(57)【要約】【課題】金属管の曲げ加工箇所における管内断面積が小さくなること。【解決手段】本発明の曲げ加工装置は、曲げ加工される管部材の内部に挿入される内面工具が、管部材の内部に一端側から挿入される挿入棒と、この挿入棒の先端に設けられ管部材の内部の曲げ加工箇所に配置されるプラグと、を有し、当該プラグは、挿入棒に対して管部材の曲げ方向に回転可能に軸支されていると共に、当該プラグの回転軸の軸方向に対して垂直な方向における断面形状が、当該プラグの回転軸よりも挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では回転軸を通る前記円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されている。【選択図】図１３
2014231068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の長さを有する管部材の一端側を、他端側に向かって押し出すプッシャ部と、
前記管部材の他端側をクランプすると共に、当該管部材の他端側をクランプした状態で円弧状に可動するクランプ部と、
前記管部材の予め設定された曲げ加工箇所を加熱する加熱部と、を備え、
前記管部材の曲げ加工箇所を前記加熱部にて加熱した状態で、直管である前記管部材の一端側を前記プッシャ部にて押し出し、これにより、前記管部材の他端側をクランプした前記クランプ部が円弧状に可動することで、当該管部材を前記曲げ加工箇所にて曲げ加工する曲げ加工装置であって、
前記管部材の内部に一端側から挿入される挿入棒と、この挿入棒の先端に設けられ前記管部材の内部の前記曲げ加工箇所に配置されるプラグと、を有する内面工具を備え、
前記プラグは、前記挿入棒に対して前記管部材の曲げ方向に回転可能に軸支されていると共に、当該プラグの回転軸の軸方向に対して垂直な方向における断面形状が、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されている、
曲げ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の曲げ加工装置であって、
前記プラグは、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する球体の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記球体の直径と同一の直径を有する円筒形状に形成されている、
曲げ加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の曲げ加工装置であって、
前記内面工具の前記プラグは、前記挿入棒の長手方向と、前記プラグの回転軸と前記クランプ部が円弧状に回転する回転中心とを結ぶ直線と、が直交するよう、前記管部材の内部に配置される、
曲げ加工装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の曲げ加工装置であって、
前記内面工具は、前記プラグが前記管部材の曲げ方向に予め設定された角度までしか回転しないよう規制する回転規制手段を備えた、
曲げ加工装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の曲げ加工装置であって、
前記曲げ加工の終了時に、前記内面工具を前記管部材の一端側に引き抜く引き抜き装置を備えた、
曲げ加工装置。
【請求項６】
所定の長さを有する管部材の一端側を、他端側に向かって押し出すプッシャ部と、
前記管部材の他端側をクランプすると共に、当該管部材の他端側をクランプした状態で円弧状に可動するクランプ部と、
前記管部材の予め設定された曲げ加工箇所を加熱する加熱部と、を備え、
前記管部材の曲げ加工箇所を前記加熱部にて加熱した状態で、直管である前記管部材の一端側を前記プッシャ部にて押し出し、これにより、前記管部材の他端側がクランプされた前記クランプ部が円弧状に可動することで、当該管部材を前記曲げ加工箇所にて曲げ加工する曲げ加工装置に用いられる内面工具であって、
前記管部材の内部に一端側から挿入される挿入棒と、この挿入棒の先端に設けられ前記管部材の内部の前記曲げ加工箇所に配置されるプラグと、を有し、
前記プラグは、前記挿入棒に対して前記管部材の曲げ方向に回転可能に軸支されていると共に、当該プラグの回転軸の軸方向に対して垂直な方向における断面形状が、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されている、
内面工具。
【請求項７】
所定の長さを有する直管である管部材の内部に、当該管部材の一端側から内面工具を挿入して、当該内面工具を構成する挿入棒の先端に設けられたプラグを、前記管部材の内部であり予め設定された曲げ加工箇所に配置し、
前記プラグは、前記挿入棒に対して前記管部材の曲げ方向に回転可能に軸支されていると共に、当該プラグの回転軸の軸方向に対して垂直な方向における断面形状が、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されており、
前記管部材の前記曲げ加工箇所を加熱した状態で、前記管部材の一端側を他端側に向かって押し出すことにより、当該管部材のクランプされた他端側を円弧状に可動させることで、前記管部材の内部であり前記曲げ加工箇所に配置された前記プラグを、当該管部材の曲げ方向に回転させ、当該管部材を前記曲げ加工箇所にて曲げ加工する、
曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工装置にかかり、特に、金属管を熱間曲げ加工する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油化学プラント、ゴミ処理プラントなど、様々なプラントにおいて、各種流体を搬送するパイプが用いられており、当該パイプは、直管である金属管を曲げ加工したものが多く使用されている。そして、金属管を曲げ加工する装置及び方法の一例が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１に開示されている金属管を曲げ加工する装置及び方法について、図１乃至図５を参照して説明する。まず、図１に示すように、特許文献１における曲げ加工装置は、金属管１１０の一端側を押し出すプッシャ１０１（テールストック）と、金属管の他端側をクランプして当該他端側のクランプ箇所を円弧状に可動させる曲げアーム１０２（アームポスト、アーム、クランプ治具）と、金属管を曲げ加工箇所付近で高周波によって加熱する誘導子１０３と、を備えている。
【０００４】
そして、曲げ加工の際には、まず、図１に示すように、直管である金属管１１０の他端側を曲げアーム１０２にてクランプする。その後、図２に示すように、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐ付近を誘導子１０３にて加熱しつつ、金属管１１０の一端側をプッシャ１０１にて矢印Ｙ１０１に示すように他端側に押し出すと、金属管１１０の他端側は、曲げアーム１０２のクランプ箇所が矢印Ｙ１０２に示すように円弧状に可動する。すると、金属管１１０は、他端側が円弧状に可動することに伴い、加熱された箇所Ｐ付近で熱間曲げ加工されることとなる。
【０００５】
ここで、上述したような曲げ加工の方法では、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐにおいて、曲げアーム１０２の回転中心に対する当該金属管１１０の内周側には圧縮応力が生じ、外周側には引っ張り応力が生じる。このため、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐにおいては、図３（Ａ）及び当該図３（Ａ）における曲げ加工箇所Ｐの断面図を示す図３（Ｂ）に示すように、曲げ外周側は減肉し、曲げ内周側では増肉することとなる。特に、曲げ内周側では、図３（Ｂ）に示すように、金属管１１０の内部側に増肉し、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐにおける管内断面積が小さくなる、という問題が生じる。
【０００６】
また、上述した曲げ加工の方法では、金属管１１０に対する長手方向の圧縮力により、図４に示すように、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐの内周側が座屈し、蛇腹形状となってしまう場合も生じうる。さらに、曲げ加工の際に局部加熱幅を大きくすると、図５（Ａ）に示すように、曲げ加工箇所Ｐの外周側は減肉して扁平化し、図５（Ｂ）に示すように、その断面形状が横長の楕円形状となってしまう、という問題がある。
【０００７】
一方で、特許文献１の曲げ加工装置では、上述した構成に加えて、図１及び図２に示すように、金属管１１０の内部に挿入され曲げ加工箇所Ｐに位置するプラグ１０４（マンドレル）を備えている。このプラグ１０４は、直管状態である金属管１１０に挿入可能であり、当該金属管１１０の内径とほぼ同一の外形を有する円筒状に形成されている。このようなプラグ１０４を金属管１１０の曲げ加工箇所の内部に挿入しておくことで、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐにおいて、プラグ１０４によって曲げ加工箇所Ｐの内周側の管内部への増肉を抑制している。また、プラグ１０４によって、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐにおける内周側の座屈を抑制し、さらに、扁平化を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２０６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の曲げ加工装置や方法、つまり、内部に円筒状のプラグ１０４を挿入した場合であっても、曲げ加工箇所Ｐの内周側では、金属管１１０の内部側が増肉し、当該金属管１１０の管内における断面積が小さくなる、という問題が依然として生じる。これは、上記プラグ１０４の形状が、円筒形状であるためである。つまり、プラグ１０４が円筒形状である場合には、金属管１１０の曲げ加工箇所Ｐの内周側における内側面には、プラグ１０４の外面が当接せず、当該プラグ１０４との間に隙間が生じてしまうため、内側に増肉してしまい、金属管１１０の管内における断面積が小さくなる、という問題が生じる。
【００１０】
このため、本発明の目的は、上述した課題である、金属管の曲げ加工箇所における管内断面積が小さくなる、という問題を解決することができる、曲げ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一形態である曲げ加工装置は、
所定の長さを有する管部材の一端側を、他端側に向かって押し出すプッシャ部と、
前記管部材の他端側をクランプすると共に、当該管部材の他端側をクランプした状態で円弧状に可動するクランプ部と、
前記管部材の予め設定された曲げ加工箇所を加熱する加熱部と、を備え、
前記管部材の曲げ加工箇所を前記加熱部にて加熱した状態で、直管である前記管部材の一端側を前記プッシャ部にて押し出し、これにより、前記管部材の他端側をクランプした前記クランプ部が円弧状に可動することで、当該管部材を前記曲げ加工箇所にて曲げ加工する曲げ加工装置であって、
前記管部材の内部に一端側から挿入される挿入棒と、この挿入棒の先端に設けられ前記管部材の内部の前記曲げ加工箇所に配置されるプラグと、を有する内面工具を備え、
前記プラグは、前記挿入棒に対して前記管部材の曲げ方向に回転可能に軸支されていると共に、当該プラグの回転軸の軸方向に対して垂直な方向における断面形状が、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されている、
という構成をとる。
【００１２】
上記発明によると、まず、曲げ加工装置に対して直管である管部材を配置する。このとき、直管である管部材の他端側をクランプ部にてクランプし、一端側をプッシャ部にて押し出し可能なようセットする。また、直管である管部材の内部に、内面工具を挿入する。このとき、内面工具は、挿入棒と、当該挿入棒の先端に設けられたプラグと、により構成されており、プラグが加熱箇所付近つまり曲げ加工箇所の内部に配置された状態となる。
【００１３】
そして、管部材の曲げ加工箇所を加熱部にて加熱した状態で、プッシャ部にて管部材の一端側を押し出すことにより、管部材の他端側をクランプしたクランプ部が円弧状に可動する。すると、クランプ部の円弧状の可動にて、管部材の加熱された箇所つまり曲げ加工箇所が曲げ加工される。
【００１４】
このとき、管部材の曲げ加工箇所では、挿入された内面工具のプラグが曲げ方向に回転する。そして、プラグの回転中心から挿入棒側は、断面形状が円形状に形成されているため、プラグの回転後であっても、当該プラグの断面円形箇所に位置する管部材の曲げ加工箇所の内径は、当該プラグの円形状部分の直径よりも小さくならない。また、プラグの回転中心から先端側は、断面形状が上記円形状の直径と同一の幅を有する帯状に形成されている。このため、プラグの断面帯状箇所に位置する管部材の曲げ加工箇所における内径は、当該プラグの断面帯状箇所の幅よりも小さくならない。
【００１５】
以上より、上述した曲げ加工装置によると、管部材の曲げ加工箇所全体における内径は、プラグの断面円形箇所の直径よりも小さくなることがなく、管部材の曲げ加工箇所における断面積が小さくなることを抑制できる。その結果、曲げ加工した管部材の品質の向上を図ることができる。
【００１６】
また、上記曲げ加工装置では、
前記プラグは、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する球体の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記球体の直径と同一の直径を有する円筒形状に形成されている、
という構成をとる。
【００１７】
上記発明によると、上述したように管部材の曲げ加工箇所における断面積が小さくなることを抑制できるようなプラグの形状を、球体と円筒体との組み合わせで形成することができる。従って、曲げ加工装置を簡易な構成とすることができ、低コスト化や信頼性の向上を図ることができる。
【００１８】
また、上記曲げ加工装置では、
前記内面工具の前記プラグは、前記挿入棒の長手方向と、前記プラグの回転軸と前記クランプ部が円弧状に回転する回転中心とを結ぶ直線と、が直交するよう、前記管部材の内部に配置される、
という構成をとる。
【００１９】
上記発明によると、クランプ部の回転によって曲げられる管部材の曲げ方向に追従して、プラグが回転することとなる。このため、管部材の曲げに適切に対応してプラグが回転することとなり、円滑な曲げ加工を実現できる。
【００２０】
また、上記曲げ加工装置では、
前記内面工具は、前記プラグが前記管部材の曲げ方向に予め設定された角度までしか回転しないよう規制する回転規制手段を備えた、
という構成をとる。
【００２１】
上記発明によると、プラグの回転が規制されることにより、管部材の曲げ加工時における過度の曲げを抑制することができる。従って、管部材の品質の低下を抑制することができる。
【００２２】
また、上記曲げ加工装置では、
前記曲げ加工の終了時に、前記内面工具を前記管部材の一端側に引き抜く引き抜き装置を備えた、
という構成をとる。
【００２３】
上記発明によると、曲げ加工の終了時に、内面工具を管部材の一端側から引き抜くことで、プラグの回転が元に戻り、内面工具を容易に管部材から引き抜くことができる。
【００２４】
また、本発明の他の形態である内面工具は、
所定の長さを有する管部材の一端側を、他端側に向かって押し出すプッシャ部と、
前記管部材の他端側をクランプすると共に、当該管部材の他端側をクランプした状態で円弧状に可動するクランプ部と、
前記管部材の予め設定された曲げ加工箇所を加熱する加熱部と、を備え、
前記管部材の曲げ加工箇所を前記加熱部にて加熱した状態で、直管である前記管部材の一端側を前記プッシャ部にて押し出し、これにより、前記管部材の他端側がクランプされた前記クランプ部が円弧状に可動することで、当該管部材を前記曲げ加工箇所にて曲げ加工する曲げ加工装置に用いられる内面工具であって、
前記管部材の内部に一端側から挿入される挿入棒と、この挿入棒の先端に設けられ前記管部材の内部の前記曲げ加工箇所に配置されるプラグと、を有し、
前記プラグは、前記挿入棒に対して前記管部材の曲げ方向に回転可能に軸支されていると共に、当該プラグの回転軸の軸方向に対して垂直な方向における断面形状が、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されている、
という構成をとる。
【００２５】
また、本発明の他の形態である曲げ加工方法は、
所定の長さを有する直管である管部材の内部に、当該管部材の一端側から内面工具を挿入して、当該内面工具を構成する挿入棒の先端に設けられたプラグを、前記管部材の内部であり予め設定された曲げ加工箇所に配置し、
前記プラグは、前記挿入棒に対して前記管部材の曲げ方向に回転可能に軸支されていると共に、当該プラグの回転軸の軸方向に対して垂直な方向における断面形状が、当該プラグの回転軸よりも前記挿入棒側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、前記プラグの回転軸よりも当該プラグの先端側では前記回転軸を通る前記円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されており、
前記管部材の前記曲げ加工箇所を加熱した状態で、前記管部材の一端側を他端側に向かって押し出すことにより、当該管部材のクランプされた他端側を円弧状に可動させることで、前記管部材の内部であり前記曲げ加工箇所に配置された前記プラグを、当該管部材の曲げ方向に回転させ、当該管部材を前記曲げ加工箇所にて曲げ加工する、
という構成をとる。
【００２６】
上述した構成の内面工具、曲げ加工方法の発明であっても、上記曲げ加工装置と同様に作用する。このため、上述同様に、管部材の曲げ加工箇所において断面積が小さくなることを抑制でき、曲げ加工した管部材の品質の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、以上のように構成されることにより、管部材の曲げ加工箇所における断面積が小さくなることを抑制でき、曲げ加工した管部材の品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に関連する曲げ加工装置の構成を示す図である。
【図２】図１に開示した曲げ加工装置の動作を示す図である。
【図３】本発明に関連する曲げ加工装置にて管部材を曲げ加工したときに生じる問題を示す図である。
【図４】本発明に関連する曲げ加工装置にて管部材を曲げ加工したときに生じる問題を示す図である。
【図５】本発明に関連する曲げ加工装置にて管部材を曲げ加工したときに生じる問題を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１における曲げ加工装置の構成を示す図である。
【図７】図６に開示した曲げ加工装置の動作を示す図である。
【図８】図６に開示した曲げ加工装置の動作を示す図である。
【図９】図６に開示した内面工具の構成を示す図である。
【図１０】図９に開示したプラグの構成を示す図である。
【図１１】図９に開示したプラグの構成を示す図である。
【図１２】図６に開示した曲げ加工装置による曲げ加工時における管部材の様子を示す図である。
【図１３】図６に開示した曲げ加工装置による曲げ加工時における管部材の様子を示す図である。
【図１４】図９に開示したプラグの形状の他の例を示す図である。
【図１５】図９に開示したプラグの形状の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の第１の実施形態を、図６乃至図１４を参照して説明する。図６乃至図８は、曲げ加工装置の全体構成及び動作を示す図である。図９乃至図１１は、曲げ加工装置の構成の一部である内面工具の構成を示す図である。図１２乃至図１３は、金属管を曲げ加工するときの様子を示す図である。図１４乃至図１５は、内面工具を構成するプラグの他の形状の一例を示す図である。
【００３０】
まず、本実施形態における曲げ加工装置の全体構成及び動作の概略を、図６乃至図８を参照して説明する。本実施形態における曲げ加工装置は、図６に示すように、所定の長さを有する直管である金属管１０（管部材）を、図７に示すように曲げ加工する装置である。例えば、本実施形態における曲げ加工装置は、金属管１０の直径をＤとし、当該金属管１０の曲げ半径をＲとした場合に、曲げ半径比Ｒ／Ｄ＝１．５となるよう曲げ加工する装置である。但し、本発明における曲げ加工装置は、上述した曲げ半径比となるよう曲げ加工するものに限定されない。
【００３１】
図６に示すように、本実施形態における曲げ加工装置は、金属管１０の一端側を押し出すプッシャ１（プッシャ部）と、金属管１０の他端側をクランプするクランプ部２１を有する曲げアーム２と、金属管１０を曲げ加工箇所Ｐ付近で高周波によって加熱する誘導子３（加熱部）と、を備えている。
【００３２】
上記プッシャ１は、金属管１０の一端側に当接しており、金属管１０の一端側を当該金属管１０の長手方向に向かって押し出すよう作動する装置である。つまり、プッシャ１は、図７の矢印Ｙ１に示すように、曲げ加工時に、金属管１０の一端側を他端側に向かって押し出すことが可能な構成を有する。
【００３３】
上記曲げアーム２は、アーム部分の一方の端部に金属管１０の他端側をクランプするクランプ部２１を備えている。また、曲げアーム２のアーム部分の他方の端部は、回転中心であり、回転可能なよう装置の所定箇所に軸支されている。かかる構成により、曲げアーム２は、上述したプッシャ１にて金属管１０の一端側が長手方向に押し出されると、アーム部分が回転して、図７の矢印Ｙ２に示すように、アーム部分の一方の端部に位置して金属管１の他端側をクランプしているクランプ部２１が、アーム部分の他方の端部を回転中心として円弧状に可動する。
【００３４】
上記誘導子３は、金属管１０の一部の外周を囲うよう、円環状に形成されている。誘導子３は、高周波電流が流れるよう構成されており、当該誘導子３にて囲った金属管１０の曲げ加工箇所を加熱することができる。また、誘導子３は、所定箇所に固定して設けられているため、当該誘導子３を支点として金属管１０は所定の曲げ半径比となるよう曲げられる。
【００３５】
また、本実施形態における曲げ加工装置は、金属管１０の内部に挿入され、図６及び図７に示すように曲げ加工箇所Ｐに先端部分が配置される内面工具４を備えている。内面工具４は、所定の長さの支持棒５（挿入棒）と、当該支持棒５の先端に設けられるプラグ６と、を備えて構成されている。支持棒５のプラグ６側とは反対側の端部（図６で左側の端部）には、支持棒５の長手方向に沿って可動可能なスラストブロック７（引き抜き装置）が装備されている。このスラストブロック７は、図８の矢印Ｙ３に示すように、曲げ加工の終了時に、支持棒５をプラグ６側とは反対方向に、金属管１０の一端側から引き抜くよう可動する。また、スラストブロック７は、図示しないが、曲げ加工開始時には、支持棒５を金属管１０の一端側から挿入するよう可動する。
【００３６】
上記内面工具４の構成について、図９乃至図１１を参照して詳しく説明する。図９（Ａ）に示すように、内面工具４は、支持棒５と、その先端に設けられたプラグ６と、を備えて構成されている。支持棒５は、円筒状の支持棒本体５０を有しており、当該支持棒本体５０の一端側（先端側）に先端金物５１が溶接接合され、他端側（後端側）に後端金物５２が溶接接合されている。この後端金物５２は、上述したスラストブロック７に固定される。
【００３７】
また、先端金物５１は、後述する図１１（Ａ）に示すように、さらに先端側に突出するプラグ支持部５１ａを備えており、当該プラグ支持部５１ａの中心にはピン穴（図１１（Ａ）で符号５１ｂ）が形成されている。このプラグ支持部５１ａは、後述するように、プラグ６の内部に挿入され、ピン穴５１ｂにピン６０が挿通されることにより、プラグ６を回転可能なよう支持する。これにより、プラグ６は、図９（Ｂ）の矢印Ｙ４に示すように、曲げ加工の曲げ方向に回転可能となる。
【００３８】
上記プラグ６の構成について、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０（Ａ）は、先端金物５１に連結されたプラグ６の正面図であり、図１０（Ｂ）はその上面図である。また、図１１（Ａ）は、図１０（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３９】
図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、プラグ６は、略円筒形状に形成されている。そして、プラグ６の先端金物５１側の端面（図１０では左側の端面）には、先端金物５１のプラグ支持部５１ａが挿入可能なよう内部に凹む凹部が形成されている（図１１（Ａ）参照）。また、プラグ６の先端金物５１側の端部近辺（後述する球形部６１と円筒形部６２との連結箇所）には、側面を貫通するピン穴６０ａが形成されている。そして、プラグ６の凹部にプラグ支持部５１ａが挿入され、各ピン穴にピン６０が挿通されることにより、プラグ６はピン６０を回転軸として回転可能なよう先端金物５１に支持される。
【００４０】
そして、プラグ６は、円筒形状の長さ方向の位置によって異なる形状に形成されている。つまり、プラグ６は、図１０（Ａ）に示すように、先端金物５１側の端部側（図１０の左側）から先端側（図１０の右側）に向かって、球形部６１、円筒形部６２、円錐形部６３、隅肉部６４に形成されている。ここで、プラグ６の最大外径は、円筒形部６２部分であり、その大きさはｄであることとする。そして、プラグ６の最大外径ｄは、曲げ加工対象である金属管１０の内径と同一であるか、あるいは、金属管１０の内径よりもわずかに小さい値である。
【００４１】
上記球形部６１は、球体の一部の形状で形成されている。具体的に、球形部６１は、プラグ６の最大外径ｄと同一の直径ｄである球体を中心で切断した半球体を、さらに、切断面から所定の距離で当該切断面とは反対側部分を当該切断面と平行な面で切除した形状に形成されている。そして、上記円筒形部６２は、球形部６１の直径ｄと同一の直径ｄである最大外径ｄを有する所定の長さの円筒体である。このため、プラグ６は、円筒形部６２の端面（図１０における左側の端面）と、球形部６１の端面（図１０における右側の端面）とが一体的に連結した形状となっている。なお、円錐形部６３及び隅肉部６４は、円筒形部６２の円形である断面積が、先端側に向かって徐々に小さくなるよう形成された形状である。
【００４２】
ここで、プラグ６の形状について、図１１（Ａ）の断面図を参照してさらに説明する。なお、この断面図は、上述したように図１０（Ｂ）で示すＢ−Ｂ断面図であるが、換言すると、プラグ６に挿通されるピン６０の軸方向に対する垂直な方向における断面図である。
【００４３】
図１１（Ａ）に示すように、ピン６０よりも支持棒５側に位置する上記球形部６１部分の断面形状における外形は、ピン６０である回転軸を通る直径ｄを有する円（点線で図示）の一部分の形状、つまり、円弧状に形成されている。また、ピン６０よりも先端側に位置する円筒形部６２における外形は、回転軸を通る直径ｄと同一の幅を有する帯状に形成されている。
【００４４】
ここで、先端金物５１の構成について、さらに図１１を参照して説明する。図１１（Ａ）に示すように、先端金物５１におけるプラグ支持部５１ａの根元には、プラグ６の凹部に挿入可能なよう外周が凹んだ段差部５１ｃ（回転規制手段）が設けられている。この段差部５１ｃは、図１１（Ｂ）に示すように、先端金物５１におけるプラグ支持部５１ａの根元の周囲に位置する箇所の半分側に形成されている。そして、図１１（Ｃ）に示すように、プラグ６がピン６０を中心として所定の角度だけ回転した時点で、当該プラグ６の球形部６１側の端面が段差部５１ｃに当接することとなる。このように、プラグ６は、金属管１０の曲げ方向に予め設定された角度までしか回転しように規制されている。なお、回転が規制される角度は、例えば、金属管１０が曲げ加工される際における曲げ角度以下である。
【００４５】
また、プラグ６の回転が戻る場合にも、プラグ６と支持棒５とが一直線状となる位置で、プラグ６の端面が先端金物５１の端面に当接することとなり、それ以上の回転が規制されている。
【００４６】
次に、上述した構成の曲げ加工装置を用いて金属管１０を曲げ加工するときの様子を、図６乃至図８、及び、図１２乃至図１３を参照して説明する。
【００４７】
まず、図６に示すように、曲げ加工装置に、直管である金属管１０を配置する。このとき、金属管１０の曲げ加工を行う箇所を、誘導子３の位置に合わせて配置する。そして、金属管１０の一端側を押し出し可能なよう当該一端側にプッシャ１を配置し、金属管１０の他端側をアーム２のクランプ部２１でクランプする。
【００４８】
続いて、図６に示すように、金属管１０の内部に内面工具４を挿入する。内面工具４は、支持棒５の端部がスラストブロック７に固定されており、当該スラストブロック７をクランプ部２１側に移動させることにより、内面工具４のプラグ６側を、金属管１０の内部に一端側（プッシャ１側）から挿入する。このとき、誘導子３の位置、つまり、加熱箇所付近である曲げ加工箇所Ｐに、プラグ６が位置するよう内面工具４を挿入する。さらにこのとき、プラグ６の回転軸（ピン６０）及びアーム２の回転中心を結ぶ直線が、支持棒５の長手方向と直交するよう、プラグ６の回転軸（ピン６０）を位置させて当該プラグ６を配置する。これにより、図１２に示すように、支持棒５とプラグ６とが一直線状となった状態で、内面工具４が金属管１０の内部に配置される。
【００４９】
続いて、金属管１０の曲げ加工箇所を誘導子３にて加熱する。そして、加熱した状態で、図７の矢印Ｙ１に示すように、プッシャ１にて金属管１０の一端側を他端側に押し出す。このとき、金属管１０の他端側が一端側から押し出されることになるが、当該金属管１０の他端側は、図７の矢印Ｙ２に示すように、アーム２が回転してクランプ部２１と共に円弧状に可動する。すると、クランプ部２１の円弧状の可動により、金属管の加熱された箇所である曲げ加工箇所Ｐが曲げ加工されることとなる。
【００５０】
具体的に、金属管１０の押し出し時には、金属管１０の曲げ加工箇所Ｐの内部において、図１３に示すように、挿入されている内面工具４のプラグ６が曲げ方向に回転する。このとき、プラグ６は、支持棒５の先端金物５１に形成された段差部５１ｃにより、所定の角度以上に回転することが規制される。
【００５１】
そして、金属管１０の曲げ加工箇所Ｐでは、上述したよう支持棒５に対してプラグ６が曲げ方向に曲がっているため、当該プラグ６をガイドとして曲げ加工が円滑に行われる。このとき、プラグ６の球形部６１箇所では、回転後もプラグ６の直径ｄ部分が曲げ加工箇所Ｐの内壁に当接するため、内部の断面積が小さくなることを抑制できる。さらに、プラグ６の円筒形部６２箇所でも、当該円筒形部６２の直径ｄ部分が、曲げ加工箇所Ｐにおける内周側及び外周側の内壁に当接するため、同様に内部の断面積が小さくなることを抑制できる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によると、金属管１０の曲げ加工時において、曲げ加工箇所Ｐの特に内周側の肉厚が内部側に厚くなることを抑制して内部の断面積が小さくなることを抑制できる。これにより、曲げ加工した金属管１０の品質の向上を図ることができる。そして、上述したプラグ６の形状を、球体と円筒体との組み合わせで形成することができるため、曲げ加工装置を簡易な構成とすることができ、低コスト化や信頼性の向上を図ることができる。さらに、上述したようにプラグ６の回転が規制されるため、金属管１０の過度の曲げを抑制することができる。
【００５３】
その後、プッシャ１による金属管１０の押し出しを継続し、金属管１０の曲げ加工を行う全ての範囲に対する加工が終了すると、図８の矢印Ｙ３に示すように、スラストブロック７を金属管１０から遠ざける移動させる。すると、スラストブロック７に固定された支持棒５が金属管１０の一端側から引き抜かれる。このとき、曲げ加工箇所Ｐに位置していたプラグ６は、曲げ方向に回転していた状態から元に戻るよう回転し、支持棒５と一直線の状態となる。これにより、支持棒５及びプラグ６からなる内面工具４を金属管１０から容易に引き抜くことができる。
【００５４】
ここで、本発明における曲げ加工装置を構成するプラグ６の形状は、上述した形状であることに限定されない。つまり、プラグ６の形状は、上述した球形部６１及び円筒形部６２が連結した形状であることに限定されず、他の形状であってもよい。
【００５５】
具体的に、プラグ６の形状は、図１１（Ａ）に示すように、少なくとも中央における断面形状が、プラグ６の回転軸（ピン６１）よりも支持棒５側では当該回転軸を通る直径を有する円の一部分の形状に形成されており、プラグ６の回転軸（ピン６１）よりも当該プラグ６の先端側では回転軸を通る円の直径と同一の幅を有する帯状に形成されていればよい。従って、プラグ６の断面形状は、円形状である必要はない。例えば、プラグ６を先端から見たときの形状、つまり、プラグ６の球形部６１及び円筒形部６２の端面（断面）の形状が、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すような形状であってもよい。これにより、プラグ６が回転しても、金属管１０の曲げ加工箇所の内周側と外周側における内壁面に、当該プラグ６の外面が当接するため、内部の断面積が小さくなることを抑制できる。
【００５６】
なお、金属管１０の外面形状の変形を小さくする観点から、プラグ６を先端から見たときの形状、つまり、プラグ６の球形部６１及び円筒形部６２の端面（断面）の形状は、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すような形状であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  プッシャ
２  曲げアーム
２１  クランプ部
３  誘導子
４  内面工具
５  支持棒
５０  支持棒本体
５１  先端金物
５１ａ  プラグ
５１ｂ  ピン穴
５１ｃ  段差部
５２  後端金物
６  プラグ
６０  ピン
６０ａ  ピン穴
６１  球形部
６２  円筒形部
６３  円錐形部
６４  隅肉部
７  スラストブロック
１０  金属管
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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