JPH0671348A

JPH0671348A - 金属管の加熱曲げ装置における高周波加熱コイル

Info

Publication number: JPH0671348A
Application number: JP22986692A
Authority: JP
Inventors: Susumu Suzuki; 奨鈴木; Norichika Hamachi; 宣親濱地; Yutaka Sekido; 豊関戸
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】高周波加熱コイルによる金属管の誘導加熱幅
を狹くし、薄肉の金属管を、座屈を起すことなく小さな
曲げ半径で曲げ加工できるようにする。また、加熱後に
冷却するための冷却水が沸騰して高周波加熱コイルの上
面に付着しても、この冷却水を迅やかに流し落す。【構成】高周波加熱コイル９を薄板で形成してこれを
冷却パイプ１１に突出的に固定する。また、上面９ｂを
傾斜面に形成して金属管２との対向面を幅狹くする。

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
する高周波加熱コイルにおける加熱装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】金属管を曲げ加工する装置として従来、
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装置がある（例えば特開平
３−２３０８１９号公報）。

【０００３】そして、その高周波加熱コイルは、その体
内に冷却液が流通するようにした方形のパイプ状に形成
されているのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高周波加熱
コイルで金属管を誘導加熱し、この加熱部をベンディン
グアームの回転によって変形させ、その変形された部分
を直ちに冷却して曲げ加工するこの種の曲げ加工におい
ては、薄肉の金属管を小半径に曲げるためには、金属管
の加熱幅を狹くする必要がある。

【０００５】すなわち、金属管の軸方向の加熱幅が広い
場合には、曲げ時にその金属管が座屈を起こしたり、偏
平率が悪くなる。前記従来のように、高周波加熱コイル
を、その体内に冷却液が流通するように方形のパイプ状
に形成するものにおいては、必然的に金属管と対向する
面が金属管の軸方向に対して広くなり、金属管の加熱幅
が広くなる。

【０００６】そのため、薄肉の金属管を、Ｒ／Ｄ＝１
（Ｄは金属管の直径、Ｒは金属管の曲げ半径）で曲げる
ことができない。そこで本発明は、Ｒ／Ｄ＝１の曲げ加
工をもできる高周波加熱コイルを提案することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決するためのもので、第１の発明は、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、前記高周波加熱コイル（９）
を薄板で形成し、冷却パイプ（１１）に突出的に固定し
たことを特徴とするものである。

【０００８】第２の発明は、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、前記高周波加熱コイル（９）を冷却パイ
プ（１１）から水平に突出して配置し、その上面を、そ
の内端面側が下降する傾斜面に形成して、金属管と対向
する内端面における金属管（２）の軸方向に対する幅を
狹くしたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明の高周波加熱コイルによれば、その金属
管２と対向する内端面９ａの幅Ｌ₁を狹く形成できるた
め、金属管の誘導加熱幅を狹くすることができる。

【００１０】また、上面９ｂを、内端面方向が下降する
傾斜面に形成したものにおいては、この高周波加熱コイ
ルの下部に近接して冷却水を配置したものにおいて、冷
却時にその水が沸騰して高周波加熱コイル部の上部にま
で吹き上り、高周波加熱コイル部の上面に付着した場
合、その水は傾斜面により迅やかに流れ落ちる。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属管の
誘導加熱幅を極めて狹くすることができるため、薄肉の
金属管を、座屈を起すことなくまた偏平率を悪くするこ
となく、小さな曲げ半径で曲げ加工をすることができ
る。

【００４７】しかも、上面を傾斜面に形成したものにお
いては、冷却水が上面に付着した場合、冷却水を速やか
に流し落して、加熱のバラつきを防止することができ
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９高周波加熱コイル９ａ内端面９ｂ上面１１冷却パイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記高周波加熱コイルを薄板で形成し、冷却パイプに突
出的に固定したことを特徴とする金属管の加熱曲げ装置
における高周波加熱コイル。
【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、前記高周波加熱コイルを冷却パイプから水平に突出して
配置し、その上面を、その内端面側が下降する傾斜面に
形成して、金属管と対向する内端面における金属管の軸
方向に対する幅を狹くしたことを特徴とする金属管の加
熱曲げ装置における高周波加熱コイル。