(57)【要約】【課題】  パイプ曲げ加工装置及び方法を提供する。【解決手段】  曲げ形状に対応した形状の溝１Ｕ、３Ｕをもつ曲げ型１、押し型３とクランプ２と加圧手段８と引張手段１３を有し、加圧手段８は曲げ型１のパイプｐの当接点と回転中心ｏとを通る直線Ｌ０をパイプ入側に距離δ（０〜Ｄ）だけずらした直線Ｌ１と押し型との交点を直線Ｌ１方向に加圧し、引張手段１３はパイプｐに管軸方向張力をかける。溝１Ｕ，３Ｕの周長の総和をパイプ周長よりも短くしてパイプに絞りを加え且つ管軸方向張力をかけながら曲げることで、薄肉のパイプを比較的大きな曲げ半径に曲げ加工する際、曲げ内側にシワが発生するのを有効に抑止できる。【選択図】          図１
2006289488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプの曲げ形状に対応した溝をもつ回転可能な曲げ型と、前記パイプの一端部を前記曲げ型に固定するクランプと、前記パイプの曲げ形状に対応した溝をもち該溝と前記曲げ型の溝とで前記パイプを挟持して該パイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、前記パイプの他端部を掴んで管軸引張荷重を付加可能な引張手段とを有し、前記加圧手段の加圧力の方向を前記曲げ型の回転中心に向けてなるパイプの曲げ加工装置。
【請求項２】
前記曲げ型の溝の弧長と前記押し型の溝の弧長の和が、曲げ加工前のパイプの周長よりも小さい請求項１記載のパイプの曲げ加工装置。
【請求項３】
パイプの曲げ形状に対応した溝をもつ回転可能な曲げ型と、前記パイプの一端部を前記曲げ型に固定するクランプと、前記パイプの曲げ形状に対応した溝をもち該溝と前記曲げ型の溝とで前記パイプを挟持して該パイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、前記パイプの他端部を掴んで管軸引張荷重を付加可能な引張手段とを有し、前記加圧手段の加圧力の方向を前記曲げ型の回転中心に向けてなるパイプの曲げ加工装置を用い、前記曲げ型と前記押し型の溝間にパイプを挟持して前記加圧手段で加圧して曲げ加工部を絞り加工すると同時に前記引張手段で管軸引張荷重を付加しながら回転引き曲げ加工することを特徴とするパイプの曲げ加工方法。
【請求項４】
前記管軸引張荷重を下記式（１）で定義される管軸方向張力比が０．０１以上になるように付加し、前記絞り加工を下記式（２）で定義される曲げ部周長絞り率が０．５％以上になるように施す請求項３記載のパイプの曲げ加工方法。
記
管軸方向張力比＝管軸引張荷重/（素管断面積×素管降伏強度）‥‥‥‥（１）
曲げ部周長絞り率＝（素管周長−曲げ加工後の管周長）/素管周長×１００（％）‥‥（２）
ここで、素管とは曲げ加工前のパイプを指す。
【請求項５】
回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一端部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段として、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に０以上且つ前記入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に加圧する手段と、該手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記パイプの他端部を掴んで管軸方向引張荷重を付加可能な引張手段とを有することを特徴とするパイプ曲げ加工装置。
【請求項６】
前記曲げ型と前記押し型を組合せた溝部分の弧長の総和が前記パイプの周長よりも短い請求項５記載のパイプ曲げ加工装置。
【請求項７】
更に、前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧手段を制御する制御手段を有する請求項５又は６に記載のパイプ曲げ加工装置。
【請求項８】
更に、前記曲げ型の回転角度を検出する回転角度検出手段を有し、前記制御手段は、前記回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記加圧手段を制御する請求項７記載のパイプ曲げ加工装置。
【請求項９】
更に、パイプの曲げ形状に応じて前記引張手段を制御する制御手段を有する請求項５〜８の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
【請求項１０】
前記引張手段を制御する制御手段は、前記回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記引張手段を制御する請求項９記載のパイプ曲げ加工装置。
【請求項１１】
更に、前記加圧手段、ホルダー及びホルダーガイド機構の少なくとも何れかの設定位置を変更する加圧位置変更手段を有する請求項５〜１０の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
【請求項１２】
回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一端部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段として、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に０以上且つ前記入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に加圧する手段と、該手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記パイプの他端部を掴んで管軸方向引張荷重を付加可能な引張手段とを用い、前記パイプ内面側に心金を配置せず且つ曲げ部入側の前記パイプ入側外面側にシワ抑えを配置せず、前記曲げ型と前記押し型の溝間に前記パイプを挟持して前記加圧手段で曲げ加工部を絞り加工しつつ前記引張手段で管軸方向引張荷重を付加しながら回転曲げ加工することを特徴とするパイプ曲げ加工方法。
【請求項１３】
前記曲げ型と前記押し型を組合せた溝部分の弧長の総和が前記パイプの周長よりも短い請求項１２記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項１４】
更に、前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧手段を制御する制御手段を用いる請求項１２又は１３に記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項１５】
回転角度検出手段を用いて前記曲げ型の回転角度を検出し、該検出した回転角度に基き前記制御手段で前記加圧手段を制御する請求項１４記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項１６】
前記検出した回転角度に基き前記引張手段を制御する請求項１５記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項１７】
前記管軸方向引張荷重を下記式（１）で定義される管軸方向張力比が０．０１以上となるように負荷し、且つ前記絞り加工を下記式（２）で定義される曲げ部周長絞り率が０．５％以上になるように施す請求項１２〜１６の何れかに記載のパイプ曲げ加工方法。
記
管軸方向張力比＝管軸方向引張荷重／（素管断面積×素管降伏強度）‥‥（１）
曲げ部周長絞り率＝（素管周長−曲げ加工後の管周長）／素管周長×１００（％）‥‥（２）
ここで、素管とは曲げ加工前のパイプを指す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ曲げ加工装置及びパイプ曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）回転引き曲げ加工機について
自動車或いは空気調和機等には、小Ｒ曲げ加工（通常Ｒ／Ｄ＜２、Ｒ：中立軸曲げ半径、Ｄ：パイプ外径）されたパイプ部品が使用されている。パイプを所定形状に曲げるための曲げ加工方法としては、図３、図４に示すような回転引き曲げ加工装置が広く利用されている。
【０００３】
回転引き曲げ加工装置は、曲げ案内用の溝を形成した回転可能な曲げ型１、及びパイプｐの一部を曲げ型１に固定するためのクランプ２を有すると共に、パイプｐの曲げ外周面を保持する押し型（プレッシャーダイ）３、パイプｐの曲げ内周面を保持するシワ抑え（ワイパー）４、パイプｐの内側に保持される心金（マンドレル）５及びパイプｐの後端からパイプｐを軸方向（入側パイプの移動方向）に付勢する管ブースター６を有している。押し型３はホルダー７によりパイプｐの軸方向に移動自在に支持されると共に、ホルダー７は位置調整ネジ７ａにより曲げ型１の半径方向の位置が調整可能となっている。位置調整ネジ７ａでホルダー７を動かし、押し型３の加圧位置を調整するため、図３及び図４に図示しないが、ホルダー７の動く方向をガイドするガイド機構がある。
【０００４】
回転引曲げ加工機では、曲げ部での絞り加工を基本的に行わないため、押し型の押し付け方法、加圧手段、その設置位置には次の特徴がある。
（ａ）回転引曲げ加工における押し型（プレッシャーダイ）の押し付け方法について：回転引曲げ加工機は、曲げ金型にパイプ先端をクランプし曲げ金型（＝曲げ型）を回転させることにより、パイプを引張りながら巻き付けて曲げることを特徴としている。この時、パイプの曲げ外側を長手方向に移動する押し型で抑えることにより、曲げ金型に巻きつく部分の反対側に生じる曲げ反力を受け、且つ、パイプに絞り変形を生じさせないようにするため、プレッシャーダイの圧下位置をパイプセット時の位置に固定するのが基本である。
【０００５】
パイプが薄肉の場合には、曲げにより断面形状が偏平化するため、パイプ内面側に心金を装入することにより、曲げ加工時の断面の偏平化を抑制する。
（ｂ）回転引き曲げ加工における押し型加圧手段とその設置位置について：上記（ａ）の考え方により、曲げ金型に巻き付く部分の反対側に生じる曲げ反力を効率良く受けるために、押し型を固定するためのホルダーとその中心にある位置調整ネジの設置位置を曲げ金型とパイプが接する位置よりも入側の位置とする。通常の回転引き曲げ加工機では、この設置位置は、曲げ金型とパイプが接する位置からパイプの最大外径Ｄｍａｘ×（１．５〜２）程度入側寄りの位置とするのが一般的である。
【０００６】
押し型加圧手段がこのような位置に設置された場合、上記（ａ）のようにパイプに絞り変形を生じさせないという曲げ加工に使用することは可能である。
（２）回転引曲げ加工における曲げ外側の減肉と曲げ内側のシワ発生とそれを抑制する方法
かかるパイプの曲げ加工法においては、図５に示すように、パイプｐの曲げの幾何学中立軸に対し、曲げ外側は軌跡長が長いため伸ばされ元の肉厚ｔよりも薄く、曲げ内側は軌跡長が短いため縮められ元の肉厚ｔよりも厚くなる。このため、曲げ外側では割れ、曲げ内側では座屈が発生し易くなる。加えて、図６に示す如く楕円化（偏平化）を生じる。
【０００７】
回転引曲げ加工方法で比較的薄肉の管材を曲げる場合には、曲げ外側の減肉とともに曲げ内側のシワ発生が顕著になる。
従来、曲げ内側のシワ（座屈）防止及びパイプｐの楕円化防止には、図３、図４に示す如くパイプｐ内面側に心金５を具備し、パイプｐ外面側の曲げ型１及びシワ抑え４とパイプｐ内面側の心金５とでパイプｐを挟持した状態で曲げ加工することによりシワ（座屈）防止が図られてきたが、心金５によりしごき変形を受けるので、曲げ外側には曲げの引張り変形による減肉と合わせて、曲げ外側の減肉が助長され更に割れやすくなるという欠点を有していた。
【０００８】
このような曲げ加工における割れ、シワ（座屈）の不具合を抑制する方法として特許文献１では、回転引き曲げ加工装置に曲げ型１の曲げ速度検出器及び管ブースター６の押し速度検出器を取り付け、これら検出器からの信号に基づいて曲げ速度或いは押し速度を加減速制御することにより、曲げ速度パターンと押し速度パターンを相似にする同期制御を採用することが提案されている。
【０００９】
又、特許文献２では、管ブースター６による後端からの推力を曲げ型１による引き曲げ荷重より過荷重とし、管ブースター６の押し速度を曲げ型１の曲げ速度より過速度とし、更に押し型３の移動速度を曲げ型１の曲げ速度より過速度とすることが提案されている。
又、特許文献３では、曲げ内側のシワや曲げ外側の減肉を抑制するために、押し型をパイプ軸方向にパイプとのすべりなく移動させてパイプ軸方向の圧縮力を付加する手段が提案されている。
【特許文献１】特許第２５４４００１号公報
【特許文献２】特公平２−１５２９１号公報
【特許文献３】特開平３−８１０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
然しながら、上記特許文献１〜３に記載される技術を利用しても、パイプの偏平化防止及び曲げ内側のシワ（座屈）抑制のための心金により、前述の如くパイプ内面へのしごき変形が存在するので曲げ外側の減肉は免れず、然も、しごき変形による減肉防止のため心金やシワ抑えを除去して薄肉のパイプ（特に肉厚ｔ対外径Ｄの比ｔ／Ｄが０．０３以下のもの）を、曲げ半径Rと外径の比Ｒ／Ｄが、例えば３程度以上であるような比較的大きい曲げ半径に曲げ加工する場合でも、曲げ内側（曲げ内周部側）にシワを生じてしまうという欠点があった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、その目的は、比較的大きな曲げ半径の曲げ加工において、曲げ外側の減肉を抑制し、心金やシワ抑え等の工具を使わずに曲げ内側のシワ（座屈）を発生させない簡素な装置構成の、パイプ曲げ加工装置およびパイプ曲げ加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、パイプの曲げ加工について鋭意研究を重ねてきた結果、パイプの曲げ加工部（すなわち、曲げ型に倣わせようとする部分）において、曲げ加工と絞り加工（縮径加工）を同時に施すとともに、曲げの入側においてパイプに軸方向（管軸方向）張力を負荷することにより、薄肉パイプの従来の曲げ加工において顕著に発生していた、曲げ内側のシワ発生を抑制できることを見出し、本発明をなした。
【００１３】
即ち本発明は、以下の通りである。
［請求項１］  パイプの曲げ形状に対応した溝をもつ回転可能な曲げ型と、前記パイプの一端部を前記曲げ型に固定するクランプと、前記パイプの曲げ形状に対応した溝をもち該溝と前記曲げ型の溝とで前記パイプを挟持して該パイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、前記パイプの他端部を掴んで管軸引張荷重を付加可能な引張手段とを有し、前記加圧手段の加圧力の方向を前記曲げ型の回転中心に向けてなるパイプの曲げ加工装置。
【００１４】
［請求項２］  前記曲げ型の溝の弧長と前記押し型の溝の弧長の和が、曲げ加工前のパイプの周長よりも小さい請求項１記載のパイプの曲げ加工装置。
［請求項３］  パイプの曲げ形状に対応した溝をもつ回転可能な曲げ型と、前記パイプの一端部を前記曲げ型に固定するクランプと、前記パイプの曲げ形状に対応した溝をもち該溝と前記曲げ型の溝とで前記パイプを挟持して該パイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段と、前記パイプの他端部を掴んで管軸引張荷重を付加可能な引張手段とを有し、前記加圧手段の加圧力の方向を前記曲げ型の回転中心に向けてなるパイプの曲げ加工装置を用い、前記曲げ型と前記押し型の溝間にパイプを挟持して前記加圧手段で加圧して曲げ加工部を絞り加工すると同時に前記引張手段で管軸引張荷重を付加しながら回転引き曲げ加工することを特徴とするパイプの曲げ加工方法。
【００１５】
［請求項４］  前記管軸引張荷重を下記式（１）で定義される管軸方向張力比が０．０１以上になるように付加し、前記絞り加工を下記式（２）で定義される曲げ部周長絞り率が０．５％以上になるように施す請求項３記載のパイプの曲げ加工方法。
記
管軸方向張力比＝管軸引張荷重/（素管断面積×素管降伏強度）‥‥‥‥（１）
曲げ部周長絞り率＝（素管周長−曲げ加工後の管周長）/素管周長×１００（％）‥‥（２）
ここで、素管とは曲げ加工前のパイプを指す。
【００１６】
［請求項５］  回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一端部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段として、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に０以上且つ前記入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に加圧する手段と、該手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記パイプの他端部を掴んで管軸方向引張荷重を付加可能な引張手段とを有することを特徴とするパイプ曲げ加工装置。
【００１７】
［請求項６］  前記曲げ型と前記押し型を組合せた溝部分の弧長の総和が前記パイプの周長よりも短い請求項５記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項７］  更に、前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧手段を制御する制御手段を有する請求項５又は６に記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項８］  更に、前記曲げ型の回転角度を検出する回転角度検出手段を有し、前記制御手段は、前記回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記加圧手段を制御する請求項７記載のパイプ曲げ加工装置。
【００１８】
［請求項９］  更に、パイプの曲げ形状に応じて前記引張手段を制御する制御手段を有する請求項５〜８の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項１０］  前記引張手段を制御する制御手段は、前記回転角度検出手段により検出された回転角度に基き前記引張手段を制御する請求項９記載のパイプ曲げ加工装置。
［請求項１１］  更に、前記加圧手段、ホルダー及びホルダーガイド機構の少なくとも何れかの設定位置を変更する加圧位置変更手段を有する請求項５〜１０の何れかに記載のパイプ曲げ加工装置。
【００１９】
［請求項１２］  回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプの曲げ形状に対応した形状の溝部とをもつ曲げ型と、前記パイプの一端部を保持するクランプと、前記曲げ型の溝部との間に前記パイプを挟持でき、該挟持するパイプの軸方向に移動可能な押し型と、該押し型を前記曲げ型に向けて加圧する加圧手段として、前記曲げ型に前記パイプが当接する点と前記本体部の回転中心とを通る直線を前記パイプの入側に０以上且つ前記入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が前記押し型に交わる点を該直線方向に加圧する手段と、該手段の加圧力を前記押し型に伝達するホルダーと、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構と、前記パイプの他端部を掴んで管軸方向引張荷重を付加可能な引張手段とを用い、前記パイプ内面側に心金を配置せず且つ曲げ部入側の前記パイプ入側外面側にシワ抑えを配置せず、前記曲げ型と前記押し型の溝間に前記パイプを挟持して前記加圧手段で曲げ加工部を絞り加工しつつ前記引張手段で管軸方向引張荷重を付加しながら回転曲げ加工することを特徴とするパイプ曲げ加工方法。
【００２０】
［請求項１３］  前記曲げ型と前記押し型を組合せた溝部分の弧長の総和が前記パイプの周長よりも短い請求項１２記載のパイプ曲げ加工方法。
［請求項１４］  更に、前記パイプの曲げ形状に応じて前記加圧手段を制御する制御手段を用いる請求項１２又は１３に記載のパイプ曲げ加工方法。
［請求項１５］  回転角度検出手段を用いて前記曲げ型の回転角度を検出し、該検出した回転角度に基き前記制御手段で前記加圧手段を制御する請求項１４記載のパイプ曲げ加工方法。
【００２１】
［請求項１６］  前記検出した回転角度に基き前記引張手段を制御する請求項１５記載のパイプ曲げ加工方法。
［請求項１７］  前記管軸方向引張荷重を下記式（１）で定義される管軸方向張力比が０．０１以上となるように負荷し、且つ前記絞り加工を下記式（２）で定義される曲げ部周長絞り率が０．５％以上になるように施す請求項１２〜１６の何れかに記載のパイプ曲げ加工方法。
【００２２】
記
管軸方向張力比＝管軸方向引張荷重／（素管断面積×素管降伏強度）‥‥（１）
曲げ部周長絞り率＝（素管周長−曲げ加工後の管周長）／素管周長×１００（％）‥‥（２）
ここで、素管とは曲げ加工前のパイプを指す。
【発明の効果】
【００２３】
本発明装置によれば、簡素な装置構成で、パイプの曲げ加工部に絞り加工の周方向圧縮力と管軸方向張力を同時に負荷しながら曲げ加工を行うことができ、本発明装置を用いて管軸方向張力を負荷しながら、絞り加工と同時に曲げ加工を行う本発明方法によれば、薄肉のパイプを比較的大きな曲げ半径に曲げ加工する際、曲げ内側にシワが発生するのを有効に抑止することができる。
【００２４】
又、加圧手段の加圧力負荷形態を、曲げ型にパイプが当接する点と本体部の回転中心とを通る直線をパイプの入側に０以上且つ入側のパイプ外径以下の距離ずらした直線が押し型に交わる点を該直線方向に加圧する形態としたことにより、押し型に加圧力を伝達するホルダーのガイド構造に余分な曲げモーメントが作用しなくなり、装置を変形させたり、破損させたりすることなく、大きな加圧力を負荷することができる。
【００２５】
又、この装置を用いることにより、装置・金型コストの低減と同時に曲げ加工のサイクルタイム短縮を図ることができ、産業上多大の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１及び図２は、本発明のパイプ曲げ加工装置の１例を示す概略図及びそのIV-IV断面概略図である。以下、これらの図を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図示の例は、回転中心ｏの回りに回転可能な本体部と該本体部の周面に形成されたパイプｐの曲げ形状に対応した形状の溝１Ｕ部とをもつ曲げ型１と、パイプｐの一端部を保持するクランプ２と、曲げ型１の溝１Ｕ部と自己の溝３Ｕ部との間にパイプｐを挟持でき、該挟持するパイプｐの軸方向に移動可能な押し型３とを有する。
【００２７】
又、押し型３を曲げ型１に向けて加圧する加圧手段８として、曲げ型１にパイプｐが当接する点と本体部の回転中心ｏとを通る直線Ｌ０をパイプｐの入側に０以上且つ入側のパイプ外径Ｄ以下の距離δだけ平行にずらした直線Ｌ１が押し型１に交わる点を該直線Ｌ１方向に加圧する｛即ち直線Ｌ０（又は直線Ｌ１）と押し型１との交点を直線Ｌ０（又は直線Ｌ１）方向に加圧する｝加圧用アクチュエータ８とを有し、好ましくは更に加圧用アクチュエータ８の加圧力を押し型１に伝達するホルダー７と、前記加圧力の方向を一定に保つためのホルダーガイド機構（図示せず）とを有する。尚、曲げ型にパイプが当接する点とは、絞り量がゼロの条件下で曲げ型にパイプが接触する点を指す。
【００２８】
又、パイプｐの曲げ形状に応じて加圧手段８を制御する制御手段１１と、パイプｐの他端部をクランプ１２で掴んで管軸方向引張荷重を付加可能な引張手段１３としての引張用アクチュエータ１３とを有する。
尚、９は加圧用アクチュエータ８の加圧力を制御する油圧コントロール装置、１４は引張用アクチュエータの引張力を制御する油圧コントロール装置、１０は曲げ型１の回転角度を検出する回転角度検出手段、１１は回転角度検出手段１０の検出角度情報に基づき油圧コントロール装置９、１４に夫々制御すべき量を指令する制御装置である。
【００２９】
このパイプ曲げ加工装置にパイプｐを取り付けて曲げ加工する際、曲げ型１と押し型３の溝１Ｕ、３Ｕ部弧長の総和（孔型としての周長）がパイプｐの周長より短く、且つ加圧手段８の加圧力をパイプｐの絞り変形に必要な力以上とし、曲げ入側のパイプｐに引張手段１３の引張力（管軸方向張力）を負荷することにより、パイプｐには絞りと曲げが同時に付与され、且つ曲げ内側に発生するシワを効果的に抑制することができる。
【００３０】
パイプｐの絞りに必要な力はパイプｐの外径Ｄ、肉厚ｔ、強度及び絞り量の程度により大きく変わるが、数ｔｏｎから数十ｔｏｎの大きな加圧力が必要となる。
このように大きな加圧力を負荷する場合、通常の回転引き曲げ加工機（図３）のように曲げ型１にパイプｐが当接する点と曲げ型本体部の回転中心ｏとを通る直線Ｌ０から大きく離した位置に配置されたホルダー７を加圧すると、パイプｐには曲げ型にパイプが当接する点を中心として、前記離した位置に作用する加圧力とこの離した位置までの距離の積に比例した大きな曲げモーメントが作用する。加圧力が大きくなると、加圧力を伝達するホルダーがガイドとの隙間（ギャップ）分だけ傾き、曲げ部での絞りと曲げの変形の他に、曲げ部入側のパイプｐに前記加圧力による曲げモーメントが作用し、パイプが曲げ部の入側で折れ曲がる現象が生じたり、ガイド機構やシワ抑えを保持する機構が変形する場合もある。
【００３１】
直線Ｌ０の位置に加圧手段を配置して該直線Ｌ０方向に押し型３を加圧した場合には、曲げ部入側のパイプｐに作用する前記加圧力による曲げモーメントは発生せず、加圧手段８の加圧力はパイプｐの絞りと曲げの加工に使われる。一方、曲げ型１と押し型３の圧下力による絞りの他に、曲げ型１の回転によりパイプを曲げるための曲げモーメントが同時に発生する。曲げ部入側においては、押し型３がこの曲げモーメントの反力を受けることにより、曲げ加工が絞り加工と同時に行われる。曲げ部入側のパイプを図１に図示する如く水平に保ち、所定の曲げ角度の成形を行うために、押し型３が受けた前記曲げモーメントによる回転力をホルダー７で受け、このホルダー７を加圧力方向にのみ進退可能にガイドする、例えば曲げ加工機本体に取付けられるＴ溝型ガイド等の、ガイド手段（図示せず）が具備されている。
【００３２】
パイプｐの絞り加工と曲げ加工を同時に行う場合、前記ガイド手段は前記加圧力をパイプに伝達させるため、前記回転力が作用しても加圧方向を変化させることなく、且つ不具合なく受ける必要がある。このため、加圧手段８は、曲げ型１にパイプｐが当接する点と本体部の回転中心ｏとを通る直線Ｌ０をパイプｐの入側に０以上該入側のパイプ外径Ｄ以下の距離δだけ平行にずらした直線Ｌ１（但しδ＝０の場合は直線Ｌ０と一致）が押し型３に交わる点を該直線Ｌ１方向に加圧するものとした。これにより、前記ガイド手段を変形又は破損させたり、加工機本体（加工装置の不動部例えばホルダー７のガイド機構等）に変形や破損を生じさせたりといった不具合を招かず、且つ曲げ部入側のパイプへの不要な曲げモーメントの作用を減殺させながら、パイプｐの絞り加工と曲げ加工を同時に行うことができる。
【００３３】
尚、前記距離δは、前記ガイド機構が加工機本体に固定されるため、パイプの絞りを含む曲げ加工に伴う力を受けた時の変形を回避する観点、及び長期間の使用による組立精度の劣化を抑制する観点からパイプ外径の１／２（即ちＤ／２）以下とするのが好ましい。
尤も、溝１Ｕと溝３Ｕの弧長からなる孔型としての周長の総和がパイプｐの周長と同じ或いはこれより長い場合、曲げ型１と押し型３のフランジが接触するため（フランジ間の隙間ｕ＝０）、パイプｐには絞り加工の力は作用し難くパイプｐを大きく絞ることはできないから、曲げ型１と押し型３の溝１Ｕ、３Ｕ部の弧長の総和はパイプ周長よりも短いことが好ましい。
【００３４】
パイプｐを曲げ加工部で周方向に圧縮し絞り加工を行うと、曲げ変形の中立軸が幾何学的な軸よりも曲げ外側に移行するので、曲げ外側の減肉が軽減されると同時に曲げ部では肉厚が増加しつつ軸方向に伸びる。この軸方向への伸びが曲げ外側の軌跡長を補うこととなり、より一層曲げ外側の減肉を抑制できる。然も心金がパイプｐ内面側に配置されていないから、心金によるしごき変形は生じず、該しごき変形による減肉の助長もない。即ち減肉の少ない曲げ加工が可能となる。
【００３５】
一方、従来の回転引き曲げ加工装置について前述したように、曲げ加工中にパイプｐの曲げ外側が楕円化（偏平化）する。これはパイプｐの曲げ外側における引張変形を緩和するために生じる現象であり、パイプｐの外側が押し型３の孔型形状から離れることによって生じる。然し、本発明の如く曲げ加工部で十分に絞り加工を加えている場合、パイプｐは曲げ型１及び押し型３の孔型（溝１Ｕ、３Ｕ部）に充満しつつ絞りと曲げの変形が進行するため、断面形状の楕円化（偏平化）は生じ難い。逆に、曲げ型１及び押し型３の孔型周長の総和がパイプｐの周長よりも長く、絞り加工を行わない場合はパイプｐは孔型に充満し難いため楕円化（偏平化）を生じ易い。
【００３６】
又、曲げ内側についても、曲げ型１及び押し型３の孔型周長の総和がパイプｐの周長よりも短く、曲げ加工部で十分に絞り加工を行っている場合には、パイプｐは曲げ型１及び押し型３の孔型に充満するので、増肉が大きくなり、座屈変形によるシワ発生も減少する。
更に、上記の絞りと曲げの同時加工と併せて、パイプｐの他端部をクランプ１２で掴み、引張用アクチュエータ１４により、曲げ部の入側において管軸方向に適正な引張荷重を負荷することにより、薄肉のパイプ（特に肉厚ｔ対外径Ｄの比ｔ／Ｄが０．０３以下のもの）を曲げ半径Ｒと外径の比Ｒ／Ｄが、例えば３程度以上であるような比較的大きい曲げ半径に曲げ加工する場合でも、シワ抑えを用いずに、曲げ内側（曲げ内周部側）のシワの発生を抑制することができる。
【００３７】
上記のように、本発明方法によれば、薄肉のパイプを比較的大きな曲げ半径に曲げ加工する際、曲げ内側にシワが発生するのを有効に抑止することができる。この時、前記管軸引張荷重を次式（１）で定義される管軸方向張力比が０．０１以上になるように負荷し、前記絞り加工を下記式（２）で定義される曲げ部周長絞り率が０．５％以上になるように施すことが好ましい。
【００３８】
記
管軸方向張力比＝管軸方向引張荷重／（素管断面積×素管降伏強度）‥‥（１）
曲げ部周長絞り率＝（素管周長−曲げ加工後の管周長）／素管周長×１００    （％）‥‥（２）
ここで、素管とは曲げ加工前のパイプを指す。
【００３９】
尤も、管軸方向張力比が１．０超となるように管軸引張荷重を負荷しようとすると、該荷重を負荷する動力源としての例えば油圧シリンダ等の能力を含め大規模な設備が必要となるため、管軸方向張力比は１．０以下とするのが好ましい。
又、８．０％を超える大きな曲げ部周長絞り率を得ようとすると、過大な加圧力を要して装置の規模が大きくなるばかりか、曲げ加工後のパイプ外径が小さくなりすぎて現実的でないから、曲げ部周長絞り率は８．０％以下とするのが好ましい。尚、本発明方法では、前記パイプの前記曲げ型及び前記押し型に挟持される部分の内部に心金を配置する心金配置手段を本発明の曲げ加工装置に設けたものを用いて、心金無しに曲げ加工を行ってもよい。
【００４０】
前述のように、図１及び図２に示した本発明装置の例では、点ｏを中心として回転自在に支持された曲げ型１の回転角度を検出するための回転角度検出手段１０を有している。一方、加圧手段８には油圧コントロール装置９が接続されると共に、油圧コントロール装置９及び回転角度検出手段１０は、装置の動きを制御する制御手段１１に連結されており、制御手段１１は回転角度検出手段１０からの信号を受けて油圧コントロール装置９に加圧力の指示信号を発し、加圧用アクチュエータ８の加圧力制御を行うことができる。
【００４１】
又、クランプ１２に連結される引張用アクチュエータ１３には、油圧コントロール装置１４を介して引張用アクチュエータ１３の動きを制御する制御手段（加圧用アクチュエータ８の動きを制御するものと兼用）１１に連結されており、制御手段１１は角度検出装置１０からの信号を受けて油圧コントロール装置１４に管軸方向張力の指示信号を発し、引張用アクチュエータ１３の張力制御を行うことができる。
【００４２】
予め、パイプｐの長手方向で絞り量の大きい部位或いは絞り量の小さい部位の位置情報を曲げ型１の回転角度の位置情報と対応させて制御手段１１に入力し、その際に必要な加圧力情報を入力しておけば、曲げ加工中に回転角度検出手段１０からの信号が設定角度になると、制御手段１１は油圧コントロール装置９に設定加圧力になるよう指示信号を発して加圧手段８の加圧力制御を行い、結果としてパイプｐの長手方向で絞り量の異なる曲げ加工部材を製造できる。
【００４３】
又、曲げ半径の異なる複数の曲げを連続して行う場合、曲げ半径に応じて管軸方向張力を最適に制御する必要がある。前記加圧手段の制御系と同様に、予め、パイプｐの長手方向で曲げ半径の大きい部位或いは小さい部位の位置情報を曲げ型１の回転角度の位置情報と対応させて制御手段１１に入力し、その際に必要な管軸方向張力の情報を入力しておけば、曲げ加工中に回転角度検出手段１０からの信号が設定角度になると、制御手段１１は油圧コントロール装置１３に最適張力になるよう指示信号を発して管軸方向張力負荷制御を行い、結果としてパイプｐの長手方向で曲げ半径の異なる薄肉パイプの曲げ加工部材を製造できる。
【００４４】
通常の回転引き曲げ加工機では、パイプ外径が或る範囲（例えば、外径４８．６〜８９．１ｍｍ）の変化に対応できるように、曲げ型１、押し型３及びシワ抑え４を交換することにより曲げ加工を行うパイプの外径の変化に対応し、パイプ肉厚の変化に対しては心金を交換する必要がある。本発明の装置では、パイプ外径の変化に対応して曲げ型１及び押し型３を交換すると共に、パイプ外径変化に伴う加圧位置の変更を行う場合に適応した形態として、加圧手段８、ホルダー７及びホルダーガイド機構の設定位置を変更する加圧位置変更手段を備え、適切な加圧位置での曲げ加工を有利に遂行可能とすることが好ましい。
【００４５】
パイプｐの外径Ｄ及び曲げ半径Ｒが大きくなると、必然的に押し型も大型で重量が大きくなるため、押し型をパイプｐの軸方向に移動させる時の慣性力軽減が必要となる。パイプｐの外径Ｄと肉厚ｔが大きい場合や絞り量が大きい場合について大きな加圧力が必要となるので、押し型が円滑に移動しない現象も発生することがある。このような場合、押し型の円滑な移動動作を実現するために、押し型にパイプ軸方向の推力を付与する手段として付勢手段を用いてもよい。又、曲げ型１の回転軸や押し型３を保持するホルダー及びホルダーガイド機構は所定の剛性を得るように曲げ加工機本体のベースに取り付けられているが、パイプｐの外径Dと肉厚ｔが大きい場合や絞り量が大きい場合においては大きな加圧力が負荷されるため、曲げ型１の回転軸に曲がりを生じたり、取り付ける本体の剛性が不足している場合には本体のベースがたわむ等の現象が生じ、所定の絞り量を与えられない場合がある。このような場合には、曲げ型１の回転軸上部と加圧手段を取り付ける部品とを連結する構造部品を取り付けて一体化させることにより、曲げ型１の回転軸の曲がりや本体ベースのたわみ等の変形を防止してもよい。
【００４６】
尚、本発明は、押し型の圧下位置をパイプセット時の位置に固定することによりパイプを絞らない回転引き曲げ加工としても適用しうる。
【実施例】
【００４７】
従来装置（従来の回転引き曲げ加工装置（図３）；装置Ｂ）、本発明装置｛図１の通りδ＝０以上Ｄ以下の範囲内の直線Ｌ１（但しδ＝０では直線Ｌ１と一致）上に加圧手段を配置；装置Ａ｝及び比較装置（図１においてδ＞Ｄの範囲内の直線Ｌ１上に加圧手段を配置；装置Ｃ）にて、下記の曲げ加工を行い、加工後サンプルの外観（加工状況）を目視評価した結果を表１に示す。
【００４８】
記
材質：炭素鋼電縫鋼管  ＳＴＫＭ２０Ａ，ＳＴＫＭ１５Ａ，ＳＴＫＭ１７Ａ
外径Ｄ×肉厚ｔ（ｍｍ）：φ６３．５×ｔ１．６，φ８９．１×ｔ２．０，φ１１４．３×ｔ２．３  （ｔ／Ｄ＝２．５，２．２，２．０％）
曲げ半径Ｒ（ｍｍ）：１５０，３００，６００  （Ｒ／Ｄ＝２．４，３．３，５．２）、曲げ角度：９０°
表１より明らかなように、加工条件が本発明方法に属する本発明例では、シワ（座屈）を生じることなく加工できた。
【００４９】
【表１】
2006289488.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のパイプ曲げ加工装置の１例を示す概略図である。
【図２】図２のIV-IV断面概略図である。
【図３】従来の回転引き曲げ装置の１例を示す概略図である。
【図４】図３のＶ-Ｖ断面概略図である。
【図５】従来技術におけるパイプの曲げ外側の減肉を示す説明図である。
【図６】従来技術におけるパイプの楕円化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  曲げ型
１Ｕ、３Ｕ  溝
２、１２  クランプ
３  押し型
４  シワ抑え
５  心金
６  管ブースター
７  ホルダー
７ａ  位置調整ネジ
８  加圧用アクチュエータ（加圧手段）
９、１４  油圧コントロール装置
１０  回転角度検出手段
１１  制御手段
１３  引張用アクチュエータ（引張手段）
ｐ  パイプ
Ｄ  パイプの素管外径
ｔ  パイプの肉厚
Ｒ  曲げ半径
ｏ  曲げ型の回転中心
Ｌ０  曲げ型にパイプが当接する点と曲げ型本体部の回転中心を通る直線
Ｌ１  直線Ｌ０をパイプの入側に該入側のパイプ外径Ｄ以下の距離δだけ平行移動した直線
【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】
2006289488.tif 000008
【図６】
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