KR20060124546A - 금속관의 열간 벤딩 가공 방법 및 장치 - Google Patents

금속관의 열간 벤딩 가공 방법 및 장치 Download PDF

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KR20060124546A
KR20060124546A KR1020050130165A KR20050130165A KR20060124546A KR 20060124546 A KR20060124546 A KR 20060124546A KR 1020050130165 A KR1020050130165 A KR 1020050130165A KR 20050130165 A KR20050130165 A KR 20050130165A KR 20060124546 A KR20060124546 A KR 20060124546A
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metal tube
tube
metal
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KR1020050130165A
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유키미츠 하나모토
다츠미 고노
츠기오 야마우치
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다이이치 고슈하 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 벤딩(bending) 가공에 따르는 응력 언밸런스가 부정(不整) 변형에 관계되지 않도록 하여, 벤딩 반경비에 관한 종래의 제약을 불식할 수 있는 금속관의 열간(熱間) 벤딩 가공 방법 및 장치에 관한 것이다.
벤딩 가공되는 금속관(1)의 선단측은 중심축(12)을 중심으로 선회하는 벤딩 암(arm)(14)의 전방 클램프 장치(15)에 의해서 파지(把持)되고, 금속관(1)의 후단측은 가열 냉각 장치(16)의 후방에 배치된 추진 장치(18)의 후방 클램프 장치(21)에 의해서 파지되며, 가열 냉각 장치(16)에 의해서 가열, 냉각되는 금속관(1)을 추진 장치(18)로써 전진시키고 벤딩 암(14)의 선회에 의해서 벤딩 가공하는 작업을, 양 클램프 장치(15, 21)로써, 금속관(1)을 탄성적 축경(縮徑)이 발생하는 체결여유를 사용하여 체결하고, 이 체결에 의해서, 벤딩 모멘트의 인가에 따라서 관 중심의 궤적과 직교하는 면내에 발생하는 편평화 응력이 경감된 상태에서 금속관(1)의 벤딩 가공을 실행한다.

Description

금속관의 열간 벤딩 가공 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HOT-BENDING OF METALLIC PIPE}
도 1은 벤딩 가공된 금속관의 관 횡단면내에 발생하는 편평화(扁平化) 응력을 나타내는 도면.
도 2는 금속관을 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 클램프 장치로써 체결 파지(把持)했을 때의 압축 하중 및 압축 반력(反力)을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 장치의 전체를 나타내는 평면도.
도 4는 도 3의 S4-S4선 단면도.
도 5는 도 3의 S5-S5선 단면도.
도 6은 도 4에 도시되어 있는 금속관과 후방 클램프 장치의 2개의 클램프 부재만을 나타내는 도면.
도 7은 도 5에 도시되어 있는 금속관과 전방 클램프 장치의 2개의 클램프 부재만을 나타내는 도면.
도 8은 도 7의 전방 클램프 장치로써 금속관을 체결 파지한 때의 체결 스트로크를 나타내는 기하학 도면.
도 9는 금속관을 벤딩 가공하는 작업의 제1단계를 나타내는 평면도.
도 10은 금속관을 벤딩 가공하는 작업의 제2단계를 나타내는 평면도.
도 11은 금속관을 벤딩 가공하는 작업의 제3단계를 나타내는 평면도.
도 12는 금속관을 벤딩 가공하는 작업의 제4단계를 나타내는 평면도.
도 13은 벤딩 가공에 있어서의 금속관과 가열 냉각 장치의 이동 속도의 변화를 나타내는 타임 차트로서, 벤딩 암(arm)의 선회 속도도 나타낸 도면.
도 14는 금속관의 벤딩 변형부의 편평 변형이 본 실시형태의 장치에 의하여 경감되는 것을 나타내는 금속관의 개념도.
도 15는 도 13의 타임 차트에 의한 벤딩 가공이 실행되었을 때의 금속관의 벤딩 반경의 변화를 나타내는 타임 차트.
도 16은 도 13의 타임 차트에 의한 벤딩 가공이 실행되었을 때의 금속관이 곡관(曲管)으로 된 부분의 단면도.
도 17은 금속관이 압축 벤딩 가공되었을 때에는 중립 위치가 이동하는 것을 나타내는 도면.
도 18은 다른 실시형태에 의한 전방 클램프 장치를 나타내는 도면.
도 19는 호칭 관경 D, 반경 r의 금속관을 벤딩 반경 r로 벤딩 가공한 때를 나타내는 단면도.
도 20은 도 19의 S20-S20선 단면도.
(도면의 주요부분의 부호의 설명)
1: 금속관 12: 중심축(中心軸)
14: 벤딩 암 15, 45: 전방 클램프 장치
16: 가열 냉각 장치 16A: 가열 장치
16B: 냉각 장치 17: 이송 장치
18: 추진 장치 21: 후방 클램프 장치
34: 고정 클램프 부재 35: 회전 동작 중심축
36: 회전 동작 클램프 부재 A: 관 중심선
본 발명은, 금속관을 벤딩 가공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 예로서, 원형 강관이나 각형(角形) 강관을 열간 벤딩 가공하는 경우에 이용할 수 있는 것이다.
직관(直管)을 벤딩 가공하여 곡관(曲管)으로 하는 고주파 벤딩 가공이 고품질 곡관 제조법의 주류가 되어 있다. 이 방법에 의하면 직관과 동일한 재질의 곡관을 제조할 수 있다. 또한, 직관의 일부분에 필요로 하는 벤딩 반경의 벤딩부를 형성하는 것도 용이하다.
직관상의 금속관에 열간 벤딩 가공으로써 곡관부를 형성하기 위한 종래 기술로서, 하기의 특허문헌 1이 공지되어 있다. 고주파 유도 가열을 이용하여 열간 벤딩 가공을 실행하는 이 특허문헌 1의 장치는, 벤딩 가공되는 금속관의 짧은 구간을 유도 가열하기 위한 유도 코일이 전단에 배치되고, 또한 후단에는, 이 유도 코일에 의해서 가열된 금속관의 가열부를 뒤따라서 냉각하기 위한 냉각 장치가 배치된, 금속관의 상기 짧은 구간을 둘러싸도록 배치되는 환상(環狀)의 가열 냉각 장치와, 이 가열 냉각 장치의 후방에서 금속관 후단측을 파지(把持)하는 후방 클램프 장치가 최선단에 배치된, 금속관을 관 중심선 방향으로 전진시키기 위한 추진 장치와, 상기 가열 냉각 장치의 앞쪽 영역에서 금속관의 선단측을 파지하는 전방 클램프 장치가 일단측에 배치되고 또한 타단측에는 상기 가열 냉각 장치의 정상 위치로부터 금속관의 관 중심선과 직교하는 방향으로 거리를 두고 위치하는 선회 축심이 설치된, 금속관의 선단측의 진로를 호상(弧狀)으로 규제하기 위한 벤딩 암(arm)을 구비하고 있다.
또한, 이 장치로써 금속관의 열간 벤딩 가공을 실행하기 위해서는, 우선, 금속관의 양단부를 상기 2개의 클램프 장치로써 파지하고, 이어서, 금속관의 관 중심선 방향의 짧은 구간을 가열 냉각 장치의 전단의 가열 장치로써 유도 가열에 의해서 환상(環狀)으로 적열(赤熱)시키면서, 가열 냉각 장치의 후방에 배치된 추진 장치에 의한 금속관의 가열 냉각 장치에 대한 관 중심선 방향의 전진과, 축심 선회하는 벤딩 암에 의해서 금속관의 선단측의 진로가 호상(弧狀)으로 규제되는 진로 규제에 의해서, 금속관에 벤딩 모멘트(moment)를 인가함으로써 상기 적열시킨 짧은 구간을 벤딩 변형시켜 가는 과정과, 이 과정에서 벤딩 변형을 끝낸 부위를 가열 냉각 장치의 후단의 냉각 장치로써 뒤따라서 냉각함으로써 상기 벤딩 변형시킨 형상을 고정하는 과정으로써 구성되는 벤딩 가공의 미분(微分) 동작을, 금속관의 상기 전진에 따라서 금속관의 후단측으로 순차적으로 진행시켜서 금속관의 필요로 하는 구간에 벤딩 가공을 실시함으로써, 금속관의 관 중심선 방향의 필요로 하는 구간을, 벤딩 가공된 곡관부가 되도록 하고 있다.
또한, 하기의 특허문헌 2 및 3에는, 금속관에 관 중심선 방향의 압축 하중을 인가하면서 금속관을 열간 벤딩 가공하는 장치가 개시되어 있다.
(특허문헌 1)
특공소54-30915호 공보
(특허문헌 2)
특개소54-8154호 공보
(특허문헌 3)
특개소54-112769호 공보
선내(船內) 등의 좁은 스페이스의 배관에는, 장소를 차지하지 않는 작은 R의 곡관이 좋으므로, 종래 기술에 있어서의 벤딩 가공 하한인 1.5∼3DR(벤딩 반경 r의 호칭 관경 D와의 비가 1.5∼3)의 곡관이 많이 사용되었지만, 최근의 요청은 1∼1.5DR이라고 하는 극소 레벨에 이르고 있다.
도 19와, 도 19의 S20-S20선 단면도인 도 20은 호칭(呼稱) 관경 D, 반경 r인 금속관을 벤딩 반경 r로 벤딩 가공한 경우를 나타내고, C는 압축측(壓縮側)을, T는 인장측(引張側)을 각각 나타내고, 또한, N-N'은 압축측 C와 인장측 T의 경계인 중립 위치를 나타내고 있다.
고주파 벤딩 가공은, 직관을 소성(塑性) 가공하여 곡관을 제작하는 기술이므로, T측(벤딩 외측)에서는 두께 감소(살 두께의 감소)가, α=R/(R+r)=2R/(2R+D)의 두께 감소비로 발생하고, C측(벤딩 내측)에서는 두께 증가(살 두께의 증가)가, β =R/(R-r)=2R/(2R-D)의 두께 증가비로 발생한다. 또한, 이 식들은, 관 중심선 방향의 응력에 의한 편차를 무시한 근사식이다.
관 중심선 방향의 압축이나 인장을 가하지 않는 단순 벤딩 방식으로 1∼5DR(즉, R=1∼5D)의 벤딩 가공을 실행한 경우, 상기 α, β는 다음의 표 1과 같이 된다.
(표 1)
1DR 1.5DR 2DR 3DR 4DR 5DR
α β 0.67 0.75 0.80 0.86 0.89 0.91 2.0 1.5 1.3 1.2 1.15 1.1
T 측의 두께 감소는, 소관(素管)의 살 두께 마진(+ 공차)에 의해서 보충되는 수도 있지만, 그것을 기대할 수는 없다. 한편, 어느 정도까지의 두께 감소이면 통용될 것인가 하면, 강관에 관한 JIS(일본공업규격)의 치수 공차인 -12.5%, 즉, α=0.875가 하나의 기준이 된다. 그리고, 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 단순한 벤딩 가공에서는 3DR 이하의 작은 R의 벤딩 가공에 있어서, 이 기준은 만족되지 않는다.
그러므로, 상기 문제를 해결하는 기술인 "압축 벤딩"이, 상기의 "1.5∼3DR 벤딩 시대"로부터 실행되어 왔다. 압축 벤딩에 관한 개시는 수많이 있지만, 그 일례로서, 상기한 특허문헌 2 및 특허문헌 3에서 개시된 방법을 들 수 있다. 이러한 방법에서는, 상기의 고주파 벤딩 가공을, 금속관에 대하여 후방으로부터 추진력을 인가하는 동시에, 이 추진력에 대항하는 역추진력을 금속관의 전방으로부터 인가하 면서 벤딩 가공을 진행한다. 이와 관련하여, 상기 개시 기술에 있어서의 역추진력의 인가는 실린더에 의해서 실행되고 있다.
압축 벤딩을 실행함으로써, T측, C측에 공통의 압축비가 곱셈되는 결과, 표 1의 T측의 두께 감소비 α와 C측의 두께 증가비 β는, 예로서, 다음의 표 2의 α',β'의 값으로 변경된다.
(표 2)
1DR 1.5DR 2DR 3DR 4DR 5DR
α' β' 0.8∼1.0 0.9∼1.0 0.9∼1.0 0.9∼1.05 0.9∼1.05 0.95∼1.05 2.5∼3.0 1.8∼2.3 1.4∼1.7 1.3∼1.5 1.2∼1.4 1.1∼1.3
즉, 벤딩 가공에 따르는 T측의 두께 감소에 의한 살 두께 부족의 문제는 압축 벤딩에 의해서 해결되게 되어서, 사실, 1.5∼3DR의 범위의 작은 R의 벤딩 가공에서는 이미 양호한 실적을 올렸다.
그러나, 1∼1.5DR의 범위의 극소의 R의 벤딩 가공이 되면 새로운 문제가 발생하였다. 그것은, 벤딩 모멘트의 추가적인 증대에 따르는, 관 횡단면(관 중심의 궤적에 직교하는 면)의 편평 변형이나 C측(벤딩 내측)의 관 두께의 주름 변형이라고 하는 부정(不整) 변형의 증대이고, 이러한 문제는, 1∼1.5DR의 범위의 극소의 R 벤딩 가공에 있어서의 C측의 두께 증가비가 상기 표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 단순 벤딩에서도 1.5∼2, 압축 벤딩에서는 2∼3이라고 하는 높은 값으로 되는 것에도 나타내어져 있다. 즉, C측의 압축 변형은 벤딩 모멘트에 의해서 C측에 인가되는 압축 축력(軸力)에 의해서 구동된 것이므로, 본래 C측에는 좌굴(挫屈; buckling)의 요인이 잠재해 있는 곳에, 상기 압축 축력 및 이것에 직교하는 관 횡단면내의 응력이나 변형성의 T-C 방향 언밸런스와 그 변동이, 상기 벤딩 모멘트의 증대나 압축 벤딩에 의한 높은 두께 증가비에 대응하는 높은 레벨로 발생하는 곳이 되어서, C측이 극히 좌굴되기 쉽고, 그 결과, 주름 변형이 증대한다. 그리고, 상기 요인은 당연하지만 벤딩 모멘트의 반작용으로서 발생하는 편평 변형도 증대시키고, 이러한 주름 변형과 편평 변형의 양쪽의 부정 변형의 증대가 벤딩 가공품의 외관이나 성능에 문제를 일으키게 된다.
상기 관 중심선 직교면내의 응력이나 변형성의 언밸런스 중에서, 특히 상기의 주름 변형에 관계되기 쉬운 것으로서, (1) 벤딩 모멘트의 반작용으로서 발생하는 관 횡단면내의 T-C 방향의 압축 응력과 이것에 따르는 관체(管體)의 편평 변형에 기인하는 C측의 내외면간의 응력 언밸런스, (2) C측의 압축 축력에 의한 압축 작업의 두께 증가에 따르는 관 내외면에의 관 두께 팽출량(膨出量)의 언밸런스와, 이 언밸런스에 기인하는 미가공 직관부로부터의 관 두께 상승 각도의 관 내외면 언밸런스, (3) C측의 압축 축력에 반력(反力)으로서 대항하는 변형 저항의 관 내외면 온도 언밸런스에 의해서 발생하는 T-C 방향 응력, (4) 벤딩 가공 개시부의 C측에서의 비가공 대상 직관부로의 두께 증가 팽출 상승 각도의 관 내외면 언밸런스[(1)∼(3)의 언밸런스의 원인이 된다] 등의 언밸런스를 들 수 있다. 그리고, 이러한 언밸런스 자체가 본질적으로 안정된 것이 아니고, 그것이 또한, 언밸런스를 조장한다.
이상 설명한 바와 같이, 금속관의 열간 벤딩 가공에 있어서는, 관체에 인가 된 벤딩 모멘트의 반작용으로서, 관체의 벤딩 외측(T측)과 벤딩 내측(C측)에 발생 하는 응력에 여러 가지 형태로 T-C간 언밸런스가 발생하고, 이것들에 기인하여 편평 변형이나 C측의 주름 변형이라고 하는 부정 변형이 관체에 발생한다. 그리고, 상기 응력 언밸런스, 나아가서는 상기 부정 변형이, 벤딩 반경비 즉 벤딩 반경 R의 호칭 관 외경 D와의 비 R/D이 작아질수록 발생하기 쉬운 경향에 있는 것, 또한, 벤딩 가공에 따르는 T측의 두께 감소를 경감시키기 위하여 압축 벤딩 가공을 채용한 경우, 벤딩 반경비가 작을수록 소요 압축량이 커져서 부정 변형이 발생하기 쉬워지는 경향이 상승되는 것이, 벤딩 반경비의 가능 범위를 R/D≤1.5라고 하는 범위에까지 확장한 벤딩 가공의 실현을 방해하여 왔다.
따라서, 벤딩 가공에 따르는 상기 관 횡단면내 응력, 나아가서는 상기 언밸런스가 상기 부정 변형에 관계되지 않도록 하여, 벤딩 반경비에 관한 종래의 제약을 불식할 수 있는 벤딩 가공 기술의 제공이 과제가 된다.
본 발명에 의한 금속관의 열간(熱間) 벤딩 가공 방법은, 금속관의 관 중심선 방향의 짧은 구간을 가열 냉각 장치의 전단(前段)의 가열 장치로써 유도 가열에 의해서 환상(環狀)으로 적열(赤熱)시키면서, 상기 가열 냉각 장치의 후방에 배치된 추진 장치에 의한 상기 금속관의 이 가열 냉각 장치에 대한 관 중심선 방향의 전진과, 축심 선회하는 벤딩 암에 의해서 이 금속관의 선단측의 진로가 호상(弧狀)으로 규제되는 진로 규제에 의해서, 이 금속관에 벤딩 모멘트(moment)를 인가함으로써 상기 적열시킨 짧은 구간을 벤딩 변형시켜 가는 과정과, 이 과정에서 벤딩 변형을 끝낸 부위를 상기 가열 냉각 장치의 후단(後段)의 냉각 장치로써 뒤따라서 냉각함 으로써 상기 벤딩 변형시킨 형상을 고정하는 과정으로 구성되는 벤딩 가공의 미분(微分) 동작을, 이 금속관의 상기 전진에 따라서 이 금속관의 후단측으로 순차적으로 진행시켜서 상기 금속관의 필요로 하는 구간에 벤딩 가공을 실시하는 금속관의 열간 벤딩 가공 방법에 있어서, 상기 금속관의 상기 추진 장치에의 부착을 위한, 이 추진 장치에 설치되어 있는 후방 클램프 장치와 이 금속관의 상기 벤딩 암에의 부착을 위한 이 벤딩 암에 설치되어 있는 전방 클램프 장치로써 각각 실행하는 상기 금속관의 파지를, 이 금속관에 대하여 관 횡단면내의 벤딩 평면과 직교하는 방향의 압축 하중을 인가하는 동시에 이 벤딩 평면과 평행한 방향의 확경(擴徑)을 저지하는 체결 형태로, 또한 이 금속관에 탄성적 축경(縮徑)이 발생하는 체결여유(interference)를 이용하여 이 금속관을 체결하여 실행하고, 이 체결 파지 상태에서 상기 벤딩 가공을 진행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 본 발명의 구성에 의하면, 벤딩 가공에 따르는 관체의 부정 변형, 즉, 관 횡단면의 편평 변형이나 C측의 관 두께 주름 변형이 대폭 경감되는 개선이 이루어져서 상기 과제가 해결된다. 상기 개선이 이루어지는 이유는 다음과 같이 추정된다.
<편평 변형의 경감에 대하여>
편평 변형은, 벤딩 가공할 때에 관체에 인가되는 벤딩 모멘트에 수반하여 관 횡단면내에 발생하는 응력(이하, 설명 편의상 "편평화 응력"이라고 부른다)의 면내 이방성(異方性)에 기인한다. 이 편평화 응력은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 관 횡 단면내의, 벤딩 평면과 직교하는 N-N' 방향으로는 인장 응력 σN-N'＝p1, 벤딩 평면과 평행한 T-C 방향으로는 압축 응력 σT-C=-p2(또한, 여기에서의 표기는, 설명의 편의를 위하여, pi는 압력 치수(値數)인 정(正)의 값이고, +pi는 인장 모드, -pi는 압축 모드를 나타내는 것으로 한다)가 발생하는 등, {σN-N'，σT-C}= {p1, -p2} 모드의 면내 이방성을 가지고 있고, 이 이방성이 편평 변형을 일으킨다. 또한, 상기 편평화 응력이 발생하는 구간은, 벤딩 모멘트의 작용 구간에 대응하여, 관체 중의 후방 클램프 장치로부터 전방 클램프 장치까지의 사이에 위치하는 구간의 전역에 걸쳐 있다.
본 발명의 구성에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 체결 형태(이것에 대한 실시형태에 대해서는 이후에 설명한다)에 있어서의 N-N' 방향의 압축 하중 wN -N'＝-p3의 인가(p3＞p1)에 의해서, 편평화 응력의 N-N' 방향 성분이 상기 p1(인장 응력)로부터 -p3(압축 응력)으로 전환된다. 또한, 상기 압축 하중 인가의 반작용으로서 관체에 발생하는 T-C 방향의 확경(擴徑) 작용이, 클램프 장치에 의한 체결에 의해서 저지되어서, 관체는 클램프 부재의 내주면으로부터 T-C 방향의 압축 반력 wT -C=-p4를 받음으로써, 편평화 응력의 T-C 방향 성분이 상기 -p2(압축 응력)로부터 -p4(동일하게 압축 응력)로 변화된다. 여기서, 상기 -p4의 강도는, 클램프 부재의 체결시의 둘러싸인 깊이 치수에 좌우되므로, 이 치수 설정의 미조정(微調整) 또 는 체결 스트로크의 미조정에 의해서 가감할 수 있다. 따라서, 이 압축 반력 -p4를, 예로서, -p4≒-p3에 설정함으로써, 편평화 응력의 면내 이방성 {σN-N'，σT-C}가, 상기 {p1, -p2}인 전형적인 이방성 모드로부터 상기의 {p3, -p4≒-p3}인 대략 등방적인 모드로 대폭 경감된 상태가 된다. 그리고, 이 상태에서 벤딩 가공을 진행하면, 벤딩 변형에 필요한 벤딩 모멘트가 인가되어 있음에도 불구하고, 이것에 따라서 발생하는 편평화 응력의 면내 이방성은 대폭 경감되어 있으므로, 이 이방성을 발생 원인으로 하는 편평 변형이 적은 벤딩 가공을 실행할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 클램프부에 의해서 관체에 인가되는 N-N' 방향의 압축 하중 wN -N'=-p3 및 관체에 인가되는 T-C 방향의 압축 반력 wT -C=-p4는 각각이 양쪽 클램프부 사이를 차지하여 위치하는 비가열 상태의 관체를 경유하여 벤딩 변형부까지 탄성적으로 전파되고, 여기에서도 편평화 응력의 이방성을 경감하는 작용을 한다. 단, 상기 전파의 거리에 따라서 힘이 약해지므로, 이것을 보충하도록 상기 {p3, -p4} 값을 설정하거나, 또는, 전파(傳播)의 효율을 높이는 처치를 강구하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 상기 탄성적 축경을 일으키는 관체의 체결도, 상기 전파 효율을 높이는 데에 효과적이다. 왜냐하면, 상기 체결에 의해서 관체가 클램프 부재와 역학적으로 일체화된 상황이 발생하고, 클램프 부재에는 상기 추진 장치에 의한 추진력이나 벤딩 모멘트의 인가에 필요한 높은 강성(剛性)이 본래 부여되어 있으므로, 상기의 역학적 일체화에 의해서 관체에 실효적인 단면 강성의 향상이 실현되어서, 상기 압축 하중이나 압축 반력의 전파가, 단면 변형을 일으키기 어렵게 되어 있는 관체를 경유하여 효율적으로 또한 안정적으로 실현하려고 하는 것이다.
여기서, 상기 탄성적 축경을 일으키는 체결의 정도에 대해서는 실험적으로, 0.01∼0.08%의 축경율이 되는 체결이 바람직한 것으로 판단되었다. 이것은, 0.01% 미만에서는 상기한 편평 변형 방지 효과를 유익한 정도로 얻을 수 없고, 또한, 0.08%를 초과하면, 벤딩 제품의 가치를 감소시키는 소성 변형에 의한 클램프 흔적을 발생시킬 염려가 증가하기 때문이다.
<주름 변형의 경감에 대하여>
주름 변형의 경감에는, 상기 체결 파지에 의한 편평화 응력의 이방성의 경감[나아가서는, 벤딩 가공중의 관체의 진원도(眞圓度)의 향상]에 따르는, 상기한 벤딩 가공시의 각종의 T-C 방향 응력ㆍ변형의 언밸런스의 경감이 우선 주효하다. 또한, 체결 파지에 의해서 실현되는 상기의 관 횡단면 강성의 실효적 향상에 의해서, 주름 변형을 일으키는 관 두께의 좌굴 변형에 대한 저항성이 대폭으로 높아지는 것이 추가적인 작용 효과를 일으키는 것으로 생각된다.
이상의 본 발명에 있어서, 후방 클램프 장치를 상기 추진 장치의 최선단에 설치하고, 이 후방 클램프 장치에 의한 금속관의 파지를, 금속관의 벤딩 가공의 종료시에 있어서의 후방 클램프 장치의 위치가 금속관의 후단부와 상기 가열 냉각 장치와의 사이의 금속관의 후단부보다도 상기 가열 냉각 장치에 가까운 위치가 되도록 파지 위치를 설정하여 실행함으로써, 후방 클램프 장치로부터 벤딩 변형부까지의 거리가 짧아져서, 상기의 역편평화 응력의 벤딩 변형부에의 전파 또는 금속관의 겉보기 강성의 향상이 효율적으로 실현되는 결과, 편평 변형의 경감이나 주름 변형의 발생의 억제를 한층 확실하게 실행할 수 있다.
또한, 상기 벤딩 암의 선회 속도(dθ/dt)를 벤딩 가공 개시 단계에서의 점증(漸增) 과정을 거쳐서 일정치에 도달시킴으로써, 상기 추진 장치에 의하여 추진되는 금속관의 가열 냉각 장치에 대한 상대 전진 속도(ds/dt)의 벤딩 암의 선회 속도(dθ/dt)와의 비율(ds/dθ), 즉, 벤딩 변형의 실적 곡률반경을, 벤딩 가공 개시 단계에서의 점감(漸減) 과정을 거쳐서 일정치에 도달시킴으로써, 벤딩 가공을, 그 개시 단계에서 벤딩 반경이 벤딩 암의 유효 선회 반경에 의해서 결정되는 정상 벤딩 반경보다도 큰 반경으로부터 이 정상 벤딩 반경으로 변화되는 그래데이션(gradation) 벤딩 가공으로 해도 좋다.
이것에 의하면, 벤딩 가공 개시 단계에서의 벤딩 반경은, 벤딩 암의 유효 선회 반경에 의해서 결정되는 정상 벤딩 반경보다도 큰 반경으로부터 이 정상 벤딩 반경으로 변화되므로, 벤딩 가공 개시부의 C측에서의 비가공 대상 직관부로부터의 두께 증가 팽출의 개시를, 급격한 단차(段差) 형상이 아니고, 슬로프 형상으로 할 수 있게 되고, C측에서의 주름 변형의 발생의 억제를, 그 발생의 초동(初動) 요인을 관 중심선 방향으로 분산 완화시켜서 한층 효과적으로 실행할 수 있게 된다.
또한, 가열 냉각 장치와 추진 장치와 벤딩 암을 동작시켜서 실행하는 벤딩 가공의 개시에 앞서서, 가열 냉각 장치의 초기 위치를, 가열 냉각 장치에 의한 최고 승온부(昇溫部)가 벤딩 암의 선회 축심을 지나서 금속관의 관 중심선과 직교하는 수직선의 이 관 중심선과의 교점 위치가 되도록 결정한 가열 냉각 장치의 정상 위치보다도 금속관의 선단측으로 편의(偏倚)시킨 위치로 해 두고, 이어서, 가열 냉각 장치를 정상 위치를 향하여 이동시키면서, 가열 냉각 장치의 가열 장치만을 동작시켜서 금속관의 가열을 개시하고, 이 후, 정상 위치까지의 도중 위치로부터 감속을 개시하여 정상 위치에 도달시키는 동시에, 이 감속의 개시로부터 정상 위치에의 도달까지의 동작과 동기시켜서 추진 장치와 벤딩 암에 벤딩 가공의 개시로부터 상기 비율(ds/dθ)의 일정치에의 도달까지의 동작을 실행시키도록 해도 좋다.
이것에 의하면, 벤딩 가공이 개시되기 전에, 상기 정상 위치를 향하여 이동하는 가열 냉각 장치의 가열 장치에 의해서 금속관의 벤딩 가공 개시부가 가열되므로, 이 벤딩 가공 개시부의 가열 온도를 금속관의 살 두께 방향에 걸쳐서 균일화한 상태에서 벤딩 가공을 개시할 수 있고, 이 때문에, 이 가열 온도가 금속관의 내외에서 서로 다른 경우에 발생하는 부정 변형의 발생을 방지하여 금속관을 벤딩 가공할 수 있게 된다.
또한, 벤딩 암에 의해서 금속관의 선단측에 상기 추진 장치의 추진력과 역방향의 외력을 작용시킴으로써, 금속관의 벤딩 가공을, 이 금속관에 관 중심선 방향의 압축 하중을 인가하면서 실행하도록 해도 좋다.
이 압축 벤딩 가공에 의하면, 금속관의 C측과 T측의 경계인 중립 위치를 T측에 이행(移行)시킬 수 있으므로, 벤딩 가공에 따라서 두께가 감소하는 이 T측의 두께 감소량을 압축되는 만큼 적게 할 수 있어서, 이 T측의 살 두께 부족을 해소할 수 있다.
이상에서 설명한 금속관의 열간 벤딩 가공 방법은, 금속관의 호칭 관경을 D 라고 하고, 벤딩 암의 유효 선회 반경에 의한 금속관의 정상 벤딩 반경을 R0이라고 했을 때, 금속관의 벤딩 가공을 R0≤1.5D인 극소의 R의 범위에서 실시하는 경우에 특히 유효하게 된다. 이것은, R0≤1.5D인 극소의 R의 벤딩에 있어서 편평 변형과 주름 변형의 문제가 애로가 되어 있고, 본 발명은 이것을 해결하는 것에 추가하여, 상기 극소의 R의 벤딩에 있어서는 전방 클램프 장치로부터 벤딩 변형부까지의 거리가 짧고, 나아가서는 후방 클램프 장치로부터 벤딩 변형부까지의 거리도 짧게 할 수 있어서, 벤딩 변형부에의 상기 압축 하중 wN -N' 및 압축 반력 wT -C의 탄성적 전파의 효율이 높아지기 때문이다.
그러나, 본 발명에 의한 금속관의 열간 벤딩 가공 방법은, 1.5D＜R0의 범위에서도 물론 실시할 수 있다.
본 발명에 의한 금속관의 열간 벤딩 가공 장치는, 벤딩 가공되는 금속관의 짧은 구간을 유도 가열하기 위한 유도 코일이 전단에 배치되고, 또한 후단에는, 이 유도 코일에 의해서 가열된 상기 금속관의 가열부를 뒤따라서 냉각하기 위한 냉각 장치가 배치된, 상기 금속관의 상기 짧은 구간을 둘러싸도록 배치되는 환상의 가열 냉각 장치와, 이 가열 냉각 장치의 후방에서 상기 금속관의 후단측을 파지하는 후방 클램프 장치가 최선단에 배치된, 상기 금속관을 관 중심선 방향으로 전진시키기 위한 추진 장치와, 상기 가열 냉각 장치의 앞쪽 영역에서 상기 금속관의 선단측을 파지하는 전방 클램프 장치가 일단측에 배치되고 또한 타단측에는 상기 가열 냉각 장치의 정상 위치로부터 상기 금속관의 관 중심선과 직교하는 방향으로 거리를 두고 위치하는 선회 축심이 설치된, 상기 금속관의 선단측의 진로를 호상으로 규제하기 위한 벤딩 암을 구비한 금속관의 열간 벤딩 가공 장치에 있어서, 상기 후방 클램프 장치와 상기 전방 클램프 장치가, 이러한 장치에 의한 상기 금속관의 파지를, 이 금속관의 관 횡단면내에 벤딩 평면과 직교하는 방향의 압축 하중을 인가하는 동시에 이 벤딩 평면과 평행한 방향의 확경(擴徑)을 저지하는 체결 하중을 인가하여 실행하는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 장치에 의하면, 상기 이방성을 갖게 한 체결력에 의한 체결 형태로, 또한 탄성적 축경이 발생하는 체결여유를 이용하여 금속관을 체결할 수 있으므로, 상기한 금속관의 열간 벤딩 가공 방법을 실행할 수 있다.
이 장치의 전방 클램프 장치와 후방 클램프 장치는, 상기한 바와 같이 금속관을 체결 파지할 수 있는 구조로 되어 있으면, 임의의 구조의 것이라도 좋다. 그 일례는, 후방 클램프 장치와 전방 클램프 장치 중, 적어도 전방의 클램프 장치를, 금속관을 파지하는 2개의 클램프 부재를 구비하는 것으로 하여, 이러한 클램프 부재 중 한쪽의 클램프 부재를 고정 클램프 부재로 하고, 다른 쪽의 클램프 부재를, 이 고정 클램프 부재에 대하여 회전 동작 중심축을 중심으로 회전 동작 가능하게 되어 있는 회전 동작 클램프 부재로 하고, 이 회전 동작 클램프 부재를, 회전 동작 중심축을 중심으로 회전 동작시킴으로써 고정 클램프 부재와 공동으로 금속관을 파지시킬 수 있게 하고, 이 회전 동작 중심축을, 금속관의 벤딩 평면과 직교하는 직경(直徑) 선에 대하여 경사진 직경 선상에 위치시키는 것이다.
이 구조에 의하면, 상기 압축 하중 wN -N'와 압축 반력 wT -C를 발생시키는 체결 형태와, 상기 탄성적 축경을 발생시키기 위한 체결력이 함께 확보된 체결을, 간단히 또한 효율적으로 실행할 수 있고, 또한, 벤딩 가공에 기여하는, 금속관의 전방 클램프 장치에의 부착도 용이하게 된다.
본 발명에 의하면, 1.5DR 이하의 극소의 R의 벤딩 가공에 대하여도, 압축 벤딩을 포함하여, 관 횡단면의 편평 변형이나 벤딩 내측에서의 주름 변형을 억제하여 실행할 수 있게 되어서, 벤딩 반경비에 관한 종래의 제약을 불식할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하에 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면에 따라서 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 의한 장치의 전체 평면도이고, 이 도 3에서, 기대(機臺)(11)에는 중심축(12)이 설치되고, 이 중심축(12)을 중심으로 기어(13)가 회전 동작 가능하게 되어 있고, 벤딩 암(14)도 이 중심축(12)을 중심으로 선회 가능하며, 이 벤딩 암(14)은 기어(13)와 결합되어 있으므로, 벤딩 암(14)과 기어(13)는 일체로 선회한다. 벤딩 암(14)의 중심축(12)측과 반대인 단부측에는, 벤딩 가공되는 금속관(1)의 선단측을 파지하는 전방 클램프 장치(15)가 설치되어 있고, 또한, 벤딩 가공에 기여하는 환상의 가열 냉각 장치(16)가 금속관(1)을 둘러싸는 형태로 설치되어 있다. 이 가열 냉각 장치(16)는, 전단측, 즉, 전방 클램프 장치(15)측의 가열 장치(16A)와, 후단측의 냉각 장치(16B)로 구성되고, 가열 장치(16A)는, 가열 장치(16A)에 둘러싸여져 있는 금속관(1)의 짧은 구간을 유도 가열하기 위한 고주파 전류가 통전되는 유도 코일을 포함하고, 냉각 장치(16B)는, 가열 장치(16A)에 의해서 적열(赤熱) 온도까지 가열된 금속관(1)의 가열부를 뒤따라서 냉각하기 위한 것으로서, 이 가열부에 냉각수를 분사하기 위한 분사 수단을 구비하고 있다.
가열 냉각 장치(16)는, 서보 모터 등의 구동원(17A)에 의해서 구동되는 이송 장치(17)에 연결되고, 이 이송 장치(17)를 구성하는 이송 나사축 등의 이송 작용에 의해서 가열 냉각 장치(16)가 금속관(1)의 관 중심선 A 방향으로 전진, 후진한다.
가열 냉각 장치(16)의 후방에는, 금속관(1)을 관 중심선 A의 방향으로 전진시키기 위한 추진 장치(18)가 배치되어 있고, 이 추진 장치(18)는, 금속관(1)의 양측의 유압 실린더(19)와, 이러한 유압 실린더(19)의, 가열 냉각 장치(16)측을 향하고 있는 피스톤 로드(piston rod)(19A)의 선단이 연결된 추진 부재(20)를 구비하고 있다. 추진 장치(18)의 가열 냉각 장치(16)에 가까운 최선단 부재로 되어 있는 이 추진 부재(20)에, 금속관(1)의 후단측을 파지하기 위한 후방 클램프 장치(21)가 설치되어 있다. 유압 실린더(19) 및 추진 부재(20)는, 상기 기대(11)상에 설치된 가이드 부재(22)의 위에 배치되어 있고, 도 3의 S4-S4선 단면도인 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 가이드 부재(22)에는, 추진 부재(20)를 금속관(1)의 관 중심선 A의 방향으로 안내하는 안내부(22A)가 형성되어 있다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기한 전방 클램프 장치(15)는, 가열 냉각 장치(16)의 앞쪽 영역에 위치하고 있는 벤딩 암(14)의 일단측에 설치되어 있어서, 금속관(1)의 후단측을 후방 클램프 장치(21)로써 추진 장치(18)에 부착한 후, 전방 클램프 장치(15)로써 금속관(1)의 선단측을 벤딩 암(14)에 부착하여 유압 실 린더(19)의 피스톤 로드(19A)를 신장(伸張) 동작시키면, 가이드 부재(22)의 안내부(22A)에 의해서 안내 이동되는 추진 부재(20)에 의해서 금속관(1)은 가열 냉각 장치(16)에 대하여 전진하는 동시에, 이 금속관(1)의 선단측의 진로는, 벤딩 암(14)의 타단측에 설치되어 있는 중심축(12)을 중심으로 하는 이 벤딩 암(14)의 선회에 의해서 호상(弧狀)으로 규제되고, 가열 냉각 장치(16)의 가열 장치(16A)에 의해서 적열 온도까지 상기 짧은 구간이 가열된 금속관(1)에 상기 전진과 상기 진로 규제에 의해서 발생하는 벤딩 모멘트가 인가됨으로써, 이 짧은 구간은 벤딩 변형되도록 되어 있다.
또한, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 중심축(12)을 중심으로 회전 동작 가능한 상기 기어(13)에는, 유압 실린더(23)의 피스톤 로드(23A)에 연결된 래크(rack) 부재(24)가 맞물려 있고, 유압 실린더(23)는 서보 밸브 장치에 의해서 제어되어서, 기어(13)와 일체로 선회하는 벤딩 암(14)의 중심축(12)을 중심으로 하는 선회 속도는, 추진 장치(18)에 의한 금속관(1)의 전진 속도에 대응하여 제어되는 유압 실린더(23)의 피스톤 로드(23A)의 동작 속도에 대응하는 속도가 된다.
또한, 상기 기대(11)에는, 벤딩 암(14)이 도 3에 도시되어 있는 초기 위치보다도 추진 장치(18)측으로 선회하는 것을 방지하기 위한 스톱(stop) 부재(25)가 설치되어 있다.
추진 장치(18)에 설치되어 있는 상기 후방 클램프 장치(21)는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 4각형의 프레임 형상으로 형성된 추진 부재(20)의 내부 하측에 고정 배치된 고정 클램프 부재(31)와, 추진 부재(20)의 내부 상측에 상하로 슬 라이딩 가능하게 배치된 슬라이드 클램프 부재(32)와, 추진 부재(20)의 상면에 부착되어서, 슬라이드 클램프 부재(32)를 상하로 이동시키는 유압 실린더(33)를 구비하고 있다. 금속관(1)과 양쪽 클램프 부재(31, 32)만을 나타내고 있는 도 6과 같이, 양 클램프 부재(31, 32)에는, 도시한 간극(間隙) δ1을 남겨두고 금속관(1)에 꽉 끼워 맞출 수 있는 치수로 되어 있는 반원형의 오목부(31A, 32A)가 형성되어서, 슬라이드 클램프 부재(32)가 유압 실린더(33)에 의해서 하측으로 이동함으로써, 금속관(1)이 이러한 오목부(31A, 32A)에 의해서 파지된다.
양 클램프 부재(31, 32)로써 금속관(1)을 파지했을 때에는, 이 파지는, 금속관(1)에, 이 금속관(1)의 관경에 대한 오목부(31A, 32A)의 상하 깊이에 따른 탄성적 축경이 발생하는 체결여유를 이용하여 실행되어서, 즉, 도 2에서 설명한 바와 같이, 금속관(1)의 N-N' 방향이 탄성적 축경(상기의 0.01∼0.08% 목표)을 발생시키는 압축 하중 wN -N'을 인가하는 형태로 실행된다. 이 압축 하중 wN -N'의 인가의 반작용으로서, 관체는 T-C 방향으로 확경(擴徑)되려고 하지만, 이 반작용은, 상기와 같이 금속관(1)에 꽉 끼워 맞추어지도록 제작된 양 클램프 부재(31, 32)의 오목부(31A, 32A)가 받아냄으로써 저지되어서, 확경(擴徑)의 진전 대신에 양 클램프 부재(31, 32)로부터 T-C 방향의 압축 반력이 관체에 인가된다. 그리고, 이 압축 반력 wT -C는, 상기 N-N' 방향의 압축 하중 wN -N'에 대응하는 강도로 발생하므로, 상기 wN -N'의 강도를 상기 목표의 탄성적 축경을 발생시키는 범위내로 조정함으로써, 상기 압축 반력 wT -C도 상기 목표의 탄성적 축경을 발생하는 강도로 조정할 수 있게 된다. 그 결과, 금속관(1)은, N-N' 방향으로도 T-C 방향으로도 동일한 정도의 강도의 압축 응력이 발생하게 되어서, 편평 변형을 일으키는 편평화 응력의 관 횡단면내 이방성이, 전(全) 방향으로 압축 응력이 발생하는 대략 등방적(等方的)인 상태로 개선되어서 상기 이방성에 의한 편평 변형이 대폭으로 경감된다.
이어서, 벤딩 암(14)에 설치되어 있는 상기 전방 클램프 장치(15)는, 도 3의 S5-S5선 단면도인 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 벤딩 암(14)에 고정되어 있는 고정 클램프 부재(34)와, 이 고정 클램프 부재(34)에 대하여 회전 동작 중심축(35)을 중심으로 회전 동작 가능하게 되어 있는 회전 동작 클램프 부재(36)와, 고정 클램프 부재(34)의 돌출부(34B)에 금속관(1)의 벤딩 평면과 평행하는 방향으로 부착되어서, 회전 동작 클램프 부재(36)를 회전 동작 중심축(35)을 중심으로 회전 동작시키는 유압 실린더(37)를 구비하고 있다. 회전 동작 중심축(35)은 금속관(1)의 벤딩 평면과 직교하는 직경 선 B상에 배치되어 있지 않고, 이 직경 선 B에 대하여 금속관(1)의 중심으로부터 금속관(1)의 C측(벤딩측)으로 도면에 나타내는 θ의 각도만큼 경사진 직경 선 D상에 배치되어 있다.
금속관(1)과 양 클램프 부재(34, 36)만을 나타내고 있는 도 7과 같이, 고정 클램프 부재(34)와 회전 동작 클램프 부재(36)에도 반원형의 오목부(34A, 36A)가 형성되고, 이러한 오목부(34A, 36A)는, 회전 동작 중심축(35)과는 반대측에 위치하고 있는 도시한 간극 δ2를 남겨두고 금속관(1)에 꽉 끼워 맞출 수 있는 치수로 되어 있으므로, 회전 동작 클램프 부재(36)가 유압 실린더(37)의 피스톤 로드(37A)에 의해서 압압(押壓)되어서 회전 동작 중심축(35)을 중심으로 고정 클램프 부재(34)측으로 회전 동작함으로써, 금속관(1)은 이들 오목부(34A, 36A)에 의해서 파지된다. 이와 같이 하여 금속관(1)이 파지되었을 때에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 지렛대의 원리에 의해서 회전 동작 클램프 부재(36)는, 금속관(1)을 N-N' 방향으로 ΔV=D(1-cosθ)/2의 스트로크[D는 금속관(1)의 외경]로 체결하게 되어서, 이 ΔV에 의해서 금속관(1)의 N-N' 방향으로는 금속관(1)의 압축 탄성율 등에 대응하는 도 2의 압축 하중 wN -N'이 인가되고, 이 압축 하중 인가의 반작용으로서, 도 4, 도 6의 클램프 부재(31, 32)의 경우와 마찬가지로, T-C 방향의, 도 2의 압축 반력 wT -C가 클램프 부재(34, 36)에 의해서 발생하고, 이에 따라서, 상기 후방 클램프 장치(21)와 동일한 전주(全周) 압축 모드에 의한 체결 파지가 실현된다.
그리고, 이러한 클램프 부재(34, 35)에 의한 금속관(1)의 탄성적 축경의 체결 파지에 대해서도, 직경 선 B에 대한 직경 선 D의 경사 각도 θ나, 금속관(1)의 관경에 대한 오목부(34A, 36A)의 깊이의 설정에 의해서, N-N' 방향의 압축 하중 wN -N'의 조정도, T-C 방향의 압축 반력 wT -C의 조정도, 도 4, 도 6의 클램프(31, 32) 부재의 경우와 마찬가지로 실행할 수 있다.
상기의 예에서는, 클램프 부재(31, 32 또는 34, 36)로서 일체 구조품을 이용하는 형태를 나타냈지만, 이러한 클램프 부재로서 모자이크 목세공(木細工) 구조품[예로서, 오버사이즈의 본체 부분과, 금속관(1)에 꽉 끼워맞추는 라이너(liner) 부분을 키(key) 홈으로써 조합한 것]을 이용하는 형태로 해도 좋다. 이 형태는, 벤딩 가공에 이용되는 금속관의 외경 치수가 여러 종류에 걸치는 경우의 대응책으로서 유용하다.
또한, 상기 클램프 부재의 T-C측 오목부 깊이 등의 미조정 수단으로서 금속관(1)과 상기 클램프 부재와의 사이에 적절한 두께의 금속 박판 조각[소위 심(seam)]을 맞물려 삽입하는 형태도 유용하고, 특히, 압축 하중 wN -N'과 압축 반력 wT-C의 비율을 미조정하고 싶은 경우에 그러하다.
상기 모자이크 목세공 방식 및 심 삽입 방법은 모두 클램프 부재의 형식을 선택하지 않고 적용할 수 있지만, 특히 적용하기 쉬운 것은, T측 또는 C측의 오목부가 1개의 궤적으로 형성되어 있는 도 5, 도 7의 클램프 부재(34, 36)의 형식의 것이다.
도 9∼도 12는 상기한 이송 장치(17)나, 유압 실린더(19)의 서보 밸브 장치, 가열 냉각 장치(16), 전방 클램프 장치(15), 후방 클램프 장치(21) 등을 동작시켜서 실행하는 금속관(1)의 벤딩 가공을, 그 작업 순서에 따라서 나타낸 도면이고, 이러한 이송 장치(17) 등의 동작에 의한 금속관(1)의 벤딩 가공은, 컴퓨터에 기록된 프로그램에 의해서 이하와 같이 실행된다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 벤딩 가공의 개시 전의 가열 냉각 장치(16)의 초기 위치 E는, 벤딩 암(14)의 중심축(12)에 의한 선회 축심 F를 지나서 금속관(1)의 관 중심선 A와 직교하는 수직선(垂線) G의 관 중심선 A와의 교점 위치 H로써 결정한 가열 냉각 장치(16)의 정상 위치 I보다도 금속관(1)의 선단측으로 편 의(偏倚)시킨 위치로 되어 있다.
이 후, 가열 냉각 장치(16)는 정상(定常) 위치 I를 향하여 이동하면서 가열 장치(16A)만을 동작시켜서 금속관(1)의 가열을 개시하고, 정상 위치 I까지의 도중 위치로부터 가열 냉각 장치(16)는 감속을 개시하여 정상 위치 I에 도달한다. 그리고, 이후에 설명하는 도 13의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 이 감속이 시작되면, 추진 장치(18)에 의한 금속관(1)의 전진과 벤딩 암(14)의 중심축(12)을 중심으로 한 선회에 의한 금속관(1)의 벤딩 가공이 개시된다.
도 10∼도 12에 도시되어 있는 이 벤딩 가공에서는, 금속관(1)의 관 중심선 A의 방향의 짧은 구간이 가열 냉각 장치(16)의 가열 장치(16A)에 의한 유도 가열에 의해서 환상(環狀)으로 적열 온도까지 가열되고, 추진 장치(18)에 의한 금속관(1)의 가열 냉각 장치(16)에 대한 관 중심선 A 방향의 전진과 중심축(12)을 중심으로 축심 선회하는 벤딩 암(14)에 의해서 금속관(1)의 선단측의 진로가 호상(弧狀)으로 규제되는 진로 규제에 의해서 금속관(1)에 벤딩 모멘트가 인가되게 되고, 이와 같이 금속관(1)에 벤딩 모멘트가 인가됨으로써, 금속관(1)의 적열 온도까지 가열된 상기 짧은 구간이 벤딩 변형되고, 그리고, 벤딩 변형을 끝낸 부분이 가열후에 가열 냉각 장치(16)의 냉각 장치(16B)에 의해서 뒤따라서 냉각됨으로써, 벤딩 변형된 부분은 그 벤딩 변형된 형상으로 고정화되며, 이와 같이 하여 금속관(1)의 관 중심선 A의 방향의 짧은 구간이 형상 고정된 벤딩 변형부가 되는 미분(微分) 동작이 실행되게 되고, 이 미분 동작이 금속관(1)의 상기 전진에 의해서 금속관(1)의 후단측으로 순차적으로 진행됨으로써, 금속관(1)의 필요로 하는 구간은 벤딩 가공되게 된 다.
도 13은 이상의 벤딩 가공에 있어서의 금속관(1)의 이동 속도 J와 가열 냉각 장치(16)의 이동 속도 K의 변화를 나타내는 타임 차트이고, 이 타임 차트에는, 금속관(1)의 이동 속도 J와의 대비를 위하여, 도 3에 나타낸 유압 실린더(23)의 피스톤 로드(23A)의 동작 속도에 의해서 설정되는, 벤딩 암(14)의 중심축(12)을 중심으로 하는 선회 속도 L(dθ/dt)도 도시되어 있다. 또한, 도 13의 속도를 나타내는 종축(縱軸)에서, +(플러스)는 도 3 및 도 9∼도 12에서의 우측에의 전진 속도를 나타내고, -(마이너스)는 도 3 및 도 9∼도 12에서의 좌측에의 후진 속도를 나타낸다.
도 13의 횡축(橫軸)에서의 시간 t1은 도 8에 도시되어 있는 경우이고, 이 시간 t1일 때의 가열 냉각 장치(16)의 초기 위치 E는, 상기한 바와 같이, 상기 정상 위치 I보다도 금속관(1)의 선단측으로 편의된 위치로 되어 있다. 이 후, 가열 냉각 장치(16)는, 도 13의 속도 K에 도시되어 있는 바와 같이, 일정 속도로 후진하고, 이 후진 속도는 시간 t2로부터 감소하여 시간 t3에 제로, 즉 가열 냉각 장치(16)는 정지 상태로 되어서, 이 시간 t3에, 가열 냉각 장치(16)는 정상 위치 I에 도달한다. 그리고, 이 가열 냉각 장치(16)는 시간 t4까지 정상 위치 I에 정지하고, 이어서, 가열 냉각 장치(16)는 시간 t4로부터 시간 t5까지 속도를 증가시키면서 후진한다. 시간 t5일 때의 상태가 도 12에 도시되어 있다. 한편, 추진 장치(18)에 의한 금속관(1)의 전진은 시간 t1로부터 시간 t2까지 실행되지 않고, 이 금속관(1)의 전진은 시 간 t2로부터 개시되며, 이 전진 속도는, 도 13의 속도 J에 나타내는 바와 같이, 시간 t3까지 증가한다. 이 후, 금속관(1)은 시간 t3으로부터 시간 t4까지 일정 속도로 전진하여, 이 때의 상태가 도 10 및 도 11에 도시되어 있고, 금속관(1)의 전진 속도는 시간 t4로부터 감소하여 시간 t5에 제로가 된다.
이상의 시간 t1로부터 시간 t5까지에 있어서, 금속관(1)의 가열 냉각 장치(16)에 대한 상대 속도(즉, 속도차 J-K=ds/dt)는 항상 일정치이고, 이 때문에, 가열 냉각 장치(16)의 가열 장치(16A)로부터 금속관(1)에 입력되는 열량은, 금속관(1)의 단위 길이당 일정량으로 되고, 이에 따라서, 금속관(1)은 균일 가열되도록 되어 있다.
그런데, 금속관(1)이 상기한 바와 같이 벤딩 가공되면, 벤딩 가공되어서 소성 변형되는 벤딩 변형부는, 금속관(1)에의 상기 벤딩 모멘트의 인가에 따라서 관 중심의 궤적과 직교하는 관 횡단면내에 발생하는 편평화 응력에 의해서, 도 14의 M에 도시되어 있는 바와 같이, N-N' 방향으로 장경화(長徑化)하여 편평 변형하려고 한다.
그러나, 본 실시형태에 의한 장치에서는, 금속관(1)의 벤딩 가공은, 금속관(1)의 선단측이 전방 클램프 장치(15)에 의해서, 금속관(1)의 후단측이 후방 클램프 장치(21)에 의해서 각각 파지되어서 실행되고, 이러한 파지는, 상기한 바와 같이, 금속관(1)에 탄성적 축경이 발생하는 체결여유를 이용하여 실행되는 동시에, 이 체결 형태는, 금속관(1)에 벤딩 가공의 벤딩 평면과 직교하는 방향 N-N'의 압축 하중을 인가하고, 또한 벤딩 평면과 평행하는 T-C 방향의 금속관(1)의 확경(擴徑)을 저지하는 체결 형태로 되어 있다. 그리고, 상기 방향 N-N'의 압축 하중과, 그 반작용인 T-C 방향의 확경이 상기 체결 형태에 의해서 저지됨으로써 금속관(1)에 인가되는 T-C 방향의 압축 반력은, 벤딩 가공중의 금속관(1)의 벤딩 변형부에 탄성적으로 전달되고, 이에 따라서 이 벤딩 변형부의 편평화 응력의 관 횡단면내 이방성이 경감되어서, 편평 변형 등의 부정 변형이 경감되게 된다.
그 결과, 예로서, 도 14의 M과 같이 편평 변형하려고 하는 금속관(1)의 편평 정도를, 도 14의 P 정도로 경감할 수 있게 된다. 또한, C측에서의 주름 변형의 발생을 억제하여 금속관(1)을 벤딩 가공할 수 있고, 또한, 금속관(1)의 호칭 관경을 D라고 하고, 벤딩 암(14)의 유효 선회 반경에 의한 금속관(1)의 정상 벤딩 반경을 R0(도 12를 참조)이라고 할 때, 금속관(1)의 벤딩 가공을 R0≤1.5D의 범위로, 더욱 구체적으로는, 1＜R0≤1.5D의 범위로 실행하는 것도 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 후방 클램프 장치(21)는 상기 추진 장치(18)의 최선단에 설치되어 있고, 이에 따라서, 금속관(1)의 벤딩 가공의 종료시에 있어서의 후방 클램프 장치(21)의 위치가, 금속관(1)의 후단부와 가열 냉각 장치(16)와의 사이의 금속관(1)의 후단부보다도 가열 냉각 장치(16)에 가까운 위치로 되도록 설정되어 있으므로, 후방 클램프 장치(21)의 파지 위치로부터 상기 벤딩 변형부까지의 거리가 짧아져서, 벤딩 변형부에의 N-N' 방향의 압축 하중이나 T-C 방향의 압축 반력의 전달을 한층 유효하게 실행할 수 있어 서, 편평 변형이나 C측에서의 주름 변형의 발생의 억제를 한층 확실하게 실행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 13에 도시되어 있는 벤딩 암(14)의 선회 속도 L 중에서, 시간 t2와 시간 t3과의 사이에서의 선회 속도(dθ/dt)는, L1에 도시되어 있는 바와 같이, 시간에 대하여 대략 비례적으로 증가하고, 이 예에서는 도 3에 나타낸 유압 실린더(23)의 피스톤 로드(23A)의 동작 속도가 상기한 서보 밸브 장치에 의해서 제어됨으로써, 벤딩 가공 개시 단계로 되어 있는 시간 t2로부터 시간 t3까지의 벤딩 암(14)의 선회 속도(dθ/dt)는, 점증(漸增) 과정을 거쳐서 일정치에 도달한다. 이 때문에, 추진 장치(18)에 의한 금속관(1)의 가열 냉각 장치(16)에 대한 상대 전진 속도(J-K=ds/dt)와 벤딩 암(14)의 선회 속도(L=dθ/dt)와의 비율(ds/dθ), 환언하면 벤딩 반경 R은, 시간 t2와 시간 t3과의 사이의 점감(漸減) 과정을 거쳐서 일정치에 도달한다.
도 15의 Q는, 시간에 대한 금속관(1)의 벤딩 반경 R의 변화를 나타내고 있다. 상기한 바와 같이, 금속관(1)의 가열 냉각 장치(16)에 대한 상대 전진 속도(J-K=ds/dt)와 벤딩 암(14)의 선회 속도(L=dθ/dt)와의 비율(ds/dθ)이 변화하면, 도 15의 Q 중에서 Q1 부분에 나타내는 바와 같이, 시간 t2와 시간 t3과의 사이의 금속관(1)의 벤딩 가공 개시 단계에서, 벤딩 반경 R이, 벤딩 암(14)의 유효 선회 반경에 의해서 결정되는 정상 벤딩 반경 R0보다도 큰 반경으로부터 이 정상 벤딩 반경 R0으로 변화되는 그래데이션(바림) 벤딩 가공이 실현되게 된다.
이 그래데이션 벤딩 가공에 의하면, 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 금속관(1)의 벤딩 가공 개시부(1A)의 C측에서의 금속관 선단측의 비가공 대상 직관부(1B)로부터의 관 내외의 두께 증가 팽출의 개시를, 급격한 단차(段差) 형상이 아니고, 슬로프 형상으로 할 수 있게 되고, 이에 따라서, 벤딩 가공 개시부(1A)의 C측에서의 주름 변형의 발생의 억제를 더 한층 효과적으로 실행할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 도 13의 시간 t2로부터의 금속관(1)의 벤딩 가공의 개시에 앞서서, 가열 냉각 장치(16)의 초기 위치 E를 정상 위치 I보다도 금속관(1)의 선단측에 편의시킨 위치로 해 놓고, 이어서, 가열 냉각 장치(16)를 정상 위치 I를 향하여 이동시키면서, 가열 냉각 장치(16)의 가열 장치(16A)만을 동작시켜서 금속관(1)의 가열을 개시하므로, 상기 그래데이션 벤딩 가공 및 정상 벤딩 반경 R0에 의한 정상 벤딩 가공이 개시되기 전에, 상기 벤딩 가공 개시부(1A)의 가열 온도를 금속관(1)의 두께 방향에 걸쳐서 균일화할 수 있다. 이에 따라서, 금속관(1)의 C측의 두께 증가에 의한 관 두께의 팽출이 관 내측과 관 외측에서 균일화됨으로써 상기 관 내외에의 슬로프 형상의 돌출 각도(도 16의 S1과 S2)가 대략 동등하게 되어서, 상기 주름 변형의 발생이 더욱 확실하게 억제된다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 13에 도시되어 있는 벤딩 암(14)의 선회 속도 L 중에서, 시간 t4와 시간 t5와의 사이에서의 선회 속도(dθ/dt)도, L2에 도시되어 있는 바와 같이, 시간에 대하여 대략 비례적으로 감소하고, 여기에서도 상기 유압 실린더(23)의 피스톤 로드(23A)의 동작 속도가 상기한 서보 밸브 장치에 의해서 제어됨으로써, 벤딩 가공 종료 단계로 되어 있는 시간 t4로부터 시간 t5까지의 사이의 벤딩 암(14)의 선회 속도(L=dθ/dt)는, 점감 과정을 거쳐서 제로로 된다. 이 때문에, 추진 장치(18)에 의한 금속관(1)의 가열 냉각 장치(16)에 대한 상대 전진 속도(J-K=ds/dt)와 벤딩 암(14)의 선회 속도(L=dθ/dt)와의 비율(ds/dθ), 환언하면, 벤딩 변형 R은 시간 t4와 시간 t5와의 사이의 점증 과정을 거쳐서 큰 값에 도달한다.
이것에 의하면, 도 15의 Q 중에서 Q2 부분에 나타내는 바와 같이, 시간 t4로부터 시간 t5까지의 사이의 금속관(1)의 벤딩 가공 종료 단계에 있어서도, 벤딩 반경 R이, 벤딩 암(14)의 유효 선회 반경에 의해서 결정되는 정상 벤딩 반경 R0으로부터 이 정상 벤딩 반경 R0보다도 큰 벤딩 반경으로 변화되는 그래데이션 벤딩 가공을 실현할 수 있게 된다.
이 그래데이션 벤딩 가공에 의하면, 상기 관 두께의 팽출의 개시가 슬로프 형상으로 되고, 또한, 벤딩 가공 종료 단계에서는 금속관(1)의 온도가 이미 살 두께 방향으로 균일화되어 있으므로, 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 금속관(1)의 벤딩 가공 종료부(1C)의 C측에서의 금속관 후단측의 비가공 대상 직관부(1D)로부터의 관 내외의 두께 증가 팽출 개시 각도 S3과 S4를 대략 동등하게 할 수 있고, 이에 따라서, 벤딩 가공 종료부(1C)의 C측에서도 주름 변형의 발생을 억제할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 13의 금속관(1)의 이동 속도 J와 벤딩 암(14)의 선회 속도 L과의 비교로써 알 수 있는 바와 같이, 시간 t2로부터 시간 t5까지의 선회 속도 L은, 이동 속도 J에 대응하는 선회 속도보다도 조금 느린 속도로 되어 있다[또한, 도 13에서의 L=dθ/dt의 표시는, "J=금속관(1)의 이동 속도"라는 관계를 알 수 있는 바와 같이, 벤딩 암(14)의 유효 반경 R0을 이용하여 벤딩 암(14)의 유효 선회 주속(周速)으로 변환한 표시 척도로 되어 있다]. 이 속도차에 따라서, 금속관(1)에, 추진 장치(18)의 추진력에 대하여 역방향인 압축 하중을 벤딩 암(14)으로부터 작용시키면서 실행하는 압축 벤딩 가공이 실현되어서, T측의 두께 감소량이 압축 분 만큼 저감된다. 이 경우에는, 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 금속관의 C측(압축측)과 T측(인장측)의 경계인 중립 위치 N-N'는, 금속관(1)의 중심을 통과하는 위치 U1로부터 T측으로 접근한 위치 U2에 편의되어 있다.
또한, 이러한 압축 벤딩 가공을 실행함으로써 C측의 두께 증가량이 증가하는 경우에 있어서도, 상기 그래데이션 벤딩 가공 등을 실행함으로써 이 C측에 주름 변형이 발생하는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 벤딩 암(14)에 설치된 전방 클램프 장치(15)의 회전 동작 클램프 부재(36)를 회전 동작 중심축(35)을 중심으로 회전 동작시키는 유압 실린더(37)는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 금속관(1)의 벤딩 평면과 평 행하는 방향으로 되어 있으므로, 이 유압 실린더(37)에 대한 보수, 유지 등의 작업을 용이하게 실행할 수 있다.
도 18은 다른 실시형태에 의한 전방 클램프 장치(45)를 나타낸다. 이 전방 클램프 장치(45)는, 벤딩 암(14)에 고정 설치된 고정 클램프 부재(46)와, 이 고정 클램프 부재(46)에 회전 동작 중심축(47, 48)에 의해서, 상하 회전 동작 가능하게 연결된 제1 및 제2회전 동작 클램프 부재(49, 50)와, 하측의 제2회전 동작 클램프 부재(50)에 축(51)에 의해서 부착된 브래킷(52)과, 이 브래킷(52)에 부착된 유압 실린더(53)를 구비하고, 이 유압 실린더(53)의 피스톤 로드(53A)는 상측의 제1회전 동작 클램프 부재(49)에 연결되어 있다. 상기 3개의 클램프 부재(46, 49, 50)에는 금속관(1)의 외주 형상에 대응하는 원호상 오목부(46A, 49A, 50A)가 형성되고, 피스톤 로드(53A)가 신장 동작함으로써 이러한 오목부(46A, 49A, 50A)에 의해서 금속관(1)이 파지된다.
이 실시형태의 전방 클램프 장치(45)에서도, 상기 실시형태의 전방 클램프 장치(15) 및 후방 클램프 장치(21)와 동일한 체결 형태로써 금속관(1)을 파지할 수 있다.
또한, 이 전방 클램프 장치(45)를 후방 클램프 장치로서 채용해도 좋다. 또한, 상기 실시형태의 전방 클램프 장치(15)를 후방 클램프 장치로서 채용해도 좋고, 상기 실시형태의 후방 클램프 장치(21)를 전방 클램프 장치로서 채용해도 좋다.
본 발명은, 벤딩 반경비(R/D)가 작은, 금속관의 벤딩 가공을, R/D≤1.5인 범위에 대해서도 관 횡단면의 편평 변형이나 벤딩 내측의 주름 변형이 발생하는 것을 억제하여 실행하는 데에 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 금속관의 관 중심선 방향의 짧은 구간을 가열 냉각 장치의 전단(前段)의 가열 장치로써 유도 가열에 의해서 환상(環狀)으로 적열(赤熱)시키면서, 상기 가열 냉각 장치의 후방에 배치된 추진 장치에 의한 상기 금속관의 상기 가열 냉각 장치에 대한 관 중심선 방향의 전진과, 축심 선회하는 벤딩 암에 의해서 상기 금속관의 선단측의 진로가 호상(弧狀)으로 규제되는 진로 규제에 의해서, 상기 금속관에 벤딩 모멘트(moment)를 인가함으로써 상기 적열시킨 짧은 구간을 벤딩 변형시켜 가는 과정과, 상기 과정에서 벤딩 변형을 끝낸 부위를 상기 가열 냉각 장치의 후단(後段)의 냉각 장치로써 뒤따라서 냉각함으로써 상기 벤딩 변형시킨 형상을 고정하는 과정으로 구성되는 벤딩 가공의 미분(微分) 동작을, 상기 금속관의 상기 전진에 따라서 상기 금속관의 후단측으로 순차적으로 진행시켜서 상기 금속관의 필요로 하는 구간에 벤딩 가공을 실시하는 금속관의 열간(熱間) 벤딩 가공 방법에 있어서,
    상기 금속관의 상기 추진 장치에의 부착을 위한, 상기 추진 장치에 설치되어 있는 후방 클램프 장치와, 상기 금속관의 상기 벤딩 암에의 부착을 위한 상기 벤딩 암에 설치되어 있는 전방 클램프 장치에 의해, 금속관의 횡단면 내에서의 벤딩 평면과 직교하는 방향으로 금속관에 대해 압축 하중이 인가되도록, 또한 상기 횡단면 내에서의 벤딩 평면과 평행한 방향의 확경(擴徑)을 저지하는 체결형태로, 또한 상기 금속관에 탄성적 축경(縮徑)을 발생시키는 체결여유(interference)를 사용하여 체결함으로써, 상기 금속관의 파지(把持)가 실행되고,
    상기 파지 상태에서 상기 벤딩 가공을 진행하는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 후방 클램프 장치를 상기 추진 장치의 최선단에 설치하고, 상기 후방 클램프 장치에 의한 상기 금속관의 파지를, 상기 금속관의 벤딩 가공의 종료시에 있어서의 상기 후방 클램프 장치의 위치가 상기 금속관의 후단부와 상기 가열 냉각 장치와의 사이의 범위에서 상기 금속관의 후단부보다도 상기 가열 냉각 장치에 가까운 위치가 되도록 파지 위치를 설정하여 실행하는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 벤딩 암의 선회 속도(dθ/dt)를 벤딩 가공 개시 단계에서의 점증(漸增) 과정을 거쳐서 일정치에 도달시킴으로써, 상기 추진 장치에 의하여 추진되는 상기 금속관의 상기 가열 냉각 장치에 대한 상대 전진 속도(ds/dt) 대 상기 벤딩 암의 선회 속도(dθ/dt)의 비율(ds/dθ)을, 벤딩 가공 개시 단계에서의 점감(漸減) 과정을 거쳐서 일정치에 도달시킴으로써, 상기 벤딩 가공을, 그 개시 단계에서 벤딩 반경이 상기 벤딩 암의 유효 선회 반경에 의해서 결정되는 정상(定常) 벤딩 반경보다도 큰 반경으로부터 상기 정상 벤딩 반경으로 변화되는 그래데이션(gradation) 벤딩 가공으로 하는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가열 냉각 장치와 상기 추진 장치와 상기 벤딩 암을 동작시켜서 실행하는 상기 벤딩 가공의 개시 단계에 앞서서,
    상기 가열 냉각 장치의 초기 위치를, 상기 가열 냉각 장치가 상기 금속관에 최고의 승온(昇溫) 온도를 초래하는 위치를 기준으로 하여, 상기 벤딩 암의 선회 축심을 지나서 상기 금속관의 관 중심선과 직교하는 수직선의 상기 관 중심선과의 교점 위치가 되도록 결정한 상기 가열 냉각 장치의 정상 위치로부터, 상기 금속관의 선단측으로 편의(偏倚)시킨 위치가 되도록 설정하고,
    이어서, 상기 가열 냉각 장치를 상기 정상 위치를 향하여 이동시키면서, 상기 가열 냉각 장치의 가열 장치만을 동작시켜서 상기 금속관의 가열을 개시하고, 이 후, 상기 정상 위치까지의 도중 위치로부터 감속을 개시하여 상기 정상 위치에 도달시킴과 더불어, 상기 감속의 개시로부터 상기 정상 위치에의 도달까지의 가열 냉각 장치의 동작과 동기시켜서 상기 추진 장치와 상기 벤딩 암에 상기 벤딩 가공의 개시로부터 상기 비율(ds/dθ)의 일정치로의 도달까지의 동작을 실행시키는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 벤딩 암에 의해서 상기 금속관의 선단(先端)측에 상기 추진 장치의 추진력과 역방향의 외부 압력을 작용시킴으로써, 상기 금속관의 벤딩 가공을, 상기 금속관에 관 중심선 방향의 압축 하중을 인가하면서 실행하는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속관의 호칭 관경을 D라고 하고, 상기 벤딩 암의 유효 선회 반경에 의한 상기 금속관의 정상 벤딩 반경을 R0이라고 했을 때, 상기 금속관의 벤딩 가공을 R0≤1.5D인 범위에서 실행하는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 방법.
  7. 벤딩 가공되는 금속관의 짧은 구간을 유도 가열하기 위한 유도 코일이 전단에 배치되고, 또한, 후단에는 상기 유도 코일에 의해서 가열된 상기 금속관의 가열부를 뒤따라서 냉각하기 위한 냉각 장치(cooling device)가 배치된, 상기 금속관의 상기 짧은 구간을 둘러싸도록 배치되는 환상(環狀)의 가열 냉각 장치와,
    상기 가열 냉각 장치의 후방에서 상기 금속관의 후단측을 파지하는 후방 클램프 장치가 최선단(最先端)에 배치된, 상기 금속관을 관 중심선 방향으로 전진시키기 위한 추진 장치와,
    상기 가열 냉각 장치의 앞쪽 영역에서 상기 금속관의 선단측을 파지하는 전방 클램프 장치가 일단측에 배치되고, 또한 타단측에는 상기 가열 냉각 장치의 정상 위치로부터 상기 금속관의 관 중심선과 직교하는 방향으로 거리를 두고 위치하는 선회 축심이 설치된, 상기 금속관의 선단측의 진로를 호상(弧狀)으로 규제하기 위한 벤딩 암을 구비한 금속관의 열간 벤딩 가공 장치에 있어서,
    상기 후방 클램프 장치와 상기 전방 클램프 장치는
    금속관의 횡단면 내에서의 벤딩 평면과 직교하는 방향으로 금속관에 대해 압 축 하중이 인가되도록, 또한 상기 횡단면 내에서의 벤딩 평면과 평행한 방향의 확경(擴徑)을 저지하는 체결형태로, 또한 상기 금속관에 탄성적 축경(縮徑)을 발생시키는 체결여유(interference)를 사용하여 체결함으로써, 상기 금속관의 파지(把持)가 실행되는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 후방 클램프 장치와 상기 전방 클램프 장치 중, 적어도 상기 전방의 클램프 장치는 상기 금속관을 파지하는 2개의 클램프 부재를 구비하고, 이러한 클램프 부재 중 한쪽의 클램프 부재는 고정 클램프 부재이고, 다른 쪽의 클램프 부재는 상기 고정 클램프 부재에 대하여 회전 동작 중심축을 중심으로 회전 동작 가능하게 되어 있는 회전 동작 클램프 부재이며,
    상기 회전 동작 클램프 부재는 상기 회전 동작 중심축을 중심으로 회전 동작함으로써 상기 고정 클램프 부재와 공동으로 금속관을 파지하고, 상기 회전 동작 중심축은 상기 금속관의 상기 벤딩 평면과 직교하는 직경(直徑) 선에 대하여 경사진 직경 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 금속관의 열간 벤딩 가공 장치.
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