JPH04182036A - 管材等の螺線曲げ加工方法 - 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］ 本発明は管材等の螺線曲げ加工方法に係り、より詳細に
は熱交換機やコイルへネ等に用いられる螺線状の管材や
中実材の製造に適用され。

簡単な機構と手順で管材等を螺線状に形成する方法に関
する。

［従来の技術］ 管材等の曲げ加工品は、配管・輸送用機器・家庭電気製
品・機械構造部品等の多種多様な分野て利用されている
。特に、熱交換機の要部に用いられる管材やコイルハネ
の製造においては管材や中実材の鱈線状曲げ加工か不可
欠てあり、その加工精度についても益々高いレベルが要
求されつつある。

従来から、螺線状管材等の製造方法としては、所定径の
円柱形材に真直な管材を巻回させて塑性加工を施すとい
う単純な手段か採用されているか、管材等の横断面の変
形や加工後に生しるスプリングバック等の発生により、
高精度の加工を施すことが困難とされている。

一方、本願の発明者は、簡単な装置で管材等を高精度に
曲げ加工する手段として「押し通し曲げ加工方法及び同
方法による曲げ加工装置」（特願平１−１２０８９４）
を提案している。

この加工方法の基本的構成は第９図に示され、「管材・
形材または中実材１０１を拘持しなから挿通せしめるガ
イドシリンダ１０２と該ガイドシリンダ１０２を貫通し
た管材・形材または中実材１０１の一部をベアリング部
１０３ａで拘持するダイス１０３とからなり、ガイドシ
リンダ１０２の中心軸とダイス１０３のヘアリンク部１
０３ａの中心とを相対的にズラせた状態て管材・形材ま
たは中実材１０１をガイドシリンダ１０２とダイス１０
３に押し通すことを特徴とした方法」てあり、同方法よ
れば、ガイドシリンダ１０２とダイス１０３のオフセッ
トｕを制御するたけて任意の曲げ半径を有する連続的な
曲げ加工を可能にすると共に、管材等１０１の横断面の
変形を抑制した加工を実現てきる。尚、アプローチＶを
制御することによっても曲げ半径を制御することか可能
である。

［発明か解決しようとする課題］ ところて、従来技術による螺線状管材等の製造において
は、高い加工精度を要求てきないたけてなく、螺線の径
か変る毎に別の円柱形材を用意しなければならないとい
う不利不便かある。

また、熱交換機に用いられる螺線状の管材では、その加
工後の横断面に偏平化等か生じていると、熱媒体の流路
が狭くなる等の不具合を招いて熱交換率を低下させると
いう問題を派生させる。

更に、螺線径の小さい加工を行うと、管材等に無理な応
力が発生してクラックやシワが生し、製品の歩留りが悪
くなるという問題もある。

そこて、本発明は、先に提案している「押し通し曲げ加
工方法」を利用することにより、管材等に対して螺線径
や螺線ピッチを自在に変化させながら連続的に螺線形成
を施すことか可能てあり、且つ加工後の偏平化も極小に
抑制てきる加工方法を提供し、もって前記の諸課題を解
消することを目的として創作された。

［課題を解決するための手段］ 第一の発明は、管材または中実材を拘持しながら挿通せ
しめるガイドシリンダと該ガイドシリンダを貫通した管
材または中実材の一部をベアリング部で拘持するダイス
とを用い、管材または中実材をガイドシリンダとダイス
に押し通しながら、ダイスをガイドシリンダの中心軸に
対する垂直な面内で同中心軸を中心とした円軌道に沿っ
て移動させることを特徴とした管材等の螺線曲げ加工方
法に係る。

第二の発明は、第一の発明と同様のガイドシリンダとダ
イスとを用い、ダイスのベアリング部の中心をガイドシ
リンダの中心軸からオフセットさせた状態で、管材また
は中実材を回転させつつガイドシリンダとダイスに押し
通すことを特徴とした管材等の螺線曲げ加工方法に係る
。

第三の発明は、前記の各発明と同様のガイドシリンダと
ダイスとを用い、ダイスのベアリング部の中心をガイド
シリンダの中心軸からオフセットさせた状態て、管材・
形材または中実材をガイドシリンダとダイスに押し通す
と共に、ダイスから押し出された管材・形材または中実
材に対してガイドシリンダの中心軸方向とダイスのオフ
セット方向に略垂直な方向へ常時押圧力を加えることを
特徴とする管材等の螺線曲げ加工方法に係る。

［作用］ 第一の発明について； ガイドシリンダとダイスの間にはダイスの移動円軌道の
半径に相当するオフセットが設定されていることになる
ため、管材または中実材は両者の間て曲げモーメントを
受けると共に、ダイスのベアリング部によってその片側
表面か強力に摺接加工される。これにより、管材または
中実材はダイスのオフセット側へ曲げられた状態てダイ
スから連続的に押し出される。

一方、この曲げ機構を経時的観点から考察すると、管材
または中実材はガイドシリンダとダイスを押し通されな
がら搬送されており、またダイスは前記のオフセットを
有した状態てガイドシリンダの中心軸に垂直な面内を円
軌道に沿って移動せしめられているため、管材または中
実材の表面におけるダイスのベアリング部との摺接領域
は軸方向へ進行する螺線状軌跡となる。更に、前記の曲
げモーメントは、逐次進行してゆく摺接加工領域におい
て管材または中実材をダイスのオフセット側へ曲げる態
様で作用する。即ち、曲げ合力は各時点ての摺接領域に
対して同領域面に垂直な方向へ作用していることになる
。

この結果、管材または中実材は曲げ方向を逐次その円周
方向に変化せしめられながら押し出されてゆくことにな
り、押し出された管材または中実材は螺線状に形成され
る。また、ダイスのベアリング部は曲げによって生じる
管材または中実材の横断面の矯正を行う役割を果たし、
押し出し後の管材または中実材の偏平化か矯正されてそ
の横断面形状は円形に維持される。

第二の発明について； 前記の第一の発明から明らかなように、管材または中実
材に螺線加工を施すには、管材または中実材の表面にお
けるダイスのベアリング部との摺接領域か軸方向へ進行
する螺線状軌跡となることか条件となる。

この条件は、第一の発明によるたけでなく、ガイドシリ
ンダに対してダイスをオフセットさせた状態で管材また
は中実材を回転させながら押し通すことによっても実現
てきる。この発明において管材または中実材に回転を与
えているのはそのためであり、その回転と押し送りによ
って、ダイスのベアリング部と管材または中実材の表面
との摺接領域が軸方向へ進行する螺線状の軌跡となる。

第三の発明について； 従来技術の押し通し曲げ加工方法において同一方向への
曲げのみを連続的に実行させると、押し出された曲げ加
工後の管材・形材または中実材は同一平面内で円弧を描
いてゆくようになり、実際上は一周以上の環状曲げ加工
か不可能になる。しかし、押し出されてくる管材・形材
または中実材を更に前記平面と垂直な方法へ曲げ加工す
ると、螺線形状に形成されてゆくことになって連続的な
加工も可能になる。

この発明ては、従来技術の押し通し曲げ加工方法におい
て、ダイスから押し出された管材・形材または中実材に
対して、直にガイドシリンダの中心軸方向とダイスのオ
フセット方向に略垂直な関係を有する方向へ常時押圧力
を加える手順を付加することにより、結果的に管材・形
材または中実材の螺線曲げ加工を可能にしている。特に
、この発明ではダイスの円軌道移動条件や回転摺接条件
か存在しないため、管材や中実材たけでなく任意形状の
形材を螺線曲げの対象として選択てきるという利点を有
している。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、各
実施例においては、比較的加工か容易な管材を加工対象
としているが、原理的には中実材についても加工上の各
種パラメータを適宜設定することにより同様の螺線曲げ
を施すことかできる。

Ｘ農皇］ この実施例は第一の発明に対応するものである。

先ず、第１図はダイスとガイドシリンダの相対的関係を
示す正面図てあり、ｌはダイス（実線）、ｌａはダイス
ｌのベアリング部、２はダイスｌの背後に位置するカイ
トシリンタ（点線）、２ａはガイドシリンダ２に形成さ
れている挿通孔である。

今、ガイドシリンダ２側の挿通孔２ａとダイス１のベア
リング部１ａに管材（図示せず）を押し通しながら、ベ
アリング部１ａの中心Ｃ１か挿通孔２ａの中心軸Ｃ２か
らＵたけオフセットされると、第９図と同様の態様にな
り、そのままては管材の押し通し曲げ加工かなされるこ
とになる。

この実施例ては、更にベアリング部１ａの中心Ｃ１かガ
イドシリンダ側の中心軸Ｃ２に垂直な面内（第１図ては
紙面と平行な面）てオフセットＵを半径とした円軌跡上
（二点！ｌ線）を移動してゆくようにダイスｌを移動さ
せる。

この結果、押し通されてゆく管材には、真直させた仮定
状態て第２図に示すようなベアリング部１ａとの摺接領
域が構成されることになる。即ち、管材３の表面には、
その軸方向へ螺線状の摺接領域４が経時的に構成されて
ゆくことになる。

換言すれば、オフセットＵか設定されていることにより
、管材３の押し通しにつれてベアリング部１ａが経時的
にその摺接領域と圧接し、各時点の圧接状態において、
管材３に対してはガイドシリンダ２とダイス１の間のア
プローチ（第９図のＶに相当）と圧接合力との積に相当
する曲げモーメントか管材３に作用していたと共に、そ
の圧接合力の方向か第１図における中心Ｃ２から中心Ｃ
１へ向う方向（その時点てのオフセット方向）となるこ
とから同方向への曲げ加工かなされていたことになる。

そして、このような経時的な曲げ加工条件に基づいて管
材３がダイス１のベアリング部１ａから押し出されると
、管材３は螺線状に連続的曲げ加工かなされた状態て押
し出されてゆく。

次に、この螺線曲げ加工方法を実施するための装置を具
体的に説明する。

第３図、第４図、及び第５図は、それぞれその装置の側
面図、正面図、及び平面図を示し、１．２．３はそれぞ
れ前記のダイス、ガイドシリンダ、管材を示す。

この装置は、本体部１１偏に対してＡＣサーボモータＭ
ｘ″ｔ’ｘ軸方向にのみ移動せしめられる移動台１２と
、同移動台１２に搭載されており、同移動台１２に対し
てＡＣサーボモータＭｙてｙ軸方向にのみ移動せしめら
れる移動台１３を備え、同移動台１３にダイスｌか取付
けられており、本体部１１側にはガイドシリンダ２と管
材３の送り機構１４が設けられている。

このような構成に基づいて、この装置てはＡＣサーボモ
ータＭｘ、Ｍｙを制御することにより、移動台１３をガ
イドシリンダ２との相対的関係において縦横に移動させ
ることができる。

即ち、ガイドシリンダ２の中心軸（Ｃ２：第１図）に対
してダイスｌのベアリング部１ａの中心（ＣＩ、第１図
）を任意の方向へオフセットさせることかでき、Ｘ軸方
向へｘ＝ｕ−ｓｉｎωｔ、ｙ軸方向へｙ＝ｕ°ＣＯ５ω
ｔの関数（但し、ωニ一定角度、ｔ；時間）てＡＣサー
ボモータＭｘ、Ｍｙを制御すると、ダイス１側の中心Ｃ
１をガイドシリンダ２側の中心軸Ｃ２に対して円軌道を
描かせることが可能になる。

そして、管材３をガイドシリンダ２とダイス１に挿通さ
せて、送り機構１４で前方へ押し通しながらダイス１を
前記の円軌道に沿って強制移動させると、管材３には経
時的に第２図に示したような摺接加工領域４が構成され
、ダイス１のベアリング部１ａを通過した管材３は第３
図の３ａて示すような態様て螺線曲げ加工されたものと
なる。尚、この実施例てはオフセットＵを一定にしてい
るか、これを経時的に変化させることによって螺線径を
任意に変化させることかでき、また送り機構１４での管
材３の送り速度を変化させることにより螺線ピッチをも
変化させることかてきる。

Ｘ亙亘ユ この実施例は第二の発明に対応するものであり、その螺
線曲げ加工装置の概略構成図は第６図に示される。

同図において、１はダイス、２はガイドシリンダ、３は
管材てあり、ダイス１のベアリング部の中心かガイドシ
リンダ２の中心軸に対してＵだけオフセットされた状態
て固定されている。当然に、このオフセットを設定する
構成は第３図から第５図に示した機構によって実現でき
る。

一方、この実施例においては、管材３の送り機構側に特
會かある。即ち、移動台２１に、管材３のチャッキング
部２２と、同チャッキング部２２をラジアルベアリング
（図示せず）を介して把持するステータ一部２３と、前
記のチャッキング部２２に設けられているギヤ２２ａと
歯合して同チャッキング部２２を回転せしめるギャトモ
ータ２４を搭載せしめ、且つその移動台２工を別途駆動
機構（図示せず）によりガイドシリンダ２の中心軸と平
行に移動させる構成になっている。

螺線曲げ加工の実施時においては、第６図に示すように
、管材３をガイドシリンダ２とダイス１に挿通させた後
、チャッキング部２２により管材３の端部を咬持させ、
ダイス１をガイドシリンダ２に対してＵたけオフセット
させた状態て、ギヤトモータ２４を回転させなから移動
台２１全体をガイドシリンダ２側へ駆動させる。尚、移
動台２１の送り速度とギャドモータ２４の回転による管
材３の回転速度とは一定の関係を有するように同期かと
られる。

この結果、管材３は回転せしめられながら、ガイドシリ
ンダ２とオフセットされたダイスｌとを押し通され、管
材３の表面には第２図で示したような摺接加工領域４か
経時的に構成されてゆくことになる。従って、実施例１
で解説したと同様に、この実施例においてもダイス１か
ら押し出された後の管材３は、第６図に示すように螺線
状に形成されたものとなる。尚、この場合に、移動台２
１の送り速度やギャドモータ２４の回転速度、及びオフ
セットＵの大きさを制御することにより、螺線ピウチ及
び螺線半径を任意に変更てきることはいうまてもない。

支ム輿ｌ この実施例は第三の発明に対応するものである。

そして、この場合の螺線曲げ加工を実施するための装置
は、第７図（側面図）及び第８図（正面図）に示される
ように、基本的には実施例１て使用した装置とほぼ同様
の構成を有している。ただ、本実施例における装置ては
、移動台１３の前面にＡＣサーボモータＭｕとそれによ
って上下方向（ｙ軸方向）へ移動せしめられる片側逃げ
ダイス３１が搭載されている。即ち、この実施例の装置
ては１片側逃げダイス３１のベアリング部の中心をダイ
スｌのベアリング部の中心から上側へオフセットてきる
ようにしておき、ダイス１から押し出された管材３を更
に上側へ曲げ加工するようになっている。

今、この装置において、ＡＣサーボモータＭＸて移動台
１２をＸ軸方向へ所定量たけ移動させることによりダイ
ス１をガイドシリンダ２に対してＸ軸方向へＵたけオフ
セットさせ、またＡＣサーボモータＭｙて移動台１３を
ニュートラル位置（ガイドシリンダ２に対するダイス１
のｙ軸方向オフセットか０となる位置）ヘセットさせた
状態とし、その状態で送り機構１４によって管材３を押
し通すようにすると、ガイドシリンダ２とダイス１のオ
フセット関係で単純な曲げ加工か行われることになる。

即ち、前記の片側逃げダイス３１か存在しない場合には
、ダイスｌから押し出された管材３かダイスｌのオフセ
ット方向（Ｘ軸方向＝水平方向）へオフセットＵに対応
した曲げ半径で曲げられ、その加工が継続的に行われる
と、水平面内て連続的に円弧を描き続けて管材３の先端
かダイス１の側部へ戻ることになる。

しかし、片側逃げダイス３１を設け、ＡＣサーボモータ
Ｍｕによって同タイス３１をダイスｌに対して上側へオ
フセットしておくと、ダイス１から押し出された管材３
は水平方向への曲げたけてなく上側方向への曲げ加工を
も受ける。この結果、片側逃げダイス３１を通過した後
の管材３は、第７図の示すように上側へ螺線形成された
ものとして押し出されてゆくことになる。即ち、結果的
には押し出し後の管材３に対して８２図に示したような
螺線状の摺接領域４か経時的に構成されていることにな
る。

尚、この実施例の方式によれば、螺線曲げ半径はＡＣサ
ーボモータＭｘてオフセットＵを制御することにより任
意に変更てき、また螺線ピッチについては、ＡＣサーボ
モータＭｕてダイス１に対する片側逃げダイス３１のオ
フセットを制御することにより任意に変更てきる。更に
、この方式ては、実施例１や実施例２のように回転摺接
条件を伴わないため１円形材たけでなく、任意の横断面
形状を有した形材に対する螺線曲げ加工か可能になる。

［発明の効果コ 本発明は以上の構成を有していることにより、次のよう
な効果を奏する。

各請求項の発明は、ダイスとガイドシリンダと送り機構
とからなる簡単な機構を用いて、ダイスや送り機構の単
純な制御によって、管材や中実材に対する連続的な螺線
曲げ加工を可能にする。

また、本発明の方法によれば、連続的な加工中に螺線径
や螺線ピッチを自在に変更制御てきるという利点を有し
ている。また更に、本発明の方法ては、管材等に対して
摺接加工という特殊な塑性加工条件を用いて螺線曲げを
実行させているため、管材等の偏平化や加工後のスプリ
ングバックかなく、極めて精度の高い螺線加工製品を得
ることかてきる。

尚、請求項（３）の発明は、任意の形状の形材に対して
も連続的な螺線曲げを施せるという利点を有している。

従って、本発明の方法は、熱交換機等に利用される螺線
上管材等の製造に最適な方法てあり、高い精度の製品を
簡素な工程て量産でき、製造コストの低減化に寄与する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１におけるダイスとガイドシリンダの相
対的関係を示す正面図、第２図は押し通されてゆく管材
に対する摺接加工領域の軌跡を示す図、第３図は螺線曲
げ加工装置（実施例１）の側面図、第４図は同正面図、
第５図は同平面図、第６図は螺線曲げ加工装置（実施例
２）の概略斜視図、第７図は螺線曲げ加工装置（実施例
３）の側面図、第８図は同正面図、第９図は押し通し曲
げ加工装置の要部断面図である。 ｌ・・・ダイス　１ａ・・・ベアリング部２・・・ガイ
ドシリンダ　２ａ・・・挿通孔Ｃ１・・・ベアリング部
の中心 Ｃ２・・・ガイドシリンダの中心軸　３・・・管材４・
・・摺接領域　１１・・・本体部　１２・・・移動台１
３・・・移動台　１４・・・送り機構Ｍｘ、Ｍｙ・・・
ＡＣサーボモータ　２１・・・移動台２２・・・チャッ
キンク部　２２　ａ−・・ギヤ２３・・・ステータ一部
　２４・・・ギャトモータ３１・・・片側逃げダイス 第１図　。 第２図 第６図 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）管材または中実材を拘持しながら挿通せしめるガ
   イドシリンダと該ガイドシリンダを貫通した管材または
   中実材の一部をベアリング部で拘持するダイスとを用い
   、管材または中実材をガイドシリンダとダイスに押し通
   しなから、ダイスをガイドシリンダの中心軸に対する垂
   直な面内で同中心軸を中心とした円軌道に沿って移動さ
   せることを特徴とした管材等の螺線曲げ加工方法。
2. （２）管材または中実材を拘持しながら挿通せしめるガ
   イドシリンダと該ガイドシリンダを貫通した管材または
   中実材の一部をベアリング部で拘持するダイスとを用い
   、ダイスのベアリング部の中心をガイドシリンダの中心
   軸からオフセットさせた状態で、管材または中実材を回
   転させつつガイドシリンダとダイスに押し通すことを特
   徴とした管材等の螺線曲げ加工方法。
3. （３）管材・形材または中実材を拘持しながら挿通せし
   めるガイドシリンダと該ガイドシリンダを貫通した管材
   ・形材または中実材の一部をベアリング部で拘持するダ
   イスとを用い、ダイスのベアリング部の中心をガイドシ
   リンダの中心軸からオフセットさせた状態で、管材・形
   材または中実材をガイドシリンダとダイスに押し通すと
   共に、ダイスから押し出された管材・形材または中実材
   に対してガイドシリンダの中心軸方向とダイスのオフセ
   ット方向に略垂直な方向へ常時押圧力を加えることを特
   徴とする管材等の螺線曲げ加工方法。