JPH0218647B2

JPH0218647B2 -

Info

Publication number: JPH0218647B2
Application number: JP10606585A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Watanabe
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1990-04-26
Also published as: JPS61266128A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金属管（以下管と略称する）を環状
の加熱器で局部的に加熱し、該加熱部を前記金属
管の長手方向に移動させながら、前記金属管に曲
げモーメントを与えて連続的に曲げ加工する方法
に関する。

〔従来の技術〕

管を環状の加熱器（例えば高周波誘導子）で局
部的に加熱し且つその加熱部を移動させながら曲
げモーメントを加えて連続的に曲げ加工する方法
が知られている。この方法の実施には、大別する
と第１図に示す管定置式と、第２図に示す管移動
式の二方式がある。第１図の管定置式は、曲げ加
工すべき管１の管端を固定機構２に固定させ、管
１の先端を旋回軸３を中心として旋回可能な旋回
アームのクランプ４Ａに把持させ、旋回軸３に連
結された駆動機構（例えば油圧シリンダ）５によ
り旋回軸３を管１に平行方向に移動させると共に
その移動速度に同調させて加熱器６を管１に沿つ
て移動させる方式である。第２図の管移動式は、
定位置に固定された旋回軸７を有する旋回アーム
８及び定位置に固定された加熱器９を用い、曲げ
加工すべき管１を駆動機構１０により軸方向に移
動させる方式である。いずれの方式においても、
曲げ加工開始時には、まず管１を旋回アーム４，
８及び固定機構２、駆動機構１０に取付け、加熱
器６，９を管１に対する所定位置Ａ（通常、旋回
軸３の中心Ｏを通り管１に直角な直線Ｘ−Ｘ上）
に位置決めし、その後加熱器を作動させて管の加
熱を開始し、管が曲げに必要な温度（以下曲げ温
度という）に昇温すると駆動機構５，１０を作動
させて第１図の旋回軸３を右方向に移動させるか
第２図の管１を左方向に移動させて管１に旋回ア
ームにより曲げモーメントを付与し、曲げ加工を
開始する方法が採られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来の方法では、 (a) 曲げ角度が正確にでない、 (b) 曲げスタート部の温度が変わる、 (c) 曲げスタート部に曖昧曲げ部が出来る、 (d) 曲げ半径が拡大する等の問題点があつた。

本発明はかかる従来の問題点を解消した金属管
の曲げ加工方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は上記問題点の原因を種々検討した
結果、次の事項を見出した。曲げ開始時に駆動機
構５（第１図）又は１０（第２図）を作動させ
て、旋回軸３又は管１を移動させ、曲げモーメン
トを付与しても、最初は管１が加熱部のところか
ら曲がらず、管全体に冷間撓みが生じ、また、機
械全体のガタ、撓み等を吸収して旋回アーム及び
管は第１図、第２図に破線で誇張して示すように
変位する。この変位がほぼ飽和すると、加熱部で
の曲げが始まり、以後連続的に曲げが生じる。こ
の冷間撓みが上記問題点の原因となつている。即
ち、 (a) 管が実際に曲がり始める前に既に旋回アーム
４，８は角度φ₁，φ₂だけ旋回しており、管の
曲げ角度と旋回アームの旋回角度とは一致せ
ず、この結果、曲げ角度が正確にでない。

(b) 管の冷間撓みが生じ初めてからほぼ飽和に達
する迄の曲げは管と加熱器との相対速度が変化
するので、投入電力を一定としても加熱温度が
変わる。

(c) (b)の結果、曲げ半径が変わり曖昧曲げとな
る。

(d) 管の冷間撓みがほぼ飽和に達した時点での加
熱器の正しい位置は、旋回軸の中心O′（第１
図）又はＯ（第２図）を通り破線で示す管１に
直角な線上の位置A′であるが、第１図では加
熱器６が既に位置A″にまで移動しており、正
しい位置A′よりずれている。また、第２図で
は加熱器が移動しないので、元の位置Ａにあ
り、やはり正しい位置A′よりずれている。こ
の為曲げ半径が拡大する。

本発明はかかる知見に基づいてなされたもの
で、曲げ加工開始に当たつて加熱器で金属管を曲
げ加工に必要な温度にまで昇温させる前に、前記
金属管に、所定の曲げ加工に必要な曲げモーメン
トと同方向の初期曲げモーメントを付与し、その
後金属管の加熱温度を前記曲げ温度にまで昇温さ
せるとともに、金属管に曲げに必要な曲げモーメ
ントを付与し、曲げ加工を開始することを特徴と
する金属管の曲げ加工方法を特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明方法を更に詳細に
説明する。

まず、第１図に示す管定置式曲げ加工に本発明
を適用した場合を説明する。実線で示すように管
１の両端を固定装置２と旋回アーム４に保持さ
せ、加熱器６を所定位置Ａに位置決めする。次
に、加熱器６の作動を開始し管１を加熱するが、
この際曲げに必要な曲げ温度よりも若干低い温度
に昇温させる。一方、管の予熱と並行して、或い
は予熱の前に、旋回アーム４の旋回軸３に連結さ
れた駆動機構５を作動させ、旋回軸３に右方向の
荷重（以下初圧という）を作用させる。この初圧
により管１には旋回アームを介して曲げ加工時の
曲げモーメントと同方向の曲げモーメント（初期
曲げモーメント）が作用し、管１は破線で示すよ
うに撓み、且つ旋回軸３は位置Ｏから位置O′に
移動する。なお、この時、管は曲げ温度にまで加
熱されていないので、曲げは生じない。加熱器６
は移動していないので、元の位置Ａにある。この
位置Ａは、管１が破線のように撓んだ場合の適正
位置A′から厳密には△Ｘだけずれているが、こ
の△Ｘは極めて小さいので、特に加熱器６の再位
置決めは必要ない。もし、管１が極めて長い場合
のように△Ｘが無視できない場合には、旋回軸３
に初圧をかけた状態で（破線の状態で）加熱器の
位置を再調整する。

加熱器６により管が所定の予熱温度に昇温し、
且つ旋回軸３への初圧付与により管１が冷間撓み
を生じた状態とした後、加熱器６による管１の加
熱温度を所定の曲げ温度に昇温させ、同時に駆動
機構５により旋回軸３に付与していた初圧を、曲
げ加工に必要な曲げモーメントを発生するに必要
な荷重（以下作動圧という）にする。この動作に
より、管には必要な曲げモーメントが作用して曲
り始め、旋回軸３は位置O′から連続的に右方向
に移動する。同時に、旋回軸３の移動に同調させ
て加熱器６を右方向に移動させると、以後、管の
連続的な曲げ加工が行われる。以上の操作によ
り、曲げ開始時に、管の冷間撓み発生を原因とす
る問題点が解消される。なお、上記方法の実施に
当たつて、旋回軸３に加える初圧としては、曲げ
加工中に生じる冷間撓みに等しい撓みが生じるよ
うに、曲げ加工時の作動圧と等しい値とすること
が好ましいが、加熱器による予熱部での曲げが生
じると不都合であるので、実際には作動圧より若
干低くすることが好ましい。具体的には初圧は作
動圧Ｐに対して、0.6P〜0.8Pとすることが好まし
い。また、上記方法では管の予熱を行つた後、最
終的な曲げ温度に昇温させたが、予熱は省略して
もよい。しかし、予熱を行うと昇温時間を短縮で
き好都合である。

次に、管移動式曲げ加工に本発明を適用した場
合を説明する。まず、実線で示すように管１の両
端を旋回アーム８と駆動機構１０に保持させ、加
熱器９を所定位置Ａに位置決めする。次に、加熱
器９の作動を開始し管１を予熱するとともに駆動
機構１０を作動させ、管１に左方向の初圧をかけ
る。この初圧により管１には旋回アーム８を介し
て曲げ加工時の曲げモーメントを同方向の曲げモ
ーメント（初期曲げモーメント）が作用し、管１
は破線で示すように前進するとともに撓み、且つ
旋回アーム８が旋回する。なお、この時、管は曲
げ温度に達していないので、曲げは生じない。管
１が曲げが生じない状態で前進した結果、位置Ａ
にある加熱器９は前進後の管１に対する適正位置
A′から△ｘだけずれたこととなる。この△ｘは
比較的大きいので、管１に初圧をかけた状態で
（破線の状態で）加熱器９の位置を適正位置に再
調整する。

加熱器９により管が所定の予熱温度に昇温し、
且つ駆動機構１０による管１への初圧付与により
管１に冷間撓みを生じ、破線の状態となつた後、
加熱器９による管１の加熱温度を所定の曲げ温度
に昇温させ、同時に駆動機構１０により管１に付
与していた初圧を、曲げ加工に必要な曲げモーメ
ントを発生するに必要な作動圧にする。この結
果、管には必要な曲げモーメントが作用して曲り
始め、以後、管の連続的な曲げ加工が行われる。
以上の操作により、曲げ開始時に、管の冷間撓み
発生を原因とする問題点が解消される。なお、本
実施例においても、管１に加える初圧としては、
前記と同様に作動圧Ｐに対して、0.6P〜0.8Pとす
ることが好ましい。

以上の説明はいずれも管の曲げ時にあまり増肉
を生じない通常の曲げ加工に関するものである
が、本発明はこの場合に限らず、曲げ時に管に過
大な圧縮荷重を加えて曲げと同時に増肉効果を発
揮させる曲げ加工にも適用可能である。第３図は
管定置式の増肉曲げ加工を説明する図であり、こ
の方法では、管１に対する圧縮荷重を加えるた
め、旋回アーム４に圧縮用車輪１１が取付けら
れ、該車輪１１に駆動機構１２により荷重が加え
られるようになつている。この曲げ加工方法にお
いて旋回軸３、車輪１１に加える荷重P₁，P₂を
考察する。

今、曲げによる増肉を生じない場合の曲げ推力
（第１図で旋回軸３にかける荷重）をP₀、この時
の曲げモーメントをM₀、管の肉厚をμ倍に増肉
する場合に必要な管圧縮力をＰ，ＰとP₀との比
をｍ、この時の曲げモーメントをＭとすると、 P₀＝M₀／Ｒ ……(1) Ｐ＝mP₀ ……(2) Ｍ＝μM₀ ……(3) 但しＲ＝曲げ半径一方、管圧縮力Ｐと荷重P₁，P₂及び曲げモー
メントＭとの間には次の関係がある。

Ｐ＝P₁＋P₂ ……(4) Ｍ＝RP₁＋（Ｒ−ｒ）P₂ ……(5) 上記(1)〜(5)式より、荷重P₁，P₂は次のように
書き換えられる。

P₁＝Ｒ／ｒP₀（μ＋ｍｒ−Ｒ／Ｒ） ……(6) P₂＝Ｒ／ｒP₀（ｍ−μ） ……(7) 式(6)、(7)に基づく荷重P₁，P₂をアーム旋回軸
及び圧縮用車輪に加えると、管の曲げ点（加熱
部）に所望の圧縮力Ｐ及び曲げモーメントＭが加
わり、希望の曲げ加工が実施できる。

ここで、式(6)の右辺から判るように条件によつ
てはP₁が負になることがある。このことは、第
３図に破線の矢印で示すように曲げ方向とは逆の
荷重−P₁を作用させることを意味する。この時
の条件は次式で示される。

ｍ＞μR／Ｒ−ｒ ……(8) このように、増肉曲げ加工を行う場合には、条
件に依つては旋回アームの旋回軸３に曲げ加工時
の移動方向とは逆の荷重をかけている場合があ
る。

ところで、第３図に示す増肉曲げ加工を行う場
合においても、従来は加熱器による加熱を開始し
管が曲げ温度にまで昇温すると、加熱器の移動を
開始し、同時に旋回軸３への荷重P₁、車輪１１
への荷重P₂を加えて曲げ加工を開始する手順が
採られており、この場合にも荷重P₁，P₂のかけ
始めには管１に冷間撓みが生じ、上記(a)〜(d)の問
題があつた。特に上記したように、旋回軸３に進
行方向とは逆の荷重をかける場合には、もし車輪
１１への荷重P₂を加える前に旋回軸３への荷重
をかけてしまうと、管１が逆方向に（下方向に）
撓み、旋回軸３が図示位置から左方にに変位し、
次いで車輪１１への荷重付加により管１が破線で
示すように撓み、旋回軸３が位置ＯからO′に変
位すると言う複雑な変位を起こし、この為旋回軸
３の位置が不安定になるという問題をも生じる。

そこで本発明では、第４図に経時的な変化を示
す要領で曲げ加工開始動作を行う。以下、詳細に
説明する。管１を第３図に実線で示すように取付
け、且つ加熱器６を所定位置に位置決めした後、
加熱器を静止させた状態で管の予熱を行う。この
予熱と並行して、或いはその前に、まず、旋回軸
３に駆動機構５により右方向の荷重をかけ、管１
の曲げ加工中に管１に加わる曲げモーメントと同
方向の曲げモーメントを生じさせて旋回アーム４
及び旋回軸３を第３図の破線状態に変位させる。
この時に旋回軸３に加える荷重の最終値P′は、管
１の曲げ加工中の曲げモーメントＭとほぼ同じか
それよりも僅かに小さい曲げモーメント、好まし
くは、0.6M〜0.8Mの曲げモーメントを生じさせ
る値とする。従つて、 P′＝（0.6〜0.8）Ｍ／Ｒ（0.6〜0.8）μP₀ ……(9) この操作は第４図のイ〜ロに示す部分であり、
この操作により、管の冷間撓みや機械のガタが吸
収され、旋回軸３は曲げ加工開始位置になる。次
に第４図にロ〜ハに示すように旋回軸３の荷重を
徐々に減少させ、所定の−P₁にまで変化させる。
同時に車輪１１に荷重をかけ始め、ニ〜ホに示す
ように徐々に増加させる。この際、管１に加わる
曲げモーメントがほぼ一定に保たれるよう、荷重
の増加、減少速度を調整しておく。かくして、旋
回アーム４及び旋回軸３を移動させることなく、
旋回軸３への逆方向の荷重（−P₁）をかけるこ
とができる。次に加熱器による加熱温度を所定の
曲げ温度に昇温させ、同時に車輪１１への荷重を
曲げ加工時に必要な値P₂に増加させる。この操
作により曲げ加工が開始される。曲げ加工開始と
ともに旋回軸３が右方向に移動するので、その移
動に追従させて加熱器６も移動させる。以後、連
続的な曲げ加工が継続される。以上の手順によ
り、曲げ開始時の管の冷間撓み等による問題点が
解消される。

第５図は管移動式の増肉曲げ加工を説明する図
であり、旋回アーム８に圧縮用車輪１４が取付け
られ、且つ荷重P₂を付与する駆動機構１５が連
結されている。この方法において曲げ加工時に駆
動機構１０，１５が付与する荷重Ｐ，P₂は次の
ようになる。

Ｐ＝mP₀ ……(10) P₂＝Ｒ／ｒP₀（ｍ−μ） ……(11) この増肉曲げ加工においても、単に加熱器９に
よる管１の加熱と同時に不用意に駆動機構１０，
１５により所定の荷重Ｐ，P₂を加えたのでは、
上記したような問題が生じる。そこで、本発明で
は、まず駆動機構１０を作動させて管１に荷重を
加え、管１に曲げモーメントを生じさせて、第５
図の破線の状態とする。この時、管１に加える荷
重は、曲げ加工時の曲げモーメントＭにほぼ等し
いか、それよりも若干小さいモーメント（好まし
くは、0.6M〜0.8M）を生じさせる荷重に選定さ
れる。即ち、Ｐ＝（0.6〜0.8）μP₀ ……(12) この操作により、旋回アーム８及び管１は冷間
撓みや機械のガタを吸収して曲げ開始位置に移動
する。次に加熱器９を管１に対する所定の位置
A′に再位置決めする。次に、管１に加わる曲げ
モーメントはほぼ一定に保ちながら、駆動機構１
５による車輪１４への荷重をかけ、所定の値P₂
まで増加させる。この時同時に駆動機構１０によ
る荷重は減少する。その後、加熱器９による加熱
温度を曲げ温度にまで上昇させ、同時に駆動機構
１０による荷重を曲げに必要な荷重Ｐとすること
により、曲げが開始され、管１は破線で示す曲げ
開始位置から曲りながら前進して連続的な曲げ加
工が行われる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明では曲げ加工に
先立ち、管に曲げ加工時の曲げモーメントと同方
向の曲げモーメントを付与しているので、管に冷
間撓みが生じ、旋回アームがこの冷間撓みや機械
のガタを吸収した位置に変位する。この状態で、
必要に応じ加熱器の再位置決めを行い、次いで管
を曲げ温度まで昇温させ、曲げ加工を開始するた
め、正確な曲げ角度や曲げ半径を得ることがで
き、且つ曲げスタート部に曖昧曲げ部が生じな
い。かくして、本発明では高精度の曲げ加工を行
い得る優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は管移動式の曲げ加工の説明図、第２図
は管定置式の曲げ加工の説明図、第３図は管移動
式での増肉曲げ加工の説明図、第４図は本発明に
おける荷重付与の経時変化を示すグラフ、第５図
は管定置式での増肉曲げ加工の説明図である。１…管、２…固定機構、３…旋回軸、４…旋回
アーム、５…駆動機構、６…加熱器、７…旋回
軸、８…旋回アーム、９…加熱器、１０…駆動機
構、１１…圧縮用車輪、１２…駆動機構、１４…
圧縮用車輪、１５…駆動機構。

Claims

【特許請求の範囲】１曲げ加工すべき金属管を、環状の加熱器で局
部的に加熱し、該加熱部を前記金属管の長手方向
に移動させながら、前記金属管に曲げモーメント
を与えて連続的に曲げ加工する方法において、曲
げ加工開始に当たつて前記加熱器で金属管を曲げ
加工に必要な曲げ温度にまで昇温させる前に、前
記金属管に、所定の曲げ加工に必要な曲げモーメ
ントと同方向の初期曲げモーメントを付与し、そ
の後金属管の加熱温度を前記曲げ温度にまで昇温
させるとともに、金属管に曲げに必要な曲げモー
メントを付与し、曲げ加工を開始することを特徴
とする金属管の曲げ加工方法。２曲げ加工すべき金属管を、環状の加熱器で局
部的に加熱し、該加熱部を前記金属管の長手方向
に移動させながら、前記金属管に曲げモーメント
を与えて連続的に曲げ加工する方法において、曲
げ加工開始に当たつて前記加熱器で金属管を曲げ
加工に必要な曲げ温度にまで昇温させる前に、前
記金属管に、所定の曲げ加工に必要な曲げモーメ
ントと同方向の初期曲げモーメントを付与し、そ
の状態で前記加熱器の金属管に対する位置を調整
し、その後金属管の加熱温度を前記曲げ温度にま
で昇温させるとともに、金属管に曲げに必要な曲
げモーメントを付与し、曲げ加工を開始すること
を特徴とする金属管の曲げ加工方法。