(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側のフレームと、
該固定側のフレームに対して軸を中心に基準位置と傾斜位置とにわたって傾動可能な可動フレームと、
前記可動フレームに搭載されかつパイプの軸方向の一部を径方向に拘束するクランプ型と、
前記パイプの両端に嵌合する一対の端末保持具と、
前記端末保持具を前記パイプの軸方向に移動させることによって前記パイプを軸方向に圧縮する軸押し機構と、
前記パイプの曲げ形状に応じた成形面を有しかつ前記パイプの軸方向中間部を拘束可能で前記クランプ型に対しパイプの径方向に相対移動可能な移動型と、
前記軸押し機構によって前記パイプが軸方向に圧縮される過程で前記端末保持具の移動量に関連して前記移動型を前記相対移動させることにより前記パイプの曲げ部を成形する側面押し機構と、
前記パイプの曲げ成形後に前記可動フレームを前記軸を中心に傾動させて前記クランプ型を傾けることで前記曲げ部の形状を正すスプリングバック補正用シリンダと、
を具備したことを特徴とするパイプ成形装置。
【請求項２】
前記端末保持具は前記パイプの端部を嵌合させることのできる大きさの穴を有し、該穴の内面には穴の奥に向って内径が僅かに減少するテーパ状の成形面が形成され、前記軸押し機構が前記パイプを圧縮することに伴ない前記成形面によって前記パイプの端部にテーパ面が成形されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のパイプ成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属パイプ等を所望形状に曲げ成形するのに好適なパイプ成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図８に示す金属パイプＰのように曲げ部Ｐ1 を有する金属パイプＰを成形する場合、一般的にはパイプベンダと称される成形機が使われていた。パイプベンダは、固定型に支持されたパイプを移動型によって径方向に押付けながら、移動型をパイプの曲げ形状に沿って順次移動させることにより、曲げ部を成形する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば図８に示すような複数の曲げ部Ｐ1 を有するパイプＰを成形する場合、従来のパイプベンダは各々の曲げ部Ｐ1 を１か所ずつ順次成形する必要がある。このため曲げ成形に要する時間が長くかかり、しかも曲げ部Ｐ1 の形状に応じて移動型を複雑に動かす必要があるなど、従来のパイプベンダでは短時間に正確な形状に曲げることが困難であり、コスト高になるなどの問題があった。
【０００４】
また従来のパイプベンダによってパイプを曲げた場合に、曲げの外側ではパイプの一部が延ばされるため肉厚が薄くなる傾向があり、肉厚減少を生じた箇所が強度的な弱点になることがある。そこで特許第２５４４００１号公報に記載されているように、パイプを加圧しながら曲げる加工方法も提案されたが、この従来例はパイプの曲げ部の形状に応じて移動型の傾きを順次変化させながら相対移動させるため、移動型の駆動装置や制御部が複雑化するばかりか、複数箇所の曲げ部を同時に成形することができないという問題がある。
【０００５】
また従来は曲げ成形後のパイプ長さを正確に規制することが困難なことから、曲げ成形後にパイプが所定長さとなるようにパイプの端部を整寸カットする必要があり、材料の無駄が多く、整寸カットのために工程が多くなるという問題もある。
【０００６】
従ってこの発明の目的は、曲げ部に肉厚減少が生じることを回避でき、能率良くパイプを所定形状に成形することができるパイプ成形装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を果たすための本発明のパイプ成形装置は、固定側のフレームと、該固定側のフレームに対して軸を中心に基準位置と傾斜位置とにわたって傾動可能な可動フレームと、前記可動フレームに搭載されかつパイプの軸方向の一部を径方向に拘束するクランプ型と、前記パイプの両端に嵌合する一対の端末保持具と、前記端末保持具を前記パイプの軸方向に移動させることによって前記パイプを軸方向に圧縮する軸押し機構と、前記パイプの曲げ形状に応じた成形面を有しかつ前記パイプの軸方向中間部を拘束可能で前記クランプ型に対しパイプの径方向に相対移動可能な移動型と、前記軸押し機構によって前記パイプが軸方向に圧縮される過程で前記端末保持具の移動量に関連して前記移動型を前記相対移動させることにより前記パイプの曲げ部を成形する側面押し機構と、前記パイプの曲げ成形後に前記可動フレームを前記軸を中心に傾動させて前記クランプ型を傾けることで前記曲げ部の形状を正すスプリングバック補正用シリンダとを具備している。
本発明のパイプ成形装置は、軸押し機構によってパイプを軸方向に大きな荷重で圧縮しつつ、軸方向に移動する端末保持具の移動量に関連して側面押し機構を作動させ、移動型によってパイプの軸方向中間部をパイプの径方向に比較的小さな荷重で押すことにより、移動型とクランプ型の各成形面に応じた形状にパイプが曲げ成形される。
【０００８】
本発明では、パイプを曲げる際に、その曲げ部にパイプの材料の一部が供給されつつ曲げが進行するため、パイプの曲げ部が薄肉になることが回避される。また、軸押し後の端末保持具間の距離を規制することにより、成形後のパイプの両端間の距離、すなわちパイプの全長が正確に規制されるため、成形後に行われるパイプ端部の整寸カットを省略することが可能となる。また、端末保持具の内面形状に応じてパイプ端部を所望のテーパ面あるいは面取り形状などに整形することも可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示したパイプ成形装置１０は、図１において下側に位置する左右一対の固定側クランプ型１１，１２と、これら固定側クランプ型１１，１２の上方に対向して設けられた移動側クランプ型１３，１４と、固定側クランプ型１１，１２の間に配置された第１の移動型１５と、第１の移動型１５の上方に対向して設けられた第２の移動型１６などを備えている。
【００１０】
固定側クランプ型１１，１２と移動側クランプ型１３，１４との相互対向部には、パイプＰの外径と曲げ形状に応じた成形面１７が形成されている。第１の移動型１５と第２の移動型１６との相互対向部にも、パイプＰの外径と曲げ形状に応じた成形面１８が形成されている。固定側クランプ型１１，１２を支持する固定ベース１９には、成形後のパイプＰを押出すためのエジェクタ機構２０が組込まれている。
【００１１】
図５に示されるように第１の移動型１５と第２の移動型１６は共通の可動ベース３０に設けられている。この可動ベース３０は、固定フレーム３１に設けたガイドレール３２に沿って、図５中の矢印Ａで示す方向に往復移動できるようになっている。固定フレーム３１は、パイプＰの扱いを容易にするために水平面ＦＬに対して４５°程度の傾斜角θをなして斜めに設置されている。
【００１２】
前記可動ベース３０は、この発明でいう側面押し機構の一例として機能する曲げシリンダ３５によって、前記矢印Ａ方向に往復移動させることができる。曲げシリンダ３５は油圧シリンダ機構からなり、そのロッド３６が縮み側に作動したときに可動ベース３０と移動型１５，１６が図１および図２に示す上昇位置まで移動し、ロッド３６が伸び側に作動したときに、可動ベース３０と移動型１５，１６が図３および図４に示す下降位置まで移動するようにしている。
【００１３】
図５に示されるように第２の移動型１６は、可動ベース３０に搭載された油圧シリンダ機構などからなるクランプシリンダ４０によって、第１の移動型１５に対して接離する方向に移動させることができる。すなわちクランプシリンダ４０のロッド４１が縮み側に作動したときに、第２の移動型１６が図１および図４に示す型開き位置まで移動し、ロッド４１が伸び側に作動したときに、第２の移動型１６が図２および図３に示す型締め位置に移動するようになっている。図５は第２の移動型１６が型締め位置まで移動した状態を示している。
【００１４】
移動側クランプ型１３，１４は、互いに独立したクランプシリンダ４２，４３によって、図１および図４に示す型開き位置と、図２および図３に示す型締め位置に移動することができる。移動側クランプ型１３，１４が型締め位置まで移動したとき、固定側クランプ型１１，１２と移動側クランプ型１３，１４との間にパイプＰが挟まれることにより、パイプＰが径方向に拘束される。移動側クランプ型１３，１４が型開き位置まで移動したとき、固定側クランプ型１１，１２と移動側クランプ型１３，１４との間にパイプＰを出し入れすることができる隙間Ｓが生じる。
【００１５】
固定側クランプ型１１，１２と、移動側クランプ型１３，１４と、クランプシリンダ４２，４３は、いずれも可動フレーム５０に搭載されている。図６に一方の固定側クランプ型１１と移動側クランプ型１３とシリンダ４２を代表して示したように、移動側クランプ型１３は可動フレーム５０に設けたガイドレール５１に沿って、前述の型開き位置と型締め位置とにわたって移動することができる。固定側のフレーム５２は、前記固定フレーム３１（図５に示す）と同様に、水平面ＦＬに対して４５°程度の傾斜角θをなして斜めに設置されている。またこの可動フレーム５０は、固定側のフレーム５２に対して軸５３を中心に数度程度の角度範囲内で傾動可能としている。
【００１６】
図１に示すように可動フレーム５０は、スプリングバック補正用シリンダ６０を介してベースフレーム６１に連結されている。この可動フレーム５０は、スプリングバック補正用シリンダ６０によって、図３に実線で示す基準位置と、２点鎖線Ｃで示す傾斜位置（ストッパ６２によって規制される位置）にわたって、前記軸５３を中心に傾動させることができる。
【００１７】
固定側クランプ型１１，１２の側方に、パイプＰの両端部Ｐ2 を保持するための一対の端末保持具７０，７１と、端末保持具７０，７１をパイプＰの軸方向に移動させるための軸押し機構として機能する軸押しシリンダ７２，７３が設けられている。端末保持具７０，７１には、パイプＰの端部Ｐ2 を嵌合させることのできる大きさの穴７５（図７に示す）が形成されている。穴７５の一例は、図７に示すように開口側の内径Ｄ１がパイプＰの外径に相当している。穴７５の内面には、穴７５の奥の端壁７６に向かって内径がＤ１からＤ２に僅かに漸減するテーパ状の成形面７７が形成されている。
【００１８】
軸押しシリンダ７２，７３の一例は油圧シリンダを用いたものであり、端末保持具７０，７１をクランプ型１１，１２，１３，１４に向かって移動させることにより、パイプＰを軸方向に所定量圧縮することができるようになっている。端末保持具７０，７１の軸方向の移動量は、図示しないストッパ手段によって規制される。
【００１９】
固定側クランプ型１１，１２と端末保持具７０，７１との間に、型開き時にパイプＰが落ちることを防ぐための支持部材８０と、パイプＰの両端面の位置（クランプする前の位置）を規制するための規制部材８１が設けられている。規制部材８１はアクチュエータ８２によって、図１に示す前進位置と、図２に示す退避位置とにわたって移動させることができる。
【００２０】
クランプシリンダ４０，４２，４３と、曲げシリンダ３５と、スプリングバック補正用シリンダ６０と、軸押しシリンダ７２，７３等は、油圧制御回路やタイマ等を含む制御部９０（図１に示す）により、以下に説明する各工程に応じて所定のタイミングで作動するようになっている。例えば軸押しシリンダ７２，７３によってパイプＰが軸方向に圧縮され始めてから所定時間経過したのち（例えばタイマの作動に基き）、軸方向に圧縮する過程で圧縮と同時に曲げシリンダ３５を作動させることにより、移動型１５，１６がパイプＰの径方向に移動するように制御が行われる。
【００２１】
なお、軸押し機構や側面押し機構は、前記油圧シリンダ３５，７２，７３の代りにプレス設備を利用することもできる。例えばプレス設備の下型と上型の動きを利用して端末保持具７０，７１をパイプＰの軸方向に駆動するとともに、下型と上型の動きをカム機構等の伝達機構を介して移動型１５，１６に伝えることにより、移動型１５，１６をパイプＰの径方向に移動させるように構成する。その場合には、既存の工場内に設置されているプレス設備を利用することができるため、新たに油圧シリンダやそのための制御部を設ける場合に比較して設備費を低くおさえることが可能となる。
【００２２】
次に、前記構成のパイプ成形装置１０の作用について説明する。
図１に示されるように第１工程では、移動側クランプ型１３，１４と第２の移動型１６が型開き位置にある。そしてパイプＰが固定側クランプ型１１，１２と移動側クランプ型１３，１４との間にセットされる。このときパイプＰは支持部材８０と規制部材８１によっておおむね所定位置に支持される。
【００２３】
図２に示す第２工程において、移動側クランプ型１３，１４と第２の移動型１６が、クランプシリンダ４０，４２，４３によって型締め位置まで移動することにより、パイプＰが径方向に拘束される。すなわちパイプＰの両端部Ｐ2 寄りの部分がクランプ型１１，１２，１３，１４によって径方向に拘束され、パイプＰの長手方向中間部が移動型１５，１６によって径方向に拘束される。但しこれらのクランプ型１１，１２，１３，１４は、下記第３工程において軸押しシリンダ７２，７３が作動する際にパイプＰが軸方向に摺動することを許容する。
【００２４】
図３に示す第３工程において、軸押しシリンダ７２，７３が駆動されることにより、端末保持具７０，７１の穴７５にパイプＰの端部Ｐ2 が嵌合し、さらに端末保持具７０，７１によってパイプＰが軸方向に圧縮され始める。このとき軸押しシリンダ７２，７３が発生する荷重は、例えば数百ｋｇｆから数トンにおよぶ大荷重である。
【００２５】
また、軸押しシリンダ７２，７３によるパイプＰの圧縮量、すなわち端末保持具７０，７１の移動量と関連して、曲げシリンダ３５が駆動されることにより、第１の移動型１５と第２の移動型１６がパイプＰの径方向に移動する。曲げシリンダ３５が発生する荷重は、軸押しシリンダ７２，７３の荷重よりも小さく、例えば数十ｋｇｆ程度である。このように軸押しシリンダ７２，７３によってパイプＰを軸方向に圧縮しつつ、移動型１５，１６によってパイプＰを側面方向から押すため、パイプＰの曲げ部Ｐ1 にパイプＰを構成している材料の一部が供給されつつ、曲げ部Ｐ1 が成形されることになる。このため曲げ部Ｐ1 に肉厚減少を生じることが回避される。
【００２６】
なお、曲げ成形後のパイプＰは、曲げ部Ｐ1 においてある程度のスプリングバックを生じることがあるため、予想されるスプリングバック量に応じて、図３に２点鎖線Ｃで示すように補正用シリンダ６０を駆動し、クランプ型１１，１２，１３，１４を傾けることで曲げ部Ｐ1 の形状を正確なものにすることが可能である。
【００２７】
こうしてパイプＰが曲げ成形されたのちに、図４に示す第４工程において、クランプシリンダ４０，４２，４３が型開き位置まで移動するとともに、エジェクタ機構２０が作動することによって、パイプＰが型１２〜１６の外部に取出される。
【００２８】
以上説明したパイプ成形装置１０によれば、パイプＰの曲げ部Ｐ1 に肉厚減少を生じさせることなく、複数箇所の曲げ部Ｐ1 をワンアクションで能率良く成形することができる。しかもこのパイプ成形装置１０は、パイプＰを曲げる際に端末保持具７０，７１がパイプＰの軸方向のみに移動し、移動型１５，１６も一方向（パイプＰの径方向）に移動するだけであるから、これらを駆動するシリンダ３５，７２，７３を含む駆動系および制御系が比較的簡単なものですみ、これらのシリンダ３５，７２，７３に代って前述のプレス設備を利用することも可能となる。
【００２９】
また、端末保持具７０，７１にテーパ状の成形面７７を設けた場合には、軸押しシリンダ７２，７３がパイプＰを圧縮することに伴ない、成形面７７によってパイプＰの端部Ｐ2 にテーパ面Ｐ3 （図７に示す）を同時に形成することができる。テーパ面Ｐ3 が形成されたパイプＰは、例えば曲げ成形後に行われる溶組作業等において、パイプＰの端部Ｐ2 を溶接相手部材の孔に容易に挿入することができる。このように曲げ成形と同時にテーパ面Ｐ3 を形成すれば、従来のように曲げ成形後に機械加工等の別工程によってテーパ加工や面取り加工を行う必要がなくなる。
【００３０】
なお、この発明を実施するに当たって、成形すべきパイプの態様や端末保持具の具体的形状をはじめとして、クランプ型、移動型、軸押し機構、側面押し機構など、この発明を構成する各要素を、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、パイプの曲げ部に肉厚減少を生じることなくパイプを所望形状に成形することができ、複数箇所の曲げ部も１度の工程で能率良く成形できる。本発明において移動型は一方向（パイプの径方向）に移動するのみであり、移動方向が単純であるから移動型を駆動するための機構や制御系が複雑にならず、必要に応じてプレス設備や油圧シリンダを利用することができる。また、曲げ成形後のパイプは、曲げ部においてある程度のスプリングバックを生じることがあるため、予想されるスプリングバック量に応じて補正用シリンダを駆動し、クランプ型を傾けることで曲げ部の形状を正確なものにすることが可能である。
【００３２】
本発明のパイプ成形装置は、軸押し機構によってパイプを軸方向に圧縮しながらパイプを曲げるため、曲げ部に肉厚減少を生じることがなく、しかも曲げ成形後のパイプの両端間の距離を正確に規制することが可能となる。このため、従来曲げ成形後に必要としていたパイプ端部の整寸カットを省略することも可能となり、材料歩留まりが著しく改善される。さらに、必要があれば端末保持具の内面形状などに応じて、パイプ端部に例えばテーパ面などの端部加工を同時に行うことも可能である。
請求項２に記載した発明によれば、端末保持具にテーパ状の成形面を設けたことにより、軸押し機構がパイプを圧縮することに伴ない、成形面によってパイプの端部にテーパ面を同時に形成することができる。テーパ面が形成されたパイプは、例えば曲げ成形後に行われる溶組作業等において、パイプの端部を溶接相手部材の孔に容易に挿入することができる。このように曲げ成形と同時にテーパ面を形成すれば、従来のように曲げ成形後に機械加工等の別工程によってテーパ加工や面取り加工を行う必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すパイプ成形装置が第１工程にあるときの正面図。
【図２】  本発明の一実施形態を示すパイプ成形装置が第２工程にあるときの正面図。
【図３】  本発明の一実施形態を示すパイプ成形装置が第３工程にあるときの正面図。
【図４】  本発明の一実施形態を示すパイプ成形装置が第４工程にあるときの正面図。
【図５】  図３中のＦ５−Ｆ５線に沿うパイプ成形装置の断面図。
【図６】  図３中のＦ６−Ｆ６線に沿うパイプ成形装置の断面図。
【図７】  図１に示されたパイプ成形装置に使われる端末保持具の断面図。
【図８】  曲げ部を有するパイプの一例を一部断面で示す正面図。
【符号の説明】
Ｐ…パイプ
１０…パイプ成形装置
１１，１２，１３，１４…クランプ型
１５，１６…移動型
３５…曲げシリンダ（側面押し機構）
７０，７１…端末保持具
７２，７３…軸押しシリンダ（軸押し機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003718089.tif 000008
【図８】
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