JPS6025208B2 - 細長い品物を曲げ加工するプロセスと装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、とくに、パイプのごとき細長い品物を曲げ加
工するプロセスと装置に関し、本発明の目的は、曲がり
のところの材料の厚さの変化を制御することができるプ
ロセスと装置を提供することである。

パイプを曲げ加工して曲がりを作る場合、一般に、曲が
りの外側のところで管壁は薄くなり、曲がりの内側のと
ころで管壁は厚くなる。

管壁厚さの変化の程度は、曲げ半径と曲げ加工の方法に
大幅に左右される。加熱されたパイプあるいは常温のパ
イプの曲げ加工されるべき部分が治具のまわりで曲げ加
工される従来公知の曲げ加工の方法においては、曲がり
の外側のところで管壁厚さが薄くなる程度は非常に大き
い。

たとえば、曲げ加工を行なう力がパイプの長さ方向に作
用し、狭い加熱領域で徐々に曲げ加工が行なわれるオラ
ンダ特許第１４２６０７号明細書（日本特許第９０５１
０６号明細書がこれに対応する）に記載の比較的新しい
曲げ加工法においては、曲がりの外側における管墜厚さ
が薄くなる程度は、かなり小さくなっているが、技術的
あるいは経済的にもっとも望ましくかつ要求される程度
よりし、ぜんとして大きく、同時に、曲がりの内側の管
壁厚さが厚くなる程度も、従来公３印の曲げ加工法の場
合より大きい。曲がりの外側のところで管壁厚さが薄く
なる程度は、強度上の理由によりある程度まで許容する
ことができ、Ｒ／○（曲げ半径ノパィプ直径）比が比較
的小さい場合には、管墜厚さが薄くなる程度をさらに多
くの程度まで許容することができる。曲がりの内側で管
墜厚さが厚くなることは、（いわゆる、薄膜テンション
理論に従がつて）強度上の理由により好ましいことであ
る（ＤＩＮ２４１３ ６ページ、４，８項を参照のこと
）。

しかし、曲がりの管肇厚さが少なくとも曲げ加工される
べきパイプの呼び管壁厚さに等しいことを当局から要求
される場合がある。曲がりの外側の管壁の厚さが薄くな
る程度は、とくにパイプの場合、非常に重要なことであ
るので、主として、曲がりの外側の管壁厚さが薄くなる
程度を制御する要領を以下に説明する。もし、曲げ加工
して曲がりを作らなければならず、しかして、曲がりの
外側の管墜の厚さが薄くなる程度が１５ぐーセントにな
ることを見込むことができるが、管墜厚さが薄くなる程
度が呼び管壁厚さの５パーセントを上回わらないように
したい場合には、曲げ加工するパイプは、呼び管壁厚さ
を少なくとも１ルゞ−セント上回った管壁厚さを備えて
いなければならない。

標準パイプは、実際には、たいていの場合、呼び寸法を
８から１０パーセント上回った管堅厚さに圧延加工され
ている。もし、上述の新しい方法に従がつて曲げ加工を
行なつて、曲げ加工が“うまくいった”場合、これらの
普通の標準パイプを使用して許容公差内に収めることが
できる。しかし、上記の許容公差を間違いなく確保した
い場合には、特別な管墜厚さを有するパイプを注文して
取り寄せなければならない。このことは、事実上、少な
くとも、曲がりの外側の管壁が位置するであろう個所に
呼び管壁厚さの寸法を２ふぐーセントから３０パーセン
ト上回わつた管壁を用意しなければならないことを意味
する。上記のことは、また、偏心した穴を有するバＺィ
プすなわちパイプの周囲にわたって異なる壁厚を有する
パイプを使用することにより、また管肇の厚さが最も大
きい部分をパイプの曲がりの外側に配置することにより
達成することができる。このようなパイプは、より重く
かつより高価であＺり、より長い納期が要求されらこと
は明らかであろう。したがって、普通の標準パイプから
スタートして曲がりを作ることができる曲げ加工法があ
ること、また曲げ加工中管壁厚さが薄くなる程度を管２
壁厚さの８パーセントから１０パーセントの余分の壁厚
限界（ｅｘｔｒａ岬ｌｉｔｈｉｃｋｎｅｓｓｍａｒｇｉ
ｎ）内に維持できることが非常に好ましい。

したがって、前記のような方法は、曲がりの外側におい
て管壁の厚さが薄くなる程度が５パーセント以内に納ま
２り、その結果、曲がりの外側のところでの管壁の厚さ
が呼び管壁厚さに等しいかまたはそれより大きくなけれ
ばならないという条件を判う。本発明は、曲げ加工の間
に管堅厚さの変化を測定して、もし、必要なときは、こ
れを修正するこ３とにより、前記管壁厚さの変化を制御
することを可能にする方法を提供する。．本発明の方法
は、簡単にいえば、ニュートラル・ライン（これは、軸
線方向の圧力と引張力とが互いに合致した線である）を
曲がりの外側の管壁にできるだけ接近して位置させる状
態を曲げ加工領域に作ることにより、曲がりの外側の管
壁の厚さを制御することを発明の骨子とするものである
。

もし、ニュートラル・ラインが、曲がりの外側の管壁の
中心にあるならば、曲がりの外側の管壁は、その元の寸
法（肉厚）を維持するであろう。もし、ニュートラル・
ラインが、たとえば、曲がりの外側の管壁に接触するか
あるいはこれよりさらに外にある場合のように、曲がり
の外側の管壁の中心を通り過ぎたところにあるならば、
管墜の厚さが厚くなる状態が生じるであろう。したがっ
て、本発明の目的は、上記の要領で管墜厚さの変化を制
御するためにもっとも好ましい場所にニュートラル・ラ
インが位置するように、曲げ加工プロセスを制御するこ
とである。特に上述の曲げ加工法（日本特許第９０５１
０６号明細書による）に関連した本発明に係るプロセス
は、上記の目的を達成するにあたって、曲がりのところ
にある管墜部分の厚さを制御するために、まだ曲げ加工
されていない管壁部分が加熱装置に到達する前の該管肇
部分の長さ方向の速度（単位時間間隔あたりの移動量）
と、同様に、前記管壁部分が加熱装置を通過した後の速
度（単位時間間隔あたりの移動量）とを測定し、前記曲
げ加工された壁部分の厚さが指摘された条件に合致する
ように、前記２つの速度の間の関係に応じて加熱した領
域に温度差を生じさせて該領域における軸万向のテンシ
ョンを調節することを特徴とするものである。

本発明に係るプロセスは、特に上記のような問題がある
場合にパイプを曲げ加工する際に適用できるだけでなく
、たとえば、１−ビームのごとき他の細長い物品にも適
用することができる。

しかし、以下において本願は、もっぱら、主として曲が
りの外側のところで管墜の厚さが薄くなることが問題と
なる場合にパイプを曲げ加工する問題を取り扱うことに
する。したがって、本発明のプロセスにおいては、狭い
加熱領域での曲げ加工の前後における曲がりの外側の管
壁部分の速度あるいは単位時間間隔当りの移動量が互い
に比較される。

これらの２つの速度または移動量を比較して得られる関
係は、曲げ加工の間、この管壁部分に現われる管壁厚さ
の変化の尺度（価）を提供するものであるが、他の直接
的な方法で前記変化を測定することは、事実上不可能で
ある。もし、管壁厚さの変化が所望の値よりあまりにも
ずれている場合には、上記の比較の助けを借りて、曲げ
加工領域における軸線方向のテンションの分布を変える
ことにより曲げ加工のプロセスが調整されることとなる
。この場合、直接、曲げ加工領域において全圧力付加量
を増加させることにより、上述のごとき曲げ加工プロセ
スの調整を行なうことができるであろうが、このやり方
は、あまりにも非現実的である。このような方法は、米
国特許第総９９９０８号明細書ならびにドイツ公開特許
第２３０４８総号明細書にすでに記載されている。曲が
りの外側の部分の加熱を曲がりの内側の部分の加熱より
減らすように加熱領域における温度分布を変更し、曲が
りの外側における管壁の厚さが薄くなる程度を小さくす
ることが好ましい。このような温度分布の変更は、間接
的に、パイプの曲げ加工領域における軸線方向のテンシ
ョンの分布の変化を生じさせるが、このことは、ニュー
トラル・ラインが曲がりの外側の方に移動して、曲がり
の外側において管壁の厚さが薄くなる程度を減少させる
ことを意味する。もし、ニュートラル・ラインを曲がり
の外側における管壁部分の中心に位置させることに成功
するならば、この管壁部分は、長さ方向に伸びることは
なく、したがって、半径方向に管壁の厚さが薄くなるこ
ともない。曲げ加工の前に、曲がりの外側のところに位
置する管壁部分の単位時間間隔あたりの速度あるいは移
動量を測定することは簡単なことである。

なぜなら、この速度は、加熱装置にパイプが供給される
速度に等しいからである。加熱領域に現われている、曲
げ加工直後の当該管壁部分の速度を直接測定することは
、加熱領域近傍の温度が高いため、比較的困難である。
たとえば、光学的な測定方法を適用することはできない
。なぜなら、光学的な測定方法の場合には、パイプの上
に一列のマーキング用の細長片をあらかじめ配列しなけ
ればならないが、このマーキング用の細長片は、加熱の
間に、破損したりあるいは消失するおそれがあるからで
ある。もし、ある弧にしたがってパイプが曲げ加工され
る場合には、当該管壁部分の速度を、この管壁部分から
円の中心までの距離と、この中心を当該管壁部分に接続
する半径の回転角速度とから導き出すことができる。曲
げ加工されるパイプの前端が固着される旋回アームを使
用する場合には、前記半径の回転角速度は、旋回アーム
の回転角速度と同一のものとみなすことができる。もし
、高度の正確さを期したい場合には、回転軸線から前記
管壁部分の中心までの距離を、前記回転軸線から当該管
壁部分までの距離とみなすことができる。この中心は、
パイプの中心から距離学のと粉池置し偽り・こ場合・ｏ
は、パイプの直径、Ｓは、管壁の厚さである。

もし、必要なときは、管壁厚さは、たとえば、超音波測
定法を用いて常温のパイプについて測定することができ
る。しかし、実際には、ほとんどの場合、呼び管壁厚さ
を採用することで十分である。上記の要領で形成された
ペンドの曲がりの外側の管壁部分で速度測定を行なう際
には、曲げ加工０プロセスの間、ベンドの曲げ半径Ｒが
、一定に保持されるという事実に頼らなければならない
。オランダ特許第１４２６０７号（日本特許第９０５１
０６号が対応する）による方法においては、曲げ半径を
非常に正確に維持することができ、さらに、この方法夕
によれば、曲げ加工されたパイプが楕円化する傾向を無
視することができる。かくして、ベンドの外側の管壁部
分の中心位置が正確に設定される。したがって、前記オ
ランダ特許による曲げ加工法は、本発明に適用するのに
非常に適している。０ 本発明によるプロセスを適用す
ることができる装置は、論理システムを包含することが
でき、次の値、すなわち、パイプの供給速度と、曲げ加
工後の曲がりの外側に位置する管壁部分の速度と、そし
て多分曲げ加工前の前記管壁部分の厚さと夕が、前記論
理システムに供ｖ給される。

そして、談論理システムは、パイプに直径と曲げ加工半
径の予設定値において、曲げ加工の前後における曲がり
の外側にある管壁の厚さの比を表示する信号を入手し、
この比を所望の比と比較し、２つの比の０間に偏差があ
る場合に信号を発する。この信号は、加熱領域の加熱パ
ターンを修正するために使用することができる。以下、
本発明が適用されている装置の一例を図解した添付図面
により、本発明をさらに詳細に説タ明にする。

曲げ加工されるパイプは、添付面図には符号１により表
示されていて、たとえば、クランプすることにより符号
３のところで旋回アーム２に固定されている。

パイプーは、プレスすることにより０ペンドの方に向か
って漸次左側に移動し、パイプを取り囲む加熱リング、
たとえば、誘導子４により小さい領域が加熱され、該領
域で連続的に変形と曲げ加工が行なわれる。測定装置６
は、パイプがプレスされる速度である長さ方向の速度Ｖ
を預り定し、測定装置５は、曲げ加工の間、曲がりの外
側に位置する管壁部分であってまだ曲げられていないパ
イプの管墜厚さＳを測定し、さらに、測定装置７は、旋
回アーム２の回転角速度Ｗを測定する。さらに、曲げ半
径Ｒとパイプ外蓬Ｄならびに曲げ加工前後の管墜厚さＳ
とＳｕがそれぞれ、図面に表示されている。測定装置５
と６と７とにより得られる測定信号は、論理システム９
に導入され、曲げ加工半径Ｒとパイプ外径Ｄも同様に、
常数値として談論理システムに導入される。導入された
信号は、次の式によって前記システム９で処理される。

なお、上記式において、Ｓｕは曲げ加工後の曲がりの外
側における管壁の厚さを表わしている。前記Ｓの導入に
際しては、パイプの長さに関してＳの変動を見込んで差
し支えなく、Ｓの測定個所は曲げ加工の場所のきわめて
近くに位置することが好ましいので、前記測定個所が曲
げ加工の場所から比較的遠く離れた場所に位置している
場合には、Ｓの測定個所が加熱領域においてパイプが変
形する場所である曲げ加工の場所にほぼ到着したときだ
けＳの測定値が有効になるように、論理システム９へＳ
を導入するのを遅延させることができることに注意すべ
きである。出力信号きま細微剛〇の中で所望の爺と比較
され・２つの他聞に差異がある場合には、加熱リング４
の調節装置（ポジショナー）１１に信号が送られ、それ
により・調節装置１Ｍ、所望のきの雌得られまで、まだ
加工されていないパイプの長さ方向の鞠線に対して垂直
な方向にかつペンドの平面内に移動させられる。

加熱リングは、曲げ加工する物品の壁の温度が与えられ
た型（パターン）に応じて物品の周囲全体にわたって変
化し、そのために物品の周囲の一つの場所においては他
の場所よりも物品を容易に変形させることができ、その
結果曲げ加工の間前記他の場所の変形が小さくなるよう
に、物品の型を顧慮して調節される。この調節は、手作
業で行なって差し支えないことはいうまでもない。上記
の式においては、この式の左側の項１こある比き仇・て
、ベンドの欄の壁部分の中心がまだ曲げられていない管
壁部分の中心とパイプの中心から同じ距離のところにあ
るものと仮定されている。もし、曲がりの外側の曲げ加
工された管壁部分の外面（外壁）の速度、あるいは曲げ
加工された管肇部分の外面から曲げ加工半径の中心まで
の距離のような複数の測定値から出発する場合には、上
記の式の代りに他の式を使用することもできる。

このような測定値を導入することは、論理システム肌比
学２次方程式力・ら導き出さなければならないことを意
味するものである。これらの測定はすべて、曲がりの外
側にある管墜厚さの変化を、曲げ加工の間、曲がりの外
側の管壁が受ける軸線方向の伸びを測定することにより
決定することができるという事実にもとづくものである
。次いで、この決定の結果が、もし、必要なときは、こ
の管壁部分が所望の厚さになるように、好ましくは、加
熱のパターンを変えることによって加熱領域におけるテ
ンションの状態真を変えるために使用される。パイプの
周囲で曲げ加工するパイプを不均一に加熱し、曲がりの
外側よりも曲がりの内側を強く加熱することが知られて
いることに注意すべきである。

しかし、曲がりの外側で管墜が薄くなっている状態を連
続的にチェックして、このチェックにより管壁の厚さを
制御する方法はまだ知られていない。最後に、本発明の
適用が図示の例に限定されるものでないことに注意すべ
きである。

他の例を説明すると、１ビームの２つのフランジのうち
の一方のフランジの厚さを維持したいときに、１ビーム
の曲げ加工に際しても本発明を適用することができる。
この場合、曲げ加工されたビームが後程受ける変化と関
連して、曲がりの内側のところで正確にフランジの肉厚
が厚くなる状態が望まれる場合が生じるかもしれない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明を適用した装置の一例を図解した概
念図である。 １・・・・・・パイプ、２・・・・・・旋回アーム、３
・・・・・・パイプをクランプする個所、４・・・・・
・加熱リング、５，６，７・・・・・・測定装置、９・
・・・・・論理システム、１０・・・・・・比較回路、
１ １・・・・・・調節装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 品物の小さい横断領域を加熱する加熱装置を通り越
   して品物を漸進的に通過させて、前記領域で曲げ加工が
   行なわれる、パイプのような細長い品物を曲げ加工する
   プロセスにおいて、曲がりのところにある品物の一部分
   の変形を制御するために、まだ曲げ加工されていない前
   記部分が前記加熱装置に到達する前の該部分の長さ方向
   の速度（単位時間間隔あたりの移動量）と、前記部分が
   前記加熱装置を通過した後の速度（単位時間間隔あたり
   の移動量）とを測定し、当該部分の所定の変形を得るよ
   うに、前記２つの速度の間の関係に応じて曲がりの内側
   と曲がりの外側とにおいて加熱を変えることにより、加
   熱した領域に温度差を生じさせることを特徴とするプロ
   セス。 ２ 曲げ加工される品物がパイプであり、前記加熱装置
   が環状にこのパイプを取り囲んでいる特許請求の範囲の
   第１項記載のプロセスにおいて、前記２つの速度の関係
   が所望の関係となるまで、温度差を調節するため、まだ
   曲げ加工されていないパイプの長さ方向の軸線に対して
   横方向に前記加熱装置を移動させることを特徴とするプ
   ロセス。 ３ 旋回アームの中に品物の前縁部分をクランプするこ
   とにより曲げ加工が行なわれ、また、前記旋回アームの
   回転中心が、加熱される領域の平面内にあるいはその近
   傍にある特許請求の範囲の第１項あるいは第２項記載の
   プロセスにおいて、前記加熱装置を通過した曲がりのと
   ころにある品物の部分の速度を旋回アームの回転速度か
   ら導き出し、かつ前記加熱装置の前における前記部分の
   速度を曲げ加工されていない品物を前記加熱装置に向か
   つて供給する速度から導き出すことを特徴とするプロセ
   ス。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のプロセスにおいて、曲
   げりのところにある曲げ加工された部分の速度を求める
   ため、旋回アームの回転軸線から前記部分の中心までの
   距離を弧の半径とみなすことにより、この部分の中心の
   速度を前記旋回アームの回転速度から導き出すことを特
   徴とするプロセス。 ５ 品物の小さい横断領域を加熱する加熱装置を通り越
   して品物を漸進的に通過させて、前記領域で曲げ加工が
   行われる。 パイプのような細長に品物を曲げ加工する装置において
   、次の値、すなわち、曲げられていない壁部分の前記加
   熱装置に到達する前の供給速度と、前記壁部分が前記加
   熱および曲げ加工装置を通過した後曲がりのところにあ
   るときの該壁部分の速度と、曲げ加工前の前記壁部分の
   厚さとが供給され、パイプの直径と曲げ半径の所定値に
   おいて壁の曲がり部分の曲げ加工前後の壁厚の比を表わ
   す信号を発する論理システムと、前記２つの速度の間の
   関係に応じて前記曲げられた壁部分の所定の厚さが得ら
   れるように曲がりの内側と外側において加熱を変えるこ
   とにより加熱した領域に温度差を生じさせる装置とを有
   するこを特徴とする装置。６ 特許請求の範囲の第５項
   記載の装置において、前記論理システムが、前記比を予
   設定された所望の値と比較し、前記２つの比の間に偏差
   が見られる場合には、出力信号を発し、該信号が、加熱
   領域の温度差を変化させる決定を行なうことを特徴とす
   る装置。 ７ 特許請求の範囲の第６項記載の装置において、前記
   出力信号が、パイプを取り囲む前記加熱装置の調節装置
   に供給されることを特徴とする装置。 ８ 特許請求の範囲の第５項記載の装置において、前記
   論理システムが、次の値、すなわち、パイプの供給速度
   Ｖと、曲げりの外側に位置するであろうパイプの壁部分
   の厚さＳと、曲げ半径Ｒと、パイプの直径Ｄと、曲げ加
   工を行う回転角速度Ｗとを、下記の式▲数式、化学式、
   表等があります▼ に従つて信号を発するように処理し、上式において、Ｓ
   ｕが、曲げ加工後の曲がりの外側の壁の厚さを表わすこ
   とを特徴とする装置。