JP2008087067A

JP2008087067A - 金属製パイプの加工方法

Info

Publication number: JP2008087067A
Application number: JP2006273874A
Authority: JP
Inventors: Harumi Okada; 春美岡田
Original assignee: Sankei Kogyo KK
Current assignee: Sankei Kogyo KK
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】ドロー方式のパイプベンダーを利用して、金属製パイプの直線部位に平坦面を形成するプレス加工を施すことのできる加工方法を提供する。
【解決手段】ドロー方式のパイプベンダーにより、金属製パイプ８にプレス加工を施す金属製パイプ８の加工方法であって、パイプベンダーは、金属製パイプ８の内断面形状にプレス凹型72を加えた外断面形状を有するプレス芯金７と、金属製パイプ８を半割した外断面形状にプレス凸型61を加えた内断面形状を有するプレス締付型６とを備え、金属製パイプ８にプレス芯金７を挿入し、前記プレス芯金７とプレス締付型６とにより金属製パイプ８を挟み、対となるプレス凹型72及びプレス凸型61の押圧によるプレス加工を金属製パイプ８に施す金属製パイプ８の加工方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドロー方式のパイプベンダーにより、金属製パイプにプレス加工を施す金属製パイプの加工方法に関する。

金属製パイプは、「パイプベンダー」と呼ばれる専用加工装置によりに曲げ加工が施される。最も広く利用されているドロー方式（引き曲げ方式）のパイプベンダーは、特許文献１に見られるように、金属製パイプに芯金（中子又はマンドレル）を挿入し、円弧状周面を有するベンダー型（曲げ型）と前記ベンダー型に対向する締付型（クランプダイ）とにより金属製パイプを挟みながら前記ベンダー型及び締付型を同期して回転させ、ベンダー型に金属製パイプを巻き付けながら曲げていく。このほか、前記曲げ加工に際して金属製パイプに皴が発生することを防止するため、金属製パイプの送り上流側からベンダー型に連続するワイパー型や、前記ワイパー型に対となるプッシャー型（プレッシャーダイ）が設けられる。

特開平10-180362号公報（［0003］〜［0010］、図１）

例えば自動車のエンジンからマフラに至る排気経路を構成する排気管（エキゾーストパイプ）は、車体に対して排気管を固定したり、他部材との干渉を避けるため、曲げ加工が施された金属製パイプの直線部位に平坦面を形成するプレス加工が施される。曲げ加工が施された金属製パイプは、複数の曲がり部位が形成された複雑な構造を有しているので、前記構造を維持しながらプレス加工を施すには、金属製パイプ内に砂等を充填してプレス加工に際する圧潰を防止する必要があった。すなわち、金属製パイプから自動車の排気管を製造する場合、パイプベンダーによる曲げ加工、プレス装置によるプレス加工を段階的に経なければならず、更に前記プレス加工に際しては金属製パイプ内に砂等を充填する手間を要していたので、こうした複数の手順及びプレス加工に付随する手間が排気管の製造コストを高くしていた。

この点、コンプレッション方式（プレス曲げ方式）のパイプベンダーには、金属製パイプの曲げ加工と同時に前記金属製パイプの断面形状を変形させるプレス加工が施せる技術がいくつか提案されている（例えば特開2000-210721号、特開2001-062519号等）。確かに、これらコンプレッション方式のパイプベンダーは、金属製パイプが位置固定されていることから、前記金属製パイプに押し付ける金型の押し付け方を変化させたり、前記金型を特殊形状とする方法を用いれば、比較的容易に曲げ加工及びプレス加工を同時に施すことができる。

しかし、曲げ加工に際して金属製パイプを引っ張るドロー方式のパイプベンダーでは、前記コンプレッション方式の方法を利用することが難しい。また、既述したように、自動車の排気管は、曲がり部位を形成する曲げ加工と、直線部位に平坦面を形成するプレス加工とを同時でなく、順に施す必要があり、金型を特殊形状として前記曲げ加工及びプレス加工を順に施すことは難しい。そこで、ドロー方式のパイプベンダーを利用して、自動車の排気管を製造することを目的とし、特に直線部位に平坦面を形成するプレス加工を施すことのできる加工方法を開発するため、検討した。

検討の結果、金属製パイプに芯金を挿入し、円弧状周面を有するベンダー型と前記ベンダー型に対向する締付型とにより金属製パイプを挟みながら前記ベンダー型及び締付型を同期して回転させ、ベンダー型に金属製パイプを巻き付けながら曲げていくドロー方式のパイプベンダーにより、金属製パイプにプレス加工を施す金属製パイプの加工方法であって、パイプベンダーは、プレス凹型を有するプレス芯金と、プレス凸型を有するプレス締付型とを備え、金属製パイプにプレス芯金を挿入し、前記プレス芯金とプレス締付型とにより金属製パイプを挟み、対となるプレス凹型及びプレス凸型の押圧によるプレス加工を金属製パイプに施す金属製パイプの加工方法を開発した。

本発明は、ドロー方式のパイプベンダーにおいて金属製パイプに挿入する芯金に着目し、金属製パイプの内断面形状にプレス凹型を加えた外断面形状のプレス芯金と、金属製パイプを半割した外断面形状にプレス凸型を加えた内断面形状のプレス締付型とにより金属製パイプを挟持することで、前記プレス凹型及びプレス凸型の押圧によるプレス加工を金属製パイプに施す。この場合、金属製パイプはベンダー型とプレス締付型とに挟持されるが、両者を同期して回転させないことにより、ベンダー型により金属製パイプを下支えしながら、プレス加工だけを金属製パイプに施すことができる。

本発明は、金属製パイプに曲げ加工を施すドロー方式のパイプベンダーに用いることにより、前記パイプベンダーによる本来的な曲げ加工により曲がり部位を形成し、またプレス加工により直線部位に平坦面を形成することができる。すなわち、本発明によれば、金属製パイプに曲げ加工及びプレス加工を順に施すことができ、例えば自動車の排気管を効率よく製造し、製造コストを低減できる効果がもたらされる。そして、本発明の加工方法は、前記自動車の排気管をはじめ、同様な曲げ加工及びプレス加工が金属製パイプの延在方向に分かれている製品の製造に利用でき、前記製品の製造コストを低減できる効果がもたらされる。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１〜図８は本発明に基づいて金属製パイプ８に曲げ加工及びプレス加工を施して自動車の排気管を製造する過程を順に表したドロー式のパイプベンダー要部の側面図であり、図１は第１曲げ加工の準備段階を、図２は第１曲げ加工の実施段階を、図３は第１曲げ加工の終了段階を、図４は第１プレス加工の準備段階を、図５は第１プレス加工の実施段階を、図６は第２プレス加工の実施段階を、図７は第２曲げ加工の準備段階を、そして図８は第２曲げ加工の実施段階をそれぞれ表わしている。本例は、曲げ加工に曲げ芯金を要しない場合である。

本例のパイプベンダー要部を図１に基づき説明する。パイプベンダーは、円弧状周面を有するベンダー型１と、前記ベンダー型１に対向する曲げ締付型２とにより、曲げ加工を金属製パイプ８に施す。プレス加工に際しては、前記曲げ締付型２に代えて、プレス締付型６を用いる（図４ほか参照）。本例は、曲げ加工に際して金属製パイプ８に皴が発生することを防止するため、金属製パイプ８の送り上流側からベンダー型１に連続するワイパー型４と、前記ワイパー型４に対となるプッシャー型３とを追加している。また、金属製パイプ８を送り出すチャック５と、金属製パイプ８に挿入するプレス芯金７を備える。プレス芯金７は、後端に接続した進退ロッド73に従って前進又は後退する。このほか、パイプベンダーは、図示を省略するが、ベンダー型１及び曲げ締付型２の回転機構、曲げ締付型２、プレス締付型６及びプッシャー型３の昇降機構、そしてチャック５の送出機構及び自転機構、プレス芯金７の進退ロッド73の進退機構等を備える。

第１曲げ加工の準備段階は、図１に見られるように、後端を挟持するチャック５に従って金属製パイプ８を送り出し、ベンダー型１まで曲がり部位を移動させた後、曲げ締付型２及びプッシャー型３を待避していた上方から降ろしてくる。このとき、プレス芯金７は、金属製パイプ８から待避させておくか、本例のように曲がり部位となる部位より後方に位置させておく。プレス芯金７は、曲げ加工に無関係であるため、どこにあってもよい。もし、曲げ芯金を用いる場合、プレス芯金７に代えて曲げ芯金を金属製パイプ８に挿入し、更に前記曲げ芯金を曲がり部位まで前進させておく。

第１曲げ加工の実施段階は、図２に見られるように、金属製パイプ８の曲がり部位を挟持したベンダー型１及び曲げ締付型２が同期して、前記ベンダー型１の回転中心を軸として回転することにより、ベンダー型１に巻き付けるように金属製パイプ８を曲げていく。このとき、ベンダー型１に巻き付けられる長さだけ金属製パイプ８が前進するから、前記前進に合わせて金属製パイプ８を送り出すため、ベンダー型１及び曲げ締付型２の回転に同期してチャック５が金属製パイプ８を送り出す。金属製パイプ８に挿入したプレス芯金７は、曲げ加工に無関係であるため、相対的に位置固定している（図１及び図２の比較対照）。そして、第１曲げ加工の終了段階は、図３に見られるように、曲げ締付型２のみが回転前の原位置に復帰し、プッシャー型３と共に上方へ待避する。

本例は、上記曲げ加工を施した曲がり部位に続く直線部位にプレス加工を施す。このため、第１プレス加工の準備段階は、図４に見られるように、チャック５により金属製パイプ８を送り出し、プレス加工を施す直線部位をベンダー型１上まで移動させると共に、プレス芯金７を前記ベンダー型１上まで移動させる。本例では、第１曲げ加工により曲がり部位の曲がり方向と異なる角度に、プレス加工による平坦面を形成するため、チャック５により金属製パイプ８を自転させている（本例は図手前に45度の自転）。

本例のプレス芯金７は、金属製パイプ８の内断面形状に等しい挿入基部71から、前記金属製パイプ８の内断面形状を切り欠いて平坦面を形成したプレス凹型72を金属製パイプ８の送り方向に延ばした構造である。後述するプレス締付型６は、金属製パイプ８を半割した外断面形状に前記プレス面と対称な平坦面からなるプレス凸型61を加えた略直方体のブロック状である。プレス芯金７は、プレス凹型72をプレス締付型６のプレス凸型61よりも金属製パイプ８の延在方向に長くしており（図４中プレス芯金７とプレス締付型６とを比較対照）、プレス加工による平坦面の大きさ及び形状が前記プレス締付型６により決定されるようにしている。

第１プレス加工の実施段階は、図５に見られるように、プレス芯金７のプレス凹型72の範囲にプレス締付型６を下降させ、前記プレス凹型72とプレス締付型６のプレス凸型61との押圧により、金属製パイプ８の直線部位に平坦面を形成するプレス加工を施す。プレス芯金７は、金属製パイプ８を介してベンダー型１に支持されているため、プレス芯金７とプレス締付型６との挟持により、プレス凹型72とプレス凸型61とをしっかりと金属製パイプ８に押圧することができる。プレス芯金７は、プレス加工後、容易に金属製パイプ８から引き抜くことができる（図７参照）。これから、本発明のプレス加工が、先行して曲げ加工を施した金属製パイプ８に砂を充填してプレス加工を施していた従来に比べ、簡易にプレス加工を施せることが理解される。

第２プレス加工の実施段階は、図６に見られるように、一度プレス締付型６を上方へ待避させた後、プレス芯金７を位置固定したまま、チャック５により金属製パイプ８を少し送り出し、また前記チャック５により再び金属製パイプ８を自転させてから（本例は図奥に45度、すなわち元の姿勢に復帰させる自転）、再びプレス締付型６を下降させることにより、前記プレス芯金７のプレス凹型72とプレス締付型６のプレス凸型61とを金属製パイプ８に押圧して、金属製パイプ８の直線部位に平坦面を形成する。プレス締付型６を別の種類に交換すれば、第１プレス加工により形成される平坦面と第２プレス加工により形成される平坦面との形状又は大きさを異ならせることもできる。

ここで、パイプベンダーは、金属製パイプ８の曲げ加工の曲げ半径に応じて、金属製パイプ８の送る列を複数有する構成が多い。そこで、例えば金属製パイプ８の送る列を複数有する構成とし、ベンダー型１、曲げ芯金及び曲げ締付型２の曲げ加工セットや、ベンダー型１、プレス芯金７及びプレス締付型６の曲げ加工セットを前記各列に割り当て、曲げ加工又はプレス加工に応じて金属製パイプ８の送る列を切り換えると便利である。すなわち、曲げ加工からプレス加工に切り換える際、曲げ締付型２とプレス締付型６とを交換したり、曲げ芯金を用いる場合に曲げ芯金とプレス芯金７とを交換したりする必要がなくなるほか、複数のプレス締付型６を予め各列に割り当て、異なるプレス加工を各列の切り換えだけで対応できる。

本発明は、曲げ加工及びプレス加工を交互に実施できるので、上述までに第１プレス加工及び第２プレス加工を施した金属製パイプ８に、更に第２曲げ加工を施すことができる。第２曲げ加工の準備段階は、図７に見られるように、プレス芯金７を金属製パイプ８から引き抜くと共に、チャック５により金属製パイプ８を送り出し、また前記チャック５により再び金属製パイプ８を自転させてから（本例は図奥に45度の自転）、再び曲げ締付型２及びプッシャー型３を下降させ、曲げ締付型２及びベンダー型１を対として、またプッシャー型３及びワイパー型４を対として、それぞれ金属製パイプ８を挟持する。

そして、第２曲げ加工の実施段階は、図８に見られるように、金属製パイプ８の曲がり部位を挟持したベンダー型１及び曲げ締付型２が同期して回転することにより金属製パイプ８を曲げていく。このとき、第１曲げ加工同様、ベンダー型１及び曲げ締付型２の回転に同期してチャック５が金属製パイプ８を送り出す。このほか、図示を省略するが、必要に応じて更に曲げ加工又はプレス加工を金属製パイプ８に施すことにより、排気管の製造が完了する（実際は、後工程として平坦面に対する取付孔等の加工が必要）。このように、本発明を利用すればパイプベンダーのみで曲げ加工及びプレス加工を金属製パイプ８に施して排気管を完成させることができることから、パイプベンダーにより曲げ加工のみを施した金属製パイプ８に、別途プレス装置によりプレス加工を施していた従来に比べ、本発明の経済的効果の程度が理解される。

第１曲げ加工の準備段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。第１曲げ加工の実施段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。第１曲げ加工の終了段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。第１プレス加工の準備段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。第１プレス加工の実施段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。第２プレス加工の実施段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。第２曲げ加工の準備段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。第２曲げ加工の実施段階を表わすドロー式のパイプベンダー要部の側面図である。

符号の説明

１ベンダー型
２曲げ締付型
３プッシャー型
４ワイパー型
５チャック
６プレス締付型
61 プレス凸型
７プレス芯金
71 挿入基部
72 プレス凹型
73 進退ロッド
８金属製パイプ

Claims

金属製パイプに芯金を挿入し、円弧状周面を有するベンダー型と前記ベンダー型に対向する締付型とにより金属製パイプを挟みながら前記ベンダー型及び締付型を同期して回転させ、ベンダー型に金属製パイプを巻き付けながら曲げていくドロー方式のパイプベンダーにより、金属製パイプにプレス加工を施す金属製パイプの加工方法であって、パイプベンダーは、プレス凹型を有するプレス芯金と、プレス凸型を有するプレス締付型とを備え、金属製パイプにプレス芯金を挿入し、前記プレス芯金とプレス締付型とにより金属製パイプを挟み、対となるプレス凹型及びプレス凸型の押圧によるプレス加工を金属製パイプに施す金属製パイプの加工方法。