JPH07148530A - 多重管を曲げる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 皺の発生を防止する。 【構成】 位置付け手段が、曲げ加工中において既に曲
げられた管部分の長さとは独立に、該管の長手方向にお
いて相対的に少なくとも２つの該マンドレルを、曲げ加
工中に、制御可能に配置することができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管に沿って縦に並んで
延びている複数の区分室を有する多重管を曲げ平面にお
いて曲げるための方法及び装置に関し、曲げ加工中、曲
げマンドレルは、管の区分室の各々に延びる。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】本明細書において、多重管
は、一体管に一緒に連結され、かつ管に沿って長手方向
に延びている区分室と呼ばれる複数の導管を具備する管
を意味する。区分室は、一般に、一つ以上の仕切り壁に
よって互いに分離される。仕切り壁は、例えば、二重壁
であり、各区分室は、それ自体完全な単一管であるか、
仕切り壁が、２つの区分室の間の共通壁になっている。
一般に、そのような管は、金属であり、例えば、鋼であ
る。

【０００３】公知の多重管の例は、所謂ＤＤ管であり、
２つの区分室を具備し、各々は、Ｄ形状断面を有し、互
いに面する平坦部分により互いに連結される。ＤＤ管の
断面は、円形、楕円又は他の形状である。それらの間の
仕切り壁は、共通壁である。ＤＤ管は、自動車産業にお
いて排気管のために益々使用されている。ＤＤ管の魅力
は、この形式の管が、高比出力を有する燃焼エンジンの
ために適切であり、かつ自動車において殆ど空間を取ら
ず、従って、空気力学的形状の設計において、柔軟性を
増大させることである。

【０００４】ＤＤ管は、通常、２つの区分室を備えた直
管として製造され、そしてその後、他の段階の中で、例
えば、排気管の必要な形状への曲げ動作によって修正さ
れる。

【０００５】ＤＤ管が、２つのＤ形状区分室の間の仕切
りを横断する曲げ平面において曲げられる方法が、実際
の作業において公知である。公知の方法において、曲げ
マンドレルは、Ｄ形状区分室の各々に挿入される。この
目的のために、各曲げマンドレルは、縦軸を横断する本
質的に一定の断面により延びている外側スリーブを有
し、この断面は、Ｄ形状区分室の断面に対応する。曲げ
マンドレルは、曲げの方に面する端部において平坦な前
面を有する。外側スリーブと平坦な前面の間の遷移領域
は、僅かに丸くされる。円形曲げテンプレートが、使用
される。管は、テンプレートの回りに曲げられる。各曲
げマンドレルは、管に十分に深く挿入され、その結果マ
ンドレルの外側スリーブの最前部境界は、曲げテンプレ
ートと管の接点を通った半径の約２〜５ｍｍ前方にあ
る。曲げマンドレルの各々の正しい位置は、各管サイ
ズ、曲げ半径等に対する実験によって決定され、そして
その後、再び変更されない。曲げマンドレルが、上述の
位置よりも管にさらに挿入されるならば、該遷移領域の
圧痕である隆起が、形成された曲げにおいて発生する。
曲げマンドレルが、管にさらにいっそう挿入されるなら
ば、曲げマンドレルが、曲げ中管によって曲げに引き込
まれる危険があり、曲げ動作を妨害し、かつ、曲げマン
ドレルと曲げ装置の他の部分に損傷を引き起こす。公知
の方法により、約９０°の曲げが形成され、即ち、多重
管は、９０°曲げられる。大きな曲げが作製される時、
曲げの内側におけるＤＤ管の外壁は、皺を表示し、そし
て曲げの外側における区分室は、平坦化される。これか
ら生ずる一つの不都合は、排気管として使用される時、
一方のＤ形状区分室に連結された燃焼エンジン・シリン
ダーと他方のＤ形状区分室に連結されたシリンダーの間
のガス平衡は、乱される。

【０００６】公知の方法の別の不都合は、同一曲げ平面
において２つの対向した曲げにおいてＤＤ管を曲げよう
する時、即ち、Ｓ形状曲げを形成する時、発生する。曲
げの内側における曲げマンドレルの位置は、曲げの外側
における曲げマンドレルの位置とは異なるために、Ｓ形
状曲げを作製する時、曲げマンドレルは、曲げ動作中、
一方の区分室から他方に移動されなければならない。こ
れは、生産時間の損失を生ずる。

【０００７】米国特許第４，００９，６０１号は、二重
管、特に２つの同心の丸管を曲げるための方法と装置に
関する。外側金属コアと内側金属コアを有する金属コア
は、２つの同心丸管に規定位置まで挿入され、そして曲
げ動作中固定される。内側金属コアと外側金属コアは、
金属棒と連結フランジにより、互いに関して硬直に固定
される。

【０００８】独国公開公報２ ７３２ ０４６号は、一
方が他方の内側に挿入された２つの管を曲げるための方
法と、方法を実施するための装置に関する。この刊行物
では、２つのマンドレルが使用され、丸いマンドレル
は、小管の内側に挿入され、そして三日月形マンドレル
は、小及び大管の間にある。両方のマンドレルは、剛性
棒を介して支持物に連結され、そして管を曲げる間、そ
れらの位置において保持される。

【０００９】本発明の目的は、多重管を少なくとも直角
曲げに曲げることを可能にする多重管を曲げるための方
法を提供することであり、多重管の区分室の断面形状
は、本質的に変化せず、そして皺は、管の外壁に発生し
ない。

【００１０】本発明の別の目的はまた、曲げマンドレル
を一方の区分室から他方に移動させる必要なしに、Ｓ形
状曲げが作製される方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明により、一つの見
地において、曲げ平面において多重管を曲げる装置が提
供され、管に関して、曲げ位置は、管に沿って漸次的に
移動され、そして曲げ中、マンドレルは、曲げ位置にお
いて各該区分室内に位置する。この装置は、例えば。曲
げの少なくとも部分中、曲げ位置における管に関する該
マンドレルの少なくとも一方の位置が、曲げの少なくと
も一つのパラメータにより変化することを特徴とする。

【００１２】曲げマンドレルは、固定位置に保持されな
いが、任意の瞬間において発生するそれぞれの区分室の
少なくとも一つの曲げパラメータによる位置において挿
入されることが見いだされた。試験により、本発明を使
用して、二重仕切り壁を備えたＤＤ管は、曲げの内側に
おいてＤＤ管の外壁における皺なしに、かつ複合Ｄ管の
各々の断面がかなりの程度まで形状を変化させることな
しに、１４０°を超える曲げに作製される。

【００１３】曲げマンドレルは、管において最良位置を
採用するために、互いに関して移動を許容される。弾性
的な拘束が、各マンドレルに適用される。代替的に、又
は付加的に、曲げマンドレルの少なくとも一方は、所望
の位置に押される。

【００１４】各区分室における曲げマンドレルの位置
は、曲げ動作中変化され、例えば、曲げ半径による。こ
のため、Ｓ曲げは、曲げマンドレルの位置を変化させる
ことにより作製され、そして多重管から集合的に曲げマ
ンドレルを除去し、かつその後、多重管における別の位
置に曲げマンドレルを集合的に再挿入する必要はない。
発明による方法が動作される速度は、結果的に増大され
る。

【００１５】本発明は、例えば、曲げパラメータが、す
でに曲げられた管の部分の長さであることを特徴とす
る。

【００１６】公知の方法により、円形断面を有するＤＤ
管を仮定すると、曲げ中、断面の平坦化が発生し、すで
に曲げられた管の部分の長さ、即ち、管が曲げられた角
度が増大する時、増大する。さらに、仕切り壁は、元の
位置に関して変位する。公知の方法により、９０°の曲
げに対して、断面の最小直径は、最大直径よりも約８％
小さい。

【００１７】本発明により、例えば、１４０°を超える
曲げに対する断面の最小直径は、最大直径よりも僅かに
約３％小さいことが見いだされた。

【００１８】本発明において、該マンドレルの第１が、
第１曲率半径に該曲げにおいて曲げられる第１の該区分
室に位置し、そして該マンドレルの第２が、該第１曲率
半径よりも大きな第２曲率半径に該曲げにおいて曲げら
れる該区分室の第２に位置する場合に、該曲げの少なく
とも初期フェーズ中、該第１マンドレルは、該曲げ位置
に関して、管に関する該曲げ位置の移動方向に反対の方
向において、該第２マンドレルよりも該管に沿っていっ
そう遠くに位置することが好ましい。曲げの該初期フェ
ーズにおいて、管の曲げ量は、好ましくは、２０°を超
えない。好ましくは、曲げの初期フェーズ後、該マンド
レルの少なくとも一方は、該曲げ位置に関して、該第１
位置から、管に関して該曲げ位置の移動方向に反対の方
向において該第１位置よりも管に沿ってさらに遠くにあ
る第２位置に、シフトされる。

【００１９】この実施態様は、次の如く説明される。曲
げ中、曲げの外側において延びている区分室の壁は、大
曲げ半径を有する曲げに対してよりも、小曲げ半径を有
する曲げに対して少ししか伸長しない。初期フェーズ
中、材料は、主に、周囲方向において曲げの外側に流
れ、そして縦方向においてずっと少ない。これは、曲げ
マンドレルの位置が、初期フェーズ中曲げ半径と曲げの
角度により適合されないならば、壁の破断を生ずる。

【００２０】実際に、良好な結果は、初期フェーズが２
０°以下の曲げに対応する時獲得されることが示され
た。２０°だけの曲げの後、破断を防止するために縦方
向において十分な材料の供給がある。こうして、曲げマ
ンドレルは、好ましくは、初期フェーズの後、対応する
区分室の断面の平坦化を防止するための外部押し力によ
って前方に押される。実際に、曲げ半径の約２パーセン
トの前方動作は、後述の如く、受容可能な程度に元の断
面を維持するために十分であることが示された。好まし
くは、押し力の増大率及び／又は押し力の最終値は、多
重管の曲げの速度が高くなる時、高くなる。

【００２１】本発明のこの実施態様は、実際に良好な結
果を与えることが示された。高速の曲げを適用する時、
曲げマンドレルと区分室の壁の間の力は、マンドレルの
増大する変形速度により高くなることが仮定される。そ
れらの高力を補償するために、高押し力が必要とされ
る。

【００２２】本発明は、例えば、管の縦方向において並
んで延びている複数の区分室を有する多重管を曲げ平面
において曲げるための装置において、（ａ）曲げ中該管
を支持するための支持物と、（ｂ）該管に関して該管に
沿って漸次的に移動される曲げ位置において、該支持物
の回りで該管を曲げるための曲げ手段と、（ｃ）曲げ中
該管を内部で支持するために、該区分室にそれぞれ挿入
される複数のマンドレルと、（ｄ）曲げ位置において該
マンドレルを維持するための該マンドレルの位置付け手
段であり、曲げ中、該管の縦方向において互いに関して
少なくとも２つの該マンドレルの変位を許容する位置付
け手段とを有する装置を提供する。

【００２３】こうして、この装置は、補償手段を設けら
れ、曲げ中、互いに関して縦方向に曲げマンドレルの少
なくとも２つの変位を許容する。これは、曲げ中の任意
の瞬間において、区分室における曲げマンドレルの現位
置が、その瞬間とその場所において発生する曲げ半径に
対して調整されることを意味する。

【００２４】曲げマンドレルを使用する公知の装置にお
いて、これらのマンドレルは、固定手段によって装置フ
レームに連結され、そして曲げ中、曲げマンドレルは、
曲げられる管の直線部分から曲げられている管の部分の
近くに延びている。

【００２５】好ましくは、マンドレル位置付け手段は、
相対変位可能なマンドレルの少なくとも一方に弾性力を
適用するために適合され、これにより該管の縦方向にお
いて変位を許容する。適切には、弾性伸長要素が、該相
対変位可能なマンドレルの少なくとも一方を固定要素
（例えば、フレーム部分）に連結する。弾性伸長要素
は、金属引張り棒である。弾性伸長要素は、曲げマンド
レルの変位を縦に許容し、これによりそのような成分を
設けられた各曲げマンドレルの位置は、要素のバネ力と
それぞれの区分室の壁によって曲げマンドレルに及ぼさ
れた力の間の平衡によって決定される。

【００２６】特に簡単な実施態様は、弾性伸長要素が、
引張り棒又はバネであることを特徴とする。棒は、単純
性の利点を提供し、そしてチップ、チッピング等による
汚れを受けない。

【００２７】ＤＤ管を曲げるための装置を使用する時、
良好な結果が、特定の実施態様において達成され、この
場合少なくとも一つの該マンドレルは、該管の縦方向に
おいて一定断面形状を有する本体部分と、該本体部分に
取り付けられたヘッド部分とを具備し、曲げられた時該
管の曲率中心に関して外側に向けられ、かつ該曲げ平面
において湾曲する第１境界面を有し、曲げ中該第１境界
面に隣接した該管の壁において曲げ中に形成された湾曲
と本質的に順応する。この実施態様に関する試験によ
り、大きな角度における厚壁付きＤＤ管の曲げは、管壁
に損傷を与えることなしに、又はＤ形状区分室の各々の
断面がかなりの程度まで形状を変化させることなしに、
十分に可能であることが示された。

【００２８】特にＳ曲げを作製するために、曲げヘッド
と曲げ本体が、一緒に連結され、その結果それらは、曲
げ平面を横断して延びている傾斜軸において相対的に傾
斜する。しかし、幾つかの応用において、このために必
要とされた傾斜機構は、動作に悪影響を与える汚染を受
ける。

【００２９】装置のいっそうの単純化は、曲げヘッド
が、仕切り壁の方に向けられ、かつ仕切り壁において作
製される曲げにより本質的に延びている境界面を有す
る。この実施態様により、曲げヘッドは、曲げ本体に硬
直に連結され、装置を多重管のために有用にし、この場
合材料粒子は、曲げ中内壁から解放される。

【００３０】装置のいっそう好ましい機構は、マンドレ
ルのヘッド部分が、曲げ本体からそらされた端部におけ
る点にテーパすることを特徴とする。曲げヘッドは点に
テーパするために、２つの曲げマンドレルを変更又は交
換する必要なしに、上記の曲げ平面を横断して曲げを作
製することがまた、可能である。この曲げ動作におい
て、２つの曲げマンドレルは、ＤＤ管に関して縦に同様
の位置を占有する。

【００３１】曲げ中、曲げマンドレルは管に沿って縦に
変位可能であるために、曲げマンドレルは、一方の曲げ
平面からそれを横断する別の曲げ平面への移送に対して
管から引き出される必要はないが、管の縦方向の回りで
９０°だけ管を回転することが十分である。この実施態
様において、装置は、仕切り壁に関して所望の平面にお
いて、管を曲げることを可能にする。

【００３２】

【実施例】図１は、曲げられる管のための装置において
支持成分を形成する円形周囲の放射状曲げブロック１を
示す。放射状曲げブロック１は、接線方向に延びている
部分２を有し、曲げられる管の締め付けのために、締め
付け装置３と一緒に作用する。放射状曲げブロック１
は、曲げられる管の収容のために周囲において半円形形
状における凹部を有する。放射状曲げブロック１は、図
面の平面に垂直な軸４の回りで締め付け装置３と一緒に
回転することができる。図示された状況において、放射
状曲げブロックと締め付け装置は、初期位置に関して９
０°時計回りに回転された。

【００３３】ＤＤ管６は、装置において締め付けられ
る。ＤＤ管は、２つの単一Ｄ管７と８を具備し、共通仕
切り壁９によって互いから分離される。管の最後端部
は、グリッパ２０により締め付けられる。グリッパ２０
は、曲げ中、管の縦方向において自由に移動する。同時
に、グリッパ２０は、管の縦方向に一致する軸の回りで
回転する。曲げ中管の偏向を防止し、かつ曲げプロセス
を制御するために、管は、滑りシュー２１によって支持
される。アイヨニング・ダイ２２は、放射状曲げブロッ
クの周囲に接近して管を案内し、かつ第１事例において
発生する皺を防止する。

【００３４】曲げ手段、即ち、支持物１、クランプ３と
シュー２１は、支持物１が回転する時、管に沿って漸次
的に移動する曲げ位置において管を曲げるために協同す
る。公知の方法と装置において、滑りシューは、案内に
おいて自由に滑る。しかし、縦方向において材料の流れ
をより良く制御するために、管の壁に押し又は引っ張り
力を及ぼす如く、滑りシューを駆動することが、都合が
良い。良好な結果は、押し力により獲得される。

【００３５】曲げマンドレル１２は、Ｄ管８に延びてい
る。曲げマンドレル１３は、Ｄ管９に延びている。マン
ドレルは、曲げ位置にある。曲げマンドレル１２と１３
の各々は、曲げ本体１４と曲げヘッド１５を具備する。
曲げマンドレル１２と１３は、それぞれ鋼引張り棒１６
と１７を用いて、揺れ腕１８にヒンジ連結され、揺れ腕
は、詳細には図示されていない装置のフレーム１９とヒ
ンジにより連結される。引張り棒１６と１７は、２つの
区分室の各々において発生する曲げパラメータへの曲げ
マンドレルの各々の位置調整を保証するために、弾性拘
束をマンドレル１２、１３に適用する弾性伸長要素を形
成する。

【００３６】示された装置において、曲げ中、区分室
７、８の壁は、マンドレルを前方に（即ち、締め付け領
域２、３の方に）引っ張る傾向がある。他方、曲げの外
側において延びているＤ管８の外壁は、曲げマンドレル
１２において後方向きの力を及ぼす。この力は、引張り
棒の弾性伸長の結果として、曲げマンドレル１２の僅か
な後方変位を生ずる。引張り棒１６、揺れ腕１８と引張
り棒１７の介在により、曲げマンドレル１２の後方変位
は、曲げマンドレル１３の前方変位を生ずる。対応する
方法において、仕切り壁９は、曲げマンドレル１３の位
置に影響を与え、そして引張り棒１６、１７と揺れ腕１
８の介在により、曲げマンドレル１２の位置に影響を与
える。この実施態様において、マンドレルは、曲げ動作
を通じて最も適切な相対位置を採用するために、弾性伸
長棒１６、１７の拘束下で移動することを許容される。

【００３７】曲げの初期フェーズにおいて、２つのマン
ドレル１２、１３に適用された力の効果は、区分室８よ
りも小半径に曲げられた区分室７におけるマンドレル１
３が、マンドレル１２よりもいっそう前方に位置する、
即ち、（曲げ位置の移動の相対方向に反対の）管の移動
方向において、管に沿っていっそう遠くに位置すること
である。これは、このフェーズ中マンドレルによって管
壁に与えられた支持の効果を補助する。好ましくは２０
°を超えない曲げの初期フェーズ後、揺れ腕１８は、図
示されていない手段により僅かに前方に押される、即
ち、図１に見られた如く、左側に押される。この時点に
おけるマンドレル１３は、管との接触により、前方に移
動しない。結果的に、マンドレル１２は、棒１６によっ
てさらに前方位置に押される。前述の如く、このシフト
量は、僅かであり、例えば、曲げ半径の約２％である。
効果は、曲げ中管の形状の制御を改良することである。

【００３８】記載された力のこの役割と、それから生ず
る曲げマンドレルの絶対及び相対位置の結果として、こ
の装置により、多重管の区分室の各々の断面が不都合な
程度に変形されることなしに、９０°よりも大きな角度
で多重管を曲げることが、可能である。

【００３９】Ｓ曲げを作製するために、グリッパ２０
と、引張り棒１６、１７と揺れ腕１８を含む２つの曲げ
マンドレル１２、１３は、管の縦方向において軸の回り
で１８０°回転する。回転の後、その内側に曲げマンド
レル１２を有するＤ管８は、放射状曲げブロックに対し
て位置し、そしてその内側に曲げマンドレル１３を有す
るＤ管７は、滑りシュー２１に対して位置する。この後
に、曲げプロセスは、継続され、これにより上記の力の
役割により、曲げマンドレルは、再び正しい位置を取
る。

【００４０】図２は、曲げ本体１４と、それに連結され
た曲げヘッド１５とを具備する曲げマンドレルを示す。
曲げ本体１４と曲げヘッド１５は、傾斜ピン又はヒンジ
２５により、傾斜可能に一緒に連結される。曲げ本体１
４と曲げヘッド１５の断面は、曲げられる多重管の関連
区分室の断面と本質的に対応する。曲げ本体は、引張り
バネ、あるいは前記の如く弾性変形可能な引張り棒によ
り、装置のフレームに連結される。

【００４１】図３は、使用される曲げマンドレルの別の
実施態様を示す。曲げ本体は、再び１４によって示さ
れ、そして曲げヘッドは、１５によって示される。２つ
の同一の曲げマンドレルが使用される。曲げ本体は、曲
げられる区分室の断面に本質的に対応する長さに沿っ
て、一定断面を有する。

【００４２】ＤＤ管の曲げマンドレルに対して、境界面
２６は、ＤＤ管の仕切り壁と協同する平坦面である。境
界面２７は、単一Ｄ管の外壁と対応する形状を有する。
曲げヘッドは、平坦境界面２６に隣接する一つの平面に
おいて湾曲した境界面２８を有する。曲げ中、湾曲面２
８は、仕切り壁９と協同し、そして仕切り壁９において
作成された湾曲に順応する形状である。同時に、曲げヘ
ッド１５は、２つの相互に垂直方向において湾曲した端
面３０を有し、一方の側において、曲げられた時、管の
外壁の形状に順応するために湾曲され、そして他方の側
において、作製される曲げの曲げ半径により湾曲され
る。ＤＤ管を曲げる時、２つのそのような同一曲げマン
ドレルが使用され、一方の曲げマンドレルの面２８と、
他方の曲げマンドレルの面３０が、曲げプロセスに参与
する。このため２つのマンドレルは、各々可逆である。

【００４３】面３０と２８は、共通点３１にテーパす
る。これは、図１に示された位置に関して９０°の角度
において、グリッパ２０を回転させることにより、仕切
り壁９に平行な曲げ平面において管を曲げることを可能
にする。それから縁３２と３３が、それぞれ曲げプロセ
スに参与する。また、９０°以外のグリッパ２０の回転
角度において曲げることが、可能である。

【００４４】図２における曲げマンドレルに関する如
く、図３における曲げマンドレルに関して、弾性伸長要
素はまた、引張りバネ又は引張り棒の形式を取る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一態様に従う装置における、ＤＤ管
の曲げ平面における断面図。

【図２】 本発明の装置に使用できる装置において使用
される曲げマンドレルの図。

【図３】 本発明の装置に使用できる装置において使用
される曲げマンドレルの別の実施態様の図。

【符号の説明】

１ 支持物 ２ 曲げ手段 ３ 曲げ手段 ６ 多重管 ７ 区画室 ８ 区分室 １２ マンドレル １７ 位置付け手段 １８ 位置付け手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に沿って相互に固定されてい
   る、管の長手方向において並んで延びている複数の区画
   室を有する多重管を曲げ平面において曲げる装置であっ
   て、 曲げ加工中に管を支持するための支持物と、該管に対し
   て該管に沿って漸次的に移動される曲げ部において該支
   持物の回りで該管を曲げるための曲げ手段と、曲げ加工
   中に該管を内部で支持するように該区画室にそれぞれ挿
   入され得る複数のマンドレルと、曲げ部において該マン
   ドレルを維持するための該マンドレルのための位置付け
   手段とを具備する装置において、 該位置付け手段が、曲げ加工中において既に曲げられた
   管部分の長さに従って該管の長手方向において相対的に
   少なくとも２つの該マンドレルを、曲げ加工中に、制御
   可能に配置することができることを特徴とする装置。