JPH03297517A

JPH03297517A - パイプの曲げ加工方法

Info

Publication number: JPH03297517A
Application number: JP9759290A
Authority: JP
Inventors: Naoki Nojiri; 野尻　直紀
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-04-16
Filing date: 1990-04-16
Publication date: 1991-12-27
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2544001B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、パイプの曲げ加工方法に関する。

（従来の技術）自動車には、所定の形状に曲げ加工された多数のパイプ
部品が使用されている。例えば、エンジン部品であるエ
キゾースト・マニホールドにあっては、ステンレス製の
パイプを使用することによって、排気効率の向上を図る
と共に、剛性や耐久性に支障をきたすことなく部品の軽
量化を図っている。

パイプを所定形状に曲げるための曲げ加工方法について
は、パイプの肉厚、曲げ角度、あるいは、パイプ部品の
形状等に応じて各種の方式があるが、そのうちの−例と
して、第１１図に示すような「引き曲げ方式」と称され
るものがある。

この方式にあっては、先ず、回転可能な曲げ型１に対し
、締付は型２によりパイプＰを締付け、このパイプＰの
背部を圧力型３で押さえておく。

そして、この状態の下で曲げ型１を回転してゆき、曲げ
型１の回転に伴って、パイプＰを曲げ型１の外周形状に
引き曲げるようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、−、ｌ＝−述したエキシース）・・マニホー
ルドは、多数の部品が搭載される狭小なエンジンルーム
内に取（＝ｊけられるものであるため、レイアウト上の
制約を受け、曲率半径の小さい曲げ加工（以下、極小曲
げ加工）を行わなければならない場合がある。この「極
小曲げ加工」とは、パイプの中心線での曲率をＲとし、
パイプの外径をｄとすると、Ｒ≦１．．５ｄとなる場合
の曲げ加工を表すものである。

この極小曲げ加工を前述した曲げ加工方法によって行っ
た場合、パイプＰの素材は、曲げの外側部分では引っ張
りの力を、曲げの内側部分では圧縮の力を受けるために
、曲げ部分にわれ、しわ等が発生することがあり、所望
のパイプ部品を得ることができなかった。この加工不良
状態を示すと第１２図の通りであり、第１２図（Ａ）に
示されるように、曲げ外側壁が内側にひけて曲げ部分の
中空孔が偏平断面ａになっているもの、同図（Ｂ）に示
されるように、曲げ外側壁にわれｂが生じているもの、
同図（Ｃ）に示されるように、曲げ内側壁にしわＣが生
じているものがある。われｂが発生したパイプ部品では
流体が外部に漏洩するため好ましくないのは当然である
が、偏平断面ａとなったもの、あるいは、しわＣが発生
したものにあっても、パイプ内部を流れる流体の通路抵
抗が増加するので好ましいものではない。

本発明は、」二足従来技術に伴う課題を解決するために
なされたものであり、前記われ等の加工不良を発生する
ことなく、パイプの極小曲げ加工を行い得るパイプの曲
げ加工方法を提供することを１的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するための本発明は、パイプの外周に当
接する受溝が形成され回転可能な曲げ型に対し、締付は
型によりパイプを締付け、前記曲げ型の回転に伴ってパ
イプを前記曲げ型の前記受溝に沿って曲げるパイプの曲
げ加工方法であって、前記曲げ型と該曲げ型に対向する
前記締付は型とにより前記パイプを締付けると共に、前
記曲げ型の前記受溝に連なる受溝が形成され前記曲げ型
に隣接するワイパと該ワイパに対向する圧力型とにより
前記パイプを挟持した後に、前記パイプの挟持側から締
付は側に向かう軸方向の加圧力を前記パイプに対して加
えつつ、前記曲げ型を曲げ開始位置から曲げ終了位置ま
で回転させ、この回転に伴って前記パイプを前記曲げ型
の前記受溝に沿って曲げるようにしてなり、前記パイプ
の曲げ開始から曲げ終了に至るまでの前記加圧力の加圧
速度のパターンと前記曲げ型の回転速度のパターンとを
相似にしたことを特徴とするパイプの曲げ加工方法であ
る。

（作用）まず、パイプを締付は型により回転可能な曲げ型に締付
けると共に、曲げ型に隣接するワイパと圧力型とにより
挟持する。

その後、パイプの挟持側から締イマ１け側に向かう軸方
向の加圧力をパイプに対して加えつつ、曲げ型を曲げ開
始位置から曲げ終了位置まで回転させる。

すると、パイプの曲げの外側部分にはパイプの素材が押
し込まれ、また、曲げの内側部分では素材の押し込みが
ワイパにより規制されながら、パイプは曲げ型の回転に
伴いこの曲げ型の受溝に沿って曲げられることになる。

しかも、パイプの曲げ開始から曲げ終了に至るまで加圧
速度のパターンと回転速度のパターンとが相似であるた
め、加圧力によるパイプの送り量と曲げ型の回転による
パイプの送り量との間に差が生じることはない。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１〜６図は、本発明のパイプの曲げ加工方法を具体化
したパイプベンダ装置を示すものである。

このパイプベンダ装置を概説すれば、パイプの送り及び
ヒネリを行う走行装置６と、パイプの曲げ加工を行う曲
げ加工機構８と、曲げ加工の際に軸方向の加圧力をパイ
プに加える加圧機構２１とを有し、第１０図（Ａ）、（
Ｂ）に示されるようなパイプ部品を製造するために使用
される。このパイプ部品は、前述したエキゾースト・マ
ニホールドであり、狭小なエンジンルーム内におけるレ
イアウト上の制約を満足させるために極少曲げ加工Ｋが
施されている。そして、このパイプベンダ装置は、パイ
プの送り、パイプのヒネリ、曲げ角度等を数値制御する
ことによって、パイプの曲げ加工を所定の方向、角度に
連続的に行っている。

更に、曲げ加工の際には、前記曲げ加工機構８における
曲げ速度と前記加圧機構２１における押し速度とが同期
制御されるようになっている。

更に詳述すると、パイプベンダ装置は、第１．２図に示
すように、装置本体としてのベツド４を有し、この」二
端面には、後述する曲げ加工機構８に向かう方向に延伸
するレール５が設けられている。このレール５上には、
レール５の延伸方向及びこれと直交する方向に移動可能
なテーブル２０が取付けられており、該テーブル２０に
、走行装置としてのキャリッジ６が固定されている。キ
ャリッジ６の先端には、パイプＰの一端を保持スると共
にパイプＰにヒネリを加えるために、軸心を中心として
両方向に回動自在なチャック７が設けられている。該チ
ャック７が所定角度だけ回動するのに伴ってパイプＰも
前記所定角度だけ回動して、前記ヒネリが加えられるよ
うになっている。

このチャック７を回転させるヒネリ用モータがキャリッ
ジ６に内蔵されており、また、テーブル２０自身をレー
ル５に沿って進退移動させる送り用モータがテーブル２
０に設けられている。

曲げ加工機構８は、ベツド４の端部に設けられており、
パイプＰの軸方向所定位置を挟持する挟持部９と、パイ
プＰを締付けると共に曲げ加工を行う締付は部１０とか
ら構成されている。

前記挟持部９は、第４図に示すように、支持板１１を介
してベツド４に固定されており、パイプＰの曲げ内側部
分に位置しパイプＰの曲げ内側壁に当接するワイパー２
が前記支持板１１に取付けられている。このワイパー２
は、パイプＰの曲げ加工の際に曲げ内側壁にしわが生じ
るのを防止するためのものであり、パイプＰの外径、曲
げ半径に応じて交換あるいは取付は位置を調整してボル
トにより固定されている。ワイパー２におけるバイブＰ
側の端面には、断面略半円形の受溝１２ａが形成されて
いる。一方、前記支持板１１のパイプＰの曲げ外側部分
には、油圧により駆動される第１油圧シリンダ１３が設
けられており、このシリンダ１３のロッド１４の先端に
は前記ワイパー２に対向する圧力型３が連結されている
。これにより、圧力型３はパイプＰの曲げ外側壁に対し
て進退可能となっており、圧力型３におけるパイプＰ側
の端面には、断面略半円形の受溝３ａが形成されている
。そして、前記キャリッジ６に保持されたパイプＰがワ
イパー２の受溝１２ａに沿って搬入された後、油圧シリ
ンダ１３が駆動され圧力型３が前進移動することにより
、受溝１２ａ、３ａでパイプＰを挟持するようになって
いる。

また、前記締付は部１０は、第３．５図に示すように、
回動軸１７を中心としてベツド４に対して回動自在に設
けられており、前記回動軸１７には、上端面に係合溝１
５ａが形成された曲げロール１５が連結固定されている
。この曲げロール１５の上部には、第１図に示すように
、前記回動軸１７と同軸に円筒形状の曲げ型１が、その
下端面に形成された凸部１ｂが前記係合溝１５ａと係合
した状態で装着されている。この曲げ型１は、パイプＰ
の曲げ半径に応じて複数個の曲げ型１が用意されており
、パイプ部品の曲げ半径に適した曲げ型１に交換して使
用されるようになっている。

各曲げ型１の外周面には、断面略半円形の受溝１ａが形
成されている。前述したワイパ１２は、この曲げ型１に
隣接すると共に、受溝１２ａが曲げ型１の受溝１ａと連
らなる位置に調節されて、支持板１１に取付けられてい
る。一方、前記曲げロール１５に取付けられたブラッケ
ト１６には、油圧により駆動される第２油圧シリンダ１
８が設けられており、このシリンダ１８のロッド１９の
先０端には前記曲げ型１に対向する締（＝Ｊけ型２が連結さ
れ、これにより、締付は型２はパイプＰの外側壁に対し
て進退可能となっている。締（＝Ｊけ型２におけるパイ
プＰ側の端面には、断面略半円形の受溝２ａが形成され
ている。そして、前記挟持部９によりパイプＰを挟持し
た後、油圧シリンダ１８が駆動され締付は型２が前進移
動することにより、受溝１ａ、２ａでパイプＰを締付け
るようになっている。また、ベツド４には、締付は部１
０を曲げ開始位置と曲げ終了位置との間で回動させる駆
動部としての第３油圧シリンタ２６が内蔵されており、
この油圧シリンダ２６のロッド２７の先端には、前記回
動軸１７に設けられたピニオン２８と噛み合うラック２
つが連結されている。

加圧機構２１は、第１図に示すように、キャリッジ６に
保持されると共に前記挟持部９により把持されたパイプ
Ｐに対して、キャリッジ６側から軸方向の加圧力を加え
るものであって、テーブル２０の下面には、チェーン２
４か引っ掛けられている。また、減速機構２３、クラッ
チ、案内ロー１う２５を介して前記チェーン２４を駆動する電動モータ
、２２が前記ベツド４に数例けられている。

そして、チェーン２４を駆動しテーブル２０自体を牽引
することによって、前記加圧力が作り出されるようにな
っている。このような加圧力の値は、パイプ部品の曲げ
半径、曲げ角度等により決定され、パイプＰの曲げ初め
から曲げ終了まで追従して加えられるようになっている
。加圧力の一例を示すと以下の通りである。

パイプ外径ｄパイプ肉厚パイプ材質曲げ半径Ｒ曲げ角度Ｒ／ｄ４２．７ｍｍ２、　０ｍｍステンレス０ｍｍ９０度１．４（極小曲げ加工）の場合加圧力　　　　　３．　２ｔｏｎである。

ところで、曲げ加工の際における締イ（１け部１０の曲
げ速度と加圧機構２１の押し速度との制御に２は、第８図に示すような制御がある。すなわち、この場
合の制御にあっては、加圧機構２１は定速度制御（速度
ＶＯ）の下で前進しているのに対し、締付は部１０は曲
げ開始では加速し曲げ終了では減速するという加減速制
御の下で回転している。

しかしながら、上記制御を採用した場合には、加圧機構
２１の加圧によるパイプの送り量と締（＝Ｊけ部］、０
の回転によるパイプの送り量との間に差が生じることに
なるため、締付は部１０の締付は型２とパイプＰとに「
滑り」が発生し、高精度のパイプ部品を製造することが
できないという不具合を招く虞がある。

本発明者は、「滑り」の発生をな（して上記不具合を解
消するためには、締付は部１０の曲げ速度と加圧機構２
１の押し速度との制御を同期制御すれば良いことを開発
するに至った。

そこで、第７図に示すように、本実施例にあっては、加
圧機構２１の押し速度を検出する押し速度検出手段３１
と、締（＝Ｊけ部１０の曲げ速度を検出する曲げ速度検
出手段３２とが人出力部を介し３て制御部３０に接続されており、また、この制御部３０
には、加圧機構２１のモータ２２、締（＝Ｊけ部１０の
第３油圧シリンダ２６等が接続されている。前記押し速
度検出手段３１として、光電パルスを利用して速度を検
出するパルスカウンタ等がテーブル２０あるいはキャリ
ッジ６に取り付けられている。また、曲げ速度検出手段
３２として、エンコーダ等が締付は部１０の回動軸１７
に取り付けられている。

そして、制御部３０は、第９図に示すように、押し速度
検出手段３１及び曲げ速度検出手段３２からの信号に基
づいて、加圧機構２１のモータ２２を加減速制御する。

つまり、パイプＰの曲げ開始から曲げ終了に至るまで加
圧力の加圧速度のパターンと曲げ型１の回転速度のパタ
ーンとが相似となるように、加圧機構２１の押し速度を
、締（１け部１０の加減速制御に同期させて加減速制御
している。このような同期制御を採用することにより、
加圧機構２１の加圧によるパイプの送り量と締付は部１
０の回転によるパイプの送り量との間４に差が生じないようにしている。

尚、図示は省略するが、パイプの曲げ加工の際には、従
来公知の心金（マンドレル）が使用され、キャリッジ６
側からパイプＰ内に嵌合させた状態で曲げ加工を行うこ
とにより、曲げ部におけるパイプＰの偏平化、及び、し
わの発生が防止されるようになっている。

次に、本実施例の作用を説明する。

」二連したパイプベンダ装置を用いてパイプＰを曲げ加
工するには、第１〜３図に示されるように、パイプ部品
の外径、曲げ半径に応じた曲げ型１を選択し、これを曲
げロール１５」二に装着する。また、ワイパ１２を、そ
の受溝１２ａが前記曲げ型１の受溝１ａに連らなる位置
に調節して、支持板１１に取（＝Ｊける。そして、第１
、第２油圧シリンダ１３．１８のロッド１４．１９は、
ともに後進位置にあり、圧力型３、締付は型２はパイプ
Ｐに対して後退している。

前記パイプＰの一端は、キャリッジ６先端のチャック７
に保持されており、テーブル２０をパイ５プＰの軸方向及びこれと直交する方向に調整移動するこ
とにより、パイプＰの曲げ内側壁は、ワイパ１２と曲げ
型１の受溝１２ａ、１ａのそれぞれに当接している。

この状態の下で、パイプ部品の曲げ加工されない部分つ
まり直線部分に応じた距離分だけ、テーブル２０を曲げ
加工機構８側に前進させる。その後に、挟持部９の第１
油圧シリンダ１３を駆動して圧力型３を前進させ、ワイ
パ１２と圧力型３の両受溝１２ａ、３ａでパイプＰを挟
持すると共に、締イ・１け部１０の第２油圧シリンダ１
８を駆動して締付は型２を前進させ、曲げ型１と締（＝
Ｊけ型２の両受溝１ａ、２ａでパイプＰを締トｊける。

そして、電動モータ２２を駆動してチェーン２４により
テーブル２０を牽引することにより予め設定された値の
加圧力をパイプＰに作用させたまま、第３油圧シリンダ
２６を駆動させ、締付は部１０を回動軸１７を中心とし
て第３図に示す曲げ開始位置から第６図に示す曲げ終了
位置まで回動する。このとき、曲げ型１の回動に伴って
、パイ６プＰの曲げ外側壁Ｐｏは引っ張りの力を受けるが、軸方
向には所定の加圧力が加えられているため、これら両方
の力によって、曲げ外側壁ＰｏにはパイプＰの素材が押
し込まれることになることから、曲げ外側壁Ｐｏの薄肉
化によるわれが発生することはない。一方、曲げ内側壁
に連なる部分はワイパ１２の受溝１２ａに当接しており
、また、曲げ内側壁では回動に伴う圧縮力をもともと受
けているため、曲げ内側壁に軸方向の加圧力が作用して
もパイプＰの素材は曲げ内側壁には押し込まれることは
なく、前記加圧力は、ワイパ１２が当接しているパイプ
Ｐの肉厚が僅かに増加することによって吸収されている
。従って、前記加圧力を加えても、この力はワイパ１２
によって規制されるので、曲げ内側壁にし４つが生じる
ことはない。前述したパイプ外径、肉厚、加圧力等の条
件の下で曲げ加工したパイプ部品を検査したところ、ワ
イパ１２に当接したパイプＰの肉厚は、約２０％増加し
たに過ぎず、かつ、パイプＰの内周面にはしわが生じて
いないため、流体の通路抵抗を増加させ７ることにはならないことも判明した。更に、バイブＰ内
部に嵌合された心金によって、パイプＰの曲げ部分の内
周面を平坦化して、パイプＰの内側壁Ｐｉのしわの発生
が阻止されると共に、曲げ部分の中空孔の偏平化が阻止
されている。このように曲げ加工不良を阻止しながら、
パイプＰが回動軸１７を中心として曲げ型１の受溝１ａ
に沿って、第６図に示すように曲げられることになる。

しかも、加圧機構２１の押し速度を、第９図に示したよ
うに、締付は部１０の加減速制御に同期させて加減速制
御しているため、加圧機構２１の加圧によるパイプの送
り量と締（−＝Ｊけ部１０の回転によるパイプの送り量
との間に差が生じることはない。従って、締付は部１０
の締付は型２とパイプＰとに１滑り」が発生することは
なく、より一層高精度のパイプ部品を製造することが可
能となる。

そして、第６図に示す状態で第２油圧シリンダ１８のロ
ッド１９を後進させ、締付は型２をパイプＰに対して後
退させた後に、第３油圧シリンダ８を駆動して締付は部１０を曲げ開始位置まで戻すことに
よって、パイプＰの曲げ加工の１ザイクルか完了する。

次のサイクルに進む場合には、パイプ部品の直線部分に
応じてテーブル２０を前進させたり、前サイクルにおけ
る曲げ方向と異なる方向に曲げるときには、チャック７
を所定角度回動させた後に、」二連した曲げ加工の１−
サイクルを行い、これを繰り返すことによって、パイプ
Ｐは所定の方向、角度に連続的な曲げ加工が行われる。

」二連したように、本実施例にあっては、Ｒ≦１゜５ｄ
となる極小曲げ加工を、加工不良を生じることな（行う
ことが可能となり、また、数値制御されるパイプベンダ
装置に曲げ加工装置を組込むことによって、高精度の連
続的な曲げ加工が施された高品質のパイプ部品、例えば
、エキゾースト・マニホールドを得ることが可能となる
。

しかも、加圧機構２１と締付は部１０とを同期制御しな
がら曲げ加工を行うため、締付は部１０の締付は型２と
パイプＰとに「滑り」が発生することはなく、より一層
高精度のパイプ部品を製造１つすることが可能となる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、
例えは、パイプＰに軸方向の加圧力を加える加圧機構２
１−を、油圧により駆動されるアクチュエータにより構
成してもよい。

また、パイプＰを連続的に曲は加工しない場合には、走
行装置６は必要とせず、このときには、パイプにおける
挟持側の端部に押圧ブロックを当接させ、このブロック
に加圧機構２１を設けても良い。

更に、上記実施例では、加圧機構２１の押し速度の制御
を締イマ］け部１０の加減速制御に同期させる場合を示
したが、本発明は、パイプＰの曲げ開始から曲げ終了に
至るまでの加圧力の加圧速度のパターンと曲げ型１の回
転速度のパターンとが相似であれば良く、実施例の場合
とは逆に、締付は部１０の曲げ速度を、加圧機構２１の
定速度°制御（第８図参照）のように制御することも理
論上可能である。

（発明の効果）０上述したように、本発明によれば、パイプに対して軸方
向の加圧力を加えつつ、パイプの曲げ加工を行うように
したため、パイプの曲げ外側部分においては薄肉化によ
るわれの発生が防止でき、また、曲げの内側部分ではワ
イパにより前記加圧力を規制するようにしたため、曲げ
部分の内側においてはしわの発生が防止できる。

しかも、パイプの曲げ開始から曲げ終了に至るまでの加
圧力の加圧速度のパターンと曲げ型の回転速度のパター
ンとを相似にしたため、加圧力によるパイプの送り量と
曲げ型の回転によるパイプの送り量との間に差が生じる
ことがなくなり、締付は型とパイプとの「滑り」が発生
せず、より一層高精度にパイプの曲げ加工を行い得ると
いう実用−１−多大な効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のパイプの曲げ加工方法を具体化した
曲げ加工装置を組込んだパイプベンダ装置の側面図、第
２図は、同パイプベンダ装置の平面図、第３図は、曲げ
加工前の同装置の要部を示１す平面図、第４図は、第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面
図、第５図は、第３図の■−■線に沿う断面図、第６図
は、曲げ加工後の同装置の要部を示す平面図、第７図は
、同装置における加圧機構と締付は部の駆動制御を行う
制御部の概略ブロック図、第８図は、加圧機構の押し速
度と締（＝Ｊけ部の曲げ速度の制御の一例、第９図は、
−に記パイプベンダ装置における加圧機構の押し速度と
締付は部の曲げ速度の制御の一実施例、第１０図（Ａ）
、（Ｂ）は、同装置により曲げ加工されたパイプ部品を
示す斜視図、第１１図は、−膜内な曲げ加工方法の一例
を示す斜視図、第１２図（Ａ）〜（Ｃ）は、曲げ加工の
際に生じる加工不良を示す断面図である。１・・・曲げ型、３・・・圧力型、９・・・挟持部、１２・・・ワイパ、１ａ・・・受溝、　２・・・締付は型、４・・・ベツド
（装置本体）、１０・・・締付は部、１２ａ・・・受溝、２２６・・・第３油圧シリンダ（駆動部）２１・・・加圧機構、Ｐ・・・パイプ。

Claims

【特許請求の範囲】

パイプの外周に当接する受溝が形成され回転可能な曲げ
型に対し、締付け型によりパイプを締付け、前記曲げ型
の回転に伴ってパイプを前記曲げ型の前記受溝に沿って
曲げるパイプの曲げ加工方法であって、前記曲げ型と該
曲げ型に対向する前記締付け型とにより前記パイプを締
付けると共に、前記曲げ型の前記受溝に連なる受溝が形
成され前記曲げ型に隣接するワイパと該ワイパに対向す
る圧力型とにより前記パイプを挟持した後に、前記パイ
プの挟持側から締付け側に向かう軸方向の加圧力を前記
パイプに対して加えつつ、前記曲げ型を曲げ開始位置か
ら曲げ終了位置まで回転させ、この回転に伴って前記パ
イプを前記曲げ型の前記受溝に沿って曲げるようにして
なり、前記パイプの曲げ開始から曲げ終了に至るまでの
前記加圧力の加圧速度のパターンと前記曲げ型の回転速
度のパターンとを相似にしたことを特徴とするパイプの
曲げ加工方法。