JPH07232218A - パイプ曲げ加工法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ断面部での偏平、面積減少率および減肉
が少なく所望の曲率でパイプの曲げ加工を行う方法およ
び装置。 【構成】 パイプの曲げ加工部の両端部を拘束把持し、
いずれか一方の曲げ加工端の中心15を軸とし公転軸42を
取り付け、他方の曲げ加工端の中心17に自転軸46を取り
付け、公転軸および自転軸にそれぞれ相互に噛合する歯
車48、50を取り付け自転軸上の歯車に駆動を与える。自
転軸46は公転軸42との距離を半径として公転すると共に
公転角度に応じて歯車50の半径で自転するので、回転中
心が自転、公転いずれもパイプ軸上に存在し、曲げ加工
部全体に曲げ加工応力がかけられるので、常に曲げ外側
の引張力と内側の圧縮力のレベルがバランスされた状態
が保たれ、その結果バイプ曲げ加工部の減肉、偏平等の
問題を非常に小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパイプ曲げ加工用の円形
治具を使用しないでパイプを半円形に曲げ加工をする方
法および装置に関し、特にコルゲートチューブの加工に
有用なパイプ曲げ加工法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパイプ曲げ加工法は、例えば実開
平２−６５４１９号公報に示されるように、図７の側面
図および図８のＡ−Ａ断面図に示すように、外周面にパ
イプ５が嵌入する断面半円形の加工溝を形成した円形の
コマ２と、下面にパイプ５が嵌入する断面半円形の加工
溝を形成した外側拘束治具４を用い、パイプの一端１を
固定すると共に、コマ２の溝と外側拘束治具４の溝の中
にパイプ５を嵌入固定し、外側拘束治具４をコマ２の外
周に沿ってパイプを拘束しながら回転し、パイプを曲げ
加工するものであった。なお、図において、１はパイプ
固定側、３は外側拘束治具４の回転中心、５はパイプ移
動側、６はパイプを９０°曲げた状態での外側拘束治具
４の位置、７はパイプを９０°曲げた状態でのパイプ位
置、８はパイプを１８０°曲げた状態での外側拘束治具
４の位置、９はパイプを１８０°曲げた状態でのパイプ
位置、１０は外側拘束治具４の回転の軌跡を示す。

【０００３】このパイプ曲げ加工法によるときは、断面
形状が不均一な素材（例えばコルゲートチューブのよう
に断面形状が部位によって変化するもの）に対しては、
曲げ部の形状を連続的に拘束することが非常に難しいた
め、その適用は困難である。

【０００４】また、この方法では曲げに伴う塑性変形を
主として曲げ外側素材の引張変形に依っているため、加
工に伴い曲げ外側のパイプ素材が引き伸ばされて、その
部位の肉厚減少が、特にその曲げ加工製品に内圧のかか
る様な場合に問題となる。さらに同様の理由で小Ｒでの
曲げの場合、外周部が伸びきれずに内周部に近づく結
果、曲げ部断面の偏平および面積減少率が大きくなる。

【０００５】このパイプの曲げ加工の際に生じる管壁の
局部的な減肉を抑制するために種々の提案がなされてお
り、例えば特開平２−２９０６２２号公報のパイプ曲げ
加工装置の発明では、回転可能な曲げ型と、この曲げ型
回りを公転可能な締め型によりパイプを把持して曲げる
に際して、曲げ反力を受ける圧力型と、この圧力型と対
向してパイプを狭持する狭持型でパイプを狭持し、パイ
プの曲げ加工に伴って、圧力型と狭持型で狭持したパイ
プを移動して、パイプの軸方向の圧縮力を付加するもの
である。

【０００６】これに対して、コルゲートチューブの曲げ
に関しては、パイプ凸部のパイプ軸方向の広がりによる
形状変形が、ほとんどの曲げ加工変形を受け持つため、
最初に変形したコルゲートチューブの凸部に曲げが集中
して偏平化するためコルゲードパイプに所望の曲げを与
えることができない。

【０００７】そのために、提案されたのが特開平５−１
７７２６１号公報のコルゲートパイプの曲げ加工方法で
あり、この発明においてはコルゲートパイプの複数の凸
部を、パイプ曲げ面およびバイプ中心軸に対して垂直方
向に狭持する相対向した面を備えたパイプ拘束手段を用
い、コルゲートパイプの曲げ加工を行うものであって、
コルゲートパイプの特定の凸部に曲げが集中して偏平化
することを防止し、未変形部のコルゲートパイプの凸部
の曲げ易さを増加して、コルゲートパイプの曲が局部に
集中することを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平２−２９０６２２号公報のパイプ曲げ加工装置の発
明では、パイプの曲げ加工時にパイプの軸方向の圧縮力
を付加するため、コルゲートチューブを適用するとパイ
プの圧縮力の付加によりコルブードチューブが縮んでし
まうことがあり、この発明のパイプ曲げ加工装置はコル
ゲートチューブには適用できない。

【０００９】また、特開平５−１７７２６１号公報のコ
ルゲートパイプの曲げ加工方法においても、曲げ加工部
をコルゲートパイプ拘束部で狭持拘束するため、変形抵
抗が大きい上に、所望の曲率半径の正確な曲げ加工部を
得るためには、かなりの熟練と経験を必要とするという
問題点がある。

【００１０】本発明はパイプの曲げ加工法、特にコルゲ
ートパイプの曲げ加工法における前記のごとき問題点を
解決するためになされたものであって、パイプの曲げ加
工部の変形抵抗が少なく、曲げ加工部が局部的に偏平化
することなく、正確なパイプ曲げ加工部を形成すること
のできるパイプ加工方法および装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明者は前記問題点を解
決するため、従来のパイプ曲げ加工法におけるパイプに
対する曲げ応力の作用について分析を試みた。その結
果、従来の方法はコマを用いて局所的に素材形状を拘束
して加工するものであり、しかも外側拘束支持部の回転
中心がパイプの軸に対してオフセットしているために、
曲げ加工部の減肉やパイプの偏平を招いていることが判
明した。そこで、パイプの曲げ加工がバイプの軸を中心
としてされる方法についてさらに研究を重ねた結果、パ
イプの曲げ加工が、いずれか一方の曲げ加工端の中心を
軸とし他方の曲げ加工端の中心を公転する運動と、他方
の曲げ加工端の中心を軸として自転する運動に分解でき
ることに気付いた。そこで、パイプの曲げ加工に際し
て、この公転運動と自転運動を同時に与えることを着想
し、本発明を完成した。

【００１２】本発明のパイプ加工法は、パイプを半円形
に曲げ加工する場合において、パイプの曲げ加工部の両
端部を拘束把持し、いずれか一方の曲げ加工端の中心を
軸とし他方の曲げ加工端の中心を公転すると共に前記公
転角度に応じて他方の曲げ加工端の中心を軸として自転
することを要旨とする。

【００１３】本発明の請求項２のパイプ加工装置は、請
求項１に記載のパイプ曲げ加工法に使用する装置であっ
て、前記公転軸および前記自転軸にそれぞれ相互に噛合
する歯車を取り付け自転軸上の歯車に駆動を与え、これ
と公転軸上の歯車との噛み合いによって公転も同時に起
こさせることを要旨とする。

【００１４】本発明の請求項３のパイプ加工装置は、請
求項１に記載のパイプ曲げ加工法に使用する装置であっ
て、前記拘束把持部の公転および自転を位置制御可能な
複数のモータを組み合わせて行うことを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項４のパイプ加工装置は、請
求項２または請求項３のバイプ加工装置において、パイ
プ曲げ加工を行う２つの拘束把持部とパイプが貫通可能
でパイプを把持してパイプの軸線方向に移動可能な支持
部を設けたことを要旨とする。

【００１６】本発明の請求項５のパイプ加工装置は、請
求項２または請求項４に記載の発明において、前記公転
軸および前記自転軸に取り付ける歯車対を着脱可能な構
造とし、径の異なる歯車対と交換可能としたことを要旨
とする。

【００１７】本発明の請求項６のパイプ加工装置は、請
求項２乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、
前記パイプ支持部をパイプ軸に対して垂直面内で回転可
能としたことを要旨とする。

【００１８】本発明方法および装置を図１の加工概略説
明図および図２のＡ−Ａ線断面図に基づいて説明する
と、パイプ固定側１１には曲げ加工端固定側中心１５に
隣接して固定側パイプ支持部１３が固定され、移動側パ
イプ１２には曲げ加工端移動側中心１７に隣接して移動
側パイプ支持部１４が固定されている。

【００１９】この状態から、曲げ加工端固定側中心１５
を中心にして、移動側パイプ支持部１４を移動側バイプ
支持部軌跡１６に従って公転させると共に、移動側パイ
プ支持部１４自身も曲げ加工端移動側中心１７を中心に
して自転させる。また、自転の回転角度と公転の回転角
度とは等しくすることが好ましく、その場合、公転と自
転の角速度の比は理論的には１：２となる。各々の回転
角度は機械的または電気的な方法により制御される。

【００２０】なお、図１において、１８は移動側パイプ
支持部１４の自転の軌跡を表し、１９はパイプを９０°
曲げた状態での移動側パイプ支持部の位置、２０はパイ
プを９０°曲げた状態のパイプ位置、２１はパイプを１
８０°曲げた状態での移動側パイプ支持部位置、２２は
パイプを１８０°曲げた状態のパイプ位置をそれぞれ示
すものである。

【００２１】

【作用】本発明のパイプ曲げ加工法は、パイプの曲げ加
工部の両端部を拘束把持し、いずれか一方の曲げ加工端
の中心を軸とし他方の曲げ加工端の中心を公転すると共
に公転角度に応じて他方の曲げ加工端の中心を軸として
自転するので、回転中心が自転、公転いずれもパイプ軸
上に存在し、曲げ加工部全体に曲げ加工応力がかけられ
るので、常に曲げ外側の引張力と内側の圧縮力のレベル
がバランスされた状態が保たれ、その結果パイプ曲げ加
工部の減肉、偏平等の問題が非常に小さい。本発明によ
る方法は、特に従来方法では加工の難しかったコルゲー
トチュープの曲げ加工に最も適するものであるが、これ
に限定するものではない

【００２２】本発明方法のように自転と公転を組み合わ
せた動きを表現しようとした場合、通常２個の回転系を
必要としさらにその回転角度を高精度で同期制御する必
要があるが、請求項２のパイプ加工装置は、前記公転軸
および前記自転軸にそれぞれ相互に噛合する歯車を取り
付け自転軸上の歯車に駆動を与え、これと公転軸上の歯
車との噛み合いによって公転も同時に起こさせるもので
あって、公転軸上の歯車を固定して、自転軸上の歯車に
駆動力を与えるだけで、本発明方法の自転と公転を高精
度で同期制御することができ、非常にシンプルでかつ信
頼性の高い装置である。

【００２３】請求項３の発明は、請求項１に記載のパイ
プ曲げ加工法に使用する装置であって、前記拘束把持部
の公転および自転を位置制御可能な複数のモータを組み
合わせて行うので、本発明方法のパイプ加工法を行うに
当たり、公転運動を通常の回転角の制御でなく２軸の位
置制御により行う。これにより公転半径を自由に変化さ
せることが可能で、曲げＲの変更および異なる曲げＲの
連続加工を容易に行うことができる。

【００２４】従来の曲げ加工装置（例えば特開平５−１
７７２６１号公報）では曲げ位置の移動は、曲げ面を規
定するための回転機構を有するワーク端面保持チャック
（前記公報においてパイプ固定および回転用チャック１
２）の移動によって行われていた。この場合設備の全長
によって曲げ可能なパイプの長さは規制され、それ以上
の長さのパイプは曲げることができなかった。これに対
して請求項４の発明では、パイプ曲げ加工を行う２つの
拘束把持部とパイプが貫通可能でパイプを把持してパイ
プの軸線方向に移動可能な支持部を設けたことにより、
パイプの端面を固定する必要はなくなり、パイプの任意
の場所を把持してパイプ送りが可能となりパイプ長さに
関する設備的な制約がなくなり、設備の大幅なコンパク
ト化が実現できた。

【００２５】請求項５の発明は、請求項２のパイプ加工
装置において、公転軸上の歯車と自転軸上の歯車対を着
脱可能な構造とし、径の異なる歯車対との交換を可能に
したので、本発明方法によるパイプの曲げ加工に際し
て、パイプの曲げ加工の曲率半径を容易に変化させるこ
とができる。

【００２６】請求項６の発明は、請求項２乃至請求項５
のいずれかに記載のパイプ曲げ加工装置において、前記
パイプ支持部をパイプ軸に対して垂直面内で回転可能と
したので、パイプ加工時にパイプの曲げ加工平面を自由
に選択することができ、曲げの自由度の大きな装置とな
る。

【００２７】

【実施例】本発明の好適な一実施例を以下図面に基づい
て説明する。図３に示すように、円形の固定チャックテ
ーブル２４に固定した固定チャック２６でコルゲートパ
イプ２８の一端を固定し、固定チャックテーブル２４と
同じ径の円形の移動チャックテーブル３０を、固定チャ
ックテーブル２４と接触回転するようにし、移動チャッ
クテーブル３０に固定した移動チャック３２にコルゲー
ドパイプ２８の他端を固定した。コルゲートチューブ２
８には、山径φ１８．３ｍｍ、谷径φ１２．７ｍｍ、ピ
ッチ９．５ｍｍ、肉厚１．２ｍｍのアルミニウム合金
（ＪＩＳ Ａ３００３）製のものを使用した。

【００２８】次いで、移動チャックテーブル３０を固定
チャックテーブル２４の回りに接触回転せしめて、コル
ゲートチューブ２８を曲げ加工した。加工の条件はＲ＝
１８ｍｍ、曲げ速度ω＝３６ｄｅｇ／ｓで実施した。曲
げ部の断面を図４に示したが、従来のコルゲートチュー
ブの曲げ加工は、凸部が屈曲し加工不良となったのに比
較して、本実施例の曲げ加工部の曲げ内側３４および曲
げ外側３６共に凸部の屈曲不良が殆ど発生せず均一な曲
げＲが得られた。また、パイプ内部３８の偏平率は８％
であり、肉厚減少率は２％であった。これは、一般的な
ストレートパイプの曲げ加工法と比較しても、充分なレ
ベルで、より優れた結果が得られた。

【００２９】なお，本発明において、公転と自転の角速
度の比は、理論的には１：２とするのが好ましいことは
前記の通りであるが、実際の適用上１：１．５〜２．５
の範囲で実施可能である。その場合理論値に対しシフト
した分だけ曲の曲率が変化し、公転速度を上げれは図５
に示すように固定側、自転速度を上げれば図６に示すよ
うに移動側の曲率が強くなる。

【００３０】次に、本発明のパイプ曲げ加工装置の実施
例について説明する。図９は請求項２、請求項４〜６の
主要部を示す斜視図である。パイプ固定側１１は固定チ
ャック２６に把持拘束され、パイプ移動側１２は移動チ
ャック３２に把持拘束される。固定チャック２６を支持
する固定アーム４０にある移動チャック３２の公転中心
には下向きに公転軸４２が垂設され、一方移動チャック
３２を支持する移動アーム４４の自転中心には自転軸４
６が下向きに固定されている。この公転軸４２および自
転軸４６にはそれぞれ歯車４８および５０が取り付けら
れこの歯車４８および５０は相互に噛み合っている。

【００３１】公転軸４２は固定されているが、自転軸４
６は図示しない駆動源により駆動される。そのため、移
動チャック３２は歯車５０の半径の回転半径で自転しな
がら、歯車４８の半径および歯車５０の半径の和の回転
半径で公転する。図１０は移動チャック３２を１８０°
回転させた状態の斜視図、図１１は移動チャック３２を
９０°回転させた状態の斜視図を示す。

【００３２】図１２は請求項４〜６のパイプ曲げ加工装
置の一実施例の全体図である。図１２において、機台５
２は角材により直方体状に組み立てられ、前後面はサイ
ドプレート５４により覆われている。機台５２の上には
ガイドサポート５６によりガイドレール５８が２本支持
されている。

【００３３】この２本のガイドレール５８の上には、両
端にパイプ曲げ機構部６０と中央にパイプ支持部６２と
が載せられており、両端のパイプ曲げ機構部６０は前後
面のサイドプレート５４に軸支された２本のボールネジ
６４に連結されており、このボールネジ６４を駆動する
曲げ機構移動用モータ６６により前後に移動する。

【００３４】パイプ曲げ機構部６０の詳細斜視図は図１
３に示すようであって、一番上の第１ベースプレート６
８はその下面に取り付けられた４個のガイド７０を介し
てガイドレール５８の上に前後に移動可能に載せられて
おり、この第１ベースプレート６８の下には４本のロッ
ドにより第２べースプレート７２が吊り下げ固定されて
いる。さらに，この第２べースプレート７２の下には４
本のロッドにより第４べースプレート７４が吊り下げ固
定されている。

【００３５】また、第２ペースプレート７２と第４ベー
スプレートの間には、吊り下げ用ロッドに上下に摺動可
能に取り付けられた４個のリニアブッシュ７６を介して
第３べースプレート７８が昇降可能に取り付けられてお
り、この第３ベースプレート７８は第４ベースプレート
７４との間に取り付けられたアーム上下用シリンダ８０
により昇降する。

【００３６】固定アーム４０および移動アーム４４の構
成は図１３および図１４に示すように、内部にチャック
開閉シリンダ８２を内蔵し、固定チャック２６および移
動チャック３２を開閉する。固定アーム４０は公転軸４
２を第１ベースプレート６８に固定することにより取り
付けられ、公転軸４２の下端は、第２ペースプレートを
貫通し、その下端は第３ペースプレートに達している。

【００３７】また、第１ベースプレート６８の上の公転
軸４２には、自転軸４６が挿通され公転軸４２に近寄っ
たり離れたりできるような長孔８４を具備し一端が公転
軸４２に回動自在に枢着された第１の連結部材８６、第
２ベースプレート７２の上の公転軸４２に枢着された同
様の構造の第２の連結部材８８および第３ベースプレー
ト７８に取り付けられた同様の構造の第３連結部材９０
があり、これら３つの連結部材８６、８８、９０のそれ
ぞれの長孔８４に移動アーム４４の自転軸４６を挿通す
ることにより、固定アーム４０に移動アーム４４が連結
される。

【００３８】第２の連結部材８８は箱型であって、公転
軸４２および自転軸４６に固定された小径ギア対９１を
内蔵すると共に、自転軸４６側から公転軸４２に向けて
ギヤ接続シリンダ９２が取り付けられ、公転軸４２およ
び自転軸４６に取り付けられたギヤ対の大きさに応じて
自転軸４６を前進または後退させる。

【００３９】公転軸４２および自転軸４６は、図１４に
示すように、第２の連結部材８８の直下で分離できる構
造になっており、アーム上下用シリンダ８０を作動して
第３ベースプレートを下げることにより公転軸４２およ
び自転軸４６が分離される。分離された公転軸４２ａお
よび自転軸４６ａの上端にはスプラインが設けられると
共に歯車の高さだけ下がった位置にはギヤストッパ４７
が取り付けられている。

【００４０】一方、第２ベースプレート７２の両側には
パレット用ガイドレール９４が取り付けられ、その上を
一方の側から中径ギヤ対９６をギヤロック９８とギヤロ
ックシリンダ１００を用いてロックして固定した中径ギ
ヤパレット１０２が中径ギヤ移動シリンダ１０４により
前進後退し、他方の側からは大径ギヤ対１０６をギヤロ
ック１０８と大径ギヤロックシリンダ１１０を用いてロ
ックして固定した大径ギヤパレット１１２が大径ギヤ移
動シリンダ１１４により前進後退する。なお、中径ギヤ
および大径ギヤの中心孔にはそれぞれスプラインが設け
られている。

【００４１】公転軸４２および自転軸４６の下端は、第
３ベースプレート７８に取り付けられ公転軸４２を中心
にして回転するターンテーブル１１６により支承されて
おり、また自転軸４６にはユニバーサルジョイント１１
８およびギヤボックス１２０を介して駆動モータ１２２
が連結されている。

【００４２】次に、パイプ支持部６２の詳細は図１５に
示す通りであって、ベースプレート１２４にはアーム１
２６が立設され、このアーム１２６の中にはチャックケ
ース１２８を開閉するチャックシリンダ１３０が取り付
けられている。このチャックケース１２８の中にはベア
リング１３２を介してチャックピース１３４が取り付け
られ、このチャックピース１３４はチャックしたパイプ
をその軸に垂直な面で回転可能であり、その一端はドリ
ブンギヤ１３６が取り付けられている。

【００４３】ベースプレート１２４のアーム１２６が立
設された裏側にはギヤボックス１４０が取り付けられて
おり、このギヤボックス１４０の正面にはカップリング
１４２を介して回転モータ１４３が接続されており、ま
たギヤボックス１４０の側面の出力軸には下側プーリ１
４４が取り付けられており、アーム１２６の上部側面に
取り付けられた上側プーリ１４６との間にタイミングベ
ルト１４８が巻付けられており、下側プーリ１４４の回
転は上側プーリ１４６に伝達される。この上側プーリ１
４６と同軸にはドライブギヤ１５０が固定されており、
このドライブギヤ１５０はチャックピース１３４のドリ
ブンギヤ１３６と噛み合っており、ドライブギヤ１５０
の回転によりチャックピース１３４が回転するようにな
っている。

【００４４】以上の構成からなる本実施例装置の作動に
ついて説明する。図１２の装置において、先ずパイプ支
持部６２により加工するパイプを把持する。パイプ支持
部６２の詳細は図１５に示すとおりであって、最初はチ
ャックケース１２８を開いた状態でチャックピース１３
４の間にパイプを挿通する。続いて、アーム１２６に内
蔵されたチャックシリンダ１３０を作動して、チャック
ケース１２８を閉じ、チャックピース１３４によりパイ
プを把持する。

【００４５】次いで、把持したパイプを所望の曲げ面に
修正する必要があれば、回転モータ１４３を作動してカ
ップリング１４２およびギャボックス１４０を介して下
側プーリ１４４を回転すると、タイミングべルト１４８
により上側プーリ１４６が回転するので、同軸に取り付
けられたドライブギヤ１５０が回転し、これと噛み合っ
ているチャックピース１３４のトリブンギヤ１３６の回
転により、チャックピース１３４に把持されたパイプを
回転し所望の曲げ面に修正することができる。

【００４６】この時、パイプ曲げ機構６０の固定チャッ
ク２６および移動チャック３２は、開いたままの状態で
あるが、曲げ機構６０が所望のパイプ曲げ位置にない場
合は、図１２に示すように、曲げ機構移動用モータ６６
でボールネジ６４を回転し、曲げ機構６０を所定の位置
にセットする。

【００４７】次に、図１３に示すように第２連結部材８
８に取り付けられているギヤ接続シリンダ９２を作動
し、公転軸４２に向かって自転軸４６を移動させると、
自転軸４６は３つの連結部材の長孔８４の中を移動する
ので、公転軸４２および自転軸４６に固定されている小
径ギヤ対９１が第２の連結部材８８の中で噛み合う。

【００４８】小径ギヤ対９１が噛み合ったら、固定アー
ム４０および移動アーム４４に取り付けたチャック開閉
シリンダ８２を作動し、固定チャック２６および移動チ
ャック３２でパイプを把持拘束する。次いで、駆動モー
タ１２２を駆動させると駆動モータ１２２はギヤボック
ス１２０およびユニバーサルジョイント１１８を介して
自転軸４６に接続されているので、パイプを把持拘束し
た移動チャック３２は自転軸４６を中心にして小径歯車
９１の半径を回転半径として自転しながら、小径歯車対
９１の半径の和を回転半径として公転する。これによ
り、パイプは本発明方法により曲げ加工が施される。

【００４９】次に、小径歯車対９１から、中径歯車対９
６または大径歯車対１０６への交換について説明する。
図１２および図１３において、固定チャック２６および
移動チャック３２を開いた状態で、ギヤ接続シリンダ９
２を作動し、公転軸４２と自転軸４６の間隔をギヤパレ
ット１０２または１１２に格納されている中径ギヤ対９
６または大径ギヤ対１０６の中心孔の間隔に合わせる。

【００５０】次いで、アーム上下用シリンダ８０を作動
して第３ベースプレート７８を下降させると公転軸４２
および自転軸４６は第２の連結部材８８の直下で上下に
分離され隙間が空く。続いて、中径ギヤパレット移動シ
リンダ１０４または大径ギヤパレット移動シリンダ１１
４を作動し、中径ギヤパレット１０２または大径ギヤパ
レット１１２を移動させてギヤの中心孔と公転軸４２お
よび自転軸４６の芯を合わせる。

【００５１】続いて、中径ギヤロックシリンダ１００ま
たは大径ギヤロックシリンダ１１０を作動し、ギヤロッ
ク９８または１０８を外すと共に、アーム上下用シリン
ダ８０を作動し第３ベースプレート７８を押し上げる
と、分離されていた公転軸４２ａおよび自転軸４６ａが
上昇し、先端部のスプライン部が中径ギヤ９６または大
径ギヤ１０６の中心孔に貫通された後、元通り公転軸４
２および自転軸４６に嵌着される。

【００５２】中径ギヤパレット１０２または大径ギヤパ
レット１１２をそれぞれの移動シリンダ１０４または１
１４を作動して元の位置へ戻せばギヤ対の交換が完了す
るので、ギヤ接続シリンダ９２を作動し、交換したギヤ
を相互に噛み合わせて前記と同様にパイプの曲げ加工を
行うと、回転半径の異なったパイプの曲げ加工ができ
る。

【００５３】交換したギヤ対を元の状態に戻すには、ギ
ヤ接続シリンダ９２を作動し、歯車対をギヤパレット１
０２または１１２に格納できる間隔に自転軸４６を公転
軸４２から離した後、歯車対をギヤパレット１０２また
は１１２に格納しギヤロックシリンダ１００または１１
０でギヤをロックすると共に、アーム上下用シリンダ８
０により第３のベースプレートを下降させ歯車から公転
軸４２および自転軸４６を分離して引抜き、歯車対９６
または１０６を格納したギヤパレット１０２または１１
２をシリンダ１０４または１１４により元の位置に戻せ
ば良い。

【００５４】次に、請求項３および請求項６の実施例装
置について説明する。図１６は請求項３の装置の概略斜
視図である。機台１５２にはステー１５４により固定ア
ーム４０が立設され上端には固定チャック２６が取り付
けられている。また、機台１５２の両側には２本のＸ軸
用レール１５６ａおよび１５６ｂが平行に取り付けら
れ、その上にＹ軸レール１５８が指し渡されている。こ
のＹ軸レール１５８はＸ軸サーボモータ１６０により所
望のＸ軸上の位置に動かされる。

【００５５】一方、Ｙ軸レール１５８にはスライド部材
１６２が摺動自在に嵌められＹ軸サーボモータ１６４に
よりＹ軸レール１５８上の所望の位置に移動できるよう
になっている。このスライド部材１６２には自転軸４６
が垂直に軸着されその上部には移動アーム４４と移動チ
ャック３２が固定されており、また下部にはＺ軸サーボ
モータ１６６が直結されており、このＺ軸サーボモータ
１６６により自転軸４６が所望の角度だけ自転するよう
になっている。

【００５６】図１７は請求項６の実施例装置であって、
図１６の実施例装置にさらにパイプ支持部６２を追加し
たものである。すなわち、機台１５２の後半部中央には
機台１５２を縦に縦断するようパイプ送りレール１６８
が取り付けられ、このパイプ送りレール１６８にはパイ
プ支持部６２が前後に移動可能に取り付けられ、このパ
イプ支持部６２はパイプ送りモータ１７０によって前後
に移動する。

【００５７】パイプ支持部６２は、図１５に示したもの
と同様の構造であって、アーム１２６とその上端に取り
付けられたチャックピース１３４からなり、チャックピ
ース１３４はパイプ回転用モータ１４３により、把持し
たパイプを回転する。

【００５８】図１７の実施例装置の作動について説明す
ると、パイプは先ずパイプ支持部６２のチャックピース
１３４により把持される。この間曲げ機構部の固定チャ
ック２６および移動チャック３２共に開いた状態であ
る。次いで、パイプ支持部６２のパイプ回転用モータ１
４３を作動しチャックピース１３４を回転し、曲げ加工
するパイプを所望のパイプ加工面と合わせる。パイプ加
工面が合わせられたならば、続いてパイプ送りモータ１
７０によりパイプ送りレール１６８の上をパイプ支持部
６２を前後に移動させて、曲げ加工したい部分がパイプ
曲げ機構の固定チャック２６に位置するように調節す
る。

【００５９】次いで、Ｘ軸サーボモータ１６０を作動
し、Ｘ軸レール１５６ａ、１５６ｂ上をＹ軸レール１５
８を移動させてＹ軸レールに取り付けられた移動アーム
４４を移動し、固定アーム４０にある公転中心と移動ア
ーム４４にある自転軸４６とが所望の公転半径だけ隔た
るように調節する。自転軸４６が所望の公転半径だけ隔
たったならば、固定チャック２６および移動チャック３
２を閉じ、曲げ加工するパイプを把持拘束した後、Ｘ軸
サーボモータ１６０およびＹ軸サーボモータ１６４を同
時に作動し、Ｘ軸レール１５６ａ、１５６ｂ上のＹ軸レ
ール１５８およびＹ軸レール１５８上のスライド部材１
６２を移動させる。この際、スライド部材１６２に取り
付けられた自転軸４６がセットされた所望の公転半径で
移動するように、Ｘ軸サーボモータ１６０およびＹ軸サ
ーボモータ１６４は図示しない制御手段により制御され
る。

【００６０】一方、自転軸４６に直結されたＺ軸サーボ
モータ１６６は、図示しない制御手段により公転角度に
応じて自転軸４６を自転するので、移動チャック３２に
固定されたパイプは所定の自転半径で自転する。その結
果、パイプは所望の曲げ加工面内で所望の曲率半径で、
本発明方法により曲げ加工が行われる。

【００６１】

【発明の効果】本発明のパイプ曲げ加工法の発明は以上
説明したように、パイプの曲げ加工部の両端部を拘束把
持し、いずれか一方の曲げ加工端の中心を軸とし他方の
曲げ加工端の中心を公転すると共に公転角度に応じて他
方の曲げ加工端の中心を軸として自転するものであっ
て、回転中心が自転、公転いずれもパイプ軸上に存在
し、曲げ加工部全体に曲げ加工応力がかけられるので、
常に曲げ外側の引張力と内側の圧縮力のレベルがバラン
スされた状態が保たれ、その結果パイプ曲げ加工部の減
肉、偏平等の問題を非常に小さくすることができる。ま
た、本発明のパイプ曲げ加工装置は、前記公転中心には
公転軸を取り付け、また前記自転中心には自転軸を取り
付け、この公転軸および自転軸にそれぞれ相互に噛合す
る歯車を取り付け自転軸上の歯車に駆動を与えるもので
あって、若しくは公転および自転を位置制御可能な複数
のモータを組み合わせて行うものであって、その結果自
転軸が公転軸の回りを公転しながら自転するので、本発
明方法によるパイプの曲げ加工ができる。さらに、パイ
プの曲げ機構部の他に加工するパイプが貫通しかつパイ
プの軸に垂直面に回転できるパイプ支持部を設けたの
で、加工するパイプの長さに制約がなくなり、パイプを
所望の曲げ平面で所望の位置に曲げ加工を施すことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を説明するパイプ曲げ加工の概略図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】本発明の一実施例を説明する概略図である。

【図４】本発明の実施例により曲げ加工されたコルゲー
トチューブの断面図である。

【図５】本発明の自転と公転の比率を変化させた場合の
加工結果を示す側面図である。

【図６】本発明の自転と公転の比率を変化させた場合の
加工結果を示す側面図である。

【図７】従来のパイプ曲げ加工法を説明する側面図であ
る。

【図８】図７のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図９】本発明装置の曲げ加工機構部の要部を示す斜視
図である。

【図１０】パイプを１８０°曲げ加工を行った状態の本
発明装置の曲げ加工機構部の要部を示す斜視図である。

【図１１】パイプを９０°曲げ加工を行った状態の本発
明装置の曲げ加工機構部の要部を示す斜視図である。

【図１２】本発明のパイプ曲げ加工装置の一実施例の全
体を示す斜視図である。

【図１３】本発明のパイプ曲げ加工装置のパイプ曲げ機
構部の詳細を示す斜視図である。

【図１４】本発明のパイプ曲げ加工装置のパイプ曲げ機
構部の歯車対の交換を説明するための部分拡大斜視図で
ある。

【図１５】本発明のパイプ曲げ加工装置のパイプ支持部
の詳細を示す斜視図である。

【図１６】本発明のパイプ曲げ加工装置であって、請求
項３のサーボモータを複数使用して公転および自転を行
った実施例装置の斜視図である。

【図１７】図１６の実施例装置にさらにパイプ支持部を
付加した請求項６の実施例装置の斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・パイプ固定側 ２・・・・コマ ３・・・・外側拘束治具回転中心 ４・・・・外側拘束治具 ５・・・・パイプ移動側 ６・・・・パイプを９０°曲げた状態での外側拘束治具
４の位置 ７・・・・パイプを９０°曲げた状態でのパイプ位置 ８・・・・パイプを１８０°曲げた状態での外側拘束治
具４の位置 ９・・・・パイプを１８０°曲げた状態でのパイプ位置 １０・・・・移動治具４の回転の軌跡 １１・・・・パイプ固定側 １２・・・・パイプ移動側 １３・・・・固定側パイプ支持部 １４・・・・移動側パイプ支持部 １５・・・・移動側パイプ支持部公転中心 １６・・・・移動側パイプ支持部公転軌跡 １７・・・・移動側パイプ支持部自転中心 １８・・・・移動側パイプ支持部自転軌跡 １９・・・・パイプを９０°曲げた状態での移動側パイ
プ支持部の位置 ２０・・・・パイプを９０°曲げた状態のパイプ位置 ２１・・・・パイプを１８０°曲げた状態での移動側パ
イプ支持部位置 ２２・・・・パイプを１８０°曲げた状態のパイプ位置 ２４・・・・固定チャックテーブル ２６・・・・固定チャック ２８・・・・コルゲートチューブ ３０・・・・移動テーブル ３２・・・・移動チャック ３４・・・・曲げ加工部内側 ３６・・・・曲げ加工部外側 ３８・・・・曲げ加工部内部 ４０・・・・固定アーム ４２・・・・公転軸 ４４・・・・移動アーム ４６・・・・自転軸 ４８、５０・・歯車 ６０・・・・パイプ曲げ機構部 ６２・・・・パイプ支持部 ６４・・・・ボールネジ ６６・・・・曲げ機構部移動用モータ ６８・・・・第１ベースプレート ７２・・・・第２ベースプレート ７４・・・・第４ベースプレート ７８・・・・第３ベースプレート ８０・・・・アーム上下用シリンダ ８２・・・・チャック開閉用シリンダ ８６・・・・第１の連結部材 ８８・・・・第２の連結部材 ９０・・・・第３の連結部材 ９１・・・・小径ギヤ対 ９２・・・・ギヤ接続シリンダ ９６・・・・中径ギヤ対 １００・・・中径ギヤロックシリンダ １０２・・・中径ギヤパレット １０４・・・中径ギヤパレット移動シリンダ １０６・・・大径ギヤ対 １１０・・・大径ギヤロックシリンダ １１２・・・大径ギヤパレット １１４・・・大径ギヤパレット移動シリンダ １１８・・・ユニパーサルジョイント １２０・・・ギヤボックス １２２・・・駆動モータ １２６・・・アーム １２８・・・チャックケース １３０・・・チャックシリンダ １３２・・・ベアリング １３４・・・チャックピース １３６・・・ドリブンギヤ １４３・・・回転モータ １４４・・・下側プーリ １４６・・・上側プーリ １４８・・・タイミイングベルト １５０・・・ドライブギヤ １５６ａ、ｂ・・・Ｘ軸レール １５８・・・Ｙ軸レール １６０・・・Ｘ軸サーボモータ １６２・・・スライド部材 １６４・・・Ｙ軸サーボモータ １６６・・・Ｚ軸サーボモータ １６８・・・パイプ送りレール １７０・・・パイプ送りモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 典孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 角田 佳介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 島田 徹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 坂東 勝次 愛知県豊明市新田町大割21番地の１ 豊明 工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプを半円形に曲げ加工する場合にお
   いて、パイプの曲げ加工部の両端部を拘束把持し、いず
   れか一方の曲げ加工端の中心を軸とし他方の曲げ加工端
   の中心を公転すると共に前記公転角度に応じて他方の曲
   げ加工端の中心を軸として自転することを特徴とするパ
   イプ曲げ加工法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のパイプ曲げ加工法に使
   用する装置であって、前記公転軸および前記自転軸にそ
   れぞれ相互に噛合する歯車を取り付け自転軸上の歯車に
   駆動を与え、これと公転軸上の歯車との噛み合いによっ
   て公転も同時に起こさせることを特徴とするパイプ曲げ
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のパイプ曲げ加工法に使
   用する装置であって、前記拘束把持部の公転および自転
   を位置制御可能な複数のモータを組み合わせて行うこと
   を特徴とするパイプ曲げ装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のパイプ曲げ加工法に使
   用する装置であって、パイプ曲げ加工を行う２つの拘束
   把持部とパイプが貫通可能でパイプを把持してパイプの
   軸線方向に移動可能なパイプ支持部を設けたことを特徴
   とする請求項２または請求項３に記載のパイプ曲げ加工
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のパイプ曲げ加工法に使
   用する装置であって、前記公転軸および前記自転軸に取
   り付ける歯車対を着脱可能な構造とし、径の異なる歯車
   対と交換可能としたことを特徴とする請求項２または請
   求項４に記載のパイプ加工装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のパイプ曲げ加工法に使
   用する装置であって、前記パイプ支持部をパイプ軸に対
   して垂直面内で回転可能としたことを特徴とする請求項
   ２乃至請求項５のいずれかに記載のパイプ曲げ加工装
   置。