JPH10296341A - 金属製２重管の曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内管の曲げ変位を規制するための内管保持具を
不要として、管径の小さい２重管を良好に曲げ加工す
る。 【解決手段】内管１の内周局部を内管用加熱コイル６で
円周方向に加熱するとともに、内管１に軸方向の圧縮負
荷を付与することにより、加熱した部位を局部的に膨出
させ先端外周面が外管２の内周面に当接する環状の内管
突起部１ｂを形成する。内管突起部１ｂと軸方向に対応
する位置で外管２の外周面を外管保持具９で拘束する。
内管突起部１ｂ及び外管保持具９から軸方向に所定距離
隔てた位置で内管１の内周局部及び外管２の外周局部を
内管用加熱コイル６及び外管用加熱コイル７で円周方向
に加熱するとともに、内管１及び外管２を外管保持具９
に対して軸方向に相対移動させつつ、内管１及び外管２
の加熱した部位に曲げモーメントを付与することによ
り、内管１及び外管２を曲げ加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属製２重管の曲げ
加工方法に関する。本発明方法により曲げ加工された金
属製２重管は、車両用排気管やエキゾーストマニホール
ド等の配管部材等に採用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属管の曲げ加工方法として、高
周波誘導加熱により金属管を加熱しながら曲げ加工する
方法が一般的に知られている。この方法は、図４に示す
ように、金属管８０の外周局部を円周方向に高周波誘導
加熱コイル８１で塑性変形可能温度に加熱し、この加熱
部近傍の金属管外周面を保持具８２で保持して曲げ変位
を規制し、該保持具８２に対して金属管８０を軸方向に
相対移動させつつ、該加熱部に曲げモーメントを付与す
ることにより、該加熱部を曲げ加工するものである（特
開昭５５−１４４３３２号公報等参照。）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記高周波誘導加熱に
よる金属管の曲げ加工方法を利用して、内管及び外管よ
りなる金属製２重管を曲げ加工しようとする場合、図５
に示すように、曲げ加工時の外管８３及び内管８４の曲
げ変位を規制すべく、外管８３の外周面を外管保持具８
５で保持するとともに、内管８４の内周面を内管保持具
８６で保持することになる。

【０００４】しかしながら、このような方法では以下に
示すような不都合がある。すなわち、上記方法により管
径の小さい２重管を曲げ加工しようとすると、管径の小
さい内管８４の内周面に内管保持具８６を配して、この
内管保持具８６により内管８４を機械的に保持する必要
があり、これは極めて困難である。また、曲げ加工する
際には、外管８３とともに内管８４を加熱すべく、外管
８３の外周側に加熱コイル８７を配設するとともに内管
８４の内側にも加熱コイル８８を配設しなければならな
い。この場合、内管保持具８６が内管８４の内側に配設
されていると、内管８４加熱用の加熱コイル８８におい
て、内管保持具８６を避けて伝導板８９を構成すること
になるためコイル２次導体断面が減少して電流容量が低
下することになる。このため、内管８４の加熱不足によ
り、内管８４の曲げ加工不良が発生するというという問
題もある。

【０００５】なお、内管保持具８６を内管８４の内側で
はなく外管８３及び内管間の隙間に配設すれば、内管８
４加熱用の加熱コイル８８における電流容量低下の問題
を解消することはできる。しかし、管径の縮小化を図ろ
うとすれば外管８３及び内管８４間の隙間も小さくなる
ことから、このような小さな隙間に内管保持具８６を配
設することは内管８４の内側に配設する場合よりも一層
困難となる。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、内管保持具を用いることなく、内管の曲げ変位を
規制することができ、したがって管径の小さい２重管で
あっても良好に曲げ加工することのできる２重管の曲げ
加工方法を提供することを解決すべき技術課題とするも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の２重管の曲げ加工方法は、軸方向に延在する内管及
び外管よりなる金属製２重管を曲げ加工する方法であっ
て、上記内管の内周局部を円周方向に加熱するととも
に、該内管に軸方向の圧縮負荷を付与することにより、
加熱した部位を局部的に膨出させ先端外周面が上記外管
の内周面に当接する環状の内管突起部を形成する工程
と、上記内管突起部と軸方向に対応する位置で上記外管
の外周面を外管保持具により拘束する工程と、上記内管
突起部及び上記外管保持具から軸方向に所定距離隔てた
位置で上記内管の内周局部及び上記外管の外周局部を円
周方向に加熱するとともに、該内管及び該外管を上記外
管保持具に対して軸方向に相対移動させつつ、該内管及
び該外管の加熱した部位に曲げモーメントを付与するこ
とにより、該内管及び該外管を曲げ加工する工程とから
なることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の２重管の曲げ加工方法
は、軸方向に延在する内管及び外管よりなる金属製２重
管を曲げ加工するものである。この内管及び外管として
は、特に限定されないが、炭素鋼等の鋼管や、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金製の管等とすることができ
る。

【０００９】また、本発明方法は、内管の外径が３０〜
４０ｍｍ程度で、外管の外径が４０〜５０ｍｍ程度の管
径の小さい２重管を曲げ加工する際に好適に利用するこ
とができるが、これより大きな管径の２重管に適用しう
ることは勿論である。本発明方法では、まず内管の内周
局部を円周方向に加熱し、この内管に軸方向の圧縮負荷
を付与することにより、加熱した部位を局部的に膨出さ
せ先端外周面が外管の内周面に当接する環状の内管突起
部を形成する。

【００１０】内管の内周局部を円周方向に加熱するに
は、内管の内側に高周波誘導加熱コイル等を配設して行
うことができる。このときの加熱条件は、内管が塑性変
形可能温度まで加熱されるように、内管の材質や肉厚等
に応じて適宜設定可能である。例えば、肉厚が０．８〜
１．５ｍｍ程度の鋼管よりなる内管を塑性変形可能温度
まで加熱する場合の加熱条件としては、周波数：１００
ｋＨｚ程度、加熱温度：９００〜１０００℃程度、加熱
時間：２秒程度とすることができる。

【００１１】なお、内管を加熱する範囲については、形
成される内管突起部の先端外周面が外管の内周面に当接
しうるように、外管及び内管間の間隔に応じて適宜設定
可能であり、該間隔の３倍程度の軸方向幅の範囲を加熱
すればよい。所定温度に加熱された内管に軸方向の圧縮
負荷を付与するには、例えば内管の一端側を固定し、他
端側から油圧シリンダ等の加圧手段により軸方向の圧縮
負荷をかければよい。このときの加圧条件は、形成され
る内管突起部の先端外周面が外管の内周面に当接するよ
うに、内管の材質や肉厚、外管及び内管間の間隔等に応
じて適宜設定可能である。

【００１２】次に、上記内管突起部と軸方向に対応する
位置で上記外管の外周面を外管保持具により拘束する。
これにより、外管は軸方向以外の方向への動きが規制さ
れるとともに、この外管の内周面に環状の内管突起部の
先端外周面が当接された内管についても軸方向以外の方
向への動きが規制される。そして、上記内管突起部及び
上記外管保持具から軸方向に所定距離隔てた位置で上記
内管の内周局部及び上記外管の外周局部を円周方向に加
熱するとともに、該内管及び該外管を上記外管保持具に
対して軸方向に相対移動させつつ、該内管及び該外管の
加熱した部位に曲げモーメントを付与することにより、
該内管及び該外管を曲げ加工する。

【００１３】内管の内周局部及び外管の外周局部を円周
方向に加熱する位置は、上述のとおり内管突起部及び外
管保持具から軸方向に所定距離隔てた位置であるが、こ
の距離は、曲げ加工する予定の位置から適宜算出した位
置とされる。内管の内周局部及び外管の外周局部を円周
方向に加熱するには、内管の内側及び外管の外側に高周
波誘導加熱コイル等を配設して行うことができる。ここ
に、曲げ加工する際に内管の内周局部を加熱するための
加熱手段は、設備簡素化等の観点より、内管突起部を形
成する際に用いた加熱手段を併用することが望ましい。
このときの加熱条件は、内管又は外管が塑性変形可能温
度まで加熱されるように、内管又は外管の材質や肉厚等
に応じて適宜設定可能である。すなわち、内管について
は内管突起部を形成する際の加熱条件と同程度とするこ
とができる。また外管については、例えば、肉厚が１．
２〜１．５ｍｍ程度の鋼管よりなる外管を塑性変形可能
温度まで加熱する場合の加熱条件としては、周波数：１
００ｋＨｚ程度、加熱温度：９００〜１０００℃程度、
加熱時間：２秒程度とすることができる。

【００１４】内管及び外管を上記外管保持具に対して軸
方向に相対移動させつつ、該内管及び該外管の加熱した
部位に曲げモーメントを付与するには、例えば、内管及
び外管の曲げ加工する側の一端部を、曲げ加工後の曲げ
半径の中心を揺動中心として揺動可能に支持されたアー
ムに固定する一方、内管及び外管の他端部に油圧シリン
ダ等の加圧手段を連結させればよい。このような構成に
よれば、加圧手段により内管及び外管は上記外管保持具
に対して軸方向に相対移動しつつ、内管及び外管の一端
部が揺動回転するアームに案内されることにより内管及
び外管の加熱した部位に曲げモーメントが付与されるこ
ととなり、内管及び外管を所定の曲げ半径で曲げ加工す
ることができる。曲げ加工する際の内管及び外管の軸方
向の移動速度は、５．０〜９．０ｍｍ／ｓ程度とするこ
とができる。

【００１５】なお、この曲げ加工の際には、外管は外管
保持具により曲げ変位が規制され、かつ、内管は外管の
内周面に当接する内管突起部を介して曲げ変位が規制さ
れている。このように本発明の２重管の曲げ加工方法で
は、外管保持具により曲げ変位が規制された外管に対し
て、内管突起部により内管を一定の隙間で保持すること
ができるので、内管の曲げ変位を規制すべく、内管の内
側や、あるいは外管及び内管間の隙間に内管保持具を別
途配設する必要がない。このため、曲げ加工する際の内
管加熱用の高周波誘導加熱コイル等において、内管の内
側に内管保持具が別途配設されれば電流容量が低下する
不都合があるが、本発明ではこのような不都合を解消す
ることができる。したがって、内管及び外管を良好に曲
げ加工することができる。また、管径の小さい２重管や
外管及び内管間の隙間の小さい２重管を曲げ加工する場
合にも良好に適用することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。本実施例は自動車用排気管の曲げ加
工に本発明を適用したものである。図１に示すように、
軸方向に延在する内管１及び外管２よりなる２重管を準
備した。この内管１は、外径３１．８ｍｍ、肉厚０．８
ｍｍのステンレス鋼管である。また外管２は、外径３
８．１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍのステンレス鋼管である。
なお、内管１の一端部にはフランジ部１ａが形成され、
このフランジ部１ａは外管２の一端部に嵌合固定されて
いる。

【００１７】本実施例に係る曲げ加工装置では、図示し
ない基台に、受け具３と、この受け具３と対向する位置
に加圧手段としての油圧シリンダ４とがともに軸方向の
往復動可能に保持されている。なお、この油圧シリンダ
４には後述するクランプ治具５，５’が取り外し可能に
連結されている。また、この基台には、内管用加熱コイ
ル（高周波誘導加熱コイル）６及び外管用加熱コイル
（高周波誘導加熱コイル）７が固定されるとともに、内
管用加熱コイル６及び外管用加熱コイル７と同一水平面
上にアーム８が揺動可能に支持されている。なお、アー
ム８の揺動中心は、内管１及び外管２を曲げ加工した後
の曲げ半径の中心に一致している。さらに上記基台に
は、内管用加熱コイル６及び外管用加熱コイル７から軸
方向に所定距離隔てた位置に、外管２の外周面を拘束し
て外管２が軸方向以外の方向に動くことを規制する外管
保持具９が固定されている。

【００１８】以下、上記曲げ加工装置を用いて内管１及
び外管２を曲げ加工する様子を説明する。まず、上記内
管１及び外管２の一端部を受け具３に固定するととも
に、内管１の他端部を油圧シリンダ４に連結されたクラ
ンプ治具５に固定する。この状態で、内管用加熱コイル
６は内管１の内側に配設されるとともに、外管用加熱コ
イル７は外管２の外側に配設される。そして、内管１及
び外管２を受け具３、クランプ治具５及び油圧シリンダ
４とともに軸方向に移動させ、内管用加熱コイル６及び
外管用加熱コイル７を内管１及び外管２の一端部から所
定距離隔てた所定位置に位置せしめる（図１の状態）。

【００１９】そして、内管用加熱コイル６のみを作動さ
せ、内管１の内周局部を円周方向に加熱する。このとき
の加熱条件は、周波数：１００ｋＨｚ、加熱温度：約９
００℃、加熱時間：２秒である。こうして、内管１に軸
方向の幅が５．０ｍｍの加熱部Ａを形成する。内管１の
内周局部を加熱後、油圧シリンダ４を作動させ、内管１
に軸方向の圧縮負荷を付与する。こうして、図２に示す
ように、上記加熱部Ａを膨出させ先端外周面が外管２の
内周面に当接した環状の内管突起部１ｂを形成する。

【００２０】次に、上記内管突起部１ｂが外管保持具９
と軸方向に一致する位置まで、内管１及び外管２を受け
具３、クランプ治具５及び油圧シリンダ４とともに軸方
向に移動させる。そして、内管１及び外管２の一端部か
ら受け具３を取り外すとともに、内管１の他端部からク
ランプ治具５を取り外す。その後、内管１及び外管２の
一端部にアーム８を固定する一方、内管１及び外管２の
他端部に油圧シリンダ４に連結されたクランプ治具５’
を固定する。

【００２１】そして、内管用加熱コイル６及び外管用加
熱コイル７を作動させ、内管１の内周局部及び外管２の
外周局部を円周方向に加熱する。このときの加熱条件
は、内管用加熱コイル６において、周波数：１００ｋＨ
ｚ、加熱温度：約９００℃であり、外管用加熱コイル７
において、周波数：１００ｋＨｚ、加熱温度：約９００
℃である。こうして、内管１の内周局部及び外管２の外
周局部を円周方向に加熱しながら、油圧シリンダ４を作
動させる。これにより、図３に示すように、内管１及び
外管２は外管保持具９に対して軸方向に相対移動しつ
つ、内管１及び外管２の一端部が揺動回転するアーム８
に案内されることにより、内管１及び外管２の加熱した
部位に曲げモーメントが付与される。したがって、内管
１及び外管２を所定の曲げ半径で曲げ加工することがで
きる。なお、曲げ加工する際の内管１及び外管２の軸方
向の移動速度は、８．０ｍｍ／ｓである。

【００２２】なお、この曲げ加工の際には、外管２は外
管保持具９により曲げ変位が規制され、かつ、内管１は
外管２の内周面に当接する内管突起部１ｂを介して曲げ
変位が規制されている。また、上記実施例において、内
管１に内管突起部１ｂを形成後、内管１及び外管２等を
軸方向に所定距離移動させるとともに内管用加熱コイル
６のみを上記と同様に作動させることを繰り返すことに
より、内管１に複数個の内管突起部１ｂを形成すること
ができる。そして、上記曲げ加工を繰り返すことによ
り、内管１及び外管２を複数箇所で曲げ加工することが
できる。

【００２３】このように本実施例の２重管の曲げ加工方
法では、外管保持具９により曲げ変位が規制された外管
２に対して、内管突起部１ｂにより内管１を一定の隙間
で保持することができるので、内管１の曲げ変位を規制
すべく、内管１の内側や、あるいは内管１及び外管２間
の隙間に内管保持具を別途配設する必要がない。このた
め、曲げ加工する際の内管用加熱コイル６において、内
管１の内側に内管保持具が別途配設されれば電流容量が
低下する不都合があるが、本実施例ではこのような不都
合を解消することができる。したがって、内管１及び外
管２を十分に加熱して良好に曲げ加工することができ
る。また、管径の小さい２重管や内管１及び外管２間の
隙間の小さい２重管を曲げ加工する場合にも良好に適用
することができる。

【００２４】また、上記実施例では、内管１に内管突起
部１ｂを形成するために内管１を加熱するとともに圧縮
負荷を付与する際に、曲げ加工するための内管用加熱コ
イル６及び油圧シリンダ４を併用している。このため、
内管突起部１ｂ形成用の設備を特に設ける必要がなく、
従来の曲げ加工装置をそのまま用いて内管突起部１ｂを
容易に形成することができるとともに、内管保持具が不
要であることから、簡素な工程により内管１及び外管２
を容易に曲げ加工することができる。

【００２５】さらに、内管突起部１ｂを複数個形成して
複数箇所で曲げ加工した内管１及び外管２よりなる２重
管においては、２重管の複数箇所で環状の内管突起部１
ｂの先端が外管２の内周面に当接することから、２重管
としての剛性を向上させることができるとともに、内管
１及び外管２間の隙間を一定に保持することができると
いう効果もある。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の２重管の
曲げ加工方法は、内管の曲げ変位を規制するための内管
突起部を内管に形成した後、内管及び外管を曲げ加工す
るものであるから、曲げ加工する際に内管保持具を用い
る必要がない。したがって、内管の内側に内管保持具を
配設する場合に起こる内管の加熱不足による曲げ加工不
良の問題を解消することができる。

【００２７】また、管径の小さい２重管や内管及び外管
間の隙間の小さい２重管を曲げ加工する場合であって
も、極めて容易に、かつ、良好に曲げ加工することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係り、内管に内管突起部を形成する前
の２重管等の断面図である。

【図２】実施例に係り、内管に内管突起部を形成した後
の２重管等の断面図である。

【図３】実施例に係り、曲げ加工する様子を説明する２
重管等の断面図である。

【図４】従来の高周波誘導加熱を利用した曲げ加工方法
を説明する断面図である。

【図５】従来の２重管の曲げ加工方法を説明する断面図
である。

【符号の説明】

１…内管、 １ｂ…内管突起部、 ２…外管、 ３…受
け具、４…油圧シリンダ、 ６…内管用加熱コイル、
７…外管用加熱コイル、８…アーム、 ９…外管保持
具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に延在する内管及び外管よりなる金
   属製２重管を曲げ加工する方法であって、 上記内管の内周局部を円周方向に加熱するとともに、該
   内管に軸方向の圧縮負荷を付与することにより、加熱し
   た部位を局部的に膨出させ先端外周面が上記外管の内周
   面に当接する環状の内管突起部を形成する工程と、 上記内管突起部と軸方向に対応する位置で上記外管の外
   周面を外管保持具により拘束する工程と、 上記内管突起部及び上記外管保持具から軸方向に所定距
   離隔てた位置で上記内管の内周局部及び上記外管の外周
   局部を円周方向に加熱するとともに、該内管及び該外管
   を上記外管保持具に対して軸方向に相対移動させつつ、
   該内管及び該外管の加熱した部位に曲げモーメントを付
   与することにより、該内管及び該外管を曲げ加工する工
   程とからなることを特徴とする金属製２重管の曲げ加工
   方法。