WO2014050513A1 - 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

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 Download PDF

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WO2014050513A1
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ring
inner ring
outer ring
brake
metal pipe
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PCT/JP2013/074130
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隆裕 吉留
矢田部　憲志
祐司 櫻木
健治 杉山
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第一高周波工業株式会社
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
    • B21D7/024—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment by a swinging forming member
    • B21D7/025—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment by a swinging forming member and pulling or pushing the ends of the work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/001—Integrated brakes or clutches for stopping or coupling the relatively movable parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/16—Auxiliary equipment, e.g. for heating or cooling of bends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles

Definitions

  • the present invention relates to a metal pipe bending apparatus and a method for manufacturing a metal pipe having a bent pipe portion, and more particularly to a technique for bending a metal pipe while preventing a decrease in the tube thickness on the outer periphery side of the bend.
  • metal pipes are widely used as pipes for transporting fluids such as oil, gas, and various liquids in industrial facilities such as plants, factories, and power plants, or as building structural materials for buildings such as bridges and stadium roofs.
  • These metal pipes are pipes that have been standardized and manufactured in advance to a predetermined shape (straight pipes, elbows, bends, etc.), while straight pipes are bent according to the construction object. (Hereinafter referred to as “bend pipe”) is widely used because it can flexibly cope with various curvatures and pipe shapes.
  • FIGS. 13 to 14 are views showing an apparatus capable of such compression bending (an apparatus similar to Patent Document 1 described later).
  • the apparatus is a metal tube 11 to be processed.
  • An induction heating coil 12 that heats a part of the coil 12 annularly, a clamp arm 13 that grips the metal tube 11 at a position closest to the front side of the coil 12, and a support shaft that rotatably supports the clamp arm 13 with respect to the apparatus frame 16
  • a portion 61, a propulsion unit 17 that pushes the metal tube 11 forward, and a guide roller 20 that guides the traveling metal tube 11 to pass through the coil 12 are provided.
  • the propulsion unit 17 includes a rear clamp 18 that holds the rear end of the metal tube 11 and a hydraulic cylinder 19 that pushes the metal tube 11 forward toward the coil 12, and the clamp arm 13 is orthogonal to the metal tube 11.
  • the arm main body 15 extends horizontally in the left-right direction, and the clamp portion 14 provided in the arm main body 15 so that the metal tube 11 can be gripped at a position in front of the coil 12.
  • the support shaft portion 61 is installed so as to be able to stand on the device frame 16 so as to rise vertically upward from the device frame 16 and to be able to rotate on the center shaft portion 62 through the bearing 26. It has a cylindrical support shaft main body 63, and the support shaft main body 63 supports the proximal end portion of the clamp arm 13 in a cantilever shape. Further, a large gear 71 that rotates together with the support shaft main body 63 (and thus with the clamp arm 13) is fixed to the support shaft main body 63, and a small gear 72 that meshes with the large gear 71, and the small gear 72 are connected. And a hydraulic motor 73 that applies a rotational force in the reverse direction to the clamp arm 13. In addition, the point shown with the code
  • Patent Documents 1 and 2 as proposals related to such compression bending.
  • Patent Document 3 relates to a bearing having a function of stopping rotation.
  • Patent Document 1 In the conventional processing apparatus that performs compression bending (Patent Document 1), a compression mechanism such as a large gear or a hydraulic motor must be provided around the support shaft in order to apply a compression force to the metal pipe. There is a difficulty that the apparatus becomes complicated and large-scale. Also, the apparatus of Patent Document 2 has a problem that a guide wheel (pinion) and a rack having a large diameter must be provided around the support shaft, as in the apparatus of Patent Document 1.
  • a large compressive force of, for example, several tons or more is applied to the metal tube during machining, depending on the pipe diameter and the like. It is necessary to increase the diameter of the large gear, and it is necessary to use a hydraulic motor and a hydraulic circuit corresponding to a large output.
  • Patent Document 3 is not related to bending of a metal tube, but relates to a bearing that stops a bucket provided in a construction machine such as a hydraulic excavator and maintains the stopped state. It is not intended to suppress rotation (brake while allowing rotation) as in the present invention described later.
  • an object of the present invention is to solve the problems in the compression bending process as described above.
  • a compression bending apparatus that is smaller and simpler than conventional ones is realized, It is in the point which reduces the processing cost of the compression bending of a metal pipe.
  • a metal pipe bending apparatus comprises a heating means for heating a part of a metal pipe to be bent in an annular shape, and a metal pipe facing the heating means.
  • a propulsion means for propelling in the direction of the tube axis; and a clamp arm that grips the metal tube and is rotatable about the support shaft.
  • the clamp arm grips a front portion of the heating portion of the metal tube by the heating means.
  • the gripping point is swiveled around the support shaft portion as the metal tube is propelled by the propulsion means, whereby a guide means for applying a bending moment to the metal tube, and the clamp arm is rotatably supported at the support shaft portion.
  • the inner ring and the outer ring arranged coaxially, and between the inner ring and the outer ring so that the inner ring and the outer ring can rotate relative to each other.
  • a brake including an interposed support and brake means that abuts against the inner ring or the outer ring and suppresses relative rotation between the inner ring and the outer ring by a frictional force.
  • the metal pipe is propelled while the metal pipe is heated in an annular shape by the heating means, and at the same time, the metal pipe that has passed the heating means by the clamp arm is provided. Guide an arc to curve.
  • the propulsion direction of the metal tube is “front” (in this application, the front side is described as “front” and the reverse direction is “rear” in the reverse direction)
  • heating is performed.
  • the front part of the part is gripped by the clamp arm.
  • the clamp arm is installed so as to be rotatable around the support shaft, and rotates as the metal tube is propelled by the propulsion means, so that the gripping portion turns around the support shaft.
  • a bending moment is applied to the heated portion of the metal tube, thereby causing the metal tube to be continuously plastically deformed and bent so as to draw an arc.
  • a clamp arm that holds the metal pipe is rotatably installed via a brake bearing provided on the support shaft.
  • the bearing with brake includes an inner ring and an outer ring that are coaxially arranged so as to be relatively rotatable via a support, and a brake unit that abuts against the inner ring or the outer ring and suppresses the relative rotation between the inner ring and the outer ring by a frictional force.
  • the brake means is used to brake the rotation of the clamp arm during bending. At this time, since the propelling force by the propelling means is applied to the metal tube, the compressive force in the tube axis direction acts on the metal tube, thereby reducing the amount of thinning during bending.
  • the support interposed between the inner ring and the outer ring in the brake bearing is typically a rolling element (ball or roller), and the bearing is typically a ball bearing or roller bearing.
  • the said support body does not exclude support bodies (for example, liquid, gas, etc.) other than a rolling element, and this invention is not a ball bearing and a roller bearing as a bearing (bearing with a brake and a bearing without a brake function). This does not exclude the use of other bearings (such as fluid bearings).
  • the apparatus structure of the present invention there is no need to provide a mechanism for applying a compressive force to the metal pipe outside the bearing, and the large gear, the small gear, the hydraulic motor, etc., conventionally provided around the support shaft can be omitted. Therefore, the apparatus structure can be simplified and downsized.
  • the phrase “contacting the inner ring or outer ring” for the brake means is not limited to a structure that directly contacts the inner ring or outer ring, but indirectly contacting the inner ring or outer ring, in other words, the inner ring or outer ring. It also includes a structure for braking the rotation of the inner ring or the outer ring by contacting another member that is fixed and rotates together with the inner ring or the outer ring.
  • the “other member” is a member formed separately from the inner ring or the outer ring, and may be connected to the inner ring or the outer ring, or may be formed integrally with the inner ring or the outer ring.
  • the present invention uses only the above-mentioned bearing with a brake as a bearing for supporting the clamp arm in the support shaft, and does not prohibit the use of a normal bearing without a brake function.
  • a bearing with a brake and a normal bearing without a brake function may be used in combination.
  • two or more of the bearings are provided, and two or more of these bearings are the bearings with a brake. If a plurality of bearings with brakes are provided in this way, a large braking force can be generated to apply a large compressive force to the metal pipe.
  • the clamp arm is not rotated by applying an external force that reversely rotates the clamp arm and pulls back the metal tube as in conventional compression bending, but brakes the rotation of the clamp arm. Therefore, no force that is perpendicular to the rotation axis of the clamp arm that causes the overturning moment is generated by applying the braking force. Therefore, according to the present invention, the problem of the overturning moment as described above can be reduced.
  • the position of the bearing with the brake is not particularly limited as long as it can brake the rotation of the clamp arm. Therefore, in the present invention, the brake bearing can be provided at any position on the rotation axis of the clamp arm (the same applies to the manufacturing method described later).
  • the brake means is connected to the outer ring and a plurality of plate-shaped ring members arranged so as to be connected to the inner ring and stacked in the rotation axis direction of the bearing.
  • a plurality of plate-like ring members arranged so as to be stacked in the direction of the rotation axis of the bearing, and the ring member connected to the inner ring and the ring member connected to the outer ring are alternately
  • the ring member connected to the inner ring and the ring member connected to the outer ring rotate relative to each other as the inner ring and the outer ring rotate relative to each other
  • the brake means includes the inner ring And a pressing member that presses the ring member connected to the outer ring and the ring member connected to the outer ring together to suppress relative rotation between the ring members.
  • the above-mentioned bearing is used as the bearing with a brake, a strong braking force, that is, a large compressive force can be applied to the metal pipe, and the thinning rate of the object to be processed is suppressed, for example, the thickness reduction rate is zero. It is possible to meet strict specification requirements close to zero.
  • “connecting” to the inner ring or the outer ring does not mean that the ring member is formed separately from the inner ring or the outer ring and connected to the inner ring or the outer ring by a method such as welding. Rather, it includes a structure in which the ring member is formed integrally with the inner ring and the outer ring.
  • the manufacturing method of the metal pipe provided with the curved pipe part includes a step of heating a part of the metal pipe to be bent in an annular shape by a heating means, and a front side of the heating part of the metal pipe.
  • the clamp arm is rotatably supported via a bearing at the support shaft portion, and the bearing has an inner ring and an outer ring arranged coaxially, and the inner ring and the outer ring rotate relative to each other.
  • a brake-equipped bearing wherein the manufacturing method suppresses the rotation of the clamp arm by suppressing the relative rotation of the inner ring and the outer ring by the brake means during the step of applying a bending moment to the metal pipe, As a result, a compressive force is applied to the metal tube.
  • the manufacturing method may include a plurality of bearings with brakes for the same reason as the processing apparatus according to the present invention.
  • a mechanism for applying a compressive force can be simplified, a compact and simple compression bending apparatus can be realized, and the cost of compression bending processing of a metal tube can be reduced.
  • FIG. 1 is a plan view showing a metal tube bending apparatus according to the first embodiment of the present invention (a heating coil, a clamp part, a support frame part, etc. are appropriately cut out).
  • FIG. 2 is a front view showing the metal pipe bending apparatus according to the first embodiment (rotating shaft portions and ball bearings are appropriately cut out / the same applies to FIGS. 3 to 4).
  • FIG. 3 is a front view showing a metal pipe bending apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view showing a metal pipe bending apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a bearing with a brake that can be used in the first to third embodiments.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a part of FIG.
  • FIG. 7 is a horizontal sectional view of the bearing with brake (cross-sectional view taken along the line FF in FIG. 5).
  • FIG. 8 is a view showing another example of the bearing with brake as in FIG.
  • FIG. 9 is a view showing still another example of the bearing with brake as in FIG.
  • FIG. 10 is a view showing still another example of the bearing with brake as in FIG.
  • FIG. 11 is a view showing still another example of the bearing with brake as in FIG.
  • FIG. 12 is a view showing still another example of the bearing with brake as in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view showing a conventional processing apparatus capable of compression bending.
  • FIG. 14 is a front view showing the conventional processing apparatus.
  • the bending apparatus As shown in FIGS. 1 to 2, the bending apparatus according to the first embodiment of the present invention is an induction heating coil (hereinafter simply referred to as “coil”) that heats a metal pipe 11 to be processed in an annular shape. 12), a clamp arm (hereinafter simply referred to as “arm”) 13 that holds the metal tube 11 at a position in front of the coil 12, and a support that rotatably supports the clamp arm 13 with respect to the apparatus frame 16.
  • a shaft portion 21, a propulsion portion 17 that pushes the metal tube 11 forward, and a guide roller 20 that guides the traveling metal tube 11 to pass through the coil 12 are provided.
  • the propulsion unit 17 includes a rear clamp 18 that holds the rear end of the metal tube 11 and a hydraulic cylinder 19 that pushes the metal tube 11 forward toward the coil 12.
  • the clamp arm 13 is provided in the arm main body 15 so as to be able to grip the metal tube 11 at the front position of the coil 12 and the arm main body 15 extending horizontally in the left-right direction orthogonal to the metal tube in the initial state at the start of processing.
  • the support shaft portion 21 has a cylindrical rotation shaft portion 22 that supports the base end portion of the clamp arm 13 in a cantilever shape, and a support that rotatably supports the rotation shaft portion 22 via ball bearings 25 and 26.
  • the shaft frame portion 23, and the support shaft portion 22 and the support shaft frame portion 23 are supported on the device frame 16 so as to be movable along the device frame 16 in the left-right direction (direction perpendicular to the propulsion direction of the metal tube 11).
  • a shaft foot 24 is provided.
  • symbol C in FIG. 1 has shown the rotation center of the clamp arm 13 (rotating shaft part 22).
  • the rotating shaft portion 22 is rotatably supported on the support shaft frame portion 23 via the ball bearings 25 and 26 provided at the upper end portion and the lower end portion as described above, but the bearing 25 at the upper end portion is rotated.
  • This is a ball bearing with a brake provided with a brake ring (not shown in FIGS. 2 to 4 to be described later) for applying braking.
  • the metal tube 11 is bent by the bearing 25 with a brake during bending.
  • compressive force is applied.
  • the bearing 26 at the lower end is a normal ball bearing that does not include such a brake ring.
  • the bearing configuration may be such that the lower bearing 26 is a brake bearing and the upper bearing 25 is a normal bearing, or both the upper and lower bearings 25 and 26 are brake bearings. It is also possible.
  • the support shaft portion 21 can be moved along the device frame 16 and the clamp portion 14 can be moved along the clamp arm 13 in the left-right direction (direction perpendicular to the propulsion direction of the metal tube 11).
  • the bending radius of the metal tube 11 can be changed by adjusting the positions of the support shaft portion 21 and the clamp portion 14 in the left-right direction. For example, when it is desired to reduce the bending radius, the clamp portion 14 is shifted in the direction approaching the support shaft portion 21 (leftward in FIG. 2), and the support shaft portion 21 is moved toward the tip of the clamp arm 13 (rightward in FIG. 2). ) If you want to increase the bend radius, you can do the reverse operation.
  • the brake bearing 25 includes an inner ring 31 and an outer ring 32 that are arranged coaxially, and an inner ring 31 and an outer ring 32. Is provided with a rolling element (ball) 33 interposed between the inner ring 31 and the outer ring 32 so that the inner ring 31 and the outer ring 32 can be rotated relative to each other. Unlike a normal ball bearing, the surface of the inner ring 31 (in FIGS. 5 to 6). And a brake ring 34 that abuts against the upper surface and suppresses relative rotation between the inner ring 31 and the outer ring 32.
  • a rolling element (ball) 33 interposed between the inner ring 31 and the outer ring 32 so that the inner ring 31 and the outer ring 32 can be rotated relative to each other.
  • the surface of the inner ring 31 in FIGS. 5 to 6
  • a brake ring 34 that abuts against the upper surface and suppresses relative rotation between the inner ring 31 and the outer ring 32.
  • the brake ring 34 is annular.
  • the brake ring 34 is incorporated in the inner peripheral side edge of the outer ring 32 so as to be accommodated in an annular groove (annular groove) 35 formed on the bottom surface of the outer ring 32 (surface facing the inner ring 31). It moves like a piston in a direction perpendicular to the rotation surfaces of the inner ring 31 and the outer ring 32, that is, in a direction parallel to the rotation axis of the inner ring 31 and the outer ring 32 (vertical direction in FIGS. 5 to 6). The surface abuts against the inner ring 31 to generate a frictional force, thereby suppressing relative rotation between the inner ring 31 and the outer ring 32.
  • a plurality of convex engaging portions 37 are formed along the circumferential direction, and a plurality of concave engaging portions 38 that are fitted to the engaging portions 37 are formed along the circumferential direction on the brake ring 34.
  • Reference numeral 36 in the figure denotes an oil supply hole for supplying hydraulic oil for operating the brake ring 34
  • reference numeral S denotes a sealing material for sealing the hydraulic oil for the brake ring 34, the lubricating oil for the ball 33, and the like.
  • Reference numeral 40 denotes a bolt hole for mounting the bearing 25 (the same applies to the drawings described later).
  • the bearing 25 with brake does not include means for positively retracting the brake ring 34 in a direction away from the inner ring 31 when the brake ring 34 is not used (not braked), but such means is provided. It is also possible.
  • a spring for urging the brake ring 34 in the backward direction may be provided, or the brake ring 34 may be retracted by hydraulic pressure.
  • a brake pad 39 made of a friction material is provided on one or both of the surface facing the inner ring 31 of the brake ring 34 and the surface facing the brake ring 34 of the inner ring 31, the braking force (Thus, the compressive force applied to the metal tube) can be increased.
  • the outer ring 32 is provided with the brake ring 34 and is brought into contact with the inner ring 31, but for example, as shown in FIG. It is also possible to adopt a structure in which this abuts against 32.
  • the brake ring 34 is directly brought into contact with the inner ring 31.
  • a structure in which the brake ring 34 is indirectly brought into contact with the inner ring 31 (or the outer ring 32) may be employed. is there.
  • a flange portion 41 can be formed on the inner ring 31 so as to extend from the inner ring 31 in the outer circumferential direction, and the brake ring 34 can be brought into contact with the flange portion 41. .
  • two or more brake rings 34 may be provided. For example, as shown in FIG. 11, if a first brake ring 34 that directly contacts the main body portion of the inner ring 31 and a second brake ring 34 that contacts a flange portion 41 formed on the inner ring 31 are provided, it is more powerful. Can obtain a good braking force.
  • a bearing having a structure as shown in FIG. 12 may be used as the bearing with a brake.
  • the bearing with brake includes a plurality of plate-shaped ring members 51 connected to the inner ring 31 and stacked in the direction of the rotation axis of the bearing, and the outer ring.
  • the ring member 51 connected to the inner ring 31 and the ring member 52 connected to the outer ring 32 are rotated relative to each other with relative rotation of the inner ring 31 and the outer ring 32.
  • the bearing with a brake has a brake ring 34 that moves in parallel to the rotation axis of the bearing, similar to the brake ring shown in FIG. 5 and the like.
  • the brake ring 34 is connected to the ring member via a brake pad 39. 51, the ring member 51 on the inner ring 31 side and the ring member 52 on the outer ring 32 side are brought into pressure contact with each other, and the relative rotation of the ring members 51 and 52 is caused by the frictional force between the ring members 51 and 52. In this way, the relative rotation between the inner ring 31 and the outer ring 32 is braked.
  • the device of this embodiment includes an induction heating coil, a clamp arm, a device frame, a support shaft portion, a propulsion portion, and the like, similar to the device of the first embodiment, and the device of the first embodiment.
  • a plurality (three in this example) of ball bearings with brakes 25a, 25b, and 25c are provided as ball bearings for supporting the upper end portion of the rotating shaft portion 22.
  • the brake bearings 25a, 25b, and 25c are not limited to three, and may be two, or four or more.
  • the device structure of this embodiment it is possible to obtain a stronger braking force (compression force to the metal tube) than the device of the first embodiment.
  • the bearing structure (FIG. 8) including the brake pad 39 having a large friction described above and two or more brake rings 34 are provided. If one or more of the bearing structure (FIG. 11) or the structure (FIG. 12) provided with multiple ring members 51 and 52 for braking are appropriately combined, a stronger braking force can be obtained.
  • the device of this embodiment includes an induction heating coil, a clamp arm, a device frame, a support shaft portion, a propulsion portion, and the like, as with the device of the first embodiment, and has a brake as with the device of the second embodiment.
  • the arm 13 is directly fixed to the bearing 25d with a brake as shown in FIG.
  • the bearing with brake 25d has a larger diameter than the bearings in the devices of the first and second embodiments, and the base end portion of the arm 13 is installed on the upper surface of the inner ring 31 that rotates like a turntable.
  • the rotating shaft portion 22 and the support shaft frame portion 23 provided in the first and second embodiments are not necessary, and only one bearing is required to support the arm 13 (bearing with brake). 25d only), the number of parts can be reduced, and the device structure and maintenance can be simplified.
  • the tip of the metal tube 11 to be processed is gripped by the clamp portion 14, and the propelling portion 17 propels the metal tube 11 forward toward the coil 12 (see arrow A in FIG. 1).
  • the clamp arm 13 rotates (see arrow B in FIG. 1), and a bending moment is applied to the metal tube 11. Due to this bending moment, the heated portion of the coil 12 of the metal tube 11 is continuously plastically deformed (see the two-dot chain line in FIG. 1).
  • the brake ring 34 of the brake bearing 25 (25a to 25d) is operated to brake the rotation of the clamp arm 13. By this braking, a compressive force is generated in the metal tube 11 in the tube axis direction, thereby suppressing the thinning of the metal tube 11 on the bending outer peripheral side.
  • the compression force that is, the braking force by the brake bearings 25 (25a to 25d) may be increased.
  • the adjustment of the braking force is performed by increasing the oil supply pressure of the bearings with brakes 25 (25a to 25d) to the brake ring 34, and a device having a plurality of bearings with brakes (for example, the second embodiment). In this case, it is possible to adjust the number of bearings 25a to 25d for operating the brake ring 34 by one or both of them.

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  • Braking Arrangements (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

　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。

Description

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
　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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