JPS6323860B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属管エルボを自動連続的に製造する
方法及び当該方法を実施するための製造装置につ
いて提供せんとするものである。

鋼管等の金属原管をマンドレルのガイド部から
先部の弯曲部に圧通させて拡管させながら曲管す
るエルボのマンドレル製造法については、例えば
本願出願人が有する特許第524554号（特公昭43−
6398）に於て、加熱炉内に臨設させたマンドレル
の弯曲部に対しガイド部から連続押圧機構を介し
て挿通した不定長尺原管を弯曲部において曲管
し、つづいて弯曲部から押し出された前記曲管を
ダイスで挾圧して回転カツターにより所定寸法に
切断してエルボを製造することを提案した。

しかしながら斯様な製造技術の手段の採用に当
つては各部に複雑面倒な諸設備を必要とするため
に装置全体が大型化するのみならず、製品自体に
あつてはカツター切断したエルボの両管端面に生
ずる金属材料の「かえり」を研削したり、或は溶
接のための開先加工を施したりする後加工を要
し、また製品の曲げ内側には圧縮に伴う材料の移
動（材料流れ）による挫屈や発皺を生じるなどの
欠点もあり、且つ量産的にも経済的にも多くの解
決すべき問題があつた。

本発明は上記の諸問題を解決する手段として、
任意な長尺原管自体に予め若干の加工を施すと共
にマンドレルの弯曲部の断面形状を改良し、割型
整形ダイスを設け、弯曲部から押し出された断面
長円形の中間成形品をダイスによつて真円形に矯
正加工すると同時に所定長さの製品に裂切分離さ
せて後加工することなくそのまま使用できるよう
にした簡易な機構になる装置によつて均一良好な
製品を経済的に量産しようとするものであつて、
その要旨は、 所要製品のエルボに要する所定の長さを一間隔
として管軸と直角の管壁外面周方向に必要最少薄
肉の連繋壁部を残存させたＶ状等の切削溝による
切れ目を等分に削設した任意な長尺原管をマンド
レルのガイド部に挿通させ、 これを押進させながらマンドレル弯曲部におい
て加熱装置を介し拡管と曲管を行なうと同時に管
軸と直交する横方向が長径になる断面長円形に塑
性変形させ、上記切れ目までの所定の長さ分を中
間成形品として前記弯曲部から押し出し、 これの押し出しと同時に割型整形ダイスによつ
て断面真円形に矯正加工すると共に後続パイプと
の切れ目を形成する連繋壁部の大半を裂切させ、 つづいて前記整形ダイスを原管の押進速度より
若干速く転回させることにより該後続パイプとの
繋留連結部を強制的に分離させて所要エルボを得
る一連的作用によつて自動連続的に製造するもの
である。

以下図示の実施例に基いて本発明を実施するた
めの構成を具体的に説明する。

１はマンドレル（芯金）であつて、先方の所要
曲率の弯曲状に形成すると共に先部に向つて漸次
拡径し且つ先端部１a′に至るにしたがい芯金軸線
と直交する左右両横方向が長径になる断面長円形
となした弯曲部１ａを有し、これと連続する後方
を後述の原管Ｐが挿通する断面円形になるガイド
部１ｂとなした形状に構成されている。

２，２′は前記マンドレルの弯曲部１ａと同心
円上に回転駆動軸４を位置させ、内部に同弯曲部
の中心と同一半径ｒの曲率で形成され且つ所要エ
ルボの外径と等しい真円形を形成するための半円
状になる矯正加工溝３，３′をそれぞれ相対的に
設けた割型整形ダイスであつて、前記駆動軸４に
左右対設してあり、両ダイス２，２′は図示して
ないが油圧シリンダー等による駆動機構を介し相
対的に接離し、前記回転駆動軸４を支点にして転
回可能になるよう構成されている。

また上記整形ダイス２，２′の前後端部の所定
位置には後記中間成形品の完全押し出しを検知
し、当該ダイスが相互に接近して該成形品を挾圧
矯正作用をするためのリミツトスイツチや光電管
等による検知装置S₁，S₂及び／又はダイスの転回
後復帰して旧位停止を検知する兼用の検知装置S₂
がそれぞれ配設されている。

５は原管を一定速度を維持しながらマンドレル
１上を連続的に押進させる押圧機構であり、６は
原管の曲管開始時の始点に於て塑性変形可能な温
度に加熱するための高周波加熱装置であり、また
７は原管の押進を助成し、マンドレルの支持作用
もなすガイドローラである。

扨て原管Ｐは第１２図及び第１３ａ図にその詳
細が示されるように、所要エルボＥを製造するに
要する所定の長さｌを一間隔として管軸と直角の
管壁外面の周方向にＶ状の切削溝による切れ目
ｄ，ｄ……を等分に削設してある。このＶ状の切
れ目は任意長さの原管Ｐがマンドレル１への挿通
取扱いに際し支障がなく、また後記の製造工程に
おいて述べる整形ダイス２，２′による裂切分離
が抵抗なく容易になされる範囲（程度）の必要最
少薄肉の連繋壁部ｅ，ｅ…を残存して削設する。

このようにして所定の長さを一間隔としてＶ
状切削溝の切れ目ｄ，ｄ…を等分削設した原管Ｐ
は、前記の薄肉連繋壁部ｅ，ｅ…によつて所要の
エルボの製造に要する長さのものが一体に連続
した構造となる。

尚、切れ目の切削溝は、Ｖ状のほかＵ状であつ
てもよい。

そこで等分削設した切れ目により区分し、以下
の説明の便宜上第１番目を第１パイプP₁、第２
番目を第２パイプP₂，第３番目を第３パイプP₃
…と称することにする。

尚図中においてP₁′として示したものは第１パ
イプP₁がマンドレルの弯曲部１ａで曲管された
断面長円形になる中間成形品を、またＥは前記中
間成形品を整形ダイス２，２′によつて断面真円
形に矯正加工した製品エルボを示している。

本発明は叙上のように構成された原管の供給側
に設けられた原管押圧機構５と、原管の拡管開始
側に設けられた高周波加熱装置６と、マンドレル
１と、マンドレルの弯曲部１ａの中心半径と同心
円上で転回する割型整形ダイス２，２′と、検知
装置S₁，S₂からなる製造装置に対して前述した構
成の原管Ｐを用いて本発明目的のエルボＥを自動
連続製造する。

つぎに本発明装置に伴う製造工程についての一
連的作用を詳述する。

先づ第１図のように第１パイプP₁、第２パイ
プP₂…を切れ目ｄ，ｄ…を削設して一体に連設
した任意な長尺原管Ｐをマンドレル１のガイド部
１ｂに挿通し、後端部を押圧機構５によつて押圧
押進この場合割型整形ダイス２，２′はマンドレ
ル弯曲部１ａの中心と同一半径ｒ上に矯正加工溝
３，３′が位置するよう配置し、両ダイス２，
２′は第５図の状態のように駆動軸４案内にして
左右の間隔を開いて対向している。

そこで押圧機構５により原管Ｐを強力に押圧す
ると、第１パイプP₁が高周波加熱装置６によつ
て外周面から加熱され、弯曲部１ａによる拡管抵
抗と曲管抵抗に抗しながら一定速度で押進して弯
曲部先端部１a′まで進出し、第２図の如く該弯曲
部１ａに則した曲管に形成される。押圧機構５は
一定速度で連続稼動しているものであるからこれ
によつて押進される前記第１パイプP₁は、中間
成形品P₁′として弯曲部先端部１a′と等しい断面
長円形の曲管に塑性変形され押し出される。

そして弯曲部前方に待機する対設した割型整形
ダイス２，２′間を通過して弯曲部中心半径と同
一曲率の矯正加工溝３，３′内に到達し、中間成
形品P₁′の先端部が整形ダイス前端部の所定位置
に配設した検知装置S₁に接触する。

中間成形品P₁′が検知装置S₁に接触したときに
はこの成形品（第１パイプ）と後続の第２パイプ
P₂との連繋壁部ｅによる切れ目ｄはマンドレル
弯曲部の先端部１a′に位置することにより、この
到達位置確認をダイス後端部に配設した検知装置
S₂が同時に行なう。（第３図参照） このようにして両検知装置S₁，S₂の協働作用に
より第１パイプによる中間成形品P₁′の完全押し
出しが確認されると、検知信号を受信した割型整
形ダイス２，２′が直ちに駆動機構によつて稼動
を開始し（第６図及び８図参照）、相対的に挾圧
して中間成形品の長径両側方から半径方向に加圧
圧縮し、断面形状を真円形に矯正加工する。（第
９図） 一般に原管を弯曲状に曲成させると曲げ内側に
は圧縮力が働く反面、曲げ外側には引張り荷重が
作用して原管の塑性状態に差異を生ずることは周
知である。

そこで本発明の場合は原管に於て第１パイプ，
第２パイプ…を形成するためのＶ状又はＵ状の切
削溝による切れ目ｄ，ｄ…を削設し、薄肉の連繋
壁部ｅ，ｅ…のみによつて連結している。したが
つて前記の中間成形品P₁′が押し出された時点に
於ける第２パイプP₂との連結部は、曲げ外側に
あつては当初の切削溝角度θは強制的な引張り荷
重によつて第１３ｂ図の拡大図に示すように広角
度θ₁に拡開され、これに伴つて同図及び前第３図
で明らかなように曲げ外側面の薄肉連繋壁部ｅの
幾程かは自然裂切された状態となる。

また反面、曲げ内側においては圧縮されるため
に連繋壁部は連結しているけれども、該角度θは
第１３Ｃ図のように狭角度θ₂となり、これが原管
材料の移動（流動）を吸収助成することになる。

したがつて既述したように、マンドレル弯曲部
から押し出された断面長円形の中間成形品P₁′を
ダイスの挾圧作用によつてその断面形状を所要の
真円形に矯正加工するため、つまり第１１図の説
明図における長径ｘ，短径ｙになる長円形断面を
直径ｗの真円形に矯正加工する関係上、後続のパ
イプP₂との連結は断面異形両管ＥとP₂の交差す
る対角４個所のみが繋留連結部e′，e′…として残
り、そのほかの連繋壁部ｅは全て剪断力によつて
裂切分離されることになる。

換言すれば、マンドレル弯曲部１ａから押し出
された第１パイプP₁による断面長円形の中間成
形品P₁′が検知装置の信号によつて作動する割型
整形ダイス２，２′により挾圧され、ダイスの矯
正加工溝３，３′に則した真円形状に矯正加工さ
れたときにはこれと同時に、後続の第２パイプ
P₂との連繋壁部ｅは剪断力によりその大半が自
動的に裂切されるから、交差する４個のみの繋留
連結部e′，e′…によつて連結されているにすぎな
いものとなる。

そこで整形ダイス２，２′に中間成形品を挾圧
させたまま駆動軸４の回転により該ダイスを図に
おいて反時計方向に原管の押進速度よりも若干速
い速度を維持して転回させると、半径ｒの曲率で
回動し、この速度の差異によつてダイスに挾圧さ
れた中間成形品P₁′は第２パイプP₂との前記繋留
連結部e′，e′…を強制的に裂切して難なく分離
し、ダイスの開放によつて製品エルボＥは取り出
される。（第４図及び第７図参照） 斯様にして製品を取り出すと、ダイスは直ちに
旧位に復帰し、前述の工程を１サイクルとしてこ
れを連続的に繰り返し行なう。ダイスの復帰に際
しては中間成形品の押し出し検知を兼ねる検知装
置S₂により位置矯正がなされ、各部の自動連系機
構とにより本装置は連続的且つ正確な作動を実施
し得るから製品は均一化し量産が可能となる。

しかも製品は原管におけるＶ状又はＵ状の切削
溝による切れ目の削設により、前記したように曲
げ外側の引張り荷重に対して圧縮力が作用する曲
げ内側においては該切れ目によつて材料移動を吸
収助成することになるから、整形ダイスの矯正作
用と相俟つて歪曲や挫屈を生じることがなく、し
たがつて製品表面に発皺を惹起する虞れもなく、
さらにまた切れ目のＶ状等の形状によつて裂切分
離された製品の管端部にはカツター切断によるよ
うな金属材料のかえりも生じないので研削の必要
もなく、且つまた該Ｖ状等の形状を二分した一方
はテーパー面になるから改めて溶接のための開先
加工をするなど、いはゆる製品に対する後加工の
必要性は全くなく、簡易な機構になる装置と相俟
つて極めて省力化が期待出来得る特徴を有する。

そしてカツター切断に起因するような機械音の
発生や切断時の金属屑の飛散も皆無であるので、
近隣に及ぼす騒音公害及び工場内の空気汚染の防
止にも効を奏するものである。

尚本発明者の実験によれば、 (i) 原管の外径（ｍ） 165.2ｍ／ｍ (ii) 管壁の肉厚（ｎ） 8.5ｍ／ｍ (iii) 切れ目（Ｖ状の切削溝）の深さ（n₁）
7.5ｍ／ｍ (iv) 切れ目の切削角度（θ） 30.0度 (v) 連繋壁部の肉厚（n₂） 1.0ｍ／ｍ (vi) 一間隔の長さ（第１パイプの長さ）（）
680.0ｍ／ｍ 上記の寸法の原管を用いて曲げ半径304.8ｍ／
ｍの弯曲管に曲成したとき、曲げ外側の管壁肉厚
は8.2ｍ／ｍに減肉され、これに伴つて連繋壁部
の肉厚は0.7ｍ／ｍに減少したから、これの中間
成形品を整形ダイスによつて真円形に矯正加工し
た場合はその連繋壁部は容易に裂切され、つづい
て交差４個所の繋留連結部も抵抗なく極めて楽に
分離することができ、しかもその分離面はこれを
継手として溶接接合するのに支障のないものであ
つた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであつて、
第１図乃至４図はマンドレル上を押進する原管の
第１パイプが弯曲部によつて中間成形品に成形さ
れ、これが弯曲部から押し出されたときに割型整
形ダイスによつて断面真円形に矯正加工されると
同時に第２パイプとの連繋壁部を裂切分離して所
要のエルボを製造する工程を段階的に示した１サ
イクルの概略断面図。第５図乃至７図は第２，
３，４図の工程時に対応する前方側から見た原管
と割型整形ダイスの関係を示す断面図。第８図及
び９図は同じく第３，４図の工程時に於ける割型
整形ダイスの作用形態を表す横断面図であつて、
中間成形品を製品に矯正加工する状態を示す。第
１０図Ａ，Ｂ，Ｃはマンドレルの各部断面形状を
示すための第１図中のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃ
各線部に沿う切断部端面図。第１１図は断面長円
形の中間成形品を真円形の製品に矯正加工した場
合に後続パイプとの連繋壁部に生ずる裂切分離状
態と、両管交差部の繋留連結部の関係を示す説明
図。第１２図は本発明に於て使用する原管の一部
切欠側面図。第１３ａ図は原管管壁部の外面周方
向に削設したＶ状の切削溝による切れ目部分の拡
大断面図。第１３ｂ図及び第１３ｃ図は曲管した
中間成形品の曲げ外側と内側における目部分の変
化状態を示した拡大断面図である。 主要符号、１……マンドレル、１ａ……弯曲
部、１a′……先端部、１ｂ……ガイド部、２，
２′……割型整形ダイス、３，３′……矯正加工
溝、４……回転駆動軸、５……押圧機構、６……
高周波加熱装置、Ｐ……原管、P₁……第１パイ
プ、P₂……第２パイプ、P₃……第３パイプ、
P₁′……中間成形品、ｄ……Ｖ状の切削溝による
切れ目、ｅ……薄肉の連繋壁部、e′……繋留連結
部、S₁，S₂……検知装置、Ｅ……製品エルボ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マンドレルのガイド部に原管を挿通し弯曲部
   により拡管と曲管をなさしめてエルボを製造する
   自動連続製造法において、 所要エルボに要する所定長さを一間隔として管
   軸と直角の管壁外周面方向に薄肉の連繋壁部を残
   存させたＶ状等の切れ目を等分に削設した原管を
   マンドレルのガイド部に挿通させ、 これを押進させながらマンドレル弯曲部におい
   て加熱装置を介し拡管と曲管を行うと同時に管軸
   と直交する横方向が長径になる断面長円形に塑性
   変形させ、上記切れ目までの所定の長さ分を中間
   成形品として前記弯曲部から押し出し、 これの押し出しと同時に割型整形ダイスによつ
   て断面真円形に矯正加工とすると共に後続パイプ
   との切れ目を形成する連繋壁部の大半を裂切さ
   せ、 つづいて前記整形ダイスを原管の押進速度より
   速く転回させることにより該後続パイプとの繋留
   連結部を強制的に分離させて所要エルボを得る ことを特徴とするエルボ自動連続製造方法。 ２ 所要エルボに要する所定の長さを一間隔とし
   て管軸と直角の管壁外周面方向に薄肉の連繋壁部
   を残存させたＶ状等の切れ目を等分に削設した原
   管をマンドレルのガイド部に挿通し、これを加熱
   しながら弯曲部によつて拡管と曲管を行ない、上
   記切れ目までの所定の長さ分を弯曲部から押し出
   させてエルボを製造する自動連続製造装置であつ
   て、 原管の供給側に設けられた原管押圧機構と、原
   管の拡管開始側に設けられた高周波加熱装置と、
   マンドレルと、割型整形ダイスとからなり、 前記マンドレルは、ガイド部と、これに連続す
   る先方を所要曲率の弯曲状に形成すると共に先部
   に向つて漸次拡径し且つ先端部に至るにしたがい
   軸線と直交する横方向が長径になる断面長円形に
   構成された弯曲部とからなり、 前記割型整形ダイスは、前記マンドレルの弯曲
   部と同心円上に位置させた回転駆動軸に支持さ
   れ、内部に同弯曲部の中心と同一半径の曲率で形
   成され且つ所要エルボの外径と等しい真円形を形
   成するための半円状になる矯正加工溝をそれぞれ
   相対的に設け、さらに該割型整形ダイスは、駆動
   機構を介して相対的に接離すると共に、回転駆動
   を軸にして回転可能になされ、且つ前記した原管
   押圧機構の押進速度より速く回転することができ
   るよう構成されている ことを特徴とするエルボ自動連続製造装置。