JP3715921B2

JP3715921B2 - フレキシブルパイプの曲げ加工方法

Info

Publication number: JP3715921B2
Application number: JP2001400918A
Authority: JP
Inventors: 宣茂室伏; 圭介仁藤
Original assignee: Takagi Industrial Co Ltd
Current assignee: Takagi Industrial Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003205318A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器の熱交換部材に用いられるチタン鋼等からなるフレキシブルパイプの曲げ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的なフレキシブルパイプの曲げ加工は、例えば、図９に示すように、パイプ１００の一端をＡの位置でクランプし、図の右方向（矢印Ｂの方向）に引っ張りながらＣの位置を経て中子１０２に巻き付けて行う。このとき、Ｒ部分に必要な材料が曲げが進むに従って徐々に巻き込まれていくことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような加工方法は、Ｒ部分の外側が引っ張られて伸ばされるために変形してしまい、その変形がパイプ１００の内径及び外径に影響を及ぼし、加工品の品位が損なわれる。図９において、ＤはＲ部の長さ（＝引っ張られる長さ）、σは誤差、Ｏは中子１０２の中心である。また、この加工方法では、供給されるパイプ１００の長さが不安定であるため、曲げ完了時の直線部分１０４の長さに誤差が生じる。この誤差σはパイプ１００の硬さ、加工速度、気温等によって左右されるため予測が困難であって、精度を要求する場合には調整切断が必要になる。調整切断はパイプ１００のロスが多くコストがかかり、また、切断時の切り粉が環境を悪化させる原因にもなる。チタン等の高価な材料では歩留りの悪化を極力抑えることが必要である。
【０００４】
そこで、本発明は、曲げ精度を向上させたフレキシブルパイプの曲げ加工方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明のフレキシブルパイプの曲げ加工方法は、次の通りである。
【０００６】
請求項１に係る本発明のフレキシブルパイプの曲げ加工方法は、連続するパイプ壁に径小部（４）と径大部（６）とを交互に備えるフレキシブルパイプ（２）の曲げ加工方法であって、前記フレキシブルパイプに形成すべき曲げ部分（Ｒ部１８）を跨がる２点間で前記フレキシブルパイプを固定する工程と、前記２点間で前記フレキシブルパイプを湾曲させるとともに、その湾曲に応じて前記フレキシブルパイプをその中心軸の方向に圧縮させる工程とを含み、前記２点間で湾曲させた際に前記フレキシブルパイプの曲率半径が大きい側に生じる延び代（Ｎ）を前記フレキシブルパイプの圧縮長に設定し、前記フレキシブルパイプの湾曲角度に応じて前記圧縮長を連続的に変化させて前記フレキシブルパイプに前記湾曲とともに前記圧縮を施すことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る本発明のフレキシブルパイプの曲げ加工方法は、請求項１に係る本発明のフレキシブルパイプの曲げ加工方法において、前記フレキシブルパイプが、チタン鋼又はステンレス鋼で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような曲げ加工方法によれば、チタン鋼やステンレス鋼等の金属で形成されたフレキシブルパイプの曲げ加工の精度が向上し、寸法調整のための切断等が不要になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に示した実施例を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明のフレキシブルパイプの曲げ加工方法の実施例を示している。曲げ加工を施すフレキシブルパイプ２は、例えば、チタン鋼で形成されたコルゲートパイプであり、径小部４と径大部６とを交互に断面波型に形成したものである。
【００１１】
このフレキシブルパイプ２の曲げ加工を施すべき部分を挟む２点、即ち、Ｐ₁、Ｐ₂部分をクランプ部８、１０に設定し、例えば、図２に示すように、曲げ加工装置１２の固定可動手段であるベースハンド１４、１６にフレキシブルパイプ２のクランプ部８、１０を固定し、クランプ部８、１０の間に曲げ部分であるＲ部１８が設定される。図２に示す実施例では、熱交換器の熱交換パイプの成形例であるため、単一のフレキシブルパイプ２に複数のＲ部１８が設定されている。
【００１２】
また、この実施例では、曲げ加工装置１２は、例えば、図３に示すように構成され、ベースハンド１４、１６を所定量だけ操作する手段である制御部２０、この制御部２０に所望の制御入力を加える入力部２２を備えている。
【００１３】
そして、この曲げ加工方法は、フレキシブルパイプ２を巻き込むことなく、予め曲げに必要な長さＤをクランプ部８とクランプ部１０との間に設定し、クランプ部８、１０の間で曲げ加工を施す。即ち、この曲げ加工は、クランプ部８、１０の２点間に従来の曲げ加工を施した際に、曲率半径の大きい側に伸びが発生する分だけクランプ部８、１０の２点間に矢印Ｆで示す方向に圧縮させながら、矢印Ｇ方向に湾曲させて所定のＵ字形状に曲げ加工を行う。
【００１４】
曲げ加工装置１２を用いた曲げ加工方法を図４に示すフローチャートを参照して説明すると、フレキシブルパイプ２の取出し（ステップＳ１）、ベースハンド１４、１６にフレキシブルパイプ２をセットした後（ステップＳ２）、パイプ送り量を計算する（ステップＳ３）。
【００１５】
このパイプ送り量は、
パイプ送り量＝Ｌ＋直線部分・・・（１）
で計算される。但し、Ｌは、
【００１６】
【数１】

である。この計算式は、理論値であり、延び代Ｎは１／２を用いることができる。これが中心軸方向の圧縮量となる。
【００１７】
そして、この送り量をセットし（ステップＳ４）、送り動作を実行し（ステップＳ５）、曲げ角度動作即ち、パイプ回転を行い（ステップＳ６）、曲げ動作移動量を計算する（ステップＳ７）。
【００１８】
この曲げ動作移動量は、
曲げ動作移動量＝（Ｘ_M-1−Ｘ_M, Ｙ_M-1−Ｙ_M）・・・（３）
となる。但し、Ｘ_M、Ｙ_Mは、
Ｘ_M＝Ｒ sinθ_M＋Ｌ_M cosθ_M ・・・（４）
Ｙ_M＝Ｒ−Ｒ cosθ_M＋Ｌ_M sinθ_M ・・・（５）
である。
【００１９】
そして、この曲げ動作移動量をセットし（ステップＳ８）、曲げ動作を実行する（ステップＳ９）。ここで、ステップＳ１０では、θ_M／１８０＝１であるか否かを確認し、θ_M／１８０＝１でない場合にはステップＳ７〜Ｓ９の処理をθ_M／１８０＝１となるまで繰り返す。θ_M／１８０＝１に到達すると、ステップＳ１１に移行し、曲げ回数を確認し、曲げ回数が所定数に到達したとき処理を終了する。
【００２０】
この曲げ加工は、図５に示すように、フレキシブルパイプ２に加えられる曲げ加工の円弧をＥ、その曲率半径をＲ、曲げ角度をθ、フレキシブルパイプ２の曲げ部分の長さ（残り材料）をＬ、理論上の長さ（残り材料）をＫ、延び代をＮとすると、曲げられるフレキシブルパイプ２の変形前の座標は、
【００２１】
（Ｘｏ，Ｙｏ）＝（πＲ＋Ｎ，Ｏ）・・・（６）
で表され、変形途上の座標は、

となる。但し、Ｌ_Mはフレキシブルパイプ２の曲げ部分の長さ、Ｋ_Mは理論上の長さ、θ_Mは曲げ角度、Ｎ_Mは延び代の変化である。
【００２２】
そして、図６に示すように、Ｕ字形に曲げられたフレキシブルパイプ２のＲ部１８において、Ｏは曲げ中心、ｒはフレキシブルパイプ２の直径、Ｒは曲率半径、フレキシブルパイプ２の中心線２４の周長はπＲ、Ｒ部１８の外側の周長は、π（Ｒ＋ｒ／２）となり、理論値の延び代Ｎは、
【００２３】
【数２】

である。
【００２４】
このような曲げ加工によれば、Ｒ部１８で使用する材料、即ち、フレキシブルパイプ２の長さは常に一定となり、曲げ完了後のフレキシブルパイプ２の長さや形状を正確に算出することができる。
【００２５】
また、Ｒ部分１８に必要な材料は自由に設定できるため、フレキシブルパイプ２の外側の変形を抑えることもできる。また、従来必要としていた中子が不要となり、曲げ加工が施されたフレキシブルパイプ２の内側にキズが付かず、所望の角度を有する連続曲げも可能となる。
【００２６】
この曲げ加工が施されるフレキシブルパイプ２の曲げの軌道を図７、８に示す。図７において、ａはクランプ部８の幅、ｂはＲ部１８の曲率変化、ｃは延び代Ｎ（＝πｒ／２）、ｄはクランプ部１０の幅、Ｏは曲げ中心、Ｒは曲げ加工の曲率半径、Ｐはベースハンド１４の中心軌跡を示し、図８において、ｍは延び代Ｎを加えた軌跡、ｎは延び代Ｎを加えていない軌跡、Ｐはベースハンド１４の中心軌跡を示している。
【００２７】
このような曲げ加工によれば、Ｒ部１８に使用する材料の長さは理論上（半径Ｒ×π）であるが、それにパイプ２の外側の変形を抑える為の材料（パイプ径／２×π）の長さを実際のＲ部１８の材料としてクランプし、図１に示すように、矢印Ｆ、Ｇで示す方向に向かって曲げると、その曲げでフレキシブルパイプ２が縮小し、最終的にはＲ部１８に吸収される。クランプ部８、１０の動きはサイクロイドを描くことになる。また、Ｘ部分は、フレキシブルパイプ２のスプリングバック（反り）を見越して余分に曲げている。
【００２８】
このようなフレキシブルパイプの曲げ加工は、排水口等に使用される各種配管の曲げ加工や、高効率を目的とした給湯器熱交換器の熱交換パイプの曲げ加工に用いることができる。
【００２９】
実験によれば、チタン鋼からなるフレキシブルパイプの曲げ加工に本発明を適用して構成された熱交換器では、従来の曲げ加工によるものに比較し、曲げ精度が向上したため、ＣＯの発生率が減少するとともに、ドレイン発生量が大幅に削減されることが確認されている。
【００３０】
なお、実施例では、チタン鋼からなるフレキシブルパイプを例に取って説明したが、本発明は、ステンレス鋼やその他の金属からなるフレキシブルパイプの曲げ加工に適用できるものであり、実施例に限定されるものではない。
【００３１】
また、実施例では、２次元の曲げ加工を例に取って説明したが、本発明の曲げ加工方法は、フレキシブルパイプの複雑な３次元曲げにも適用して同様の効果を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
ａフレキシブルパイプの曲げ精度を向上させることができ、寸法調整のための切断が不要となる。
ｂフレキシブルパイプの複雑な３次元曲げにも適用できる。
ｃフレキシブルパイプの曲げ加工時に生じる変形、組織の破壊防止及び耐久性を向上させることができる。
ｄフレキシブルパイプの曲げ加工時に生じる損傷を防止できる。
ｅフレキシブルパイプ間の隙間及びパイプの変形管理ができることにより、熱交換パイプに用いた場合、熱交換等の性能が安定化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレキシブルパイプの曲げ加工方法の実施例を示す図である。
【図２】フレキシブルパイプの曲げ加工装置を用いた曲げ加工を示す図である。
【図３】フレキシブルパイプの曲げ加工装置の概要を示すブロック図である。
【図４】フレキシブルパイプの曲げ加工を示すフローチャートである。
【図５】フレキシブルパイプの曲げ加工法を示す図である。
【図６】フレキシブルパイプの延び代の計算を示す図である。
【図７】フレキシブルパイプの曲げの軌道を示す図である。
【図８】フレキシブルパイプの曲げの軌道を示す図である。
【図９】従来のフレキシブルパイプの曲げ加工を示す図である。
【符号の説明】
２フレキシブルパイプ
４径小部
６径大部
８、１０クランプ部
１８Ｒ部（曲げ部分）

Claims

連続するパイプ壁に径小部と径大部とを交互に備えるフレキシブルパイプの曲げ加工方法であって、
前記フレキシブルパイプに形成すべき曲げ部分を跨がる２点間で前記フレキシブルパイプを固定する工程と、
前記２点間で前記フレキシブルパイプを湾曲させるとともに、その湾曲に応じて前記フレキシブルパイプをその中心軸の方向に圧縮させる工程と、
を含み、前記２点間で湾曲させた際に前記フレキシブルパイプの曲率半径が大きい側に生じる延び代を前記フレキシブルパイプの圧縮長に設定し、前記フレキシブルパイプの湾曲角度に応じて前記圧縮長を連続的に変化させて前記フレキシブルパイプに前記湾曲とともに前記圧縮を施すことを特徴とするフレキシブルパイプの曲げ加工方法。
前記フレキシブルパイプは、チタン鋼又はステンレス鋼で形成されていることを特徴とする請求項１記載のフレキシブルパイプの曲げ加工方法。