JPH09206853A - 管の押し出し加工装置 - Google Patents

管の押し出し加工装置

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JPH09206853A
JPH09206853A JP3300896A JP3300896A JPH09206853A JP H09206853 A JPH09206853 A JP H09206853A JP 3300896 A JP3300896 A JP 3300896A JP 3300896 A JP3300896 A JP 3300896A JP H09206853 A JPH09206853 A JP H09206853A
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JP
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pipe
plug
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raw
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Pending
Application number
JP3300896A
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English (en)
Inventor
Masao Nakamura
雅勇 中村
Shingo Tsukui
慎吾 津久井
Masafumi Shimizu
雅史 清水
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Topy Industries Ltd
Original Assignee
Topy Industries Ltd
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Publication date
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管の押し出し加工装置を調整するために、曲
がり管を製造する過程での装置の状態や素管の状態を検
出する。 【解決手段】 芯金5の前端に拡径プラグ(加工プラ
グ)6が揺動可能に設けられている。芯金5に外装され
た素管Pを押圧ラム9で押すことにより、素管Pを拡径
プラグ6で拡径させる。拡径された素管Pをガイドロー
ラ20で案内することにより、曲げモーメントを付与し
て、素管Pを曲げる。この素管Pの外面には当接ローラ
56が当接されており、この当接ローラ56の回転量が
検出される。この回転量は、素管Pの拡径プラグ6から
の送り出し量を表している。また、この当接ローラ56
の拡径プラグ6方向への変位量が検出される。この当接
ローラ56の変位量は拡径プラグ6の変位量を表し、素
管Pの曲げ変形の曲率に対応するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、芯金に外装された
素管を前方へ押し出し、芯金の前端に取り付けた加工プ
ラグで素管を加工する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】管の押し出し加工装置は、用途に応じて
様々なものがあるが、例えば、円管を真円度を維持した
まま拡径するとともに曲げる加工装置が開発されてい
る。この拡径,曲げ加工装置では、特公平6−4296
7号公報、特開平5−169145号公報等に開示され
ているように、真っすぐな円管形状の素管を、丸棒状の
芯金に外装し、この素管の後端を押圧ラムにより芯金に
沿って押し出す。芯金の前端には素管の内径より大きい
球形状の拡径プラグ(加工プラグ)が設けられており、
押し出されてきた素管を塑性変形させて拡径する。この
拡径された素管は、拡径プラグの前方に配置されたガイ
ド手段に案内されることにより、曲げモーメントを受
け、上記拡径プラグ位置で曲げ加工される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の装置が所望
の曲がり管を製造したか否かのチェックは、製造された
曲がり管の寸法,形状を検出することにより、行われ
る。所望形状の曲がり管が得られない場合には試行錯誤
しながら装置の調節を行う必要があり、生産性が悪かっ
た。そこで、管の加工の過程において装置の作動状態や
管の加工状態を把握することが要求されていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、
(イ)素管に挿入された状態でこの素管を軸方向に案内
する芯金と、(ロ)芯金の前端に設けられ、前方に向か
って断面積が徐々に大となるとともに最大断面積での外
周長が素管の内周長以上である加工プラグと、(ハ)芯金
の後端部を支持する後部支持台と、(ニ)芯金の前端部
を素管を介して挿入支持する前部支持台と、(ホ)芯金
に外装された素管の後端を押しながら、前方に移動する
ことにより、素管を加工プラグで加工させる押圧ラム
と、を備えた管の押し出し加工装置において、上記加工
プラグで加工された素管の外面に接しこの素管の送り出
しにより回転される当接ローラと、この当接ローラの回
転量を検出しひいては素管の送り出し量を検出する送り
出し量検出手段とを備えたことを特徴とする。
【0005】請求項2の発明は、請求項1に記載の管の
押し出し加工装置において、上記当接ローラは素管の周
壁を介して上記加工プラグに当たる位置に配置され、付
勢手段により加工プラグに向かって付勢されていること
を特徴とする。請求項3の発明は、請求項2に記載の管
の押し出し加工装置において、上記加工プラグは揺動可
能に上記芯金に装着されており、さらに、上記加工プラ
グの前方に設けられ加工プラグで加工された素管を案内
して素管の曲率を決定するガイド手段と、上記付勢手段
により付勢されて上記当接ローラを回転可能に支持する
支持フレームと、この支持フレームの変位量を検出しひ
いては加工プラグの変位量を検出する変位量検出手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0006】請求項4の発明は、(イ)素管に挿入され
た状態でこの素管を軸方向に案内する芯金と、(ロ)芯
金の前端に揺動可能に設けられ、前方に向かって断面積
が徐々に大となるとともに最大断面積での外周長が素管
の内周長以上である加工プラグと、(ハ)芯金の後端部
を支持する後部支持台と、(ニ)芯金の前端部を素管を
介して挿入支持する前部支持台と、(ホ)芯金に外装さ
れた素管の後端を押しながら、前方に移動することによ
り、素管を加工プラグで加工させる押圧ラムと、を備え
た管の押し出し加工装置において、さらに、上記加工プ
ラグの前方に設けられ加工プラグで加工された素管を案
内して素管の曲率を決定するガイド手段と、上記加工プ
ラグを囲む素管の周壁に当接する当接部材と、この当接
部材を加工プラグに向けて付勢する付勢手段と、当接部
材の変位量を検出しひいては加工プラグの変位量を検出
する変位量検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
管の押し出し加工装置を、図面に基づいて説明する。こ
の装置は、円管を拡径しながら曲げることにより、場所
によって曲率の異なる曲がり管を製造するためのもので
ある。図1に示すように、この装置は、ベースフレーム
1上に間隔をおいて配置された後部支持台2と前部支持
台3を備えている。
【0008】上記ベースフレーム1の上方には、丸棒形
状の芯金5が、水平をなして配置されている。この芯金
5は、加工すべき円管形状の素管Pに挿入されてこの素
管Pを軸方向に案内するものである。なお、芯金5の外
径は素管Pの内径より僅かなクリアランス分だけ小さい
が、図1,図2では、その差が誇張して示されている。
芯金5の後端部は、後部支持台2に軸方向の移動を禁じ
られた状態で支持されている。
【0009】前部支持台3は円管形状のガイドブッシュ
4を備えており、このガイドブッシュ4に上記芯金5の
前端部が挿入されている。このガイドブッシュ4の内径
は、芯金5の外径より大きく、芯金5に外装される素管
Pの外径より僅かなクリアランス分だけ大きい。したが
って、芯金5の前端部は素管Pを介してガイドブッシュ
4に支持されるようになっている。
【0010】芯金5は、ガイドブッシュ4から若干量前
方へ突出している。芯金5の前端には、拡径プラグ6
(加工プラグ)が球面座を利用した連結具7を介して全
方向への揺動可能かつ取り外し可能に装着されている。
この拡径プラグ6は、球形状をなし、その径は素管Pの
内径より大きい。
【0011】ベースフレーム1の上面には、後部支持台
2と前部支持台3との間を芯金5と平行に延びる2本の
レール8が設けられている。これらレール8上を押圧ラ
ム9が移動するようになっている。この押圧ラム9は、
上記芯金5の挿通を許容する構造をなしており、前部に
押圧リング9aを有している。この押圧リング9aの内
径は芯金5の外径より若干大きく、素管Pの外径より小
さい。
【0012】上記押圧ラム9は、駆動機構10により前
方に移動されるようになっている。この駆動機構10
は、一対の油圧シリンダ11を有している。これら油圧
シリンダ11は、芯金5の左右に配置され、後部支持台
2に水平に固定されている。この油圧シリンダ11のロ
ッド11aの前端が、押圧ラム9に固定されている。
【0013】次に、本実施例装置の特徴部について説明
する。図1に概略的に示すように、拡径プラグ6の前方
には、後述するように拡径後の素管Pを挟むための一対
のガイドローラ20(ガイド手段)が配置されている。
図4,図5に最も良く示すように、これらガイドローラ
20は、断面矩形の筒形ブラケット21の両端部に互い
に離れて回転可能に収容支持されている。これらガイド
ローラ20の回転軸線L0は、水平をなすとともに芯金
5と直交している。図5に示すように、一対のガイドロ
ーラ20は、拡径後の素管Pの上下部の外形状に略合致
した鼓形状をなしている。
【0014】上記ブラケット21は、その中央部で移動
台22に回動可能に支持されている。このブラケット2
1の回動軸線L1は、水平をなし上記ガイドローラ20
の回転軸線L0と平行である。回動軸線L1は、一対の
回転軸線L0間に配置されており、より具体的には一対
の回転軸線L0を結ぶ線の中心に位置している。
【0015】上記移動台22は、図3に示す移動機構3
0に組み込まれており、この移動機構30により、芯金
5の軸線方向に平行なX方向(水平方向)と、それに直
交するY方向(垂直方向)に移動可能になっている。そ
の結果、移動台22に支持されるガイドローラ10は、
上記回転軸線L0,回動軸線L1と直交し、芯金5の軸
線を含む垂直平面において、X,Y方向に移動されるよ
うになっている。
【0016】上記移動機構30は、ベースフレーム1に
芯金5と平行をなして垂直に立てられたメインフレーム
31と、このメインフレーム31上に上下に間隔をおい
て水平に配された3本の横レール32と、これら横レー
ル32に沿って水平移動可能な水平移動台33とを有し
ている。水平移動台33は、メインフレーム31に設置
されたモータ34と、水平に延びるとともにモータ34
によって回転されるボールネジ軸35aと、水平移動台
33に取り付けられるとともに上記ボールネジ軸35a
に螺合されるナット35bにより、水平(X方向)に移
動される。
【0017】水平移動台33上には、左右に間隔をおい
て垂直に配された2本の縦レール36が設けられてお
り、これら縦レール36に沿って前述した移動台22が
垂直移動可能となっている。この移動台22は、水平移
動台33に設置されたモータ37と、垂直に延びるとと
もにモータ37によって回転されるボールネジ軸38a
と、移動台22に取り付けられるとともに上記ボールネ
ジ軸38aに螺合されるナット38bにより、垂直(Y
方向)に移動される。
【0018】上記移動機構30のモータ34,37は、
コンピュータを含む制御ユニット40(制御手段)によ
り、フィードバック制御されるようになっている。フィ
ードバック制御のために提供される主たる検出情報は、
図2,図3に示す検出ユニット50と、図4に示すCC
Dカメラ60(撮影手段)から得られる。
【0019】図3に最も良く示すように、上記検出ユニ
ット50は、ベースフレーム1に図示しない部材を介し
て固定されたメインフレーム51を有している。このメ
インフレーム51は、垂直をなし芯金5と直交する面内
に配置されている。このメインフレーム51には垂直に
延びるレール52が固定されている。このレール52に
は上下移動可能に縦長の支持フレーム53が装着されて
いる。この支持フレーム53は拡径プラグ6の真上に配
置されており、その上下移動可能な範囲は、拡径プラグ
6が変位する範囲より若干大きい。
【0020】上記メインフレーム51には、エアシリン
ダ55(付勢手段)が取り付けられている。このエアシ
リンダ55は垂直方向に延び、そのロッド55aの先端
は、支持フレーム53の下端に設けられた水平板部53
aに連結されている。このエアシリンダ55により、支
持フレーム53は下方に付勢されている。
【0021】上記支持フレーム53の水平板部53aの
下面には、当接ローラ56(当接部材)が回転可能に支
持されるとともに、ロータリエンコーダ57(送り出し
量検出手段)が取り付けられている。当接ローラ56の
回転軸線L2は、真上から見て芯金5の軸線と直角に交
差する。ロータリエンコーダ57は、当接ローラ56の
回転量を検出し、この検出情報を上記制御ユニット40
に送るようになっている。
【0022】上記支持フレーム53の上下方向の位置
は、リニアゲージ58(変位量検出手段)により検出さ
れるようになっている。このリニアゲージ58は、垂直
に延びるゲージ板58aと、このゲージ板58aに沿っ
てスライドする読み取り器58bとを有している。ゲー
ジ板58aは、メインフレーム51に固定された垂直を
なすブラケット59aに取り付けられている。読み取り
器58bは、支持フレーム53と一緒に上下移動するよ
うになっている。すなわち、読み取り器58bには係合
板59bが取り付けられている。他方、支持フレーム5
3にはブラケット59cを介してピン59dが取り付け
られている。これら係合板59bとピン59dの係合に
より、読み取り器58bが支持フレーム53と連動する
ようになっている。読み取り器58bは、ゲージ板58
aに付された光学的または磁気的な位置表示を読み取
り、この位置検出情報すなわち支持フレーム53の変位
量情報を上記制御ユニット40に送るようになってい
る。
【0023】上記CCDカメラ60は、メインフレーム
51から離間しこのメインフレーム51と真っ正面に対
峙して配置されている。このCCDカメラ60の映像情
報も、上記制御ユニット40に送られる。
【0024】上記構成の装置による素管Pの曲げ加工を
順を追って説明する。最初は、移動台22が水平移動台
33の上下方向中央に位置されている。その結果、ブラ
ケット21の回動軸線L1が、芯金5の軸線と交差して
同一高さになるように、位置決めされている。
【0025】素管Pの芯金5への装着前に、押圧ラム9
は図1に示すように、後部支持台2の近傍位置まで後退
している。拡径プラグ6は予め芯金5の前端から外され
ている。この状態で、捨て管P’と加工対象の素管Pと
をこの順に芯金5の前端から装着する。この捨て管P’
は、素管Pと同一の内外径を有する円管からなり、その
長さL’(図1参照)は、押圧ラム9が最前位置にある
時の押圧リング9aの前面と、拡径プラグ6の中心との
間の距離に相当する。
【0026】上記捨て管P’と素管Pとを芯金5に装着
した後、芯金5の前端に拡径プラグ6を装着する。その
後、油圧シリンダ11を駆動させて、押圧ラム9を前進
させる。この際、押圧ラム9の押圧リング9aが捨て管
P’を介して素管Pの後端を押し、芯金5に沿って前方
へ移動させる。素管Pの前端が拡径プラグ6に当たる
と、それ以後、上記押圧力により素管Pの拡径がなされ
る。
【0027】上記拡径された素管Pの前端が一対のガイ
ドローラ20間に入り込んだ後に、制御ユニット40が
移動機構30のモータ34,37を駆動することによ
り、移動台22を徐々に上方または下方に移動させる。
また、この上方または下方への移動量に対応して移動台
22を水平方向にも移動させることにより、拡径プラグ
6とブラケット21の回動軸線L1との距離をほぼ一定
にする。そして、移動台22を所望の曲率が得られる位
置で停止する。以後、素管Pはこの所定位置のガイドロ
ーラ20に案内されて進む。素管Pには、一方のガイド
ローラ20に当たることより常時曲げモーメントが働い
ており、上記拡径プラグ6での拡径に伴う塑性変形の際
に、この曲げモーメントにより曲げられる。その結果、
所望の曲率を有する拡径された断面円形の曲がり管が得
られる。
【0028】なお、拡径プラグ6は揺動可能であるの
で、ガイドローラ20で決定された曲率に応じて振れ角
度すなわち変位量が決定され、素管Pに不必要な力が付
与されず、円滑な曲げ加工がなされる。また、ブラケッ
ト20が回動して、一対のガイドローラ20を結ぶ線の
傾きが、素管Pの向きに追従するので、素管Pとの無理
な干渉がなく、円滑に素管Pを案内することができる。
【0029】上記曲げ加工の過程での検出ユニット50
の作用を説明する。検出ユニット50の支持フレーム5
3は加工プラグ6の真上に位置しており、エアシリンダ
55により下方に付勢されている。そのため、当接ロー
ラ56は、加工プラグ6に向かって付勢されており、こ
の加工プラグ6に素管Pの周壁を介して当たっている。
素管Pが押圧ラム9に押されて拡径プラグ6で拡径さ
れ、この拡径プラグ6から送り出されると、それに伴い
素管Pの外面に当たっている当接ローラ56も回転す
る。この回転量がロータリーエンコーダ57で検出され
る。検出された当接ローラ56の回転量は、素管Pの送
り出し量をも表している。
【0030】ところで、素管Pの送り出し量は、押圧ラ
ム9の移動量にほぼ対応するものである。しかし、拡径
プラグ6での素管Pの塑性変形に起因して、素管Pの長
さが少し変化するため、上記対応関係は、厳密には一致
しないのである。それ故、本実施例のように、上記拡径
プラグ6で加工された後の素管Pの送り出し量を、この
素管Pの送り出しに応じて転動する当接ローラ56の回
転量に基づいて直接検出するのが好ましいのである。
【0031】前述したように上記拡径プラグ6は揺動可
能であり、素管Pの曲げに応じて上下方向に変位する。
当接ローラ56はこの拡径プラグ6の変位に応じて変位
する。それ故、リニアゲージ58で検出される支持フレ
ーム53の変位量すなわち当接ローラ56の変位量は、
この拡径プラグ6の変位量を表している。リニアゲージ
58で検出された拡径プラグ6の変位量情報は、拡径プ
ラグ6での素管Pでの曲げ変形の曲率に対応している。
制御ユニット40では、この変位量に基づいて素管Pの
曲率を演算する。
【0032】また、CCDカメラ60では、拡径プラグ
6からガイドローラ20までの素管Pが撮影される。こ
の映像情報は制御ユニット40に送られ、この制御ユニ
ット40で画像解析され、その曲率が演算される。
【0033】上記制御ユニット40では、拡径プラグ6
の変位量から得られた曲率と、素管Pの映像情報から得
られた曲率とを照合しながら、素管Pの実際の曲率を決
定する。すなわち、一方の曲率情報を主情報として用
い、他方の曲率情報を上記主情報が正しい情報か否かを
チェックするための補助情報として用いる。なお、変位
量から得られる曲率と映像情報から得られる情報のいず
れか一方だけを用いて曲率を決定してもよい。
【0034】制御ユニット40では、決定された曲率と
所望の曲率とを比較し、その偏差に応じてモータ34,
37を駆動して、ガイドローラ20の位置を微調節す
る。このように曲率情報のフィードバック制御により、
所望の曲率を正確に得ることができる。
【0035】さらに、制御ユニット40は、ロータリエ
ンコーダ57からの上記素管Pの送り出し量情報に基づ
き、モータ34,37を制御してガイドローラ20の位
置を変えることにより、場所によって曲率が異なる曲が
り管を高精度に製造する。例えばS字形の曲がり管,直
管部を含む曲がり管等を自在に製造することができる。
【0036】素管Pの後端が拡径プラグ6を半分越えた
時に、この素管Pの加工が終了する。この加工により得
られた曲がり管を、拡径プラグ6から抜き取る。次に、
油圧シリンダ11を縮めて押圧ラム9を後退させ、前端
が拡径プラグ6を半分くわえた状態の捨て管P’を芯金
5に沿って若干後退させる。次に、拡径プラグ6を芯金
5から外し、さらに、捨て管P’を芯金5から抜き取る
ことにより、加工の全工程が終了する。
【0037】本発明は上記実施例に制約されず、種々の
形態が可能である。例えば、制御ユニットによるフィー
ドバック制御を行わない装置にも適用できる。その場合
でも、管の押し出し加工の過程で検出される素管の送り
出し量,拡径プラグの変位量は、ガイドローラの位置調
整を含む装置の調整にとって有益な情報となる。曲がり
管を製造する場合に、素管を水平面上で曲げるようにし
てもよい。この場合には、当接ローラが水平方向に付勢
されて素管Pに当接し、加工プラグの水平方向の変位量
が検出される。また、本発明は、素管の断面形状を楕円
や多角形に変える加工を行う装置にも適用できる。この
場合、断面形状の周長さは、変わらなくてもよいし長く
なってもよい。加工プラグは、前方に向かって断面積が
徐々に大となるとともに、最大断面積での外周長が素管
の内周長以上とする。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、加工プラグで加工された素管に当接する当接ロ
ーラの回転量を検出することにより、素管の送り出し量
を正確に検出することができ、この送り出し量に基づい
て装置の適切に調節を行うことができる。請求項2の発
明によれば、当接ローラが素管の周壁を介して加工プラ
グに当たる位置に配置されるとともに加工プラグに向か
って付勢されているので、当接ローラの素管の外面に対
する当接が安定して得られ、その結果、素管の送り出し
量をより一層正確に検出することができる。請求項3の
発明によれば、当接ローラを用いて、素管の送り出し量
ばかりではなく、素管の曲率に対応する加工プラグの変
位量も検出できる。請求項4の発明によれば、簡単な構
造で、素管の曲率に対応する加工プラグの変位量を検出
でき、この変位量に基づいて装置の適切な調節を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態をなす管の押し出し加工
装置を、一部断面にして概略的に示す側面図である。
【図2】同装置の検出ユニットおよびその関連部を概略
的に示す拡大断面図である。
【図3】同検出ユニットの詳細な構成を示す正面図であ
る。
【図4】同装置に用いられるガイドローラ移動機構を示
す図である。
【図5】図4中VーV線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
P 素管 2 後部支持台 3 前部支持台 5 芯金 6 拡径プラグ(加工プラグ) 9 押圧ラム 20 ガイドローラ(ガイド手段) 40 制御ユニット(制御手段) 50 検出ユニット 53 支持フレーム 55 エアシリンダ(付勢手段) 56 当接ローラ(当接部材) 57 ロータリーエンコーダ(送り出し量検出手段) 58 リニアゲージ(変位量検出手段)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ)素管に挿入された状態でこの素管を
    軸方向に案内する芯金と、(ロ)芯金の前端に設けら
    れ、前方に向かって断面積が徐々に大となるとともに最
    大断面積での外周長が素管の内周長以上である加工プラ
    グと、(ハ)芯金の後端部を支持する後部支持台と、
    (ニ)芯金の前端部を素管を介して挿入支持する前部支
    持台と、(ホ)芯金に外装された素管の後端を押しなが
    ら、前方に移動することにより、素管を加工プラグで加
    工させる押圧ラムと、 を備えた管の押し出し加工装置において、上記加工プラ
    グで加工された素管の外面に接しこの素管の送り出しに
    より回転される当接ローラと、この当接ローラの回転量
    を検出しひいては素管の送り出し量を検出する送り出し
    量検出手段とを備えたことを特徴とする管の押し出し加
    工装置。
  2. 【請求項2】上記当接ローラは素管の周壁を介して上記
    加工プラグに当たる位置に配置され、付勢手段により加
    工プラグに向かって付勢されていることを特徴とする請
    求項1に記載の管の押し出し加工装置。
  3. 【請求項3】上記加工プラグは揺動可能に上記芯金に装
    着されており、さらに、上記加工プラグの前方に設けら
    れ加工プラグで加工された素管を案内して素管の曲率を
    決定するガイド手段と、上記付勢手段により付勢されて
    上記当接ローラを回転可能に支持する支持フレームと、
    この支持フレームの変位量を検出しひいては加工プラグ
    の変位量を検出する変位量検出手段と、を備えたことを
    特徴とする請求項2に記載の管の押し出し加工装置。
  4. 【請求項4】(イ)素管に挿入された状態でこの素管を
    軸方向に案内する芯金と、(ロ)芯金の前端に揺動可能
    に設けられ、前方に向かって断面積が徐々に大となると
    ともに最大断面積での外周長が素管の内周長以上である
    加工プラグと、(ハ)芯金の後端部を支持する後部支持
    台と、(ニ)芯金の前端部を素管を介して挿入支持する
    前部支持台と、(ホ)芯金に外装された素管の後端を押
    しながら、前方に移動することにより、素管を加工プラ
    グで加工させる押圧ラムと、 を備えた管の押し出し加工装置において、さらに、上記
    加工プラグの前方に設けられ加工プラグで加工された素
    管を案内して素管の曲率を決定するガイド手段と、上記
    加工プラグを囲む素管の周壁に当接する当接部材と、こ
    の当接部材を加工プラグに向けて付勢する付勢手段と、
    当接部材の変位量を検出しひいては加工プラグの変位量
    を検出する変位量検出手段と、を備えたことを特徴とす
    る管の押し出し加工装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117299901A (zh) * 2023-11-28 2023-12-29 山东宏力异型钢管有限公司 一种自动推弯成型机
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