JPH09239449A

JPH09239449A - 金属管の曲げ加工方法

Info

Publication number: JPH09239449A
Application number: JP5049796A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kuboki; 孝久保木; Shinichiro Aisaka; 慎一郎逢坂; Munekatsu Furukata; 宗勝古堅
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-16
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JP3214339B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】多くの曲げ金型を用いることなく、曲げ部の曲
率半径が種々異なるＵチューブを、曲げ部全周にわたり
均一な曲げ半径で、しかも高能率で得ることのできる冷
間曲げ加工方法を提供する。【解決手段】クランプにより金属管の一ヶ所を拘持し、
回転駆動可能な孔型ロールを複数対備えた金属管支持装
置でクランプ直近の金属管を挟持し、クランプを所定の
半径で旋回移動させることにより、金属管をＵ字状に曲
げ加工する方法であって、あらかじめ曲げ加工後の曲率
半径の変動を調べることにより、曲率半径の変動が小さ
くなる最適のオフセット値Ｌ_Rを求めておき、曲げ開始
時にクランプ直近の孔型ロールを最適オフセット値とな
る位置に設定し、かつ、金属管の旋回速度と孔型ロール
の周速度との比を１以下に設定して曲げ加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属管をＵ字型に
曲げ加工する方法に係わり、さらに詳しくは、金属管を
複数対の支持ロールとクランプで把持して、支持ロール
とクランプのどちらか一方、または双方を所定の半径で
旋回することにより、均一な曲率半径でＵ字状に曲げ加
工する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電用熱交換器には、Ｕチューブ
と称されるＵ字型の鋼管が用いられる。このＵチューブ
は、通常、管外径が同一で、曲げ部の曲率半径と直管部
の長さの異なる管が所定数単位で使用される。また、そ
のＵチューブは、安全性を確保することが最重要課題の
一つであるので、高寸法精度、特に曲げ部の曲率半径が
可及的に均一であることが要求される。

【０００３】上記Ｕチューブのような形状の加工方法は
種々の方法があり、例えば特開昭５１−８６０６１号公
報、特開昭５０−１５７７３公報さらには実開昭５５−
１０３０１４号公報などに示される加工方法や装置が知
られている。

【０００４】上記特開昭５１−８６０６１号公報に示さ
れている曲げ加工方法は、いわゆるロータリードローベ
ンダーと称させる曲げ加工機を用いる方法である。この
方法は、被加工管材の外径とほぼ同一曲率の半円状の孔
型溝を外周面に形成した円盤状の曲げ金型を駆動回転さ
せることによって被加工管材を曲げ金型の外周面に順次
沿わせて曲げ成形する方法である。

【０００５】この加工方法は、金型を使用するので曲げ
部の加工精度がよいという利点を有する。しかし、曲げ
部の曲率半径が異なる曲げ管に加工する場合、その度に
直径が異なる曲げ金型に取り替える必要がある。そのた
め、曲げ金型を多数保有しておく必要があり、工具原単
位が嵩んで製品コストの上昇を招く。さらに、段取り替
えに長時間を要し、作業能率が悪いという欠点を有して
いる。

【０００６】また、特開昭５０−１５７７３号公報に示
されている方法は、いわゆる高周波ベンダーと称される
曲げ加工機を用いる方法である。この曲げ加工機は、被
加工管材をその軸長方向に移動可能に支持する案内ロー
ル対群、その出側近傍に固定設置された環状の高周波誘
導加熱手段と冷却手段を備え、加熱と冷却を終えた管先
端を把持するためのクランプを設けた旋回アームを具備
している。このクランプは旋回アームにより所定の曲げ
半径で旋回運動するが、旋回アーム上で旋回半径の変更
が可能となっている。

【０００７】被加工管材を局部的に加熱、冷却しつつそ
の管端をクランプで把持して旋回アームを旋回すること
によって曲げ成形する。

【０００８】したがって、この方法による場合には、旋
回アーム上に旋回半径変更可能に搭載した管材クランプ
の位置を調整することで、曲げ部の曲率半径の異なる曲
げ管を加工することがでる。そのため、曲げ金型を多数
保有する必要がないという利点がある。

【０００９】しかし、被加工管材を局部的に加熱、急冷
をおこなって加工する方法であるので、材料表面に酸化
スケールが発生したり、熱歪みが加わる。そのため、曲
げ加工後にこれら酸化スケールや熱歪みを除去する酸洗
処理や後熱処理が必要となる。

【００１０】実開昭５５−１０３０１４号公報に開示さ
れているパイプ用アール付け装置は、いわゆる３ロール
ベンダーと称される曲げ加工機である。この加工機によ
る方法は、外周面に被加工管材の外径とほぼ同一曲率の
半円状の孔型溝を形成した二対の受けロールで直状の被
加工管材を載置する。しかる後、受けロール対間の中央
部に対向配置した受けロール同様の押圧ロールを受け、
ロール対間に押し込んで被加工管材を曲げ成形する方法
である。

【００１１】したがって、この方法は、受けロール対の
間隔と押圧ロールの押し込み量を変更することにより、
曲げ部の曲率半径が異なった加工をすることができ、上
記の方法と同様に、曲げ金型を多数保有する必要がない
という利点がある。しかし、この曲げ加工方法は、いわ
ゆる３点支持の押し曲げであるので、曲げ部の曲率半径
が管外径の１０倍というようなＵチューブを曲げ成形す
ると、受けロール間の中央で被加工管材が折れ曲がり易
い。このため、成形後の曲げ部の曲率半径のばらつきが
大きい。また、加工後のスプリングバックした状態での
曲率半径の予測が困難なため、加工前の曲率半径の設定
が困難であり、再現性も乏しい。したがって、この方法
も高寸法精度の要求されるＵチューブの成形には適さな
い。もっとも、上記押圧ロールとして、曲げ部の曲率半
径に応じた大きさの直径を有するロールを用いると、あ
る程度曲率半径のばらつきを小さくすることできる。し
かし、この場合は多くのロールが必要となり、工具原単
位が嵩み製品コストの上昇を招くことになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多く
の曲げ金型を用いることなく、曲げ部の曲率半径が種々
異なるＵチューブを、曲げ部全周にわたり均一な曲率半
径で、しかも高能率で得ることのできる冷間曲げ加工方
法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者らは、多くの曲げ
金型を使用しないで冷間曲げ加工する方法として、クラ
ンプにより金属管の一ヶ所を拘持し、孔型ロールを複数
対備えた駆動可能な金属管支持装置でクランプ直近の金
属管を挟持し、クランプか金属管支持装置のどちらか一
方または双方を、所定の半径で旋回移動させることによ
り、金属管をＵ字状に曲げ加工する方法に着目した。こ
の加工方法で、曲げ部分の曲率半径を均一に加工する方
法について鋭意検討をおこなった結果、下記の知見を得
た。

【００１４】１）金属管の曲率半径が比較的均一になる
ように曲げるには、クランプ直近の金属管支持ロール対
のロール間に位置している金属管に最大曲げモーメント
が負荷される状態で曲げ加工する必要がある。

【００１５】２）そのためには、曲げ加工開始前に最適
オフセット値となるように金属管支持ロールとクランプ
とを設定して金属管を固定すればよい。

【００１６】３）しかし、最適オフセット値に設定して
曲げ加工しても金属管の曲率半径が変動する場合がある
が、その場合は曲げ加工中に、孔型ロールの周速比、ま
たはオフセット値を変化させることにより曲率半径の制
御をおこなえばよい。

【００１７】４）最適オフセット値に設定して曲げ加工
を開始し、加工途中に周速比またはオフセット値を制御
して加工しても、曲げ加工開始直後に局部的に曲率半径
が変化する場合があり、その場合は応答性の速いオフセ
ット値を調整して曲率半径を制御をすればよい。

【００１８】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その要旨は下記のとおりである。

【００１９】「クランプにより金属管の一ヶ所を拘持
し、回転駆動可能な孔型ロールを複数対備えた金属管支
持装置でクランプ直近の金属管を挟持し、クランプか金
属管支持装置のどちらか一方または双方を、所定の半径
で旋回移動させることにより、金属管をＵ字状に曲げ加
工する方法であって、あらかじめ曲げ加工後の金属管の
曲げ部の曲率半径の変動を調べることにより、曲率半径
の変動が小さくなる最適の下記するオフセット値
（Ｌ_R）を求めておき、曲げ開始時にクランプ直近の孔
型ロールを最適オフセット値となる位置に設定し、かつ
下記式で示す金属管の旋回速度（Ｒ・Ω）と孔型ロール
の周速度（ｒｅ・ω）との比（ロールの周速比η）を１
以下に設定して曲げ加工することを特徴とする金属管の
曲げ加工方法。

【００２０】オフセット値（Ｌ_R）：金属管支持装置と
クランプとで金属管を固定した曲げ加工前の状態で、旋
回中心点を通り金属管と直交する線と、クランプ直近の
孔型ロールの軸との距離ロールの周速比η＝ｒe・ω／Ｒ・Ω ｒe：有効ロール径 ω ：孔型ロール角速度Ｒ：旋回半径 Ω ：旋回角速度および、この曲げ加工方法において、曲げ角度が大きく
なるにしたがい加工部における曲率半径が大きくなる傾
向にある場合は、曲げ加工途中でロールの周速比ηが曲
げ加工開始時に設定した周速度比より除々に小さくなる
ように制御するか、またはオフセット値が除々に大きく
なるように制御し、また曲率半径が小さくなる傾向にあ
る場合は、曲げ加工開始時に設定した周速比よりもロー
ルの周速比が除々に大きくなるように制御するか、また
はオフセット値が除々に小さくなるように制御しながら
曲げ加工することを特徴とする金属管の曲げ加工方法。
さらにこの曲げ加工方法において、曲げ加工開始直後の
曲げ加工で曲率半径が局部的に大きくなる傾向にある場
合、曲げ加工開始前にオフセット値を最適オフセット値
よりも大きく設定して曲げ加工を開始するとともに、金
属管の曲率半径が局部的に大きくなる加工域でオフセッ
ト値を最適オフセット値まで除々に小さくし、また曲率
半径が局部的に小さくなる傾向にある場合は、曲げ加工
開始前にオフセット値を最適オフセット値よりも小さく
設定して曲げ加工を開始するとともに、金属管の曲率半
径が局部的に小さくなる加工域でオフセット値を最適オ
フセット値まで除々に大きくしながら制御することを特
徴とする金属管の曲げ加工方法。」

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の方法に用いる装置
の概略図である。同図（ａ）は、クランプを旋回させる
装置例を、（ｂ）は金属管支持装置を旋回させる装置例
を示す。

【００２２】図１（ａ）において、加工する直管状の金
属管４を挟持するための回転駆動可能な複数対の孔型ロ
ール群からなる金属管支持装置１と、金属管を拘持する
ためのとクランプ３とを備えており、クランプは旋回ア
ーム５の先端部に固定されている。図中の実線で示す図
は、曲げ加工開始前の状態を示す。このような状態で図
示しないモータにより旋回アーム５を旋回中心軸１０を
軸に旋回させ、点線で示すようにクランプを旋回させな
がら曲げ加工をおこなう。

【００２３】図１（ｂ）は、金属管支持装置を旋回する
点が（ａ）に示した装置と相違しているが両装置とも同
じ曲げ加工ができる。また、金属管支持装置とクランプ
とを同時に旋回軸を同一にして旋回させても同様であ
る。しかし、装置としてはクランプを旋回させる方が簡
単で実用的である。したがって、以下図１（ａ）に示す
装置で説明する。

【００２４】なお、クランプは金属管を拘持するための
締付け具であればどのようなものでもよいが、チャック
形式が好ましい。

【００２５】本発明者らは、（ａ）に示した構造の装置
を用い種々実験をおこなったところ、オフセット値を０
にして、クランプの旋回速度と金属管支持装置のロール
周速度とを等しくすると（後記する周速比１）、一定の
ばらつきの範囲で比較的安定した曲率半径の曲げ加工が
できることを確認した。しかしながら、目標範囲内の曲
率半径で加工できるものの曲率半径がばらつく場合があ
った。試行錯誤の結果、曲げ加工時に出側ロール対のロ
ール間［図１（ａ）、８参照］で曲げモーメントが最大
となるような状態で曲げ加工すると曲率半径を安定する
ことを見いだした。

【００２６】図３は、最大曲げモーメントの作用を説明
するための図である。

【００２７】図３に示すように、最大曲げモーメントの
作用する位置Ｘから出側ロール２までの距離が長いと、
時々刻々変化する金属管円弧部（ロール２とクランプ３
間）の長さの影響が大きくなり、曲率半径を均一にする
のが困難となる。曲げ終了時に最大曲げモーメントが出
側ロール対２のロール間８（以下ロール直下と記す）に
ない場合、図３（ｂ）に示すように最大曲げモーメント
の部位Ｘからローラ直下８まで曲率半径が均一にならず
徐々に大きくなる傾向がある。したがって、最大曲げモ
ーメントの作用する位置はロール直下とするのがよい。

【００２８】また、楕円率抑制の観点から見ても、ロー
ル直下に最大曲げモーメントがなくてはならない。楕円
率が大きくなる時、ロールの孔型形状を変更して楕円率
を抑制することが考えられるが、最大曲げモーメントが
ロール直下にないとロール形状変更の効果はない。

【００２９】最大曲げモーメントがロール直下に作用す
るようにするためには、曲げ加工開始前の金属管支持ロ
ール対の出側ロールの位置を調節してオフセットさせれ
ばよい。

【００３０】一定の値以上のオフセット値を設定するこ
とにより、最大曲げモーメントが出側ロール対のロール
間に作用し、出側ロール対のロール間で大部分の曲げ加
工がなされる。

【００３１】なお、上記オフセット値（Ｌ_R）とは、図
１に示すように、金属管支持装置１とクランプ３とで金
属管４を固定した曲げ加工前の状態で、旋回中心点を通
り金属管と直交する線ＡＡとクランプ直近の孔型ロール
２（以下出側ロールと記す）の中心軸Ｂとの距離Ｌ_Rを
いう。

【００３２】図４は、オフセットの効果を説明するため
の図である。

【００３３】オフセット値が０の場合、金属管４は実線
で示すように曲げ加工されるが、Ｌ_R だけオフセット
（材料の送り方向を＋にとる）させると、出口ロール直
下８の部分で曲げモーメントは最大となり、点線で示す
ような形状で曲げ加工され、曲率半径を小さくすること
ができる。

【００３４】しかしながら、オフセット値Ｌ_R を大きく
取りすぎると、曲げ開始部分（クランプ近傍）６での加
工度が増加し曲率半径が小さくなり過ぎる。これは、曲
げ開始時の曲げ部円弧部（出側ロール２とクランプ３
間）の長さが短くなるため出口ロール直下８に過大な曲
げモーメントが発生するためである。したがって、オフ
セット値Ｌ_R には最適値が存在するので最適値は、あら
かじめ実験により求めておく必要がある。

【００３５】なお、材料出側ロールだけをオフセットさ
せるのではなく、金属管支持装置全体をオフセットさせ
ても効果は同じである。

【００３６】最適オフセット値のみを曲げ加工開始前に
設定した加工では、曲率半径が少し大きい加工になる
と、曲げ加工が進行するにつれ曲率半径が除々に大きく
なる傾向となる。これを防止するには、金属管の旋回速
度と孔型ロールの周速度との比、すなわち下記するロー
ルの周速比ηを曲げ開始前に１より小さく設定しておく
のがよい。

【００３７】ロールの周速比η＝ｒe・ω／Ｒ・Ω ｒe：有効ロール径 ω ：孔型ロール角速度Ｒ：旋回半径 Ω ：旋回角速度旋回半径は、図１で示すＲで、曲げ半径に相当する。ま
た、旋回角速度は図１Ωで示す方向の旋回アームの角速
度である。図２は、有効ロール径を説明するための図
である。支持ロール２（ロール対のうち一方のロールの
み図示）の孔型で金属管４が支持されており、曲げ加工
が進行するに従って、金属管が移動するとともに、ロー
ル２も回転する。図中孔型の点Ｐにおける半径ｒ_e がロ
ールの有効径を示す。すなわち、孔型断面での点Ｐなる
位置は、ロール孔型面と金属管との相対すべり速度が０
となる点で、その位置における半径である。したがっ
て、周速比は、孔型ロールの点Ｐの位置における速度比
である。また、ロール周速比は、全孔型ロールの周速比
を示す。

【００３８】上記したように、曲げ開始前に最適オフセ
ット量と孔型ロール周速比を１に設定して曲げ加工する
と、曲率半径が比較的小さい加工の場合は均一な曲率半
径での加工ができる。しかし、曲率半径が少し大きくな
ると、曲げ加工の進行とともに少しずつ曲率半径が大き
くなる。このような場合には、孔型ロール周速比を１未
満と小さく設定して加工するのがよい。このように、最
適オフセット量と周速比とを曲げ加工中一定に設定する
ことにより安定した曲率半径で加工ができるのは、曲げ
半径Ｒが比較的小さい加工の場合である。すなわち、２
Ｒ／ｄが約７０以下（Ｒは曲げ半径、ｄは管の外径）の
ような場合は、上記方法により均一な曲率半径での加工
が可能である。

【００３９】しかし、２Ｒ／ｄが７０〜１１０程度と曲
げ半径が大きくなると、最適オフセット値、と周速比
（１未満）とを加工中一定値に設定して曲げ加工をおこ
なっても、曲げ加工の途中から、曲率半径が変動する。
一般的な傾向は、曲げ加工が進行するにつれ曲率半径が
除々に大きくなる。このような場合には、曲げ加工中に
周速比をさらに調整するか、またはオフセット値を調整
することにより、曲率半径を安定化させることができ
る。

【００４０】なお、加工中に曲率半径の変化を検知して
ロール周速比やオフセット値を調整してもよいが、あら
かじめ曲げ加工をおこない、どの曲げ角度から曲率半径
が変化し始めるかを求めておき、曲げ加工がその角度に
達したとき、調整するのが簡単である。図６は、ロール
周速比の曲率半径に及ぼす効果を説明するための図であ
る。

【００４１】最適オフセット値に設定して、孔型ロール
周速比が１の状態で曲げ加工すると点線のような曲げ状
態になり、曲げ加工途中で周速度を小さくすると出側ロ
ール直下８で曲げモーメントが最大になり、実線のよう
な曲げ状態となる。すなわち、曲げ加工が進行するにつ
れ曲げモーメント最大部がロール直下８から除々にクラ
ンプ側方向に移動しつつあったのが、周速度を小さくす
ることにより、曲げモーメント最大部がロール直下に戻
り、曲率半径が安定するのである。

【００４２】逆に、周速度を大きくすると曲率半径は大
きくなる。また、曲げ加工途中で曲率半径を調整する他
の手段として、オフセット値の調整があり、オフセット
値を大きくすると、曲率半径は小さくなる。

【００４３】なお、曲げ加工途中で、孔型ロールの周速
比やオフセット量を調整するのは、加工中に曲率半径が
変化する加工域においておこない、加工の進行とともに
除々に変化させる。変化させる増減度合いは、あらかじ
め実験により求めておくものとする。

【００４４】本発明の曲げ方法では、曲げ加工直後の曲
げ角度が小さい加工域で局部的に曲率半径が変化する
が、２Ｒ／ｄ＝７０〜１１０程度の曲げでは、大きくは
変動しない。

【００４５】しかし、２Ｒ／ｄが１１０を超えるような
曲率半径が大きい曲げ加工の場合、最適オフセット値と
曲げ加工途中の曲率半径調整により曲げ加工をおこなっ
ても、曲げ加工直後の曲げ角度が約３０度以内の加工域
で曲率半径が局部的に大きく変化する傾向がみられる。
一般的には曲率半径が小さくなる。曲率半径が小さくな
るのは、加工開始前に最適オフセット値に設定しても、
曲率半径の大きい加工では、曲げ開始直後の加工にとっ
てはオフセット値が大きすぎるためである。このような
曲げ加工の場合は、曲げ加工開始時はオフセット値を最
適オフセット値よりも小さく設定しておき、曲げ開始と
ともに、金属管の曲率半径が局部的に大きくなる加工域
でオフセット値を最適オフセット値まで除々に小さく
し、また曲率半径が局部的に小さくなる傾向にあると、
曲げ加工開始前にオフセット値を最適オフセット値より
も小さく設定して曲げ加工を開始するとともに、金属管
の曲率半径が局部的に大きくなる加工域でオフセット値
を最適オフセット値まで除々に大きくしながら制御する
のがよい。

【００４６】

【実施例】

（実施例１）図１（ａ）に示す構成の曲げ加工機を用
い、オーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４）鋼
管を被加工管として下記条件で曲げ加工をおこなった。

【００４７】ステンレス鋼管の寸法は、外径２２ｍｍ、
肉厚１．２ｍｍ、長さ４０００ｍｍであった。

【００４８】孔型ロール周速比：１孔型ロール有効径：２６．３ｍｍ孔型ロール角速度：１．４０ｒａｄ／秒旋回半径（曲げ半径）：７１０ｍｍ旋回角速度：０．０５２ｒａｄ／秒曲げ角度：２０３度オフセット：０、１０、２０ｍｍ（金属管支持装置を移動して設定）なお、製品は１８０度に曲がっていればよいが、スプリ
ングバックを見込み２０３度とした。

【００４９】旋回半径Ｒと加工後スプリングバックした
成品の曲率半径Ｒ_S との間には、実験式として、（Ｒ_S／ｄ）＝ａ・（Ｒ／ｄ）² ＋ｂ・（Ｒ／ｄ）＋ｃ（ａ＝0.00213、ｂ＝1.02、ｃ＝-1.52）が成立した。このような実験式を求めておき、目標成品
曲率半径Ｒ_S に対して旋旋回半径Ｒを決定することが出
来る。

【００５０】ただし、適正加工条件やＲとＲ_S の関係
は、材料定数、肉厚等に依存するものであるので、これ
らを考慮して求めておく。

【００５１】上記条件で曲げ加工をおこない、曲げ加工
後のステンレス鋼管の各曲げ角度における曲率半径ρを
測定した。

【００５２】図５は、測定結果を示す図で、（ａ）は曲
率半径の変化状態を示し、（ｂ）は曲げ加工後の管の曲
げ角度θを示す図である。同図（ｂ）中の６、７は
（ａ）の曲げ角度０、１８０度に相当する。

【００５３】図５（ａ）から明かなように、オフセット
値（Ｌ_R）０の比較例では、曲げ角度が大きくなるにし
たがって曲率半径が除々に小さくなり、曲げ角度約１４
０度から大きくなっている。また、オフセット値
（Ｌ_R）が２０ｍｍの場合、曲げ角度が大きくなるにし
たがい急な勾配で曲率半径が大きくなる。これらに比
べ、オフセット値１０ｍｍの場合は、曲げ角度約６０度
以降は曲率半径が８２０ｍｍで安定しており、上記の条
件の曲げ加工では、最適オフセット値が１０ｍｍである
ことが分かる。

【００５４】しかし、Ｌ_R＝１０ｍｍの場合が曲率半径
ρ分布は最も安定しているが、やや右上がりの傾向があ
る。これは、曲げ始め（クランプ側）６に近いほどオフ
セットＬ_R の影響を受け易く、曲げ加工が進むにつれて
オフセットの影響力が小さくなるからである。

【００５５】（実施例２）実施例１におけるオフセット
Ｌ_R が１０ｍｍの条件では、図５に示したように曲率半
径の分布は右上がりとなっている。金属管の用途によっ
てはこれで充分であるが、より安定した曲率半径で曲げ
加工する実施例を以下に示す。

【００５６】旋回速度と金属管支持ロールの周速度の比
以外は実施例１と同じ条件とし、オフセット値Ｌ_R を１
０ｍｍで、ロール周速比を１、０．９８５、０．９７０
と変化させて曲げ加工をおこなった。なお、周速比は、
曲げ加工開始から終了の間は一定に固定した。

【００５７】曲げ加工後、ステンレス鋼管の各曲げ角度
における曲率半径ρを測定した。

【００５８】図７は、測定結果を示す図で、曲げ角度と
曲率半径の関係を示す。同図より明らかなように周速比
ηを０．９５８と小さくした場合、曲率半径８００ｍｍ
で安定している。

【００５９】最適オフセット値の設定のみにより曲げ加
工した周速比が１の場合に比べ、精度のよい曲げ加工が
実現できる。

【００６０】周速比が０．９７０の場合、曲げ角度が大
きくなるにつれ曲率半径が小さくなる。したがって、最
適な周速比をあらかじめ求めておくのがよい。

【００６１】このように、最適オフセット値と最適周速
比に固定して加工することにより精度よく曲げ加工がで
きるのは次のような理由による。

【００６２】周速比を小さくすると、曲げ開始部分（ク
ランプ側）に近いほど周速比ηの影響は受けにくく、曲
げ角度θに対する曲率半径ρ分布は右下がり（曲げ終了
部に近づくにつれて曲率半径が小さくなる）の傾向とな
る。一方、実施例１での最適条件であるオフセット値Ｌ
_R＝１０の場合の曲げ曲率分布は右上がりとなる。

【００６３】したがって、オフセット値Ｌ_R と周速比η
ともに最適化すれば、曲率半径分布が均一な状態とな
る。

【００６４】（実施例３）外径２２ｍｍ、肉厚１．２ｍ
ｍ、長さ６０００ｍｍのオーステナイト系ステンレス
（ＳＵＳ３０４）鋼管を、下記条件で曲げ加工をし
た。

【００６５】旋回半径（曲げ半径）：１１４５ｍｍ曲げ角度：２２０度旋回角速度：０．０５２ｒａｄ／秒最適オフセット値：１５ｍｍ適定周速比η ：０．９８５（加工開始時の設定）（最適オフセット値に設定した後での最適周速比）周速比低下時の曲げ角度：１１０度（スプリングバック後は９０度に相当）なお、比較のため初期設定周速比のままで、曲げ加工途
中で周速比を変化させない曲げ加工も実施した。

【００６６】曲げ加工後、ステンレス鋼管の各曲げ角度
における曲率半径ρを測定した。

【００６７】図８、図９はオフセットと周速比の設定状
況と曲率半径の測定結果を示す図で、前者は比較例、後
者は本発明例である。

【００６８】図８は比較例で、（ａ）は曲げ加工中のオ
フセット値の設定状態を示し、（ｂ）は曲げ加工中の周
速比の設定状態を示す図で、両者とも加工中は一定とし
た。（ｃ）は、加工後の管の曲げ角度と曲率半径との関
係を示す図である。

【００６９】図８（ｃ）より明らかなように、旋回半径
が１１４５ｍｍと大きい場合には、曲げ開始前に最適オ
フセット値と最適周速比に設定しておいても、加工中の
曲率半径は不安定になる。すなわち、曲げ角度９０度以
降のＡ域において、曲率半径分布が右上がりとなってい
る。これを補正するには、曲げ加工Ａの段階では徐々に
周速比ηを小さくして、ロール直下での加工度を増加さ
せて、曲率半径が大きくなるのを防ぐことができる。

【００７０】図９は、本発明例を示す図であり、（ａ）
は曲げ加工中のオフセットの設定状態を示し、加工中は
一定である。同図（ｂ）は、曲げ加工中の周速比の設定
状態を示し、曲げ角度１１０度から周速比を除々に低下
させた。同図（ｃ）は、このような条件で曲げ加工をお
こなった鋼管の曲率半径の分布図である。図９（ｃ）よ
り明らかなように、曲率半径１４００ｍｍで安定した曲
率半径となっている。

【００７１】（実施例４）実施例３と同じ材質、寸法の
鋼管を、旋回半径を大きくして下記の条件で曲げ加工し
た。

【００７２】曲げ角度：２３４度旋回半径（曲げ半径）：１５４０ｍｍ旋回角速度：０．０５２ｒａｄ／秒初期オフセット値：０（曲げ角度２０度まで除々に大
きした）最適オフセット値：２０ｍｍ（曲げ角度２０度以降）初期設定周速比η ：１周速比低下時の曲げ角度：１２０度オフセット値Ｌ_R、周速比ηの最適条件は、実施例３と
同様の手順（まず、オフセット値Ｌ_R を最適化し、つぎ
に周速比ηの最適な変化法を見つける）で求めた。

【００７３】なお、比較例として曲げ加工中最適オフセ
ット値を２０ｍｍに一定にした曲げ加工もおこなった。

【００７４】加工後の鋼管の曲率半径の分布状態を測定
した。

【００７５】図１０は比較例の図で、（ａ）は、曲げ加
工中のオフセットの設定状態を示し、加工中は一定であ
る。同図（ｂ）は曲げ加工中の周速比の設定状態を示
し、曲げ角度１２０度から周速比を除々に低下させてい
る。同図（ｃ）は、このような条件で曲げ加工をおこな
った鋼管の曲率半径の分布図である。図１０（ｃ）より
明らかなように、曲率半径２０００ｍｍ位で安定した曲
率半径となっているが、曲げ開始から曲げ角度３０度ま
での加工段階で曲率半径が局部的にかなり小さくなって
いる。これは、オフセット値Ｌ_R の影響が曲げ開始部で
は大きくなり過ぎるためである。

【００７６】図１１は、は本発明例の場合の図で、
（ａ）は、曲げ加工中のオフセットの設定状態を示し、
初期設定は０であるが、曲げ加工開始後曲げ角度３０度
まではオフセット値を除々に増加させた。同図（ｂ）は
曲げ加工中の周速比の設定状態を示し、曲げ角度１２０
度から周速比を除々に低下させている。同図（ｃ）は、
このような条件で曲げ加工をおこなった鋼管の曲率半径
の分布図である。図１１（ｃ）より明らかなように、曲
率半径２０００ｍｍ位で安定した曲率半径となってお
り、曲げ開始から曲げ角度３０度の部分も安定している
ことが分かる。

【００７７】

【発明の効果】本発明の曲げ加工方法によれば、オフセ
ット値Ｌ_R、周速比 ηを最適化し、あるいはさらに曲げ
加工中に制御することにより、高精度の曲げ加工（曲げ
角度方向において曲率半径が一定）が可能となる。

【００７８】また、従来の金型の段取り替えを要した金
型曲げ加工法と比べて、より少ない段取り替えで同レベ
ルの高精度曲げが実現できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】曲げ加工装置の概略図である。

【図２】金属管支持ロールと金属管の接触状況と有効径
の説明図である。

【図３】曲げ終了時での最大曲げモーメントの作用を説
明するための図である。

【図４】オフセットＬ_Rの曲げ形状に及ぼす影響を説明
する図である。

【図５】オフセット値Ｌ_Rの曲率半径分布への影響を示
す図である。

【図６】周速比ηが１より小さいときの曲げ形状を説明
するための図である。

【図７】周速比ηの曲率半径分布へ及ぼす影響を示す図
である。

【図８】比較例の旋回半径１１４５ｍｍでの曲げ加工条
件と曲率半径分布を示す図である。

【図９】本発明例の旋回半径１１４５ｍｍでの曲げ加工
条件と曲率半径分布を示す図である。

【図１０】比較例の旋回半径１５４０ｍｍでの曲げ加工
条件と曲率半径分布図を示す図である。

【図１１】本発明例の旋回半径１５４０ｍｍでの曲げ加
工条件と曲率半径分布図を示す図である。

【符号の説明】

１金属管支持装置２出側孔型ロール３クランプ４金属管５旋回アーム６曲げ開始部８出口ロール直下部 10 旋回中心軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランプにより金属管の一ヶ所を拘持し、
回転駆動可能な孔型ロールを複数対備えた金属管支持装
置でクランプ直近の金属管を挟持し、クランプか金属管
支持装置のどちらか一方または双方を、所定の半径で旋
回移動させることにより、金属管をＵ字状に曲げ加工す
る方法であって、あらかじめ曲げ加工後の金属管の曲げ
部の曲率半径の変動を調べることにより、曲率半径の変
動が小さくなる最適の下記するオフセット値（Ｌ_R）を
求めておき、曲げ開始時にクランプ直近の孔型ロールを
最適オフセット値となる位置に設定し、かつ下記式で示
す金属管の旋回速度（Ｒ・Ω）と孔型ロールの周速度
（ｒｅ・ω）との比（ロールの周速比η）を１以下に設
定して曲げ加工することを特徴とする金属管の曲げ加工
方法。オフセット値（Ｌ_R）：金属管支持装置とクランプとで
金属管を固定した曲げ加工前の状態で、旋回中心点を通
り金属管と直交する線と、クランプ直近の孔型ロールの
軸との距離ロールの周速比η＝ｒe・ω／Ｒ・Ω ｒe：有効ロール径 ω ：孔型ロール角速度Ｒ：旋回半径 Ω ：旋回角速度
【請求項２】請求項１記載の曲げ加工方法において、曲
げ角度が大きくなるにしたがい加工部における曲率半径
が大きくなる傾向にある場合は、曲げ加工途中でロール
の周速比ηが曲げ加工開始時に設定した周速比より除々
に小さくなるように制御するか、またはオフセット値が
除々に大きくなるように制御し、また曲率半径が小さく
なる傾向にある場合は、曲げ加工開始時に設定した周速
比よりもロールの周速比が除々に大きくなるように制御
するか、またはオフセット値が除々に小さくなるように
制御しながら曲げ加工することを特徴とする金属管の曲
げ加工方法。
【請求項３】請求項２記載の曲げ加工方法において、曲
げ加工開始直後の曲げ加工で曲率半径が局部的に大きく
なる傾向にある場合、曲げ加工開始前にオフセット値を
最適オフセット値よりも大きく設定して曲げ加工を開始
するとともに、金属管の曲率半径が局部的に大きくなる
加工域でオフセット値を最適オフセット値まで除々に小
さくし、また曲率半径が局部的に小さくなる傾向にある
場合は、曲げ加工開始前にオフセット値を最適オフセッ
ト値よりも小さく設定して曲げ加工を開始するととも
に、金属管の曲率半径が局部的に小さくなる加工域でオ
フセット値を最適オフセット値まで除々に大きくしなが
ら制御することを特徴とする金属管の曲げ加工方法。