JP6400418B2 - リブ付曲管の製造方法およびそれに使用する熱処理用治具 - Google Patents

Description

この発明は、リブ付曲管の製造方法およびそれに使用する熱処理用治具に関するものである。
より詳しくは、リブ付の管、特にリブ付の直管本体の座屈及び偏平、ならびにリブの変形を生じさせることなく、曲げ加工されたリブ付曲管、特に樹脂製のリブ付曲管を製造する方法と、前記製造方法に使用する熱処理用治具に関するものである。

熱可塑性樹脂製の直管を、所定の角度で曲げ加工を施して曲管を製造する場合は、従来は、予め管内に熱した砂などの充填物を封入して直管自体を加熱・軟化させた後、所定の型内で曲げることにより行われていた。

一方、上下水道管や通信ケーブルの鞘管等として、外周部にリブを付設した、いわゆるリブ付樹脂製管がよく用いられている。
かかるリブ管は、径方向外向きに突出する複数の環状のリブを備えた管で、外周面が平滑に形成された平滑管に比べて、強度が大きいという特性を有している。
前記リブ付樹脂製管を、所定の角度で曲げ加工を施して曲管とする、リブ付樹脂製曲管の製造方法については、種々のものが提案されている。

例えば、特開２００１−２４６６６７号公報（特許文献１）では、曲げる際に皺や弛みを生じさせず、リブの保形性によって、偏平することなく、真円を保って管を曲げることができるリブ付樹脂製曲管の製造方法が提案されている。

この特許文献１に記載の製造方法は、リブ付樹脂製管の内周面に、熱風を案内して管本体を加熱させ、その後、曲げ型で成形し、冷却することを特徴とするものである。

さらに、特開平０６−０７９７７４号公報（特許文献２）においては、管内部に充填物を充填する必要がなく、外面リブ付き熱可塑性樹脂製管のリブに変形を生じることもなく管の断面形状はリブによって保たれたまま曲げ加工でき、外面リブ付き熱可塑性樹脂製管の特性をそのまま維持した、リブ付き熱可塑性樹脂製曲管を製造する方法が提案されている。

この特許文献２に記載の製造方法は、リブ付き熱可塑性樹脂製直管のリブ以外の管壁部分を加熱軟化し、リブ付き熱可塑性樹脂製直管を、型面に沿わせて所望形状に曲げた後、冷却することを特徴とすることを特徴とするものである。

特開２００１−２４６６６７号公報（特許請求の範囲，図６） 特開平０６−０７９７７４号公報（特許請求の範囲，図１，２）

従来の熱可塑性樹脂製の直管の曲げ加工方法は、予め管内に熱した砂などの充填物を封入して直管を加熱・軟化させるため、この充填物の加熱や、除去のための工程を必要とするため、生産効率が悪く、生産コストがかかるという問題があった。
さらに、曲げ加工に際しては、管本体の曲げ内周側での圧縮応力による座屈（しわ発生）や、偏平などにみられる管本体の断面形状の変形発生という問題もあった。

特に、リブ付樹脂製管（直管）に曲げ加工を施す場合においては、上記問題に加え、リブが割れたり、潰れたりして、リブ付樹脂製管特有の機能が損なわれるという問題もあった。

前記特許文献１及び２に開示されている製造方法は、いずれもリブ以外の管壁ないし管本体のみを、加熱軟化させて曲げ加工を行うものである。
しかしながら、リブ以外の管壁ないし管本体のみを加熱しても、リブの根元付近に、管壁ないし管本体からの熱が伝わり易いため、曲げ加工の際に、リブの変形が生ずるという問題があった。

この発明はかかる現状に鑑み、管内部に充填物を充填することなく、管本体の座屈及び偏平、ならびにリブの変形を生じさせることなく、リブ付の管（以下、リブ付管とも云う）に曲げ加工を施し、リブ付の曲管（以下、リブ付曲管とも云う）を製造することができる方法を提供せんとするものである。

すなわち、この発明にかかる請求項１に記載の発明は、
外周部にリブを有するリブ付管の、前記リブ間に曲げ加工を施す範囲に亘って熱処理用治具を装着し、前記リブ付管の内周面の、前記熱処理用治具が装着された範囲のみを加熱することによって、前記リブ付管を局部的に軟化させたのち、曲げてリブ付曲管とするものであって、
前記熱処理用治具は、
前記リブ間の幅とほぼ同じ厚みと、所要の大きさの内径を有するリング本体から構成されるものであって、
前記リング本体の内周面と、前記リブ付管の外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙が形成されるよう、前記リブ間に外嵌されること
を特徴とするリブ付曲管の製造方法である。

この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のリブ付曲管の製造方法において、
前記リブ付管は、
樹脂製であること
を特徴とするものである。

この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載のリブ付曲管の製造方法において、
前記リング本体は、
前記リブ付管本体の外径よりもやや大きい内径と、前記リブの外周の径よりも大きい外径を有すること
を特徴とするものである。

さらに、この発明の請求項４に記載の発明は、
リブ付管を曲げて、リブ付曲管を製造するための熱処理用治具であって、
前記リブ付管のリブ間の幅とほぼ同じ厚みを有するとともに、前記リブ付管の外径よりもやや大きい内径と、前記リブの外周の径よりも大きい外径を有するリング本体から構成されていること
を特徴とする熱処理用治具である。

この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載の熱処理用治具において、
前記熱処理用治具は、
前記リング本体の内周面と前記リブ付管の外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙が形成されるよう、前記リブ間に外嵌されること
を特徴とするものである。

この発明の請求項６に記載の発明は、
請求項４又は５に記載の熱処理用治具において、
前記熱処理用治具は、
アルミ合金、チタン、カーボン、又は高熱伝導樹脂素材で構成されていること
を特徴とするものである。

この発明のリブ付曲管の製造方法は、外周部に所要間隔で複数のリブを有するリブ付管のリブ間に、曲げ加工を施す範囲に亘って熱処理用治具を、当該熱処理用治具の内周面と前記リブ付管の外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙が形成されるよう装着させ、前記リブ付管の内周面の、前記熱処理用治具が外嵌されている範囲のみを局部的に加熱し、軟化させたのち、当該部位を曲げるので、リブ付管を、座屈及び偏平ならびにリブの変形を生じさせることなく、簡単かつ容易にリブ付曲管とすることができる。

この発明の熱処理用治具は、前記リブ付管のリブ間の幅とほぼ同じ厚みを有するとともに、前記リブ付管の外径よりもやや大きい内径と、前記リブの高さよりも大きい外径を有するリング本体から構成されている。
したがって、前記熱処理用治具を、前記リブ間に挿入すると、リング本体の内周面と前記リブ付管の外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙（空気層）が形成され、リブに伝達された熱は、リブの側面から前記リング本体１ａを介して大気中に放出されるので、熱によるリブの変形を防ぎつつ、リブ付管本体のみを加熱することが可能となる。
さらに、曲げ加工の際に生じる負荷は、リブ付管全体に分散されるので、リブ付管の内周面は座屈や偏平し難く、リブの変形の発生を防止することができる。

この発明のリブ付曲管の製造方法において使用する熱処理用治具の一実施形態を示す正面図である。 図１に示した熱処理用治具の開口した状態を示す正面図である。 図１に示した熱処理用治具をリブ付管のリブ間に外嵌させた状態を示す説明図である。 この発明のリブ付曲管の製造方法において選択される加熱方法の一例を示す一部切欠き正面図である。 この発明のリブ付曲管の製造方法において使用される曲げ加工装置の一例を示す正面図である。 図５に示した曲げ加工装置の上面図である。

以下、この発明にかかるリブ付曲管の製造方法の実施の形態を、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
なお、この発明のリブ付曲管の製造方法は、図示の実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲内で改良を加えることができるものである。

この発明にかかるリブ付曲管の製造方法は、外周部に複数のリブが一定間隔を存して設けられたリブ付管において、前記リブとリブの間に、曲げ加工を施す範囲に亘ってそれぞれ熱処理用治具を外嵌するとともに、前記リブ付管の内周面の、前記熱処理用治具が外嵌されている範囲のみを加熱することによって、前記リブ付管を局部的に軟化させ、当該部位を曲げてリブ付曲管とするものである。
なお、この実施例においては、前記リブ付管は樹脂製であるが、金属製のものであってもよい。

前記熱処理用治具１は、前記リブ付管ＰのリブＬ，Ｌ間の幅とほぼ同じ厚みと、所要の大きさの内径１ｇを有するリング本体１ａからなるものである。
この実施例においては、前記リブＬの側面の開口側の端部は、金型から抜き易くするため、開口側に向かって拡開するテーパー状に形成されている。
そのため、これに適合するよう、前記リング本体１ａは、その厚みが前記リング本体１ａの外周側に向かうにつれて、漸増する逆テーパー状に形成されている。

前記リング本体１ａは、アルミ合金や、チタンなどの金属素材やカーボン、高熱伝導樹脂素材などの軽量で熱変形し難く、前記リブ付管Ｐを構成する素材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する素材で構成されるもので、この実施例においては、前記リング本体１ａは、アルミ合金で構成されている。

前記リング本体１ａは、図３に示されているように、前記リブ付管ＰのリブＬ間に外嵌したときに、前記リング本体１ａの内周面と、前記リブ付管Ｐの外周面との間において、全周に亘って、空気層を形成するための、所要の大きさの空隙２が形成されている。
この実施例においては、前記リング本体１ａは、前記リブ付管Ｐの本体の外径よりもやや大きい内径と、前記リブＬの高さよりも大きい外径を有する。

なお、曲げ加工は、後述するように、複数の熱処理用治具１をリブ付管Ｐに装着させた状態で行われる。
したがって、曲げ加工の際、前記リング本体１ａが、その外周側の端部において、互いに接触する場合、曲げ加工を行うことが困難になるおそれがある。
そのため、前記リング本体１ａの大きさ（外径や、厚み）については、曲げ加工の際に前記リング本体１ａ同士が接触して曲げ加工に影響を与えないようなものとすることが好ましい。

前記リング本体１ａは、図２で明らかなように、ヒンジ１ｂを支点として回動可能に連結した２つの部材から構成されたもので、前記２つの半円形の部材が開いた状態で開環部１ｅを形成し、この開環部１ｅから前記リブＬ，Ｌ間に外嵌される。
前記２つの部材のうち、一方の部材の外周部には、端部にフック部を形成した係合片１ｃが、他方の部材の外周部には、前記係合片１ｃのフック部と係合する係合部材１ｄが設けられている。
前記リング本体１ａは、前記係合片１ｃと前記係合部材１ｄが互いに係合することによって、閉じた状態を保持する。

なお、前記リング本体１ａの側面には、前記リング本体１ａの内周面とリブ付管Ｐの外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙２が形成されるよう、熱処理用治具１を装着するための指標１ｆが周方向に沿って設けられている。
前記指標１ｆは、前記リング本体１ａをリブＬ間に装着する際、図３に示すように、前記指標１ｆとリブＬの先端を一致させることによって、リング本体１ａの内周面とリブ付管Ｐの外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙２が形成されるよう、熱処理用治具１を容易かつ正確に装着することができる。

その際、前記リング本体１ａの内周側の端部の厚みを、リブＬの根元間の幅よりもやや大きくすることによって、前記リング本体１ａをリブＬ間に装着したときに、前記リング本体１ａの内周面とリブ付管Ｐの外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙２を形成することができる。

ついで、前記熱処理用治具１を使用して、樹脂製のリブ付管（以下、リブ付樹脂製管とも云う）に、曲げ加工を施してリブ付曲管を製造する方法について説明する。
なお、この実施例においては、樹脂製のリブ付管に曲げ加工を施しているが、金属製のリブ付管に曲げ加工を施すこともできる。

この発明の製造方法では、先ず、リブ付樹脂製管ＰのリブＬ間に、曲げ加工を施す範囲に亘って、熱処理用治具１をそれぞれ装着する。
したがって、前記範囲に亘って管Ｐ本体は、熱処理用治具１によって矯正されるので、加熱による熱や曲げ加工に伴う座屈、偏平の発生が防止される。
さらに、１つのリブＬは、２つの熱処理用治具１，１によって挟持されているので、加熱による熱や曲げ加工に伴うリブの変形の発生が防止される。

前記熱処理用治具１を構成するリング本体１ａは、リブ付樹脂製管ＰのリブＬ，Ｌ間の幅とほぼ同じ厚みを有し、前記リング本体１ａの内周側の端部の厚みを、リブＬの根元間の幅よりもやや大きくするとともに、リブ付樹脂製管Ｐの本体の外径よりもやや大きい内径と、リブ付樹脂製管Ｐに突設されているリブＬの高さよりも大きい外径を有するので、リブ付樹脂製管ＰのリブＬ間に装着したときに、前記リング本体１ａの内周面とリブ付樹脂製管Ｐの外周面との間において、所要の大きさの空隙２が全周に亘って形成され、空気層を構成する。
このような熱処理用治具１が、曲げ加工を施す範囲にあるリブＬ，Ｌ間に複数、装着されている。
したがって、加熱に際しては、空気は熱伝導率が極めて小さいため、各リブＬに伝達された熱は、リブＬの側面から、前記空隙２には伝達されず、より高い熱伝導率を有する前記リング本体１ａに伝達される。さらに、前記リング本体１ａに伝達された熱は、大気中に放出される。
一方、空気の断熱効果により、管Ｐ本体のみは、熱処理用治具１が装着された範囲において、加熱された状態になる。
よって、熱によるリブＬの変形を防ぎつつ、管Ｐ本体の、曲げ加工を施す範囲のみを加熱することが可能となる。

しかるのち、前記リブ付樹脂製管Ｐを加熱手段３によって加熱する。
図４に示されるように、加熱手段３は、リブ付樹脂製管Ｐの内部に挿入されている。
さらに、前記加熱手段３とリブ付樹脂製管Ｐとの間には、リブ付樹脂製管Ｐの熱処理用治具１が装着されていない範囲、すなわち曲げ加工を施さない範囲において加熱が行われないよう、遮蔽板４，４が配設されている。
したがって、この遮蔽板４，４によって、前記リブ付樹脂製管Ｐの内周面の、前記熱処理用治具１が装着された範囲のみに、前記加熱手段３の熱が伝達されて、前記内周面が局部的に加熱されていく。

この実施例においては、加熱効率が高く、立上りと出力調整時の応答性が極めて早く、局部的な加熱を行う部位以外を遮蔽し、加熱させないための遮蔽板などの配置が容易であることから、前記加熱手段３として、近赤外線ランプヒーター（メトロ電気工業株式会社製カーボンヒーター；ＤＭＰ２００Ｖ１０００Ｗ−ＳＲ）を選択し、これを３本、角度１２０°の等間隔で配置した。
なお、前記加熱手段としては、近赤外線ランプヒーターなどの輻射熱を利用した加熱手段の他、シーズヒーターなどの自然対流加熱手段や、熱風機などの強制対流加熱手段などの適当な加熱手段を用いて行ってもよい。

前記加熱については、リブ付樹脂製管Ｐが、塑性変形可能になる（樹脂軟化点に達する）温度と時間行えばよい。
この実施例においては、加熱温度を、加熱開始から１分半後の管内壁の温度が１００℃程度になるように設定し、加熱時間を９０秒とした。
前記加熱時間については、１〜２分間程度行ってもよい。
なお、前記温度及び時間は、選択されるリブ付管の材質などに応じて適宜選択されるものである。
特に、加熱時間が長いと、空気層が加熱されてリブ自体も加熱されるので、加熱時間はリブ付樹脂製管Ｐの素材や、加熱する部位の広さなどに応じて適宜選択される。

前記加熱は、図４に示すように、回転装置５を用いて、リブ付樹脂製管Ｐを回転させながら行うことができる。
その場合には、この回転によって、リブ付樹脂製管の全周にわたり一様に加熱を行うことができる。

さらに、前記加熱されたリブ付樹脂製管Ｐは、図５に示すように、フレーム１２上に設けられた曲げ加工装置６に取り付けられ、曲げ加工を施される。
前記曲げ加工装置６は、曲げ加工の手法として引張り曲げを適用するもので、水平方向に延びるリブ付樹脂製管Ｐの両端部を保持する管保持具７，７と、この管保持具７，７のそれぞれと連結された引張り曲げ用のシリンダー８，８と、前記リブ付樹脂製管Ｐを所望の形状に曲げるための曲げ型９を有する。
なお、この実施例においては、曲げ加工の手法として引張り曲げを選択したが、押し通し曲げや、回転引曲げ、圧縮曲げ、ロール曲げ、プレス曲げなど、他の手法を選択してもよい。

図６に示されているように、前記シリンダー８は、角度調整ブロック８ａを介して前記管保持具７に連結されている。
この角度調整ブロック８ａは、リブ付樹脂製管Ｐに形成する曲部の曲げ角度を、曲げ型９と共労して調整するものである。

図５及び６に示されているように、一方の管保持具７には、前記リブ付樹脂製管Ｐの曲げ加工後に、偏平した管内面を補正すべく管内にエアーを供給するためのエアー供給手段１０が配設され、他方の管保持具７には、前記供給されたエアーを排出するためのエアー排出手段１１が配設されている。

前記加熱によって軟化したリブ付樹脂製管Ｐは、前記曲げ加工装置６上において、その両端が前記管保持具７，７で保持され、クランプ７ａ，７ａで固定される。
しかるのち、前記引張り曲げ用のシリンダー８，８を駆動させると、前記リブ付樹脂製管Ｐは、所望のアールが付けられている曲げ型９に沿って曲がり、曲げ加工が施される。
その際、前記熱処理用治具１を装着したリブ付樹脂製管Ｐに曲げ加工を施すので、曲げ加工の際の負荷は、管全体に分散され、管の内周面は座屈し難い。

曲げ加工を施されたリブ付樹脂製曲管ＣＰは、エアー供給手段１０から供給されるエアーによって、その偏平した内面が補正される。
なお、前記リブ付脂製曲管ＣＰには、前記熱処理用治具１が装着されているので、管内周は円形に規整され、必要以上に膨らまず、真円形状が維持される。

ついで、前記エアー排出手段１１によって、リブ付樹脂製曲管ＣＰの内部からエアーを排出し、徐冷することで、曲げ加工が完了する。

この発明は、リブ付曲管の製造方法によれば、リブ付管を座屈及び偏平、並びにリブの変形を生じさせずに、曲げ加工することができるので、上下水道管や通信ケーブルの鞘管などに適用できるリブ付曲管の製造方法として幅広く利用されるものである。

１ 熱処理用治具
１ａ リング本体
１ｂ ヒンジ
１ｃ 係合片
１ｄ 係合凹部
１ｆ 指標
１ｅ 開環部
１ｇ 内径
２ 空隙
３ 加熱手段
４ 遮蔽板
５ 回転装置
６ 曲げ加工装置
７ 管保持具
７ａ クランプ
８ 引張り曲げ用のシリンダー
８ａ 角度調整ブロック
９ 曲げ型
１０ エアー供給手段
１１ エアー排出手段
１２ フレーム
Ｐ リブ付管
ＣＰ リブ付曲管
Ｌ リブ

Claims (6)

1. 外周部にリブを有するリブ付管の、前記リブ間に曲げ加工を施す範囲に亘って熱処理用治具を装着し、前記リブ付管の内周面の、前記熱処理用治具が装着された範囲のみを加熱することによって、前記リブ付管を局部的に軟化させたのち、曲げてリブ付曲管とするものであって、
   前記熱処理用治具は、
   前記リブ間の幅とほぼ同じ厚みと、所要の大きさの内径を有するリング本体から構成されるものであって、
   前記リング本体の内周面と、前記リブ付管の外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙が形成されるよう、前記リブ間に外嵌されること
   を特徴とするリブ付曲管の製造方法。
2. 前記リブ付管は、
   樹脂製であること
   を特徴とする請求項１に記載のリブ付曲管の製造方法。
3. 前記リング本体は、
   前記リブ付管本体の外径よりもやや大きい内径と、前記リブの外周の径よりも大きい外径を有すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載のリブ付曲管の製造方法。
4. リブ付管を曲げて、リブ付曲管を製造するための熱処理用治具であって、
   前記リブ付管のリブ間の幅とほぼ同じ厚みを有するとともに、前記リブ付管の外径よりもやや大きい内径と、前記リブの外周の径よりも大きい外径を有するリング本体から構成されていること
   を特徴とする熱処理用治具。
5. 前記熱処理用治具は、
   前記リング本体の内周面と前記リブ付管の外周面との間において、全周に亘って所要の大きさの空隙が形成されるよう、前記リブ間に外嵌されること
   を特徴とする請求項４に記載の熱処理用治具。
6. 前記熱処理用治具は、
   アルミ合金、チタン、カーボン、又は高熱伝導樹脂素材で構成されていること
   を特徴とする請求項４又は５に記載の熱処理用治具。