JPH0829359B2

JPH0829359B2 - 管材等の螺線曲げ加工方法

Info

Publication number: JPH0829359B2
Application number: JP2306233A
Authority: JP
Inventors: 眞村田; 陽一郎渡木; 洋司太刀川
Original assignee: NISSIN PRECISION MACHINES CO.,LTD.
Current assignee: NISSIN PRECISION MACHINES CO.,LTD.
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH04182036A

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バ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で利用されてい
る。特に、熱交換機の要部に用いられる管材やコイルバ
ネの製造においては管材や中実材の螺線状曲げ加工が不
可欠であり、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
いう単純な手段が採用されているが、管材等の横断面の
変形や加工後に生じ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を拘持しながら挿通せしめるガ
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のベアリング部103aの中心とを相対的に
ズラせた状態で管材・形材または中実材101をガイドシ
リンダ102とダイス103に押し通すことを特徴とした方
法』であり、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を制御するだけで任意の曲げ半径
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できる。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
することが可能である。

［発明が解決しようとする課題］ところで、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できないだけでなく、螺線の
径が変る毎に別の円柱形材を用意しなければならないと
いう不利不便がある。

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が生じていると、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じ、製品の歩留りが
悪くなるという問題もある。

そこで、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
成を施すことが可能であり、且つ加工後の偏平化も極小
に抑制で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で曲げモーメント
を受けると共に、ダイスのベアリング部によってその片
側表面が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でダ
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
を有した状態で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
域は軸方向に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、曲げ合力は各時点での摺接領域
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が矯正され
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が軸方向へ進
行する螺線状軌跡となることが条件となる。

この条件は、第一の発明によるだけでなく、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
現できる。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
工が不可能になる。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。

この発明では、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
件が存在しないため、管材や中実材だけでなく任意形状
の形材を螺線曲げの対象として選択できるという利点を
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、比較的加工が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
げを施すことができる。

実施例１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
を示す正面図であり、１はダイス（実線）、1aはダイス
１のベアリング部、２はダイス１の背後に位置するガイ
ドシリンダ（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が挿通孔2aの中心軸C2からｕだけオ
フセットされると、第９図と同様の態様になり、そのま
までは管材の押し通し曲げ加工がなされることになる。

この実施例では、更にベアリング部1aの中心C1がガイ
ドシリンダ側の中心軸C2に垂直な面内（第１図では紙面
と平行な面）でオフセットｕを半径とした円軌跡上（二
点鎖線）を移動してゆくようにダイス１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
定状態で第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が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が管材３に作用していたと共に、そ
の圧接合力の方向が第１図における中心C2から中心C1へ
向う方向（その時点でのオフセット方向）となることか
ら同方向への曲げ加工が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がなされた状態で
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側に対してACサーボモータMxで
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で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１が取付けられており、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、この装置では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１のベアリング部1aの中心（C1;第
１図）を任意の方向へオフセットさせることができ、ｘ
軸方向へｘ＝ｕ・sinωt,y軸方向へｙ＝ｕ・cosωｔの
関数（但し、ω；一定角度,t;時間）でACサーボモータM
x,Myを制御すると、ダイス１側の中心C1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で示すような態様で螺線曲げ加工されたものとな
る。尚、この実施例ではオフセットｕを一定にしている
が、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ができ、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
させることができる。

実施例２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
は管材であり、ダイス１のベアリング部の中心がガイド
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
態で固定されている。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
特徴がある。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ー部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を回転せしめるギヤドモータ24を搭載
せしめ、且つその移動台21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だけオフセット
させた状態で、ギヤドモータ24を回転させながら移動台
21全体をガイドシリンダ２側へ駆動させる。尚、移動台
21の送り速度とギヤドモータ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がとられる。

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１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
が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
21の送り速度やギヤドモータ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、螺線ピッチ及び
螺線半径を任意に変更できることはいうまでもない。

実施例３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で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で
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、この実施例の装置では、
片側逃げダイス31のベアリング部の中心をダイス１のベ
アリング部の中心から上側へオフセットできるようにし
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で移動台12
をｘ軸方向へ所定量だ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だけオフセッ
トさせ、またACサーボモータMyで移動台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
オフセットが０となる位置）へ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
で単純な曲げ加工が行われることになる。即ち、前記の
片側逃げダイス31が存在しない場合には、ダイス１から
押し出された管材３がダイス１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、水平面内で
連続的に円弧を描き続けて管材３の先端がダイス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
によって同ダイス31をダイス１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
方向への曲げだけで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に対して第２図に示したような螺線状の
摺接領域４が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でオフセットｕを制御することにより任意
に変更でき、また螺線ピッチについては、ACサーボモー
タMuでダイス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できる。更に、この方
式では、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、円形材だけでなく、任意の横断面形状を有
した形材に対する螺線曲げ加工が可能になる。

［発明の効果］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できるという利点を有
している。また更に、本発明の方法では、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
リングバックがなく、極めて精度の高い螺線加工製品を
得ることができる。

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であり、高い精度の製品
を簡素な工程で量産でき、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。１……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 13……移動台、14……送り機構 Mx,My……ACサーボモータ、21……移動台 22……チャッキング部、22a……ギヤ 23……ステーター部、24……ギヤドモータ 31……片側逃げダイス Mu……ACサーボモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−101231（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。