WO2015152107A1 - ベンディングプレス成形用金型 - Google Patents

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punch
arc
bending
press molding
plate material
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正之 堀江
勇 安原
征哉 田村
憲司 谷一
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JFE Steel Corp
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    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/01—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments
    • B21D5/015—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments for making tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides

Definitions

  • a large-diameter and thick-walled steel pipe used for, for example, a line pipe or the like is efficiently processed by sequentially pressing a plate material along its feeding direction by a three-point bending press.
  • the present invention relates to a bending press molding die suitable for manufacturing.
  • a steel plate having a predetermined length, width and thickness is pressed into a U shape and then into an O shape.
  • a so-called UOE molding technique is widely used in which after press forming, the end portion is butt-joined by welding to form a steel pipe, and the diameter is expanded (so-called pipe expansion) in order to further increase the roundness.
  • the end of the steel sheet in the width direction is pre-bent (end bending), then the steel sheet is formed into a substantially circular shape by a plurality of three-point bending presses, and the shape is further corrected. Bending press forming technology to make steel pipes has been put into practical use.
  • FIG. 9 is a view showing an example of an embodiment in the case of performing such bending press molding.
  • Reference numeral 101 in the figure denotes a die disposed in the conveyance path of the plate material S.
  • the die 101 is composed of a pair of left and right rod-like members 101a and 101b that support the plate material S at two locations along the conveying direction, and the mutual distance e can be changed according to the size of the steel pipe to be formed. It has become. However, the mutual interval e is not changed in the process of manufacturing a single open tube by press-molding one sheet material S.
  • Numeral 102 denotes a punch that can be moved in the direction of approaching or separating from the die 101.
  • the punch 102 is connected to a punch tip portion 102a having a downward convex processing surface K that is in direct contact with the plate material S and presses the plate material S into a concave shape, and a back surface of the punch tip portion 102a.
  • It consists of a punch support 102b that supports Usually, the maximum width of the punch tip 102a is equal to the width (thickness) of the punch support 102b.
  • Reference numeral 103 denotes a roller that forms a conveyance path for the plate material S.
  • Patent Document 1 discloses that the width of the steel plate is determined in press forming in the width direction of the steel plate.
  • the straight part of the desired length remains at both end parts in the direction and the specific part in the middle, and the straight part is bent as an arc part, and the seam part is welded to form a semi-formed round steel pipe
  • a method has been proposed in which the entire shape of the semi-formed round steel pipe is heated, and then the shape is adjusted by hot forming through a plurality of forming rolls having a semi-circular shape corresponding to the final radius.
  • the molded body after press molding has a shape close to a quadrangle, and it is indispensable to separately provide a process (hot) for correcting the shape. If the consumption of heat energy for heating is included, there is a problem that the manufacturing cost is significantly increased.
  • this method may impair the properties when a plate material manufactured through a thermomechanical process is used as an original plate in order to combine strength, toughness, and weldability.
  • Patent Document 2 discloses a three-point bending press while relaxing stress acting on a connecting portion between a punch that functions as an upper tool and a bending board (corresponding to the punch support body) that supports the punch. A method for reducing the number of processing has been proposed.
  • an object of the present invention is to efficiently perform bending without causing wear or deformation of a processing tool or deteriorating product quality when manufacturing a steel pipe from a plate material by a three-point bending press.
  • the company is proposing a mold for bending press molding.
  • the present invention is arranged at intervals along the feeding direction of the plate material, is a die that supports the plate material at two locations, is movable in the direction of approaching and separating from the die, and is supported by the die.
  • a bending press molding die including a punch for bending the plate material by sequentially pressing the plate material in the feeding direction, and the punch directly contacts the plate material and presses the plate material
  • a punch tip and a punch support that is connected and held to the back of the punch tip and supports the punch tip.
  • the punch tip has a processing center that matches the axis of the punch support.
  • a bending press molding die having a machining surface formed by a non-uniform arc having a maximum radius in the central region in the width direction.
  • the non-uniform arc is a continuous arc or a discontinuous arc
  • the non-uniform arc consists of an involute curve
  • the continuous arc or the discontinuous arc has a radius corresponding to the inner diameter of the cylindrical body to be machined, and borders the machining center.
  • a main arc having the same processing length (contact length) on the left and right sides, and a sub-arc having a radius smaller than the main arc connected to the width edge of the main arc.
  • the arc that mainly contributes to the bending process has a machining length less than 0.90 times the feed amount of the plate material.
  • the main arc is the feed amount of the plate material. Having a machining length of less than 0.90 times; Is preferable as a specific means for solving the problems of the present invention.
  • the punch tip has a processing center that matches the axial center of the punch support, and the radius at the center in the width direction is the maximum radius. Since the machined surface made of a non-uniform arc is provided, even if the bending range of the plate material is increased, the width end of the machined surface does not come into strong contact with the plate material, causing punch deformation or damage. Generation of such an excessive bending moment can be suppressed, and a wider plate material can be processed at a time than before, so that a steel pipe having a high roundness can be obtained with a small number of processing operations. In addition, a process for heating the plate material is not necessary, and the characteristics such as strength, toughness and weldability obtained in the plate material (original plate) manufacturing process can be maintained as they are.
  • the non-uniform arc is a continuous arc or a discontinuous arc combining at least two arcs having different radii.
  • the width end does not come into strong contact with the plate material. For this reason, it is possible to avoid an excessive bending moment that causes deformation and damage of the punch. Further, the processed surface can be formed relatively easily.
  • the punched surface can be easily formed by forming the non-uniform arc with an involute curve.
  • continuous arcs and discontinuous arcs have radii corresponding to the inner diameters of the steel pipes to be machined, and the left and right machining lengths are equivalent to the machining center.
  • a sub-arc having a radius smaller than the radius of the main arc and connected to the width end edge of the main arc. It is possible to reduce the unbalance of the force acting on the punch by reducing the difference in the distance from the contact start point to the punch center and the punch tip and support the punch while ensuring a wide punch processing width. It can be avoided that an extreme load is applied to the connecting portion with the body.
  • the processing length of the region in which the arc that mainly contributes to bending is formed on the processing surface on which the non-uniform arc is formed is By setting the feed amount to less than 0.90 times, an excessive bending moment is not generated in the punch, so that the life of the punch can be extended and stable bending can be performed over a long period of time.
  • the roundness of can be increased.
  • the non-uniform arc is a continuous arc or a discontinuous arc
  • the continuous arc or the discontinuous arc is constituted by a main arc and a sub-arc
  • the main arc mainly contributes to bending. Therefore, an excessive bending moment can be prevented from occurring by setting the processing length of the region where the main arc is formed to less than 0.90 times the feed amount of the plate.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of a bending press molding die according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a deformed state of the plate material when pressed using the bending press molding die shown in FIG. 3 (a) to 3 (c) are diagrams showing another embodiment of a bending press molding die.
  • FIG. 4 is a diagram showing a bending process by bending press molding.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a deformation state of the plate material when bending press molding is performed using a punch having a uniform arc.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the processing length n i that contributes to the bending of the mold.
  • FIG. 7 is a diagram showing specific dimensions of the punch used in the example.
  • (A) is the figure which showed the dial gauge used when evaluating the local roundness of a steel pipe
  • (b) is the figure which showed the measuring point of local roundness. It is the figure which showed an example of embodiment in the case of performing bending press molding according to the conventional method.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of a bending press molding die according to the present invention.
  • Numeral 1 in the drawing is a die arranged in the conveying path of the plate material S.
  • the die 1 is composed of a pair of left and right rod-like members 1a and 1b that support the plate material S at two locations along the feeding direction, and the mutual distance e can be changed according to the size of the steel pipe to be formed. It is like that. However, the mutual interval e is not changed in the process of manufacturing a single open tube by press-molding one sheet material S.
  • Numeral 2 is a punch that is movable in the direction of approaching and separating from the die 1.
  • the punch 2 is connected to the punch tip portion 2a having a downwardly convex machining surface K that directly contacts the plate material S and presses the plate material in a concave shape, and the back surface of the punch tip portion 2a, and supports the punch tip portion 2a.
  • the punch support 2b is provided.
  • Reference numeral 3 denotes a roller that forms a conveying path for the plate material S.
  • the specific structure of the punch support 2b of the punch 2 is not shown, its upper end is connected to driving means such as a hydraulic cylinder, and the driving means applies a pressing force to the punch tip 2a. It can be granted.
  • the width (thickness) of the punch support 2b is appropriately designed according to the plate thickness / strength of the plate material S, which is a material to be formed, and the shape of the tube to be formed. Moreover, since the punch support body 2b may contact the edge part of the board
  • the punch tip 2a of the punch 2 has a machining center O that matches the axis q of the punch support 2b, and is provided at the tip.
  • a non-uniform arc having a radius r 1 in the center region in the width direction as a maximum radius (other portions have a radius r 2 smaller than the radius r 1 ) is formed.
  • the non-uniform arc defined in the present invention is a combination of at least two arcs having different radii as shown in FIGS. 3A to 3C, that is, the machining center O. And an arc having a radius r 1 (hereinafter referred to as a main arc K 1 ) and an arc having a radius r 2 smaller than the main arc K 1 (hereinafter referred to as a sub-arc K 2 ). It shall be said to be done.
  • the tangent and the angle of the tangent of the auxiliary arc K 2 be one is a 0 ° lead via a step d, the following an arc form as shown (a), the as continuous arcs (such involute curve
  • an arc having a shape as shown in (b) and (c) is hereinafter referred to as a discontinuous arc.
  • the discontinuous arc includes those in which the radius of the arc gradually changes.
  • the punch 2 basically includes a punch tip 2a and a punch support 2b, but is not shown between the punch tip 2a and the punch support 2b.
  • a spacer can be interposed.
  • the attachment angle of the punch tip 2a to the punch support 2b is finely adjusted, the attachment angle can be adjusted only by adjusting the shape of the spacer instead of the punch support 2b itself. Can be adjusted to an appropriate angle.
  • the punch tip 2a is divided in the longitudinal direction of the die 1, the punch tip 2a is stored by holding a plurality of divided punch tips 2a with a single spacer.
  • the handling efficiency when the punch tip 2a is mounted on the punch support 2b can be improved. Because of the advantages as described above, it is preferable to interpose a spacer (not shown) between the punch tip 2a and the punch support 2b.
  • the plate material S is placed on the die 1 and the plate material S is intermittently fed at a predetermined feed amount.
  • the plate material S may be sequentially subjected to three-point bending with the punch 2 from the edge in the width direction toward the center on both the left and right sides. Note that FIG.
  • FIG. 4 shows the plate material S that has been subjected to end bending (described later) from the top to the bottom of the left row, then from the top to the bottom of the center row, and from the top to the bottom of the right row 4 is a diagram showing a process of forming an open pipe as shown in the rightmost bottom view by performing bending and feeding of the plate material S, and an arrow attached to the plate material S or the punch 2 in FIG. Indicates the moving direction of the plate material S or the punch 2 in each step.
  • the plate material S When the bending of the plate material S is advanced in such a state, the plate material S is more than the center in the width direction of the punch 2 (processing center O) in order to maintain the contact state between the punch 2 and the die 1. As shown in FIG. 5, the contact range (bending range) where the punch 2 comes into contact with the plate material S is not formed as compared with the pre-formed side. Widen on the side.
  • the processed surface K has become a non-uniform arcuate, moreover, since the sub-arc K 2 smaller radius than the radius of the main arcuate K 1
  • the asymmetric range can be made narrower than that of a punch having a single processing surface, and therefore the load in the width end region of the punch 2 becomes extremely large even if the processing of the plate S is progressing. As a result, it is possible to suppress the occurrence of an excessive bending moment.
  • the main arc K 1 formed on the processed surface K is assumed to have the machining center ⁇ contact the left and right equivalent to the starting point length .
  • the main arc K 1 and the auxiliary arc K 2 are, although continuing arcs was that constituted by discontinuous circular arc, the number of arcs is not limited particularly.
  • the length (peripheral length) of the processed surface K is determined by the size of the steel pipe to be processed and the number of times of pressing, but the processed length of the region of the processed surface K formed mainly by an arc that contributes to bending. Is less than 0.90 times the feed amount (feed length) of the plate material (mainly contributing to the bending process) in order to reduce the bending moment generated in the punch 2 and reduce the number of pressings to realize an efficient bending process.
  • the processing length of an arc is formed regions and n i, when the feed amount of the sheet material S was [delta], the ratio of the feed amount [delta] of the working length n i and sheet S (n i / [delta]) is (Less than 0.90 times).
  • a working surface K main arc K 1 In the composed punch 2 from the sub-arc K 2, since that would main arc K 1 contributes primarily bending, formed in the main arc K 1 region
  • the processing length is set to less than 0.90 times the plate feed amount
  • the primarily bent length n i contributing to the machining arc is formed regions, as shown in FIG. 6, the bending the target around the processing center O in processing surface K of the punch 2 molding
  • the amount (bending angle per rotation) ⁇ i means the length (arc length) on the processing surface K corresponding to the target range of the bending amount ⁇ i.
  • the target bending forming amount ⁇ i is that when the number of times of processing is N, the plate material to be processed is bent into a 360 ° pipe shape together with end bending (360 ° ⁇ 2 ⁇ end bending).
  • Angle) / N is a measure of the amount of bending performed per time.
  • the number of times of processing N is usually 3 times or more, so the standard of the bending amount per time is a value calculated when the end bending angle is assumed to be 0 °. 120 ° is sufficient. Therefore, the amount of bending on the processed surface K of the punch 2 can be 120 ° or less (corresponding to 60 ° or less on one side with respect to the processing center O of the punch 2), and smaller 90 ° or less (processing of the punch 2). It may be equivalent to 45 ° or less on one side with respect to the center O).
  • an end bending process (also referred to as crimping process) is applied to the plate width end of the plate material prior to bending press molding. This is performed in order to ensure high roundness at the plate width end portion, which is relatively difficult to bend as compared with the case where bending processing is performed on the center portion of the plate width by bending press molding. Then, since it is formed into a pipe shape by bending 360 ° together with the subsequent bending press forming, bending forming is applied except for the portion applied by end bending in bending press forming.
  • the bending forming amount (angle) ⁇ i per time in the bending press is (360 ° ⁇ 2 ⁇ end bending angle) / N, and the range in which bending per time is given is the feed amount (feed length). Is).
  • the plate material is formed into a pipe shape by applying a bending of the bending forming amount ⁇ i for each feeding amount.
  • the shape in the range of the bending forming amount (center angle) ⁇ i is transferred onto the punch 2 to be the shape after the bending press.
  • the length (peripheral length (or arc length)) along the processing surface K of the section of the bending forming amount ⁇ i is made closer to the feed amount of the plate material, the portion to which the curvature is given becomes wider, and the high roundness Can be secured.
  • the position where the forming reaction force (processing reaction force) is received becomes farther from the processing center O of the processing surface K of the punch 2, and the bending at the connecting portion between the punch support 2b and the punch tip 2a is performed.
  • the curvature radius of the bent portion of the plate material S is also reduced.
  • a bent part having a smaller radius of curvature than that of the other part is formed locally on the tubular body that is the object to be molded, its shape is inferior when it remains in the product as it is.
  • Secondary arcs K 2 of radius of the processing surface K because the main arc K 1 smaller than the radius, it is necessary to pay attention to the occurrence of such a problem. Therefore, bending range of the sub arc K 2 is preferably set to 15 ° or less at the center angle of the sub arc K 2,
  • the thickness is preferably set working length of the area where the mainly curved arc contributes to machining is formed in accordance with the dimensions) (distance) n i appropriately.
  • the feed pitch is 298 mm / time
  • the bending forming amount is 29.6 ° / time
  • the number of presses is 5 times.
  • three-point bending was performed from both the left and right sides toward the center of the steel plate.
  • a die having a radius of 75 mm at the tip and a mutual distance e (distance between the centers) of the rod-shaped members 1a and 1b was set to 550 mm.
  • a punch tip having a width of 400 mm is used, and as a punch support for supporting the punch, as shown in FIG. 7, the width (thickness) of the main body is 100 mm, and the punch tip is attached to the tip.
  • a strain gage is attached to the end of R having a radius of 50 mm (starting portion of R) provided at a connecting portion between the main body portion and the receiving portion using a fixing and holding portion having a width of 400 mm.
  • the shape of the machined surface is a continuous arc.
  • the main arc and the sub-arc are located at an angle of 15 ° from the machining center O of the punch tip, and the tangent of the main arc and the tangent of the sub-arc.
  • the form of the processed surface is involute is a case where bending is performed using a punch having a processed surface whose radius gradually decreases as the distance from the processing center O of the punch tip portion increases due to the involute curve.
  • the radius of the main arc is the value of the radius at the processing center O (that is, the maximum value of the radius), and the radius of the sub-arc is the bending amount ⁇ i : 29.6 from the processing center O.
  • a position at a distance of 1 ⁇ 2 °, that is, a minimum value of a radius of a range that mainly contributes to bending is shown.
  • the angle formed between the tangent line of the main arc and the tangent line of the sub arc is such that the main arc and the sub arc are 15 ° from the machining center O of the punch tip 2a. This is a case where bending is performed using a punch having a processing surface connected with a difference of 6 °.
  • the stress acting on the punch support indicates the largest value among eleven bending operations.
  • the stress acting on the punch support is represented by the number of 2 ⁇ 10 6 stress repetitions in the “Japanese Steel Structure Fatigue Design Guideline” for the punch support.
  • the value divided by the basic allowable stress range that is, the ratio of the stress acting on the punch support to the basic allowable stress range is shown.
  • the evaluation of the punch is that the stress acting on the punch support is less than the fatigue limit stress, that is, the ratio of the stress acting on the punch support to the fatigue limit stress is less than 1 (excellent), Those having a ratio of 1.25 or less are indicated by ⁇ (possible) and those having a ratio of 1.25 or less are indicated by ⁇ (impossible).
  • the stress ratio 1.25 at which the number of stress repetitions is 1 ⁇ 10 6 times or more was set as the threshold value.
  • the local roundness refers to, for example, a dial gauge 4 having a pair of legs 4a and 4b having a distance D between legs as shown in FIG. 8A, and the legs of the legs 4a and 4b.
  • the ends 4c and 4d are brought into contact with the peripheral surface of the obtained steel pipe, and a probe (not shown) provided at the tip of the spindle 4e is further brought into contact with the peripheral surface of the steel pipe so that the virtual shape that is the target shape of the steel pipe is obtained. It is measured by reading the radial displacement from the perfect circle, and the smaller the value, the closer to the perfect circle.
  • the local roundness as shown in FIG. 8B is measured along the circumferential direction of the peripheral surface of the steel pipe, and the measured local roundness is measured.
  • the value of API-2 API of API-2B which is a typical standard for steel pipes, is less than 2.0mm, and the value of API-5L is less than 3.2mm. (Good), those exceeding the value are shown in Table 1 as x (impossible).
  • punch No. suitable for the present invention In A to H, the ratio of stress applied to the punch support during bending was 1.25 or less, and no deformation or damage of the punch was observed. In addition, Punch N Th. It was confirmed that the steel pipe formed by the punches A to H had a local roundness of 2.3 mm or less and sufficiently satisfied the API standard.
  • the local roundness of the steel pipe is 2.0 mm or less, and the API standard Among them, the strict 2B standard was satisfied, and it became clear that a steel pipe with good quality could be formed without adding an extra step.
  • the punch No. with the smallest radius of the secondary arc is used.
  • the stress ratio at the joint was the smallest, 0.87, and it was found that such a punch support can be used semipermanently.
  • a bending press molding die capable of stably and efficiently forming a steel pipe having a high roundness over a long period of time is suppressed from affecting the deformation and damage of the punch due to the occurrence of an excessive bending moment. Can be provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

【課題】曲げモーメントによる影響が少なく、真円度の高い円筒体を得ることができるベンディングプレス成形用金型を提案する。【解決手段】板材（Ｓ）を２箇所において支持する左右一対のダイ（１）と、このダイ（１）に近接、離隔する向きに移動可能で、かつ、ダイ（１）との挟持下に板材（Ｓ）をその幅方向に沿い逐次押圧して曲げ加工を施すパンチ（２）とを備えたベンディングプレス成形金型において、パンチ（２）を、板材（Ｓ）に直接接して板材（Ｓ）を凹形状に押圧する加工面（Ｋ）を有するパンチ先端部（２ａ）と、このパンチ先端部（２ａ）に連結保持され、該パンチ先端部（２ａ）を支持するパンチ支持体（２ｂ）にて構成する。そして、パンチ先端部（２ａ）に、パンチ支持体（２ｂ）の軸芯（ｑ）に合致する加工中心（Ｏ）を有し、その幅方向の中央域における半径を最大半径とする非一様円弧にて形成された加工面（Ｋ）を設ける。

Description

ベンディングプレス成形用金型
　本発明は、３点曲げプレスにより、板材をその送給方向に沿い逐次押圧して曲げ加工を施すことによって、例えば、ラインパイプ等に使用される大径、かつ厚肉の鋼管を効率的に製造するのに適したベンディングプレス成形用金型に関するものである。
　ラインパイプ等に使用される大径、かつ厚肉の鋼管を製造する技術としては、所定の長さ、幅、板厚を有する鋼板を、Ｕ字状にプレス加工し、次いで、О字状にプレス成形したのちその端部を、溶接により突き合わせ接合して鋼管となし、さらに真円度を高めるべく、その径を拡大（いわゆる拡管）する、いわゆるＵＯＥ成形技術が広く普及している。
　しかし、上記ＵＯＥ成形技術では、鋼板をプレス加工してＵ字状、О字状に成形する工程において高いプレス圧力を必要とすることから大掛かりなプレス機械を使用せざるを得ない状況にある。
　このため、最近では、この種の鋼管を製造するに当たっては、プレス圧力を軽減する技術の検討がなされている。
　この点に関する先行技術としては、鋼板の幅方向の端部に予め曲げ加工を施し（端曲げ）、次いで、複数回の３点曲げプレスにより鋼板をほぼ円形に成形したのち、さらに、形状を矯正して鋼管とするベンディングプレス成形技術が実用化されている。
　図９は、かかるベンディングプレス成形を行う場合の実施する形態の一例を示した図である。図における符号１０１は、板材Ｓの搬送経路内に配置されたダイである。このダイ１０１は、板材Ｓをその搬送方向に沿って２箇所で支持する左右一対の棒状部材１０１ａ、１０１ｂから構成されており、成形すべき鋼管のサイズに応じてその相互間隔ｅが変更できるようになっている。ただし、１枚の板材Ｓをプレス成形して１体のオープン管を製造する過程の中では、相互間隔ｅは変更されない。
　また、１０２は、ダイ１０１に近接、離隔する向きに移動可能としたパンチである。このパンチ１０２は、板材Ｓに直接接して該板材Ｓを凹形状に押圧する下向き凸状の加工面Ｋを有するパンチ先端部１０２ａと、このパンチ先端部１０２ａの背面につながり、該パンチ先端部１０２ａを支持するパンチ支持体１０２ｂからなる。通常、パンチ先端部１０２ａの最大幅とパンチ支持体１０２ｂの幅（厚さ）とは等しくなっている。また、１０３は、板材Ｓの搬送経路を形成するローラである。
　そして、上記の３点曲げプレスを適用した加工では、加工時における負荷や製品形状を考慮に入れて加工回数や使用する工具（特に形状）を経験的に決めているのが普通である（例えば、工具の加工幅１２０ｍｍ、加工回数５０～６０回程度）。
　ところで、この曲げ加工方式は、加工回数が増大し効率的な製造を行うのが難しく、このための取り組みとして、例えば、特許文献１には、鋼板の幅方向におけるプレス成形に当たって、該鋼板の幅方向における両端部分と中間の特定部分とに、それぞれ所望長さの直状部が残存しかつ直状部間を円弧部として曲げ形成するとともに、継ぎ目部を溶接して半成形丸鋼管を形成し、この半成形丸鋼管の全体を加熱したのち、その成形面を最終半径に対応する半円状とした複数の成形ロールの間を通して熱間成形することによって形状を整える方法が提案されている。
　しかしながら、上記特許文献１に開示されたものは、プレス成形後の成形体が４角形に近い形状を有しており、形状を矯正するための工程（熱間）を別途に設けることが不可欠であって、加熱にかかる熱エネルギーの消費量を含めると製造コストの著しい上昇を招くという問題がある。
　また、この方法は、強度や靭性、溶接性を兼備するために加工熱処理プロセスを経て製造された板材を原板として用いる場合に、その特性を損なうおそれもある。
　一方、特許文献２には、上工具として機能するパンチと、それを支持する曲げボード（上記パンチ支持体に相当する）との接続部において作用する応力を緩和しながら、３点曲げプレスでの加工回数を減じる方法が提案されている。
　上記特許文献２によれば、該パンチの加工幅は曲げボードの幅よりも広いので、上掲図９に示した如きパンチの場合に比べ、３点曲げプレスでの加工回数を減じることができる。また、該パンチが、曲げボードに対して回転自在に取り付けられていることから、該曲げボードには、回転部の摩擦によって生じる小さな曲げモーメント以外に作用することがないため設備にかかる負荷が軽減される利点がある。しかしながら、回転支持部は、曲げボードの幅よりも小さくなるため、その部位に大きな面圧が作用し、該回転支持部の摩耗や変形を引き起こすことが懸念され、早期のうちに回転機能が維持できなくなる可能性がある。
特開２００５－３２４２５５号公報 特開２００４－８２２１９号公報
　上述したように、従来技術においては、ベンディングプレス成形で使用するパンチの加工幅を単純に広げることは容易ではなく、パンチの加工幅を広げつつパンチ先端部とパンチ支持体との接続部に過大な負荷が加わらないようにするためには、パンチ支持体の幅（厚さ）を十分に大きくすることが有用である。
　しかし、近年、ベンディングプレス成形の後の工程での精度向上を図る観点から、ベンディングプレス成形で使用するパンチのパンチ支持体の幅（厚さ）を小さくすることが要求されている。
　また、ベンディングプレス成形により板材を円筒状に成形して管体となす場合、被成形材である管体をパンチから外す際に該管体をその長手方向に沿って抜き出すようにしたとしても、管体において互いに向かい合う板端部相互の間隔は、パンチ支持体の幅（厚さ）よりも小さくすることは原理的にできない。
　こうした、板材を円筒状に成形して互いに向かい合う板端部が溶接されておらずギャップを有する状態の管体（以下、このような管体をオープン管とも称する）において、互いに向かい合う板端部（以下、このような部位をシーム部とも称する）を溶接する際に、管体の外部から力を加えて管体を変形させ、互いに向かい合う板端部を相互に突き合わせてギャップをなくす必要がある。ここで、ベンディングプレス成形においては、板端部におけるギャップが小さいほど該板端部を相互に突き合わせるのに必要な力が小さくてすむとともに、真円度低下などの形状不良も生じにくくなる。このようにベンディングプレス成形において、パンチの加工幅を広げつつもパンチ支持体の幅（厚さ）の増加を極力抑える技術の要請が高まっている。
　そこで、本発明の目的は、３点曲げプレスにより板材から鋼管を製造するに当たり、加工工具の摩耗や変形を引き起こしたり、製品品質を損なったりすることなしに、効率的に曲げ加工を施すことができるベンディングプレス成形用金型を提案するところにある。
　本発明は、板材の送給方向に沿い間隔をおいて配置され、該板材を二箇所において支持するダイと、このダイに近接、離隔する向きに移動可能で、かつ、前記ダイに支持された前記板材をその送給方向に沿って逐次押圧して曲げ加工を施すパンチとを備えたベンディングプレス成形用金型であって、前記パンチは、前記板材に直に当接して前記板材を押圧するパンチ先端部と、該パンチ先端部の背面に連結保持され、該パンチ先端部を支持するパンチ支持体を備え、前記パンチ先端部に、前記パンチ支持体の軸芯に合致する加工中心を有し、その幅方向の中央域における半径を最大半径とする非一様円弧にて形成された加工面を設けたことを特徴とするベンディングプレス成形用金型である。
　上記の構成からなるベンディングプレス成形用金型において、
１）非一様円弧が、連続円弧または不連続円弧からなること、
２）非一様円弧が、インボリュート曲線からなること、
３）非一様円弧が、連続円弧または不連続円弧から構成される場合において、該連続円弧、不連続円弧を、加工すべき円筒体の内径に対応する半径を有し、前記加工中心を境にして左右同等の加工長さ（接触長さ）を有する主円弧と、この主円弧の幅端縁につながり、該半径よりも小さい半径を有する副円弧にて構成すること、さらに
４）非一様円弧のうち、主として曲げ加工に寄与する円弧は、板材の送り量の０．９０倍未満の加工長さを有すること
５）連続円弧、不連続円弧において、主円弧は、板材の送り量の０．９０倍未満の加工長さを有すること、
が本発明の課題解決のための具体的手段として好ましい。
　上記の構成からなる本発明のベンディングプレス成形用金型によれば、パンチ先端部に、前記パンチ支持体の軸芯に合致する加工中心を有し、その幅方向の中央部における半径を最大半径とする非一様円弧からなる加工面を設けるようにしたため、板材の曲げ範囲が増大していっても、加工面の幅端が板材に強く接触することがなく、パンチの変形や損傷を引き起こすような過大な曲げモーメントの発生を抑制することができ、しかも、従来よりも幅広の板材を一度に加工することができるため、少ない加工回数で真円度の高い鋼管を得ることができる。また、板材を加熱するような工程も不要であり、板材（原板）の製造工程で得られた強度、靭性、溶接性といった特性をそのまま維持することが可能となる。
　また、本発明にかかるベンディングプレス成形用金型によれば、非一様円弧を、異なる半径を有する少なくとも２つの円弧を組み合わせた連続円弧または不連続円弧としたため、曲げ加工時にパンチの加工面の幅端が板材に強く接触することがなくなる。このため、パンチの変形や損傷を引き起こす過大な曲げモーメントが発生するのを回避することが可能となる。また、比較的簡単に加工面を形成することができる。
　また、上記の構成からなるベンディングプレス成形用金型によれば、非一様円弧を、インボリュート曲線からなるものとすることにより、パンチの加工面を容易に形成することができる。
　さらに、本発明のベンディングプレス成形用金型によれば、連続円弧、不連続円弧を、加工すべき鋼管の内径に対応する半径を有し、前記加工中心を境にして左右同等の加工長さを有する主円弧と、この主円弧の幅端縁につながり、該主円弧の半径よりも小さい半径を有する副円弧とによって構成するようにしたため、板材の未変形部と既変形部とで、板材とパンチとの接触開始点からパンチ中心までの距離の差を小さくしてパンチに働く力のアンバランスを小さくすることが可能となり、パンチの加工幅を広く確保しながら、パンチ先端部とパンチ支持体との接続部に極度の負荷がかかるのを回避することができる。
　上記の構成からなる本発明のベンディングプレス成形用金型によれば、非一様円弧が形成された加工面の、主として曲げ加工に寄与する円弧が形成された領域の加工長さを、板材の送り量の０．９０倍未満とすることにより、パンチに過大な曲げモーメントが生じることがないため、パンチの寿命が延長され、長期にわたり安定した曲げ加工を行うことが可能であり、しかも、鋼管の真円度を高めることができる。とくに、非一様円弧を、連続円弧あるいは不連続円弧とし、この連続円弧あるいは不連続円弧を主円弧と副円弧にて構成したものにおいては、該主円弧が主として曲げ加工に寄与することになるので、該主円弧が形成された領域の加工長さを板材の送り量の０．９０倍未満とすることで過大な曲げモーメントが生じるのを抑制し得る。
図１は、本発明にしたがうベンディングプレス成形用金型の実施の形態を示した図である。 図２は、図１に示したベンディングプレス成形用金型を用いて押圧した場合における板材の変形状態を模式的に示した図である。 図３（ａ）～（ｃ）は、ベンディングプレス成形用金型の他の実施の形態を示した図である。 図４は、ベンディングプレス成形による曲げ加工要領を示した図である。 図５は、一様な円弧を有するパンチを用いてベンディングプレス成形を行った場合の板材の変形状況を模式的に示した図である。 図６は、金型の曲げ加工に寄与する加工長さｎiの説明図である。 図７は、実施例で使用したパンチの具体的寸法を示した図である。 （ａ）は、鋼管の局部真円度を評価する際に使用したダイヤルゲージを示した図であり、（ｂ）は、局部真円度の測定要領を示した図である。 従来法に従ってベンディングプレス成形を行う場合の実施の形態の一例を示した図である。
　以下、本発明を図面を用いてより具体的に説明する。
　図１は、本発明に従うベンディングプレス成形用金型の実施の形態を示した図である。
　図における符号１は、板材Ｓの搬送経路内に配置されたダイである。このダイ１は、板材Ｓをその送給方向に沿って２箇所で支持する左右一対の棒状部材１ａ、１ｂから構成されており、成形すべき鋼管のサイズに応じてその相互間隔ｅが変更できるようになっている。ただし、１枚の板材Ｓをプレス成形して１体のオープン管を製造する過程の中では、相互間隔ｅは変更されない。
　また、２は、ダイ１に近接、離隔する向きに移動可能としたパンチである。パンチ２は、板材Ｓに直接接して該板材を凹形状に押圧する下向き凸状の加工面Ｋを有するパンチ先端部２ａと、このパンチ先端部２ａの背面につながり、該パンチ先端部２ａを支持するパンチ支持体２ｂを備える。また、３は、板材Ｓの搬送経路を形成するローラである。
　上記パンチ２のパンチ支持体２ｂは、具体的な構造については図示はしないが、その上端部が、油圧シリンダーの如き駆動手段に連結しており、該駆動手段によってパンチ先端部２ａに押圧力を付与することができるようになっている。
　パンチ支持体２ｂの幅（厚さ）は、被成形材である板材Ｓの板厚・強度や、成形すべき管体の形状により、適宜設計される。また、パンチ支持体２ｂは、板材Ｓの端部と接触することがあるので、パンチ支持体２ｂの表面に、交換可能な摩耗板を備えておくことができる。該摩耗板は、それを適宜交換することにより、パンチ支持体２ｂを摩耗させることなく長期間使用することが可能となるので好ましい。
　また、パンチ２のパンチ先端部２ａは、その要部を図２に示すように、パンチ支持体２ｂの軸芯ｑに合致する加工中心Оを有するものであって、その先端部に設けられた加工面Ｋには、幅方向の中央域における半径ｒ１を最大半径（他の部位は半径ｒ１よりも小さい半径ｒ２を有する）とする非一様円弧が形成されている。
　ここに、本発明において規定する非一様円弧とは、異なる半径を有する少なくとも２つの円弧の組み合わせた図３（ａ）～（ｃ）に示すような組み合わせからなるもの、すなわち、加工中心部Ｏに位置する半径ｒ１の円弧（以下、この円弧を主円弧Ｋ１という）と、この主円弧Ｋ１よりも小さい半径ｒ２を有する円弧（以下、この円弧を副円弧Ｋ２という）から構成されるものをいうものとする。図３において、（ａ）は、主円弧Ｋ１と副円弧Ｋ２の接続点で共通の接線を有するもの（主円弧Ｋ１の接線と副円弧Ｋ２の接線のなす角度が０°となる場合）であり、（ｂ）は、主円弧Ｋ１の接線と副円弧Ｋ２の接線が角度をなしてつながるもの（角度が０°でないもの）であり、（ｃ）は、主円弧Ｋ１の接線と副円弧Ｋ２の接線のなす角度は０°であるが段差ｄを介してつながるものであって、（ａ）に示すような形態の円弧を以下、連続円弧（インボリュート曲線等のように、共通の接線を有しながら、半径が徐々に変化するものも含む）と称し、（ｂ）（ｃ）に示すような形態の円弧を以下、不連続円弧と称することとする。なお、不連続円弧としては、円弧の半径が徐々に変わるものも含まれる。
　パンチ２は、基本的には、上述したように、パンチ先端部２ａとパンチ支持体２ｂを備えたもので構成されるが、パンチ先端部２ａとパンチ支持体２ｂとの間には図示はしないスペーサを介在させておくことができる。スペーサを介在させておくことにより、例えば、パンチ支持体２ｂへのパンチ先端部２ａの取り付け角度を微調整する場合に、パンチ支持体２ｂ自体ではなくスペーサの形状を調整するだけで、該取り付け角度を適切な角度に調整することが可能となる。また、パンチ先端部２ａがダイ１の長手方向に分割されている場合には、分割された複数個のパンチ先端部２ａを単一のスペーサで保持することにより、パンチ先端部２ａを保管する場合やパンチ先端部２ａをパンチ支持体２ｂに装着する場合のハンドリング効率を向上させることができる。以上述べたような利点があるため、パンチ先端部２ａとパンチ支持体２ｂとの間に図示しないスペーサを介在させておくことが好ましい。
　上記の構成からなる金型を用いてベンディングプレスにより板材Ｓに曲げ加工を施すには、該板材Ｓをダイ１の上に載置し、板材Ｓを所定の送り量で間欠的に送給しながら、図４に示す如き要領で、該板材Ｓを左右ともにその幅方向の縁部から中央部に向けてパンチ２により逐次、３点曲げ加工を行っていけばよい。なお、図４は、予め端曲げ加工（後述する）を施した板材Ｓに対して、左列の上から下へ、次いで、中央列の上から下へ、さらに、右列の上から下へと曲げ加工および板材Ｓの送給を実施することにより右側最下図に示す如きオープン管を成形する工程を示した図であって、この図４中、板材Ｓあるいはパンチ２に付されている矢印は、それぞれの工程における板材Ｓあるいはパンチ２の移動方向を示している。
　ところで、上記のような要領で板材Ｓに曲げ加工を施す場合（押圧時）、板材Ｓは、その全体が傾いた状態でダイ１に接触することとなり、パンチ先端部２ａの加工中心Оを基準にすると、該板材Ｓは左右非対称の状態で変形していくことになる。
　このような状態で板材Ｓの曲げ加工が進められていくと、パンチ２およびダイ１との接触状態を維持するために、板材Ｓは、パンチ２の幅方向の中央（加工中心О）よりも未成形側において大きく傾き（パンチに対する板材Ｓの倣い角度が大きくなる）、図５に示すように、パンチ２が板材Ｓに接触する接触範囲（曲げ加工範囲）は、既成形側に比べ未成形側で広くなる。
　パンチ２は、上記の接触範囲の両端で成形反力を受けることになるので、パンチ２の幅方向の中心（加工中心О）から接触範囲の両端までの距離（Ｌ３、Ｌ４）に差が生じると、パンチ先端部２ａとパンチ支持体２ｂとの接続部において曲げモーメントＭ（＝Ｐ（Ｌ３－Ｌ４））が作用することとなる。そして、とくに、単一の円弧からなる加工面を有するパンチを用いた３点曲げ加工では、過大な曲げモーメントが作用し、これにより、パンチ先端部２ａやパンチ支持体２ｂに変形をきたしたり損傷を引き起こしたりすることが懸念される。
　本発明のベンディングプレス成形用金型は、図２に示すように、加工面Ｋが非一様円弧からなっており、しかも、副円弧Ｋ２の半径が主円弧Ｋ１の半径よりも小さいため、単一の加工面を有するパンチに比較して非対称範囲を狭くすることが可能であり、従って、板材Ｓの加工が進行していてもパンチ２の幅端部域における負荷が極端に大きくなることはなく、その結果として過大な曲げモーメントが発生するのを抑制することができる。
　本発明においては、ベンディングプレス成形により真円度の高い鋼管を得るために、加工面Ｋに形成した主円弧Ｋ１は、前記加工中心Оを起点にして左右同等の接触長さ有するものとする。
　また、主円弧Ｋ１と副円弧Ｋ２は、連続円弧あるは不連続円弧にて構成することとしたが、円弧の数はとくに限定されることはない。
　また、加工面Ｋの長さ（周長）は、加工すべき鋼管のサイズや押圧回数によって決定されるが、加工面Ｋの、主として曲げ加工に寄与する円弧で形成された領域の加工長さは、パンチ２に生じる曲げモーメントを軽減しかつ、押圧回数を減らして効率的な曲げ加工を実現するため、板材の送り量（送り長さ）の０．９０倍未満（主として曲げ加工に寄与する円弧が形成された領域の加工長さをｎｉとし、板材Ｓの送り量をδとした場合に、該加工長さｎｉと板材Ｓの送り量δとの比（ｎi／δ）が０．９０倍未満）とするのが好ましい。加工面Ｋが主円弧Ｋ１と、副円弧Ｋ２から構成されるパンチ２にあっては、主円弧Ｋ１が主として曲げ加工に寄与することになるため、主円弧Ｋ１で形成された領域の加工長さを板材の送り量δの０．９０倍未満とする。
　ここに、主として曲げ加工に寄与する円弧が形成された領域の加工長さｎｉとは、図６に示すように、パンチ２の加工面Ｋで加工中心Ｏを中心にして目標とする曲げ成形量（一回当たりの曲げ角度）θｉが設定されている場合において、この目標とする曲げ成形量θｉの範囲に対応する加工面Ｋ上の長さ（円弧の長）をいうものとする。なお、目標とする曲げ成形量θｉは、加工回数をＮとすると、加工すべき板材を、端曲げと併せて３６０°のパイプ状に曲げ加工することから、（３６０°－２×端曲げ角度）／Ｎが１回当たりの曲げ成形量の目安になる。
　本発明のパンチ２を使用するベンディングプレスにおいて、加工回数Ｎは通常３回以上であるから、１回当たりの曲げ成形量の目安は、端曲げ角度を０°と仮定した場合に計算される値である１２０°であれば十分である。したがって、パンチ２の加工面Ｋにおける曲げ成形量を１２０°以下（パンチ２の加工中心Ｏを基準にして片側６０°以下に相当）とすることができ、さらに小さく９０°以下（パンチ２の加工中心Ｏを基準にして片側４５°以下に相当）としてもよい。
　一般に、ベンディングプレス成形により板材を管状に成形する場合、ベンディングプレス成形に先立って、板材の板幅端部に端曲げ加工（クリンピング加工とも称される）が施される。これは、ベンディングプレス成形にて板幅中央部に曲げ加工を施す場合に比べて相対的に曲げ難い板幅端部について、高い真円度を確保するために実施されるものである。そして、その後のベンディングプレス成形と合わせて３６０°の曲げ加工を施すことで、パイプ状となるので、ベンディングプレス成形では、端曲げで付与された分を除いて曲げ成形を付与することになる。ベンディングプレスにおける１回当たりの曲げ成形量（角度）θｉは、（３６０°－２×端曲げ角度）／Ｎであり、また、１回当たりの曲げが付与される範囲が送り量（送り長さ）となる。つまり、送り量毎に曲げ成形量θｉの曲げを付与することで板材はパイプ状となる。
　このとき、板材がパンチ２の加工面Ｋに沿うとすると、パンチ２上で曲げ成形量（中心角）θｉの範囲の形状が転写されてベンディングプレス後の形状となる。この曲げ成形量θｉの区間の加工面Ｋに沿った長さ（周長（又は円弧長さ））を板材の送り量に近づけるほど、曲率が付与される部分が広くなり、高い真円度を確保できることになる。しかし、曲げ加工範囲が広くなると、成形反力（加工反力）を受ける位置がパンチ２の加工面Ｋの加工中心Ｏから遠くなり、パンチ支持体２ｂとパンチ先端部２ａとの接続部における曲げモーメントが大きくなる不具合がある。このような不具合を軽減するため、本発明では、主として曲げ加工に寄与する円弧が形成された領域の加工長さｎｉを、板材の送り量（長さ）の０．９０倍未満とすることとしたものである。
　また、製品の半径に比べて小さい半径を有するパンチ２で板材Ｓを曲げ加工する場合、板材Ｓの曲げ部の曲率半径も小さくなる。この場合、被成形体である管体にも局所的に曲率半径が他よりも小さな曲げ成形部が形成されるため、そのまま製品に残存するとその形状は劣ったものとなる。加工面Ｋの副円弧Ｋ２の半径は、主円弧Ｋ１の半径よりも小さいので、このような不具合の発生に注意する必要がある。このため、副円弧Ｋ２での曲げ加工範囲は、副円弧Ｋ２の中心角で１５°以下とするのが好ましい、
　なお、板材との接触する加工面の長さが短くなると、曲率が付与されない（つまり平坦な）部分が多くなり真円度が損なわれるおそれもあるので、対象とする製品の仕様（強度、管厚、寸法形状）に応じて主として曲げ加工に寄与する円弧が形成された領域の加工長さ（距離）ｎｉを適宜設定するのが好ましい。
　板材Ｓの送給方向に沿う寸法が３７１３ｍｍ、板厚２５．４ｍｍ、引張強さ７４５～７５７ＭＰａになる鋼板（鋼種：ＡＰＩグレード．Ｘ８０）を９枚準備し、曲率半径３８０ｍｍの金型により各鋼板の両端部を２１５ｍｍの範囲にわたり１６．９度の角度となるように端曲げを行った。
　続いて、鋼板の中心（送給方向に沿う寸法の中心）から片側１４９２ｍｍの位置を加工開始点として、送りピッチ２９８ｍｍ／回、曲げ成形量２９．６°／回、プレス回数５回の条件のもとに鋼鈑の中心に向けて左右両側からそれぞれ３点曲げ加工を実施した。
　そして、３点曲げ加工を施した鋼板につき、さらに、その中心で１回の３点曲げ加工を行い（合計１１回の曲げ加工）、鋼板両端の突き合わせ部の間隔を１２５ｍｍとした後、その部位を溶接して外径寸法が１２１９ｍｍになる鋼管を製造し、得られた鋼管の品質およびパンチ先端部を支持するパンチ支持体に作用した応力についての調査を行った。その結果を、単一の円弧からなる加工面を備えたパンチ２を用いて曲げ加工を行った場合の結果とともに表１に示す。
　なお、この曲げ加工においては、先端部の半径が７５ｍｍ、棒状部材１ａ、１ｂの相互間隔ｅ（中心間の距離）を５５０ｍｍに設定したダイを用いた。また、パンチ先端部は幅が４００ｍｍになるものを用い、それを支持するパンチ支持体としては、図７に示すように、本体部分の幅（厚み）が１００ｍｍでその先端部にパンチ先端部を固定、保持する幅４００ｍｍの受け部を備えたものを用い、その本体部分と受け部との接続部に設けた半径５０ｍｍのＲの端部（Ｒの開始部位）にひずみゲージを取り付け、該ゲージによってパンチ支持体２ｂに作用した応力を測定することとした。
　また、表１の項目において加工面の形態が連続円弧とは、主円弧と副円弧がパンチ先端部の加工中心Оから角度１５°の位置で、該主円弧の接線と該副円弧の接線とのなす角度が０°でもってつながる加工面を有するパンチを用いて曲げ加工を行った場合である。加工面の形態がインボリュートとは、インボリュート曲線によりパンチ先端部の加工中心Ｏから離れるに従って半径が漸次小さくなる加工面を有するパンチを用いて曲げ加工を行った場合である。このインボリュートの場合、主円弧の半径とは、加工中心Ｏにおける半径の値（すなわち半径の最大値）を、また、副円弧の半径とは、加工中心Ｏから曲げ成形量θｉ：２９．６°の１／２離れた位置、すなわち、主として曲げ加工に寄与する範囲の半径の最小値を、それぞれ示すものとする。さらに、加工面の形態が不連続円弧とは、主円弧と副円弧がパンチ先端部２ａの加工中心Ｏから１５°の位置で、該主円弧の接線と該副円弧の接線とのなす角度が６°の差をもってつながる加工面を有するパンチを用いて曲げ加工を行った場合である。
　また、表１の、疲労限応力に対するパンチ支持体に作用した応力の比において、パンチ支持体に作用した応力とは、１１回の曲げ加工の中で最も大きな値を表示したものである。ただし、実施に考慮すべきものは、パンチ支持体に作用する応力が疲労限応力に対してどの程度の量になるかである。そこで、表１においては、パンチ支持体に作用した応力を、当該パンチ支持体について、社団法人日本鋼構造協会編「鋼構造の疲労設計指針・同解説」における２×１０６回応力繰り返し数での基本許容応力範囲で除した値、すなわち、基本許容応力範囲に対するパンチ支持体に作用した応力の比を示した。
　パンチの評価は、パンチ支持体に作用する応力が疲労限応力を下回るものを、すなわち、疲労限応力に対するパンチ支持体に作用した応力の比が１未満のものを◎（優）、応力比の比が１．２５以下のものを○（可）、それ以上のものを×（不可）として表示したものである。ここで、応力繰り返し数が１×１０６回以上となる応力の比１．２５を閾値とした。なお、この閾値以下であれば、パイプ１本につき１０回（最後１１回目はほぼ対称な形成となり曲げによる応力はほとんど作用せず疲労寿命に影響を与えない）の繰り返し応力が作用するので１×１０５本（標準的な４０ｆｔ長さの場合、１２１９ｋｍ相当）のパイプの製造に耐えることができ、実用上問題ない。
　さらに、表１において鋼管の評価は、局部真円度について実施した。局部真円度とは、例えば、図８（ａ）に示すような、脚間距離がＤになる一対の脚部４ａ、４ｂを有するダイヤルゲージ４を使用し、該脚部４ａ、４ｂの脚端４ｃ、４ｄを、得られた鋼管の周面に接触させるとともに、さらにスピンドル４ｅの先端に備えられた測定子（図示せず）を鋼管の周面に接触させ、鋼管の目標形状である仮想真円からの径方向の変位を読み取ることにより測定されるものであり、その値が小さいほど真円に近いことを意味する。本実施例では、パンチやダイが当たった部分とそうでない部分との形状の変動の評価指標となる。ここでは、脚間距離Ｄが１５０ｍｍのダイヤルゲージを用い、図８（ｂ）に示すような局部真円度を鋼管の周面の円周方向に沿って測定し、測定された局部真円度の最大値を求め、この値が鋼管の代表的な規格であるＡＰＩ規格のＡＰＩ―２Ｂの公差２．０ｍｍ以下のものを◎（優）、ＡＰＩ―５Ｌの公差３．２ｍｍ以下のものを○（良）、それを超える値のものを×（不可）として表１に表示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より明らかなように、本発明に適合するパンチＮｏ．Ａ～Ｈは、曲げ加工の際にパンチ支持体にかかる応力の比が1．２５以下であり、パンチの変形や損傷は見られなかっ
た。また、パンチＮо．Ａ～Ｈのパンチによって成形された鋼管は局所真円度が２．３ｍｍ以下であり、ＡＰＩ規格を充分に満足することが確認された。
　とくに、パンチ先端部の加工面が連続円弧によって形成されたもの（Ｎｏ．Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ）にあっては、鋼管の局部真円度が２．０ｍｍ以下であり、ＡＰＩ規格の中でも厳格な２Ｂ規格を満足しており、余計な工程を付加することなしに品質の良好な鋼管を成形できることが明らかとなった。
　なお、パンチ先端部の加工面に連続円弧を適用した場合において、副円弧の半径を最も小さくしたパンチＮｏ．Ａは、接合部における応力の比は、０．８７と最も小さく、かかるパンチ支持体については半永久的に使用可能であることが判明した。
　これに対して、主として曲げ加工に寄与する領域の加工長さ（ｎｉ）と板材の送り量（δ）との比（ｎｉ／δ）が０．９０となるパンチＮо．Ｉでは、非一様円弧にした場合でも、パンチ支持体にかかる応力の比が１．３０と大きく、パンチの変形や損傷が懸念される。
　さらに、単一の円弧からなる加工面を有するパンチ先端部を有するパンチを用いた曲げ加工において、半径が４８０ｍｍになる加工面を有するパンチＮо．Ｊを適用した場合には、パンチ支持体にかかる応力の比が高くなりパンチの変形や損傷が懸念される一方、半径が４５５ｍｍ、４２０ｍｍになる加工面を有するパンチＮｏ．Ｋ、Ｌを適用した場合においては、鋼管の局部真円度が劣化する傾向にあることがわかった。
　本発明によれば、過大な曲げモーメントの発生によるパンチの変形や損傷への影響が抑制され、真円度の高い鋼管を長期にわたって安定的、かつ効率的に成形し得るベンディングプレス成形用金型が提供できる。
１、１０１　　　　ダイ
１ａ、１０１ａ　　棒状部材
１ｂ、１０１ｂ　　棒状部材
２、１０２　　　　パンチ
２ａ、１０２ａ　　パンチ先端部
２ｂ、１０２ｂ　　パンチ支持体
３、１０３　　　　ローラ
４　　　ダイヤルゲージ
４ａ　　脚部
４ｂ　　脚部
４ｃ　　脚端
４ｄ　　脚端
４ｅ　　スピンドル
Ｓ　　　板材
ｅ　　　相互間隔
Ｋ１　　　主円弧
Ｋ２　　　　副円弧
ｒ１　　　半径
ｒ２　　　半径
О　　　加工中心
ｑ　　　押圧軸芯

Claims (6)

  1. 　板材の送給方向に沿い間隔をおいて配置され、該板材を二箇所において支持するダイと、このダイに近接、離隔する向きに移動可能で、かつ、前記ダイに支持された前記板材をその送給方向に沿って逐次押圧して曲げ加工を施すパンチとを備えたベンディングプレス成形用金型であって、
    　前記パンチは、前記板材に直に当接して前記板材を押圧するパンチ先端部と、該パンチ先端部の背面に連結され、該パンチ先端部を支持するパンチ支持体とを備え、
    　前記パンチ先端部に、前記パンチ支持体の軸芯に合致する加工中心を有し、その幅方向の中央域における半径を最大半径とする非一様円弧にて形成された加工面を設けたことを特徴とするベンディングプレス成形用金型。
  2. 　前記非一様円弧が、異なる半径を有する少なくとも２つの円弧を組み合わせた連続円弧または不連続円弧であることを特徴とする請求項１に記載したベンディングプレス成形用金型。
  3. 　前記非一様円弧が、インボリュート曲線からなることを特徴とする請求項１に記載したベンディングプレス成形用金型。
  4. 　前記連続円弧または不連続円弧が、加工すべき鋼管の内径に対応する半径を有し、前記加工中心を境にして左右同等の加工長さを有する主円弧と、この主円弧の幅端縁につながり、該半径よりも小さい半径を有する副円弧からなることを特徴とする請求項２に記載したベンディングプレス成形用金型。
  5. 　前記非一様円弧の、主として曲げ加工に寄与する円弧が形成された領域は、前記板材の送り量の０．９０倍未満の加工長さを有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１に記載したベンディングプレス成形用金型。
  6. 　前記連続円弧または不連続円弧の、主円弧が形成された領域は、前記板材の送り量の０．９０倍未満の加工長さを有することを特徴とする請求項４に記載したベンディングプレス成形用金型。
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