JPWO2008069269A1 - エルボ素材およびその製造装置ならびに製造方法 - Google Patents

Abstract

曲げ中心位置にずれがなく、押し金型上昇時、半金型から離脱することのない金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げる方法および装置を提供する。センタピンＣＰに回動可能に取付けた一対のガイドプレートが水平状態にあり、センタピンの軸中心と金属製中空厚肉部材ＰＭの軸中心が交差した状態で、同部材ＰＭが半金型８２ａ上に搭載されている。センタピンの下降に伴い前記ガイドプレートに固定されている金型保持部材が水平状態から互いに傾斜および離隔することにより所定角度に部材ＰＭが曲げられ半金型８２ｂ上にある。センタピンは、ガイド部材により上下動可能であり、所定の曲げ位置まで下降すると当接部９６ｂはストッパ９２ｂの傾斜面に当接し、上金型からの押圧力はストッパを介してベースプレート１６で受けるようになっている。

Description

本発明は、エルボ素材の製造に係り、特に軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することにより得られたエルボ素材およびその製造装置ならびに製造方法に関する。

一般に、流体を移送する管路は適宜の所定位置で継手を用いて接続結合される。その場合、移送管路の向きを変更するときには継手としてエルボが利用される。このエルボを製造する場合、従来は、中実部材の端部側からその曲げ中心部に向け孔加工を行っている。しかしながら、各端部側からのドリル孔加工ではその交差部分は流体通路としての滑らかさという点で問題があり、さらに通路自体を機械加工により形成する必要があるため製造コストが高いという問題がある。

一方、上記エルボではないが、単車のリヤーステーのようなパイプ部品をプレスで曲げる方法が特許文献１に開示されている。この特許文献1では、その第３図に示されるように、互いに平行な一対の支軸に回動自在に支持された一対のダイがあり、その支軸と交差する方向にパイプを載せ、上記パイプの両端を一方のダイ上のストッパと他方のダイ上の加圧シリンダに挟持させ、上記シリンダによりパイプに長手方向の圧縮力を加えながら両ダイの間にある部分のパイプ上にポンチを押し下げることを特徴とするものである。

また、前記問題点を解決するための、エルボの素材となる厚肉曲管を製造する方法が特許文献２に開示されている。同特許文献２では、従来技術として、その図１０に示されるように、押し金型２１２と、一対の下型２２１，２２２をガイドする円弧状のガイド面２１１ａを有する上ガイド２１１とを有する上金型２１０を備え、円弧状の摺動面２２０ｃ，２２０ｃを有する一対の下型２２１，２２２を備え、一対の下型２２１，２２２を載置するスライド面２３０ａ，２３０ａを有する下ガイド２３０とを備え、上金型２１０の下降に連動して一対の下型２２１，２２２の円弧状の摺動面２２０ｃ，２２０ｃがそれぞれ上金型２１０の上ガイド２１１の円弧状のガイド面２１１ａに沿って当接しながら摺動すると同時に一対の下型２２１，２２１の下端部２２０ｆ，２２０ｆがそれぞれ下ガイド２３０のスライド面２３０ａ，２３０ａに沿って当接しながら摺動することで一対の下型２２１，２２２が互いに向き合ってそれぞれ回動可能とした構成が示されている。

この構成によると、一対の下型２２１，２２２は上金型２１０の円弧状のガイド面２１１ａに沿って互いに向き合って回動の中心Ｏ１を持って回動するので、曲げ開始時と曲げ加工終了時とでの厚肉パイプ素材１１１ａの両端面と回動の中心Ｏ１との距離の変化が少なくなり寸法のばらつきの少ない厚肉曲管である厚肉エルボ素材が成形できる。その結果、厚肉パイプを切ってエルボ用の素材とすることができるので、鍛造した素材を準備する必要も無く、また、厚肉パイプを使用できるので、流体路を形成するための細い孔明け加工は不要となり、また、従来行っていたドリル孔の交叉部のバリ取りも不要となる。さらに、外形が丸い厚肉パイプであるのでネジ加工の削り代も少なくなる。従って、専用のドリルが不要となり、ドリル加工及びバリ取り加工が不要となり、ネジ加工の切削量が少ないため、大幅な加工時間の短縮、工具コストの低減、材料の歩留まりの改善が可能となるものである。

しかしながら、この装置の上ガイド２１１は円弧状のガイド面２１１ａを有しているため、上ガイド２１１を製作するにはブロックを削って円弧状のガイド面２１１ａを加工しなければならず、加工量が多く、又加工が複雑となり、その結果、加工コストが高くなってしまう。また、上ガイド２１１はブロック状のため重量が大きく、取扱が不便である。さらに、一対の下型２２１，２２２の円弧状の摺動面２２０ｃ，２２０ｃがそれぞれ上金型２１０の上ガイド２１１の円弧状のガイド面２１１ａに沿って当接しながら摺動するので、長期に使用すると摺動面２２０ｃ，２２０ｃ及び円弧状のガイド面２１１ａが摩耗したり、焼付いたりする。

こうした問題点を解決するため、特許文献２では、その図1乃至図８に示されるように、押し金型と一対の下型を有する下金型とを備える厚肉曲管の製造装置であって、前記一対の下型を上方に付勢する付勢手段と、固定部に固着された被噛合い手段と噛合う噛合い手段を有し、前記付勢手段により上方に付勢され互いに当接する態様で初期位置に配設される一対の下型とを備え、前記一対の下型は、成形時、前記押し金型の下降により下方に押圧され、前記噛合い手段が前記被噛合い手段と噛合って前記初期位置から互いに向き合って前記押し金型の下降に従動する中心点廻りに回動して成形が行われ、成形後、前記押し金型の上昇と共に、前記付勢手段によって上方に付勢され、前記噛合い手段が前記被噛合い手段と噛合って互いに向き合って前記押し金型の上昇に従動する中心点廻りに回動して前記初期位置に復帰する構成としている。そして、この構成になる製造装置により、固定部に固着された被噛合い手段と噛合う噛合い手段を有し、付勢手段により上方に付勢され互いに当接する態様で初期位置に配設された一対の下型を備えた下金型に、所定長さの金属製厚肉パイプ素材を載置し、次に押し金型を下降させて、金属製厚肉パイプ素材の長手方向中間部を押すことにより、一対の下型が、噛合い手段と前記被噛合い手段とが噛合って互いに向き合って前記押し金型の下降に従動する中心点廻りに回動し、所定の寸法の厚肉エルボ素材を成形する方法が開示されている。

特開昭５０−１０２５６２号公報 特許第３５４４１８３号公報

前述した特許文献１に示された装置を、エルボ素材の成形用に使用する場合、次のような難点がある。

すなわち、特許文献１の装置では、パイプ９はほぼ常温での曲げが行われると考えられるので、比較的厚肉が要求されるエルボ素材の成形においてはポンチ１０の押し下げ力は非常に大きくなり、支軸５、６の剛性をかなり大きくする必要がある。また、パイプ９の中央部をポンチ１０下端面で直接押し下げるためその中央部の局率半径Ｒ部分に曲げ応力が集中し、シリンダ１４によるパイプ端面からの適切な押し圧力設定を簡単に定めることが困難であり、パイプの断面形状、材質などを考慮して種々テストをしなければならないという難点がある。

一方、特許文献２においては、一対のガイドブロック３１のガイド面３１ａの直線ラック３５ａと、それに噛合う略扇形の下金型２１、２２の円弧ラック２５ａが設けられている。したがって、幾何学的には、押し金型１２の下降に伴ってパイプ素材１１１ａの曲げ中心位置ＯＥ１（図３ではＯ１に対応している）は押し金型１２の上下動の垂直中心線Ｘ上にあるが、前記直線ラック３５ａおよび円弧ラック２５ａの加工精度や取付け状態、噛合い部分への塵埃の侵入、さらに、「一対の下型２１，２２の円弧状の転動面２０Ｃ，２０Ｃは、ガイドブロック３１，３１のガイド面３１ａ，３１ａを転動し、一対の下型２１，２２のそれぞれからの力を受けることになる。」（段落００４０）と記載されているように、ラックの噛合い歯面上で半径方向に作用する力などにより転動面２０Ｃの半径方向位置が変動し、前記中心Ｏ１が常に垂直中心線Ｘ上に保持されることは必ずしも長期に亘り保障されないという難点がある。

また、特許文献２においては、パイプ素材の端面を規制する第１、第２ストッパ５１、５２の対向間隔は一方のストッパの位置をネジにより調整できるが比較的調整シロが小さいため、下金型に搭載されるパイプ素材の切断寸法に誤差があると搭載が正しく行われないこと、成形毎に締付け、緩める操作の必要から、ネジを左右に回転させなければならないという難点がある。

さらにまた、特許文献２においては、その図５、図８に示されるように、スプリング６８により側面型６１を常時上方へ付勢しているため、パイプ素材の曲げ成形が終了して押し金型１２が上昇する際、高温度の、曲げ成形されたパイプ素材が押し金型１２に付着したまま上昇しその途中で装置近傍へ落下する恐れがある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面は少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することにより得られたエルボ素材およびその製造装置ならびに製造方法を提供する。

本発明の製造装置ならびに製造方法によれば、金属製中空厚肉部材の曲げ中心位置がずれることがなく、さらに、上側の押し金型が上昇するときに曲げ成形された金属製中空厚肉部材が下金型から離脱することがなく、また、スパナ掛け用の平行平面を形成することができる。

前記目的を達成するための、本発明によるエルボ素材は、軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することにより得られることを特徴とする。

その場合、前記金属製中空厚肉部材の断面外形形状は四角形、六角形または八角形であり、好ましくは、正四角形、正六角形または正八角形とすることができる。

また、前記目的を達成するための、本発明によるエルボ素材の製造装置は、軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することによりエルボ素材を製造する装置であって、支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および前記リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、成形対象である前記金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型と、前記半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、所定角度に曲げられた状態で前記金属製中空厚肉部材の他側外周面に当接する第１接触面が形成されると共に中央部分には前記第１軸部材を前記第１の方向に押圧するため前記第１軸部材外周面の一部に当接する第２接触面が形成されてなる他側金型と、前記他側金型を保持する他側金型保持部材と、前記他側金型保持部材を前記第１の方向に移動せしめる第１移動手段と、前記第１軸部材に回動可能に結合されたリンクレバーの前記一端部側に当接し該一端部側を介して前記第１軸部材を前記第１ガイド部材に沿って前記第１の方向に移動せしめる第２移動手段と、を備えたことを特徴とする。

その場合、前記エルボ素材の製造装置には、前記金属製中空厚肉部材が所定角度に曲げられた前記第１軸部材の位置に対応して前記各半金型保持部材の外周面に当接するストッパ部材を設けて構成することができる。

またその場合、前記各半金型には前記金属製中空厚肉部材の端面位置を規制する位置規制手段を設けて構成することができる。

さらにその場合、前記位置規制手段の少なくとも一方は前記金属製中空厚肉部材の端面に当接する部材の位置が調整可能に構成することができる。

さらにその場合、前記第１軸部材は、その第１の方向への移動に伴い、その軸方向に進退可能に構成されており、第１軸部材の端面が前記金属製中空厚肉部材の側面に当接すると共に、さらに該側面を押圧するよう構成することができる。

さらにその場合、前記第１軸部材は、その第１の方向への移動に伴い、同第１軸部材の端面が前記金属製中空厚肉部材の一対の平行側面に当接すると共に、その軸方向端面位置を保持するよう構成することができる。

また、前記支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および前記リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、成形対象である前記金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型、ならびに、前記半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、は、ベースプレート（１６）上に固定された側板（５４、５６）と外側板（５０、５２）で囲まれた空間内に収納保持されるよう構成することができる。

また、前記目的を達成するための、本発明によるエルボ素材の製造方法は、軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することによりエルボ素材を製造する方法であって、支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および該リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、成形対象である金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型と、該半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、所定角度に曲げられた状態で前記金属製中空厚肉部材の他側外周面と当接する第１接触面が形成されると共に中央部分には前記第１軸部材を前記第１の方向に押圧するため該第１軸部材外周面の一部に当接する第２接触面が形成されてなる他側金型と、該他側金型を保持する他側金型保持部材と、該他側金型保持部材を前記第１の方向に移動せしめる第１移動手段と、前記第１軸部材に回動可能に結合されたリンクレバーの前記一端部側に当接し該一端部側を介して前記第１軸部材を前記第１ガイド部材に沿って前記第１の方向に移動せしめる第２移動手段と、を備えた曲げ成形装置を用意する工程と、前記第２移動手段を駆動して前記２つの半金型を同一直線状に配列する第１工程と、前記第１工程に続いて、予め塑性変形可能な温度に加熱された前記金属製中空厚肉部材を前記各半金型の所定位置に載置する第２工程と、前記第１移動手段を駆動して前記他側金型保持部材を前記金属製中空厚肉部材に向けて移動させ該他側金型に形成された前記第２接触面を前記第１軸部材外周面の一部に当接せしめる第３工程と、前記第３工程に続き、さらに前記第１移動手段を駆動して前記第１軸部材を第１の押圧力で前記第１の方向へ移動せしめそれに伴い前記半金型が互いに離隔しつつ傾斜しその結果として前記金属製中空厚肉部材を徐々に曲げる第４工程と、前記第４工程中、前記第２移動手段は、前記第１移動手段の駆動により前記第１軸部材に与えられる第１の押圧力に対向し且つ該第１の押圧力より小さい第２の押圧力を、前記リンクレバーの一端部側を介して前記第１軸部材に付勢し、それにより前記第１軸部材の前記第１の方向への移動を許容する第５工程と、前記第４工程における第１軸部材の第１の方向への移動により前記他側金型が前記金属製中空厚肉部材の他側外周面と当接し同金属製中空厚肉部材が所定角度に曲げられた状態に対応する第１の方向の所定位置にて前記他側金型保持部材を第１移動手段によりその位置に所定時間保持する第６工程と、前記第６工程の後、前記第１移動手段により前記他側金型保持部材を前記第３工程における移動と反対方向へ移動せしめ前記他側金型を所定角度に曲げられた金属製中空厚肉部材から離脱せしめる第７工程と、前記第７工程の開始の後に、前記第２移動手段を駆動し、前記所定角度に曲げられた金属製中空厚肉部材を載置した状態で前記２つの半金型が元の直線状の配列となるよう前記第１軸部材を第１の方向へ復帰移動させる第８工程、とからなることを特徴とする。

その場合、前記曲げ成形装置には、前記金属製中空厚肉部材が所定角度に曲げられた前記第１軸部材の位置に対応して前記各半金型保持部材の外周面に当接するストッパ部材が設けられており、前記第６工程中、前記第１軸部材へ作用する第１の押圧力は前記ストッパ部材を介して受けるよう構成することができる。

またその場合、前記各半金型には前記金属製中空厚肉部材の端面位置を規制する位置規制手段を設けて構成することができる。

さらにその場合、前記位置規制手段の少なくとも一方は前記金属製中空厚肉部材の端面に当接する部材の位置が調整可能に構成することができる。

さらにその場合、前記第１軸部材は、前記第４工程中、第１の方向への移動に伴い、その軸方向に進退可能に構成されており、第１軸部材の端面が前記金属製棒状部材の側面に当接すると共に、さらに該側面を押圧するよう構成することができる。

さらにまたその場合、前記第１軸部材は、前記第４工程中、第１軸部材の端面が前記金属製中空厚肉部材の一対の平行側面に当接すると共に、その軸方向端面位置を保持するよう構成することができる。

本発明による角形状のエルボ素材は、軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有し、その外周面形状は少なくとも一対の平行平面を有するように、予め曲げ成形前の金属製中空厚肉部材として形成されているので、スパナ掛け用の一対の平行平面は曲げ成形時に押圧成形して形成する必要がない。

また、本発明によるエルボ素材の製造装置は、軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することによりエルボ素材を製造する装置であって、支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および前記リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、成形対象である前記金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型と、前記半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、所定角度に曲げられた状態で前記金属製中空厚肉部材の他側外周面に当接する第１接触面が形成されると共に中央部分には前記第１軸部材を前記第１の方向に押圧するため前記第１軸部材外周面の一部に当接する第２接触面が形成されてなる他側金型と、前記他側金型を保持する他側金型保持部材と、前記他側金型保持部材を前記第１の方向に移動せしめる第１移動手段と、前記第１軸部材に回動可能に結合されたリンクレバーの前記一端部側に当接し該一端部側を介して前記第１軸部材を前記第１ガイド部材に沿って前記第１の方向に移動せしめる第２移動手段と、を備えて構成されているので、曲げ成形装置として堅牢であり長期に亘る稼動を可能する。

さらにまた、本発明によるエルボ素材の製造方法によれば、軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することによりエルボ素材を製造する方法であって、支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および該リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、成形対象である金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型と、該半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、所定角度に曲げられた状態で前記金属製中空厚肉部材の他側外周面と当接する第１接触面が形成されると共に中央部分には前記第１軸部材を前記第１の方向に押圧するため該第１軸部材外周面の一部に当接する第２接触面が形成されてなる他側金型と、該他側金型を保持する他側金型保持部材と、該他側金型保持部材を前記第１の方向に移動せしめる第１移動手段と、前記第１軸部材に回動可能に結合されたリンクレバーの前記一端部側に当接し該一端部側を介して前記第１軸部材を前記第１ガイド部材に沿って前記第１の方向に移動せしめる第２移動手段と、を備えた曲げ成形装置を用意する工程と、前記第２移動手段を駆動して前記２つの半金型を同一直線状に配列する第１工程と、前記第１工程に続いて、予め塑性変形可能な温度に加熱された前記金属製中空厚肉部材を前記各半金型の所定位置に載置する第２工程と、前記第１移動手段を駆動して前記他側金型保持部材を前記金属製中空厚肉部材に向けて移動させ該他側金型に形成された前記第２接触面を前記第１軸部材外周面の一部に当接せしめる第３工程と、前記第３工程に続き、さらに前記第１移動手段を駆動して前記第１軸部材を第１の押圧力で前記第１の方向へ移動せしめそれに伴い前記半金型が互いに離隔しつつ傾斜しその結果として前記金属製中空厚肉部材を徐々に曲げる第４工程と、前記第４工程中、前記第２移動手段は、前記第１移動手段の駆動により前記第１軸部材に与えられる第１の押圧力に対向し且つ該第１の押圧力より小さい第２の押圧力を、前記リンクレバーの一端部側を介して前記第１軸部材に付勢し、それにより前記第１軸部材の前記第１の方向への移動を許容する第５工程と、前記第４工程における第１軸部材の第１の方向への移動により前記他側金型が前記金属製中空厚肉部材の他側外周面と当接し同金属製中空厚肉部材が所定角度に曲げられた状態に対応する第１の方向の所定位置にて前記他側金型保持部材を第１移動手段によりその位置に所定時間保持する第６工程と、前記第６工程の後、前記第１移動手段により前記他側金型保持部材を前記第３工程における移動と反対方向へ移動せしめ前記他側金型を所定角度に曲げられた金属製中空厚肉部材から離脱せしめる第７工程と、前記第７工程の開始の後に、前記第２移動手段を駆動し、前記所定角度に曲げられた金属製中空厚肉部材を載置した状態で前記２つの半金型が元の直線状の配列となるよう前記第１軸部材を第１の方向へ復帰移動させる第８工程、とから構成されるので、金属製中空厚肉部材の曲げ中心位置がずれることがなく、さらに上側の押し金型が上昇するときに曲げ成形された金属製中空厚肉部材が下金型から離脱することがない。

本発明で利用するトグル型リンク機構を説明する図である。 本発明が適用される曲げ装置全体の正面図である。 図２のＺ−Ｚ線矢視図であって、曲げ成形ユニットの平面視詳細を示す図である。 図３のＡ−Ａ線断面に対応しており、その左側には、パイプ部材が半金型上に載置されている状態を示し、その右側には、センタピンが降下してガイドプレートが水平状態から互いに傾斜し、所定角度にパイプ部材が曲げられて半金型上に載置されている状態を示す図である。 図３のＡ−Ａ線断面に対応しており、その左側には、金属製中空厚肉部材が半金型上に載置されている状態を示し、その右側には、センタピンが降下してガイドプレートが水平状態から互いに傾斜し、所定角度に金属製中空厚肉部材が曲げられて半金型上に載置されている状態を示す図である。 図３のＸ−Ｘ線矢視図であって、その右側にはセンタピンを垂直方向に案内するガイド機構の詳細を示す。 図３のＸ−Ｘ線矢視図の他の例であって、その右側にはセンタピンを垂直方向に案内するガイド機構の詳細を示す。 上金型の詳細形状を示す図であって、（ａ）は図２の上金型を拡大して示し、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た上金型の詳細形状を示す。 上金型の詳細形状を示す図の他の例であって、（ａ）は図２の上金型を拡大して示し、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た上金型の詳細形状を示す。 エルボ素材の成形終了までのプロセスにおいて、金属製中空厚肉部材の曲げ力に対応するラムシリンダの背圧、金属製中空厚肉部材端面への押圧力に対応する高圧シリンダの背圧および、ガイドプレートを介してセンタピンを下方から上方へ押し上げる油圧シリンダの背圧の変化を縦軸に、その経過時間を横軸で示したグラフである。 図３のＢ−Ｂ線断面の中で下金型上に載置された金属製中空厚肉部材と上金型およびセンタピンとの位置関係を示す図である。 軸方向に沿って切断した半割りエルボ素材の外形形状を示す図である。 図９Ａに示す各半割りエルボ素材の内面形状を示す図である。 外周形状が少なくとも一対の平行平面を有する金属製中空厚肉部材を示す図である。 中実の線状鋼材を所定長さに切断し、深絞り加工により所定肉厚を有する所定長さの、外周が円形の圧肉パイプ状に形成するプロセスを示す図である。 外周形状がほぼ四角形であってその屈曲部で切断され２つの片に分離したエルボ素材の図である。 図１１Ａの各エルボ素材片の切断面を上方からみた図である。 外周形状が正方形であってその屈曲部近傍を軸方向に一部分切断したエルボ素材の図である。 図１２Ａの切断面を上方から見たエルボ素材の図である。 外周形状がほぼ正六角形のエルボ素材を曲げの外側から見た図である。 図１３Ａのエルボ素材の屈曲部で切断されたエルボ素材片の切断面を上方からみた図である。 外周形状が円形のエルボ素材からネジを含む機械加工されたエルボの一端側中空穴の変形の様子を示す図である。

符号の説明

１０ ベースフレーム
１２ 支柱
１４ 台
１６ ベースプレート
１８ 曲げ成形ユニット
２０ａ、２０ｂ ガイド部材
２２ 油圧シリンダ
２４ ロッド
２６ 支持板
２８ａ、２８ｂ 当接部材
３０ コラム
３２ ヘッド
３４ ラムシリンダ
３６ ラム
３８ 保持プレート
４０ 上金型
４２ 上金型保持体
４４ ガイドバー
５０、５２ 外側板
５４、５６ 側板
６０ａ、６０ｂ プレート
６２ａ、６２ｂ 長穴
６４ａ、６４ｂ 通しピン
６６ａ、６６ｂ ガイド部材
６８ スナップリング
７０ バネ
７２ 摺動部材
８０ａ、８０ｂ 金型保持部材
８２ａ、８２ｂ 半金型
８４ スペーサ
８６ 駒部材
８８ 油圧シリンダユニット
８８ａ 固定部材
８８ｂ ブラケット
８８ｃ ピストンロッド
９０ 押駒部材
９２ａ、９２ｂ ストッパ
９４ａ、９４ｂ 当接部材
９６ａ、９６ｂ 当接部
１００ａ、１００ｂ 型部分
ＣＰ センタピン
ＣＰ１ 径小部
ＣＰ２ 端面
ＣＰ３ 左端面
Ｆ１ 第１接触面
Ｆａ 接触面
ＦＳ 垂直平面部
ＧＰ１、ＧＰ２ ガイドプレート
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 背圧
ＰＭ 金属製中空厚肉部材
Ｓ 塑性変形受容空隙

本発明の実施形態に係る好適な実施例としてのエルボ素材を製造する場合について、以下に添付の図面を参照し詳細に説明する。

図１は、本発明で利用されるトグル型リンク機構を説明する図である。同図１において、参照符号ＳＬ１は、図の中央部上下方向に設けられた第1ガイド溝であり、その上部には第1ガイド溝と直交している水平方向の第２ガイド溝ＳＬ２が設けられている。参照符号ＳＭはスライド部材であって第1ガイド溝ＳＬ１の溝壁面Ｓ１、Ｓ２に当接し且つ摺動可能に設けられている。このスライド部材ＳＭの手前側にはセンタピンＣＰが一体的に取付けられている。同センタピンＣＰにはガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２のそれぞれ一端部が回動可能に取付けられている。一方、各ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の他端部にはサポートピンＳＰ１、ＳＰ２が回動可能に取付けられ、その各サポートピンＳＰ１、ＳＰ２は第２ガイド溝ＳＬ２により摺動可能にガイドされるようになっている。スライド部材ＳＭを第１ガイド溝ＳＬ１に沿って下降するとセンタピンＣＰも一緒にセンタラインＣＬに沿って下降し、鎖線で示すように、各ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２は当初の水平状態から徐々に傾斜していく。

この動作中、サポートピンＳＰ１，ＳＰ２の軸中心は第２ガイド溝ＳＬ２の水平方向の中心線ＨＬ上を互いに接近するように移動する。図１の下方に示す鎖線部分は、油圧シリンダＣＹＬのロッドＲＤの上端部に支持板ＰＬを介して設けられた当接片ｒｄ１が前記センタピンＣＰの外周に位置しているガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の一端部側の円弧状外周に当接していることを示す。

センタピンＣＰ、第１ガイド溝ＳＬ１、第２ガイド溝ＳＬ２は、それぞれ本発明における、第１軸部材、第１ガイド部材、第２ガイド部材に対応している。また、センタラインＣＬに対応する垂直方向、中心線ＨＬに対応する水平方向は、それぞれ本発明における第１の方向、第２の方向に対応している。さらに、前記油圧シリンダＣＹＬ、ロッドＲＤ、支持プレートＰＬ、当接片ｒｄ１は本発明における第２移動手段を構成している。

図２は、本発明が適用される、金属製中空厚肉部材の曲げ装置の正面図である。同図２において、参照符号１０は、地面に固定されたベースフレームである。このベースフレーム１０には複数の支柱１２が立設固定され、その上端部に台１４が配置固定されている。この台１４上面にはベースプレート１６が固定されており、その上には下側金型を含む曲げ成形ユニット１８が搭載固定されている。参照符号８８は、後述されるように、エルボ素材を形成するための金属パイプの一側端面を押圧するための油圧シリンダユニットである。参照符号２０はガイドバー４４を案内するガイド部材であって、ベースプレート１６上に設けられている。

参照符号３０は前記ベースフレーム１０上に立設されたコラムであり、その上部にはヘッド３２が設けられ、同ヘッド３２にはラムシリンダ３４が取付けられている。このラムシリンダ３４には上下方向に進退するラム３６が設けられており、その下端部には保持プレート３８が固定されている。同保持プレート３８の下面側には上金型４０を固着した上金型保持体４２が取付けられている。

前記ガイドバー４４の上端は保持プレート３８に取付けられており、前記ラム３６の下降動作により、ガイドバー４４はガイド部材２０に設けられている穴へ挿入されガイドされる。前記ラムシリンダ３４、ラム３６、保持プレート３８は本発明における第１移動手段を構成している。さらに、参照符号２２、２４、２６、２８は、それぞれ図１におけるシリンダＣＹＬ、ロッドＲＤ、支持プレートＰＬ、当接部材ｒｄ１に対応しており、前述したように、これらは本発明における第２移動手段を構成している。

図３は、図２のＺ−Ｚ線矢視図であって、曲げ成形ユニット１８の平面視詳細を示す。同図３において、参照符号５０、５２は外側板、参照符号５４、５６は側板であって、それぞれベースプレート１６上面に立設固定されている。そして、これら外側板および側板で囲まれた矩形状の高さｈの空間が形成され、同空間内には中央部のＡ−Ａ線の上下にほぼ対称に構成された曲げ機構が収納されている。いま、この曲げ機構のＡ−Ａ線上方部分を説明すると、図３の外側板５０の内側にはプレート６０ａ、６０ｂが固定され、それらの中間部にはセンタピンＣＰが配置される。センタピンＣＰの軸方向（Ｂ−Ｂ線）中央部にはガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の一端部が回動可能に取付けられている。各ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の他端部側は通しピン６４ａ、６４ｂが貫通しており、同通しピン６４ａ、６４ｂの端部はプレート６０ａ、６０ｂの所定高さに形成された長穴６２ａ、６２ｂ内で水平方向にのみ移動可能に収納されている。なお、前記所定高さに形成された長穴６２ａ、６２ｂの水平方向とは、図１の水平ラインＨＬに対応し、通しピン６４ａ、６４ｂはそれぞれサポートピンＳＰ１、ＳＰ２に対応しているものである。

参照符号ＣＰ１はセンタピンＣＰの径小部であってその左、右側面部には垂直平面ＦＳが形成されている。参照符号６６ａ、６６ｂは前記径小部ＣＰ１の垂直平面に当接する垂直方向のガイド部材であり、同ガイド部材によりセンタピンＣＰは図の紙面垂直方向にガイドされるようになっている。参照符号６８はスナップリングでガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２との間に配置されたバネ７０の弾発力を受けセンタピンＣＰを図の上方へ付勢している。参照符号７２は、センタピンＣＰの径小部ＣＰ１の端面ＣＰ２と当接する摺動部材であって、その摺動面は垂直方向に形成され、焼き入れ等により摺動面が硬化されている。したがって、センタピンＣＰが紙面垂直方向で下方に移動されると、センタピンＣＰの他側端面ＣＰ３はＡ−Ａ線上に配置されているエルボ素材を形成するための金属製中空厚肉部材ＰＭの一対の平行平面に当接した状態で当該平行平面の間隔を保持するようになっている。なお、ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２が水平状態にあるとき、センタピンＣＰの軸中心と金属製中空厚肉部材ＰＭの軸中心とは同一面で交差している。

参照符号８０ａ、８０ｂは、Ｂ−Ｂ線で区分された左右の側にそれぞれ配置され且つ、ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の側面に固定された金型保持部材である。各金型保持部材８０ａ、８０ｂにはＡ−Ａ線に沿って下側の一対の半金型８２ａ、８２ｂが搭載固定されており、前述したガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２が水平状態にあるとき、両方の半金型は同一直線状に配列し単一の下側金型を形成している。

参照符号８４はＡ−Ａ線上に設けられたスペーサ、参照符号８６は金属製中空厚肉部材ＰＭの左端面とスペーサ８４の間に配置された位置規制用の駒部材である。参照符号８８は油圧シリンダユニットであって、右側の半金型８２ｂを搭載している金型保持部材８０ｂに固定されそのピストンロッド左端には押駒部材９０が取付けられており、長さＬである金属製中空厚肉部材ＰＭの右端面との間隔ΔＬを任意に調整することができるようになっている。その場合、ピストンロッドのストロークを間隔ΔＬより大きくすることにより、押駒部材９０で金属製中空厚肉部材ＰＭの右端面を押圧することが可能である。

図３のＡ−Ａ線の下側についても上述した各構成部分が同様に配置されているが、それらの説明は重複するので省略する。

図４Ａは、図３のＡ−Ａ線断面に対応しており、その左側は、ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２が水平状態であってセンタピンＣＰの中心と外周形状が円形のパイプ部材ＰＭ（本発明の金属製中空厚肉部材に対応する）の中心が交差した状態で、同パイプ部材ＰＭが金型保持部材８０ａに固定された分割金型８２ａ上に搭載されている様子を示し、その右側は、センタピンＣＰが降下し、ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２が水平状態から互いに傾斜し、所定角度例えば１１０度にパイプ部材ＰＭが曲げられて金型保持部材８０ｂに固定された半金型８２ｂ上にある状態を示す。

図４Ａにおいて、油圧シリンダユニット８８は金型保持部材８０ｂ上に固定された固定部材８８ａの一端側に取付けられたブラケット８８ｂにより固定保持されており、同固定部材８８ａの貫通孔を介して摺動可能に配置されたピストンロッド８８ｃの先端部には押駒部材９０が取付けられている。参照符号９２ａ、９２ｂは、金型保持部材８０ａ、８０ｂの内側外周面上に平面として形成されている当接部９６ａ、９６ｂと当接する傾斜面を有するストッパである。図の右側に示されるように、ストッパ９２ａ、９２ｂはベースプレート１６に固定して取付けられている。金型保持部材８０ａ、８０ｂの外周面は前記当接部９６ａ、９６ｂ以外の部分は円弧状に形成されており、その外側の円弧の中心はセンタピンＣＰの中心となるよう形成され、したがって、同外側の円弧部は側板５４、５６の内側面上にてころがり接触するようになっている。参照符号９４ａ、９４ｂは、前記外側の円弧部と当接する当接部材であって、それぞれ側板５４、５６に埋め込まれている。当接部材９４ａ、９４ｂは焼入れ等により表面が硬化されて形成されている。

この場合、当接部材９４ａ、９４ｂ上で金型保持部材８０ａ、８０ｂの外周面（円弧部）をころがり接触させるのは、図４のＱで示したパイプ部材ＰＭの外側部分がセンタピンＣＰの下降に伴い押し広げられるとき、金型保持部材８０ａ、８０ｂも互いに外側へ押し広げられ、その結果センタピンＣＰにはガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の回動部分を介してせん断力が作用するので、この作用を弱めてセンタピンＣＰを保護するため、ころがり接触面と垂直方向の力を側板５４、５６側で吸収するようにしている。もちろん、このセンタピンＣＰの剛性を大きくすることにより、前記せん断力（垂直方向の力）に耐えうるようにすることも可能である。

図４Ｂは、図３のＡ−Ａ線断面に対応しており、その左側は、ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２が水平状態であってセンタピンＣＰの中心と外形が六角形状の金属製中空厚肉部材ＰＭの中心が交差した状態で、金属製中空厚肉部材ＰＭが金型保持部材８０ａに固定された分割金型８２ａ上に搭載されている様子を示し、その右側は、センタピンＣＰが降下し、ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２が水平状態から互いに傾斜し、所定角度例えば１１０度に金属製中空厚肉部材ＰＭが曲げられて金型保持部材８０ｂに固定された半金型８２ｂ上にある状態を示す。なお、図４Ｂの詳細部分は上述した図４Ａと同じなので、その説明は省略する。

図５Ａは、図３のＸ−Ｘ線矢視であって、同図の右側にて、センタピンＣＰを垂直方向に案内するガイド機構の詳細を示す。同図５Ａにおいて、外側板５０には、前述したように、摺動部材７２が収納固定されており、同摺動部材７２には図示のように、傾斜面ＤＬが形成されセンタピンＣＰの径小部ＣＰ１の端面ＣＰ２が当接している。センタピンＣＰの径小部ＣＰ１の側面は前述したように、垂直平面部ＦＳが両側に形成されており、ガイド部材６６ａ、６６ｂと当接している。参照符号Ｆａは、センタピンＣＰの外周上部で上金型４０（図２参照）に形成された第１接触面Ｆ１に当接する接触面である。図に示したセンタピンＣＰは最上部位置にあり、その中心軸は一対の下金型に搭載されたパイプ部材ＰＭの中心と同一高さになっている。

参照符号８８ｂは、前述した油圧シリンダユニット８８を固定保持するブラケットである。下方に鎖線で示したセンタピンＣＰの位置では前記傾斜面ＤＬによりセンタピンＣＰの左端面ＣＰ３は左方にｄ１だけ移動しておりパイプ部材ＰＭの側面を押圧している。センタピンＣＰの中央部分に回動可能に結合しているガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の一端部外周の下面側は円弧状に形成されており、同下面にはロッド２４に固定した支持プレート２６から立設された一方の当接部材２８ａの上端面が当接している。

図５Ｂは、図３のＸ−Ｘ線矢視であって、同図の右側にて、センタピンＣＰを垂直方向に案内するガイド機構の詳細を示す。同図５Ｂにおいて、外側板５０には、前述したように、摺動部材７２が収納固定されており、同摺動部材７２には図示のように、垂直面ＤＬが形成されセンタピンＣＰの径小部ＣＰ１の端面ＣＰ２が当接している。センタピンＣＰの径小部ＣＰ１の側面は前述したように、垂直平面部ＦＳが両側に形成されており、ガイド部材６６ａ、６６ｂと当接している。参照符号Ｆａは、センタピンＣＰの外周上部で上金型４０（図２参照）に形成された第１接触面Ｆ１に当接する接触面である。図に示したセンタピンＣＰは最上部位置にあり、その中心軸は一対の下金型に搭載された金属製中空厚肉部材ＰＭの中心と同一高さになっている。

参照符号８８ｂは、前述した油圧シリンダユニット８８を固定保持するブラケットである。下方に鎖線で示したセンタピンＣＰの位置では前記垂直面ＤＬによりセンタピンＣＰの左端面ＣＰ３は左方にΔｄだけ移動しており金属製中空厚肉部材ＰＭの側面と接触している。センタピンＣＰの中央部分に回動可能に結合しているガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の一端部外周の下面側は円弧状に形成されており、同下面にはロッド２４に固定した支持プレート２６から立設された一方の当接部材２８ａの上端面が当接している。

図６Ａは、上金型４０の詳細形状を示す図であって、（ａ）は図２の上金型４０を拡大して示し、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た上金型４０の詳細形状を示す。同図６Ａの（ａ）において、参照符号１００ａ、１００ｂはパイプ部材ＰＭが曲げられエルボ素材として形成されたときにパイプ部材のほぼ上半分の外周面と接触する型部分である。また、参照符号Ｆ１はセンタピンＣＰの接触面に当接する第１接触面である。

さらに、同図６Ａの（ｂ）において、参照符号Ｆ１ａ、Ｆ１ｂは、図３に示されるように、パイプ部材ＰＭを挟んで対向して配置されているそれぞれのセンタピンＣＰの接触面Ｆａに当接する上金型４０の第１接触面である。

図６Ｂは、上金型４０の詳細形状を示す他の図であって、（ａ）は図２の上金型４０を拡大して示し、（ｂ）は（ａ）のＹ方向から見た上金型４０の詳細形状を示す。同図６Ｂの（ａ）において、参照符号１００ａ、１００ｂは金属製中空厚肉部材ＰＭが曲げられエルボ素材として形成されたときに金属製中空厚肉部材のほぼ上半分の外周面と接触する型部分である。また、参照符号Ｆ１はセンタピンＣＰの接触面に当接する第１接触面である。

さらに、同図６Ｂの（ｂ）において、参照符号Ｆ１ａ、Ｆ１ｂは、図３に示されるように、金属製中空厚肉部材ＰＭを挟んで対向して配置されているそれぞれのセンタピンＣＰの接触面Ｆａに当接する上金型４０の第１接触面である。

図７は、エルボ素材の成形終了までのプロセスにおいて、金属製中空厚肉部材ＰＭの曲げ力に対応するラムシリンダ３４の背圧Ｐ１、金属製中空厚肉部材ＰＭの端面への押圧力に対応する高圧（最大３５０Ｋｇ／ｃｍ^２）の油圧シリンダユニット８８の背圧Ｐ２および、ガイドプレートを介してセンタピンＣＰを下方から上方へ押し上げる油圧シリンダ２２の背圧Ｐ３のそれぞれの変化を縦軸に、その経過時間ｔを横軸で示したグラフである。

図７のグラフにおいて、時刻ｔ０では、金属製中空厚肉部材ＰＭが２つの半金型からなる下金型に載置されている状態である。同グラフにおいて、ｔ１はラムシリンダ３４により上金型保持体４２が下降開始する時刻であり、ｔ２は上金型４０の第１接触面Ｆ１とセンタピンＣＰの接触面Ｆａ、Ｆｂが接触した時刻であり、ｔ３は金型保持部材８０ａ、８０ｂの外周当接部９６ａ、９６ｂがストッパ９２ａ、９２ｂの傾斜面に当接した時刻であり、ｔ４はその当接後所定時間（ΔＴ）上金型４０を押圧し続けた終了時刻であり、ｔ５は上金型４０の上昇開始時刻であり、ｔ６は上金型４０が上昇限位置に達し、その位置で停止状態（クランプ）となった時刻であり、ｔ７は上金型４０の上昇開始時刻ｔ５の後にセンタピンＣＰを上昇させるべく油圧シリンダ２２による当接部材２８ａ、２８ｂの上昇開始時刻であり、さらに、ｔ８はその上昇が終了し、一対の半金型が同一直線状に配列された状態となる時刻である。ここで、時刻ｔ７はｔ６より先行させることも可能である。

次に、金属製中空厚肉部材ＰＭからエルボ素材を製造するプロセスについて説明する。

図２に示された曲げ装置のラムシリンダ３４は最大３０トンのプレス力を備えている。金属製中空厚肉部材ＰＭは、図１０Ｂに示すように、予め材質がＳ４５Ｃ等で中実の線状鋼材を所定長さに切断し、深絞り加工により所定肉厚を有する所定長さの外周が円形の圧肉パイプ状に形成されたものを、外周形状が一対の平行平面を有するようフライス加工したものである。この金属製中空厚肉部材ＰＭは、曲げ装置に隣接して配置された高周波加熱装置（図略）で約８００℃に加熱されている。この温度領域例えば７５０〜８００℃では、中空厚肉部材としての形状を保持しているが外力を与えることにより、常温状態に比べきわめて容易に塑性変形を生じさせることができる。

図７において、時刻ｔ０で、予め加熱され、搬送手段により搬送された金属製中空厚肉部材ＰＭが水平に配列した一対の半金型８２ａ、８２ｂに載置される。載置の直後に油圧シリンダユニット８８により金属製中空厚肉部材ＰＭの一方の端面が押圧される。ここで、背圧Ｐ１の波形を参照すると、時刻ｔ１でラム３６の下降が開始され時刻ｔ２で上金型４０の第１接触面Ｆ１がセンタピンＣＰの対応接触面Ｆａに当接するとラムシリンダ３４の背圧Ｐ１は上昇しＰ１ａとなる。

この背圧Ｐ１ａに対応する上金型４０からセンタピンＣＰに与えられるプレス力は２〜５トン程度の範囲でほぼ一定のまま推移し、この間に、図５に示されるように、センタピンＣＰがガイド部材６６ａ、６６ｂによりガイドされながら降下する。センタピンＣＰの降下に伴い、ガイドプレートＧＰ１、ＧＰ２の他端部側は通しピン６４ａ、６４ｂの水平方向に制約された移動により徐々に傾斜するので、各ガイドプレート側面に固定されている下側の金型保持部材８０ａ、８０ｂも傾斜し、同時に下側の一対の半金型８２ａ、８２ｂも徐々に傾斜する。それにより半金型８２ａ、８２ｂは互いに傾斜しつつ離隔していく。

したがって、図４に示されるように、金属製中空厚肉部材ＰＭも徐々に曲げられ、時刻ｔ３で金型保持部材８０ａ、８０ｂに形成されている当接部９６ａ、９６ｂがストッパ９２ａ、９２ｂに当接しその状態が時刻ｔ４まで保持される。このΔＴの間、ラムシリンダ３４はほぼ３０トンのプレス力に対応する最大の背圧Ｐ１ｂ状態で保持される。

次いで、時刻ｔ５で上金型４０は上昇し成形されたエルボ素材から離型して上昇限位置まで後退して時刻ｔ６で停止する。

一方、この間の、センタピンＣＰを上方向へ付勢する油圧シリンダ２２の背圧Ｐ３の波形を参照すると、時刻ｔ０〜ｔ２まではガイドプレート等を水平に保持している。時刻ｔ２になると、上金型４０がセンタピンＣＰに接触しガイドプレート一端部を介して当接部材２８ａ（図５参照）が下方向に押圧されるのでＰ３ａより大きいＰ３ｂに上昇し、時刻ｔ３まではラムシリンダ３４の背圧Ｐ１ａとの差がほぼ一定に保持される。時刻ｔ３では金型保持部材８０ａ、８０ｂが前記ストッパ９２ａ、９２ｂに当接するので背圧Ｐ３は一旦ゼロとされる。そして、時刻ｔ５の後の時刻ｔ７で再び油圧シリンダ２２を背圧Ｐ３ｃで起動し当接部材２８ａを上昇させて成形されたエルボ素材を載置したままセンタピンＣＰを上昇し、時刻ｔ８でガイドプレートＧＰ１，ＧＰ２を当初の水平状態に復帰させる。その後背圧Ｐ３は元のＰ３ａの状態になる。この場合、前述したように、時刻ｔ７はｔ６の後に限定されるものではない。

また、この間の、金属製中空厚肉部材ＰＭの一方の端面を押圧する油圧シリンダユニット８８の背圧Ｐ２の波形を参照すると、前述したように、時刻ｔ０で、搬送手段によって、所定温度に加熱された金属製中空厚肉部材ＰＭが水平に配列した一対の下金型８２ａ、８２ｂに載置されると、図３に示されるように、油圧シリンダユニット８８が起動し押駒部材９０が時刻ｔ０１で金属製中空厚肉部材ＰＭの右端面に当接する。背圧Ｐ２は引き続き上昇し、時刻ｔ２ではＰ２ａとなりその後Ｐ２ａを保持して時刻ｔ３でＰ１ｂに対応してＰ２ｂと上昇し、時刻ｔ４でゼロとなり、その後は押駒部材９０が端面から離れ後退する。（ｔ４以後の波形は省略）なお、時刻ｔ２の後、波形Ｐ２´の如くＰ２ａより一旦低くすることも可能である。

なお、波形Ｐ２が時刻ｔ２に先行して立ち上がりＰ２ａとなっているのは、図４の参照符号Ｑで示されている金属製中空厚肉部材ＰＭの曲げ部分の外側が、曲げに伴い肉厚が薄くなるのを補充するため予めパイプ端面を押圧することにより金属製中空厚肉部材ＰＭの曲げ部分の内側にふくらみを形成するようにしている。

図８は、図３のＢ−Ｂ線断面の中で下金型上に載置された金属製中空厚肉部材ＰＭと上金型４０およびセンタピンＣＰとの位置関係を示す図である。同図の参照符号Ｓは上金型４０の曲げ中心近傍に形成された塑性変形受容空隙であって、断面外周形が六角形状の金属製中空厚肉部材ＰＭの上部が曲げ成形時に圧縮されるときにその塑性変形部分を受容する空間である。同図から分かるように、金属製中空厚肉部材ＰＭ（外周が六角形）はその上端頂部から左右に伸びる辺があり、相対的には、外周が円形の場合よりもSだけ断面が小さい。したがって、中空孔と上記各辺の間に存在する厚肉部材の量もそれだけ少ないので、曲げ加工時、当該部分に作用する圧縮力によって生じる塑性変形では近傍の空間部分へと流動する量は比較的少なく、結果として、円形の中空孔を楕円状に塑性変形させることも少なくなる。

図９Ａは、軸方向に沿って切断した半割りエルボ素材の外形形状を示す図であって、左端より、外周形状が円形のもの、外周形状が四角形のもの、外周形状が六角形のもの、外周形状が八角形のものをそれぞれ示す。

図９Ｂは、図９Ａに示した配置の各半割りエルボ素材の内側形状を示す図であって、左端の外周形状が円形のものは、右側のものに比べ屈曲部での中空路が狭くなっていることを示す。

図１０Ａは、外周形状が少なくとも一対の平行平面を有する金属製中空厚肉部材を示す図であって、左側より外周形状がほぼ、正八角形、正六角形、正四角形のもの、右端のものは上下一対の平行平面を有する。これらは、中実の線状鋼材から冷間加工により得られる外周形状が円形の金属製中空厚肉部材をフライス加工したものである。

図１０Ｂは、前記中実の線状鋼材を所定長さに切断し、深絞り加工により所定肉厚を有する所定長さの、外周が円形の圧肉パイプ状に形成するプロセスを示す図である。同図において、左端の図は、中実の線状鋼材を所定長さに切断後、その中心部に円形中空路を形成した状態を示し、右端の図は、フライス加工前の、外周形状が円形の金属製中空厚肉部材を示し、中央の図は、連続的に前記外周形状が円形の金属製中空厚肉部材を冷間加工成形する際の途中の状態であって、一端部側に左端図の径太部が残されている状態を示す。なお、フライス加工せずに、深絞り加工における金型を調整することで直接図１０Ａに示した平行平面を有する金属製中空厚肉部材を形成することも可能である。

図１１Ａは、外周形状がほぼ四角形であってその屈曲部で切断され２つの片に分離したエルボ素材の図である。

図１１Ｂは、図１１Ａの各エルボ素材片の切断面を上方からみた図であって、屈曲部切断面の中空穴は楕円状に変形する程度が比較的少ない。

図１２Ａは、外周形状が正方形であってその屈曲部近傍を軸方向に一部分切断したエルボ素材の図である。

図１２Ｂは、図１２Ａの切断面を上方から見たエルボ素材の図であって、その中空路は、図９Ｂの左端のものと比べ内側への変形が少ないことを示す。

図１３Ａは、外周形状がほぼ正六角形のエルボ素材を曲げの外側から見た図である。（なお、曲げ成形前のフライス加工では各稜線が交差していないので完全な正六角形とはなっていない。）

図１３Ｂは、図１３Ａのエルボ素材の屈曲部で切断されたエルボ素材片の切断面を上方からみた図であって、この場合も中空穴の断面形状は屈曲部（図の下側）において内側に変形することがほとんど観察されないことを示す。

図１４は、外周形状が円形のエルボ素材を機械加工して得られたエルボ製品の一端面側における中空穴の変形を示す図であって、中央部分の中空穴は屈曲部側（穴の上部）が内側へ変形し楕円状の穴をしており、この変形が端面まで及んでいることを示す。

以上、本発明の好適な実施例について図面を参照して説明したが、本発明はこれら例示された内容に限定されるものではなく、当業者であればそれらに基づいて種々の変形例を実施することが可能である。

例えば、第１移動手段を構成するラムシリンダに対し、電気サーボモータ方式を採用して上金型の位置や押圧力を電気的に検出し遂行すること、同様に、第２移動手段を構成する油圧シリンダに対し、電気サーボモータ方式を採用してセンタピンの位置や押圧力を電気的に検出し遂行することができる。また、本発明では第１、第２のガイド部材上をセンタピン、通しピンが摺動する方式として示したが、ガイド部材の一側にベアリングを収納してころがり方式にすることも可能である。

さらに、本発明では、金属製中空厚肉部材端面の一側のみを押駒部材により押圧するように油圧シリンダユニットを一側に設けたが、両端面側からそれぞれ押圧力を与えるように構成することも可能である。

さらにまた、図４Ａ、図４Ｂ、図７に示される例では、時刻ｔ３〜ｔ４の間でラムシリンダの背圧を大きくして金属製中空厚肉部材に対し成形の最終段階を遂行するためストッパ部材を設けている。このストッパ部材を用いる代わりに、金属製中空厚肉部材の加熱温度を適宜に設定して塑性変形に要する外力を小さくすることにより第２移動手段としての油圧シリンダを利用して上金型を所定位置に保持させることによりエルボ素材を形成することも可能である。

Claims (15)

1. 軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することにより得られるエルボ素材。
2. 前記金属製中空厚肉部材の断面外形形状は四角形、六角形または八角形であり、好ましくは、正四角形、正六角形または正八角形であることを特徴とする角形状のエルボ素材。
3. 軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することによりエルボ素材を製造する装置であって、
   支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および前記リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、
   成形対象である前記金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型と、
   前記半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、
   所定角度に曲げられた状態で前記金属製中空厚肉部材の他側外周面に当接する第１接触面が形成されると共に中央部分には前記第１軸部材を前記第１の方向に押圧するため前記第１軸部材外周面の一部に当接する第２接触面が形成されてなる他側金型と、
   前記他側金型を保持する他側金型保持部材と、
   前記他側金型保持部材を前記第１の方向に移動せしめる第１移動手段と、
   前記第１軸部材に回動可能に結合されたリンクレバーの前記一端部側に当接し該一端部側を介して前記第１軸部材を前記第１ガイド部材に沿って前記第１の方向に移動せしめる第２移動手段と、
   を備えたことを特徴とするエルボ素材の製造装置。
4. 前記エルボ素材の製造装置には、前記金属製中空厚肉部材が所定角度に曲げられた前記第１軸部材の位置に対応して前記各半金型保持部材の外周面に当接するストッパ部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載されたエルボ素材の製造装置。
5. 前記各半金型には前記金属製中空厚肉部材の端面位置を規制する位置規制手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載されたエルボ素材の製造装置。
6. 前記位置規制手段の少なくとも一方は前記金属製中空厚肉部材の端面に当接する部材の位置が調整可能とされていることを特徴とする請求項４に記載されたエルボ素材の製造装置。
7. 前記第１軸部材は、その第１の方向への移動に伴い、その軸方向に進退可能に構成されており、第１軸部材の端面が前記金属製中空厚肉部材の側面に当接すると共に、さらに該側面を押圧するよう構成したことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載された円形のエルボ素材の製造装置。
8. 前記第１軸部材は、その第１の方向への移動に伴い、同第１軸部材の端面が前記金属製中空厚肉部材の一対の平行側面に当接すると共に、その軸方向端面位置を保持するよう構成したことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載された角形状のエルボ素材の製造装置。
9. 前記支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および前記リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、成形対象である前記金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型、ならびに、前記半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、は、ベースプレート（１６）上に固定された側板（５４、５６）と外側板（５０、５２）で囲まれた空間内に収納保持されていることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載されたエルボ素材の製造装置。
10. 軸方向に沿って両端部に開口する中空の略円形断面通路を有しその外周面形状は円形または少なくとも一対の平行平面を備えた所定長さの金属製中空厚肉部材を所定角度に曲げ成形加工することによりエルボ素材を製造する方法であって、
    支点用の第１軸部材をその軸方向に対し直角な第１の方向に移動可能にガイドする第１ガイド部材、一端部側が前記第１軸部材に回動可能に結合された一対のリンクレバー、および該リンクレバーの各他端部側を前記第１軸部材の軸方向と直角な第２の方向に移動可能にガイドする第２ガイド部材で形成されたトグル型リンク機構と、成形対象である金属製中空厚肉部材の長手方向外周面のほぼ半分に相当する一側外周面と接するよう形成された一側金型を形成する２つの半金型と、該半金型をそれぞれ収納して固定保持すると共に前記各リンクレバー側面に固定された半金型保持部材と、所定角度に曲げられた状態で前記金属製中空厚肉部材の他側外周面と当接する第１接触面が形成されると共に中央部分には前記第１軸部材を前記第１の方向に押圧するため該第１軸部材外周面の一部に当接する第２接触面が形成されてなる他側金型と、該他側金型を保持する他側金型保持部材と、該他側金型保持部材を前記第１の方向に移動せしめる第１移動手段と、前記第１軸部材に回動可能に結合されたリンクレバーの前記一端部側に当接し該一端部側を介して前記第１軸部材を前記第１ガイド部材に沿って前記第１の方向に移動せしめる第２移動手段と、を備えた曲げ成形装置を用意する工程と、
    前記第２移動手段を駆動して前記２つの半金型を同一直線状に配列する第１工程と、
    前記第１工程に続いて、予め塑性変形可能な温度に加熱された前記金属製中空厚肉部材を前記各半金型の所定位置に載置する第２工程と、
    前記第１移動手段を駆動して前記他側金型保持部材を前記金属製中空厚肉部材に向けて移動させ該他側金型に形成された前記第２接触面を前記第１軸部材外周面の一部に当接せしめる第３工程と、
    前記第３工程に続き、さらに前記第１移動手段を駆動して前記第１軸部材を第１の押圧力で前記第１の方向へ移動せしめそれに伴い前記半金型が互いに離隔しつつ傾斜しその結果として前記金属製中空厚肉部材を徐々に曲げる第４工程と、
    前記第４工程中、前記第２移動手段は、前記第１移動手段の駆動により前記第１軸部材に与えられる第１の押圧力に対向し且つ該第１の押圧力より小さい第２の押圧力を、前記リンクレバーの一端部側を介して前記第１軸部材に付勢し、それにより前記第１軸部材の前記第１の方向への移動を許容する第５工程と、
    前記第４工程における第１軸部材の第１の方向への移動により前記他側金型が前記金属製中空厚肉部材の他側外周面と当接し同金属製中空厚肉部材が所定角度に曲げられた状態に対応する第１の方向の所定位置にて前記他側金型保持部材を第１移動手段によりその位置に所定時間保持する第６工程と、
    前記第６工程の後、前記第１移動手段により前記他側金型保持部材を前記第３工程における移動と反対方向へ移動せしめ前記他側金型を所定角度に曲げられた金属製中空厚肉部材から離脱せしめる第７工程と、
    前記第７工程の開始の後に、前記第２移動手段を駆動し、前記所定角度に曲げられた金属製中空厚肉部材を載置した状態で前記２つの半金型が元の直線状の配列となるよう前記第１軸部材を第１の方向へ復帰移動させる第８工程、
    とからなることを特徴とするエルボ素材の製造方法。
11. 前記曲げ成形装置には、前記金属製中空厚肉部材が所定角度に曲げられた前記第１軸部材の位置に対応して前記各半金型保持部材の外周面に当接するストッパ部材が設けられており、前記第６工程中、前記第１軸部材へ作用する第１の押圧力は前記ストッパ部材を介して受けるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載されたエルボ素材の製造方法。
12. 前記各半金型には前記金属製中空厚肉部材の端面位置を規制する位置規制手段が設けられていることを特徴とする請求項１０または１１に記載されたエルボ素材の製造方法。
13. 前記位置規制手段の少なくとも一方は前記金属製中空厚肉部材の端面に当接する部材の位置が調整可能とされていることを特徴とする請求項１２に記載されたエルボ素材の製造方法。
14. 前記第１軸部材は、前記第４工程中、第１の方向への移動に伴い、その軸方向に進退可能に構成されており、第１軸部材の端面が前記金属製棒状部材の側面に当接すると共に、さらに該側面を押圧するよう構成したことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載された円形状のエルボ素材の製造方法。
15. 前記第１軸部材は、前記第４工程中、第１軸部材の端面が前記金属製中空厚肉部材の一対の平行側面に当接すると共に、その軸方向端面位置を保持するよう構成したことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載された角形状のエルボ素材の製造方法。

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