JPH07284855A - 曲がり管の製造方法及び曲がり管の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ半径の限界を向上させると共に、製造し
た曲がり管の偏肉率を小さくし、更に、製造した曲がり
管の外径を任意の径にすることが可能な曲がり管の製造
方法及び装置を提供すること。 【構成】 真っ直ぐな管状素材１１を管状素材の外径よ
りも小さな内径をもつ中空状の縮径部材１４の内部に圧
入して管状素材を縮径させる縮径工程と、縮径部分１１
ａを拡径させると共に、管状素材における拡径直前の部
分１１ａを径方向からガイドした状態で管状素材におけ
る拡径直後の部分１１ｂに曲げ力を加えて曲がり管を製
造する拡径、曲げ力付加工程とから成る曲がり管の製造
方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、曲がり管の製造方法お
よび装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術としては、特開平２−
２６８９２７号公報に記載されたものが挙げられる。こ
こには、心金の一端に球継手により揺動自在に取り付け
た棒状の引っ張り部材によって、この引っ張り部材と連
結した球状の管状素材の内径よりも大きな外径を有する
浮動拡管プラグを真っ直ぐな管状素材（塑性加工に適し
た材質のもの）の内部に挿入・通過させて管状素材を拡
径させると共に、管状素材における拡径直前の部分を心
金により内径側からガイドした状態で管状素材における
拡径直後の部分に曲げ力を加えて曲がり管を製造する曲
がり管の製造方法が開示されている。ここで、浮動拡管
フラグの管状素材への挿入は、心金の他端を固定した状
態で適宜押し機構により管状素材を移動させることで達
成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法においては、曲げ力を作用させるにあたって、管状
素材を拡径させるだけにすぎないので、曲げ半径の限界
を未だ向上させることができないばがりか、製造した曲
がり管の偏肉率（即ち菅状素材の曲げ内側の肉厚に対す
る曲げ外側の肉厚の比率）が大きくなる。更に、管状素
材を拡径させているので、拡径後の曲がり管の外径は管
状素材の径よりも大きくなり、他の管と接続できなくな
る恐れがある。

【０００４】故に、本発明は、曲げ半径の限界を向上さ
せると共に、製造した曲がり管の偏肉率を小さくし、更
に、製造した曲がり管の外径を任意の径にすることが可
能な曲がり管の製造方法及び装置を提供することを、そ
の技術的課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（以
下第１の技術的手段と称する。）は、真っ直ぐな管状素
材を管状素材の外径よりも小さな内径をもつ中空状の縮
径部材の内部に圧入して管状素材を縮径させる縮径工程
と、管状素材の縮径部分を拡径させると共に、管状素材
における拡径直前の部分を径方向からガイドした状態で
管状素材における拡径直後の部分に曲げ力を加えて曲が
り管を製造する拡径及び曲げ力付加工程とから構成した
ことである。

【０００６】上記第１の技術的手段において、曲げ限界
付近での管状素材を拡径させる際の管状素材の押出力を
一層小さくするために、管状素材の縮径率を２０％未満
にすることが好ましい。ここで、縮径率とは、管状素材
の外径に対する管状素材の縮径部分の外径の割合を意味
する。

【０００７】ここで、管状素材の縮径率が２０％以上で
あると、曲げ限界付近での管状素材を拡径させる際の管
状素材の押出力が大きくなる。更に、曲げ限界付近での
菅状素材を拡径させる際の押出力を最小にするために、
管状素材の縮径率を１０％にすることが最も好ましい。

【０００８】上記第１の技術的手段において、管状素材
の縮径時に管状素材の肉厚が厚くなるのを抑制して拡径
後にもとの肉厚に戻すために、管状素材の内部にガイド
部材を挿入して管状素材を内径側からガイドした状態
で、管状素材を縮径させることが好ましい。

【０００９】上記技術的課題を解決するために請求項４
の発明において講じた技術的手段（以下第２の技術的手
段と称する。）は、管状素材を縮径させるための真っ直
ぐな管状素材の外径よりも小さな内径をもつ中空状の縮
径部材と、管状素材の縮径部分を拡径させるための管状
素材の縮径部分の内径よりも大きな外径をもつ浮動拡管
プラグと、管状素材における拡径直後の部分に曲げ力を
加える曲げ力付加部材とを備えたことである。

【００１０】上記第２の技術的手段において、管状素材
の縮径時に管状素材の肉厚が厚くなるのを抑制して拡径
後にもとの肉厚に戻すために、管状素材の縮径時に管状
素材を内径側からガイドするガイド部材を有することが
好ましい。

【００１１】上記第２の技術的手段において、曲げ力付
加工程時におけるガイド部材を新設しないように、縮径
部材を、管状素材における拡径直後の部分に曲げ力を加
える際に、管状素材における拡径直前の部分を外径側か
らガイドするように構成すると好ましい。

【００１２】上記第２の技術的手段において、縮径と拡
径とを同一工程で行うために、管状素材を浮動拡管プラ
グ側に移動させる移動機構を有し、縮径部材を浮動拡管
プラグよりも管状素材の移動方向後方に配置すると好ま
しい。

【００１３】

【作用】上記第１の技術的手段によれば、管状素材を曲
げるにあたって、管状素材を縮径させた後拡径させたの
で、バウシンガー効果（即ち、材料に弾性限界以上の応
力を加えた後は反対向きの応力に対する弾性限界が低下
する現象）により拡径変形が容易となるため、曲げ半径
の限界を向上させることができる。

【００１４】又、拡径させるのみの従来技術と比較し
て、製造した曲がり管の偏肉率を小さくなることが実験
的に確認された。

【００１５】更に、管状素材を縮径させているので、拡
径率を変えることで様々な径の曲がり管を製造すること
ができる。特に、従来不可能であった曲がり管の外径を
管状素材の径以下にすることも可能になり、その結果、
他の管との接続も容易となる。

【００１６】また、管状素材の縮径率を２０％未満とし
たことにより、拡径させるのみの従来技術と比較して、
曲げ限界付近での管状素材を拡径させる際の管状素材の
押出力を小さくできる。

【００１７】また、管状素材の内部にガイド部材を挿入
して管状素材を内径側からガイドした状態で管状素材を
縮径させることにより、管状素材の縮径時に管状素材の
肉厚が厚くなるのを抑制でき、その結果、拡径後の曲が
り管の肉厚を縮径前の管状素材の肉厚に一致させること
が可能になる。

【００１８】上記第２の技術的手段によれば、管状素材
を縮径させるための真っ直ぐな管状素材の外径よりも小
さな内径をもつ中空状の縮径部材を設けたので、第１の
技術的手段による作用と同様な作用を奏する。

【００１９】また、縮径部材を、管状素材における拡径
直後の部分に曲げ力を加える際に、管状素材における拡
径直前の部分を外径側からガイドするようにすると、曲
げ力付加工程時にガイド部材を新設することがないこと
から、段取り替えの手間がなくなり作業上有利になると
共に、コスト的にも有利になる。

【００２０】また、管状素材を浮動拡管プラグ側に移動
させる移動機構を有し、縮径部材を浮動拡管プラグより
も管状素材の移動方向後方に配置すると、管状素材を移
動させるに伴い縮径部材内部を通過して次いで浮動拡管
プラグを通過することから、縮径及び拡径を同一の工程
で行うことができ、工数の短縮化を図ることができる。

【００２１】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２２】図１は第１実施例に係る曲がり管の製造装
置を用いた曲がり管の製造方法の工程図である。

【００２３】図１において、１１はステンレス鋼等の塑
性加工に適した材質よりなる円形断面管である管状素材
を、１１ａは管状素材１１における拡径前の部分（又は
縮径部分）を、１１ｂは管状素材１１における拡径直後
の部分を夫々示す。図１に示す曲がり管の製造装置は、
縮径時に内径側から管状素材１１をガイドするよう左端
が固定されたマンドレル１２（図１（ａ）に記載）と、
縮径部分１１ａの拡径時に管状素材１１における縮径部
分１１ａ内に挿入される心金１２’（図１（ｂ）に記
載）と、心金１２’の右端に球継手１７により揺動自在
に取り付けられた浮動拡管プラグ１３と、管状素材１１
を縮径させるための縮径部材１４と、管状素材１１にお
ける拡管直後の部分１１ｂに曲げ力を加えるローラー
（曲げ力付加部材）１５と、縮径時及び拡径時に管状素
材１１を図示右側へ押し出すための押し部材１６とから
構成されている。

【００２４】縮径部材１４は、菅状素材１１の外径より
も小さな内径を有する中空状の部材であり、その内径は
縮径率に応じて決められる。又、縮径部材１４は、ロー
ラー１５により曲げ力を作用している際に、菅状素材１
１における拡管直後の部分即ち縮径部分１１ｂを外径側
からガイドするようになっている。

【００２５】ここで、図１を参照して第１実施例に係る
曲がり管の製造方法について説明する。

【００２６】まず、図１（ａ）に示すように、マンドレ
ル１２の小径部１２ａの周りに所定の隙間１８（略管状
素材１１の肉厚）をおいて中空状の縮径部材１４を固定
的に配置した状態で、図示しない押し機構により真っ直
ぐの管状素材１１を図示左側から右側へ移動させること
で、管状素材１１を縮径部材１４内に圧入して縮径させ
ていく。このとき、管状素材１１がマンドレル１２の小
径部１２ａにより内径側からガイドされるため、管状素
材１１の縮径部分１１ａの肉厚が厚くなるのが抑制され
る。尚、このときの縮径率を２０％とした。

【００２７】次いで、図１（ｂ）に示す位置に固定され
た浮動拡管プラグ１３付きのマンドレル１２’の周り
に、縮径した管状部材１１を図示左側から右側へ移動さ
せることで被せていき、縮径した管状素材１１を適宜押
し機構（図示せず）により押し部材１６を介して図示右
方向に押し込むことで、浮動拡管プラグ１３により縮径
部分１１ａを部分１１ｂのように拡径させる。最後に、
縮径部材１４により管状素材１１の部分１１ａを外径側
からガイドした状態で、ローラー１５により管状素材１
１の部分１１ｂに曲げ力を加え、この状態で管状素材１
０の拡径を連続的に行うことで曲がり管を製造する。
尚、上記と同様な方法で、縮径率１０％の曲がり管を製
造した。

【００２８】図２は、第２実施例に係る曲がり管の製造
装置の構成図である。

【００２９】図２に示すように、第２実施例に係る製造
装置は、マンドレル１２に第１実施例のマンドレル１２
及び心金１２’を兼用させた点並びに縮径工程と拡径工
程とを同一工程で行うために、浮動拡管プラグ１３の図
示左側（管状素材１１の押出方向と反対側）に縮径部材
１４を配置した点以外は、第１実施例のものと同一でで
ある。

【００３０】図２を参照して第２実施例に係る曲がり管
の製造方法について説明する。

【００３１】まず、浮動拡管プラグ１３付きのマンドレ
ル１２の小径部１２ａの周りに、所定の隙間１８をおい
て縮径部材１４を配置した状態（図１の状態で固定）
で、図示しない押し機構により真っ直ぐの管状素材１１
を図示左側から右側へ移動させることで、隙間１８に挿
入する如く管状素材１１を縮径部材１４内に圧入して縮
径させる。このとき、管状素材１１がマンドレル１２の
小径部１２ａにより内径側からガイドされるため、管状
素材１１の縮径部分１１ａの肉厚が厚くなるのが抑制さ
れる。尚、このときの縮径率を２０％とした。

【００３２】次いで、縮径部分１１ａを図１右側に移動
させることで浮動拡管プラグ１３により拡径させる。最
後に、縮径部材１４により管状素材１１の部分１１ａを
外径側からガイドした状態で、ローラー１５により管状
素材１１の部分１１ｂに曲げ力を加え、この状態で管状
素材１１の拡径を連続的に行うことで曲がり管を製造す
る。尚、上記と同様な方法で、縮径率１０％の曲がり管
を製造した。

【００３３】上記した方法では、縮径工程と拡径工程と
が同一の工程で行われるため、工数の短縮化を図ること
ができる。

【００３４】ここで、第１実施例又は第２実施例による
方法により製造された縮径率２０％の曲がり管の各拡径
率における曲げ半径の限界値を表１に示す。ここで、曲
げ半径とは曲がり管の中心半径Ｒを意味し、表１におい
てＤは管状素材の外径を意味する。尚、拡径のみが行わ
れた縮径率０％の従来の曲がり管の曲げ半径の限界値も
表１に同時に示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から明らかなように、拡径させる前に
縮径させた本第１，第２実施例においては、従来技術と
比較して曲げ半径の限界値が一層小さく、又、拡径率が
大きくなるに従い曲げ半径の限界値が小さくなってい
る。これは、バウシンガー効果によるものであると考え
られる。

【００３７】又、縮径率１０％，２０％の曲がり管の曲
げ半径と偏肉率との関係を図３に示す。尚、縮径率０％
の従来の曲がり管の曲げ半径と偏肉率との関係について
も同時に図３に示した。

【００３８】図３から明らかなように、縮径させた曲が
り管の偏肉率は、縮径させていないものよりも小さくな
っている。これも、バウシンガー効果によるものである
と考えられる。

【００３９】又、縮径率１０％，２０％の曲がり管の曲
げ半径と管状素材の押し出し力及び浮動拡管プラグ１３
のプラグ力との関係を図４に示す。尚、縮径率０％の従
来の曲がり管の曲げ半径と菅状素材の押し出し力及び浮
動拡管プラグのプラグ力との関係についても同時に図４
に示した。

【００４０】図４から明らかなように、曲げ半径が小さ
くなると、縮径率１０％の曲がり管の方が、縮径させて
いないものよりも、押出力及びプラグ力共に小さくなっ
ている。

【００４１】更に、マンドレル１２で内径側から菅状素
材１１をガイドしながら縮径した縮径率２０％の曲がり
管の各拡径率における肉厚を表２に示す。尚、ガイドせ
ずに縮径した縮径率２０％の曲がり管（以下比較例と称
する）の各拡径率における肉厚についても表２に示し
た。但し、表２において、縮径前の管状素材１１の肉厚
を１ｍｍとした。

【００４２】

【表２】

【００４３】表２から明らかなように、縮径時にマンド
レルを使用したものが、拡径後において曲がり管の肉厚
が最小になっている。これは、縮径時にマンドレルによ
り管状素材の肉厚が厚くなるのを抑制したためであると
考えられる。

【００４４】尚、上記実施例では球状の浮動拡管プラグ
１３を使用したが、楕円状、多角状等非円形断面の浮動
拡管プラグ１３を使用して非円形断面の曲がり管を製造
することもできる。

【００４５】また、管状素材の断面が非円形でも適用で
き、管状素材の材質がポリカーボネートや塩化ビニル等
のような延性に富む樹脂等、塑性加工に適した材質のも
のであれば適用できる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明は、以下の如く効果を有
する。

【００４７】管状素材を曲げるにあたって、管状素材を
縮径させた後拡径させたので、バウシンガー効果により
曲げ半径の限界を向上させることができる。又、拡径さ
せるのみの従来技術と比較して、製造した曲がり管の偏
肉率を小さくできる。更に、管状素材を縮径させている
ので、曲がり管を任意の径にすることが可能になり、特
に、従来不可能であった曲がり管の外径を管状素材の径
以下にすることも可能になり、その結果、他の管との接
続も容易となる。

【００４８】請求項２の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００４９】管状素材の縮径率を２０％未満としたの
で、拡径させるのみの従来技術と比較して、曲げ限界付
近での管状素材を拡径させる際の管状素材の押出力を小
さくできる。

【００５０】請求項３の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００５１】管状素材の内部にガイド部材を挿入して管
状素材を内径側からガイドした状態で管状素材を縮径さ
せたので、管状素材の縮径時に管状素材の肉厚が厚くな
るのを抑制でき、その結果、拡径後の曲がり管の肉厚を
縮径前の管状素材の肉厚に一致させることが可能にな
る。

【００５２】請求項４の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００５３】管状素材を縮径させるための真っ直ぐな管
状素材の外径よりも小さな内径をもつ中空状の縮径部材
を設けたので、管状素材を曲げるにあたって、管状素材
を縮径させた後拡径させることが可能になることから、
バウシンガー効果により曲げ半径の限界を向上させるこ
とができる。又、拡径させるのみの従来技術と比較し
て、製造した曲がり管の偏肉率を小さくできる。更に、
管状素材を縮径させているので、曲がり管を任意の径に
することが可能になり、特に、従来不可能であった曲が
り管の外径を管状素材の径以下にすることも可能にな
り、その結果、他の管との接続も容易となる。

【００５４】請求項５の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００５５】管状素材の縮径時に管状素材を内径側から
ガイドする第２ガイド部材を設けたので、管状素材の縮
径時に管状素材の肉厚が厚くなるのを抑制でき、その結
果、拡径後の曲がり管の肉厚を縮径前の管状素材の肉厚
に一致させることが可能になる。

【００５６】請求項６の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００５７】縮径部材を、管状素材における拡径直後の
部分に曲げ力を加える際に、管状素材における拡径直前
の部分を外径側からガイドするようにしたので、曲げ力
付加工程時にガイド部材を新設することがないことか
ら、段取り替えの手間がなくなり作業上有利になると共
に、コスト的にも有利になる。

【００５８】請求項７の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００５９】管状素材を浮動拡管プラグ側に移動させる
移動機構を有し、縮径部材を浮動拡管プラグよりも管状
素材の移動方向後方に配置したので、管状素材を移動さ
せるに伴い縮径部材内部を通過して次いで浮動拡管プラ
グを通過することから、縮径及び拡径を同一の工程で行
うことができ、工数の短縮化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る製造方法に示す工程
図で、図１（ａ）は縮径工程の説明図、図１（ｂ）は拡
径、曲げ力付加工程の説明図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る曲がり管の製造装置
を示す構成図である。

【図３】本発明の第１，第２実施例に係る曲がり管の曲
げ半径と偏肉率との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の第１，第２実施例に係る曲がり管の曲
げ半径と拡径力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 曲がり管の製造装置 １１ 管状素材 １１ａ 管状素材における拡径直前の部分 １１ｂ 管状素材における拡径直後の部分 １２ マンドレル（ガイド部材） １３ 浮動拡管フラグ １４ 縮径部材 １５ 曲げローラー（曲げ力付加部材）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真っ直ぐな管状素材を管状素材の外径よ
   りも小さな内径をもつ中空状の縮径部材の内部に圧入し
   て管状素材を縮径させる縮径工程と、 管状素材の縮径部分を拡径させると共に、管状素材にお
   ける拡径直前の部分を径方向からガイドした状態で管状
   素材における拡径直後の部分に曲げ力を加えて曲がり管
   を製造する拡径及び曲げ力付加工程と、 から成る曲がり管の製造方法。
2. 【請求項２】 真っ直ぐな管状素材を管状素材の外径よ
   りも小さな内径をもつ中空状の縮径部材の内部に圧入し
   て管状素材を縮径させ、その縮径率を２０％未満とする
   縮径工程と、 管状素材の縮径部分を縮径部分の内径よりも大きな外径
   をもつ浮動拡管プラグ側に押し出すことで管状素材の縮
   径部分を拡径させると共に、管状素材における拡径直前
   の部分を径方向からガイドした状態で管状素材における
   拡径直後の部分に曲げ力を加えて曲がり管を製造する拡
   径及び曲げ力付加工程と、 から成る曲がり管の製造方法。
3. 【請求項３】 ガイド部材により管状素材を内径側から
   ガイドした状態で管状素材を縮径させた請求項１，２記
   載の曲がり管の製造方法。
4. 【請求項４】 管状素材を縮径させるための真っ直ぐな
   管状素材の外径よりも小さな内径をもつ中空状の縮径部
   材と、 管状素材の縮径部分を拡径させるための管状素材の縮径
   部分の内径よりも大きな外径をもつ浮動拡管プラグと、 管状素材における拡径直後の部分に曲げ力を加える曲げ
   力付加部材と、 を備えた曲がり管の製造装置。
5. 【請求項５】 管状素材の縮径時に、管状素材を内径側
   からガイドするガイド部材を有した請求項４記載の曲が
   り管の製造装置。
6. 【請求項６】 前記縮径部材は、管状素材における拡径
   直後の部分に曲げ力を加える際に、管状素材における拡
   径直前の部分を外径側からガイドするように構成されて
   なる請求項４，５記載の曲がり管の製造装置。
7. 【請求項７】 管状素材を浮動拡管プラグ側に移動させ
   る移動機構を有し、 前記縮径部材が前記浮動拡管プラグよりも管状素材の移
   動方向後方に配置されている請求項４，５，６記載の曲
   がり管の製造装置。