JPS62101326A - ベンド管の製造方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼管等の金属直管を連続的に曲げ加工してベン
ド管を製造する方法及び装置に関し、特に、小曲げ半径
のベンド管製造に好適なものである。

〔従来の技術〕

従来より、直管を冷間又は熱間で曲げ加工することによ
りベンド管を製造することが知られている０例えば１曲
げ加工すべき直管を、高周波誘導子等の加熱装置で狭域
幅の環状に加熱し、この環状の加熱部を管の長手方向に
移動させるとともにその直後を冷却し、同時に咳管に管
先端を把持して旋回する旋回アームにより曲げモーメン
トを加え、管を環状の加熱部のところで曲げ変形させる
方法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

管に曲げモーメントを加えて曲げ加工すると１曲がり部
の断面には中立軸を境にして１曲げ内周側管壁には圧縮
応力が、また０曲げ外周側管壁には引張り応力が発生す
る。このため、管の曲げ内周側は前記圧縮応力により増
肉し、主として管の内面側に膨れ、一方。

管の曲げ外周側は引張り応力により減肉すると共に管の
内面側に引き込まれ、その結果、管断面が楕円形に変形
し、且つ断面積も減少する。このような管壁の増肉、減
肉及び管断面の楕円化は曲げ半径が小さくなる程増大す
る。管の曲げ外周側の減肉を防止する方法として５曲げ
加工中に管全体に圧縮力を加える方法が知られている。

この場合１曲げ外周側の減肉は小さくなるが、その分曲
げ内周側の増肉が増大する。このように１曲げ加工によ
り製造されるベンド管の形状は１曲げ半径を小さくする
程曲げ内周側の増肉による偏肉現象は顕著になり、それ
と同時に曲げ部の楕円化は著しく増加する。これら偏肉
及び楕円化は１曲がり部における管の流体抵抗を著しく
増加させ、これによって圧力損失を来たし、配管の衰朽
を早め、ひいては配管設備費の高騰につながる等の問題
点を生じる。また２曲げ加工技術的にも９曲げ半径が小
さくなると１曲げ内周側に蛇腹が発生しやすくなる。特
に２曲げ半径Ｒが管の外径りに対して１．５倍以下の小
アール曲げにおいては、しばしば蛇腹が発生する等、形
状的に問題が発生している。

曲げ加工中の管断面積の減少を防止する方法として。

被曲げ管内面にマンドレルを配設し、該マンドレルで管
内面を規制する方法が考えられる。しかし、この方法で
は管断面積の収縮を防止することが可能であるが。

曲げ内外周側の増減肉は当然性じており、更に、マンド
レルで拘束するため抵抗が大となり１曲げ加工に必要な
力が増大し２曲げ装置及び曲げ作業が複雑、困難になる
等の問題点がある。

本発明は、かかる現状に鑑みて為されたもので、管の曲
げ内周側の増肉を防止しながら管の曲げ加工を行い、比
較的肉厚の均一なベンド管を製造することのできる方法
及び装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本願第１の発明は上記のような問題点を解決することを
目的として為されたもので、管を連続的に曲げ加工する
に際し１曲げ内周側の管壁を１曲げ変形の生じている部
分若しくはその前の位置にて切削することを特徴とする
ベンド管の製造方法を要旨とする。

本願第２の発明は上記の第１の発明になる等肉ベンド管
の製造方法を実施するための装置を提供するもので、管
を狭域幅の環状に加熱する加熱装置と、環状の加熱部が
管の長手方向に移動するよう、前記管と加熱装置とを相
対的に移動させる装置と、前記管に曲げモーメントを付
加する装置と、前記管の曲げ内周側の管壁を切削するカ
ッターとを存することを特徴とするベンド管の製造装置
を要旨とする。

〔作用〕

上記構成の本発明では、管が曲げ加工されて曲げ内周側
に増肉が生じる際に、同時にその増肉部分を切削して除
去するか、或いは増肉前に予め除去しているので２曲げ
加工中に曲げ内周側の増肉が防止され、かつ。

中立軸が内周側に移動することが抑制され２曲げ外周側
の減肉が減少するので、比較的均一厚さの肉厚を持った
ベンド管の製造が可能となる。また１曲げ加工中増肉が
あまり生じないので１曲げ加工に必要とされるモーメン
トが小さくて済み、且つ、熱間油げを行う場合には加熱
熱量が少なくて済む。

〔実施例〕

以下１図面に示す本発明の好適な実施例を参照して本発
明を更に詳細に説明する。

第１図、第２図は本発明の第１実施例になるベンド管製
造装置を示す平面図及び側面図である。第１図。

第２図において、１は本体フレームでその上にテールス
トック２が移動可能に保持されている。このテールスト
ック２は曲げられるべき管３の端部を把持して管３を軸
方向に推進させるためのもので９図示しない適当な駆動
機構例えばチェーン、油圧、ねじ推進機構等に連結され
ている。更に、テールストック２は管クランプ用の油圧
シリンダ４を備えている０本体フレームｌの右端にはペ
ングーヘッド６が設けられ、このペングーヘッド６には
管３の位置を規制するガイドローラ７．８が保持されて
いる。一方のガイドローラ７は調整ねじ９で位置調整可
能に保持され、他方のガイドローラ８は油圧シリンダ１
０で管３に押付けられるようになっている。ペングーヘ
ンドロの右方には、管３の軸線に直角方向に延びるベッ
ド１２が設けられ、その上にスライドベース１３が保持
されている。スライドベース１３には９回転可能なアー
ムボスト１４が保持され、このアームボスト１４は旋回
アーム１５を保持している。旋回アーム１５は管３を把
持するクランプ１６及びクランプ用油圧シリンダ１７を
有している。

かくして、テールストック２が管端を把持して第１図の
右方向に移動すると、管３の先端を把持した旋回アーム
１５に回転力が加わり、管３に曲げモーメントを付与し
、管３を曲げ変形させながら二点鎖線で示す位置に旋回
することができる。従って、このテールストック２及び
旋回アーム１５等は管３に曲げモーメントを付与する装
置を構成する。

第３図に拡大して示すように、ペングーヘッド６の右側
の管３の内部には、第一マンドレル２０と第二マンドレ
ル２１が配置され１両者の間には高周波誘導子２２が配
置されている。高周波誘導子２２は管３を狭域幅の環状
に加熱する加熱装置を構成する。この第一マンドレル２
０はまだ曲げ加工されていない管３をガイドするもので
、管内径にほぼ等しい外径の円筒状のものである。一方
、第二マンドレル２１は曲げ加工される管３の偏平化を
防ぐために配置するもので１曲げ外周側の管壁内面形状
に適合するような湾曲した外形を有するものである。第
一マンドレル２０．第二マンドレル２１は管３の末端か
ら挿入されたマンドレルバ−２３に保持されており、更
にマンドレルバ−２３内には、誘導子２２へのリード線
２４が通されている。

リード線２４は高周波電流変換装置（トランスフォーマ
−）２５（第１図参照）に接続されている。

第３図において、ペングーヘッド６には、固定台２７及
びナツト２８により、管３を包囲するカッター取付板２
９が取付けられている。このカッター取付板２７には、
環状のギア３０が回転可能に保持され、ギア３０には内
周面に刃３１Ａを有する環状のカッター３１がボルト３
２で固定されている。カッター３１は加工前の管３に対
してほぼ同心状に配置され、刃３１Ａの内径は管３の外
径と同等若しくは僅かに大きく設定されている。カッタ
ー取付板２９には更にモータ３３が保持され、このモー
タ３３の回転軸にはギア３０に噛み合うギア３４が保持
されている。更に、カッター取付板２８には、冷却装置
３５も保持されている。この冷却装置３５は熱間加工に
より曲げられた後の管３に冷却水３５Ａを噴射して冷却
し２曲げ変形を防止するためのものである。

次に上記構造のペンド管製造装置の作動を説明する。

曲げ加工すべき管３を第１図に示すように、テールスト
ック２と旋回アーム１５に把持させ、管内面より。

誘導子２２で狭域幅の環状に加熱する。この状態でテー
ルストック３を前進させると、環状の加熱部が管の長手
方向に移動し、同時に、旋回アーム１５により管３に曲
げモーメントが加えられ、環状の加熱部から曲げ変形し
、且つその直後を冷却装置３５からの冷却水で急冷され
、連続的な曲げ加工が行われる。この際。

管３は曲げ変形時に偏平になる傾向があるが、管内に第
−及び第二マンドレル２０．２１が配置されているので
、管断面の偏平化が防止され、かつ曲げ内周側では曲げ
による増肉骨が主として管の外面側に膨出する。

この管外面への膨出部分は、モータ３３で回転駆動され
るカッター３１により直ちに切削され、除去される。

かくして、比較的均一厚さの管壁を有するベンド管が製
造される。

第４図、第５図は本発明の第二の実施例のペンド管製造
装置の平面図及び側面図である。同図において。

第１図〜第３図に示す実施例と同一部品には同一符号を
付けて示し”説明は省略する０本実施例のペンド管製造
装置も１曲げ加工すべき管３の後端を把持して推進させ
るテールストック２．管３を案内するガイドローラ７．
８を備えたペングーヘッド６、管先端を把持するクラン
プ１６及びクランプ用油圧シリンダ１７を保持した旋回
アーム１５・等を有する。なお、この旋回アーム１５は
第５図から良くわかるようにピン３７を中心として二点
鎖線位置に旋回可能である０本実施例では、第１図〜第
３図の実施例と異なり、管３の外側に、環状の高周波誘
導子３８が設けられている。この高周波誘導子３８は冷
却水の噴出孔を有しており、冷却水３９を管３に噴射す
る構成となっている。

第６図、第７図に拡大して示すように、管３内にはカッ
ター回転輪４０が配置され、その先端には円筒状マンド
レル４１．カッター４２がナツト４３により固定されて
いる。マンドレル４１は曲げ加工前の管３内面をゆるく
支持しうるよう管３内径とほぼ同一の外径を有している
。一方、カッター４２は管３の曲げ部即ち環状の加熱部
の内部に位置するように設けられ２曲げ加工時に曲げ外
周側の管内面を切削することがないよう、素管内径より
少し小さく設定されている。カッター４２の外周に形成
された刃４２Ａは切り粉を前方に（即ち管３の進行方向
に）押し出すことができるようヘリカル形状に形成され
ている。カッター回転輪４０は第４図、第５図に示すよ
うにテールストック２に把持された管３の後端から更に
左方の延びており、軸受４４に保持されると共に、チェ
ーンホイール４５゜４６、チェーン４７を介してカッタ
ー駆動モータ４８に連結されている。

本実施例では、管３を外面より高周波誘導子３８で環状
に加熱し、その管３を推進させながら旋回アーム１５に
より曲げ加工する。この曲げ加工中、マンドレル４１が
管の偏平化を成る程度防止する。また１曲げ加工により
曲げ内周側が増肉し管内面側に膨出するが。

この膨出部分は直ちにカッター４２で切削され、除去さ
れる。かくして、増肉の少ないベンド管が製造される。

なお、厳密にはカッター４２がマンドレル４１と同心状
に配置されているので、カッター外径と素管内面との隙
間骨だけ１曲げ内周側は肉厚となる。しかし５カツター
による切削を行わない曲げと比べると、偏肉の度合は微
小である。

第８図、第９図は更に他の実施例を示すものである。

本実施例では、カッター回転軸４０及びカッター４２の
軸線Ｘが管１の軸＆１１Ｙに対して曲げ内周側に偏心し
て配置されている。この偏心Ｍ１は、カッター４２の刃
４２Ａが素管の曲げ内周側内面にほぼ接触する程度に選
定されている。一方、マンドレル４１Ａは管３内に同心
状に配置され、ねじ５０Ａで連結された支持具５０によ
り装置フレーム（図示せず）に固定されており、カッタ
ー回転輪４０を偏心位置で回転可能に支持している０本
実施例では、カッター４２が管の曲げ内周側の増肉部を
素管と同等の肉厚に切削することができ、第６図の実施
例に比べて一層偏肉の少ないベンド管を製造することが
できる。

第１０図、第１１図は更に他の実施例を示すものである
。この実施例では、カッター４２の配設位置を。

第６図の実施例と同様に管の中心とし、該カッター４２
の外径を管３の内径より僅かに小さくして９多少偏肉し
たベンド管を製造するものであるが、更に先端に曲がり
部の管の変形を防止する補助マンドレル５２をねじ５３
によりカッター回転軸４０に固定して設けている。この
実施例では管の曲げ外周側の偏平化を防止し、一層円形
断面に近いベンド管を製造できる。なお。

第１０図の実施例ではマンドレル４１．カッター４２゜
補助マンドレル５２が共にカッター回転軸４０に固定さ
れ、一体に回転する構造であるが、マンドレル４１及び
補助マンドレル５２はカッター回転輪４０に対して回転
可能とし、カッター回転時にマンドレル４１゜補助マン
ドレル５２が回転しないように構成してもよい。このよ
うにマンドレル４１．５２を管３に対して回転しないよ
うに構成すると、マンドレルの回転摩擦による管内面の
傷を防止することができ好ましい。

なお、添付図面に示し且つ以上に説明した各実施例は、
いずれも円周内面或いは外面に多数の刃を有するカッタ
ーで管の増肉部を切削除去しているが、カッターの形状
はこれらの例に限定されるものでなく、他の形式のカッ
ター、例えばバイト、フライス等が使用されてもよい、
また、上記実施例では管が曲げ加工されている部分で増
肉部を切削したが、この代りに管が曲げ加工される直前
の直線部で、素管の曲げ内周側管壁の内面或いは外面を
予め切削しておいてもよい。更に、管の曲げ加工を行う
方法は２図示のようにテールストック２で管を推進させ
る方法に限らず、管は静止させておき、加熱装置及び旋
回アームを管の長手方向に移動させる方法でも良い、ま
た１曲げ外周側の管壁の減肉を防止するため、管に曲げ
モーメントとともに圧縮応力を作用させた曲げ加工方法
であっても良い。

更に９本発明方法は上記実施例に示す熱間油げに限定さ
れず、冷間曲げにも適用可能である。

次に具体的に曲げ加工を行った結果を示す。

第４図、第５図に示すベンド管製造装置を用いて。

曲げ加工を行った。この際、カッターによる管内面切削
を行った場合（本発明方式）と切削を全く行わない場合
（従来方式）との比較を以下に示す。

（１）　　実験仕様 ■供試管 材ｉｉ：　５ＴＰＧ３８／電縫管 サイズ：６Ｂ、スケジュール４０ ■曲げ仕様 曲げ半径：１５０ｍ（はぼショートエルボアールに同じ
） 曲げ角度：９０度 ■曲げ条件 曲げ速度：１．０鶴／ｓｅｃ 曲げ温度：曲げ内周側外表面８５０〜９００℃曲げ外周
側外表面６００〜６５０℃ 曲げ内周側内面切削条件 カッター寸法：外径１４５鶴×幅３００歯数　４５枚 歯形　　　　：スパイラル状面形 切削回転数　：６．８ｒｐｓ 切削速度　　：　４２．７　ｍ／５ｅｃ（２）結果 ■曲げ推カニ従来方式　＝１７〜２０トン本発明方式＝
１４〜１５トン ■寸法計測結果を第１表に示す。

（３）　　結論 ■曲げ推力的には９本発明になる内面切削方式が。

約２０〜３０％減。

■寸法測定結果を第１表に示す通り１曲げ内周側中央部
の最大増肉量の比較では、増肉率的に７０％減となって
おり、削除効果は顕著である。

第１表 ただし、測定位置Ａ、　　Ｂ、　Ｔ、　　Ｃば第１２民
第１３図に示す通り〔発明の効果〕 以上に説明したように２本発明方法及び装置では曲げ加
工中或いは曲げ加工に先立ち、管の曲げ内周側管壁を切
削して除去しているので１曲げ加工により曲げ内周側に
生じる増肉が防止され、その結果曲げ内周側の圧縮力が
著しく軽減される。それに伴い１曲げ外周側においても
引張り力が軽減されるため１曲げ外周側における減肉率
も軽減される。この結果１曲げ内周側の増肉を減少させ
るのみならず１曲げ外周側の減肉の少ない、且つ偏平化
の少ない、流体抵抗の少ないベンド管が製造される。ま
た１曲げ外周側の減肉を防止するため圧縮画げを行って
も３曲げ内周側の増肉は防止されているので、一層均一
厚さのベンド管が製造できる。更に、増肉が防止される
結果５曲げ半径が１．５　Ｄ以下の小アール曲げを行っ
ても、蛇腹の発生はなく。

従って、従来不可能とされていた曲げ半径ＩＤ以下の曲
げ加工も可能になる。また、この時９曲げに要する曲げ
モーメント及び推力も大幅に軽減され、且つ曲げに要す
る熱量も軽減され、ランニングコストの低下が図れると
いう効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す部分断面平面図。 第２図はその側面図、第３図はその要部拡大断面図。 第４図は本発明の第二実施例を示す部分断面平面図。 第５図はその側面図、第６図はその要部拡大断面図。 第７図は第６図の■−■矢視図、第８図は更に他の実施
例を示す第７図と同一部分の断面図、第９図は第８図の
ＩＸ−ＩＫ矢視図、第１θ図は更に他の実施例を示す第
７図と同一部分の断面図、第１１図は第１０図の℃−Ｘ
矢視図、第１２図、第１３図は管外径、肉厚等の測定位
置を示すもので１第１２図は曲げ管の平面図。 第１３図はその■−■矢視断面図である。 ２〜・−テールストック　３−管　１５・・−旋回アー
ム２２・−・高周波誘導子　３１−カッター３８−・・
高周波誘導子　４２−・カッター特許出願人　第一高周
波工業株式会社 代理人　弁理士　乗　松　恭　三 オ６図 牙７図 ■ オ８図 ＋ｑ　マ 第１０図 牙１１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）管を連続的に曲げ加工するに際し、曲げ内周側の
   管壁を、曲げ変形の生じている部分若しくはその前の位
   置にて切削することを特徴とするベンド管の製造方法。
2. （２）管を狭域幅の環状に加熱する加熱装置と、環状の
   加熱部が管の長手方向に移動するよう、前記管と加熱装
   置とを相対的に移動させる装置と、前記管に曲げモーメ
   ントを付加する装置と、前記管の曲げ内周側の管壁を切
   削するカッターとを有することを特徴とするベンド管の
   製造装置。
3. （３）前記カッターが曲げられるべき管の内部に配置さ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のベ
   ンド管の製造装置。
4. （４）前記カッターがヘリカルな刃を有する円筒状カッ
   ターであることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   のベンド管の製造装置。
5. （５）前記カッターが曲げられるべき管の外部に配置さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   ベンド管の製造装置。