JPH0332427A - 管の曲げ加工方法 - 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） 本発明は管を塑性加工によって曲げる方法。

詳しくは曲げ加工方法の一つとして知られている押付は
曲げを利用して所定の曲率に曲げる方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 管、殊に金属円管の曲げ成形品は流体の各種配管に広く
使用されており、また建築構築用の部材など広い分野で
の用途が増加しつつある。

これらの曲げ成形品は一次製品である直線状の素材管を
ロール曲げ、プレス曲げ、引張り曲げ、押付は曲げ、引
き曲げなどの方法を用いて加工し二次製品としたもので
あるが、ロールや型などを用いて素材管を強制的に曲げ
る際に、特に管が薄肉であり或いは曲率が大きい場合は
曲げの内側に座屈によるしわが発生しやすく、或いは断
面形状が偏平化し更に局部的に潰れたリしやすいことは
広く知られている事実である。

座屈対策としては、全域引張応力場で加工するのが有効
とされているが１割れを生じやすいという欠点がある。

また、偏平化対策としては、型で拘束したり圧縮方向の
軸力を加えることが考えられているが、ＷＩ肉管につい
ては充分な効果がない。別の偏平化対策として、湾曲し
たマンドレルやプラグを素材管に押し通すことが一部で
実施されており、この方法は有効であるが長尺の素材管
に適用することができない。

更に、これらの問題点とは別に、ロールや型の強度およ
びこれらを支えた装置全体の強度の面から、素材管を曲
げ変形させる加工力をあまり大きくできないので、加熱
手段を併用するかまたは比較的軟質の素材管を用いなけ
ればならないという制約がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は管を曲げ加工する際にロールや型などを用いて
単にそのまま強制的に曲げる、という従来の加工技術が
もっている座屈しやすい、偏平化しやすい、管の材質に
制限がある。などの技術的課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押付は曲げの
技術を利用してしわを発生させないとともに所定の断面
形状を維持した所定曲率の曲がり管を、材質に制限され
ることなく生産できる管の曲げ加工方法を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、溝を有する湾曲した案内面を具えた固定型と
前記溝に対向した溝を有し前記案内面に沿って移動する
押し型とを用い、素材管を前記押し型の移動に伴って順
次前記二つの溝に挟み込んで前記案内面に沿って曲げ変
形させる。

という押付は曲げの方法を利用し、前記二つの溝が作る
孔型を素材管の断面よりも小さく形成し、素材管をこの
孔型の中でほぼ全外側局面から周方向ほぼ均等に圧下し
塑性状態としながら曲げ変形させることをもって前記技
術的課題を解決するための手段とした。

即ち、金属材料は塑性状態におかれていると僅かな外力
を付加するだけで容易に変形するという性質を有してお
り、本発明はこの性質を押付は曲げに適用して管を曲げ
るものであって、しわが発生しないとともに所定の断面
形状を維持して硬質の管も容易に曲げ変形させることを
可能としたものである。

管を曲げたとき発生する偏平化は５曲げによって発生す
る引張り・圧縮応力により曲げの外側部分は内側へ１曲
げの内側部分は外側へそれぞれ移動しようとする結果と
して生ずるものであり、またしわの原因である座屈は曲
げの内側部分に存在する圧縮応力による塑性不安定現象
である。

本発明によると、素材管をその断面よりも小さい孔型を
形成した二つの溝の間に挟み込んでほぼ全外側周面から
周方向ほぼ均等の圧下刃を加えて塑性状態においている
ので、如何なる方向へ曲げる場合でも曲げに要する力は
小さくてよく、発生する引張り・圧縮応力をきわめて小
さくできる結果、偏平化や座屈を有効に防止することが
できる。また、曲げに要する力が小さくてよいため、型
自身および型を支えた装置全体を高強度とする必要がな
く設備面で有利であり、或いは従来向げが不可能とされ
ていた高硬質の素材管を曲げることが可能となる。更に
、素材管に曲げ変形が生ずるのは溝が形成する孔型によ
って圧下刃が加えられている部分であり、そこではほぼ
全外側周面が押えつけられていることも偏平化の防止に
役立っている。

ここで、素材管がほぼ全外側局面から加えられる圧下刃
で圧延されることによって塑性状態とされた部分を曲げ
たとき偏平化などが防止されるという事実を、断面形状
の測定によって確認した試験結果に基いて説明する。

試験は第５図に示すように外側周面に溝１２．１４を有
する二個の圧延ロール１１．１３と、これらの溝１２．
１４が形成する孔型１５の出側に設置した拘束ロール１
６とを具えた装置を使用し、孔型１５に素材管Ｐを押込
んで圧延しながら圧延ロール１１、１３の回転により送
出させ、拘束ロール１６で押圧することにより管Ｐを孔
型１５の内部で一方の圧延ロール１１の方へ曲げ変形さ
せることによって行なった。

使用した素材管Ｐは外径３０ｍｍのアルミニウム押出し
円管（Ａ　６０６３−　Ｆ　’）で、肉厚１．５ｍａ＋
、２．０ｍｍ、３、０ｍｍの三種類である。また、圧延
ロール１１．１３は直径１５０■であって、溝１２．１
４は半径１４．５ｍｍの円弧に作られその両端の角は半
径１ｎの丸味がもたせである。尚、溝１２．１４の円弧
の中ノｂは圧延ロール１１．１３の外側局面から１ｎ＋
ｍだけ外方に位置しており、従って円弧は半円よりも少
し短かい（第６図参照）。このような二個の圧延ロール
１１．１３の溝１２．１４の店開距離に相当する圧延高
さＵおよび曲げ外側の曲率半径ρを変えて前記三種類の
円管に曲げを施した。Ｕ　＝　２９．０關のとき二つの
溝１２．１４は真円上の円弧からなる孔型１５を形成す
る（第７図参照）。

先ず、曲率１／ρを３　Ｘ　１０−３ｍ＋ａ−”とし、
曲げの半径方向からの角度φを曲げ外側の位置（第７図
Ｖ点）をφ＝０として外径をさまざまな角度位置で測定
した結果を第８図に示す。この図の横軸は角度φ、縦軸
は円管の加工前の外径ＤＯと加工後の外径りとの比Ｄ　
／　Ｄ　ｏであり、図中の実線は圧延高さをＵ　ｘ　＝
　２９．００ｍｍ、　Ｕ　２　＝　２８゜４５１！１１
１１．　Ｕ３＝２７．２０　ｍｍとしたときの孔型寸法
の計算値であって、実測値はこれらの計算値とよく一致
している。

また、この試験と併せて肉厚１．５ｍｍの円管を圧延高
さを２７．２０１１１１の一定として曲率１／ρ（Ｘ　
１０−３ｍｍ−１）を変えた場合の断面形状の測定を行
なった結果、第９図に示すように実線の計算値および曲
げを加えなかった場合（１／ρ＝０）とよく一致してい
ることが確認された。

尚、φ＝９０は向かい合った圧延ロールの間隙部に相当
し圧延ロールによる拘束を受けないにもかかわらず異常
なバルジ変形を生じていないことが判る。また、これら
の結果から、曲げられた管の形状は肉厚や曲率などの條
件によることなく、孔型の形状のみによって決定される
ことが判った。

第二に、肉厚３．　Ｏａｖ＋の円管を曲げて前記断面形
状の測定と同じ位置をφ＝Ｏとしたさまざまな角度位置
で肉厚を測定した結果を第１Ｏ図に示す。この図の横軸
は角度φ、ｌａ軸は加工前の肉厚ＳＯと加工後の肉厚Ｓ
との比Ｓ　／　Ｓ　ｏであり、一定の曲率１／ρ＝　３
　Ｘ　１０−”ｍｍ−１とし圧延高さを第８図の試験と
同じＵｌ、Ｕ２．Ｕ３として曲げを施した。肉厚の周方
向不均一は曲げによって生じたものであるが、本発明の
場合は孔型で圧延することにより肉厚が増加するため１
曲げの外側でも條件によっては初期肉厚よりも厚くなる
ことが判る。

これらの結果から、加工しようとする素材管の外径およ
び目標とする曲率に応じて圧延高さ。

拘束位置を決定することにより、正確に目標の曲率に曲
げられた管を作ることができることが判明し、またこれ
らの試験によって曲げられた管にしわの発生は認められ
なかった。

本発明においては、固定型が一方の圧延ロールに相当し
、押し型がもう一方の圧延ロールおよび拘束ロールに相
当することが明かであって、素材管は固定型の案内面の
形状に従って曲げられるのである。

（作　　用） 製品の管径よりも少し大径の管を素材に用い、この素材
管を固定型の溝に嵌めてその先端部分を固定型の前方へ
突出させ、押し型を案内面に沿い移動させて素材管の固
定型から前方へ突出している部分を順次二つの溝に挟み
込む。二つの溝が作る孔型は素材管の断面よりも小さく
。

素材管はほぼ全外側局面から圧下刃を受けて圧延され孔
型の内部で塑性状態におかれるとともに押し型によって
固定型の方へ押圧され、圧延による応力と押圧による応
力とが複合されて押し型の反対側へ曲げられ、押し型の
移動に伴って固定型の案内面に沿った湾曲形状に曲げら
れる。

（実　施　例） 図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を実施するための装置の一例を概略的に
示したものであって、固定型ｌは外側周面にほぼ半円長
の円弧からなる案内面２を具えているとともに断面半円
状の溝３を有しており、案内面２の円弧中心上に配置し
た支持軸４に押付は用流体圧シリンダ５が固着され、そ
のピストン杆５ａに固着した軸受枠６にロールからなり
外側周面に断面半円状の溝８を有する押し型７が支軸７
ａにより回転自由に支持されている。支持軸４はビニオ
ン・ラック４ａによって旋回用流体圧シリンダ９のピス
トン杆９ａと結合しており、これによって押付は用流体
圧シリンダ５は往復旋回させられる。また、押付は用流
体圧シリンダ５によって押し型７は案内面２にほぼ接触
した状態を維持して移動し、或いは案内面２から離れる
ことができる。

二つの溝３．８は向かい合っていて第７図と同様の孔型
１０を形成する。

このような構成の装置によって素材管を曲げるには、先
ず押付は用流体圧シリンダ５を案内面２の始端部へ向け
て押し型７を案内面２から離間させ、それらの間に素材
管Ｐを固定型１の溝３に嵌めた状態で押通し先端部Ｐａ
を前方へ突出させる（第２図）。次に押し型７を案内面
２に接近させてその溝８に素材管Ｐを嵌めるとともに二
つの溝３．８によって所定の孔型１０を形成させる（第
３図）。そして、押し型７を案内面２にほぼ接触させた
まま旋回用流体圧シリンダ９により移動させると、素材
管Ｐの先端部分Ｐａは順次形成される孔型ｌＯに順次嵌
込まれ孔型ｉｏの内部でほぼ全外側周面からほぼ均等な
圧下刃を受けて圧延され塑性状態におかれるとともに押
し型７による押圧作用を受け、圧延による応力と押圧に
よる応力とによって押し型７の反対側へ曲げられて押し
型７の移動に伴い案内面２に沿った湾曲形状に加工され
る。このとき、案内面２の始端部においてクランプなど
の締付は手段７Ａによって素材管Ｐを固定型ｌに拘束す
るとともに、押し型７と一体に移動するロールからなる
補助押し型７８をその前方に配置して素材管Ｐが正確に
案内面２に沿って曲げられるようにするのがよい（第４
図）。

尚、直線部分と湾曲部分とを有する製品を作ったとき、
湾曲部分は少し縮小しているが、しわがないとともに偏
平化していないので、流体を取扱う配管に使用したとき
損失を低減でき、また建築構築用部材に使用したとき外
観を損わない。

（発明の効果） 以上のように本発明によると、押付は曲げによる曲げ加
工の技術に固定型と押し型の向かい合った溝が作る孔型
を素材管の断面よりも少し小さくする、という僅かな変
更を加えるだけできわめて容易に所定の曲率に曲げるこ
とができるものであって、素材管のほぼ全外側局面を周
方向ほぼ均等に圧下して塑性状態として曲げるので小さ
い力で或いは硬質の管も確実に曲げられ、しかもしわの
発生や偏平化を伴うことがなく所定の断面形状を維持す
るのである。従って、流体の各種配管や建築構築用部材
など広い分野に用いられる曲がり管を簡単に製造するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の一例を示す正面略図、
第２図、第３図、第４図はその動作を示す説明図、第５
図は本発明の試験装置の断面略図、第６図は第５図の圧
延ロールの拡大部分図、第７図は第５図の孔型の説明図
、第８図、第９図、第１０図は試験結果を示す図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　溝を有する湾曲した案内面を具えた固定型と前記溝に
   対向した溝を有し前記案内面に沿って移動する押し型と
   を用い、素材管を前記押し型の移動に伴って順次前記二
   つの溝に挟み込んで前記案内面に沿って曲げ変形させる
   にあたり、前記二つの溝が作る孔型を素材管の断面より
   も小さく形成し、素材管をこの孔型の中でほぼ全外側周
   面から周方向ほぼ均等に圧下し塑性状態としながら曲げ
   変形させることを特徴とする管の曲げ加工方法。