JP4524001B2 - 曲げ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、曲げ加工装置に関し、詳しくは、パイプを小曲率半径に曲げ加工するのに適した曲げ加工装置に関するものである。

自動車のエンジンルームやクーラ機構などでは、近年においては、小型化された部品の使用が増加しており、高配設密度で配置されたこれらの部品間を接続するために、小曲率半径、例えば管の直径より小さい曲率半径で曲げ加工された金属曲管の需要が増大している。

ここで、従来の曲げ加工装置は、図５、図６に示したように、パイプ５０を曲げ型５１と締め型５２とで挟み付けると共に、パイプ５０を圧力型５３で押さえ付け、この状態で曲げ型５１と締め型５２とを曲げ中心Ｏを中心として回動させることにより、パイプ５０を所定の角度まで折り曲げ加工するものである。

ところが、上記した従来の曲げ加工装置では、パイプを小さな曲率半径で曲げようとすると、図６に示したように、パイプ５０に形成された曲げ部５４の外側周壁５４ａにおいて、引っ張られて極端にその肉厚が薄くなると共に、潰れが発生すると言う問題があった。これを解決するために、パイプ５０を曲げ部５４方向に曲げと同時に押圧する方法もあるが、この場合には、曲げ部５４の内側周壁５４ｂにおいて、パイプ内方に凹んだ座屈が生じ、外観が悪いと共に、パイプ５０の断面積が曲げ部５４において著しく減少するという問題があった。

このため、従来においては、図７に示したように、曲げ加工後に数種の修正芯金５５等を用い、パイプ５０の曲げ部５４における上記潰れや座屈を修正する作業が行われており、特許文献１においては、この曲げ加工後におけるパイプの潰れや座屈の修正作業を利用し、スプールやバルジ等の端末加工をパイプに同時に施す技術も開示されている。

特開平６−２６２２８２号公報

しかしながら、上述した曲げ加工後におけるパイプの修正作業は、煩わしい作業であり、また、修正芯金５５等の作製、及び該修正芯金５５等を用いた修正工程の増加から、曲げパイプの製造コストが上昇すると言う課題があり、例え特許文献１に開示されているように、スプールやバルジ等の端末加工をパイプに同時に施し得ることとしても、できれば無くしたい作業であった。

本発明は、上述したような事情を考慮して成されたもので、その目的は、パイプの曲げ部を可及的に小さい曲率で曲げることができ、また曲げ部に潰れや座屈が生じ難い曲げ加工装置を提供することにある。

上記した課題を解決するため、請求項１の発明では、パイプの曲げ型と、該曲げ型と共にパイプを挟み付けながら回動する締め型と、パイプを押さえ付ける圧力型と、パイプ内に挿入されて曲げ部の形状を保つ芯金とを備えた曲げ加工装置であって、前記芯金を、芯金ホルダーの先端にアーチ状アームを介して回動自在に支持された球状芯金とし、曲げ加工の前に、前記球状芯金がパイプ内に挿入された状態において前記アーチ状アームの回動中心と前記曲げ型の回転中心とを結ぶ線がパイプの軸芯に対して垂直となるように前記アーチ状アームの回動中心が位置し、曲げ加工が終わったときに、前記球状芯金の中心と前記曲げ型の回転中心とを結ぶ線が曲げ加工されたパイプの曲げ部よりも先端側の直線部のパイプの軸芯に対して垂直となるように前記球状芯金が位置するように、前記アーチ状アームが設計されている曲げ加工装置とした。

また、請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、上記圧力型及び／又は締め型を、曲げ加工時にパイプを軸方向に沿って曲げ部方向へ押圧する機構を備えた曲げ加工装置とした。

また、請求項３の発明では、上記請求項１又は請求項２の発明において、上記圧力型に対向する位置に、皺取り型を設けた曲げ加工装置とした。

上記した請求項１の本発明に係る曲げ加工装置によれば、パイプ内に挿入した球状芯金が、曲げ加工時において座屈が生じ易い曲げ部の内側周壁部分に常に当接し、曲げ部の内側周壁に座屈等が発生するのを防ぐため、形状の安定した小曲率半径の曲げ加工が可能となる。
また、上記した請求項１の本発明に係る曲げ加工装置によれば、アーチ状アームを介して上記球状芯金が芯金ホルダーに支持されているため、曲げ部の内側壁面にアームが当接するのがアーチ部の存在により回避され、大きい曲げ加工が可能となると共に、球状芯金をより曲げ部の奥の方まで挿入することができる。

また、上記した請求項２の本発明に係る曲げ加工装置によれば、圧力型及び／又は締め型によって、曲げ部の外側周壁部分にパイプの肉が寄せられるため、曲げ部の外側周壁の肉厚が薄くなることが回避され、亀裂、或いは潰れが生じ難い曲げ加工が可能となる。

また、上記した請求項３の本発明に係る曲げ加工装置によれば、曲げ加工時に皺取り型がパイプの曲げ部の内側周壁近傍を拘束することで、パイプの外周に皺等ができるのを防止するため、よりいっそう品質の高い曲げ加工が可能となる。

以下、上記した本発明に係る曲げ加工装置の好適な実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

ここで、図１は本発明に係る曲げ加工装置の全体を概念的に示した断面図、図２は本発明に係る曲げ加工装置において使用する芯金を示した斜視図、図３及び図４は本発明に係る曲げ加工装置によるパイプの曲げ加工を概念的に示した断面図である。

本発明に係る曲げ加工装置は、図１に示したように、パイプ１の曲げ型２と、該曲げ型２と共にパイプ１を挟み付け、かつ曲げ型２と共に回動する締め型３と、パイプ１を押さえ付ける圧力型４とを有し、更に、この実施の形態においては、前記圧力型４に対向する位置に、パイプ１の皺取り型５が設置されている。
なお、図示は省略したが、曲げ型２と締め型３との対向する面には、パイプ１の形状に適合する半円状に形成された溝が各々設けられ、また、圧力型４と皺取り型５との対向する面にも、同様に溝が設けられている。

そして、パイプ１の一端側からは、パイプ１の曲げ部の形状を保つ芯金６が挿入配置されている。この芯金６は、図２に詳述したように、パイプ１の内径と略同寸法の直径の真球或いは楕円球に形成された球状芯金６ａを有し、該球状芯金６ａにアーチ状アーム６ｂが突設され、該アーチ状アーム６ｂの端部が、芯金ホルダー６ｃの先端に形成されたすり割り６ｄに挿入され、ピン６ｅによって、芯金ホルダー６ｃの先端に回動自在に支持された構造となっている。

上記芯金６は、図１に示したように、曲げ加工の前において、パイプ１内にアーチ状アーム６ｂの回動中心Ａと曲げ型２の曲げ中心Ｏとを結ぶ線がパイプ１の軸芯に対して垂直となるように前記アーチ状アーム６ｂの回動中心Ｏが位置するように挿入配置され、また、曲げ終了時においては、図４に示したように、球状芯金６ａの中心Ｂと曲げ型２の曲げ中心Ｏとを結ぶ線が曲げ加工されたパイプ１の曲げ部８よりも先端側の直線部のパイプ１の軸芯に対して垂直となるように前記球状芯金６ａが位置するようにアーチ状アーム６ｂの形状寸法が設定されている。

また、この実施の形態に係る曲げ加工装置においては、上記圧力型４を、曲げ加工時にパイプ１を軸方向に沿って曲げ部方向へ押圧する機構７を備えている。この押圧機構７は、ピストンロッド７ａが圧力型４に連結されたシリンダー７ｂにより構成され、所定の圧力、或いは所定の移動量で圧力型４を押圧するように構成されている。

上記のように構成された本発明に係る曲げ加工装置において、図３に示したように、曲げ型２及び締め型３を曲げ中心Ｏを中心として矢印Ｚ方向に回動させながら、且つ圧力型４を押圧機構７によりパイプ１を軸方向に沿って曲げ部方向Ｙへ押圧するように摺動させ、パイプ１が次第に曲げられる。そして、図４に示したように、パイプ１の曲げ部８が、小曲率半径、例えばパイプ１の直径の０．７倍程度の曲率半径で、略９０°の角度に曲げ加工されたパイプ１が形成される。

この曲げ加工に際して、パイプ１が曲げ型２及び締め型３によって曲げられているとき、曲げ部８における内側周壁８ｂが変形して座屈しようとするが、図３及び図４に示したように、パイプ１内に挿入した芯金６の球状芯金６ａが、この座屈が生じ易い曲げ部８の内側周壁８ｂ部分に常に当接し、曲げ部８の内側周壁８ｂに座屈等が発生するのを防ぐことができる。
すなわち、球状芯金６ａは、アーチ状アーム６ｂによって回動自在に芯金ホルダー６ｃに支持されているため、パイプ１の曲げ部８の内側壁面８ｂにアーム６ｂが当接するのがアーチ部の存在により回避され、パイプ１の大きい曲げ加工が可能となると共に、球状芯金６ａをよりパイプ１の曲げ部８の奥の方まで挿入することができ、該曲げ部８の奥まで挿入された球状芯金６ａによって、パイプ１の曲げ部８の内側周壁８ｂに発生する座屈を確実を抑えることができる。

また、上記曲げ加工時、パイプ１の曲げ部８の外側周壁８ａ側となる圧力型４と接触するパイプ１の片側周壁１ａが、圧力型４によって軸方向に沿って曲げ部方向Ｙへ押圧される、つまり、圧力型４によって曲げ部８の外側周壁８ａ部分にパイプ１の肉が寄せられるため、パイプ１が曲げられて引っ張られても、曲げ部８の外側周壁８ａの肉厚が薄くなることが回避され、亀裂或いは潰れが生じ難い曲げ加工ができる。

更に、曲げ加工時に、皺取り型５がパイプ１の曲げ部８の内側周壁近傍を拘束することで、パイプ１の外周に皺等ができるのを防止することができ、これによってパイプ１の品質をよりいっそう高めることができる。

以上、本発明に係る曲げ加工装置の好適な実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記実施の形態においては、球状芯金６ａとして、真球体に近いものを図示したが、ラクビーボールの如き楕円球、曲率の異なる曲面を連接した球状体、或いは一部に平面を有する球状体等であっても良い。

また、上記実施の形態においては、圧力型４を、曲げ加工時にパイプ１を軸方向に沿って曲げ部方向へ押圧する機構７を備えたものにつき説明したが、締め型３を、曲げ加工時にパイプを軸方向に沿って曲げ部方向へ押圧する機構を備えたものとしても良い。また、圧力型４及び締め型３の両者を、曲げ加工時にパイプを軸方向に沿って曲げ部方向へ各々押圧する機構を備えたものとした場合には、より曲げ部の外側周壁部分にパイプの肉を寄せることができるために好ましい。

更に、上記実施の形態においては、圧力型４に対向する位置に、皺取り型５を設けたものにつき説明したが、この皺取り型５は必ずしも必要ではないが、パイプの曲げ部の内側近傍に皺が多く発生する場合には、皺取り型を設けることは好ましい。

また、上記実施の形態においては、曲げ型２及び締め型３を曲げ中心Ｏを中心として回動させることにより、略９０°の角度にパイプ１を曲げ加工したものにつき説明したが、曲げ型と皺取り型の形状変更等により、更に大きな曲げ加工、例えば１００°程度の曲げ加工も可能である。

本発明に係る曲げ加工装置の一実施の形態を概念的に示した断面図である。 本発明に係る曲げ加工装置において使用する芯金の一実施の形態を示した図であって、（ａ）は芯金の要部を示した斜視図、（ｂ）は芯金の全体を示した斜視図である。 図１に示した曲げ加工装置によるパイプの曲げ加工を概念的に示した断面図である。 図１に示した曲げ加工装置によるパイプの曲げ加工を概念的に示した断面図である。 従来の曲げ加工装置を概念的に示した断面図である。 図５に示した曲げ加工装置によるパイプの曲げ加工を概念的に示した断面図である。 パイプの修正作業を概念的に示した断面図である。

符号の説明

１ パイプ
１ａ パイプの片側周壁
２ 曲げ型
３ 締め型
４ 圧力型
５ 皺取り型
６ 芯金
６ａ 球状芯金
６ｂ アーチ状アーム
６ｃ 芯金ホルダー
６ｄ する割り
６ｅ ピン
７ 押圧機構
７ａ ピストンロッド
７ｂ シリンダー
８ 曲げ部
８ａ 外側周壁
８ｂ 内側周壁
Ｏ 曲げ中心
Ａ アーチ状アームの回動中心
Ｂ 球状芯金の中心

Claims (3)

1. パイプの曲げ型と、該曲げ型と共にパイプを挟み付けながら回動する締め型と、パイプを押さえ付ける圧力型と、パイプ内に挿入されて曲げ部の形状を保つ芯金とを備えた曲げ加工装置であって、前記芯金を、芯金ホルダーの先端にアーチ状アームを介して回動自在に支持された球状芯金とし、曲げ加工の前に、前記球状芯金がパイプ内に挿入された状態において前記アーチ状アームの回動中心と前記曲げ型の回転中心とを結ぶ線がパイプの軸芯に対して垂直となるように前記アーチ状アームの回動中心が位置し、曲げ加工が終わったときに、前記球状芯金の中心と前記曲げ型の回転中心とを結ぶ線が曲げ加工されたパイプの曲げ部よりも先端側の直線部のパイプの軸芯に対して垂直となるように前記球状芯金が位置するように、前記アーチ状アームが設計されていることを特徴とする、曲げ加工装置。
2. 上記圧力型及び／又は締め型を、曲げ加工時にパイプを軸方向に沿って曲げ部方向へ押圧する機構を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の曲げ加工装置。
3. 上記圧力型に対向する位置に、皺取り型を設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の曲げ加工装置。

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