JP6868735B2 - Single different diameter elbow material - Google Patents
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Description
本発明は、エルボ素材の製造方法及び同方法により製造されたエルボ素材に関する。 The present invention relates to a method for producing an elbow material and an elbow material produced by the same method.
一般に、流体を移送する管路は適宜の所定位置で継手を用いて接続結合される。その場合、移送管路の向きを変更するときには継手としてエルボが利用される。このエルボを製造する場合、従来は、中実部材の端部側からその曲げ中心部に向け孔加工を行っている。しかしながら、各端部側からのドリル孔加工ではその交差部分は流体通路としての滑らかさという点で問題があり、さらに通路自体を機械加工により形成する必要があるため製造コストが高いという問題がある。 Generally, pipelines that transfer fluids are connected and connected using joints at appropriate predetermined positions. In that case, an elbow is used as a joint when changing the direction of the transfer pipeline. In the case of manufacturing this elbow, conventionally, holes are formed from the end side of the solid member toward the bending center. However, when drilling holes from each end side, there is a problem in that the intersecting portion is smooth as a fluid passage, and there is a problem that the manufacturing cost is high because the passage itself needs to be formed by machining. ..
以下に、少し長くなるが、本発明方法を実施する際に使用される好適な曲げ装置の構造について説明する。図1は、トグル型リンク機構を説明する図である。同図1において、参照符号SL1は、図の中央部上下方向に設けられた第1ガイド溝であり、その上部には第1ガイド溝と直交している水平方向の第2ガイド溝SL2が設けられている。参照符号SMはスライド部材であって第1ガイド溝SL1の溝壁面S1、S2に当接し且つ摺動可能に設けられている。このスライド部材SMの手前側にはセンタピンCPが一体的に取付けられている。同センタピンCPにはガイドプレートGP1、GP2のそれぞれ一端部が回動可能に取付けられている。一方、各ガイドプレートGP1、GP2の他端部にはサポートピンSP1、SP2が回動可能に取付けられ、その各サポートピンSP1、SP2は第2ガイド溝SL2により摺動可能にガイドされるようになっている。スライド部材SMを第1ガイド溝SL1に沿って下降するとセンタピンCPも一緒にセンタラインCLに沿って下降し、鎖線で示すように、各ガイドプレートGP1、GP2は当初の水平状態から徐々に傾斜していく。 The structure of a suitable bending device used in carrying out the method of the present invention will be described below, although it will be a little longer. FIG. 1 is a diagram illustrating a toggle type link mechanism. In FIG. 1, reference numeral SL1 is a first guide groove provided in the vertical direction in the center of the figure, and a second guide groove SL2 in the horizontal direction orthogonal to the first guide groove is provided above the first guide groove. Has been done. Reference numeral SM is a slide member, which is provided in contact with and slidable on the groove wall surfaces S1 and S2 of the first guide groove SL1. A center pin CP is integrally attached to the front side of the slide member SM. One end of each of the guide plates GP1 and GP2 is rotatably attached to the center pin CP. On the other hand, support pins SP1 and SP2 are rotatably attached to the other ends of the guide plates GP1 and GP2, and the support pins SP1 and SP2 are slidably guided by the second guide groove SL2. It has become. When the slide member SM is lowered along the first guide groove SL1, the center pin CP is also lowered along the center line CL, and as shown by the chain line, the guide plates GP1 and GP2 are gradually inclined from the initial horizontal state. To go.
この動作中、サポートピンSP1,SP2の軸中心は第2ガイド溝SL2の水平方向の中心線HL上を互いに接近するように移動する。図1の下方に示す鎖線部分は、油圧シリンダCYLのロッドRDの上端部に支持板PLを介して設けられた当接片rd1が前記センタピンCPの外周に位置しているガイドプレートGP1、GP2の一端部側の円弧状外周に当接していることを示す。 During this operation, the axial centers of the support pins SP1 and SP2 move so as to approach each other on the horizontal center line HL of the second guide groove SL2. The chain line portion shown in the lower part of FIG. 1 is a guide plate GP1 and GP2 in which the contact piece rd1 provided at the upper end of the rod RD of the hydraulic cylinder CYL via the support plate PL is located on the outer periphery of the center pin CP. It indicates that it is in contact with the arcuate outer circumference on the one end side.
センタピンCP、第1ガイド溝SL1、第2ガイド溝SL2は、それぞれ本発明における、第1軸部材、第1ガイド部材、第2ガイド部材に対応している。また、センタラインCLに対応する垂直方向、中心線HLに対応する水平方向は、それぞれ本発明における第1の方向、第2の方向に対応している。さらに、前記油圧シリンダCYL、ロッドRD、支持プレートPL、当接片rd1は本発明における第2移動手段を構成している。 The center pin CP, the first guide groove SL1, and the second guide groove SL2 correspond to the first shaft member, the first guide member, and the second guide member in the present invention, respectively. Further, the vertical direction corresponding to the center line CL and the horizontal direction corresponding to the center line HL correspond to the first direction and the second direction in the present invention, respectively. Further, the hydraulic cylinder CYL, the rod RD, the support plate PL, and the contact piece rd1 constitute the second moving means in the present invention.
図2は、金属製中空棒状部材の曲げ装置の正面図である。同図2において、参照符号10は、地面に固定されたベースフレームである。このベースフレーム10には複数の支柱12が立設固定され、その上端部に台14が配置固定されている。この台14上面にはベースプレート16が固定されており、その上には下側金型を含む曲げ成形ユニット18が搭載固定されている。参照符号88は、後述されるように、エルボ素材を形成するための金属パイプの一側端面を押圧するための油圧シリンダユニットである。参照符号20はガイドバー44を案内するガイド部材であって、ベースプレート16上に設けられている。
FIG. 2 is a front view of a bending device for a metal hollow rod-shaped member. In FIG. 2,
参照符号30は前記ベースフレーム10上に立設されたコラムであり、その上部にはヘッド32が設けられ、同ヘッド32にはラムシリンダ34が取付けられている。このラムシリンダ34には上下方向に進退するラム36が設けられており、その下端部には保持プレート38が固定されている。同保持プレート38の下面側には上金型40を固着した上金型保持体42が取付けられている。
前記ガイドバー44の上端は保持プレート38に取付けられており、前記ラム36の下降動作により、ガイドバー44はガイド部材20に設けられている穴へ挿入されガイドされる。前記ラムシリンダ34、ラム36、保持プレート38は本発明における第1移動手段を構成している。さらに、参照符号22、24、26、28は、それぞれ図1におけるシリンダCYL、ロッドRD、支持プレートPL、当接部材rd1に対応しており、前述したように、これらは本発明における第2移動手段を構成している。
The upper end of the
図3は、図2のZ−Z線矢視図であって、曲げ成形ユニット18の平面視詳細を示す。同図3において、参照符号50、52は外側板、参照符号54、56は側板であって、それぞれベースプレート16上面に立設固定されている。そして、これら外側板および側板で囲まれた矩形状の高さhの空間が形成され、同空間内には中央部のA−A線の上下にほぼ対称に構成された曲げ機構が収納されている。いま、この曲げ機構のA−A線上方部分を説明すると、図3の外側板50の内側にはプレート60a、60bが固定され、それらの中間部にはセンタピンCPが配置される。センタピンCPの軸方向(B−B線)中央部にはガイドプレートGP1、GP2の一端部が回動可能に取付けられている。各ガイドプレートGP1、GP2の他端部側は通しピン64a、64bが貫通しており、同通しピン64a、64bの端部はプレート60a、60bの所定高さに形成された長穴62a、62b内で水平方向にのみ移動可能に収納されている。なお、前記所定高さに形成された長穴62a、62bの水平方向とは、図1の水平ラインHLに対応し、通しピン64a、64bはそれぞれサポートピンSP1、SP2に対応しているものである。
FIG. 3 is a view taken along the line ZZ of FIG. 2 and shows the details of the
参照符号CP1はセンタピンCPの径小部であってその左、右側面部には垂直平面FSが形成されている。参照符号66a、66bは前記径小部CP1の垂直平面に当接する垂直方向のガイド部材であり、同ガイド部材によりセンタピンCPは図の紙面垂直方向にガイドされるようになっている。参照符号68はスナップリングでガイドプレートGP1、GP2との間に配置されたバネ70の弾発力を受けセンタピンCPを図の上方へ付勢している。参照符号72は、センタピンCPの径小部CP1の端面CP2と当接する摺動部材であって、その摺動面は垂直方向に形成され、焼き入れ等により摺動面が硬化されている。したがって、センタピンCPが紙面垂直方向で下方に移動されると、センタピンCPの他側端面CP3はA−A線上に配置されているエルボ素材を形成するための金属製中空棒状部材PMの一対の平行平面に当接した状態で当該平行平面の間隔を保持するようになっている。なお、ガイドプレートGP1、GP2が水平状態にあるとき、センタピンCPの軸中心と金属製中空棒状部材PMの軸中心とは同一面で交差している。
Reference numeral CP1 is a small diameter portion of the center pin CP, and a vertical plane FS is formed on the left and right surface portions thereof.
参照符号80a、80bは、B−B線で区分された左右の側にそれぞれ配置され且つ、ガイドプレートGP1、GP2の側面に固定された金型保持部材である。各金型保持部材80a、80bにはA−A線に沿って下側の一対の半金型82a、82bが搭載固定されており、前述したガイドプレートGP1、GP2が水平状態にあるとき、両方の半金型は同一直線状に配列し単一の下側金型を形成している。
参照符号84はA−A線上に設けられたスペーサ、参照符号86は金属製中空棒状部材PMの左端面とスペーサ84の間に配置された位置規制用の駒部材である。参照符号88は油圧シリンダユニットであって、右側の半金型82bを搭載している金型保持部材80bに固定されそのピストンロッド左端には押駒部材90が取付けられており、長さLである金属製中空棒状部材PMの右端面との間隔ΔLを任意に調整することができるようになっている。その場合、ピストンロッドのストロークを間隔ΔLより大きくすることにより、押駒部材90で金属製中空棒状部材PMの右端面を押圧することが可能である。
図3のA−A線の下側についても上述した各構成部分が同様に配置されているが、それらの説明は重複するので省略する。 The above-mentioned components are arranged in the same manner on the lower side of the line AA in FIG. 3, but their description will be omitted because they are duplicated.
図4Aは、図3のA−A線断面に対応しており、その左側は、ガイドプレートGP1、GP2が水平状態であってセンタピンCPの中心と外周形状が円形のパイプ部材PM(本発明の金属製中空棒状部材に対応する)の中心が交差した状態で、同パイプ部材PMが金型保持部材80aに固定された分割金型82a上に搭載されている様子を示し、その右側は、センタピンCPが降下し、ガイドプレートGP1、GP2が水平状態から互いに傾斜し、所定角度例えば110度にパイプ部材PMが曲げられて金型保持部材80bに固定された半金型82b上にある状態を示す。
FIG. 4A corresponds to the cross section taken along line AA of FIG. 3, and on the left side thereof is a pipe member PM in which the guide plates GP1 and GP2 are in a horizontal state and the center and outer peripheral shapes of the center pin CP are circular (the present invention). It shows that the pipe member PM is mounted on the
図4Aにおいて、油圧シリンダユニット88は金型保持部材80b上に固定された固定部材88aの一端側に取付けられたブラケット88bにより固定保持されており、同固定部材88aの貫通孔を介して摺動可能に配置されたピストンロッド88cの先端部には押駒部材90が取付けられている。参照符号92a、92bは、金型保持部材80a、80bの内側外周面上に平面として形成されている当接部96a、96bと当接する傾斜面を有するストッパである。図の右側に示されるように、ストッパ92a、92bはベースプレート16に固定して取付けられている。金型保持部材80a、80bの外周面は前記当接部96a、96b以外の部分は円弧状に形成されており、その外側の円弧の中心はセンタピンCPの中心となるよう形成され、したがって、同外側の円弧部は側板54、56の内側面上にてころがり接触するようになっている。参照符号94a、94bは、前記外側の円弧部と当接する当接部材であって、それぞれ側板54、56に埋め込まれている。当接部材94a、94bは焼入れ等により表面が硬化されて形成されている。
In FIG. 4A, the
この場合、当接部材94a、94b上で金型保持部材80a、80bの外周面(円弧部)をころがり接触させるのは、図4のQで示したパイプ部材PMの外側部分がセンタピンCPの下降に伴い押し広げられるとき、金型保持部材80a、80bも互いに外側へ押し広げられ、その結果センタピンCPにはガイドプレートGP1、GP2の回動部分を介してせん断力が作用するので、この作用を弱めてセンタピンCPを保護するため、ころがり接触面と垂直方向の力を側板54、56側で吸収するようにしている。もちろん、このセンタピンCPの剛性を大きくすることにより、前記せん断力(垂直方向の力)に耐えうるようにすることも可能である。
In this case, the outer peripheral surface (arc portion) of the
図4Bは、図3のA−A線断面に対応しており、その左側は、ガイドプレートGP1、GP2が水平状態であってセンタピンCPの中心と外形が六角形状の金属製中空棒状部材PMの中心が交差した状態で、金属製中空棒状部材PMが金型保持部材80aに固定された分割金型82a上に搭載されている様子を示し、その右側は、センタピンCPが降下し、ガイドプレートGP1、GP2が水平状態から互いに傾斜し、所定角度例えば110度に金属製中空棒状部材PMが曲げられて金型保持部材80bに固定された半金型82b上にある状態を示す。なお、図4Bの詳細部分は上述した図4Aと同じなので、その説明は省略する。
FIG. 4B corresponds to the cross section taken along line AA of FIG. 3, and on the left side thereof, a metal hollow rod-shaped member PM in which the guide plates GP1 and GP2 are in a horizontal state and the center and the outer shape of the center pin CP are hexagonal. It is shown that the metal hollow rod-shaped member PM is mounted on the
図5Aは、図3のX−X線矢視であって、同図の右側にて、センタピンCPを垂直方向に案内するガイド機構の詳細を示す。同図5Aにおいて、外側板50には、前述したように、摺動部材72が収納固定されており、同摺動部材72には図示のように、傾斜面DLが形成されセンタピンCPの径小部CP1の端面CP2が当接している。センタピンCPの径小部CP1の側面は前述したように、垂直平面部FSが両側に形成されており、ガイド部材66a、66bと当接している。参照符号Faは、センタピンCPの外周上部で上金型40(図2参照)に形成された第1接触面F1に当接する接触面である。図に示したセンタピンCPは最上部位置にあり、その中心軸は一対の下金型に搭載されたパイプ部材PMの中心と同一高さになっている。
FIG. 5A is a view taken along the line XX of FIG. 3, and the details of the guide mechanism for guiding the center pin CP in the vertical direction are shown on the right side of the figure. In FIG. 5A, the sliding
参照符号88bは、前述した油圧シリンダユニット88を固定保持するブラケットである。下方に鎖線で示したセンタピンCPの位置では前記傾斜面DLによりセンタピンCPの左端面CP3は左方にd1だけ移動しておりパイプ部材PMの側面を押圧している。センタピンCPの中央部分に回動可能に結合しているガイドプレートGP1、GP2の一端部外周の下面側は円弧状に形成されており、同下面にはロッド24に固定した支持プレート26から立設された一方の当接部材28aの上端面が当接している。
図5Bは、図3のX−X線矢視であって、同図の右側にて、センタピンCPを垂直方向に案内するガイド機構の詳細を示す。同図5Bにおいて、外側板50には、前述したように、摺動部材72が収納固定されており、同摺動部材72には図示のように、垂直面DLが形成されセンタピンCPの径小部CP1の端面CP2が当接している。センタピンCPの径小部CP1の側面は前述したように、垂直平面部FSが両側に形成されており、ガイド部材66a、66bと当接している。参照符号Faは、センタピンCPの外周上部で上金型40(図2参照)に形成された第1接触面F1に当接する接触面である。図に示したセンタピンCPは最上部位置にあり、その中心軸は一対の下金型に搭載された金属製中空棒状部材PMの中心と同一高さになっている。
FIG. 5B is an X-ray arrow view of FIG. 3, and on the right side of the figure, the details of the guide mechanism for guiding the center pin CP in the vertical direction are shown. In FIG. 5B, a sliding
参照符号88bは、前述した油圧シリンダユニット88を固定保持するブラケットである。下方に鎖線で示したセンタピンCPの位置では前記垂直面DLによりセンタピンCPの左端面CP3は左方にΔdだけ移動しており金属製中空棒状部材PMの側面と接触している。センタピンCPの中央部分に回動可能に結合しているガイドプレートGP1、GP2の一端部外周の下面側は円弧状に形成されており、同下面にはロッド24に固定した支持プレート26から立設された一方の当接部材28aの上端面が当接している。
図6Aは、上金型40の詳細形状を示す図であって、(a)は図2の上金型40を拡大して示し、(b)は(a)のY方向から見た上金型40の詳細形状を示す。同図6Aの(a)において、参照符号100a、100bはパイプ部材PMが曲げられエルボ素材として形成されたときにパイプ部材のほぼ上半分の外周面と接触する型部分である。また、参照符号F1はセンタピンCPの接触面に当接する第1接触面である。
6A is a diagram showing the detailed shape of the
さらに、同図6Aの(b)において、参照符号F1a、F1bは、図3に示されるように、パイプ部材PMを挟んで対向して配置されているそれぞれのセンタピンCPの接触面Faに当接する上金型40の第1接触面である。
Further, in FIG. 6A (b), reference numerals F1a and F1b come into contact with the contact surfaces Fa of the respective center pin CPs arranged so as to face each other with the pipe member PM interposed therebetween, as shown in FIG. This is the first contact surface of the
図6Bは、上金型40の詳細形状を示す他の図であって、(a)は図2の上金型40を拡大して示し、(b)は(a)のY方向から見た上金型40の詳細形状を示す。同図6Bの(a)において、参照符号100a、100bは金属製中空棒状部材PMが曲げられエルボ素材として形成されたときに金属製中空棒状部材のほぼ上半分の外周面と接触する型部分である。また、参照符号F1はセンタピンCPの接触面に当接する第1接触面である。
6B is another view showing the detailed shape of the
さらに、同図6Bの(b)において、参照符号F1a、F1bは、図3に示されるように、金属製中空棒状部材PMを挟んで対向して配置されているそれぞれのセンタピンCPの接触面Faに当接する上金型40の第1接触面である。
Further, in FIG. 6B (b), reference numerals F1a and F1b are the contact surfaces Fa of the respective center pin CPs arranged so as to face each other with the metal hollow rod-shaped member PM interposed therebetween, as shown in FIG. This is the first contact surface of the
図7は、エルボ素材の成形終了までのプロセスにおいて、金属製中空棒状部材PMの曲げ力に対応するラムシリンダ34の背圧P1、金属製中空棒状部材PMの端面への押圧力に対応する高圧(最大350Kg/cm2)の油圧シリンダユニット88の背圧P2および、ガイドプレートを介してセンタピンCPを下方から上方へ押し上げる油圧シリンダ22の背圧P3のそれぞれの変化を縦軸に、その経過時間tを横軸で示したグラフである。
FIG. 7 shows the back pressure P1 of the
図7のグラフにおいて、時刻t0では、金属製中空棒状部材PMが2つの半金型からなる下金型に載置されている状態である。同グラフにおいて、t1はラムシリンダ34により上金型保持体42が下降開始する時刻であり、t2は上金型40の第1接触面F1とセンタピンCPの接触面Fa、Fbが接触した時刻であり、t3は金型保持部材80a、80bの外周当接部96a、96bがストッパ92a、92bの傾斜面に当接した時刻であり、t4はその当接後所定時間(ΔT)上金型40を押圧し続けた終了時刻であり、t5は上金型40の上昇開始時刻であり、t6は上金型40が上昇限位置に達し、その位置で停止状態(クランプ)となった時刻であり、t7は上金型40の上昇開始時刻t5の後にセンタピンCPを上昇させるべく油圧シリンダ22による当接部材28a、28bの上昇開始時刻であり、さらに、t8はその上昇が終了し、一対の半金型が同一直線状に配列された状態となる時刻である。ここで、時刻t7はt6より先行させることも可能である。
In the graph of FIG. 7, at time t0, the metal hollow rod-shaped member PM is placed on a lower mold composed of two half molds. In the graph, t1 is the time when the
次に、金属製中空棒状部材PMからエルボ素材を製造するプロセスについて説明する。 Next, the process of manufacturing the elbow material from the metal hollow rod-shaped member PM will be described.
図2に示された曲げ装置のラムシリンダ34は最大30トンのプレス力を備えている。金属製中空棒状部材PMは、図10Bに示すように、予め材質がS45C等で中実の線状鋼材を所定長さに切断し、深絞り加工により所定肉厚を有する所定長さの外周が円形の圧肉パイプ状に形成されたものを、外周形状が一対の平行平面を有するようフライス加工したものである。この金属製中空棒状部材PMは、曲げ装置に隣接して配置された高周波加熱装置(図略)で約800℃に加熱されている。この温度領域例えば750〜800℃では、中空棒状部材としての形状を保持しているが外力を与えることにより、常温状態に比べきわめて容易に塑性変形を生じさせることができる。
The
図7において、時刻t0で、予め加熱され、搬送手段により搬送された金属製中空棒状部材PMが水平に配列した一対の半金型82a、82bに載置される。載置の直後に油圧シリンダユニット88により金属製中空棒状部材PMの一方の端面が押圧される。ここで、背圧P1の波形を参照すると、時刻t1でラム36の下降が開始され時刻t2で上金型40の第1接触面F1がセンタピンCPの対応接触面Faに当接するとラムシリンダ34の背圧P1は上昇しP1aとなる。
In FIG. 7, at time t0, the metal hollow rod-shaped members PM that have been preheated and transported by the transport means are placed on a pair of
この背圧P1aに対応する上金型40からセンタピンCPに与えられるプレス力は2〜5トン程度の範囲でほぼ一定のまま推移し、この間に、図5に示されるように、センタピンCPがガイド部材66a、66bによりガイドされながら降下する。センタピンCPの降下に伴い、ガイドプレートGP1、GP2の他端部側は通しピン64a、64bの水平方向に制約された移動により徐々に傾斜するので、各ガイドプレート側面に固定されている下側の金型保持部材80a、80bも傾斜し、同時に下側の一対の半金型82a、82bも徐々に傾斜する。それにより半金型82a、82bは互いに傾斜しつつ離隔していく。
The pressing force applied to the center pin CP from the
したがって、図4に示されるように、金属製中空棒状部材PMも徐々に曲げられ、時刻t3で金型保持部材80a、80bに形成されている当接部96a、96bがストッパ92a、92bに当接しその状態が時刻t4まで保持される。このΔTの間、ラムシリンダ34はほぼ30トンのプレス力に対応する最大の背圧P1b状態で保持される。
Therefore, as shown in FIG. 4, the metal hollow rod-shaped member PM is also gradually bent, and the
次いで、時刻t5で上金型40は上昇し成形されたエルボ素材から離型して上昇限位置まで後退して時刻t6で停止する。
Then, at time t5, the
一方、この間の、センタピンCPを上方向へ付勢する油圧シリンダ22の背圧P3の波形を参照すると、時刻t0〜t2まではガイドプレート等を水平に保持している。時刻t2になると、上金型40がセンタピンCPに接触しガイドプレート一端部を介して当接部材28a(図5参照)が下方向に押圧されるのでP3aより大きいP3bに上昇し、時刻t3まではラムシリンダ34の背圧P1aとの差がほぼ一定に保持される。時刻t3では金型保持部材80a、80bが前記ストッパ92a、92bに当接するので背圧P3は一旦ゼロとされる。そして、時刻t5の後の時刻t7で再び油圧シリンダ22を背圧P3cで起動し当接部材28aを上昇させて成形されたエルボ素材を載置したままセンタピンCPを上昇し、時刻t8でガイドプレートGP1,GP2を当初の水平状態に復帰させる。その後背圧P3は元のP3aの状態になる。この場合、前述したように、時刻t7はt6の後に限定されるものではない。
On the other hand, referring to the waveform of the back pressure P3 of the
また、この間の、金属製中空棒状部材PMの一方の端面を押圧する油圧シリンダユニット88の背圧P2の波形を参照すると、前述したように、時刻t0で、搬送手段によって、所定温度に加熱された金属製中空棒状部材PMが水平に配列した一対の下金型82a、82bに載置されると、図3に示されるように、油圧シリンダユニット88が起動し押駒部材90が時刻t01で金属製中空棒状部材PMの右端面に当接する。背圧P2は引き続き上昇し、時刻t2ではP2aとなりその後P2aを保持して時刻t3でP1bに対応してP2bと上昇し、時刻t4でゼロとなり、その後は押駒部材90が端面から離れ後退する。(t4以後の波形は省略)なお、時刻t2の後、波形P2’の如くP2aより一旦低くすることも可能である。
Further, referring to the waveform of the back pressure P2 of the
なお、波形P2が時刻t2に先行して立ち上がりP2aとなっているのは、図4の参照符号Qで示されている金属製中空棒状部材PMの曲げ部分の外側が、曲げに伴い肉厚が薄くなるのを補充するため予めパイプ端面を押圧することにより金属製中空棒状部材PMの曲げ部分の内側にふくらみを形成するようにしている。 It should be noted that the waveform P2 rises prior to the time t2 and becomes P2a because the outside of the bent portion of the metal hollow rod-shaped member PM indicated by the reference reference numeral Q in FIG. 4 has a wall thickness due to bending. By pressing the end face of the pipe in advance to replenish the thinning, a bulge is formed inside the bent portion of the metal hollow rod-shaped member PM.
図8は、図3のB−B線断面の中で下金型上に載置された金属製中空棒状部材PMと上金型40およびセンタピンCPとの位置関係を示す図である。同図の参照符号Sは上金型40の曲げ中心近傍に形成された塑性変形受容空隙であって、断面外周形が六角形状の金属製中空棒状部材PMの上部が曲げ成形時に圧縮されるときにその塑性変形部分を受容する空間である。同図から分かるように、金属製中空棒状部材PM(外周が六角形)はその上端頂部から左右に伸びる辺があり、相対的には、外周が円形の場合よりもSだけ断面が小さい。したがって、中空孔と上記各辺の間に存在する棒状部材の量もそれだけ少ないので、曲げ加工時、当該部分に作用する圧縮力によって生じる塑性変形では近傍の空間部分へと流動する量は比較的少なく、結果として、円形の中空孔を楕円状に塑性変形させることも少なくなる。上記の装置及び方法を用いることで軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有する金属製中空棒状部材を所定角度に曲げ成形加工することによりエルボ素材を得ることができる。
FIG. 8 is a diagram showing the positional relationship between the metal hollow rod-shaped member PM placed on the lower mold, the
ところで、従来より、エルボ素材に対して、一方の開口部と他方の開口部の径が異なる径違いである製品のニーズがあった。これは、限られた領域で配管する場合や、最短の距離で配管する場合であって、連結すべき配管が常にすべて同一の径であるとは限らないからである。そのような状況では、径を変更する継手とエルボ継手を単一の継手で両機能を併せ持つことができれば、無駄な配管を防ぐことができる。この場合、図14に示すように、L字形状の中実鋼材に対して、それぞれ、必要な口径のドリルで両者の端部から。それぞれ開口する。この場合、L字形状の交点は垂直に形成されるが切削に伴い切削屑が大量に発生する。 By the way, conventionally, there has been a need for a product in which the diameters of one opening and the other opening are different from each other with respect to the elbow material. This is because when piping in a limited area or when piping at the shortest distance, not all pipes to be connected always have the same diameter. In such a situation, if the joint for changing the diameter and the elbow joint can have both functions with a single joint, wasteful piping can be prevented. In this case, as shown in FIG. 14, for each of the L-shaped solid steel materials, a drill having a required diameter is used from both ends. Open each. In this case, the L-shaped intersections are formed vertically, but a large amount of cutting chips are generated with cutting.
又、L字形状にエルボ素材の交点が近傍で乱流が発生し、コンダクタンスを低下させることとなる。コンダクタンスが低下した場合、配管に圧油を加えたとしても、反対側の端部に適切な圧力が印加されない原因となっていた。 In addition, turbulence is generated near the intersection of the elbow materials in the L-shape, which reduces the conductance. When the conductance decreased, even if pressure oil was applied to the pipe, it was a cause that an appropriate pressure was not applied to the opposite end.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、塑性加工により金属棒状部材に大口径部と小口径部を形成することで切削屑の発生を大幅に回避する方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to generate cutting chips by forming a large-diameter portion and a small-diameter portion in a metal rod-shaped member by plastic working. It is to provide a way to avoid it significantly.
前記目的を達成するための、本発明による方法は、金属製の棒状部材に大口径通路部と小口径通路部を形成し、これを所定温度に加熱し、エルボ素材曲げ装置により所定角に曲げることにより径違い金属製エルボ素材を形成する。 In the method according to the present invention for achieving the above object, a large-diameter passage portion and a small-diameter passage portion are formed on a metal rod-shaped member, heated to a predetermined temperature, and bent to a predetermined angle by an elbow material bending device. As a result, a metal elbow material with a different diameter is formed.
本発明によれば塑性加工により金属棒状部材に大口径部と小口径部を形成しているので切削屑の発生を大幅に回避できる。 According to the present invention, since a large-diameter portion and a small-diameter portion are formed in the metal rod-shaped member by plastic working, it is possible to significantly avoid the generation of cutting chips.
本発明の実施形態に係る好適な実施例としての径違いのエルボ素材を製造する場合について、以下に添付の図面を参照し詳細に説明する。 A case of producing an elbow material having a different diameter as a preferred embodiment according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings below.
径違いエルボ素材を製造する為には、径違い金属製中空棒状部材を製造し、製造された径違い金属製中空棒状部材を、出願人らが提案するエルボ素材の製造装置に隣接する高周波加熱装置で加熱し、その後搬送手段により金属製中空棒状部材がエルボ素材の製造装置に水平に配列した一対の半金型に載置されることで曲げ加工される。そこで、本発明と従来技術との差である径違い金属製中空棒状部材の製造について複数の実施例を用いて説明する。 In order to manufacture the elbow material with different diameters, a hollow rod-shaped member made of metal with different diameters is manufactured, and the manufactured hollow rod-shaped member made of metal with different diameters is heated at a high frequency adjacent to the elbow material manufacturing apparatus proposed by the applicants. The metal hollow rod-shaped member is placed on a pair of semi-molds horizontally arranged in the elbow material manufacturing apparatus by heating by the apparatus, and then the metal hollow rod-shaped member is bent by the conveying means. Therefore, the production of a hollow rod-shaped member made of metal having a different diameter, which is a difference between the present invention and the prior art, will be described with reference to a plurality of examples.
径違い金属製中空棒状部材の製造方法としては、全工程を切削加工により行う方法と、全工程の一部を切削加工により行い、残りの工程を塑性加工により行う方法と、全工程を塑性加工により行う方法が用いられる。 There are two methods for manufacturing hollow rod-shaped members made of metal with different diameters: a method in which all processes are performed by cutting, a method in which a part of all processes is performed by cutting and the remaining processes are performed by plastic working, and a method in which all processes are plastic working. The method performed by is used.
本発明の実施例1について図9Aと図9Bを用いて説明する。実施例1は、全工程を切削加工により行う方法である。 Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A and 9B. The first embodiment is a method in which the entire process is performed by cutting.
金属製棒状部材102は、金属製の半径rの中実棒状部材である。この金属製棒状部材102に対して、直径Dφの大口径孔部104を金属ドリルで開口する。ここで、金属ドリルの先端がテーパを有するため、大口径孔部104の底部にもテーパ106が形成される。このテーパ106と側壁とで形成される角部等をより滑らかにすれば、流体抵抗を削減できる。
The metal rod-shaped member 102 is a solid rod-shaped member having a radius r made of metal. A large-
続いて、図9Bに示すように金属製棒状部材102の底面108に半径dφの小口径孔部110を金属ドリルで開口する。以上のように形成することで全切削加工により径違い金属製中空棒状部材102を製造することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 9B, a small-diameter hole 110 having a radius dφ is opened in the
ここで、エルボ素材における大口径孔部と小口径孔部の占める割合について検討すると、エルボ素材がエルボとして形成された際に、大口径孔部の軸方向の長さがエルボ曲がり部を跨ぐ(超える)長さとなるように形成されると、流体抵抗の高いエルボ曲がり部が大口径孔部で構成されることとなるので、エルボとしての流体抵抗を削減できる。径違い金属製中空棒状部材102を曲げ装置で曲げる場合は、誘導加熱装置で予め定められた温度に設定される。 Here, when the ratio of the large-diameter hole to the small-diameter hole in the elbow material is examined, when the elbow material is formed as an elbow, the axial length of the large-diameter hole straddles the elbow bend ( If it is formed so as to have a length (exceeding), the elbow bent portion having a high fluid resistance is formed of a large-diameter hole portion, so that the fluid resistance of the elbow can be reduced. When the hollow rod-shaped member 102 made of metal having a different diameter is bent by the bending device, the temperature is set to a predetermined temperature by the induction heating device.
本発明の実施例2について図10Aと図10Bを用いて説明する。実施例2は、全工程を塑性加工により行う方法である。図10Aが示すように、中実棒状部材112を鍛造で底のあるコップ状に製造加工する。コップの内径はDφである。 Example 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A and 10B. The second embodiment is a method in which the entire process is performed by plastic working. As shown in FIG. 10A, the solid rod-shaped member 112 is manufactured and processed into a cup shape with a bottom by forging. The inner diameter of the cup is Dφ.
続いて、図10Bに示すように、底部114の中央に直径dφに渡って中実棒状部材112の上方または下方から打ち抜くことで、大口径孔部116と小口径孔部118を有する直線状の径違い金属製棒状部材112を形成することができる。本方法では切削加工が無いため、切削屑の発生は回避できる。 Subsequently, as shown in FIG. 10B, by punching from above or below the solid rod-shaped member 112 over the diameter dφ in the center of the bottom portion 114, a linear shape having a large-diameter hole portion 116 and a small-diameter hole portion 118 is formed. A metal rod-shaped member 112 having a different diameter can be formed. Since there is no cutting process in this method, it is possible to avoid the generation of cutting chips.
本発明の実施例3について図11A〜図11Iを用いて説明する。実施例3もまた、全工程を塑性加工により行う方法である。 Example 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 11A to 11I. Example 3 is also a method in which the entire process is performed by plastic working.
図11Aは、加工前の金属製棒状部材120の断面図である。
FIG. 11A is a cross-sectional view of the metal rod-shaped
図11Bは、金属製棒状部材120に直径がdφである小口径孔部121を金型で打ち抜いて貫通させる。
In FIG. 11B, a small-diameter hole portion 121 having a diameter of dφ is punched through a metal rod-shaped
図11Cでは、2つの凸型で先端部の直径がdφであり他端の直径がDφである金型122、126をそれぞれ金属製棒状部材120の小口径孔121の上部と下部にその先端部を挿入する。
In FIG. 11C, the two convex molds 122 and 126 having a tip diameter of dφ and the other end diameter of Dφ are placed at the upper and lower portions of the small diameter holes 121 of the metal rod-shaped
図11Dでは、上側金型122を金属製棒状部材120に押し込み、塑性流動により直径Dφの大口径孔部125を形成する。塑性流動により押し出されたものの部分124により小口径121が封じられる。
In FIG. 11D, the upper mold 122 is pushed into the metal rod-shaped
図11Eは、金型122、126を取り除いた状態である。金属製棒状部材120の上部に直径Dφの大口径孔部125が設けられ、下部に直径dφの小口径孔部121が設けられ、中間が部分124で塞がれている。
FIG. 11E shows a state in which the molds 122 and 126 are removed. A large-diameter hole portion 125 having a diameter of Dφ is provided in the upper portion of the metal rod-shaped
図11Fは、外形がDφであり内部にdφの小口径孔部133が貫通している円筒金型132を大口径孔部125に挿入し固定する。一方で、小口径孔部121の開口側には、直径がdφである金型128を準備する。 In FIG. 11F, a cylindrical mold 132 having an outer shape of Dφ and a dφ small-diameter hole portion 133 penetrating inside is inserted into the large-diameter hole portion 125 and fixed. On the other hand, a mold 128 having a diameter of dφ is prepared on the opening side of the small-diameter hole portion 121.
図11Gでは、金型128により部分124を剪断加工により取り除く。部分124は、小口径孔部133内に押し出される。
In FIG. 11G, the
図11Hで部分124は完全に押し出され、金型128,132を取り除くことで、金属製棒状部材120に上部が大口径Dφである大口径孔部125と、下部が小口径dφである小口径孔部121とが連結する径違いに開口する直線状の径違い金属製棒状部材120が図11Iに示すように形成される。
In FIG. 11H, the
径違い金属製棒状部材120を形成するさらなる方法について図12A〜図12Hを用いて説明する。図12Aは、加工前の金属製棒状部材120に対して直径Dφの円筒形金型142を上部に配置している図である。
A further method for forming the metal rod-shaped
続いて図12Bは、Dφの大口径孔部144が形成されている図である。加工中、金属製棒状部材120の素材が金型142によって塑性流動されて大口径孔部144が形成される。
Subsequently, FIG. 12B is a diagram in which a large-
次に図12Cではdφ口径の金型146を金属製棒状部材120の下端に配置させている。
Next, in FIG. 12C, a mold 146 having a diameter of dφ is arranged at the lower end of the metal rod-shaped
さらに、図12Dでは金型146で塑性流動によりdφ小口径孔部148を開口させる。このとき大口径孔部144と貫通させない程度に開口する。金型146を金属製棒状部材120から外した状態が図12Eである。
Further, in FIG. 12D, the dφ small-diameter hole portion 148 is opened by the plastic flow in the mold 146. At this time, the opening is made so as not to penetrate the large-
次に図12Fにおいて、外径がDφであり内側にdφの小口径孔部154を有する円筒金型150を大口径孔144に挿入する。円筒金型150の長さは大口径孔144の長さに略等しい。一方で、小口径孔部148の開口側には、直径がdφである金型146を準備する。
Next, in FIG. 12F, a cylindrical mold 150 having an outer diameter of Dφ and a small-diameter hole portion 154 of dφ inside is inserted into the large-
図12Gでは、金型146により大口径孔部144と小口径孔部148に挟まれた部分152を剪断加工により取り除く。部分152は、小口径孔部154内に押し出される。
In FIG. 12G, the portion 152 sandwiched between the large-
図12Hでは、部分152は完全に押し出され、金型146,150を取り除くことで、金属製棒状部材120に上部が大口径Dφである大口径孔部144と、下部が小口径dφである小口径孔部148とが連結する径違いに開口する直線状の径違い金属製棒状部材120が形成される。
In FIG. 12H, the portion 152 is completely extruded, and by removing the molds 146 and 150, the metal rod-shaped
以上の通り、実施例1は、切削加工のみであり、実施例2,3、4は塑性加工のみであるとして説明した。この他に、切削加工と塑性加工を適宜組み合わせても径違い金属製中空棒状部材を製造可能である。その際、切削屑を可及的に少なくするよう切削部分を選択することが好ましい。 As described above, it has been described that Example 1 is only cutting, and Examples 2, 3 and 4 are only plastic working. In addition to this, a hollow rod-shaped member made of metal having a different diameter can be manufactured by appropriately combining cutting and plastic working. At that time, it is preferable to select the cutting portion so as to reduce the cutting chips as much as possible.
以上のように径違いの金属製中空棒状部材を生成し、エルボ素材の製造装置に隣接する高周波加熱装置で加熱し、その後搬送手段により金属製中空棒状部材がエルボ素材の製造装置に水平に配列した一対の半金型に載置されることで曲げ加工されて径違いエルボ素材を形成することができる。図13は、上記エルボ素材から外周部等に締結用ネジ部Sが加工された径違いエルボの断面を示す。なお、本発明において塑性加工とは、曲げ、鍛造、塑性流動、剪断加工、打ち抜き等の用語を含むものとしている。又、以上の説明では大口径通路と小口径通路が貫通している場合を例示したが、本発明によるエルボ素材の製造方法はこれに限らない。例えば図12Fで部分152を残したまま曲げ装置で所定角度に曲げた後の工程で部分152を切削加工により除去することもできる。 As described above, metal hollow rod-shaped members having different diameters are generated, heated by a high-frequency heating device adjacent to the elbow material manufacturing device, and then the metal hollow rod-shaped members are horizontally arranged on the elbow material manufacturing device by a conveying means. By placing it on a pair of semi-molds, it can be bent to form an elbow material with a different diameter. FIG. 13 shows a cross section of an elbow having a different diameter in which a fastening screw portion S is machined on the outer peripheral portion or the like from the elbow material. In the present invention, plastic working includes terms such as bending, forging, plastic flow, shearing, and punching. Further, in the above description, the case where the large-diameter passage and the small-diameter passage penetrate is illustrated, but the method for manufacturing the elbow material according to the present invention is not limited to this. For example, in FIG. 12F, the portion 152 can be removed by cutting in a process after bending at a predetermined angle with a bending device while leaving the portion 152.
同様に段差の部分を滑らかに加工することを曲げ加工後に行うこともできる。 Similarly, smooth processing of the stepped portion can be performed after bending processing.
さらに、本発明によるエルボ素材とは、曲げ工程に提供される部材を意味しており、従って、棒状部材の通路が貫通している場合だけでなく、大口径通路部と小口径通路部との間が開口していない場合、(図12F参照)も含むものとする。 Further, the elbow material according to the present invention means a member provided for the bending process, and therefore, not only when the passage of the rod-shaped member penetrates, but also between the large-diameter passage portion and the small-diameter passage portion. If there is no gap, it shall also include (see FIG. 12F).
10 ベースフレーム
12 支柱
14 台
16 ベースプレート
18 曲げ成形ユニット
20a、20b ガイド部材
22 油圧シリンダ
24 ロッド
26 支持板
28a、28b 当接部材
30 コラム
32 ヘッド
34 ラムシリンダ
36 ラム
38 保持プレート
40 上金型
42 上金型保持体
44 ガイドバー
50、52 外側板
54、56 側板
60a、60b プレート
62a、62b 長穴
64a、64b 通しピン
66a、66b ガイド部材
68 スナップリング
70 バネ
72 摺動部材
80a、80b 金型保持部材
82a、82b 半金型
84 スペーサ
86 駒部材
88 油圧シリンダユニット
88a 固定部材
88b ブラケット
88c ピストンロッド
90 押駒部材
92a、92b ストッパ
94a、94b 当接部材
96a、96b 当接部
100a、100b 型部分
102 金属製棒状部材
104 大口径孔部
106 テーパ
110 底面
112 中実棒状部材
114 底部の中央
116 大口径孔部
118 小口径孔部
120 金属製棒状部材
122 上側金型
124 リング状のもの
126 下側金型
128 金型
130 大口径孔部
132 ガイド
134、136 部位
CP センタピン
CP1 径小部
CP2 端面
CP3 左端面
F1 第1接触面
Fa 接触面
FS 垂直平面部
GP1、GP2 ガイドプレート
P1、P2、P3 背圧
PM 金属製中空棒状部材
S 塑性変形受容空隙
10 Base frame 12 Support 14 units 16 Base plate 18 Bending forming unit 20a, 20b Guide member 22 Hydraulic cylinder 24 Rod 26 Support plate 28a, 28b Contact member 30 Column 32 Head 34 Lamb cylinder 36 Lamb 38 Holding plate 40 Upper mold 42 Top Mold holder 44 Guide bar 50, 52 Outer plate 54, 56 Side plate 60a, 60b Plate 62a, 62b Long hole 64a, 64b Through pin 66a, 66b Guide member 68 Snap ring 70 Spring 72 Sliding member 80a, 80b Mold holding Members 82a, 82b Half mold 84 Spacer 86 Piece member 88 Hydraulic cylinder unit 88a Fixing member 88b Bracket 88c Piston rod 90 Push piece member 92a, 92b Stopper 94a, 94b Contact member 96a, 96b Contact portion 100a, 100b Mold part 102 Metal rod-shaped member 104 Large-diameter hole 106 Tapered 110 Bottom surface 112 Solid rod-shaped member 114 Center of bottom 116 Large-diameter hole 118 Small-diameter hole 120 Metal rod-shaped member 122 Upper mold 124 Ring-shaped 126 Lower metal Mold 128 Mold 130 Large-diameter hole 132 Guide 134, 136 Part CP Center pin CP1 Small diameter CP2 End face CP3 Left end face F1 First contact surface Fa Contact surface FS Vertical plane part GP1, GP2 Guide plate P1, P2, P3 Back pressure PM Metal hollow rod-shaped member S Plastic deformation receiving void
Claims (1)
前記開口両端部に連通する大口径及び小口径の通路と前記大口径通路と小口径通路との接続部を備え、
前記大口径通路は一側開口端部からエルボ曲げ部を跨ぐ位置まで形成されており、
前記小口径通路は他側開口端部から前記跨ぐ位置まで形成されており、
さらに前記接続部は滑らかに形成されており、前記大口径孔通路の軸方向の長さがエルボ曲がり部を跨ぐ長さとなるように形成されて、前記小口径通路より流体抵抗の高いエルボ曲がり部が大口径孔通路で構成されることを特徴とする単一の径違いエルボ素材。 A rod-shaped elbow material formed of a single metal rod-shaped member having a predetermined length and having both ends open.
A large-diameter and small-diameter passage that communicates with both ends of the opening and a connection portion between the large-diameter passage and the small-diameter passage are provided.
The large-diameter passage is formed from one side opening end to a position straddling the elbow bending portion.
The small-diameter passage is formed from the end of the opening on the other side to the straddling position.
Further, the connecting portion is formed smoothly, and the length of the large-diameter hole passage in the axial direction is formed so as to straddle the elbow bending portion, and the elbow bending portion having a higher fluid resistance than the small-diameter passage is formed. Is a single different diameter elbow material characterized by being composed of large diameter hole passages.
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