JPH07314051A - パイプ曲げ加工方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイプを曲げ加工した際に減肉がパイプの外
面側に生じない曲げ加工方法を提供する。 【構成】 パイプＰを曲げ加工する際に生じようとする
パイプＰの外面の伸張作用に対抗してパイプＰ外面の応
力をほぼゼロにする耐伸張性と曲げ方向の可撓性とを有
するワイヤ６を、パイプＰの曲げ加工範囲の一端から他
端にわたりパイプＰの突状に屈曲する外面又はその外面
より若干外側寄りに端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒと中間
クランプ機構５を介して固持したのち、パイプＰの曲げ
加工範囲の一端から他端にわたって一対の油圧シリンダ
７５で曲げモーメントを付与することによってパイプＰ
の外面より内側にかけてパイプＰの軸方向に圧縮力を作
用させ曲げ加工するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、曲げ加工した際にパイ
プ肉厚の減少がまったくない、詳しくは、主に丸パイプ
（以下、単にパイプともいう）を曲げ加工した際に減肉
がパイプの外面側に生じない曲げ加工方法と、その曲げ
加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば化学プラント工場において配管
する場合に、配管を曲げ加工して使用したり、あらかじ
め所定箇所を屈曲した配管を使用したりしているが、配
管に用いるパイプは曲げると、突状に屈曲する外面側で
はパイプの肉厚が減少し、逆に凹状の内面側は肉厚が増
加するという性質をもっている。これはパイプを曲げ加
工した際に、パイプの内外方向の中心線を境にして外面
側が軸方向に伸張されるとともに、内面側が軸方向に圧
縮されるからである。

【０００３】ところで、外面側が減肉した曲りパイプを
配管等に使用した場合、パイプの内周面が腐食したり摩
耗したりして肉厚が全周にわたり徐々に減少していく
が、パイプの寿命は肉厚の最も薄い箇所で決まるために
寿命が短かくなる。そこで、従来より直管部のパイプに
比べ肉厚のより厚いパイプを曲げ加工してエルボを製作
したうえ、このエルボを曲り部に溶接で接続するという
方法が一般に採用されているが、この方法は非常に手間
がかかり、配管等の設備費が大幅にアップする。

【０００４】一方、パイプを曲げ加工する方がエルボを
溶接で接続する前記の方法に比べて製作面およびコスト
面で有利であることから、パイプの曲げ加工により生じ
るパイプ肉厚の減少を抑制する方法やそのための装置が
提案されている。そのような曲げ加工方法あるいは曲げ
加工装置は、特開平２−２９０６２２号公報、特開平５
−９６３３２号公報および実開昭６３−１８９４１３号
公報に記載されているが、いずれも、パイプを曲げ加工
する際に生じるパイプの突状に屈曲する外面側でのパイ
プの伸張作用を、パイプの軸方向に圧縮力を付与するこ
とによって軽減しようとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
した公報に記載の従来の曲げ加工方法あるいは曲げ加工
装置では、次のような解決しなければならない課題が残
されている。

【０００６】すなわち、パイプを曲げ加工した際に突状
に屈曲するパイプの外面側での肉厚の減少を抑制するこ
とはできても、完全に無くすことができないということ
である。それは以下の理由による。

【０００７】まず、軸力を付加しない状態でパイプを曲
げたとすると、突状に屈曲する外面側には引張応力が発
生し、凹状に屈曲した内面側には圧縮応力が発生するこ
とになる。これらの引張応力および圧縮応力はそれぞれ
パイプの降伏点を超えることになり、パイプの管壁中の
組織に塑性変形が起こって、パイプは曲った状態に維持
される。したがって、突状に屈曲するパイプの外面側に
生じる肉厚の減少を完全に無くすためには、曲げ加工時
に発生する前記引張応力を打ち消すのに等しい大きさの
圧縮力を付与しなければならないが、その引張応力は上
記のとおりパイプの降伏点を超えるものであるから、パ
イプの軸方向に付与すべき圧縮力もパイプの降伏点を超
える大きさにする必要がある。

【０００８】そこで、パイプの軸方向にパイプの降伏点
を超える圧縮力が付与されたと仮定すると、従来の方法
あるい装置においては、この圧縮力はパイプの突状に曲
がる外面側にだけ作用するものではなく、パイプの全周
（すなわち横断面全体）に作用するから、パイプが曲げ
られる際に圧縮応力が生じるパイプの内面側が、パイプ
が曲げ加工されるより前に圧壊されることになる。この
ため、パイプの軸方向に付与する圧縮力を前記引張応力
よりも小さくしなければならないから、必ずパイプの肉
厚の減少が生じるという前記した課題が残る。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
パイプを曲げ加工した際に減肉がパイプの外面側に生じ
ない曲げ加工方法と、その曲げ加工装置とを提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のパイプ曲げ加工方法（請求項１）は、a)パ
イプを曲げ加工する際に生じようとするパイプ外面の伸
張作用に対抗してパイプ外面の応力をほぼゼロにする耐
伸張性と曲げ方向の可撓性とを有する非伸張部材を、前
記パイプの曲げ加工範囲の一端から他端にわたりパイプ
の突状に屈曲する外面又はその外面より若干外側寄りに
固持したのち、b)前記パイプの曲げ加工範囲の一端から
他端にわたって曲げモーメントを付与することによって
前記パイプの外面より内側にかけてパイプの軸方向に圧
縮力を作用させて曲げ加工するものである。

【００１１】上記の目的を達成するために本発明のパイ
プ曲げ加工装置（請求項２）は、A)直管状態のパイプを
曲げ加工する範囲の一端部と他端部とをそれぞれ挟持固
定する内外一対のクランプ部材からなる端部クランプ機
構と、B)両端の前記端部クランプ機構の間で、前記パイ
プの軸方向に沿って連続的に配置してそれぞれパイプを
挟持固定する複数の内外一対のクランプ部材からなり、
内側の前記クランプ部材をその幅が側方から見て外側か
ら内側にかけ扇形状に漸次狭くなるように形成した中間
クランプ機構と、C)両端の前記端部クランプ機構の外側
のクランプ部材に両端をそれぞれ連結するとともに、前
記各中間クランプ機構の外側のクランプ部材を貫通し、
前記パイプの突状に屈曲する外面あるいはその外面より
も若干外側にその中心線がくるように配置したワイヤ、
スチールベルト、チェーンなどの曲げ方向に可撓性を有
する非伸張部材と、D)前記端部クランプ機構の一方に連
結し、該端部クランプ機構を定位置で鉛直方向に旋回さ
せて前記パイプの一端部を内方に屈曲するモーメントを
発生させる曲げモーメント付与機構と、E)前記端部クラ
ンプ機構の他方に連結し、該端部クランプ機構を前記端
部クランプ機構に対し接離可能な状態で鉛直方向に旋回
させて前記パイプの他端部を内方に屈曲するモーメント
を発生させる曲げモーメント付与機構と、を具備してい
る。

【００１２】請求項３記載のように、F)前記パイプに内
接可能で、円周方向に複数に分割され、外周面が軸方向
にストレートな円弧面で、内周面が軸方向に傾斜したテ
ーパー状の円弧面からなる外筒と、この外筒内に嵌挿可
能な截頭円錐台状の楔部材とからなり、前記パイプ内の
前記端部クランプ機構で緊締する箇所を支持可能な端部
心金を具備することが望ましい。

【００１３】請求項４記載のように、G)前記パイプに内
接可能で、両端の前記端部心金の前記楔部材間に配置さ
れ曲げ方向に可撓性を有する連結部材で一連に連接さ
れ、幅が側方から見て外側から内側にかけて扇形状に漸
次狭くなるように形成された複数の円柱状分割心金から
なる中間心金を具備するとなおよい。

【００１４】

【作用】上記した構成を有する本発明のパイプ曲げ加工
方法によれば、パイプの曲げ加工範囲の一端から他端に
わたって曲げモーメントが付与された際に、前記パイプ
の外面が突状に屈曲することによって軸方向に引っ張ら
れ引張力が発生しようとするが、前記パイプの突状に屈
曲する外面側では前記曲げ加工による引張力と前記非伸
張部材による圧縮力とが打ち消しあって応力がほぼゼロ
になり、その突状の外面より内側にかけては圧縮応力が
発生することになる。つまり、その引張力に前記非伸張
部材が対抗することによって、相対的に軸方向の圧縮力
が前記パイプの外面に作用し、曲げ加工により発生しよ
うとする引張力を打ち消して応力がほぼゼロになる。し
たがって、凹状に曲がるパイプの内面側には従来の曲げ
加工時と同様に圧縮力が降伏点まで作用することはもち
ろんのこと、その突状のパイプの外面より内側にかけて
も圧縮力が作用し、パイプが曲げ加工される。いいかえ
れば、パイプには突状に屈曲する外面で圧縮応力がゼロ
となり、その外面よりも内面寄りでは全て圧縮応力が発
生し、パイプは軸方向に圧縮変形される。これにより、
パイプの突状の外面側では応力がほぼゼロになって肉厚
の増減がない、つまり肉厚の減少がない。一方、パイプ
の外面よりも内側（内面寄り）では圧縮応力が発生して
肉厚が増加する。したがってパイプは曲げ加工後に直管
状態のパイプに比べて肉厚の減少した部分がないから、
パイプの寿命が短くなることはない。しかも、曲げ加工
に要する曲げモーメントが大きくなる程度で、加工の手
間は従来の曲げ加工とほとんど変わらないから、エルボ
を溶接によって接続する方法に比べると、加工が容易
で、加工コストが低減される。

【００１５】請求項２の装置によれば、上記請求項１の
曲げ加工方法が確実に実施されるほか、パイプを曲げ加
工する範囲にわたって中間クランプ機構が連続的に緊締
されることにより、パイプが適当間隔で保持されるの
で、曲げ加工した際のパイプの偏平化や皺の発生が防止
される。

【００１６】請求項３記載の装置によれば、端部クラン
プ機構でパイプの端部を緊締した際に、パイプの不正変
形が端部心金によって阻止される。

【００１７】請求項４記載の装置によれば、請求項３記
載の装置による上記作用に加えて、中間クランプ機構で
パイプを緊締した箇所における不正変形が中間心金によ
って阻止されるので、とくにパイプの肉厚が薄い場合に
効果的である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のパイプ曲げ加工装置の実施例
を図面に基づいて説明し、併せて本発明の曲げ加工方法
についても説明する。

【００１９】図１は本発明の実施例であるパイプ曲げ加
工装置の全体外観を示す側面図で、まっすぐな（直管状
態の）パイプを曲げる前の状態を示し、図２は同側面図
でパイプを略９０゜曲げた状態を示している。図３は図
１のＡ−Ａ線断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線断面図、図
５は図１のＢ−Ｂ線断面図、図６は図３のＤ−Ｄ線断面
図、図７は他の実施例にかかるパイプ曲げ加工装置を示
すもので、図６に対応する断面図、図８は図５のＥ−Ｅ
線断面図で、図９は図６のＦ−Ｆ線断面図である。

【００２０】図１および図２に示すように、パイプ曲げ
加工装置１は、本例では方形台板状の装置本体２を備え
ている。この装置本体２は鉛直方向に立設したり、水平
状態に設置したりするが、本例では鉛直方向に立設して
いるものとして、以下説明する。一直線状（直管状）の
丸パイプＰを、図２の状態に曲げ加工する際に、その加
工範囲でパイプＰの両端部を上下方向から挟持して固定
するための第１端部クランプ機構３Ｌと第２端部クラン
プ機構３Ｒと、両端の端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒの間
に一連に配設され、パイプＰの中間部を上下方向から挟
持して固定するための複数（本例では７個）の中間クラ
ンプ機構５とを具備する。

【００２１】端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒは、図３およ
び図５に示すように、それぞれ相対向する上下一対のク
ランプ部材３１・３２を備えている。各クランプ部材３
１・３２の挟持面に断面半円形の溝３１ａ・３２ａが水
平方向に形成され、パイプＰは上下の溝３１ａ・３２ａ
で挟持される。下側の溝３２ａは、図６〜図８に示すよ
うに、縦断面で内端側が上向きにわずかに突状の円弧形
に形成されている。またクランプ部材３１・３２に、溝
３１ａ・３２ａの位置を中心にして上下方向に貫通する
左右一対の貫通孔３１ｂ・３２ｂが穿設され、油圧シリ
ンダ３３・３４のピストンロッド３３ａ・３４ａが下向
けに貫通孔３１ｂ・３２ｂに緩挿されている。各ピスト
ンロッド３３ａ・３４ａの先端部（下端部）には、止め
リング３３ｂ・３４ｂが螺着されている。このためピス
トンロッド３３ａ・３４ａの先端部外周面と、止めリン
グ３３ｂ・３４ｂの内周面とにそれぞれ対応する螺合部
が形成されている。

【００２２】さらに、上側のクランプ部材３１には、溝
３１ａを中心にして水平方向に貫通し、後述するワイヤ
６を緩挿するための左右一対の貫通孔３１ｃ・３１ｃが
穿設されている。これらの貫通孔３１ｃ・３１ｃの位置
は、各孔の中心が溝３１ａの上端にくるように設定され
ている。また，クランプ部材３１・３２が後述する中間
クランプ機構５のクランプ部材５１・５２と接する面
は、溝３１ａの上端を起点に側方より見て下方に向け幅
が漸次狭くなるように傾斜させている。

【００２３】中間クランプ機構５は、図４に示すよう
に、それぞれ相対向する上下一対のクランプ部材５１・
５２を備えている。各クランプ部材５１・５２の挟持面
に断面半円形の溝５１ａ・５２ａが水平方向に形成さ
れ、パイプＰは上下の溝５１ａ・５２ａで挟持される。
下側の溝５２ａは、図６〜図８に示すように、縦断面で
両端側が中央部に比べてわずかに低くなった上向きに突
状の円弧形に形成されている。これはパイプＰを曲げ加
工するときに、その溝５２ａの円弧形の下面でパイプＰ
の下面を案内するためである。またクランプ部材５１・
５２に、溝５１ａ・５２ａを中心にして上下方向に貫通
する左右一対の貫通孔５１ｂ・５２ｂが穿設され、油圧
シリンダ５３・５４のピストンロッド５３ａ・５４ａが
下向けに貫通孔５１ｂ・５２ｂに緩挿されている。各ピ
ストンロッド５３ａ・５４ａの先端部（下端部）には、
止めリング５３ｂ・５４ｂが螺着されている。このた
め、ピストンロッド５３ａ・５４ａの先端部外周面と、
止めリング５３ｂ・５４ｂの内周面とにそれぞれ対応す
る螺合部が形成されている。

【００２４】さらに、上側のクランプ部材５１には、溝
５１ａを中心にして水平方向に貫通し、後述するワイヤ
６を緩挿するための左右一対の貫通孔５１ｃ・５１ｃが
穿設されている。これらの貫通孔５１ｃ・５１ｃの位置
は、各孔の中心が溝５１ａの上端にくるように設定され
ている。各クランプ部材５１・５２は、溝５１ａの上端
を起点に幅が側方より見て下方に向け漸次狭くなるよう
に扇形状に形成されている。この扇形の傾斜角度は、本
例では図２のようにパイプＰが略９０゜曲げられた状態
で隣接するクランプ部材５１・５２（前記クランプ部材
３１・３２を含む）が相互に接触するように設定されて
いる。

【００２５】一方の上側クランプ部材３１の一対の貫通
孔３１ｃ・３１ｃから他方の上側クランプ部材３１の一
対の貫通孔３１ｃ・３１ｃにかけて、中間部の上側クラ
ンプ部材５１の一対の貫通孔５１ｃ・５１ｃを一連に貫
通させてワイヤ６・６がそれぞれ緩挿される。各ワイヤ
６の両端部には、図８に示すように、スリーブ状の抜け
止め具６１が固着され、その内側にネジスリーブ６２が
被装されている。また各上側クランプ部材３１の貫通孔
３１ｃ・３１ｃに連通して、貫通孔３１ｃ・３１ｃより
やや内径を大きくしたネジ孔３１ｅがそれぞれ形成され
ている。そしてネジスリーブ６２がネジ孔３１ｅに螺合
され、回転させることによりネジスリーブ６２の位置が
変化し、ワイヤ６の緊張度を緩めたり、増強したりでき
るようにしている。

【００２６】本例では、２本のワイヤ６・６を用いてい
るが、パイプＰを曲げ加工したときに、パイプＰの突状
に屈曲した外面側の引張応力と釣り合う圧縮力を作用さ
せて発生する応力をほぼゼロにする耐引張強度を有して
いれば、ワイヤ６は１本でもよい。また、曲げ加工した
際に生じようとするパイプＰの伸張力に対抗してパイプ
Ｐの外面の応力をゼロ（またはほぼゼロ）にし且つ曲げ
方向に可撓性を有する非伸張部材であれば、ワイヤ６に
限らず、たとえばスチールベルトやチェーンを使用する
こともできる。

【００２７】端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒのうちの一
方、すなわち第２端部クランプ機構３Ｒは、図１〜図３
に示すように、水平方向に移動可能な可動板７に鉛直方
向に旋回可能に軸支されている。可動板７は、装置本体
２に鉛直方向（上下方向）に所定の間隔をあけて多数の
止具７１ａにて固定された上下一対のガイド部材７１間
に、摺動自在に配設されている。図３のように、本例で
は第２端部クランプ機構３Ｒの上側クランプ部材３１か
ら支軸３５が一体に延設され、装置本体２に開設された
長孔２５および可動板７に開設された円形孔７２に支軸
３５が一連に緩挿されている。長孔２５は可動板７の移
動方向に長く延びた孔で、可動板７の移動に伴う支軸３
５の移動をカバーする。支軸３５は円形孔７２内の軸受
（図示せず）によって回動自在に支持され、可動板７か
ら突出する支軸３５の端部にアーム７３の円形リング部
７３ａが、支軸３５と一体回転可能に止着されている。

【００２８】可動板７上の下端部にブラケット７４が固
定され、このブラケット７４に油圧シリンダ７５の基端
が枢支され連結されている。また、ピストンロッド７５
ａの先端が、アーム７３の先端部に枢支され連結されて
いる。この構成により、油圧シリンダ７５のピストンロ
ッド７５ａを収縮させればアーム７３が時計方向に回転
し、端部クランプ機構３Ｒが支軸３５を中心に時計方向
に旋回する。

【００２９】第１端部クランプ機構３Ｌは、図１・図２
および図５に示すように、装置本体２の定位置（装置本
体２の中心線を挟んで端部クランプ３Ｒと対称位置）に
鉛直方向に回動自在に軸支されている。図５のように、
本例では端部クランプ機構３Ｌの上側クランプ部材３１
から支軸３５が一体に延設され、装置本体２に開設され
た円形孔２６に支軸３５が緩挿されている。装置本体２
上で円形孔２６の周囲に軸受２７が固定され、装置本体
２から突出する支軸３５の端部にアーム７３の円形リン
グ部７３ａが、支軸３５と一体回転可能に止着されてい
る。装置本体２上の下端部にブラケット７６を固定し、
このブラケット７６に油圧シリンダ７５の基端が枢支さ
れ連結されている。またピストンロッド７５ａの先端
が、アーム７３の先端部に枢支され連結されている。こ
の構成により、油圧シリンダ７５のピストンロッド７５
ａを収縮させればアーム７３が反時計方向に旋回し、第
１端部クランプ機構３Ｌが支軸３５を中心に反時計方向
に旋回する。

【００３０】上記した構成は本例の曲げ加工装置１の基
本構成を示すが、この基本構成（のみ）を備えた曲げ加
工装置１によって以下の工程で、パイプＰの曲げ加工
（曲げ角度９０゜）が行われる。

【００３１】 端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒの油圧シ
リンダ３３・３４のピストンロッド３３ａ・３４ａを下
方に伸張するとともに、中間クランプ機構５の油圧シリ
ンダ５３・５４のピストンロッド５３ａ・５４ａを下方
に伸張する。下側クランプ部材３２、５２が自重で降下
し、上下のクランプ部材３１・３２間およびクランプ部
材５１・５２間が開口する。すなわち、端部クランプ機
構３Ｌ・３Ｒの溝３１ａ・３２ａおよび中間クランプ機
構５の上下の溝５１ａ・５２ａがそれぞれ大きく開口す
る。なお、装置本体２を水平に設置した場合には、各油
圧シリンダ３３・３４・５３・５４のピストンロッド３
３ａ・３４ａ．５３ａ・５４ａを伸張しても、クランプ
部材３２・５２は移動しないことがあるので、そのとき
は使用者がクランプ部材３２・５２を移動させる。もし
くはクランプ部材３２・５２がピストンロッド３３ａ・
３４ａ．５３ａ・５４ａの伸縮動に伴って確実に移動す
るように、止めリング３３ｂ・３４ｂおよび５３ｂ・５
４ｂをクランプ部材３２・５２に固着しておくこともで
きる。

【００３２】 直管状態のパイプＰを端部クランプ機
構３Ｌ・３Ｒの溝３１ａ・３２ａ間および中間クランプ
５機構の上下の溝５１ａ・５２ａ間に一連に挿通し、油
圧シリンダ３３・３４のピストンロッド３３ａ・３４ａ
を収縮するとともに、油圧シリンダ５３・５４のピスト
ンロッド５３ａ・５４ａを収縮する。パイプＰは、上下
のクランプ部材３１・３２間および５１・５２間に挟持
固定される（図１参照）。

【００３３】 左右の油圧シリンダ７５のピストンロ
ッド７５ａを同時に収縮する。この結果、第１端部クラ
ンプ機構３Ｌが支軸３５を中心に反時計方向に回転する
とともに、第２端部クランプ機構３Ｒが支軸３５を中心
に時計方向に旋回し、パイプＰに曲げモーメントが付与
される。そして、パイプＰが“へ”の字状に徐々に曲げ
られるのにしたがって可動板７が左側へ移動し、第２端
部クランプ機構３Ｒが第１端部クランプ機構３Ｌに接近
する。

【００３４】 左右の下側クランプ部材３２および隣
接する各下側クランプ部材５２が相互に接触し、パイプ
Ｐが９０゜曲げられる（図２参照）。

【００３５】 左右の油圧シリンダ７５のピストンロ
ッド７５ａを収縮させるための圧油の供給を同時に中止
する。パイプＰはそのスプリングバック作用により曲げ
方向と逆方向に少し戻り、可動板７が右側へわずかに移
動する。

【００３６】 各油圧シリンダ３３・３４・５３・５
４のピストンロッド３３ａ・３４ａ・５３ａ・５４ａを
一斉に伸張して上下のクランプ部材３１・３２間および
クランプ部材５１・５２間を開口し、曲げ加工されたパ
イプＰを取り出す。

【００３７】ところで、上記〜の各工程を順に経る
ことによってパイプＰが９０゜曲げられるが、パイプＰ
の突状に屈曲する外面（上面）では曲げ加工による引張
力の発生がワイヤ６・６による抵抗作用で阻止され、つ
まりワイヤ６・６による圧縮力で打ち消されて応力がゼ
ロになる。そして、パイプＰの突状の上面より下側には
圧縮応力が発生する。これにより、従来は減肉が生じて
いたパイプＰの突状の外面における肉厚の減少が起きな
くなる。一方、パイプＰの外面（上面）よりも内方（下
側）では、肉厚が増加する。

【００３８】次に、パイプＰを端部クランプ機構３Ｌ・
３Ｒにより緊締する箇所の不正変形を防止するための端
部心金について説明する。

【００３９】図６および図９に示すように、端部心金８
はパイプＰ内の、下側の溝３２ａが縦断面でストレート
になった部分に装着される。この端部心金８は、パイプ
Ｐに内接可能で円周方向に等間隔に分割された４つの外
筒８１と、これらの外筒８１内に嵌挿される截頭円錐台
状の楔部材８２とからなり、外筒８１および楔部材８２
にはそれぞれ紐８１ａ、８２ａの一端が止着されてい
る。各外筒８１は、外周面がパイプＰの内周面に対応し
（パイプＰと内径がほぼ同一）、軸方向（長手方向）に
ストレートな円弧面に形成され、内周面が軸方向（長手
方向）に内径が漸次変化するテーパー状の円弧面に形成
されている。図示は省略するが、４つの外筒８１はゴム
やスプリングなどの弾性体で円周方向に相互に連結し、
各外筒８１が半径方向に拡縮可能な円筒体に形成してお
くと、パイプＰ内に挿入する際に便利である。パイプＰ
内には、通常、円筒状に配置した外筒８１内に楔部材８
２を嵌挿して両者を一体的に所定位置まで挿入し、紐８
１ａ、８２ａや棒材（図示せず）を用いて外筒８１に対
し楔部材８２を外筒８１が拡径する方向に相対的に移動
させて装着する。この状態で、端部クランプ機構３Ｌ・
３ＲによりパイプＰを緊締すればよい。

【００４０】図７は別の実施例にかかる端部心金８とパ
イプＰを中間クランプ機構５により緊締する箇所の不正
変形も防止するための中間心金９とを示す。同図に示す
ように、楔部材８２の中心部に軸方向（長手方向）に貫
通する中心孔８３を穿設し、楔部材８２と外筒８１とを
紐８１ｂで接続したことが、上記実施例の端部心金８と
相違する。

【００４１】中間心金９はパイプＰに内接可能な複数の
円柱状分割心金９１からなり、各分割心金９１は側方か
ら見て上側から下側にかけ扇形状に幅が漸次狭くなるよ
うに形成され、また上下両面は縦断面で側方から見て上
向きに突状の円弧面にそれぞれ形成されている。さらに
各分割心金９１の軸方向の中央には、環状溝９２が円周
方向に形成され、この環状溝９２内に多数の押し金９３
がスプリング９４を介し半径方向外方へ付勢されて円周
方向に配設されている。各分割心金９１の中心部には軸
方向（長手方向）に貫通する中心孔９５が穿設され、両
端の楔分割８２の中心孔８３から各中心孔９５にワイヤ
９６が一連に挿通されている。ワイヤ９６の端部および
楔部材８２と分割心金９１の間に、係止部９６ａが突設
されている。

【００４２】また各分割心金９１の中心孔９５の周囲に
は、一連に連通する位置決め孔９７が軸方向に穿設さ
れ、各位置決め孔９７の一部に位置決め用凹所９７ａが
円周方向に穿設されている。そして、各分割心金９１の
位置決め孔９７にわたって一連に、位置決め棒９８を挿
入できるようになっており、また位置決め棒９８には係
止部９８ａが突設され、位置決め棒９８を回転すること
により係止部９８ａを位置決め用凹所９７ａに係止でき
るようになっている。つまり、係止部９８ａを位置決め
用凹所９７ａに係止した状態で、複数の円柱状分割心金
９１をパイプＰ内の所定位置へ挿入して位置決めしたの
ち、位置決め棒９８を回転して係止部９８ａと位置決め
用凹所９７ａとの係止状態を解消すれば、位置決め棒９
８を引き抜けるようになっている。

【００４３】本例の場合には、中間クランプ機構５が位
置する箇所のパイプＰ内に中間心金９を配置するため、
とくにパイプＰの肉厚が薄い場合にも曲げ加工した際の
パイプＰの管壁の不正変形を防止できる。なお曲げ方向
に可撓性を有する長尺な連結部材であれば、ワイヤ９６
以外のもの、たとえばスチールベルトを使用できる。

【００４４】上記に第１実施例の端部心金８（図６）
と、第２実施例の端部心金８（図７）および中間心金９
（図７）とを示したが、それらの心金を用いてパイプＰ
の曲げ加工を上記の曲げ加工装置１により行う場合は、
上記の曲げ加工工程〜に以下の工程が加えられる。
すなわち、 A1）端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒおよび中間クランプ機
構５でパイプＰを緊締する上記の工程の前に、パイプ
Ｐ内に端部心金８を挿入し、棒（図示せず）でパイプＰ
内の曲げ加工する範囲の両端部に位置決めしたのち、端
部心金８を、図６のようにそれぞれ装着する工程、もし
くは A2）端部心金８および複数の分割心金９１をパイプＰ内
の所定位置へ挿入して図７のようにそれぞれ位置決めし
たのち、位置決め棒９８を回転して係止部９８ａとの係
止状態を解消し、位置決め棒９８を引き抜き、パイプＰ
内の端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒの位置に端部心金８
を、また中間クランプ機構５の位置に中間心金９をそれ
ぞれ装着する工程を追加する。

【００４５】それから、上記の〜の工程を順に行
い、の工程ののちに、 B1）外筒８１に対し、それらの外筒８１の外径が縮小さ
れる方向に楔部材８２を紐８２ａを用いて相対的に移動
させ、パイプＰ内における端部心金８の保持状態を解除
し、紐８１ａ・８２ａを引っ張ってパイプＰ内から抜き
取る工程、もしくは B2）外筒８１に対し、それらの外筒８１の外径が縮小さ
れる方向に楔部材８２をワイヤ９６を用いて相対的に移
動させ、パイプＰ内における端部心金８の保持状態を解
除し、ワイヤ９６により端部心金８および中間心金９を
パイプＰ内から連続して抜き取る工程を追加する。

【００４６】以上に本発明の実施例を示したが、本発明
は下記のように実施することもできる。

【００４７】a) パイプＰの曲げ角度は９０゜に限ら
ず、それより小さく曲げることができることは当然のこ
とであるが、中間クランプ機構５のクランプ部材５１・
５２の両端および端部クランプ機構３Ｌ・３Ｒのクラン
プ部材３１・３２の片端の傾斜角度を大きくすること
で、９０゜よりも大きく曲げ加工することも可能であ
る。

【００４８】b) パイプＰに曲げモーメントを付与する
油圧シリンダ７５の代わりに、モータ駆動による送りネ
ジ機構を用いることもできる。

【００４９】c) 装置本体２の設置は、鉛直方向および
水平方向のほか、傾斜させて設置することも可能であ
る。

【００５０】d) 上側クランプ部材３１・５１内に挿通
するワイヤ６の位置は、通常その中心がパイプＰの外面
に沿うように配置するが、パイプＰの種類によりパイプ
Ｐの外面よりやや外側に配置した方がいい場合がある。
要は、曲げ加工した際のパイプＰの外面の応力がゼロに
なるように位置を決めればよい。

【００５１】e) 支軸３５は下側クランプ部材３２から
一体に延設してもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のパイプ曲げ加工方法および曲げ加工装置には、
次の効果がある。

【００５３】(1) パイプには突状に屈曲する外面の圧縮
応力（および引張応力）がほぼゼロで、そこから凹状に
曲がる内面にかけては全て圧縮力の作用でパイプが曲げ
加工されるので、従来の方法と違ってパイプの突状の外
面での肉厚の減少がなく、パイプの寿命が直管状態のと
きよりも短くなることはない。しかも、加工の手間は従
来の曲げ加工とほとんど変わらず、エルボを溶接によっ
て接続する方法に比べて加工が容易で、加工コストが低
減される。

【００５４】請求項２の装置では、 (2) 上記請求項１の曲げ加工方法が確実に実施されるほ
か、中間クランプ機構でパイプが保持されるので、曲げ
加工した際のパイプの偏平化や皺の発生が防止される。

【００５５】請求項３記載の装置では、 (3) 端部クランプでパイプの端部を緊締した際に、パイ
プの不正変形が端部心金で阻止される。

【００５６】請求項４記載の装置では、 (4) 中間クランプでパイプを緊締した箇所における不正
変形が中間心金で阻止されるので、とくにパイプの肉厚
が薄い場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるパイプ曲げ加工装置の全
体外観を示す側面図で、まっすぐな（直管状態の）パイ
プを曲げる前の状態を示す。

【図２】図１と同様の同側面図で、パイプを略９０゜曲
げた状態を示す。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】図３のＤ−Ｄ線断面図である。

【図７】本発明の他の実施例にかかるパイプ曲げ加工装
置を示すもので、図６に対応する断面図である。

【図８】図５のＥ−Ｅ線断面図である。

【図９】図６のＦ−Ｆ線断面図である。

【符号の説明】

１ 曲げ加工装置 ２ 装置本体 ３Ｌ・３Ｒ 端部クランプ機構 ３１・３２ クランプ部材 ３１ａ・３２ａ 溝 ３３・３４ 油圧シリンダ ３５ 支軸 ５ 中間クランプ機構 ５１・５２ クランプ部材 ５１ａ・５２ａ 溝 ５３・５４ 油圧シリンダ ６ ワイヤ ７ 可動板 ７５ 油圧シリンダ ８ 端部心金 ８１ 外筒 ８２ 楔部材 ９ 中間心金 ９１ 分割心金 Ｐ パイプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプを直管状態から曲げ加工するため
   のパイプ曲げ加工方法において、 前記パイプを曲げ加工する際に生じようとするパイプ外
   面の伸張作用に対抗してパイプ外面の応力をほぼゼロに
   する耐伸張性と曲げ方向の可撓性とを有する非伸張部材
   を、前記パイプの曲げ加工範囲の一端から他端にわたり
   パイプの突状に屈曲する外面又はその外面より若干外側
   寄りに固持したのち、 前記パイプの曲げ加工範囲の一端から他端にわたって曲
   げモーメントを付与することによって前記パイプの外面
   より内側にかけてパイプの軸方向に圧縮力を作用させて
   曲げ加工することを特徴とするパイプ曲げ加工方法。
2. 【請求項２】 パイプを直管状態から曲げ加工するため
   のパイプ曲げ加工装置において、 前記パイプを曲げ加工する範囲の一端部と他端部とをそ
   れぞれ挟持固定する内外一対のクランプ部材からなる端
   部クランプ機構と、 両端の前記端部クランプ機構の間で、前記パイプの軸方
   向に沿って連続的に配置してそれぞれパイプを挟持固定
   する複数の内外一対のクランプ部材からなり、内側の前
   記クランプ部材をその幅が側方から見て外側から内側に
   かけ扇形状に漸次狭くなるように形成した中間クランプ
   機構と、 両端の前記端部クランプ機構の外側のクランプ部材に両
   端をそれぞれ連結するとともに、前記各中間クランプ機
   構の外側の前記クランプ部材を貫通し、前記パイプの突
   状に屈曲する外面あるいはその外面よりも若干外側にそ
   の中心線がくるように配置したワイヤ、スチールベル
   ト、チェーンなどの曲げ方向に可撓性を有する非伸張部
   材と、 前記端部クランプ機構の一方に連結し、該端部クランプ
   機構を定位置で鉛直方向に旋回させて前記パイプの一端
   部を内方に屈曲するモーメントを発生させる曲げモーメ
   ント付与機構と、 前記端部クランプ機構の他方に連結し、該端部クランプ
   機構を前記端部クランプ機構に対し接離可能な状態で鉛
   直方向に旋回させて前記パイプの他端部を内方に屈曲す
   るモーメントを発生させる曲げモーメント付与機構と、 を具備したことを特徴とするパイプ曲げ加工装置。
3. 【請求項３】 前記パイプに内接可能で、円周方向に複
   数に分割され、外周面が軸方向にストレートな円弧面
   で、内周面が軸方向に傾斜したテーパー状の円弧面から
   なる外筒と、この外筒内に嵌挿可能な截頭円錐台状の楔
   部材とからなり、前記パイプ内の前記端部クランプ機構
   で緊締する箇所を支持可能な端部心金を具備した請求項
   ２記載のパイプ曲げ加工装置。
4. 【請求項４】 前記パイプに内接可能で、両端の前記端
   部心金の前記楔部材間に配置され曲げ方向に可撓性を有
   する連結部材で一連に連接され、幅が側方から見て外側
   から内側にかけて扇形状に漸次狭くなるように形成され
   た複数の円柱状分割心金からなる中間心金を具備した請
   求項３記載のパイプ曲げ加工装置。