JPH0332426A - 管の曲げ加工方法 - Google Patents

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） 本発明は管を塑性加工によって曲げる方法、詳しくは曲
げ加工方法の一つとして知られている引き曲げを利用し
て所定の曲率に曲げる方法に関するものである。

（従来の技術） 管、殊に金属円管の曲げ成形品は流体の各種配管に広く
使用されており、また建築構築用の部材など広い分野で
の用途が増加しつつある。

これらの曲げ成形品は一次製品である直線状の素材管を
ロール曲げ、プレス曲げ、引張り曲げ、押付は曲げ、引
き曲げなどの方法を用いて加工し二次製品としたもので
あるが、ロールや型などを用いて素材管を強制的に曲げ
る際に、特に管が薄肉であり或いは曲率が大きい場合は
曲げの内側に座屈によるしわが発生しやすく、或いは断
面形状が偏平化し更に局部的に潰れたリしやすいことは
広く知られている事実である。

座屈対策としては、全域引張応力場で加工するのが有効
とされているが、割れを生じやすいという欠点がある。

また、偏平化対策としては、型で拘束したり圧縮方向の
軸力を加えることが考えられているが、薄肉管について
は充分な効果がない。別の偏平化対策として、湾曲した
マンドレルやプラグを素材管に押し通すことが一部で実
施されており、この方法は有効であるが長尺の素材管に
適用することができない。

更に、これらの問題点とは別に、ロールや型の強度およ
びこれらを支えた装置全体の強度の面から、素材管を曲
げ変形させる加工力をあまり大きくできないので、加熱
手段を併用するかまたは比較的軟質の素材管を用いなけ
ればならないという制約がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は管を曲げ加工する際にロールや型などを用いて
単にそのまま強制的に曲げる。という従来の加工技術が
もっている座屈しやすい。

偏平化しやすい、管の材質に制限がある。などの技術的
課題を解決するためになされたものであって、その目的
とするところは引き曲げの技術を利用してしわを発生さ
せないとともに所定の断面形状を維持した所定曲率の曲
がり管を、材質に制限されることなく生産できる管の曲
げ加工方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、外葡周面に溝を有する回転型と前記溝に対向
した溝を有する押え型とを用い、素材管を前記回転型に
固定してその後方で前記二つの溝に挟み込み、前記回転
型を回転させて素材管を前記外側周面に沿って引張るこ
とにより曲げ変形させる、という引き曲げの方法を利用
し、前記二つの溝が作る孔型を素材管の断面よりも小さ
く形成し、素材管をこの孔型の中でほぼ全外側周面から
周方向ほぼ均等に圧下し塑性状態としながら曲げ変形さ
せることをもって前記技術的課題を解決するための手段
とした。

即ち、金属材料は塑性状態におかれていると僅かな外力
を付加するだけで容易に変形するという性質を有してお
り、本発明はこの性質を引き曲げに適用して管を曲げる
ものであって、しわが発生しないとともに所定の断面形
状を維持して硬質の管も容易に曲げ変形させることを可
能としたものである。

管を曲げたとき発生する偏平化は１曲げによって発生す
る引張り・圧縮応力により曲げの外側部分は内側へ、曲
げの内側部分は外側へそれぞれ移動しようとする結果と
して生ずるものであり、またしわの原因である座屈は曲
げの内側部分に存在する圧縮応力による塑性不安定現象
である。

本発明によると、素材管をその断面よりも小さい孔型を
形成した二つの溝の間に挟み込んでほぼ全外側周面から
周方向ほぼ均等の圧下刃を加えて塑性状態においている
ので、如何なる方向へ曲げる場合でも曲げに要する力は
小さくてよく、発生する引張り・圧縮応力をきわめて小
さくできる結果、偏平化や座屈を有効に防止することが
できる。また、曲げに要する力が小さくてよいため、型
自身および型を支えた装置全体を高強度とする必要がな
く設備面で有利であり、或いは従来曲げが不可能とされ
ていた高硬質の素材管を曲げることが可能となる。更に
。

素材管に曲げ変形が生ずるのは溝が形成する孔型によっ
て圧下刃が加えられている部分であり、そこではほぼ全
外側周面が押えつけられていることも偏平化の防止に役
立っている。

ここで、素材管がほぼ全外側周面から加えられる圧下刃
で圧延されることによって塑性状態とされた部分を曲げ
たとき偏平化などが防止されるという事実を、断面形状
の測定によって確認した試験結果に基いて説明する。

試験は第５図に示すように外側周面に溝１２．１４を有
する二個の圧延ロール１１．１３と、これらの溝１２．
１４が形成する孔型１５の出側に設置した拘束ロール１
６とを具えた装置を使用し、孔型１５に素材管Ｐを押込
んで圧延しながら圧延ロール１１、１３の回転により送
出させ、拘束ロール１６で押圧することにより管Ｐを孔
型１５の内部で一方の圧延ロール１１の方へ曲げ変形さ
せることによって行なった。

使用した素材管Ｐは外径３０ｍｍのアルミニウム押出し
円管（Ａ６０６３−　Ｆ　）で、肉厚１．５ｍｍ、２．
０ｍｍ、３、０ａｍの三種類である。また、圧延ロール
１１．１３は直径１５０ｍｍであって、溝１２．１４は
半径１４．５ｍｍの円弧に作られその両端の角は半径１
ｍｍの丸味がもたせである。尚、溝１２．１４の円弧の
中心は圧延ロール１１．１３の外側周面から１ｍｍだけ
外方に位置しており、従って円弧は半円よりも少し短か
い（第６図参照）。このような二個の圧延ロール１１．
１３の溝１２．１４の酸量距離に相当する圧延高さＵお
よび曲げ外側の曲率半径ρを変えて前記三種類の円管Ｐ
に曲げを施した。Ｕ　＝　２９．０ｍｍのとき二つの溝
１２．１４は真円上の円弧からなる孔型１５を形成する
（第７図参照）。

先ず、曲率１／ρを３　Ｘ　１０−３ｍａｄ−”とし、
曲げの半径方向からの角度φを曲げ外側の位置（第７図
Ｖ点）をφ＝０として外径をさまざまな角度位置で測定
した結果を第８図に示す。この図の横軸は角度φ、縦軸
は円管の加工前の外径り。

と加工後の外径りとの比Ｄ／Ｄ０であり１図中の実線は
圧延高さをＵ□＝　２９．００　ａｍ、　Ｕ　２＝　２
８．４５ｍｍ、　Ｕ３＝２７．２０　ｍａ＋としたとき
の孔型寸法の計算値であって、実測値はこれらの計算値
とよく一致している。

また、この試験と併せて肉厚１．５ｍｍの円管を圧延高
さを２７．２０ｍｍの一定として曲率ｌ／ρ（Ｘ　１０
−”ｍ＋ｅ−１）を変えた場合の断面形状の測定を行な
った結果、第９図に示すように実線の計算値および曲げ
を加えなかった場合（１／ρ＝０）とよく一致している
ことが確認された。

尚、φ＝９０は向かい合った圧延ロールの間隙部に相当
し圧延ロールによる拘束を受けないにもかかわらず異常
なバルジ変形を生じていないことが判る。また、これら
の結果から、曲げられた管の形状は肉厚や曲率などの條
件によることなく、孔型の形状のみによって決定される
ことが判った。

第二に、肉厚３．０ｍ４の円管を曲げて前記断面形状の
測定と同じ位置をφ＝０としたさまざまな角度位置で肉
厚を測定した結果を第１０図に示す、この図の横軸は角
度φ、縦軸は加工前の肉厚Ｓ。と加工後の肉厚Ｓとの比
Ｓ／Ｓｏであり。

一定の曲率１／ρ＝　３　Ｘ　１０−３ｍｍ−１とし圧
延高さを第８図の試験と同じＵ、、Ｕ２．Ｕ３として曲
げを施した。肉厚の周方向不均一は曲げによって生じた
ものであるが、本発明の場合は孔型で圧延することによ
り肉厚が増加するため、曲げの外側でも條件によっては
初期肉厚よりも厚くなることが判る。

これらの結果から、加工しようとする素材管の外径およ
び目標とする曲率に応じて圧延高さ。

拘束位置を決定することにより、正確に目標の曲率に曲
げられた管を作ることができることが判明し、またこれ
らの試験によって曲げられた管にしわの発生は認められ
なかった。

本発明においては１回転型が一方の圧延ロールに相当し
、押え型がもう一方の圧延ロールに相当するとともに素
材管を回転型に固定する締付は手段が拘束ロールに相当
することが明かであって、素材管は回転型の外側周面の
形状に従って曲げられるのである。

（作　　用） 製品の管径よりも少し大径の管を素材に用い、この素材
管を回転型の外側周面に固定してその後方で押え型を回
転型の外側周面にほぼ接触させ素材管を二つの溝に挟み
込んで回転型を回転させる。二つの溝が作る孔型は素材
管の断面よりも小さく、素材管はほぼ全外側周面から圧
下刃を受けて圧延され孔型の内部で塑性状態に置かれる
とともに固定個所で拘束されて回転型の外側周面上に押
圧される。従って、回転型の回転に伴い孔型を通って引
取られる素材管は、孔型の部分で圧延による応力と押圧
による応力との複合作用を受けて回転型の外側周面に沿
い曲げられる。

（実　施　例） 図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を実施するための装置の一例を概略的に
示したものであって、ロールからなる回転型１は外側周
面２に全周に亘って断面半円状の溝３を有しており、中
心の支持軸４に固定されて電動機などの適宜の原動機に
よって往復回転させられる。同じくロールからなる押え
型６は外側周面に全周に亘って断面半円状の溝７を有し
ており、この押え型６は支持枠８に取付けた支軸６ａに
回転自由に支持され、支持枠８は流体圧シリンダなどの
押付は手段９に取付けられている。更に、回転型ｌの外
側周面２には素材管を固定して拘束するクランプなどの
締付は手段５が設けられている。

二つの溝３．７は向かい合っていて第７図と同様の孔型
ｌＯを形成する。

このような構成の装置によって素材管を曲げるには、先
ず押え型６を回転型ｌから離して締付は手段５を素材管
Ｐの進入経路前方に位置させて回転型１と押え型６との
間を挿通させた素材管Ｐの先端を締付は手段５に固定す
る（第２図）。次に押え型６を外側周面２に接近させて
二つの溝３．７により所定の孔型１０を形成し、素材管
Ｐをこの孔型ｌＯに嵌込む（第３図）。そして、押え型
６を外側周面２にほぼ接触させたまま回転型ｌを回転さ
せると、素材管Ｐは孔型１０に引張り込まれその内部で
ほぼ全外側周面からほぼ均等の圧下刃を受けて圧延され
塑性状態におかれるとともに締付は手段５によって回転
型１の外側周面２に押圧され、圧延による応力と押圧に
よる応力とによって回転型ｌの外側周面２に沿い曲げら
れる。このとき、素材管Ｐが所定の進入経路を通って孔
型１０に引張り込まれるように孔型１０の入口前方にロ
ールからなる案内６Ａを設置し、曲げの圧力を受けさせ
るのがよい（第４図）。

尚、直線部分と湾曲部分とを有する製品を作ったとき、
湾曲部分は少し縮小しているが、しわがないとともに偏
平化していないので、流体を取扱う配管に使用したとき
損失を低減でき、また建築構築用部材に使用したとき外
観を損わない。

（発明の効果） 以上のように本発明によると、引き曲げによる曲げ加工
の技術に回転型と押え型の向かい合った溝が作る孔型を
素材管の断面よりも少し小さくする、という僅かな変更
を加えるだけできわめて容易に所定の曲率に曲げること
ができるものであって、素材管のほぼ全外側周面を周方
向ほぼ均等に圧下して塑性状態として曲げるので小さい
力で或いは硬質の管も確実に曲げられ、しかもしわの発
生や偏平化を伴うことがなく所定の断面形状を維持する
のである。従って、流体の各種配管や建築構築用部材な
ど広い分野に用いられる曲がり管を簡単に製造すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の一例を示す正面略図、
第２図、第３図、第４図はその動作を示す説明図、第５
図は本発明の試験装置の断面略図、第６図は第５図の圧
延ロールの拡大部分図、第７図は第５図の孔型の説明図
、第８図、第９図、第１０図は試験結果を示す図である
。 １・・・回転型、２・・・外側周面、３・・・溝、５・
・・締付は手段、６・・・押え型、７・・・溝、１０・
・・孔型、Ｐ・・・素材管、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　外側周面に溝を有する回転型と前記溝に対向した溝を
   有する押え型とを用い、素材管を前記回転型に固定して
   その後方で前記二つの溝に挟み込み、前記回転型を回転
   させて素材管を前記外側周面に沿って引張ることにより
   曲げ変形させるにあたり、前記二つの溝が作る孔型を素
   材管の断面よりも小さく形成し、素材管をこの孔型の中
   でほぼ全外側周面から周方向ほぼ均等に圧下し塑性状態
   としながら曲げ変形させることを特徴とする管の曲げ加
   工方法。