JP7469346B2 - 二重管の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Description

本開示は、二重管を成形するための技術に関する。

例えば特許文献１に記載のように、曲げ加工により二重管に曲げ部を形成する技術がある。

特許第３９８３２１１号公報

この種の技術では、曲げ加工により外管及び内管が異なる曲率に仕上がってしまい、曲げ部が所望の断面形状にならない場合があった。具体的には、曲げ加工の条件によって、曲げ部において外管に対する内管の位置が偏ってしまう場合があった。

本開示の一局面は、二重管を所望の形状に近付けるための技術を提供する。

本開示の一態様は、二重管の成形方法であって、以下の（ｉ）及び（ii）を備える。
（ｉ）所定の曲率で二重管を曲げて二重管に曲げ部を形成すること。
（ii）曲げ部における曲げ部の中心軸を含む平面を挟んだ両側の外面のうち第１側の外面を成形するための第１成形面を有する第１成形型における、第１成形面に対して曲げ部の曲率半径方向内側又は外側に偏った位置に、曲げ部を配置し、両側の外面のうち第２側の外面を成形するための第２成形面を有する第２成形型で、第１成形型に配置された状態の曲げ部を押圧すること。

このような構成によれば、第１成形型に配置された状態の曲げ部が第２成形型で押圧されることにより、外管における曲げ部を構成する部分が曲げ部の曲率半径方向に膨らむ。したがって、曲げ部における内管と外管との間隔の偏りに応じて曲げ部の断面形状を調整することにより、二重管を所望の形状に近付けることができる。

本開示の一態様では、曲げ部は、第１成形型における第１成形面に対して曲げ部の曲率半径方向外側に偏った位置に配置されてもよい。
曲げ加工によって、曲げ部における曲げ部の曲率半径方向内側では、内管と外管との間隔が狭くなりやすい。上記のような構成によれば、第１成形面に対して曲げ部の曲率半径方向外側に偏って曲げ部が配置されて押圧されることにより、外管における曲げ部を構成する部分が曲げ部の曲率半径方向内側に膨らむ。つまり、曲げ部における内管と外管との間隔が狭い側にて当該間隔が広げられる。したがって、二重管を所望の形状に近付けることができる。

本開示の一態様では、第１成形型は、第１成形面における曲げ部の曲率半径方向外側の部分の高さが内側の部分の高さよりも高くてもよい。
このような構成によれば、第１成形面に対して曲げ部の曲率半径方向外側に寄せて曲げ部を配置した場合でも、第２成形型による押圧によって、外管における曲げ部を構成する部分が、曲げ部の曲率半径方向外側に膨らむことを抑制することができる。

本開示の一態様では、曲げ部は、第１成形面に対して曲げ部を位置決めする位置決め部材を用いて、第１成形型に配置されてもよい。
このような構成によれば、人が第１成形面に対して曲げ部を位置決めする場合と比べて、第１成形型における所定の位置に曲げ部をより正確に配置することができる。

本開示の一態様は、二重管の成形装置であって、第１成形型と、第２成形型と、を備える。第１成形型は、二重管に形成された曲げ部における曲げ部の中心軸を含む平面を挟んだ両側の外面のうち第１側の外面を成形するための第１成形面を有する。第２成形型は、両側の外面のうち第２側の外面を成形するための第２成形面を有する第２成形型であって、第１成形型における第１成形面に対して曲げ部の曲率半径方向内側又は外側に偏った位置に配置された状態の曲げ部を押圧するように構成される。

このような構成によれば、第１成形型に配置された状態の曲げ部が第２成形型で押圧されることにより、外管における曲げ部を構成する部分が曲げ部の曲率半径方向に膨らむ。したがって、曲げ部における内管と外管との間隔の偏りに応じて曲げ部の断面形状を調整することにより、二重管を所望の形状に近付けることができる。

曲げ加工装置を示す模式図である。 曲げ加工装置における内側芯金を示す模式図である。 曲げ加工装置における中間芯金を示す模式図である。 曲げ部成形装置を模式的に示す上面図である。 曲げ部成形装置を模式的に示す側面図である。 図６Ａは、第１曲げ工程を説明するための模式図である。図６Ｂは、第１曲げ工程における図６Ａの次の状態を説明するための模式図である。 図７Ａは、第２曲げ工程を説明するための模式図である。図７Ｂは、第２曲げ工程における図７Ａの次の状態を説明するための模式図である。 図８Ａは、曲げ部成形工程を説明するための模式図である。図８Ｂは、曲げ部成形工程における図８Ａの次の状態を説明するための模式図である。 図９Ａは、曲げ部成形工程にて外管における変形させる箇所を説明するための模式図である。図９Ｂは、曲げ部成形工程にて外管における変形させる箇所の他の例を説明するための模式図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．成形装置］
［１－１．曲げ加工装置］
図１に示す曲げ加工装置１は、直管を曲管に成形する装置である。本実施形態の曲げ加工装置１の成形対象は、二重管１００である。二重管１００は、金属製である。二重管１００は、内管１１０と、内管１１０の外面を覆うように配置された外管１２０と、を有する。つまり、内管１１０は、外管１２０の内部に配置されている。なお、図５を除く図面では、二重管１００は断面が示されている。

二重管１００は、内管１１０と外管１２０との連結部１３０を備える。連結部１３０は、二重管１００の軸方向における一方の端部である第１端部１０１に設けられている。具体的には、内管１１０における二重管１００の第１端部１０１を構成する部分が、外管１２０の内面に接触するように拡径して、外管１２０の内面に溶接等により接合されている。二重管１００の軸方向における第１端部１０１と反対側の端部である第２端部１０２では、内管１１０と外管１２０とは接合されていない。

内管１１０及び外管１２０は、中心軸と垂直な断面の外形がそれぞれ円形状（つまり真円状又は楕円状）である。本実施形態では、曲げ加工装置１による曲げ加工前の内管１１０及び外管１２０は、いずれも中心軸と垂直な断面の外形が真円状である。曲げ加工前の外管１２０の径は、軸方向に沿って一定である。曲げ加工前の内管１１０の径も、連結部１３０を構成する部分を除き、軸方向に沿って一定である。また、曲げ加工前の二重管１００では、内管１１０の中心軸と外管１２０の中心軸とが一致している。このため、曲げ加工前の二重管１００では、内管１１０と外管１２０との間隔が二重管１００の周方向に均一である。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、曲げ加工装置１は、内管１１０と外管１２０とを同時に曲げることで、中心軸が一部で湾曲した二重管１００を曲管として得る。つまり、曲げ加工装置１は、曲げ加工によって二重管１００に曲げ部１４０を形成する。曲げ部１４０は、中心軸が湾曲している部分である。なお、後述するように、本実施形態では、曲げ加工により二重管１００に２つの曲げ部１４０が形成される。以下の説明及び図面では、この２つの曲げ部１４０のそれぞれを区別する場合に、第１曲げ部１４０Ａ及び第２曲げ部１４０Ｂと表記する。

曲げ加工後の二重管１００における曲げ部１４０の両側は、曲げ加工装置１により曲げられずに中心軸が直線状のままである。このように二重管１００における曲げ加工装置１により曲げられない部分、つまり二重管１００における曲げ部１４０が形成されない部分を、以下ではストレート部という。

曲げ加工装置１は、内側芯金２、中間芯金３、及び曲げ型４を備える。
図２に示すように、内側芯金２は、内管１１０の内部に配置されるように構成されている。内側芯金２は、内側芯金本体２１、第１内側可動部２２、及び第２内側可動部２３を備える。

内側芯金本体２１は、円筒状又は円柱状の部材である。内側芯金本体２１は、二重管１００におけるストレート部に配置される。内側芯金本体２１の外径は、軸方向に沿って一定である。内側芯金本体２１の外径は、曲げ加工前の内管１１０の内径と概ね等しい。

第１内側可動部２２は、内側芯金本体２１の軸方向における一方の端部に連結された円筒状又は円柱状の部材である。第１内側可動部２２は、内側芯金本体２１の中心軸と垂直な第１揺動軸Ｌ１を中心に、内側芯金本体２１に対して揺動する。第１揺動軸Ｌ１は、内側芯金本体２１の中心軸を含む直線と、第１内側可動部２２の中心軸を含む直線と、の交点を通る。第１内側可動部２２の軸方向に沿った長さは、内側芯金本体２１の軸方向に沿った長さよりも短い。

第２内側可動部２３は、第１内側可動部２２における内側芯金本体２１側と反対側に連結された円筒状又は円柱状の部材である。第２内側可動部２３は、第１内側可動部２２の第１揺動軸Ｌ１と平行な第２揺動軸Ｌ２を中心に、第１内側可動部２２に対して揺動する。第２揺動軸Ｌ２は、第１内側可動部２２の中心軸を含む直線と、第２内側可動部２３の中心軸を含む直線と、の交点を通る。第２内側可動部２３の軸方向に沿った長さも、内側芯金本体２１の軸方向に沿った長さよりも短い。

図３に示す中間芯金３は、内管１１０と外管１２０との間に配置されるように構成されている。中間芯金３は、二重管１００における曲げ部１４０が形成される部分（つまり、二重管１００における曲げ加工装置１により曲げられる部分）において、内側芯金２と共に内管１１０を径方向に挟むように配置される。また、中間芯金３は、内管１１０と外管１２０とによって内管１１０の径方向に挟まれる。中間芯金３は、中間芯金本体３１、第１中間可動部３２、及び第２中間可動部３３を備える。

中間芯金本体３１は、円筒状の部材である。中間芯金本体３１は、二重管１００におけるストレート部に配置される。中間芯金本体３１の内径及び外径は、軸方向に沿って一定である。中間芯金本体３１の内径は、曲げ加工前の内管１１０の外径と概ね等しい。中間芯金本体３１の外径は、曲げ加工前の外管１２０の内径と概ね等しい。

第１中間可動部３２は、中間芯金本体３１の軸方向における一方の端部に連結された円筒状の部材である。第１中間可動部３２は、中間芯金本体３１の中心軸と垂直な第３揺動軸Ｌ３を中心に、中間芯金本体３１に対して揺動する。第３揺動軸Ｌ３は、中間芯金本体３１の中心軸を含む直線と、第１中間可動部３２の中心軸を含む直線と、の交点を通る。第３揺動軸Ｌ３は、第１揺動軸Ｌ１と平行である。第１中間可動部３２の軸方向に沿った長さは、中間芯金本体３１の軸方向に沿った長さよりも短い。

第２中間可動部３３は、第１中間可動部３２における中間芯金本体３１側と反対側に連結された円筒状の部材である。第２中間可動部３３は、第１中間可動部３２の第３揺動軸Ｌ３と平行な第４揺動軸Ｌ４を中心に、第１中間可動部３２に対して揺動する。第４揺動軸Ｌ４は、第１中間可動部３２の中心軸を含む直線と、第２中間可動部３３の中心軸を含む直線と、の交点を通る。第２中間可動部３３の軸方向に沿った長さも、中間芯金本体３１の軸方向に沿った長さよりも短い。

図１に戻り、曲げ型４は、内側芯金２及び中間芯金３が配置された領域において、二重管１００を曲げるように構成されている。具体的には、曲げ型４は、内側芯金２及び中間芯金３と共に、内管１１０及び外管１２０を径方向に挟みながら回転及び移動することにより、内管１１０及び外管１２０を曲げる。曲げ型４は、回転部４１、揺動クランプ部４２、滑り部４３、及び送り部４４を備える。

回転部４１は、二重管１００における曲げ部１４０が形成される部分と径方向に重なるように配置される。回転部４１は、チャック部４１１を二重管１００の外面に押し当てた状態で、回転軸Ｐを中心に回転するように構成されている。回転部４１の回転軸Ｐは、第１内側可動部２２の第１揺動軸Ｌ１と平行である。

揺動クランプ部４２は、二重管１００を挟んで回転部４１と反対側に配置されている。揺動クランプ部４２は、回転部４１のチャック部４１１と共に二重管１００を挟持するように構成されている。揺動クランプ部４２は、回転部４１の回転に伴って、回転部４１の回転軸Ｐを中心に揺動する。

滑り部４３は、回転部４１に隣接して配置されている。滑り部４３は、曲げ加工時に、二重管１００のストレート部の外面と摺動することで二重管１００を回転部４１の回転方向に沿って送るガイドの機能を奏する。

送り部４４は、二重管１００を挟んで滑り部４３と反対側、且つ揺動クランプ部４２に隣接する位置に配置されている。送り部４４は、二重管１００のストレート部を押圧しながら当該ストレート部の中心軸に沿って移動するように構成されている。送り部４４は、二重管１００を滑り部４３に押し付けながら、二重管１００を回転部４１に向けて送り出す。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、回転部４１のチャック部４１１と揺動クランプ部４２とが、直管である二重管１００を挟みながら第１端部１０１に向かって回転軸Ｐ回りに二重管１００の外面上を摺動することにより、二重管１００が回転部４１の回転軸Ｐを中心に曲げられる。その結果、曲げ部１４０が形成された、曲管としての二重管１００が得られる。

このような曲げ加工の詳細については後述するが、曲げ加工後の二重管１００は、回転部４１のチャック部４１１及び揺動クランプ部４２に挟まれて曲げられたことにより、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が図８Ａに示すように扁平化している。ここでいう外管１２０が曲げ加工により扁平化していることとは、外管１２０の軸方向に垂直な断面の外形が曲げ加工前と比較して変形していることを指す。具体的には、曲げ加工後の外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分の断面の外形は、回転軸Ｐに沿って延びた（つまり曲げ部１４０の曲率半径方向に潰れた）歪な円形状である。また、曲げ部１４０では、外管１２０の周方向に沿った曲率が、曲げ部１４０の曲率半径方向外側と内側とで異なっている。

また、曲げ加工において、外管１２０は、回転部４１のチャック部４１１及び揺動クランプ部４２から直接作用されて曲げられるのに対し、内管１１０は、連結部１３０を構成する部分が外管１２０の変位に伴って引きずられることにより曲げられる。このため、曲げ加工によって内管１１０と外管１２０とは必ずしも同一の曲率に仕上がらず、外管１２０の方が内管１１０よりも大きな曲率に仕上がりやすい。このように内管１１０と外管１２０との曲率に差異が生じると、内管１１０の中心軸と外管１２０の中心軸とが一致しなくなり、内管１１０と外管１２０との間隔が二重管１００の周方向に不均一になる。

［１－２．曲げ部成形装置］
図４及び図５に示す曲げ部成形装置５は、曲げ加工装置１による曲げ加工後の二重管１００を成形する装置である。前述したように、二重管１００は、曲げ加工によって、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が曲げ部１４０の曲率半径方向に潰れていたり、外管１２０に対する内管１１０の位置が偏っていたりする。そこで、曲げ部成形装置５は、曲げ加工後の二重管１００を完成品として所望する形状に近付けるために、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分を成形する。

曲げ部成形装置５は、第１成形型５１、第２成形型５２、及び２つの位置決め部材５３を備える。なお、図４では、第２成形型５２の図示を省略している。また、後述するように、各位置決め部材５３は、二重管１００を径方向に挟持可能な２つのクランプ部５３１を有するが、図４では第２成形型５２側のクランプ部５３１の図示を省略している。

ここで、曲げ部１４０の中心軸Ｘを含む平面を、中心平面Ｙとする。曲げ部１４０の中心軸Ｘは湾曲しているため、中心平面Ｙは一義的に定められる。中心平面Ｙは、曲げ加工装置１による曲げ加工における回転部４１の回転軸Ｐと垂直な平面である。

第１成形型５１及び第２成形型５２は、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分を成形するための成形型である。第１成形型５１及び第２成形型５２は、曲げ部１４０を挟むように、中心平面Ｙを挟んで一方側及び他方側にそれぞれ配置されている。第２成形型５２は、第１成形型５１と接近及び離間するように変位可能に構成されている。第１成形型５１と第２成形型５２との接近及び離間方向（つまり第２成形型５２の変位方向）は、曲げ加工装置１による曲げ加工における回転部４１の回転軸Ｐに沿った方向である。

図８Ａ及び図８Ｂは、曲げ部１４０の中心軸Ｘと垂直な断面視の模式図である。図８Ａに示すように、第１成形型５１は、曲げ部１４０の第１外面１４１を成形するための第１成形面５１１を有する。曲げ部１４０の第１外面１４１とは、曲げ部１４０における、中心平面Ｙを挟んだ両側の外面のうち一方の外面を指す。第１成形面５１１は、溝状である。第１成形面５１１は、完成品として設計された曲げ部１４０の第１外面１４１に対応する曲面状に形成されている。本実施形態の第１成形面５１１は、第１成形面５１１の延伸方向に垂直な断面形状が円弧状である。図４に示すように、第１成形面５１１の延伸方向は、完成品として設計された曲げ部１４０の曲率に対応して湾曲している。

また、図８Ａに示すように、第１成形面５１１における、曲げ部１４０の曲率半径方向外側の部分である外側面５１１ａの高さは、内側の部分である内側面５１１ｂの高さよりも高く形成されている。ここでいう第１成形面５１１の高さは、具体的には、第１成形型５１と第２成形型５２との接近及び離間方向に沿った第１成形面５１１の高さである。本実施形態では、第１成形型５１は、外側面５１１ａを構成する部分の断面形状が、山形状（つまり第１成形面５１１の高さ方向に角を向けた三角形状）である。すなわち、本実施形態の第１成形型５１には、外側面５１１ａの一部を構成する突条が形成されている。

第２成形型５２は、曲げ部１４０の第２外面１４２を成形するための第２成形面５２１を有する。曲げ部１４０の第２外面１４２とは、曲げ部１４０における、中心平面Ｙを挟んだ両側の外面のうち第１外面１４１と反対の外面を指す。第２成形面５２１も、基本的には第１成形面５１１と同様の形状である。つまり、第２成形面５２１も溝状であり、完成品として設計された曲げ部１４０の第２外面１４２に対応する曲面状に形成されている。本実施形態の第２成形面５２１は、第２成形面５２１の延伸方向に垂直な断面形状が円弧状である。また、第２成形面５２１の延伸方向は、完成品として設計された曲げ部１４０の曲率に対応して湾曲している。ただし、第２成形面５２１は、曲げ部１４０の曲率半径方向外側の部分の高さと内側の部分の高さとが同一である。ここでいう第２成形面５２１の高さは、具体的には、第１成形型５１と第２成形型５２との接近及び離間方向に沿った第２成形面５２１の高さである。

図４に戻り、２つの位置決め部材５３は、第１成形型５１の第１成形面５１１に対して曲げ部１４０を位置決めする部材である。２つの位置決め部材５３は、第１成形面５１１の延伸方向における第１成形型５１の両側に配置され、二重管１００における曲げ部１４０の両側のストレート部をそれぞれ固定する。

具体的には、各位置決め部材５３は、図５に示すように、２つのクランプ部５３１を有する。２つのクランプ部５３１は、中心平面Ｙを挟んで一方側及び他方側にそれぞれ配置されている。第２成形型５２と同じ側に配置されたクランプ部５３１は、第１成形型５１と同じ側に配置されたクランプ部５３１と接近及び離間するように変位可能に構成されている。クランプ部５３１同士の接近及び離間方向は、第１成形型５１と第２成形型５２との接近及び離間方向と平行である。

各クランプ部５３１は、二重管１００のストレート部を配置可能な溝５３１ａを有する。２つのクランプ部５３１が中心平面Ｙを挟んで配置されている状態において、溝５３１ａ同士は互いに対向している。クランプ部５３１同士が互いに接近していくと、それぞれの溝５３１ａにより二重管１００のストレート部が挟持される。これにより、二重管１００のストレート部が固定される。

前述したように、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分は、図８Ａに示すように曲げ加工により扁平化しており、当該部分の断面の外形が曲げ部１４０の曲率半径方向に潰れた歪な円形状になっている。曲げ部１４０の曲率半径方向に沿った長さは、第１成形面５１１の幅よりも短い。このため、曲げ部１４０を第１成形面５１１に配置した場合、曲げ部１４０には第１成形面５１１から離間した部分が生じる。

第１成形面５１１への曲げ部１４０の配置にあたって２つの位置決め部材５３が用いられた場合（すなわち、２つの位置決め部材５３によって二重管１００における曲げ部１４０の両側のストレート部が固定された場合）、曲げ部１４０は、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に偏った位置に配置される。言い換えれば、曲げ部１４０は、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側の部分との間隔が、内側の部分との間隔よりも狭くなる位置に配置される。本実施形態では、曲げ部１４０は、第１成形面５１１における曲げ部１４０の曲率半径方向外側の部分と接し、内側の部分と離間する位置に配置される。

［２．成形方法］
次に、曲げ加工装置１及び曲げ部成形装置５を用いた二重管１００の成形方法について説明する。この成形方法は、第１曲げ工程、第２曲げ工程、及び曲げ部成形工程を備える。

［２－１．第１曲げ工程］
第１曲げ工程は、直管である二重管１００の第１領域Ｒ１に第１曲げ部１４０Ａを形成する工程である。

まず、図１に示すように、直管である二重管１００において、内管１１０の内部に内側芯金２を配置すると共に、内管１１０と外管１２０との間に中間芯金３を配置する。具体的には、曲げ型４の回転部４１と揺動クランプ部４２との間に保持された内側芯金２及び中間芯金３に対して、二重管１００を第２端部１０２側から軸方向に挿入する。この際、内側芯金２は、内側芯金本体２１、第１内側可動部２２及び第２内側可動部２３の中心軸が同一直線上になるように保持されている。同様に、中間芯金３は、中間芯金本体３１、第１中間可動部３２及び第２中間可動部３３の中心軸が同一直線上になるように保持されている。また、第１内側可動部２２は、少なくとも一部が内管１１０の径方向において中間芯金３と重なるように配置される。第２内側可動部２３は、内管１１０の径方向において中間芯金３と重ならないように配置される。

続いて、図６Ａに示すように、内側芯金２及び中間芯金３が配置された状態の二重管１００を、曲げ型４により挟持する。具体的には、揺動クランプ部４２及び送り部４４により、内側芯金２及び中間芯金３が配置された状態の二重管１００を径方向に加圧する。これにより、二重管１００は、内側芯金２及び中間芯金３と共に回転部４１及び滑り部４３に向かって径方向にスライドする。そして、二重管１００は、揺動クランプ部４２により回転部４１のチャック部４１１に押し付けられると共に、送り部４４により滑り部４３に押し付けられる。

続いて、図６Ｂに示すように、内側芯金２及び中間芯金３が配置された状態の二重管１００の第１領域Ｒ１を、曲げ型４により曲げる。具体的には、回転部４１をチャック部４１１が滑り部４３から離間する方向に（つまり二重管１００の第１端部１０１側に向けて）回転させると共に、回転部４１の回転に伴って移動する揺動クランプ部４２を追う方向へ送り部４４をスライドさせる。これにより、チャック部４１１と揺動クランプ部４２とが、二重管１００を挟みながら、回転部４１の回転軸Ｐ回りに二重管１００の外面上を第１端部１０１側へ摺動する。その結果、二重管１００におけるチャック部４１１と揺動クランプ部４２とに挟まれた部分が、回転部４１の回転軸Ｐを中心に湾曲するように塑性変形する。

回転部４１の回転による二重管１００の曲げに合わせて、第１内側可動部２２は、内側芯金本体２１に対して揺動する。また、第２内側可動部２３が第１内側可動部２２に対して揺動する。同様に、回転部４１の回転による二重管１００の曲げに合わせて、第１中間可動部３２は、中間芯金本体３１に対して揺動する。また、第２中間可動部３３が第１中間可動部３２に対して揺動する。内側芯金本体２１及び中間芯金本体３１は、曲げ工程中に移動しないように保持される。したがって、二重管１００は、内側芯金２と中間芯金３とに摺動しつつ、揺動クランプ部４２の移動方向に伸びながら移動する。

このように、二重管１００が曲げられて、二重管１００の第１領域Ｒ１に第１曲げ部１４０Ａが形成される。二重管１００が曲げられる際、内管１１０は、内側芯金２及び中間芯金３の抵抗によって軸方向に引っ張られるため、外管１２０における曲率半径方向内側の部分に近付くように曲がる。つまり、第１曲げ部１４０Ａでは、内管１１０の曲率が外管１２０の曲率に比べて小さくなる。このため、第１曲げ部１４０Ａの曲率半径方向内側において、内管１１０と外管１２０との間隔が狭くなる。

また、前述したように、曲げ加工にあたって内側芯金２における第２内側可動部２３が内管１１０の径方向において中間芯金３と重ならないように配置されることから、二重管１００の第１領域Ｒ１には、内管１１０の径方向において内管１１０の内部には内側芯金２が位置するものの内管１１０と外管１２０との間には中間芯金３が位置していない部分がある。このため、曲げに伴って外管１２０は断面形状も変形し得る。具体的には、外管１２０における第１曲げ部１４０Ａを構成する部分は、回転軸Ｐに沿って延びた歪な円形状になる。

［２－２．第２曲げ工程］
第２曲げ工程は、第１曲げ工程にて第１曲げ部１４０Ａが形成された二重管１００における、第１領域Ｒ１と異なる第２領域Ｒ２に、第２曲げ部１４０Ｂを形成する工程である。

まず、図６Ｂに示す第１曲げ工程後の状態から、内側芯金２及び中間芯金３を、図７Ａに示すような第２領域Ｒ２と重なる位置まで引き戻す。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１よりも二重管１００の連結部１３０から離れた領域であり、第１領域Ｒ１よりも二重管１００の第２端部１０２に近い領域である。内側芯金２及び中間芯金３が第１領域Ｒ１から第２領域Ｒ２側へ引っ張られることにより、第１領域Ｒ１では内管１１０が軸方向に伸びて内管１１０の曲率が小さくなる。このため、第１曲げ部１４０Ａの曲率半径方向内側において、内管１１０と外管１２０との間隔が、第１曲げ工程直後よりも更に狭くなる。

内側芯金２及び中間芯金３の引き抜き後、第１曲げ工程後の曲げ型４について、揺動クランプ部４２及び送り部４４を二重管１００から径方向に離間させると共に、二重管１００を回転部４１及び滑り部４３からも離間させる。また、送り部４４を初期位置（つまり曲げ加工前の位置）に戻す。

図７Ａに示すように、回転部４１及び揺動クランプ部４２を初期位置に戻した後、二重管１００の第２領域Ｒ２が揺動クランプ部４２と径方向に重なる位置まで、二重管１００を内側芯金２及び中間芯金３と共に軸方向にスライドさせる。そして、揺動クランプ部４２及び送り部４４により、内側芯金２及び中間芯金３が配置された状態の二重管１００を径方向に加圧することにより、当該二重管１００を曲げ型４により挟持する。

続いて、内側芯金２及び中間芯金３が配置された状態の二重管１００の第２領域Ｒ２を、曲げ型４により曲げる。具体的な方法は、第１曲げ工程にて二重管１００の第１領域Ｒ１を曲げたときと同様である。すなわち、図７Ｂに示すように、回転部４１をチャック部４１１が滑り部４３から離間する方向に回転させると共に、揺動クランプ部４２を追う方向へ送り部４４をスライドさせる。これにより、チャック部４１１と揺動クランプ部４２とが、二重管１００を挟みながら、回転部４１の回転軸Ｐ回りに二重管１００の外面上を第１端部１０１側へ摺動する。その結果、二重管１００におけるチャック部４１１と揺動クランプ部４２とに挟まれた部分が、回転部４１の回転軸Ｐを中心に湾曲するように塑性変形する。この際の内側芯金２及び中間芯金３の作用は、第１曲げ工程と同様である。

このように、二重管１００が曲げられて、二重管１００の第２領域Ｒ２に第２曲げ部１４０Ｂが形成される。第１曲げ工程でも述べたように、二重管１００が曲げられる際、内管１１０は、内側芯金２及び中間芯金３の抵抗によって軸方向に引っ張られるため、外管１２０における曲率半径方向内側の部分に近付くように曲がる。つまり、第２曲げ部１４０Ｂでは、内管１１０の曲率が外管１２０の曲率に比べて小さくなる。

加えて、内管１１０は、連結部１３０を構成する部分が外管１２０の変位に伴って引きずられることにより曲げられるところ、第２領域Ｒ２が第１領域Ｒ１よりも二重管１００の連結部１３０から離れているために、内管１１０における第２領域Ｒ２に含まれる部分は、第１領域Ｒ１に含まれる部分よりも曲がりにくい。つまり、内管１１０の曲率が外管１２０の曲率に比べて小さくなる傾向は、第１曲げ部１４０Ａよりも第２曲げ部１４０Ｂの方が大きい。

また、第１曲げ工程でも述べたように、曲げ加工により、外管１２０は断面形状も変形し得る。具体的には、外管１２０における第２曲げ部１４０Ｂを構成する部分は、回転軸Ｐに沿って延びた歪な円形状になる。

第２曲げ工程が終了した後、二重管１００を内側芯金２、中間芯金３及び曲げ型４から取り出す。具体的には、まず、内側芯金２及び中間芯金３を二重管１００の第２領域Ｒ２と重ならない位置まで引き戻す。この際、内側芯金２及び中間芯金３が第２領域Ｒ２から二重管１００の第２端部１０２側へ引っ張られることにより、第２領域Ｒ２では内管１１０が軸方向に伸びて内管１１０の曲率が小さくなる。このため、第２曲げ部１４０Ｂの曲率半径方向内側において、内管１１０と外管１２０との間隔が、第２曲げ工程直後よりも更に狭くなる。

内側芯金２及び中間芯金３の引き戻し後、揺動クランプ部４２及び送り部４４を二重管１００から径方向に離間させると共に、二重管１００を回転部４１及び滑り部４３からも離間させる。また、送り部４４を初期位置に戻す。回転部４１及び揺動クランプ部４２を初期位置に戻した後、内側芯金２、中間芯金３及び曲げ型４から二重管１００を取り出す。

［２－３．曲げ部成形工程］
本実施形態の完成品として設計された二重管１００の形状は、内管１１０及び外管１２０の軸方向に垂直な断面の外形が真円状であり、内管１１０と外管１２０との中心軸が一致している形状である。これに対して、第１曲げ工程及び第２曲げ工程後の二重管１００では、第１曲げ部１４０Ａ及び第２曲げ部１４０Ｂにおいて、外管１２０の断面形状が曲げ加工により変形していたり、内管１１０と外管１２０との曲率の差異により外管１２０に対する内管１１０の位置が偏っていたりする。具体的には、外管１２０における第１曲げ部１４０Ａを構成する部分の断面の外形が、曲げ加工により第１曲げ部１４０Ａの曲率半径方向に潰れた歪な円形状になっている。外管１２０における第２曲げ部１４０Ｂを構成する部分の断面の外形も同様である。また、第１曲げ部１４０Ａにおいて、第１曲げ部１４０Ａの曲率半径方向内側における内管１１０と外管１２０との間隔が狭くなっている。第２曲げ部１４０Ｂにおいても同様である。このため、曲げ加工後の二重管１００を完成品として所望する形状に近付けるために、第１曲げ工程及び第２曲げ工程に続いて曲げ部成形工程を実施する。曲げ部成形工程は、曲げ加工後の二重管１００を所望の形状に近付けるために、外管１２０における第１曲げ部１４０Ａ及び第２曲げ部１４０Ｂを構成する部分を成形する工程である。

なお、本実施形態では、先に第１曲げ部１４０Ａについて曲げ部成形工程を実施し、その後に第２曲げ部１４０Ｂについて曲げ部成形工程を実施するが、それぞれの成形方法は同様であるため、以下では第１曲げ部１４０Ａ及び第２曲げ部１４０Ｂを区別せず、曲げ部１４０に対する工程として説明する。

まず、図４及び図５に示すように、曲げ部成形装置５において、二重管１００を第１成形型５１及び２つの位置決め部材５３に配置する。具体的には、第１成形型５１の第１成形面５１１内に曲げ部１４０が位置し、２つの位置決め部材５３のそれぞれにおける第１成形型５１側のクランプ部５３１の溝５３１ａ内に曲げ部１４０の両側のストレート部がそれぞれ位置するように、二重管１００を配置する。

続いて、２つの位置決め部材５３のそれぞれにおける第２成形型５２側のクランプ部５３１を第１成形型５１側のクランプ部５３１に接近するように変位させて、クランプ部５３１同士により曲げ部１４０の両側のストレート部を挟持する。これにより、曲げ部１４０の両側のストレート部が固定され、図８Ａに示すように、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に偏った位置に、曲げ部１４０が配置される。具体的には、曲げ部１４０は、第１成形面５１１における曲げ部１４０の曲率半径方向外側の部分と接し、内側の部分と離間する位置に配置される。

続いて、図８Ｂに示すように、第２成形型５２を第１成形型５１に接近するように変位させ、第１成形型５１に配置された状態の曲げ部１４０を第２成形型５２で押圧する。これにより、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が、第１成形型５１と第２成形型５２との接近方向に潰れつつ、曲げ部１４０の曲率半径方向に膨らむ。本実施形態では、曲げ部１４０が、第１成形型５１における外側面５１１ａと接し、内側面５１１ｂと離間する位置に配置されているため、第２成形型５２による押圧によって、図９Ａに示すように、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が曲げ部１４０の曲率半径方向内側に膨らむ。

特に本実施形態では、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、外側面５１１ａの高さが内側面５１１ｂの高さよりも高く形成されている。このため、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に偏った位置に曲げ部１４０を配置しても、第２成形型５２による押圧によって、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が、曲げ部１４０の曲率半径方向外側に膨らむことを抑制することができる。

このように、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が、第１成形型５１と第２成形型５２との接近方向に潰れつつ、曲げ部１４０の曲率半径方向内側に膨らむことにより、曲げ加工を経て歪な円形状になっていた外管１２０の断面の外形が真円状に近付く。さらに、曲げ加工を経て二重管１００の周方向に不均一になっていた内管１１０と外管１２０との間隔が、二重管１００の周方向に均一な間隔に近付く。つまり、二重管１００が完成品として所望する形状に近付く。

ここで、先の曲げ加工の条件によっては、曲げ部１４０に、曲げ部１４０の曲率半径方向内側だけでなく外側においても、内管１１０と外管１２０との間隔が狭い部分が生じ得る。例えば、前述したように、曲げ加工により内管１１０の曲率は外管１２０の曲率に比べて小さくなりやすいが、二重管１００において曲げ部１４０が形成される部分が連結部１３０から遠い場合、内管１１０と外管１２０との曲率の差が大きくなりやすい。また、曲げ加工において二重管１００を曲げる角度が大きい場合も、内管１１０と外管１２０との曲率の差が大きくなりやすい。内管１１０の曲率が外管１２０の曲率に比べて小さく、且つ、両曲率の差が大きいと、曲げ部１４０における湾曲の頂点付近では、曲げ部１４０の曲率半径方向内側における内管１１０と外管１２０との間隔が狭くなる一方、曲げ部１４０における湾曲の頂点から曲げ部１４０に隣接するストレート部側にずれた位置では、曲げ部１４０の曲率半径方向外側における内管１１０と外管１２０との間隔が狭くなる。また例えば、内管１１０及び外管１２０の湾曲の頂点同士がずれた場合も、当該頂点同士のずれに応じて、曲げ部１４０に、曲げ部１４０の曲率半径方向外側における内管１１０と外管１２０との間隔が狭い部分が生じ得る。

このように、曲げ部１４０が、曲げ部１４０の曲率半径方向外側における内管１１０と外管１２０との間隔が狭い部分を更に有する場合には、図９Ｂに示すように、外管１２０における当該部分を構成する部分を、曲げ部１４０の曲率半径方向外側に膨らませる。この成形操作は、前述した、外管１２０を曲げ部１４０の曲率半径方向内側に膨らませる成形操作の後に行う。本実施形態では、二重管１００における連結部１３０から比較的離れた領域に形成された第２曲げ部１４０Ｂについて、外管１２０を第２曲げ部１４０Ｂの曲率半径方向外側に膨らませる成形操作も行う。なお、第１曲げ部１４０Ａについては、外管１２０を第１曲げ部１４０Ａの曲率半径方向内側に膨らませる成形操作のみである。

外管１２０を曲げ部１４０の曲率半径方向外側に膨らませるための具体的な方法は、基本的には、前述した、外管１２０を曲げ部１４０の曲率半径方向内側に膨らませるための具体的な方法と同様である。ただし、二重管１００を成形型に配置する際には、成形型の成形面に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に偏った位置ではなく内側に偏った位置に、二重管１００を配置する。これにより、成形型で二重管１００を押圧したときに、外管１２０が曲げ部１４０の曲率半径方向外側に膨らみ、曲げ部１４０の曲率半径方向外側における内管１１０と外管１２０との間隔が広がる。その結果、内管１１０と外管１２０との間隔が二重管１００の周方向に均一な間隔に近付き、二重管１００が完成品として所望する形状に近付く。

なお、外管１２０を曲げ部１４０の曲率半径方向外側に膨らませるための成形型は、外管１２０を曲げ部１４０の曲率半径方向内側に膨らませるための成形型（つまり、第１成形型５１及び第２成形型５２）と同一であってもよいし異なってもよい。第１成形型５１及び第２成形型５２と異なる成形型を用いる場合には、この成形型は、成形面における、曲げ部１４０の曲率半径方向内側の部分の高さが、外側の部分の高さよりも高く形成されてもよい。この場合、当該成形型による押圧によって、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が、曲げ部１４０の曲率半径方向内側に膨らむことを抑制することができる。

［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（３ａ）二重管１００の成形方法は、第１曲げ工程と、第２曲げ工程と、曲げ部成形工程と、を備える。第１曲げ工程及び第２曲げ工程では、二重管１００に曲げ部１４０（具体的には第１曲げ部１４０Ａ及び第２曲げ部１４０Ｂ）を形成する。曲げ部成形工程では、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側又は内側に偏った位置に曲げ部１４０を配置し、第１成形型５１に配置された状態の曲げ部１４０を第２成形型５２で押圧する。

具体的には、曲げ加工により、曲げ部１４０は、曲げ部１４０の曲率半径方向内側における内管１１０と外管１２０との間隔が狭く仕上がるため、基本的に、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に偏った位置に曲げ部１４０を配置する。ただし、曲げ加工の条件によっては、曲げ部１４０に、曲げ部１４０の曲率半径方向外側における内管１１０と外管１２０との間隔が狭くなっている部分も生じる場合がある。この場合、当該部分の成形にあたっては、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向内側に偏った位置に曲げ部１４０における当該部分を配置する。そして、第１成形型５１に配置された状態の曲げ部１４０を第２成形型５２で押圧する。

二重管１００は、曲げ加工によって、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分の断面形状が変形したり、曲げ部１４０において外管１２０に対する内管１１０の位置が偏ったりする。しかし、上記のような構成によれば、第１曲げ工程及び第２曲げ工程に続く曲げ部成形工程において、第１成形型５１に配置された状態の曲げ部１４０を第２成形型５２で押圧することにより、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が、第１成形型５１と第２成形型５２との接近方向に潰れつつ、曲げ部１４０の曲率半径方向に膨らむ。

具体的には、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に偏った位置に曲げ部１４０を配置した場合には、曲げ部１４０は、第２成形型５２による押圧によって曲げ部１４０の曲率半径方向内側に膨らむ。一方、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向内側に偏った位置に曲げ部１４０を配置した場合には、曲げ部１４０は、第２成形型５２による押圧によって曲げ部１４０の曲率半径方向外側に膨らむ。すなわち、曲げ部１４０は、第２成形型５２による押圧によって、第１成形面５１１に対する曲げ部１４０の曲率半径方向の配置の偏りと反対側に膨らむ。

したがって、曲げ加工後の内管１１０と外管１２０との間隔の偏りに応じて、曲げ部１４０を第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向に偏った位置に配置して押圧することにより、外管１２０の断面形状を真円状に近付けつつ、内管１１０と外管１２０との間隔の狭い側を広げて当該間隔を二重管１００の周方向に均一な間隔に近付けることができる。すなわち、二重管１００を完成品として所望する形状に近付けることができる。

（３ｂ）第１成形型５１は、外側面５１１ａの高さが内側面５１１ｂの高さよりも高い。
このような構成によれば、第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に寄せて曲げ部１４０を配置した場合でも、第２成形型５２による押圧によって、外管１２０における曲げ部１４０を構成する部分が、曲げ部１４０の曲率半径方向外側に膨らむことを抑制することができる。

（３ｃ）曲げ部１４０は、位置決め部材５３を用いて第１成形型５１に配置される。
このような構成によれば、人が第１成形面５１１に対して曲げ部１４０を位置決めする場合と比べて、第１成形型５１における所定の位置に曲げ部１４０をより正確に配置することができる。

特に本実施形態では、位置決め部材５３により曲げ部１４０の両側のストレート部が固定されるため、第１成形型５１及び第２成形型５２に対する曲げ部１４０の位置が成形途中にずれてしまうことを抑制することもできる。

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（４ａ）曲げ部成形工程では、第１成形型５１における第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側又は内側に偏った位置に、曲げ部１４０を配置する。上記実施形態では、第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側に寄せて曲げ部１４０を配置する例として、第１成形型５１における外側面５１１ａと接する位置に曲げ部１４０を配置する例が示されている。しかし、曲げ部１４０は、第１成形面５１１に対して曲げ部１４０の曲率半径方向外側又は内側に寄せられつつも、必ずしも第１成形型５１における外側面５１１ａ又は内側面５１１ｂに接する位置に配置されなくてもよい。

（４ｂ）上記実施形態では、位置決め部材５３を用いて曲げ部１４０を第１成形型５１に配置する。しかし、第１成形型５１への曲げ部１４０の位置決めにあたり、必ずしも位置決め部材５３を用いなくてもよく、例えば人が曲げ部１４０を位置決めしてもよい。

（４ｃ）上記実施形態では、第１成形型５１は、外側面５１１ａの高さが内側面５１１ｂの高さよりも高く形成されている。しかし、外側面５１１ａの高さは内側面５１１ｂの高さよりも必ずしも高く形成されていなくてもよく、例えば外側面５１１ａ及び内側面５１１ｂの高さが同一であってもよい。

（４ｄ）上記実施形態では、二重管１００に２つの曲げ部１４０が形成されたが、二重管１００に形成される曲げ部１４０の数は限定されず、１つでもよいし３つ以上でもよい。また、二重管１００に複数の曲げ部１４０が形成される場合、これら複数の曲げ部１４０は、各中心軸Ｘが同一の平面に含まれるように形成されてもよいし、異なる平面に含まれるように形成されてもよい。つまり、各曲げ部１４０を形成するときの回転部４１の回転軸Ｐが、互いに平行であってもよいし平行でなくてもよい。

（４ｅ）上記実施形態では、曲げ部成形工程は、第１曲げ工程及び第２曲げ工程を経て得られた曲げ部１４０に適用される。しかし、曲げ部成形工程は、上記実施形態で例示した第１曲げ工程及び第２曲げ工程とは異なる方法で二重管１００に形成された曲げ部１４０にも適用され得る。

（４ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

１…曲げ加工装置、２…内側芯金、３…中間芯金、４…曲げ型、４１…回転部、４２…揺動クランプ部、４３…滑り部、４４…送り部、５…曲げ部成形装置、５１…第１成形型、５１１…第１成形面、５２…第２成形型、５２１…第２成形面、５３…位置決め部材、１００…二重管、１１０…内管、１２０…外管、１３０…連結部、１４０…曲げ部。

Claims (6)

1. 二重管の成形方法であって、
   所定の曲率で前記二重管を曲げて前記二重管に曲げ部を形成することと、
   前記曲げ部における前記曲げ部の中心軸を含む平面を挟んだ両側の外面のうち第１側の外面を成形するための第１成形面を有する第１成形型における、前記第１成形面の前記曲げ部の曲率半径方向内側の部分と離間し、かつ、前記第１成形面の前記曲げ部の曲率半径方向外側の部分と接する位置に、前記曲げ部を配置し、前記両側の外面のうち第２側の外面を成形するための第２成形面を有する第２成形型で、前記第１成形型に配置された状態の前記曲げ部を押圧することと、
   を備える、二重管の成形方法。
2. 請求項１に記載の二重管の成形方法であって、
   前記第１成形型は、前記第１成形面における前記曲げ部の曲率半径方向外側の部分の高さが内側の部分の高さよりも高い、二重管の成形方法。
3. 二重管の成形方法であって、
   所定の曲率で前記二重管を曲げて前記二重管に曲げ部を形成することと、
   前記曲げ部における前記曲げ部の中心軸を含む平面を挟んだ両側の外面のうち第１側の外面を成形するための第１成形面を有する第１成形型における、前記第１成形面に対して前記曲げ部の曲率半径方向外側に偏った位置に、前記曲げ部を配置し、前記両側の外面のうち第２側の外面を成形するための第２成形面を有する第２成形型で、前記第１成形型に配置された状態の前記曲げ部を押圧することと、
   を備え、
   前記第１成形型は、前記第１成形面における前記曲げ部の曲率半径方向外側の部分が内側の部分よりも前記第２側に突出するように構成される、二重管の成形方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の二重管の成形方法であって、
   前記曲げ部は、前記第１成形面に対して前記曲げ部を位置決めする位置決め部材を用いて、前記第１成形型に配置される、二重管の成形方法。
5. 二重管の成形装置であって、
   前記二重管に形成された曲げ部における前記曲げ部の中心軸を含む平面を挟んだ両側の外面のうち第１側の外面を成形するための第１成形面を有する第１成形型と、
   前記両側の外面のうち第２側の外面を成形するための第２成形面を有する第２成形型であって、前記第１成形型における前記第１成形面の前記曲げ部の曲率半径方向内側の部分と離間し、かつ、前記第１成形面の前記曲げ部の曲率半径方向外側の部分と接する位置に配置された状態の前記曲げ部を押圧するように構成された前記第２成形型と、
   を備える、二重管の成形装置。
6. 二重管の成形装置であって、
   前記二重管に形成された曲げ部における前記曲げ部の中心軸を含む平面を挟んだ両側の外面のうち第１側の外面を成形するための第１成形面を有する第１成形型と、
   前記両側の外面のうち第２側の外面を成形するための第２成形面を有する第２成形型であって、前記第１成形型における前記第１成形面に対して前記曲げ部の曲率半径方向外側に偏った位置に配置された状態の前記曲げ部を押圧するように構成された前記第２成形型と、
   を備え、
   前記第１成形型は、前記第１成形面における前記曲げ部の曲率半径方向外側の部分が内側の部分よりも前記第２側に突出するように構成される、二重管の成形装置。

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