(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状の鋼管の被屈曲部分より前方部をクランプホルダで締め付け且つ被屈曲部分をプレッシャホルダで圧縮し、クランプホルダ，プレッシャホルダ及び曲げ型は鋼管と圧接する面に半円形溝を設け、対応する半円形溝の断面がいずれもやや横長の円形であることにより、該鋼管を水平に保持した状態において、クランプホルダで鋼管の前方部をさらに締め付け、プレッシャホルダ及び曲げ型で被屈曲部分を圧縮することにより、該鋼管の被屈曲部分及びその近傍をやや横長の円形断面に圧縮変形し、この後にクランプホルダ及び曲げ型を回動させ、スライドホルダを前方に押し出すことによって鋼管の被屈曲部分の横断面がほぼ真円形になるように湾曲させる鋼管の曲げ方法。
【請求項２】
鋼管部の内側に塩化ビニル管部を嵌め込みさらに所望に応じて鋼管部の外側にも塩化ビニル管部を嵌合して密着させる塩化ビニル鋼管について、直線状の塩化ビニル鋼管の被屈曲部分より前方部をクランプホルダで締め付け且つ被屈曲部分をプレッシャホルダで圧縮するとともに、該塩化ビニル鋼管の後側から管内部へ心金を押し込み、該心金の内部にヒータを配線するとともに該心金の先端に変位可能な円盤部をワイヤでつなぎ、該円盤部にもヒータを埋設することにより、内側の管部を加熱する鋼管の曲げ方法。
【請求項３】
鋼管部の内側に塩化ビニル管部を嵌め込みさらに所望に応じて鋼管部の外側にも塩化ビニル管部を嵌合して密着させる塩化ビニル鋼管について、直線状の塩化ビニル鋼管の被屈曲部分より前方部をクランプホルダで締め付け且つ被屈曲部分をプレッシャホルダで圧縮するとともに、該塩化ビニル鋼管の後側から管内部へ心金を押し込み、該心金から熱風が吹き出すように構成し、この熱風を内側の塩化ビニル管部に吹き付け、該塩化ビニル管部の被屈曲部分を加熱してから曲げ加工する鋼管の曲げ方法。
【請求項４】
鋼管部の内側に塩化ビニル管部を嵌め込みさらに所望に応じて鋼管部の外側にも塩化ビニル管部を嵌合して密着させる塩化ビニル鋼管について、直線状の塩化ビニル鋼管の被屈曲部分より前方部をクランプホルダで締め付け且つ被屈曲部分をプレッシャホルダで圧縮するとともに、該塩化ビニル鋼管の内部に温水を加圧充填して内側の塩化ビニル管部を加熱し、低温期において塩化ビニル鋼管の被屈曲部分を曲げ型の外周面に沿って曲げる際に塩化ビニル管部のひび割れを防止する鋼管の曲げ方法。
【請求項５】
塩化ビニル鋼管の一端部に盲フランジを取付け、該塩化ビニル鋼管を垂直に配置してから温水を加圧注入し、温水注入後に該鋼管の他端部における盲フランジを閉鎖する請求項４記載の曲げ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鋼管の曲げ方法に関し、湾曲させた鋼管の被屈曲部分の断面がほぼ真円形を保持する鋼管の曲げ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硬質のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）管は、耐薬品性が良好であるので多用されているが、その直径が大きくなればなるほど高圧に耐えることができず、しかも一般に７０℃以上の高温環境では使用することができない。このようなＰＶＣ管の本質的欠陥を回避するため、近年、ＰＶＣと鋼鉄の２層管であるＰＶＣ鋼管が提案され、これは硬質ＰＶＣ管よりも耐圧性及び機械的強度が向上し、ビルやマンションにおける冷暖房設備などの配管に使用されている。
【０００３】
少なくとも鋼管部の内側にＰＶＣ管を密着させるＰＶＣ鋼管は、ＰＶＣ管よりも広範囲の用途に適用できる反面、ＰＶＣと鉄との異質材料の複合管であり、温間加工によって容易に曲げることができない。このため、ＰＶＣ鋼管の配管において湾曲部を有する場合には、従来では２層構造のエルボ部を別個に製造し、これを直線状のＰＶＣ鋼管と接続するのが殆どである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のエルボ部は、非常に高価であるうえに管端との接続作業が煩雑であり、該エルボ部とＰＶＣ鋼管の接続部から漏水や腐食が発生するおそれもある。この反面、ＰＶＣ鋼管を直接曲げ加工すると、ＰＶＣ鋼管の被屈曲部分の断面が楕円形に変形しやすく、しかも内側のＰＶＣ管部にひび割れや皺が発生したり、ＰＶＣ管部と外側の鋼管部とが層間剥離する事態が発生しやすい。
【０００５】
本発明者は、ＰＶＣ鋼管に関して曲げ加工するための実験を種々重ねた結果、既に特願平６−１７５９１１号を提案しており、本発明方法はこれをさらに改善したものである。したがって、本発明は、湾曲させたＰＶＣ鋼管の被屈曲部分の断面がほぼ完全な真円形を保持するＰＶＣ鋼管の曲げ方法を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、厳冬のような低温期においても曲げ加工の際に内側のＰＶＣ管部にひび割れや皺発生が起こらないＰＶＣ鋼管の曲げ方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る曲げ方法は、図１及び図２に示すように、鋼管部１の内側にＰＶＣ管部２を嵌め込んで密着させるＰＶＣ鋼管３について適用し、所望に応じて鋼管部の外側にもＰＶＣ管部を嵌合・密着させた３層管（図示しない）であってもよい。用いる鋼管部１は一般に炭素鋼管であるが、ステンレス鋼管などを用いてもよい。また、ＰＶＣ管部２として、ポリエチレン管，ポリプロピレン管なども適用可能である。鋼管部１とＰＶＣ管部２とは、一般に両者を嵌め合わせた後に接着剤で密着させる。
【０００７】
本発明方法を実施するための鋼管曲げ装置４において、直線状のＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａ（図２）より前方部３ｂをクランプホルダ５で締め付け、その被屈曲部分をプレッシャホルダ６で圧縮する。プレッシャホルダ６は、ＰＶＣ鋼管３の曲げ半径に対応する外周を有する曲げ型７とともにＰＶＣ鋼管３を挟む。クランプホルダ５，プレッシャホルダ６及び曲げ型７は、ＰＶＣ鋼管３と圧接する面に半円形溝を設け、該半円形溝の断面がやや横長の円形である（図４及び図５参照参照）。
【０００８】
曲げ加工時には、ＰＶＣ鋼管３の後側から管内部へ心金８を押し込み、該心金の内部にヒータ１０を配線することによって内側のＰＶＣ管部２を加熱できる。心金８は、例えば円柱本体１１の先端にワイヤ又はリベットでつないだ変位可能な円盤部１２を有し、該円盤部にもヒータを埋設する。ヒータ埋設の代りに、心金８から熱風が吹き出すように構成し、この熱風を内側のＰＶＣ管部２に吹き付けてもよい。心金８の直径は、図２及び図３に示すように、通常、ＰＶＣ鋼管３の内径つまりＰＶＣ管部２の内径よりも約２ｍｍ小さいと好ましい。
【０００９】
本発明方法では、心金８の代り又は該心金とともに、ＰＶＣ鋼管３の内部に温水１３（図６）のような充填材を加圧充填してもよい。温水１３の充填は、例えばＰＶＣ鋼管３の一端部に盲フランジ１４を取付け、該ＰＶＣ鋼管を垂直に配置してから温水１３を加圧注入し、温水注入後に該鋼管の他端部における盲フランジ１５を閉鎖する。このような充填材としては、加熱した硅砂，ＰＶＣチップ，金属粒片例えば鉛，鉄粉，亜鉛粉，アルミニウム粉，軟ろう材，スチールベルトなどでもよい。これらの充填材の代りに、熱風をＰＶＣ管部２に吹き付けて該管部の被屈曲部分を加熱してから曲げ加工してもよい。
【００１０】
通常、ＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａを曲げ型７の外周面に沿って曲げる際に、スライドホルダ１７を前方に押し出すとともに、ＰＶＣ鋼管３をクランプホルダ５の方へ後押しする。ＰＶＣ鋼管３の後押し作動部材は、図示のような油圧作動のチャック１８であっても、又はＰＶＣ鋼管３の後端部を把持する１対のクランプホルダや、スライドホルダ１７の後端突起をＰＶＣ鋼管３の後端面に係止させるような構成であってもよい。
【００１１】
【作用】
本発明の曲げ方法は、クランプホルダ５，プレッシャホルダ６及び曲げ型７がやや横長円形の半円形溝を有することにより、ＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａ及びその近傍をやや横長の円形断面に圧縮しながら、該ＰＶＣ鋼管を曲げ型７の外周面に沿って曲げる。この曲げ加工により、ＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａはその横断面をやや小径であるがほぼ真円形になるように湾曲させる。被屈曲部分３ａが小径になる程度は、直径６０ｍｍのＰＶＣ鋼管３で約２ｍｍであり、最大でも５ｍｍ前後にすぎないので実用上の問題はない。
【００１２】
また、本発明の曲げ方法では、曲げ加工時にＰＶＣ鋼管３の内部に心金８を押し込んだり又は温水１３などを加圧充填する。押し込まれた心金８は、その内部にヒータ１０を配線することによって内側のＰＶＣ管部２を加熱し、厳冬のような低温期においてＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａを曲げ型７の外周面に沿って曲げる際に、内側のＰＶＣ管部２にひび割れや皺が発生することを防止する。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて説明する。本発明方法は、図１から図３に例示するようなＰＶＣ鋼管３について適用し、該ＰＶＣ鋼管では炭素鋼管部１の内側にＰＶＣ管部２を嵌め込んで接着剤で密着させる。この場合、鋼管部１の外側にさらにＰＶＣ管部２を嵌合・密着させた３層管でも適用可能である。ＰＶＣ鋼管３は一般に空調配管用又は上水道管用であり、炭素鋼管部１は例えば直径６０.５ｍｍ，厚み４ｍｍ、ＰＶＣ管部２は直径５２.５ｍｍ，厚み１.５ｍｍである。
【００１４】
本発明方法を実施するための鋼管曲げ装置４には、回転可能に設置し且つＰＶＣ鋼管３の曲げ半径に対応する外周を有するほぼ円形平面の曲げ型７を備え、該曲げ型の外周面に環状の半円形溝２１を設ける（図５参照）。曲げ型７には、その外周の一部に切り欠き２２を設け、ここにクランプホルダ５の受け部５ａを嵌めて固着する。クランプホルダ５は、図４から明らかなように、対向面にそれぞれ半円形溝２３，２４を設けた矩形平面の受け部５ａと可動部５ｂとからなり、該受け部の側面は曲げ型７の直径通過線上に位置する。クランプホルダ５は、油圧機構（図示しない）によって可動部５ｂをＰＶＣ鋼管３の方へ押圧することにより、受け部５ａとともに鋼管前方部３ｂを締め付け可能である。クランプホルダ５は、曲げ型７に固着され、適宜の回動機構によって該曲げ型とともに回転する。
【００１５】
図１に示すように、やや横長の矩形平面であるプレッシャホルダ６は、装置の休止状態（図２）においてクランプホルダ５の可動部５ｂと隣接するとともに、半円形溝２５を設けた前面において曲げ型７とともにＰＶＣ鋼管３を挟む。クランプホルダ５，プレッシャホルダ６及び曲げ型７において、ＰＶＣ鋼管３と当接する面に設けた半円形溝２１，２３，２４及び２５は、図４及び図５を参照すると明らかなように、その断面がやや横長の円形である。これらの半円形溝は、例えば、水平方向の直径が６０.５ｍｍであれば垂直方向の直径を５８ｍｍに定める。
【００１６】
一方、スライドホルダ１７は、直線状に摺動可能であってプレッシャホルダ６に近接配置し、その前端面２８が曲げ型７に対して平面から見てほぼ接線方向に延びる。ＰＶＣ鋼管３の座屈を防止するための固定ブロック２９は、平面から見てスライドホルダ１７と向い合う位置に配置し、ＰＶＣ鋼管３の軸方向へ位置替えさせて所定位置で固定できる。スライドホルダ１７の前端面２８及びブロック２９の対応部分３０の内面には、ＰＶＣ鋼管３の外周と対応する半円形溝を形成する。
【００１７】
全体がほぼ円柱形の心金８は、円柱本体１１の先端に円盤部１２をワイヤでつなぎ、該円盤部は曲げ加工時に変位可能である。心金８において、円柱本体１１及び円盤部１２の内部にニクロムヒータ１０を配線し、ＰＶＣ鋼管３の内部に押し込んだ際に内側のＰＶＣ管部２を加熱できる。心金８の直径は例えば４７. ５ｍｍであり、ＰＶＣ鋼管３の内径つまりＰＶＣ管部２の内径よりも２ｍｍ小さい。心金８の後端部に軸方向と平行に連結したリンクバー３３は、チャック１８を通過して、ＰＶＣ鋼管３の軸方向と平行に作動する油圧シリンダ（図示しない）に接続する。また、ＰＶＣ鋼管３の後端部を保持する油圧作動のチャック１８は、被屈曲部分３ａを曲げ型７の外周面に沿って曲げる際にＰＶＣ鋼管３をクランプホルダ５の方へ後押しする。
【００１８】
本発明方法では、ＰＶＣ鋼管３の曲げ加工時に、直線状のＰＶＣ鋼管３の前方部３ｂをクランプホルダ５の受け部５ａと可動部５ｂとで締め付けて把持し、ついで心金８をＰＶＣ鋼管３の後側から管内部へ所定圧力で押し込む。ＰＶＣ鋼管３を水平に保持した状態において、クランプホルダ５でＰＶＣ鋼管３の前方部３ｂをさらに締め付け、プレッシャホルダ６及び曲げ型７で被屈曲部分３ａを圧縮する。この結果、ＰＶＣ鋼管３の前方部３ｂ及びその近傍がやや横長の円形断面に圧縮され、例えば、水平方向の直径が６０.５ｍｍ及び垂直方向の直径が５８ｍｍになる。
【００１９】
この後に、クランプホルダ５及び曲げ型７を図３の矢印方向に回動させ、ＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａを曲げ型７の外周面に沿って曲げる。この際に、ＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａはやや横長の円形断面に圧縮されながら、曲げ型７の外周面に沿って曲がっていく。また、スライドホルダ１７を前方に押し出すとともに、油圧作動のチャック１８でＰＶＣ鋼管３をプレッシャホルダ６の方へ後押しする。この結果、ＰＶＣ鋼管３は、その被屈曲部分３ａが直径５８ｍｍのように横断面がやや小径であるが、ほぼ真円形になるように湾曲させる。
【００２０】
また、この曲げ方法では、曲げ加工時にＰＶＣ鋼管３の内部に心金８を押し込み。該心金の内部のヒータ１０によって内側のＰＶＣ管部２を加熱する。この結果、厳冬のような低温期においてＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａを曲げ型７の外周面に沿って曲げる際に、内側のＰＶＣ管部２にひび割れや皺が発生することがない。このヒータ１０は、作業環境の温度が高くなる夏季においては使用しなくてもよい。
【００２１】
図６に示す変形例では、前記の心金８の代りに、約８０℃の温水１３を圧力ポンプ（図示しない）によって１０〜３０Ｋｇ／ｃｍ2に加圧してＰＶＣ鋼管３の内部に充填する。温水１３の充填は、例えばＰＶＣ鋼管３の一端部に盲フランジ１４を取付け、該ＰＶＣ鋼管を垂直に配置してから温水１３を加圧注入し、温水注入後に該鋼管の他端部における盲フランジ１５を閉鎖した後に水平に戻す。温水１３の他にも、このような充填材として、加熱した硅砂，ＰＶＣチップ，金属粒片例えば鉛，鉄粉，亜鉛粉，アルミニウム粉，軟ろう材，スチールベルトなどが使用可能である。
【００２２】
曲げ加工時にＰＶＣ鋼管３の内部に温水１３を加圧充填しておくと、この加圧温水によって内側のＰＶＣ管部２を約５０〜６０℃まで加熱し、ＰＶＣ管部２を鋼管部１の方へ押し付けるから、被屈曲部分３ａにおいてＰＶＣ管部２が鋼管部１から剥離することを防ぐ。また、厳冬のような低温期において、ＰＶＣ鋼管３の被屈曲部分３ａを曲げ型７の外周面に沿って曲げる際に、内側のＰＶＣ管部２にひび割れや皺が発生することを防止する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係る曲げ方法において、クランプホルダ，プレッシャホルダ及び曲げ型は、やや横長円形の半円形溝を有する。これによってＰＶＣ鋼管の被屈曲部分及びその近傍をやや横長の円形に圧縮しながら、該ＰＶＣ鋼管を曲げ型の外周面に沿って曲げ、ＰＶＣ鋼管の被屈曲部分をほぼ真円形になるように湾曲させる。したがって本発明の曲げ方法を用いると、ＰＶＣ鋼管を任意の角度に湾曲させた際にその被屈曲部分の断面が常に真円形を保持し、該ＰＶＣ鋼管が潰れることを回避する。この結果、ＰＶＣ鋼管の被屈曲部分における鋼管部の肉厚減少率が小さく、内側の塩化ビニル管部の内曲部に皺発生を防止するとともに、得たＰＶＣ鋼管の機械的強度も大きくなる。
【００２４】
また、本発明に係る曲げ方法では、曲げ加工時にＰＶＣ管部が剥離しないように、ＰＶＣ鋼管の内部に心金を押し込んだり又は温水などを加圧充填する。押し込まれた心金は、その内部にヒータを配線することによって内側のＰＶＣ管部を加熱するともにＰＶＣ鋼管が潰れることを防ぎ、冬のような低温期において内側のＰＶＣ管部にひび割れや皺が発生することを防止する。したがって、本発明の曲げ方法を適用すると、ＰＶＣ鋼管の不良品の発生が少なくなってランニングコストも減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法を実施するための鋼管曲げ装置を示す概略平面図である。
【図２】  図１の鋼管曲げ装置を示す概略縦断面図である。
【図３】  図１の鋼管曲げ装置でＰＶＣ鋼管を曲げ加工した状態を示す図１と同様の概略縦断面図である。
【図４】  クランプホルダの受け部及び可動部を示す側面図である。
【図５】  プレッシャホルダの側面及び曲げ型の部分横断面図である。
【図６】  本発明方法の変形例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１  鋼管部
２  ＰＶＣ管部
３  ＰＶＣ鋼管
３ａ  被屈曲部分
５  クランプホルダ
６  プレッシャホルダ
７  曲げ型
８  心金
１０  ヒータ
１７  スライドホルダ
【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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