相対回転角度が変化しても、対圧部材２０の曲面部２０ａと環状凹部１０ｂとの間に間隙（Ｇ）が存在している。而して、対圧部材２０を、環状凹部１０ｂに干渉することなく容易且つ適切に把持部材１０に組み付けることができると共に、対圧部材２０の耐久性が向上する。

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、即ち、曲げ加工開始位置（図２のＳ）となるように設定される。

本実施形態の対圧部材２０は、パイプＰに対する曲げ加工開始位置（Ｓ）から離隔する方向に、回転軸（Ａ）を中心として回転可能に支持されており、パイプＰに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と曲げ加工開始位置との間で保持されるように構成されている。そして、図１に示す駆動装置ＤＲによって、対圧部材２０が回転軸（Ａ）を中心とする所望の位置、特に、曲げ加工開始位置と退避位置との間の所望の位置に保持されるように構成されている。而して、パイプＰに対する曲げ加工開始位置を、駆動装置ＤＲによって対圧部材２０の所望の初期位置に設定することができる。尚、ノックピン８０によって対圧部材２０を初期位置で停止させることができるが、駆動装置ＤＲによれば対圧部材２０を初期位置で停止させ、その位置で保持することができる。

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おり、一部断面の平面図及び斜視図で示すと、図１４及び図１５に示すようになり（但し、視認性を考慮しハッチングは省略）、把持部材１０及び対圧部材２０とパイプＰとの関係が明らかとなる。特に、曲げ加工開始位置（図２のＳ）における対圧部材２０とパイプＰとの関係は、図１４に示すように設定されている。即ち、曲げ加工開始位置（Ｓ）において対圧部材２０の第２の溝部がパイプＰの外周面に確実に当接するように、対圧部材２０の第２の溝部の底中心は曲げ加工開始位置（Ｓ）ではパイプＰの外周面と当接するが、その位置から離隔するに従い微小間隙が形成され、第２の溝部の底中心とパイプＰの外周面とが１°未満の傾斜角度（γ）を成すように設定されている。逆に、例えば対圧部材２０が図１４と逆方向に傾斜していると、曲げ加工開始位置（Ｓ）では対圧部材２０の第２の溝部がパイプＰの外周面に当接せず、微小ではあるが新たなしわの発生原因となる。

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、駆動装置ＤＲ及び／又はノックピン８０によって対圧部材２０の曲げ加工開始位置を容易且つ確実に設定することができるので、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。

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、図２、図６並びに図１６乃至図２６を参照して説明する。先ず、図１、図２及び図６において、対圧部材２０がノックピン８０に当接する所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。

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２９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２９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２９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。

上記のパイプ曲げ加工装置によってパイプＰに対する曲げ加工が複数回連続して行われるが、そのうちの一回の曲げ加工における一連の工程を図１６乃至図２６を参照して順次説明する。本実施形態のパイプ曲げ加工装置においては、図１６に示すように、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（割出し）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、これによって所謂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。

図１６は２回の曲げ加工が完了し最終曲げ加工を行う前の状態を示し、把持型２００及び圧力型３００が退避位置に駆動されると、図１７に示す状態となる。続いて、把持型２００及び圧力型３００が図１と同様の原点位置に戻されると、図１８に示す状態となる。この状態でパイプチャックＣＨが回転駆動され、パイプＰに対する曲げ方向が変更される。即ち、パイプＰは図１７の状態から図１８の状態となり、この状態でパイプチャックＣＨによって保持される。次に、図１に示す駆動装置ＤＲによって、対圧部材２０が軸部材６０（回転軸（Ａ））を中心に回転駆動され、図１９に示す退避位置で保持される。この結果、パイプチャックＣＨが対圧部材２０と干渉することなく、パイプＰは、図２０に示す曲げ加工開始位置までキャリッジＣＲによって前進駆動される。

続いて、図２１に示すように、把持型２００が前進駆動され、把持部材１０との間にパイプＰが把持される。この状態でパイプＰに対するパイプチャックＣＨによる保持が解除され、図２２に示すように、キャリッジＣＲが後退駆動されると、パイプＰは把持型２００と把持部材１０との間に把持された状態で、パイプチャックＣＨのみが後退するので、図２２に示すように、マンドレルＭの後部シャフトが露出した状態となる。仮に、この状態で対圧部材２０を曲げ加工開始位置とすると、パイプＰの後端部が対圧部材２０に対向する位置となり、そのままキャリッジＣＲが前進駆動されると、パイプチャックＣＨが対圧部材２０に当接（干渉）し、曲げ加工を行うことができなくなる。

このため、図２３に示すように、パイプＰと同形状の管部材で形成されたパイプ（以下、キックパイプという）ＫＰがパイプチャックＣＨに把持されて、キャリッジＣＲによって前進駆動され、キックパイプＫＰの前端部がパイプＰの後端部に当接し、これらが一体となって前進駆動し得るように構成されている。そして、図２３に示すようにキックパイプＫＰを介してパイプチャックＣＨが後退した位置で、前述のように、対圧部材２０が駆動装置ＤＲによって軸部材６０（回転軸（Ａ））を中心に回転駆動され、図２４に示すように対圧部材２０は曲げ加工開始位置で保持される。この状態で、圧力型３００が前進駆動されると、図２５に示す曲げ加工開始状態となり、圧力型３００によってパイプＰが押圧されながら、図２６に示すように回動テーブル２が軸部材６０（回転軸（Ａ））を中心に回転駆動される。

而して、パイプＰは、把持部材１０と把持型２００との間に把持された状態で、圧力型３００によって押圧されながら回動テーブル２が軸部材６０（回転軸（Ａ））を中心に回転駆動されると共に、キックパイプＫＰを介してキャリッジＣＲによって前進駆動され、パイプＰに対し圧縮荷重及び軸押し荷重が印加されて曲げ加工が行われる。この結果、図２６に点描で示すキックパイプＫＰの一部に相当する部分を有する長尺のパイプＰに対し曲げ加工を行った後に、当該部分を切除するといった対応は必要ないので、切除工程が不要となるだけでなく、パイプＰを構成する部材の歩留まりが向上する。しかも、対圧部材２０を軸部材６０（回転軸（Ａ））を中心に回転駆動するだけで、パイプチャックＣＨと干渉することなく、曲げ加工開始位置と退避位置との間で容易且つ確実に移動させることができ、ノックピン８０及び／又は駆動装置ＤＲによって所望の位置で保持することができる。

次に、パイプ曲げ型ユニットとしては、図２７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多段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、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が構成されており、夫々に、把持対象であるパイプＰの加工状態に応じた形状の把持具１０ｙａ、１０ｙｂ及び１０ｙｃが接合されている。部材Ｂ２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、これらの溝に係合する突起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に係合され、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の各々に係合する突起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。尚、本体１０ｘａ、１０ｘｂ及び１０ｘｃに対応する各対圧部材２０（ｘａ、ｘｂ及びｘｃは省略）は、支持部材２６を介してボルト等によって連結支持部材９２に接合されている。

そして、図２８に示すように、本実施形態のパイプ曲げ加工装置１は、図１６等に示す回動テーブル２、キャリッジＣＲ、把持型２００、圧力型３００等を備え、図２７に示す曲げ型ユニット（ＤＵで示す）が装着されており、連結支持部材９１及び連結支持部材９２が回転軸（Ａ）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、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。

上記のパイプ曲げ加工装置において、更に、加工対象のパイプＰの曲げ内側に印加される圧力を監視し、この監視結果に応じて曲げ加工を制御し得るように構成することもできる。例えば、対圧部材２０の嵌合凹部２２に対する圧力を検知する感圧センサＰＳを配設し、その検知結果に応じて、圧力型３００の加圧荷重制御や、対圧部材２０の角度調整制御を行うことにより、パイプＰのしわの発生を適切に抑え、破断や座屈を防止することができる。対圧部材２０の配置については、図１４に示すように、第２の溝部２１の底中心とパイプＰの外周面とが１°未満の傾斜角度（γ）を成すように初期設定されているが、その傾斜角度（γ）を（１°未満の範囲内で）感圧センサＰＳの検知結果に応じて調整し得る以下の構成とすることができる。

先ず、対圧部材２０は、図３０乃至図３２に示すように、回転支持部２３を構成する第１の部材２０ｘと、第２の溝部２１及び嵌合凸部２２を構成する第２の部材２０ｙに二分割され、摩耗し易い部分を含む第２の部材２０ｙのみを交換し得るように構成される。更に、第１の部材２０ｘと第２の部材２０ｙとの間にシート状の感圧センサＰＳが配設され、第１の部材２０ｘに形成された貫通孔２０ｘｈ（図３１に示す）を介して、感圧センサＰＳのリード線ＳＬが導出し得るように構成される。この感圧センサＰＳとしては、例えばピエゾフィルムが好適であるが、ピエゾフィルムのように、強度を確保しつつ薄く形成でき比較的記広範な領域の圧力を検知し得る感圧素子であれば、他の歪ゲージ等を用いることとしてもよい。尚、その他の構成は前述の図５に示す構成と同様であるので、実質的に同一の部材については同一の符合を付して説明は省略する。

図３３は、図３２に示す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曲げ加工を行う制御例を示すフローチャートで、先ず、ステップＳ１０１において、把持部材１０、対圧部材２０、把持型２００及び圧力型３００等の初期値が設定され、ステップＳ１０２にて把持型２００及び圧力型３００等が駆動されてクランプ及び型締めが行われ、ステップＳ１０３にて前述のように曲げ加工が開始し、ステップＳ１０４にて、曲げ加工の進捗状況を表す加工進捗情報（ｎ）がインクリメントされた後、ステップＳ１０５に進む。この加工進捗情報（ｎ）は、加工時間や把持部材１０（及び把持型２００）の回転角度に応じて設定され、それらの所定間隔毎に繰り返される加工ループの進捗状況を表す指標である。

ステップＳ１０５においては、感圧センサＰＳの検知結果である圧力（Ｐｓ）が、最小値（Kpmin）以上且つ最大値（Kpmax）以下の範囲内にあるか否かが判定され、当該範囲内にあって正常と判定されれば、そのままステップＳ１１０に進むが、当該範囲外であるときにはステップＳ１０６に進み、圧力型３００によって付与される荷重が調整される。この後、ステップＳ１０７にて圧力（Ｐｓ）が当該範囲内にあるか否かが判定され、当該範囲内にあればそのままステップＳ１１０に進むが、当該範囲外であるときには更にステップＳ１０８に進み、対圧部材２０の角度調整制御が行われる。

即ち、図１４に示す対圧部材２０の第２の溝部２１の底中心とパイプＰの外周面との傾斜角度（γ）が、感圧センサＰＳの検知結果に応じて減少するように（即ち、１°未満の範囲内で０°に近づくように）制御され、しわの発生が抑制される最適な傾斜角度に調整される。この結果、ステップＳ１０９にて圧力（Ｐｓ）が最小値（Kpmin）以上且つ最大値（Kpmax）以下の範囲内にあると判定されれば、そのままステップＳ１１０に進むが、当該範囲外と判定されたときには、ステップＳ１１３にて曲げ加工が停止された後、ステップＳ１１２に進み、把持型２００及び圧力型３００等が原点位置に復帰する。従って、しわの発生が懸念される状況となったときには、曲げ加工が停止されるので、パイプＰが破損に至るおそれはない。

このようにして、ステップＳ１１０にて加工進捗情報（ｎ）が所定の曲げ加工指標（Ｎ）に至ったと判定されるまで上記の曲げ加工が繰り返され、曲げ加工が終了するとステップＳ１１１にて後処理（各種メモリ値のクリア等）が行なわれ、ステップＳ１１２にて把持型２００及び圧力型３００等が原点位置に復帰する。

本発明においては、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３４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、本発明においては、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３５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３５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３５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３６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３７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３６及び図３７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３６及び図３７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 把持部材
１０ａ 把持部
１０ｂ 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 嵌合凹部
１３ 基部
２０ 対圧部材
２０ａ 曲面部
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 上型
５０ 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
ＤＲ 駆動装置
Ｍ 芯金

Claims (13)

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、
   該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ると共に、
   前記対圧部材が、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔する方向に、前記回転軸を中心として回転可能に支持され、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と前記曲げ加工開始位置との間で保持される
   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. 前記パイプに対する曲げ加工開始位置が、前記対圧部材の所望の初期位置に設定される
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
7. 前記対圧部材を駆動し、前記曲げ加工開始位置と前記退避位置との間の所望の位置で保持する駆動装置を備えた
   請求項１記載のパイプ曲げ型ユニット。
8. 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、
   該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ると共に、
   前記対圧部材が、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔する方向に、前記回転軸を中心として回転可能に支持され、前記パイプに対する曲げ加工開始位置から離隔した所定の退避位置と前記曲げ加工開始位置との間で保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。
9. 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８記載のパイプ曲げ加工装置。
10. 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８記載のパイプ曲げ加工装置。
11. 前記パイプに対する曲げ加工開始位置が、前記対圧部材の所望の初期位置に設定される
    請求項８記載のパイプ曲げ加工装置。
12. 前記対圧部材を駆動し、前記曲げ加工開始位置と前記退避位置との間の所望の位置で保持する駆動装置を備えた
    請求項８記載のパイプ曲げ加工装置。
13. 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８記載のパイプ曲げ加工装置。

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