JPH02151319A - パイプの曲げ加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パイプの曲げ加工方法、及び、これを具体化
したパイプの曲げ加工装置に関する。

（従来の技術） 自動車には、所定の形状に曲げ加工された多数のパイプ
部品が使用されており、例えば、エンジン部品であるエ
キゾースト会マニホールドでは、ステンレス製からなる
パイプを使用することによって、排気効率の向上を図る
と共に、剛性や耐久性に支障をきたすことなく部品の軽
量化を図っている。

このように、パイプを所定形状に曲げる曲げ加工方法に
ついては、パイプの肉厚、曲げ角度、パイプ部品の形状
等に応じて各種の方式があるが、そのうちの−例として
、第８図に示すような「引き曲げ方式」と称されるもの
がある。

この方式にあっては、先ず、回転可能な曲げ型１に対し
、締付は型２によりパイプＰを締付け、このパイプＰの
背部を圧力型３で押さえておく。

そして、この状態の下で曲げ型１を回転してゆき、曲げ
型１の回転に伴って、パイプＰを曲げ型１の外周形状に
引き曲げるようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したエキゾースト番マニホールドは、多
数の部品が搭載される狭小なエンジンルーム内に取付け
られるものであるため、レイアウト上の制約を受け、曲
率半径の小さい曲げ加工（以下、極小曲げ加工）を行わ
なければならない場合がある。この「極小曲げ加工」と
は、パイプの中心線での曲率をＲとし、パイプの外径を
ｄとすると、Ｒ≦１．５ｄとなる場合の曲げ加工を表す
ものである。

この極小曲げ加工を前述した曲げ加工方法によって行っ
た場合、パイプＰの素材は、曲げの外側部分では引っ張
りの力を、曲げの内側部分では圧縮の力を受けるために
、曲げ部分にわれ、しわ等が発生することがあり、所望
のパイプ部品を得ることができなかった。この加工不良
状態を示すと第９図の通りであり、第９図（Ａ）に示さ
れるように、曲げ外側壁が内側にひけて曲げ部分の中空
孔が偏平断面ａになっているもの、同図（Ｂ）に示され
るように、曲げ外側壁にわれｂが生じているもの、同図
（Ｃ）に示されるように、曲げ内側壁にしわＣが生じて
いるものがある。われｂが発生したパイプ部品では流体
が外部に漏洩するため好ましくないのは当然であるが、
偏平断面ａとなったもの、あるいは、しわＣが発生した
ものにあっても、パイプ内部を流れる流体の通路抵抗が
増加するので好ましいものではない。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであり、第１の目的は、前記われ等の加工不良
を発生することなく、パイプの極小曲げ加工を行い得る
パイプの曲げ加工方法を提供することにある。また、本
発明の第２の目的は、前記加工不良を発生することなく
、パイプの極小曲げ加工を行い得るパイプの曲げ加工装
置を提供することにある。

（課題を解決するための４攻） 一ヒ記第１の目的を達成するための本発明は、パイプの
外周に当接する受溝が形成され回転可能な曲げ型に対し
、締付は型によりパイプを締付け、前記曲げ型の回転に
伴ってパイプを前記曲げ型の前記受溝に沿って曲げるパ
イプの曲げ加工方法であって、前記曲げ型と該曲げ型に
対向する前記締付は型とにより前記パイプを締付けると
共に、前記曲げ型の前記受溝に連なる受溝が形成され前
記曲げ型に隣接するワイパと該ワイパに対向する圧力型
とにより前記パイプを挟持した後に、前記パイプの挟持
側から締付は側に向かう軸方向の加圧力を前記パイプに
対して加えつつ、前記曲げ型を曲げ開始位置から曲げ終
了位置まで回転させ、この回転に伴って、パイプを前記
曲げ型の前記受溝に沿って曲げるようにしたパイプの曲
げ加工方法である。

また、上記第２の目的を達成するための本発明は、パイ
プの外周に当接する受溝が形成された曲げ型と該曲げ型
に対向する締付は型とにより前記パイプを締付ける締付
は部を、前記曲げ型の回動中心を中心として回動自在に
装置本体に装着し、前記曲げ型の前記受溝に連なる受溝
が形成され前記曲げ型に隣接するワイパと該ワイパに対
向する圧力型とにより前記パイプを挟持する挟持部を前
記装置本体に装着し、前記締付は部を曲げ開始位置から
曲げ終了位置まで回動させる駆動部を前記装置本体に設
け、前記締付は部が曲げ開始位置から曲げ終了位置まで
回動する際に、前記挟持部側から前記締付は部側に向か
う軸方向の加圧力を前記パイプに対して加える加圧機構
を前記装置本体に設けてなるパイプの曲げ加工装置であ
る。

（作用） パイプを締付は部により締付けると共に、挟持部により
挟持する。そして、加圧機構により挟持部側から締付は
部側に向かう軸方向の加圧力をパイプに対して加えつつ
、締付は部を駆動部により曲げ開始位置から曲げ終了位
置まで回動させる。

すると、前記加圧力によりパイプの一部を曲げの外側部
分に押し込む共に、ワイパにより曲げの内側部分への押
し込みを規制しながら、締付は部の回動に伴って、パイ
プは曲げ型の受溝に沿って曲げられる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１〜６図は、本発明のパイプの曲げ加工方法を具体化
した曲げ加工装置を組込んだパイプベンダ装置を示すも
のである。

このパイプベンダ装置を概説すれば、パイプの送り及び
ヒネリを行う走行装置６と、パイプの曲げ加工を行う曲
げ加工機構８と、曲げ加工の際に軸方向の加圧力をパイ
プに加える加圧機構２１とを有している。そして、この
パイプベンダ装置は、パイプの送り、パイプのヒネリ、
曲げ角度等を数値制御することによって、パイプを所定
の方向、角度に連続的な曲げ加工を行い、第７図（Ａ）
、（Ｂ）に示されるようなパイプ部品を製造するために
使用される。このパイプ部品は、前述したエキゾースト
−マニホールドであり、狭小なエンジンルーム内におけ
るレイアウト上の制約を満足させるために極少曲げ加工
Ｋが施されている。

更に詳述すると、パイプベンダ装置は、第１．２図に示
すように、装置本体としてのベツド４を何し、この上端
面には、後述する曲げ加工機構８に向かう方向に延伸す
るレール５が設けられている。このレール５上には、レ
ール５の延伸方向及びこれと直交する方向に移動可能な
テーブル２０が取付けられており、該テーブル２０に、
走行装置としてのキャリッジ６が固定されている。キャ
リッジ６の先端には、パイプＰの一端を保持すると共に
パイプＰにヒネリを加えるために、軸心を中心として両
方向に回動自在なチャック７が設けられている。該チャ
ック７が所定角度だけ回動するのに伴ってパイプＰも前
記所定角度だけ回動して、前記ヒネリが加えられるよう
になっている。

このチャック７を回転させるヒネリ用モータがキャリッ
ジ６に内蔵されており、また、テーブル２０自身をレー
ル５に沿って進退移動させる送り用モータがテーブル２
０に設けられている。

曲げ加工機構８は、ベツド４の端部に設けられており、
パイプＰの軸方向所定位置を挟持する挟持部９と、パイ
プＰを締付けると共に曲げ加工を行う締付は部１０とか
ら構成されている。

前記挟持部９は、第４図に示すように、支持板１１を介
してベツド４に固定されており、パイプＰの曲げ内側部
分に位置し、パイプＰの曲げ内側壁に当接するワイパ１
２が前記支持板１１に取付けられている。このワイパ１
２は、パイプＰの曲げ加工の際に曲げ内側壁にしわが生
じるのを防止するためのものであり、パイプＰの外径、
曲げ半径に応じて交換あるいは取付は位置を調整してボ
ルトにより固定されている。ワイパ１２におけるパイプ
部側の端面には、断面略半円形の受溝１２ａが形成され
ている。一方、前記支持板１１のパイプＰの曲げ外側部
分には、油圧により駆動される第１油圧シリンダ１３が
設けられており、このシリンダ１３のロッド１４の先端
には前記ワイパ１２に対向する圧力型３が連結されてい
る。これにより、圧力型３はパイプＰの曲げ外側壁に対
して進退可能となっており、圧力型３におけるバイブ部
側の端面には、断面略半円形の受溝３ａが形成されてい
る。そして、前記キャリッジ６に保持されたパイプＰが
ワイパ１２の受溝１２ａに沿って搬入された後、油圧シ
リンダ１３が駆動され圧力型３が前進移動することによ
り、受溝１２ａ１３ａでパイプＰを挟持するようになっ
ている。

また、前記締付は部１０は、第３．５図に示すように、
回動軸１７を中心としてベツド４に対して回動自在に設
けられており、前記回動軸１７には、上端面に係合溝１
５ａが形成された曲げロール１５が連結固定されている
。この曲げロール１５の上部には、第１図に示すように
、前記回動軸１７と同軸に円筒形状の曲げ型１が、その
下端面に形成された凸部１ｂが前記係合溝１５ａと係合
した状態で装着されている。この曲げ型１は、パイプＰ
の曲げ半径に応じて複数個の曲げ型１が用意されており
、パイプ部品の曲げ半径に適した曲げ型１に交換して使
用されるようになっている。

各曲げ型１の外周面には、断面略半円形の受溝１ａが形
成されている。前述したワイパ１２は、この曲げ型１に
隣接すると共に、受溝１２ａが曲げ型１の受溝１ａと連
らなる位置に調節されて、支持板１１に取付けられてい
る。一方、前記曲げロール１５に取付けられたブラッケ
ト１６には、油圧により駆動される第２油圧シリンダ１
８が設けられており、このシリンダ１８のロッド１９の
先端には前記曲げ型１に対向する締付は型２が連結され
、これにより、締付は型２はパイプＰの外側壁に対して
進退可能となっている。締付は型２におけるパイプ計測
の端面には、断面略半円形の受溝２ａが形成されている
。そして、前記挟持部９によりパイプＰを挟持した後、
油圧シリンダ１８が駆動され締付は型２が前進移動する
ことにより、受溝１ａ、２ａでパイプＰを締付けるよう
になっている。また、ベツド４には、締付は部１０を曲
げ開始位置と曲げ終了位置との間で回動させる駆動部と
しての第３油圧シリンダ２６が内蔵されており、この油
圧シリンダ２６のロッド２７の先端には、前記回動軸１
７に設けられたピニオン２８と噛み合うラック２９が連
結されている。

加圧機構２１は、第１図に示すように、キャリッジ６に
保持されると共に前記挟持部９により把持されたパイプ
Ｐに対して、キャリッジ６側から軸方向の加圧力を加え
るものであって、テーブル２０の下面には、チェーン２
４が引っ掛けられており、減速機構２３、クラッチ、案
内ローラ２５を介して前記チェーン２４を駆動する電動
モータ２２が前記ベツド４に取付けられている。そして
、チェーン２４を駆動しテーブル２０自体を牽引するこ
とによって、前記加圧力が作り出されるようになってい
る。このような加圧力の値は、パイプ部品の曲げ半径、
曲げ角度等により決定され、パイプＰの曲げ初めから曲
げ終了まで追従して加えられるようになっている。加圧
力の一例を示すと以下の通りである。

パイプ外径ｄ　　　４２．７ｍｍ パイプ肉厚　　　　２．　０ｍｍ パイプ材質　　　ステンレス 曲げ半径Ｒ６０ｍｍ 曲げ角度　　　　９０度 Ｒ／ｄ　　　　　　１．４　（極小曲げ加工）の場合 加圧力　　　　　３．　２ｔｏｎ である。

尚、図示は省略するが、パイプの曲げ加工の際には、従
来公知の心金（マンドレル）が使用され、キャリッジ６
側からパイプＰ内に嵌合させた状態で曲げ加工を行うこ
とにより、曲げ部におけるパイプＰの偏平化、及び、し
わの発生が防止されるようになっている。

ト述したパイプベンダ装置を用いてパイプＰを曲げ加工
するには、・第１〜３図に示されるように、パイプ部品
の外径、曲げ半径に応じた曲げ型１を選択し、これを曲
げロール１５上に装着する。また、ワイパ１２を、その
受溝１２ａが前記曲げ型１の受溝１ａに連らなる位置に
調節して、支持板１１に取付ける。そして、第１、第２
油圧シリンダ１３．１８のロッド１４．１９は、ともに
後進位置にあり、圧力型３、締付は型２はパイプＰに対
して後退している。

前記パイプＰの一端は、キャリッジ６先端のチャック７
に保持されており、テーブル２０をパイプＰの軸方向及
びこれと直交する方向に調整移動することにより、パイ
プＰの曲げ内側壁は、ワイパ１２と曲げ型１の受溝１２
ａ、１ａのそれぞれに当接している。

この状態の下で、パイプ部品の曲げ加工されない部分つ
まり直線部分に応じた距離分だけ、テープル２０を曲げ
加工機構８側に前進させる。その後に、挟持部９の第１
油圧シリンダ１３を駆動して圧力型３を前進させ、ワイ
パ１２と圧力型３の両受溝１２　ａ　ｓ　３　ａでパイ
プＰを挟持すると共に、締付は部１０の第２油圧シリン
ダ１８を駆動して締付は型２を前進させ、曲げ型１と締
付は型２の両受溝１ａ、２ａでパイプＰを締付ける。

そして、電動モータ２２を駆動してチェーン２４により
テーブル２０を牽引することにより予め設定された値の
加圧力をパイプＰに作用させたまま、第３油圧シリンダ
２６を駆動させ、締付は部１０を回動軸１７を中心とし
て第３図に示す曲げ開始位置から第６図に示す曲げ終了
位置まで回動する。このとき、曲げ型１の回動に伴って
、パイプＰの曲げ外側壁Ｐｏは引っ張りの力を受けるが
、軸方向には所定の加圧力が加えられているため、これ
ら両方の力によって、曲げ外側壁ＰｏにはパイプＰの素
材が押し込まれることになることから、曲げ外側壁Ｐｏ
の薄肉化によるわれが発生することはない。一方、曲げ
内側壁に連なる部分はワイパ１２の受溝１２ａに当接し
ており、また、曲げ内側壁では回動に伴う圧縮力をもと
もと受けているため、曲げ内側壁に軸方向の加圧力が作
用してもパイプＰの素材は曲げ内側壁には押し込まれる
ことはなく、前記加圧力は、ワイパ１２が当接している
パイプＰの肉厚が僅かに増加することによって吸収され
ている。従って、前記加圧力を加えても、この力はワイ
パ１２によって規ｍ１１されるので、曲げ内側壁にしわ
が生じることはない。前述したパイプ外径、肉厚、加圧
力等の条件の下で曲げ加工したパイプ部品を検査したと
ころ、ワイパ１２に当接したパイプＰの肉厚は、約２０
％増加したに過ぎず、かつ、パイプＰの内周面にはしわ
が生じていないため、流体の通路抵抗を増加させること
にはならないことも判明した。更に、パイプＰ内部に嵌
合された心金によって、パイプＰの曲げ部分の内周面を
平坦化して、パイプＰの内側壁Ｐ１のしわの発生が阻止
されると共に、曲げ部分の中空孔の偏平化が阻止されて
いる。このように曲げ加工不良を阻止しながら、パイプ
Ｐが回動軸１７を中心として曲げ型１の受溝１ａに沿っ
て、第６図に示すように曲げられることになる。

そして、第６図に示す状態で第２油圧シリンダ１８のロ
ッド１９・を後進させ、締付は型２をパイプＰに対して
後退させた後に、第３油圧シリンダを駆動して締付は部
１０を曲げ開始位置まで戻すことによって、パイプＰの
曲げ加工の１サイクルが完了する。次のサイクルに進む
場合には、パイプ部品の直線部分に応じてテーブル２０
を前進させたり、前サイクルにおける曲げ方向と異なる
方向に曲げるときには、チャック７を所定角度回動させ
た後に、上述した曲げ加工の１サイクルを行い、これを
繰り返すことによって、パイプＰは所定の方向、角度に
連続的な曲げ加工が行われる。

上述したように、本実施例にあっては、Ｒ≦１゜５ｄと
なる極小曲げ加工を、加工不良を生じることなく行うこ
とが可能となり、また、数値制御されるパイプベンダ装
置に曲げ加工装置を組込むことによって、高精度の連続
的な曲げ加工が施された高品質のパイプ部品、例えば、
エキゾースト・マニホールドを得ることが可能となる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、
例えば、パイプＰに軸方向の加圧力を加える加圧機構２
１を、油圧により駆動されるアクチュエータにより構成
してもよい。

また、パイプＰを連続的に曲げ加工しない場合には、走
行装置６は必要とせず、このときには、パイプにおける
挟持側の端部に押圧ブロックを当接させ、このブロック
に加圧機構２１を設けても良い。

（発明の効果） 上述したように、本発明によれば、パイプに対して軸方
向の加圧力を加えつつ、パイプの曲げ加工を行うように
したため、パイプの曲げ外側部分においては薄肉化によ
るわれの発生が防止でき、また、曲げの内側部分ではワ
イパにより前記加圧力を規制するようにしたため、曲げ
部分の内側においてはしわの発生が防止できるという実
用上多大な効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のパイプの曲げ加工方法を具体化した
曲げ加工装置を組込んだパイプベンダ装置の側面図、第
２図は、同パイプベンダ装置の平面図、第３図は、曲げ
加工前の同装置の要部を示す平面図、第４図は、第３図
のＴＶ−ＴＶ線に沿う断面図、第５図は、第３図の■−
ｖ線に沿う断面図、第６図は、曲げ加工後の同装置の要
部を示す平面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は、同装置によ
り曲げ加工されたパイプ部品を示す斜視図、第８図は、
−膜内な曲げ加工方法の一例を示す斜視図、第９図（Ａ
）〜（Ｃ）は、曲げ加工の際に生じる加工不良を示す断
面図である。 １・・・曲げ型、　１ａ・・・受溝、　２・・・締付は
型、３・・・圧力型、　　４・・・ベツド（装置本体）
、９・・・挟持部、　１０・・・締付は部、１２・・・
ワイパ、１２ａ・・・受溝、２６・・・第３油圧シリン
ダ（駆動部）、２１・・・加圧機構、　Ｐ・・・パイプ
。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社代理人　　弁
理士　　八　１）　幹　雄（他１名）第３ 第５図 第 ７図 （Ａ 第９ｒ！Ａ （Ａ） （Ｂ） （Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パイプの外周に当接する受溝が形成され回転可能
   な曲げ型に対し、締付け型によりパイプを締付け、前記
   曲げ型の回転に伴ってパイプを前記曲げ型の前記受溝に
   沿って曲げるパイプの曲げ加工方法であって、前記曲げ
   型と該曲げ型に対向する前記締付け型とにより前記パイ
   プを締付けると共に、前記曲げ型の前記受溝に連なる受
   溝が形成され前記曲げ型に隣接するワイパと該ワイパに
   対向する圧力型とにより前記パイプを挟持した後に、前
   記パイプの挟持側から締付け側に向かう軸方向の加圧力
   を前記パイプに対して加えつつ、前記曲げ型を曲げ開始
   位置から曲げ終了位置まで回転させ、この回転に伴って
   、パイプを前記曲げ型の前記受溝に沿って曲げるように
   したパイプの曲げ加工方法。
2. （２）パイプの外周に当接する受溝が形成された曲げ型
   と該曲げ型に対向する締付け型とにより前記パイプを締
   付ける締付け部を、前記曲げ型の回動中心を中心として
   回動自在に装置本体に装着し、前記曲げ型の前記受溝に
   連なる受溝が形成され前記曲げ型に隣接するワイパと該
   ワイパに対向する圧力型とにより前記パイプを挟持する
   挟持部を前記装置本体に装着し、前記締付け部を曲げ開
   始位置から曲げ終了位置まで回動させる駆動部を前記装
   置本体に設け、前記締付け部が曲げ開始位置から曲げ終
   了位置まで回動する際に、前記挟持部側から前記締付け
   部側に向かう軸方向の加圧力を前記パイプに対して加え
   る加圧機構を前記装置本体に設けてなるパイプの曲げ加
   工装置。