JPH04224024A - 管曲げ加工のための形状・寸法可変ダイ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管の曲げ加工に関し、
特に、曲げ加工を行うためにセグメント化ダイ（複数の
ダイセグメントによって構成されるダイ）を用いた形状
・寸法可変工具即ちダイに関する。

【０００２】

【従来の技術】長年に亙って多数の曲げ加工法が開発さ
れてきているが、一般的にいって、それらのうちの大部
分は、数通りの基本的方法の変型である。それらのうち
、管を複数の支持ダイの上に載せ、その管に１つの可動
成形ダイによって圧力をかけることによって管を曲げる
ダイプレス法と呼ばれる方法は、管に最高約１２０°ま
での曲げ（ベンド）を形成するのに有用である。３つの
三角形状に配列したローラを用いる、フォイル法と呼ば
れる管曲げ加工法では、中央のローラは調節自在であり
、外側の２つのローラは、位置が固定されていて、回転
駆動される。管を外側の２つの固定ローラと中央の調節
自在ローラの間に供給して最高３６０°までの曲げ（ベ
ンド）を形成することができる。圧縮法と呼ばれる方法
は、固定の曲げダイと可動押圧ダイを使用する。押圧ダ
イは、曲げダイの外周に沿って通りながら管を曲げダイ
の溝内に押し入れ、最高１８０°までの曲げを形成する
ことができる。回転引抜き曲げ加工法と呼ばれる方法は
、曲げダイを回転させ、押圧ダイを固定又は可動にする
点を除いては上記圧縮法に類似している。

【０００３】現在、発電所の高圧蒸気ボイラーに使用さ
れる１〜３ｉｎ（２．５４〜７．６２ｃｍ）径の管に曲
げを形成するのに、ほとんどの場合、回転引抜き曲げ加
工機が使用されている。回転引抜き曲げ加工機は、曲げ
加工すべき管の外径と、必要とされる曲げ（ベンド）の
曲率半径の大きさに応じて一定範囲の形状・寸法のダイ
を用いる。又、回転引抜き曲げ加工機は、１回に１つの
曲げ（ベンド）を形成するので、１つの加工物（管）に
例えばＳ字状に多数の曲げを形成するためにはその加工
物を漸次送って正確に位置づけしなおさなければならな
い。従って、多くの場合、それらのベンドを別の「点検
・手直し」工程において個々に点検し、正しい形状・寸
法に微調節しなければならない。従って、この回転引抜
き曲げ加工法は、時間と手間のかかる方法である。

【０００４】多数の曲げを形成する場合には、上記ダイ
プレス法は、すべての曲げ形成を１回のダイプレススト
ロークで行ってしまうので、回転引抜き曲げ加工法に比
べて３〜４倍速い。しかも、ダイプレス法の上記支持ダ
イは、固定されており、正確であるから、通常は、爾後
の「点検・手直し」工程を必要としない。しかしながら
、ダイプレス法では異る管の直径及び曲げ形状に適合さ
せるためには、多数の異るダイセット（ダイ一式）を必
要とする。そのために、通常、＄３，０００〜＄７，０
００もの価格に相当するダイの在庫を準備していなけれ
ばならない。しかも、そのようなダイを入手するには４
〜６週間もかかる。そのために、異るボイラー設計に必
要とされる多数の異る曲げ加工を行うのに、現在でもな
お、能率の悪い上記回転引抜き曲げ加工法が使用されて
いる。必要とされるすべての曲げ形状に合わせてそれぞ
れ適合するダイをすべて揃えておくことは採算上不適当
だからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、発電産業等に
おいて、正確で、時間能率が良く、費用効果の高い経済
的な管曲げ加工機及び方法を求める要望がある。本発明
の課題は、この要望を充足することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、管等の成形可能材料をダイプレス法で曲
げるための形状・寸法可変ダイを提供する。このダイは
、曲げるべき材料を受容するように半円形状に配列され
た複数のダイセグメントによって構成する。（複数のダ
イセグメントから成るダイをここでは「セグメント化ダ
イ」と称することとする。）これらの半円形状に配列さ
れたダイセグメントを半径方向に移動自在とし、それに
よって、このダイを組入れたダイプレス式曲げ加工機に
おいて曲げの曲率半径を一定範囲内で連続的に（無段階
的に）変更することを可能にする。各ダイセグメントは
、曲率半径を規定する湾曲面を備えた底辺を有するほぼ
三角形又はパイの形とする。好ましい実施例では、各ダ
イセグメントの底辺に、いろいろなこと夏外径の管の曲
げ加工に適合させるために交換自在のインサートを装着
する。

【０００７】従って、本発明の目的は、ダイプレス式曲
げ加工機に使用するための形状・寸法可変ダイを提供す
ることである。本発明のもう１つの目的は、材料を曲げ
るためのダイプレス式曲げ加工機に使用するダイの形状
・寸法を連続的に又は段階的に変更するための方法を提
供することである。

【０００８】

【実施例】本発明は、流動性（延性）材料を恒久的形状
に曲げるためのダイの形の工具の改良にある。第１図を
参照すると、管のダイプレス式曲げ加工に使用するため
の本発明のセグメント化ダイ１０が示される。ダイ１０
は、半円形状に配列された複数のダイセグメント１２に
よって構成される。第１図では、収縮位置にあるときの
ダイセグメント１２は実線で示され、拡張位置にあると
きのダイセグメント１２′は、鎖線で示されている。こ
れらのダイセグメント１２は、第１０図に示されるよう
な水平ダイプレス式曲げ加工機に使用するためのもので
ある。この種のダイプレス式曲げ加工機は周知であり、
例えばノードバーグ式ダイプレス式曲げ加工機は、肉厚
０．２５ｉｎ（６．３５ｍｍ）、外径２．５ｉｎ（６３
．５ｍｍ）の管を曲げる場合、７０〜１１５トンの荷重
をかける。このダイプレス式曲げ加工機は、ダイを「ボ
トムアウト」した（完全に押し抜いた）とき、約２００
トンのラム荷重に匹敵する５，０００ｐｓｉ（３５１．
５Ｋｇ／ｃｍ２　）の液圧を及ぼすことができる。第１
図では、ダイ１０は、５つのダイセグメント１２から成
るものとして示されているが、ダイセグメントの数は必
要に応じて増減することができる。各ダイセグメント１
２は、ほぼ三角形であるが、曲げ加工すべき管５２（第
１２図参照）を受容する底辺は湾曲面を有している。ダ
イセグメント１２は、第１図に実線で示される収縮位置
と鎖線で示される拡張位置の間で矢印１４で示されるよ
うに半径方向に移動自在であり、ダイセグメントを完全
収縮位置と完全拡張位置との間で半径方向に移動させる
ことにより、曲げの曲率半径を一定範囲内で連続的に変
更させることができる。ここでは本発明は管の曲げ加工
に適用されるものとして説明するが、本発明はそれに限
定されるものではなく、中実棒等の他の形状の材料にも
適用することができることを理解されたい。

【０００９】ダイセグメント１２′は、第１図に鎖線で
示されるように拡張位置へ伸張されたとき、各隣接する
ダイセグメント１２′の間に間隙１６を生じる。この間
隙１６は、下記の式によって定義される。 Ｇ＝２Ｄ　ｓｉｎ（１８０／２Ｎ） ここで、 Ｇ＝間隙１６の幅（ｉｎ） Ｄ＝ダイ１０の半径方向の伸張距離（ｉｎ）Ｎ＝１８０
°の円弧内に存在するダイセグメントの数ダイセグメン
ト１２′が拡張位置にあるときは、ダイセグメント間の
間隙１６が比較的大きいために薄肉の管を曲げ加工する
場合管を間隙１６のところで座屈させるおそれがある。 例えば、０．２０００ｉｎ（５．０８ｍｍ）の肉厚を有
するＡＳＴＭ　　Ａ２１０　　Ａ１のような外径２．５
ｉｎ（６３．５ｍｍ）の炭素鋼管を曲げ加工する場合、
曲率半径４〜６ｉｎ（１０．１６〜１５．２４ｃｍ）の
範囲内の曲げであれば、管内に支持部材を挿入しなくて
も、管に座屈を起こさせることなく単一のセグメント化
ダイ１０によって曲げ加工を首尾よく実施することがで
きることが実験によって確認された。その場合、１．２
３６ｉｎ（３１．３９９４ｍｍ）もの間隙１６が存在し
たとしても、管にほとんど座屈が生じなかった。以下の
表１は、いろいろな肉厚の外径２．５ｉｎ（６３．５ｍ
ｍ）の管にいろいろな曲率半径の曲げ加工を行った場合
の結果を示す。この表にみられるように、管の肉厚が０
．２００ｉｎ（５．０８ｍｍ）以上で、ダイセグメント
の間隙が１．２３６ｉｎ（３１．３９９４ｍｍ）までの
場合、どの曲げ曲率の場合にも良好な結果が得られた。

【００１０】

【表１】

【００１１】ダイが半径方向に拡張されても、各ダイセ
グメント１２′の三角形の底辺の曲率は不変であるから
、ダイが半径方向に拡張されると、ダイセグメントが集
まって画定する円弧輪郭は真の円弧からはずれたものと
なるが、曲げ加工される管に及ぼす影響は無視しうる程
度のものであることが認められた。

【００１２】第２，３図を参照して説明すると、本発明
の変型実施例として、各ダイセグメント１２の底辺に締
着具（ねじ又はボルト等）２２によって交換自在のイン
サート２０を付設することができる。インサート２０は
、特定の外径の管を受容するようになされた断面半円形
を有し、ダイセグメントの底辺に沿う方向の円弧状曲面
も特定の曲げ加工を実施するのに適合したものとするこ
とができる。従って、インサート２０を交換することに
よって、同一のセグメント化ダイを用いていろいろな異
る直径の管に一定範囲の曲率の曲げ加工を行うことがで
きる。

【００１３】第４、５図は、ダイセグメントを収縮位置
と拡張位置の間で半径方向に移動（伸縮）させ、収縮位
置又は拡張位置に維持するための手段の好ましい実施例
を示す。第５図にみられるように、この手段は、ラム支
持体２８と、ラム支持体２８内に締着具２６によって掴
持された調節自在のラム２４を含。ラム２４は、半円形
状に配列されたダイセグメント１２の基部の半円形に対
応するほぼ半円形の形状を有し（第４図参照）、ダイセ
グメント１２に接触するラムの半円形側の側面３０は、
傾斜している。即ち、側面３０は傾斜角θを有する傾斜
側面である。締着具２６を調節して進退させることによ
ってラム２４をラム支持体２４内で矢印２７で示される
ように上下に移動させることができる。ラム２４のこの
上下方向の運動は、ラムの傾斜側面３０によって各ダイ
セグメント１２に伝えられ、ダイセグメントを半径方向
内外へ並進移動させる。それによって、ダイセグメント
１２が拡張又は伸縮され、それらのダイセグメントによ
って構成されるダイ１０の動作面の曲率半径を連続的（
無段階的）に変更し規定する。

【００１４】上側ダイ支持体３２と下側ダイ支持体３４
が、ダイセグメント１２を上下から挟持して正しい平面
内に保持し、支持している。下側ダイ支持体３４は、ダ
イセグメントに力が及ぼされたときダイセグメントを確
実に保持するためにダイセグメントの下面に接触する案
内３６を備えている。又、案内３６は、個々のダイセグ
メントをそれらの拡張又は収縮移動中案内する役割を果
たす。

【００１５】調節自在のラム２４は、第４、５図の例の
ようにボルト２６によってではなく、ここに図示はしな
いが、ラムの位置を監視する線形可変差動変圧器（ＬＶ
ＤＴ）のようなセンサを介して制御される液圧手段によ
って移動させることもできる。この構成は、マイクロプ
ロセッサ又はコンピュータ（図示せず）によって自動的
に制御することができる。

【００１６】第６〜９図に示される別の実施例において
は、ダイセグメント１２が頂部端プレート３８と底部端
プレート４０の間に挟持されている。頂部端プレート３
８及び底部端プレート４０は、半円形であり、第６図に
示されるように収縮位置にあるダイセグメント１２と合
致するようになされている。端プレート３８、４０はダ
イセグメント１２の各々に対応する複数の半径方向のス
ロット４２（第６図）を有している。スロット４２は、
断面でみてＴ字形である。

【００１７】第６〜９図の実施例では、各ダイセグメン
ト１２に半径方向に整列した少くとも２つの穴４４、４
６が穿設されている。端プレート３８、４０の半径方向
のスロット４２は、ダイセグメント１２の穴４４、４６
に整列するように配置されている。穴４４と４６は、そ
れぞれダイセグメント１２の収縮位置と拡張位置を規定
するためのものである。例えば、収縮位置においては、
第８図に示されるように、締着具（ねじ）４８を端プレ
ート３８、４０のスロット４２を通し、ダイセグメント
の半径方向外方の穴４４に挿通することによってダイセ
グメントの位置を固定する。ダイセグメントを収縮位置
から半径方向外方へ移動させ、穴４４が端プレート３８
、４０のスロット４２の最外端を越えて外方へ移動した
ときは、ダイセグメントの半径方向内方の穴４６が端プ
レートのスロット４２の最外端に整列した位置で締着具
４８を端プレートのスロット４２を通し、ダイセグメン
トの内方の穴４６に挿通することによってダイセグメン
トを拡張位置に固定することができる。ダイセグメント
の半径方向内方の穴４６が端プレートのスロット４２の
最外端に整列した位置が、ダイセグメントの最大拡張位
置である。以上の説明から明らかなように、各ダイセグ
メントに２個以上の複数個の穴を穿設しておくことによ
ってダイのいろいろな異る曲率半径を規定することがで
きる。ただし、それらの穴の少くとも１つが、ダイセグ
メントの完全拡張位置において端プレートの半径の範囲
内に存在しなければならない。別法として、締着具４８
を端プレートのスロット４２を通し、ダイセグメントの
半径方向内方の穴４６に挿通することによってダイセグ
メントをスロット４２の半径方向の所望の位置に固定す
ることによってダイの曲げの曲率半径をいろいろに変更
することができる。ダイセグメント１２を所望の位置に
保持するためには、締着具４８は、Ｔ字形スロット４２
内にぴったり嵌合するものとすべきであり、六角穴付キ
ャップねじであることが好ましい。

【００１８】かくして、各ダイセグメント１２は、頂部
端プレート３８と底部端プレート４０の間にクランプさ
れる。半径方向のＴ字形スロット４２は、締着具４８及
び穴４４、４６と協同してダイセグメントの収縮位置か
ら拡張位置までの半径方向の位置調節を可能にする。

【００１９】第９図は、本発明の更に別の実施例を示す
。この実施例では、頂部端プレート３８と底部端プレー
ト４０に半径方向外方に向ってテーパを付す。それによ
って、端プレート３８、４０が半径方向の曲げ荷重にス
リップを生じることなく抵抗するのを助成する。各ダイ
セグメントにも、端プレート３８、４０のテーパに合致
するように中心に向ってテーパを付する。

【００２０】第１０図は、本発明のセグメント化ダイ１
０をダイプレス式曲げ加工機５０に組入れて使用する態
様の概略図である。曲げ加工すべき管又はパイプ５２は
、ダイプレスの裏当ストッパ５６に取付けられた調節自
在の型５４、５４と、本発明の形状・寸法可変ダイ１０
及び型５４、５４に対応してダイプレスのラム６０に結
合された管支持体５８、５８との間に挿入する。形状・
寸法可変ダイ１０を用いて管５２を曲げ加工するには、
ダイプレスのラム６０に矢印６２の方向にラム力を加え
る。ダイプレス式曲げ加工機５０及び形状・寸法可変ダ
イ１０の素材は、斯界において周知のように硬化鋼であ
る。

【００２１】

【発明の効果】先に述べたように、従来のダイプレス法
では異る管の直径及び曲げ形状に適合させるためには多
数の異るダイセットを必要とし、それらを在庫しておか
なければならないので、採算面で問題があった。そのた
めに、例えば異るボイラー設計に必要とされる多数の異
る曲げ加工を行うのには、現在でもなお、能率の悪い回
転引抜き曲げ加工法が使用されている。しかしながら、
本発明によれば、ダイの曲げの曲率半径を一定の広い範
囲内で連続的に又は段階的に変更することができるので
、広い範囲の形状及び寸法の曲げ加工に適合するために
多数の異る形状及び寸法のダイを在庫しておく必要がな
い。従って、本発明のセグメント化ダイ１０は、単一の
ダイで多数の異る直径の管を異る曲率に曲げ加工するの
に回転引抜き曲げ加工法に比べて作業時間の速いダイプ
レスを経済的に使用することを可能にする。更に、イン
サートを利用することにより異る直径の管を異る曲率に
曲げ加工するのに一層きめ細かく適合させることができ
る。

【００２２】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。例えば、非円弧状の曲げ加工を行うために、
各ダイセグメントの半径方向の長さを異なる長さとする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明の形状・寸法可変ダイの概略
平面図であり、ダイが収縮位置と拡張位置にあるところ
を示す。

【図２】第２図は、代表的な扇形ダイセグメントの概略
平面図である。

【図３】第３図は、第２図のダイセグメントの線ＩＩＩ
−ＩＩＩ　に沿ってみた立面図である。

【図４】第４図は、本発明のダイの曲げの曲率半径を変
更するための機械的手段の概略平面図である。

【図５】第５図は、第４図の線ＩＶ−ＩＶ　に沿ってみ
た断面図である。

【図６】第６図は、端プレートの平面図である。

【図７】第７図は、セグメント化ダイの変型例の平面図
である。

【図８】第８図は、ダイセグメントを挟持する端プレー
トの部分断面図である。

【図９】第９図は、端プレートの変型実施例の部分断面
図である。

【図１０】第１０図は、ダイプレスに組み込まれた本発
明のダイの部分断面図である。

【符号の説明】

１０：セグメント化ダイ １２、１２′：ダイセグメント ２０：インサート ２４：ラム ３０：傾斜側面 ３２、３４：ダイ支持体 ３８：頂部端プレート ４０：底部端プレート ４２：半径方向のスロット ４４、４６：穴 ４８：締着具

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】材料を曲げるためのダイプレス式曲げ加工
   機に使用するための形状・寸法可変ダイであって、曲げ
   るべき前記材料を受容するような形に移動自在に配列さ
   れた複数のダイセグメントと、曲げの曲率半径を一定範
   囲内で変更するために該各ダイセグメントを半径方向に
   移動させるための手段と、から成る形状・寸法可変ダイ
   。
2. 【請求項２】前記各ダイセグメントはほぼ三角形であり
   、曲率半径を規定する湾曲面を備えた底辺を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の形状・寸法可変ダイ。
3. 【請求項３】前記各ダイセグメントの前記底辺は、交換
   自在のインサートを有することを特徴とする請求項２に
   記載の形状・寸法可変ダイ。
4. 【請求項４】前記各ダイセグメントは、断面円形の材料
   を受容するようになされていることを特徴とする請求項
   ２に記載の形状・寸法可変ダイ。
5. 【請求項５】ダイセグメントを半径方向に移動させるた
   めの前記手段は、前記各ダイセグメントに半径方向の並
   進運動を与えるための傾斜側面を有する調節自在のラム
   を含むものであることを特徴とする請求項４に記載の形
   状・寸法可変ダイ。
6. 【請求項６】前記複数のダイセグメントは、半円形状に
   同延関係をなして配列されており、ダイセグメントを半
   径方向に移動させるための前記手段は、それらのダイセ
   グメントを上下から挟持する頂部端プレート及び底部端
   プレートと、該ダイセグメントを頂部端プレートと底部
   端プレートの間に挟持して固定するための締着具を含み
   、各ダイセグメントは少くとも２つの半径方向に整列し
   た穴を有し、前記頂部端プレート及び底部端プレートは
   、各々、各ダイセグメントの該穴に半径方向に整列する
   半径方向に延長したスロットを有しており、前記締着具
   を各ダイセグメントの前記穴のうちの特定の選択された
   穴及び頂部端プレート及び底部端プレート前記スロット
   に挿通してダイセグメントを頂部端プレートと底部端プ
   レートの間に挟持し固定することにより、曲げの曲率半
   径を一定範囲内で変更することができるようにしたこと
   を特徴とする請求項４に記載の形状・寸法可変ダイ。
7. 【請求項７】前記頂部端プレート及び底部端プレートは
   、中心に向って半径方向にテーパしており、それに対応
   して各ダイセグメントもテーパしていることを特徴とす
   る請求項６に記載の形状・寸法可変ダイ。
8. 【請求項８】材料を曲げるためのダイプレス式曲げ加工
   機に使用するダイの形状・寸法を変更するための方法で
   あって、複数のダイセグメントを、曲げるべき前記材料
   を受容するように移動自在に配列して成形ダイを形成し
   、曲げの曲率半径を一定範囲内で無段階的に変更するた
   めに該各ダイセグメントを半径方向に調節することから
   成る方法。
9. 【請求項９】前記各ダイセグメントとして、曲率半径を
   規定する湾曲面を備えた底辺を有するほぼ三角形のダイ
   セグメントを使用することを特徴とする請求項８に記載
   の方法。
10. 【請求項１０】前記各ダイセグメントの前記底辺に、い
    ろいろな異る寸法又は異る円形断面形状の材料に適合さ
    せるための交換自在のインサートを装着することを特徴
    とする請求項８に記載の方法。