JP2014065072A - 金属管の曲げ加工装置および曲管部を備えた金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型簡便な圧縮曲げ加工装置を実現する。
【解決手段】金属管を加熱する加熱手段と、金属管を推進させる推進手段と、金属管を把持して支軸部を中心として回転可能なクランプアームを含み、このクランプアームによる金属管の把持点を金属管の推進に伴い支軸部を中心として旋回させ、金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、支軸部においてクランプアームを回転可能に支持するベアリングとを備えた加工装置で、前記ベアリングは、同軸状に配置した内輪及び外輪と、内輪と外輪とが相対回転できるように内輪と外輪間に介在させた支持体と、内輪又は外輪に当接して摩擦力により内輪と外輪の相対回転を抑制するブレーキ手段とを備えた１以上のブレーキ付ベアリングを含み、金属管の曲げ加工中にブレーキ手段によりクランプアームの回転を抑制することで金属管に圧縮力を作用させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属管の曲げ加工装置および曲管部を備えた金属管の製造方法に係り、特に曲げ外周側の管厚の減少を防ぎつつ金属管を曲げ加工する技術に関する。

石油やガス・各種液体などの流体を搬送するパイプとしてプラントや工場、発電所などの産業施設において、あるいは橋梁やスタジアム屋根など建造物の骨組構造材として金属管が今日広く用いられている。これらの金属管は、規格化され予め所定形状に製造された管（直管やエルボ、ベンド等の異形管）が使用される一方で、施工対象に応じて直線状の管を曲げ加工した管（以下「曲げ管」と言う）も、様々な曲率・管路形状に柔軟に対応できることから広範に使用されている。

一方、曲げ管を製造する場合、素材となる直管を単純に曲げただけでは、曲管部分の外周側の肉厚が薄くなり、当該管に要求される強度を満たさなくなるおそれがある。そこで、曲げと同時に管軸方向へ圧縮力を加えることによりこのような管厚の減少（減肉）を防ぐ曲げ加工（いわゆる圧縮曲げ）が行われている。

図１３〜図１４はこのような圧縮曲げが可能な装置（後述の特許文献１と同様の装置）を示す図であるが、この図に示すように当該装置は、加工対象である金属管１１の一部を環状に加熱する誘導加熱コイル１２と、当該コイル１２の前方側直近位置で金属管１１を把持するクランプアーム１３と、クランプアーム１３を装置フレーム１６に対し回転可能に支持する支軸部６１と、金属管１１を前方へ推し進める推進部１７と、進行する金属管１１をコイル１２内を通過するように案内するガイドローラ２０とを備える。

推進部１７は、金属管１１の後端部を把持する後部クランプ１８と、金属管１１をコイル１２に向け前方へ推し進める油圧シリンダ１９とを有し、クランプアーム１３は、金属管１１と直交する左右方向に水平に延びるアーム本体１５と、コイル１２の前方位置で金属管１１を把持できるようにアーム本体１５に備えたクランプ部１４とを有する。

また、支軸部６１は、装置フレーム１６から垂直上方に立ち上がるように装置フレーム１６に支持した中心軸部６２と、この中心軸部６２に被せるように且つベアリング２６を介して回転可能に設置した筒状の支軸本体部６３とを有し、この支軸本体部６３にクランプアーム１３の基端部を片持ち梁状に支持させる。また、支軸本体部６３には、当該支軸本体部６３とともに（従ってクランプアーム１３とともに）回転する大歯車７１を固定し、さらにこの大歯車７１に噛み合う小歯車７２と、当該小歯車７２を介してクランプアーム１３に逆方向の回転力を加える油圧モータ７３とを備える。なお、図１３において符号Ｃで示した点は、クランプアーム１３（支軸本体部６３）の回転中心を示す。

加工にあたっては、クランプアーム１３によって誘導加熱コイル１２による金属管１１の加熱部の前方部分を把持しながらこの把持点を推進部１７による金属管１１の進行に伴い支軸６１を中心として旋回させ、これにより金属管１１に曲げモーメントを加える。そしてこのとき同時に、前記油圧モータ７３を使用して、クランプアーム１３の回転方向とは逆方向の回転力をクランプアーム１３に大歯車７１を介して加えることにより金属管１１に圧縮力を作用させる。

また、このような圧縮曲げに関連する提案として下記特許文献１〜２がある。さらに、下記特許文献３は、回転を停止させる機能を備えたベアリングに関するものである。

特公昭５１−１０８３４号公報 特開２００９−１２０６２号公報 特許第４６３５４６６号公報

ところで、前記従来（特許文献１）の圧縮曲げを行う加工装置では、金属管に圧縮力を付与するために、支軸のまわりに大歯車や油圧モータ等の圧縮機構を備えなければならず、装置が複雑で大規模なものになってしまう難がある。また、前記特許文献２の装置でも特許文献１の装置と同様に、径の大きな案内輪（ピニオン）やラックを支軸まわりに備えなければならない問題がある。

特に、減肉率が零か零に近い厳しい減肉率が要求される場合には、管径等にもよるが、金属管に対し例えば数トン以上にもなる大きな圧縮力を加工中作用させる必要があり、前記大歯車はその径が大きくなり、油圧モータや油圧回路も大出力に対応したものを使用する必要がある。

このように、圧縮曲げを行う加工装置では、従来、装置全体が大掛かりなものとなり、加工装置が高価になることから、これを使用して加工を行う曲げ管の製造コストも増大せらざるを得ない。また加工装置が大型であることから、広い設置スペースと作業スペースも必要となる。

なお、前記特許文献３記載の発明は、金属管の曲げ加工に関連するものではなく、油圧ショベルなどの建設機械に備えられるバケットを停止させ、また停止状態を維持するベアリングに関するものであって、後に述べる本発明のように回転を抑制する（回転を許容しながら制動をかける）ことを意図するものではない。

したがって、本発明の目的は、上述のような圧縮曲げ加工における問題を解決することにあり、圧縮力を付与する機構を簡易化することにより、従来より小型で簡便な圧縮曲げ装置を実現し、金属管の圧縮曲げの加工コストを低減する点にある。

前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る金属管の曲げ加工装置は、曲げ加工対象である金属管の一部を環状に加熱する加熱手段と、当該加熱手段に向け金属管を管軸方向へ推進させる推進手段と、金属管を把持すると共に支軸部を中心として回転可能なクランプアームを含み、このクランプアームによって前記加熱手段による金属管の加熱部の前方部分を把持すると共にこの把持点を前記推進手段による金属管の推進に伴い前記支軸部を中心として旋回させ、これにより前記金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、前記支軸部においてクランプアームを回転可能に支持するベアリングとを備え、前記ベアリングは、同軸状に配置した内輪および外輪と、これら内輪と外輪とが相対回転できるように当該内輪と外輪との間に介在させた支持体と、前記内輪または外輪に当接して摩擦力により前記内輪と外輪との間の相対回転を抑制するブレーキ手段とを備えた１以上のブレーキ付ベアリングを含み、金属管の曲げ加工中に前記ブレーキ手段により前記クランプアームの回転を抑制することで金属管に圧縮力を作用させることを可能とした。

本発明の曲げ加工装置では、従来の加工装置と同様に、上記加熱手段により金属管の一部を環状に加熱しつつ金属管を推進させ、同時に、クランプアームによって加熱手段を通過した金属管が弧を描いて湾曲するように案内する。具体的には、金属管の推進方向を「前方」とした場合に（本願では金属管の推進方向に向かって先方を「前」、その逆である後方を「後」として説明する）、加熱部の前方部分をクランプアームによって把持する。このクランプアームは、支軸部を中心として回転可能に設置してあり、上記推進手段による金属管の推進に伴って回転し、これに伴い前記把持部分は当該支軸部を中心に旋回することとなって金属管の加熱部に曲げモーメントが加わり、これにより金属管を連続的に塑性変形させて円弧を描くように金属管を曲げる。

一方、上記曲げモーメントに加えて管軸方向へ圧縮力を加えることにより、管外周側の減肉（肉厚の減少）を防ぐ。この圧縮力は、本発明の装置では従来の装置と異なり、ブレーキ付ベアリングのブレーキ手段によりクランプアームの回転を抑制することにより発生させる。

具体的には、本装置では、金属管を把持するクランプアームを、支軸部に設けたブレーキ付ベアリングを介して回転可能に設置する。このブレーキ付ベアリングは、同軸状に且つ支持体を介して相対回転可能に配置した内輪および外輪と、内輪または外輪に当接して摩擦力によって内輪と外輪との間の相対回転を抑制するブレーキ手段とを備えており、曲げ加工中にこのブレーキ手段を使用してクランプアームの回転にブレーキをかける。このとき、推進手段による推進力が金属管にかかっているから、管軸方向の圧縮力が金属管に作用することとなり、これにより曲げ加工時の減肉量を小さくすることが出来る。

なお、上記ブレーキ付ベアリング内で内輪と外輪との間に介在される支持体は、典型的には転動体（ボール又はローラ）であり、上記ベアリングは典型的にはボールベアリング又はローラベアリングである。ただし、当該支持体は転動体以外の支持体（例えば液体や気体等）を除外するものではなく、本発明は、ベアリング（ブレーキ付ベアリング及びブレーキ機能を備えないベアリング）としてボールベアリング及びローラベアリング以外のベアリング（例えば流体軸受等）の使用を排除するものではない。

本発明の装置構造によれば、金属管に圧縮力を付与する機構をベアリングの外部に設ける必要がなく、支軸まわりに従来備えられていた前記大歯車や小歯車、油圧モータ等を省くことが出来るから、装置構造をシンプルに且つ小型化することが可能となる。なお、ブレーキ手段について上記「内輪または外輪に当接する」とは、内輪または外輪に直接当接する構造に限られるものではなく、内輪または外輪に間接的に当接すること、言い換えれば、内輪または外輪に固定されこれら内輪または外輪と一緒に回転する他の部材に当接することによって当該内輪または外輪の回転にブレーキをかける構造も含む。また、当該「他の部材」は、内輪または外輪と別に形成した部材であって内輪または外輪に接続されたものでも良いし、内輪または外輪と一体に形成されたものであっても良い。

また本発明は、支軸部においてクランプアームを支持するベアリングとして、上記ブレーキ付ベアリングのみを使用し、ブレーキ機能を備えていない通常のベアリングの使用を禁止するものではなく、クランプアームを支持するベアリングとしてブレーキ付ベアリングとブレーキ機能を備えない通常のベアリングとを併用して勿論構わない。

また、本発明の一態様では、前記ベアリングを２以上備え、これらのベアリングのうち２以上を前記ブレーキ付ベアリングとする。このように複数のブレーキ付ベアリングを備えれば、大きなブレーキ力を発生させて金属管に大きな圧縮力を付与することが出来る。なお、本発明では、例えば後に説明する第３実施形態のようにクランプアームを支持するベアリングが１つのみの場合もあり、この場合には当該１つのベアリングがブレーキ付ベアリングである。

さらに、圧縮曲げ加工においては、曲げ管（加工対象である金属管）の捻じれの原因となる転倒モーメント（支軸部やクランプアームを倒すような力）の発生が従来から問題となることがあったが、本発明では、従来の圧縮曲げのようにクランプアームを逆回転させ金属管を引き戻すような外力を作用させて金属管に圧縮力を付与するのではなく、クランプアームの回転にブレーキをかけるだけであるから、当該ブレーキ力の付与によっては転倒モーメントの原因となるクランプアームの回転軸に直交するような力は発生しない。したがって、本発明によれば上記のような転倒モーメントの問題を軽減することが出来る。

また、従来のように圧縮を行うための外力をかける場合（特にクランプアームの回転軸の支持点と当該外力の印加点がずれている場合）には、当該外力による曲げモーメントがクランプアームの支軸部（回転軸）にかかることになるが、本発明によればこのような外力をかけることはないから、クランプアームの支軸部（回転軸）を従来より細くすることができ、この点からも本発明は小型・簡便な圧縮曲げ装置を実現する点で有利である。

なお、本発明において上記ブレーキ付ベアリングは、クランプアームの回転にブレーキをかけることが可能である限りその配置位置は特に問わない。したがって、本発明では、クランプアームの回転軸上のどの位置にブレーキ付ベアリングを備えることも可能である（後に述べる製造方法についても同様）。

また、本発明の別の一態様では、前記ブレーキ手段が、前記内輪に接続され当該ベアリングの回転軸方向に積層されるように配置された複数枚の板状のリング部材と、前記外輪に接続され当該ベアリングの回転軸方向に積層されるように配置された複数枚の板状のリング部材とを含み、前記内輪に接続されたリング部材と前記外輪に接続されたリング部材とは、互いに交互に差し挟まれるように配置されて、前記内輪と外輪の相対回転に伴って前記内輪に接続されたリング部材と前記外輪に接続されたリング部材とが相対回転し、前記ブレーキ手段は、前記内輪に接続されたリング部材と前記外輪に接続されたリング部材とを互いに圧接させこれらリング部材間の相対回転を抑制する押圧部材をさらに備える。

前記ブレーキ付ベアリングとして、上記のようなベアリングを使用すれば、強力なブレーキ力を、即ち金属管に大きな圧縮力を作用させることができ、加工対象の減肉を抑えて例えば減肉率ゼロやゼロに近い厳しい仕様要求に対応することが可能となる。なお、上記リング部材について、内輪または外輪に「接続」とは、当該リング部材を内輪や外輪と別に形成してこれを内輪や外輪に例えば溶接などの方法によって接続することのみを意味するものではなく、当該リング部材を内輪や外輪と一体に形成した構造を含むものである。

また、本発明に係る曲管部を備えた金属管の製造方法は、曲げ加工対象である金属管の一部を加熱手段によって環状に加熱する工程と、当該金属管の加熱部の前方側の近傍位置を、支軸部を中心として回転可能なクランプアームによって把持しながら、前記加熱手段に向け前記金属管を管軸方向へ推進させることにより前記金属管に曲げモーメントを加える工程とを含む金属管の製造方法であって、前記クランプアームは、前記支軸部においてベアリングを介して回転可能に支持され、当該ベアリングは、同軸状に配置した内輪および外輪と、これら内輪と外輪とが相対回転できるように当該内輪と外輪との間に介在させた支持体と、前記内輪または外輪に当接して摩擦力により前記内輪と外輪との間の相対回転を抑制するブレーキ手段とを備えたブレーキ付ベアリングであり、当該製造方法は、前記金属管に曲げモーメントを加える工程中に、前記ブレーキ手段によって前記内輪と外輪の相対回転を抑制することにより前記クランプアームの回転を抑制し、これにより前記金属管に圧縮力を作用させる。

また上記製造方法についても、前記本発明に係る加工装置と同様の理由から、ブレーキ付ベアリングを複数備えることがある。

本発明によれば、圧縮力を付与する機構を簡易化し、小型で簡便な圧縮曲げ装置を実現することができ、金属管の圧縮曲げ加工のコストを低減することが可能となる。

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。また、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

図１は、本発明の第１実施形態に係る金属管の曲げ加工装置を示す平面図（加熱コイルやクランプ部、支軸フレーム部等を適宜切り欠いて示している）である。 図２は、前記第１実施形態に係る金属管の曲げ加工装置を示す正面図（回転軸部やボールベアリングを適宜切り欠いて示している／図３〜図４も同様）である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る金属管の曲げ加工装置を示す正面図である。 図４は、本発明の第３実施形態に係る金属管の曲げ加工装置を示す正面図である。 図５は、前記第１〜第３の実施形態において使用可能なブレーキ付ベアリングを示す断面図である。 図６は、前記図５の一部（符号Ｇ部分）を拡大して示す図である。 図７は、前記ブレーキ付ベアリングの水平断面図（図５のＦ−Ｆ矢視断面図）である。 図８は、前記ブレーキ付ベアリングの別の例を図６と同様に示す図である。 図９は、前記ブレーキ付ベアリングのさらに別の例を図６と同様に示す図である。 図１０は、前記ブレーキ付ベアリングのさらに別の例を図６と同様に示す図である。 図１１は、前記ブレーキ付ベアリングのさらに別の例を図６と同様に示す図である。 図１２は、前記ブレーキ付ベアリングのさらに別の例を図６と同様に示す図である。 図１３は、従来の圧縮曲げが可能な加工装置を示す平面図である。 図１４は、前記従来の加工装置を示す正面図である。

〔第１実施形態〕
図１から図２に示すように、本発明の第一の実施形態に係る曲げ加工装置は、加工対象である金属管１１を環状に加熱する誘導加熱コイル（以下単に「コイル」と言うことがある）１２と、コイル１２の前方直近位置で金属管１１を把持するクランプアーム（以下単に「アーム」と言うことがある）１３と、クランプアーム１３を装置フレーム１６に対し回転可能に支持する支軸部２１と、金属管１１を前方へ推し進める推進部１７と、進行する金属管１１をコイル１２内を通過するように案内するガイドローラ２０とを備える。

推進部１７は、金属管１１の後端部を把持する後部クランプ１８と、金属管１１をコイル１２に向け前方へ推し進める油圧シリンダ１９とを有する。また、クランプアーム１３は、加工開始時の初期状態において金属管と直交する左右方向に水平に延びるアーム本体１５と、コイル１２の前方位置で金属管１１を把持できるようにアーム本体１５に備えたクランプ部１４とを有する。

支軸部２１は、クランプアーム１３の基端部を片持ち梁状に支持する筒状の回転軸部２２と、この回転軸部２２をボールベアリング２５，２６を介して回転可能に支持する支軸フレーム部２３と、これら回転軸部２２と支軸フレーム部２３を装置フレーム１６に沿って左右方向（金属管１１の推進方向に直交する方向）に移動可能に装置フレーム１６に対し支持する支軸足部２４とを有する。なお、図１中に符号Ｃで示した点は、クランプアーム１３（回転軸部２２）の回転中心を示している。

回転軸部２２は、上述のように上端部と下端部とにそれぞれ備えたボールベアリング２５，２６を介して支軸フレーム部２３に回転可能に支持するが、上端部のベアリング２５は、回転に制動をかけるブレーキリング（後述する／図２〜図４では図示せず）を備えたブレーキ付のボールベアリングであり、本実施形態の装置ではこのブレーキ付ベアリング２５により曲げ加工中に金属管１１に対して圧縮力を作用させる。下端部のベアリング２６は、そのようなブレーキリングを備えていない通常のボールベアリングである。

なお、ベアリングの構成は、上記とは逆に、下側のベアリング２６をブレーキ付ベアリングとし、上側のベアリング２５を通常のベアリングとしても良いし、あるいは、上下両方のベアリング２５，２６をブレーキ付ベアリングとすることも可能である。

なお、前記支軸部２１は装置フレーム１６に沿って、また前記クランプ部１４はクランプアーム１３に沿って、それぞれ左右方向（金属管１１の推進方向に直交する方向）に移動させることが可能であり（矢印Ｄおよび矢印Ｅ参照）、本装置ではこれら支軸部２１およびクランプ部１４の左右方向の位置を調整することにより金属管１１の曲げ半径を変えることが出来る。例えば、曲げ半径を小さくしたい場合には、クランプ部１４を支軸部２１に近づける方向（図２の左方）へずらすとともに、支軸部２１をクランプアーム１３の先端方向（図２の右方）へずらせば良く、曲げ半径を大きくしたい場合にはそれらの逆の操作を行えば良い。

前記ブレーキ付ベアリング２５は、図５〜図７に示すように、従来から使用されている通常のボールベアリングと同様に、同軸状に配置した内輪３１および外輪３２と、これら内輪３１と外輪３２とが相対回転できるように内輪３１と外輪３２との間に介在させた転動体（ボール）３３とを備えるものであるが、通常のボールベアリングと異なり、内輪３１の表面（図５〜図６では上面）に当接して内輪３１と外輪３２との間の相対回転を抑制するブレーキリング３４を有する。

図５のＦ−Ｆ断面である図７に示すように、ブレーキリング３４は環状である。このブレーキリング３４は、外輪３２の底面（内輪３１との対向面）に形成した環状の溝（環状溝）３５に収容するように外輪３２の内周側縁部に内蔵させてあり、油圧により内輪３１及び外輪３２の回転面に直交する方向、即ち内輪３１及び外輪３２の回転軸に平行な方向（図５〜図６の上下方向）にピストンのように移動し、当該ブレーキリング３４の頂面が内輪３１に当接することにより摩擦力を発生させ、これにより内輪３１と外輪３２との間の相対回転を抑制する。

また、周方向についてブレーキリング３４を固定するため、即ち、内輪３１に当接したブレーキリング３４が空回り（外輪３２に対して相対回転）してしまうことを防ぐため、上記環状溝３５内には凸状の係止部３７を周方向に沿って複数形成し、ブレーキリング３４には当該係止部３７と嵌合する凹状の係合部３８を周方向に沿って複数形成してある。なお、図中の符号３６はブレーキリング３４を動作させる作動油を供給する給油孔を、符号Ｓはブレーキリング３４用の作動油やボール３３用の潤滑油等を密封するためのシール材を、符号４０は当該ベアリング２５を取り付けるためのボルト穴をそれぞれ示す（後述の図においても同様）。

また上記ブレーキ付ベアリング２５は、ブレーキリング３４を使用しない（制動をかけない）ときにブレーキリング３４を内輪３１から離れる方向へ積極的に後退させる手段を備えていないが、そのような手段を設けることも可能である。当該手段としては、例えば、ブレーキリング３４を当該後退方向へ付勢するバネを備えても良いし、油圧によってブレーキリング３４を後退させるようにすることも可能である。

さらに、図８に示すようにブレーキリング３４の内輪３１との対向面ならびに内輪３１のブレーキリング３４との対向面のいずれか一方または双方に摩擦材からなるブレーキパッド３９を備えれば、制動力（従って金属管に付与する圧縮力）を高めることが出来る。

また上記ブレーキリング３４では、外輪３２にブレーキリング３４を備えて内輪３１にこれを当接させることとしたが、例えば図９に示すように、逆に、内輪３１にブレーキリング３４を備えて外輪３２にこれを当接させる構造とすることも可能である。

さらに前記ベアリング構造では、ブレーキリング３４を内輪３１に直接当接させたが、前に述べたように内輪３１（または外輪３２）に間接的にブレーキリング３４を当接する構造とすることも可能である。具体的には、例えば図１０に示すように内輪３１から外周方向へ延長するようにフランジ部４１を内輪３１に形成し、このフランジ部４１にブレーキリング３４を当接させるようにすることが出来る。

また、２以上のブレーキリング３４を備えても良い。例えば、図１１に示すように内輪３１の本体部分に直接当接する第一のブレーキリング３４と、内輪３１に形成したフランジ部４１に当接する第二のブレーキリング３４とを備えれば、より強力な制動力を得ることが出来る。

さらに前記ブレーキ付ベアリングとして、図１２に示すような構造を有するものを使用しても良い。

具体的に述べれば、当該ブレーキ付ベアリングは、図１２に示すように、内輪３１に接続され当該ベアリングの回転軸方向に積層されるように配置した複数枚の板状のリング部材５１と、外輪３２に接続され当該ベアリングの回転軸方向に積層されるように配置した複数枚の板状のリング部材５２とを備え、これら内輪３１に接続したリング部材５１と外輪３２に接続したリング部材５２とを交互に差し挟むように配置し、内輪３１と外輪３２の相対回転に伴って内輪３１に接続したリング部材５１と外輪３２に接続したリング部材５２とが相対回転するようにする。

また、このブレーキ付ベアリングは、図５等に示した前記ブレーキリングと同様にベアリングの回転軸に平行に移動するブレーキリング３４を有するが、当該ブレーキリング３４はブレーキパッド３９を介して上記リング部材５１に当接することにより、上記内輪３１側のリング部材５１と外輪３２側のリング部材５２とを互いに圧接させ、これらリング部材５１，５２間の摩擦力によって両リング部材５１，５２の相対回転を抑制し、これにより内輪３１と外輪３２との間の相対回転に制動をかける。

このようなブレーキ付ベアリングによれば、ブレーキリング３４を単純に内輪３１や外輪３２に当接させて制動をかける前記ベアリング構造と比べて大きな制動力を得ることができ、金属管に大きな圧縮力を付与することが可能となる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る加工装置について説明する。
この実施形態の装置は、前記第１実施形態の装置と同様に、誘導加熱コイル、クランプアーム、装置フレーム、支軸部および推進部等を備えるものであるが、前記第１実施形態の装置と異なり、図３に示すように回転軸部２２の上端部を支持するボールベアリングとして複数個（この例では３つ）のブレーキ付ボールベアリング２５ａ，２５ｂ，２５ｃを備えた。なお、上記ブレーキ付ベアリング２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、３つに限られず、２つとしても良いし、４つ以上備えることも可能である。

このような本実施形態の装置構造によれば、前記第１実施形態の装置より強力な制動力（金属管への圧縮力）を得ることが出来る。さらに、本実施形態のようにブレーキ付ベアリングの配設個数を増やすことに加えて、前述した、摩擦の大きなブレーキパッド３９を備えたベアリング構造（図８）や、ブレーキリング３４を２以上備えたベアリング構造（図１１）、あるいは、制動を行うリング部材５１，５２を多層に備えた構造（図１２）の１以上を適宜組み合わせれば、さらに強力な制動力を得ることが出来る。

〔第３実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る加工装置について説明する。
この実施形態の装置は、前記第１実施形態の装置と同様に、誘導加熱コイル、クランプアーム、装置フレーム、支軸部および推進部等を備え、前記第２実施形態の装置と同様にブレーキ付ベアリングを備えたものであるが、第１及び第２実施形態の装置と異なり、図４に示すようにブレーキ付ベアリング２５ｄにアーム１３を直接固定したものである。ブレーキ付ベアリング２５ｄは、第１及び第２実施形態の装置におけるベアリングと比べて径が大きく、ターンテーブル状に回転する内輪３１の上面にアーム１３の基端部を設置した。

このような本実施形態によれば、前記第１及び第２実施形態で備えた回転軸部２２と支軸フレーム部２３は不要となり、アーム１３を支持するベアリングも１つで済み（ブレーキ付ベアリング２５ｄのみ）、部品点数の削減と、装置構造およびメンテナンスの簡素化を図ることが出来る。

前記各実施形態の装置による圧縮曲げ加工時の操作について述べれば、次のとおりである。

加工対象である金属管１１の先端部をクランプ部１４により把持し、推進部１７により金属管１１をコイル１２に向け前方へ推進させる（図１の矢印Ａ参照）。この推進に伴ってクランプアーム１３は回転し（図１の矢印Ｂ参照）、金属管１１に曲げモーメントが加えられる。この曲げモーメントにより、金属管１１のコイル１２による加熱部が連続的に塑性変形される（図１の二点鎖線参照）。また、このとき同時に、ブレーキ付ベアリング２５（２５ａ〜２５ｄ）のブレーキリング３４を作動させることにより、クランプアーム１３の回転に制動をかける。この制動により、金属管１１に管軸方向に圧縮力が発生し、これにより金属管１１の曲げ外周側の減肉が抑制される。

減肉率を小さくするには、上記圧縮力を、すなわち、上記ブレーキ付ベアリング２５（２５ａ〜２５ｄ）による制動力を大きくすれば良い。この制動力の調整は、例えば、ブレーキ付ベアリング２５（２５ａ〜２５ｄ）のブレーキリング３４への送油圧力を大きくすること、および、複数のブレーキ付ベアリングを備える装置（例えば前記第２実施形態）にあってはブレーキリング３４を作動させるベアリング２５ａ〜２５ｄの個数を調整すること、のいずれか一方または双方により行うことが出来る。

前記各実施形態の装置の利点について纏めて述べれば、次のとおりである。

（１）従来（図１３〜図１４）のように支軸部６１の下端に大歯車７１や油圧モータ７３等の圧縮力を発生させる機構を備える必要がなく、ベアリング２５，２５ａ〜２５ｄの内部に圧縮力を発生させる制動手段が内蔵されているから、省スペース化が可能で、コンパクトな圧縮曲げ加工装置を構成することが出来る。
（２）環状のブレーキリングの頂面を圧接させて制動をかけるから、強力で安定した制動力（金属管への圧縮力）を得ることが出来る。
（３）ブレーキ付ベアリングの制動力を一定とすることで一定の圧縮力を金属管に加えるだけなく、当該ブレーキ付ベアリングによる制動力を変化させることにより金属管に付与する圧縮力を加工中変えることも出来る。

（４）従来の圧縮曲げと異なり圧縮力を付与するために外力を加えないから、曲げ管の捻じれの原因となる転倒モーメント（支軸部やクランプアームを倒すような力）の発生を軽減することが出来る。
（５）クランプアームの回転を抑制するブレーキ力を加えるだけであるから、従来のように外力の印加によってはクランプアームの支軸部（回転軸）に曲げモーメントが発生することがない。したがって、クランプアームの支軸部（回転軸）を細くすることができ、小型・簡便な圧縮曲げ装置を実現することが出来る。
（６）クランプアームの回転軸まわりに圧縮力を付与するための大掛かりな機構を備える必要がなく、また、圧縮力を発生させるブレーキ付ベアリングについてもこれをクランプアームの回転軸上の任意の位置に配置することが出来るから、装置設計の自由度が高い。

（７）従来必要であった圧縮力を発生させるための駆動手段（圧縮用の油圧モータや油圧シリンダ）が不要となるから、省エネルギおよび省スペースの点で従来の装置に比べ有利である。
（８）圧縮力を発生・制御する制御駆動部が簡略化され単純化することが出来るから、曲げ管の加工精度が向上し、加工品質を高めることが出来る。
（９）クランプアーム（圧縮力の発生機構）の構造がシンプルであり、その制御機構や制御が簡便になるから、加工装置の製造コストを低減することが出来るとともに、故障しにくくメンテナンスも容易となり、圧縮曲げ加工装置のランニングコストを低減することが出来る。したがって、曲げ管の製造（加工）コストを低減することも可能となる。

１１ 金属管
１２ 誘導加熱コイル
１３ クランプアーム
１４ クランプ部
１５ アーム本体
１６ 装置フレーム
１７ 推進部
１８ 後部クランプ
１９ 推進用油圧シリンダ
２０ ガイドローラ
２１，６１ 支軸部
２２ 回転軸部
２３ 支軸フレーム部
２４ 支軸足部
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ ブレーキ付ボールベアリング
２６ ボールベアリング
３１ 内輪
３２ 外輪
３３ 転動体（ボール）
３４ ブレーキリング
３５ 環状溝
３６ 給油孔
３７ 係止部
３８ 係合部
３９ ブレーキパッド
４０ ボルト穴
４１ フランジ部
５１，５２ 板状リング部材
６２ 中心軸部
６３ 支軸本体部
７１ 大歯車
７２ 小歯車
７３ 油圧モータ
Ｃ クランプアームの回転中心
Ｓ シール材

Claims (5)

1. 曲げ加工対象である金属管の一部を環状に加熱する加熱手段と、
   当該加熱手段に向け前記金属管を管軸方向へ推進させる推進手段と、
   前記金属管を把持すると共に支軸部を中心として回転可能なクランプアームを含み、このクランプアームによって前記加熱手段による金属管の加熱部の前方部分を把持すると共にこの把持点を前記推進手段による金属管の推進に伴い前記支軸部を中心として旋回させ、これにより前記金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、
   前記支軸部においてクランプアームを回転可能に支持するベアリングと、
   を備えた金属管の曲げ加工装置であって、
   前記ベアリングは、
   同軸状に配置した内輪および外輪と、
   これら内輪と外輪とが相対回転できるように当該内輪と外輪との間に介在させた支持体と、
   前記内輪または外輪に当接して摩擦力により前記内輪と外輪との間の相対回転を抑制するブレーキ手段と
   を備えた１以上のブレーキ付ベアリングを含み、
   前記金属管の曲げ加工中に前記ブレーキ手段により前記クランプアームの回転を抑制することで前記金属管に圧縮力を作用させることを可能とした
   ことを特徴とする金属管の曲げ加工装置。
2. 前記ベアリングを２以上備え、
   これらのベアリングのうち２以上が前記ブレーキ付ベアリングである
   請求項１に記載の金属管の曲げ加工装置。
3. 前記ブレーキ手段は、
   前記内輪に接続され当該ベアリングの回転軸方向に積層されるように配置された複数枚の板状のリング部材と、
   前記外輪に接続され当該ベアリングの回転軸方向に積層されるように配置された複数枚の板状のリング部材と
   を含み、
   前記内輪に接続されたリング部材と前記外輪に接続されたリング部材とは、互いに交互に差し挟まれるように配置されて、前記内輪と外輪の相対回転に伴って前記内輪に接続されたリング部材と前記外輪に接続されたリング部材とが相対回転し、
   前記ブレーキ手段は、前記内輪に接続されたリング部材と前記外輪に接続されたリング部材とを互いに圧接させこれらリング部材間の相対回転を抑制する押圧部材をさらに備えた
   請求項１または２に記載の金属管の曲げ加工装置。
4. 曲げ加工対象である金属管の一部を加熱手段によって環状に加熱する工程と、
   当該金属管の加熱部の前方側の近傍位置を、支軸部を中心として回転可能なクランプアームによって把持しながら、前記加熱手段に向け前記金属管を管軸方向へ推進させることにより前記金属管に曲げモーメントを加える工程と、
   を含む、曲管部を備えた金属管の製造方法であって、
   前記クランプアームは、前記支軸部においてベアリングを介して回転可能に支持され、
   当該ベアリングは、
   同軸状に配置した内輪および外輪と、
   これら内輪と外輪とが相対回転できるように当該内輪と外輪との間に介在させた支持体と、
   前記内輪または外輪に当接して摩擦力により前記内輪と外輪の相対回転を抑制するブレーキ手段と
   を備えたブレーキ付ベアリングであり、
   前記製造方法は、
   前記金属管に曲げモーメントを加える工程中に、前記ブレーキ手段によって前記内輪と外輪との間の相対回転を抑制することにより前記クランプアームの回転を抑制し、これにより前記金属管に圧縮力を作用させる
   ことを特徴とする、曲管部を備えた金属管の製造方法。
5. 前記ベアリングを２以上備え、
   これらのベアリングのうち２以上が前記ブレーキ付ベアリングであり、
   当該２以上のブレーキ付ベアリングにより前記クランプアームの回転を抑制して前記金属管に圧縮力を作用させる
   請求項４に記載の、曲管部を備えた金属管の製造方法。

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