JPH0671347A - 金属管の加熱曲げ方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波加熱コイル９で金属管２を誘導加熱
し、金属管２が送り出されることによりベンディングア
ーム５が回転して、金属管２の加熱部を変形して曲げる
ようにしたものにおいて、金属管２の曲げ開始点に、こ
ぶや肉ひけが発生しないようにする。 【構成】 金属管２の送り出し及び加熱開始から金属管
２が若干量送り出されるまではベンディングアーム５の
回転を停止し、その後にベンディングアーム５を回転さ
せる。このベンディングアーム５を一時的に停止させる
ために、ベンディングアーム５に係合、解除するストッ
パ８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属管を高周波加熱コ
イルで誘導加熱しながらベンディングアームで曲げ加工
する金属管の加熱曲げ方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属管を曲げ加工する装置として従来、
送り出し装置により金属管の一端側を把持してその軸方
向に送り出し、この送り出される金属管の曲げ部分を高
周波加熱コイルで局部的に誘導加熱し、送り出し方向に
おける高周波加熱コイルより下流に位置して金属管を把
持しするベンディングアームを設け、金属管が送り出さ
れることにより、ベンディングアームが回転して前記誘
導加熱部を変形して曲げ加工するようにしたものがある
（例えば特開平３−２３０８１９号公報）。

【０００３】そして、そのベンディングアームは、金属
管の送り出し及び加熱の開始と同時に金属管に追従して
回転し、曲げを開始するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のように、金
属管の加熱と同時に曲げを開始すると、金属管の軸方向
の加熱された範囲が狹い状態において曲げ起動モーメン
トにより急激に曲げられるため、図１０に示すように、
金属管２における曲げ開始点ニの内側に圧縮力による座
屈によって、こぶ２２が発生し、外側に引張り力による
肉ひけ２３が発生する。そのため、金属管の外観を損ね
たり、応力集中による金属管の切損等を招来する問題が
ある。

【０００５】そこで本発明はこのような、こぶや肉ひけ
の発生を防止する金属管の曲げ方法及びその装置を提案
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、第１の発明は、送り出し装置（１）により金属管
（２）の一端側を把持してその軸方向に送り出し、この
送り出される金属管の曲げ部分を高周波加熱コイル
（９）で局部的に誘導加熱し、送り出し方向における高
周波加熱コイル（９）より下流に位置して金属管（２）
を把持するベンディングアーム（５）を設け、金属管が
送り出されることにより、ベンディングアーム（５）が
回転して前記誘導加熱部を変形して曲げ加工するように
したものにおいて、金属管（２）の送り出し開始時に高
周波加熱コイル（９）により加熱を開始し、この加熱開
始時より若干金属管が送り出された後に、ベンディング
アーム（５）の回転を自由にして、ベンディングアーム
（５）の回転による曲げモーメントを金属管（２）に作
用させるようにしたことを特徴とする金属管の加熱曲げ
方法である。

【０００７】更に第２の発明は、上記の方法を達成する
ための装置であって、金属管（２）をその長手方向へ送
り出す送り出し装置（１）と、該金属管の一部を誘導加
熱する環状の高周波加熱コイル（９）と、送り出し方向
における高周波加熱コイルとほぼ同一位置に金属管から
曲げ半径だけ離間した位置を中心として回転するベンデ
ィングアーム（５）と、該ベンディングアームに固定さ
れて金属管を把持するクランプ（７）とを備え、送り出
し装置（１）により金属管（２）が送り出されることに
より、ベンディングアーム（５）の回転によって金属管
の誘導加熱部を変形して曲げ加工するようにしたものに
おいて、前記ベンディングアーム（５）のクランプ
（７）を、金属管を摺動可能に把持するように構成し、
更に、ベンディングアーム（５）の回転を一時的に停止
させるストッパ（８）をベンディングアーム（５）に係
合、解除可能に設けたことを特徴とする金属管の加熱曲
げ装置である。

【０００８】

【作用】高周波加熱コイル９により金属管２を誘導加熱
し、送り出し装置１を作動して金属管２を送り出す。こ
の送り出し開始時においては、ストッパ８はまだベンデ
ィングアーム５に係合し、ベンディングアーム５は回転
しない。

【０００９】そのため、金属管２はベンディングアーム
５のクランプ７内を摺動して若干送り出される。この摺
動の間、高周波加熱コイル９により、金属管２が誘導加
熱される。

【００１０】そして、所定量、例えば数十ミリ金属管２
が送り出された後に、ストッパ８がベンディングアーム
５から解除され、ベンディングアーム５が自由回転状態
になって、金属管２の送り出しに追従して回転する。

【００１１】このベンディングアーム５の回転により、
金属管２に曲げモーメントが作用し、金属管における変
形抵抗が最も低下した加熱部分において曲げられる。こ
のとき、金属管２の曲げによる伸縮作用は、図１１で示
す加熱開始点ホから曲げ開始点ニまでの長い距離の加熱
部分で分散して行われる。

【００１２】そのため、図１１に示すように、曲げ開始
点ニ部に、こぶや肉ひけ等の欠陥が発生しない。

【００１３】

【実施例】次に本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。図１において、１は曲げ加工すべき金属管２をチ
ャック３により鉛直姿勢に把持してその金属管２を下方
へ送り出す送り装置で、油圧シリンダ等により作動す
る。

【００１４】４は金属管２を鉛直姿勢で下方へ送るガイ
ドローラで、通過する金属管２に接触して回転するよう
に複数個（図では４個）図示しない機体に設けられてい
る。５は図示しない機体に設けた回転軸６を中心として
回転するベンディングアームで、その回転軸６は、金属
管２を曲げる位置イの側部において、金属管２の曲げ半
径だけ金属管２の軸心から離間して設けられている。

【００１５】７はクランプで、図１のように曲げ加工前
の状態における鉛直姿勢の金属管２の下端部、すなわ
ち、金属管２の曲げ位置イより若干下方に突出した金属
管２の下端部を把持するようにベンディングアーム５に
一体的に具備されている。該クランプ７は、金属管２の
両側から把持するように左右に２分割されていると共に
金属管２が摺動できるように金属管２を軽く保持してい
る。

【００１６】８はストッパで、油圧シリンダ８ａによ
り、図１において左右方向に前後進するようになってお
り、ベンディングアーム５のクランプ７を図１のように
水平状態にしてストッパ８を前進させることにより、図
のように該ストッパ８がクランプ７の下面に係止して、
そのクランプ７の水平姿勢を保持するようになってい
る。

【００１７】また、該ストッパ８の係止面である先部上
面は、前方が下方へ傾斜する傾斜面８ｂに形成され、該
ストッパ８が除々に後退することにより、ベンディング
アーム５が除々に下方へ回動するようになっている。

【００１８】９は高周波加熱コイル（以下加熱コイルと
いう）で、図示しない高周波発信器から高周波電流を通
電することにより、金属管２を誘導加熱するようになっ
ている。

【００１９】１０は加熱コイル９部に具備したガイドロ
ーラである。この加熱コイル９とガイドローラ１０につ
いて、図２乃至図６により詳述する。

【００２０】加熱コイル９は図２に示すように一部にお
いて分離された有端の環状に形成されていると共にその
内径は図３に示すように、通過する金属管２の外周面と
の間に、わずかな隙間Ｄ₁ が生じるように設定されてい
る。更にその縦断面形状は、図３及び図６に示すよう
に、その内端面９ａの上下幅Ｌ₁ が狹く形成され、その
内端から外方へ向う上面９ｂは、内端側が下降する傾斜
面に形成されている。

【００２１】この内端面９ａの上下幅が狹い程、また内
端面９ａと金属管２の外周面２の隙間が小さい程、金属
管２の軸方向への誘導加熱幅が狭くなり、局部的な加熱
が行えるため、前記の隙間Ｄ₁ と内端面９ａの上下幅Ｌ
₁ は狭くしてある。

【００２２】加熱コイル９の上面外周部には、図２に示
すように、加熱コイル９と同位置において分離された有
端の環状の冷却パイプ１１が固設されている。該冷却パ
イプ１１の外周には絶縁材料からなる保持板１２が連結
部材１３により固着されている。

【００２３】尚、加熱コイルは、図１７に示すように、
冷却パイプ１１から薄板状の銅板を突出させて形成して
も良い。このような薄板とすることにより、その内端面
９ａの上下幅Ｌ₁ を狹くすることができる。

【００２４】前記保持板１２は、機体に固定された受け
台１４上に、前後、左右方向に自由始動できるように摺
動可能に載置保持されている。ガイドローラ１０は、図
５に示すように前記加熱コイル９における保持板１２の
上面に固設した支持腕１０ａに回転可能に支持されてお
り、該ガイドローラ１０の周面の一部が金属管２の外周
面に接触するようになっている。

【００２５】該ガイドローラ１０は、金属管２の周方向
に対して３個等間隔に設置され、金属管２を、その軸芯
Ｘが前記環状の加熱コイル９の中心と一致するように案
内保持している。

【００２６】これにより、加熱コイル９の内端面９ａと
金属管２の外周面とのわずかな隙間Ｄ₁ が全周に亘って
均一に保持される。再び図１において、１５は水或いは
冷却液（以下水という）の受け皿で、前記加熱コイル９
の下部に近接して水平に配置され、図示しない機体に固
定されている。該受け皿１５の中央部には図１及び図７
に示すように流水穴１５ａが形成され、該流水穴１５ａ
の中心は、該流水穴１５ａを貫通する金属管２の軸心Ｘ
と合致し、かつ該流水穴１５ａの内径と金属管２の外径
との隙間Ｄ₂ は、水が落下するときに、金属管２の外周
面に当るように狹く設定されている。

【００２７】１６は受け皿１５上に水を供給する給水管
である。前記曲げ加工すべき金属管２は、単管でもよい
が、図１２及び図１３に示すような３層構造管でもよ
い。

【００２８】図１２に示す３層構造管は、曲げ加工すべ
き部分を蛇腹状のベローズ部１６ａとした金属製の内管
１６と、該内管１６の外周に巻設したセラミックスウー
ルからなる断熱材（或いは遮音材）１７と、該断熱材１
７の外周に設けた金属製の外管１８とで構成されてい
る。また、内外管１６と１８の一端部１９は相互にシー
ム溶接され、他端部２０は、内管１６にワイヤーネット
リング２１を溶接固着し、その外周に外管１８を縮管し
て軟接触するようにしてある。

【００２９】ベローズ部１６ａは、その内管１６の軸方
向に波状に形成され、その山部と谷部は、全周に亘って
形成されている。図１３に示す３層構造管は、上記のベ
ローズ部１６ａを、内管１６の曲げ方向側にのみ形成し
たもので、図１３に示すように、ベローズ部１６ａの山
部と谷部を形成する円の中心Ｏ′を内管１６の軸心Ｏか
ら下方へ偏心させている。その他の構造は図１２の３層
構造管と同様である。

【００３０】次に、曲げ加工方法について説明する。
尚、加熱コイル９の誘導加熱の作用によって曲げられる
管は、前記３層構造管では外管１８であり、これは、金
属製の単管を曲げると同じことであるため、この外管１
８と単管を含めて金属管２として曲げ加工方法を説明す
る。

【００３１】先ず図１に示すように、ベンディングアー
ム５を、そのクランプ７部が水平になるような姿勢に
し、ストッパ８をそのクランプ７の下面に係止して、ク
ランプ７を水平姿勢に保持する。

【００３２】また、金属管２をガイトローラ４により鉛
直姿勢にかつ下動可能に支持し、金属管２の上端部を送
り装置１のチャック３で把持し、金属管２の下端部を、
複数個のガイドローラ１０間及び加熱コイル９部に挿通
し、下端をベンディングアーム５のクランプ７内に、該
金属管２が摺動可能に軽く保持されるように嵌合する。

【００３３】また、受け皿１５上に水Ｗを必要量連続的
に供給する。次で、加熱コイル９に高周波発信器から高
周波電流を通電する。この通電により、金属管２は誘導
加熱されるが、加熱コイル９の内端面９ａの上下方向の
幅Ｌ ₁ が狹く形成され、かつ金属管２の外周面との隙間
Ｄ₁ が狹く設定されていることにより、金属管２は局部
的に、すなわち、金属管２の軸方向に対して極めて短い
幅において誘導加熱されて軟化される。

【００３４】この加熱後、送り出し装置１を作動して金
属管２を下方へ送り出す。この送り出し初期において
は、ストッパ８は、まだ係合状態にあり、ベンディング
アーム５は回転しない。そのため、金属管２の下端は、
図１のロの位置からクランプ７内を摺動して図８のハの
位置に若干下動する。この下動の間、加熱コイル９によ
り金属管２が誘導加熱され、その後に行われる曲げ開始
時点まで加熱送りされる。

【００３５】そして、所定量、例えば数十ミリ金属管２
が下動した時点から、ストッパ８を除々に解方向へ移動
させる。このストッパ８の解方向への移動により、その
傾斜面８ａによってベンディングアーム７が下方へ回動
可能になり、送り装置１による金属管２の下動により、
ベンティングアーム７は除々に図において時計方向に回
転する。この回動により金属管２に曲げモーメントが作
用し、その曲げモーメントは誘導加熱により変形抵抗が
最も低下した加熱部分に集中して、該加熱部分が曲げ変
形される。

【００３６】このとき、金属管２は前記のように、曲げ
開始時点まで加熱送りされているため、金属管２の曲げ
開始点にこぶや内ひけ等の欠陥部が発生しない。すなわ
ち、金属管２の加熱と同時に曲げを開始すると、金属管
２の軸方向への加熱範囲が狹い状態において、曲げ起動
モーメントにより急激に曲げられるため、図１０に示す
ように、金属管２における曲げ開始点ニの内側に座屈に
よるこぶ２２が発生し、外側に引張りによる肉ひけ２３
が発生する。これに対し、前記のように曲げ開始時点ま
でに加熱送りした場合には、曲げ開始時において、図１
１に示すように、曲げ開始点ニより以前の部分ホまで数
１０ミリに亘って加熱されているので、金属管２の曲げ
による伸縮作用が長い距離の加熱部分で分散して行われ
る。そのため、図１１に示すように、曲げ開始点ニ部
に、こぶや肉ひけ等の欠陥部がない曲管ができる。

【００３７】次で、ストッパ８が更に解方向に移動して
クランプ７から外れるとベンディングアーム５は自由回
転状態になり、送り装置１による金属管２の下動と共に
ベンディングアーム５は、金属管２の下端部を保持した
状態で、図において時計方向に回転する。

【００３８】金属管２の下動により、加熱コイル９によ
る誘導加熱部も移動し、かつ金属管２に、ベンディング
アーム５による曲げモーメントが加えられることによ
り、金属管２は、変形抵抗が最も下った加熱部分で曲げ
られながら下動し、図９に示すように曲げられる。

【００３９】また、受け皿１５上に供給した水Ｗは、流
水穴１５ａから金属管２の全周面に当って流下する。こ
の曲げ加工時においては、加熱コイルによる誘導加熱部
が狹い幅であること、及び受け皿１５を加熱コイル９に
近接して設け、加熱後すぐに加熱部を冷却して、変形抵
抗を素管の強さへ戻すようにしたことにより、細幅の加
熱部のみの変形が連続的に行われることになり、薄肉の
金属管であっても、曲げ部に座屈が発生することなく、
また、曲げによる偏平が抑えられ、真円度のよい曲管を
得ることができる。更に変形後の組織も安定する。

【００４０】金属管２にＳＵＳ４３０ＭＴを用い、その
板厚を１．５ｍｍとし、外径Ｄを６０．５ｍｍとし、曲
げＲを６０．５ｍｍ（Ｒ／Ｄ＝１）とし、加熱コイル９
の内端面９ａの上下幅Ｌ₁を１．０ｍｍとし、該内端面
９ａと金属管２の外周面との隙間Ｄ₁ を１．２５ｍｍと
し、金属管２を約８００〜９００℃に誘導加熱して曲げ
加工をしたところ、金属管には座屈が発生せず、また次
式（１）に従って偏平率を求めたところ、約１〜２％で
あった。

【００４１】 偏平率＝（Ａ−Ｂ）／Ｄ×１００ …（１） ここにＡとＢは、図１６に示すように、金属管２の最大
外径と最小外径である。

【００４２】従って、本実施例によれば、薄肉の金属管
を、座屈が発生することなく、かつ偏平率が約１〜２％
の範囲で、Ｒ／Ｄ＝１の小さな曲げ半径で曲げ加工がで
きる。

【００４３】また、水が流水穴１５ａから落下する際に
は、加熱された金属管２の外面に当り沸騰するが、その
水が重力により下方へ連続的に落ちて行くため、吹き上
がりが少なく、そのため、水が加熱コイル９まで吹き上
がって金属管２の加熱部を冷却することによる加熱不均
衡の発生を抑制できる。

【００４４】従って、金属管２の全周に亘って加熱が一
定となり、安定した曲げが可能になる。更に、加熱コイ
ル９の上面９ｂが図６に示すように傾斜したものにおい
ては、沸騰した水が上面９ｂに溜った場合、その傾斜面
により流下して流水穴１５ａから排出される。

【００４５】次に、前記図１２に示す３層構造管を曲げ
加工する場合について説明する。内管１６のベローズ部
１６ａが位置する部分の外管１８を前記のように加熱曲
げ加工すると、ベンディングアーム５の回転により、内
管１６にも曲げモーメントが作用する。このとき、内管
１６のベローズ部１６の剛性が直管状態よりも格段に低
いため、図１４に示すように、ベローズ部１６ａの曲げ
中心側である内側Ａが容易に縮み、また、外側Ｂが容易
に伸びて、内管１６が外管１８の曲げに追従して容易に
屈曲する。

【００４６】そのため、軟質材である断熱材１７が内外
管１６，１８間に介在されていても、内管１６は、ほぼ
冷間加工として曲げられ、偏平することなく、きれいな
曲げ形状となる。

【００４７】また、図１３に示すような３層構造管を加
熱曲げ加工した場合にも、図１５にに示すよう屈曲し、
前記図１２の３層構造管と同様にきれいな曲げ形状とな
る。また、加熱曲げ加工中に、金属管２（３層構造管も
同様である）が横振れした場合には、これに接触してい
る各ガイドローラ１０が、その接触状態を維持しつつ金
属管２に追従して同方向に同量だけ移動する。そのた
め、このガイドローラ１０と一体的に具備された加熱コ
イル９も同様に移動し、その加熱コイル９の内端面９ａ
と金属管２の外周面との隙間Ｄ₁ は金属管２が横振れし
ても変化することなく全周に亘って均一に保持される。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属管の
曲げ開始点に、こぶや肉ひけ等の欠陥が発生せず、金属
管の曲げ部の外観を損ねたり、応力集中による金属管の
切損等の招来を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す一部断面とした側面
図。

【図２】 同加熱部の平面図。

【図３】 図２におけるＡ−Ａ線断面図。

【図４】 図２におけるＢ−Ｂ線断面図。

【図５】 図２におけるＣ−Ｃ線断面図。

【図６】 高周波加熱コイルの拡大側断面図。

【図７】 水の受け皿の平面図。

【図８】 図１の状態から金属管を若干下降した状態を
示す一部断面とした側面図。

【図９】 図８の状態から金属管を送り出して曲げ加工
した状態を示す一部断面とした側面図。

【図１０】 従来の曲げ加工による金属管の曲げ状態を
示す側断面図。

【図１１】 本発明により曲げ加工した金属管の曲げ状
態を示す側断面図。

【図１２】 本発明により曲げ加工する３層構造管を示
すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図。

【図１３】 同じく他の３層構造管を示すもので、
（ａ）は側断面図、（ｂ）は正断面図。

【図１４】 図１２に示す３層構造管の曲げ状態を示す
側断面図。

【図１５】 図１３に示す３層構造管の曲げ状態を示す
側断面図。

【図１６】 偏平率を説明するための図。

【図１７】 高周波加熱コイルの他の例を示す側断面
図。

【符号の説明】

１ 送り出し装置 ２ 金属管 ５ ベンディングアーム ７ クランプ ８ ストッパ ９ 高周波加熱コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送り出し装置により金属管の一端側を把
   持してその軸方向に送り出し、この送り出される金属管
   の曲げ部分を高周波加熱コイルで局部的に誘導加熱し、
   送り出し方向における高周波加熱コイルより下流に位置
   して金属管を把持するベンディングアームを設け、金属
   管が送り出されることにより、ベンディングアームが回
   転して前記誘導加熱部を変形して曲げ加工するようにし
   たものにおいて、 金属管の送り出し開始時に高周波加熱コイルにより加熱
   を開始し、この加熱開始時より若干金属管が送り出され
   た後に、ベンディングアームの回転を自由にして、ベン
   ディングアームの回転による曲げモーメントを金属管に
   作用させるようにしたことを特徴とする金属管の加熱曲
   げ方法。
2. 【請求項２】 金属管をその長手方向へ送り出す送り出
   し装置と、該金属管の一部を誘導加熱する環状の高周波
   加熱コイルと、送り出し方向における高周波加熱コイル
   とほぼ同一位置に金属管から曲げ半径だけ離間した位置
   を中心として回転するベンディングアームと、該ベンデ
   ィングアームに固定されて金属管を把持するクランプと
   を備え、送り出し装置により金属管が送り出されること
   により、ベンディングアームの回転によって金属管の誘
   導加熱部を変形して曲げ加工するようにしたものにおい
   て、 前記ベンディングアームのクランプを、金属管を摺動可
   能に把持するように構成し、更に、ベンディングアーム
   の回転を一時的に停止させるストッパをベンディングア
   ームに係合、解除可能に設けたことを特徴とする金属管
   の加熱曲げ装置。