(57)【要約】      （修正有）【課題】金属管を安価且つ高精度で変形させることのできる曲げ加工装置を提供すること。【解決手段】曲げ加工装置は、金属管Ｐを上型１１と下型２１で挟み込んで変形させる構造で、上型１１と下型２１との接触面１５、２５の双方には、金属管Ｐを嵌め込む収容溝１６、２６を設け、上型１１は、上下方向に移動可能で、また下型２１は、両側の固定型２３と中央の可動型２４に分割してある。さらに固定型２３の上部外側には、金属管Ｐを載せる押圧体３６を配置し、可動型２４が下方に移動することで、リンク３４を介して押圧体３６が内側に移動し、金属管Ｐの両端部を内向きに押し込む。金属管Ｐを上型１１と下型２１で挟み込むことで、つぶれの発生を防ぐほか、押圧体３６での押し込みにより、加工後の金属管Ｐの両端部が正規の形状に仕上がり、高精度での変形が実現する。加えて、単純なリンク３４を用いることで装置構成が簡素化され、安価な加工が実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね水平に配置された金属管（Ｐ）を上型（１１）と下型（２１）との接触面（１５、２５）で挟み込み、該金属管（Ｐ）の中間部を下方に押し込んで変形させる曲げ加工装置であって、
前記接触面（１５、２５）の上型（１１）側には、前記金属管（Ｐ）の上半分を嵌め込む収容溝（１６）を設け、該接触面（１５、２５）の下型（２１）側には、該金属管（Ｐ）の下半分を嵌め込む収容溝（２６）を設け、該金属管（Ｐ）は該接触面（１５、２５）に沿うように変形させ、
前記上型（１１）は、油圧シリンダ（１４）等で上下方向に移動可能としてあり、
前記下型（２１）は、左右に位置する固定型（２３）と中央に位置する可動型（２４）との三要素に分割してあり、該固定型（２３）はフレーム（４１）に固定してあり、また該可動型（２４）は該フレーム（４１）に対して上下方向に移動可能としてあり、通常は該可動型（２４）を該固定型（２３）よりも上方に配置してあり、
前記固定型（２３）の上部外側には、変形前の前記金属管（Ｐ）を載せる一対の押圧体（３６）を配置してあり、該押圧体（３６）は、前記フレーム（４１）に対して回動自在に取り付け、且つ該押圧体（３６）と前記可動型（２４）はリンク（３４）で接続してあり、該可動型（２４）が下方に移動することで、該リンク（３４）を介して該押圧体（３６）が内側に移動し、
前記上型（１１）が下降することで前記金属管（Ｐ）の中央部が下方に押し込まれ、同時に該金属管（Ｐ）の両端部が立ち上がっていき、さらに該上型（１１）が前記可動型（２４）を押し込むことで前記押圧体（３６）が移動し、該金属管（Ｐ）の両端部を内向きに押し込むことを特徴とする曲げ加工装置。
【請求項２】
前記上型（１１）の前記収容溝（１６）は、前記金属管（Ｐ）の横断面の半分を超える範囲を収容する大きさであることを特徴とする請求項１記載の曲げ加工装置。
【請求項３】
前記上型（１１）は、細分化された分断上型（１２）を前記接触面（１５）の長手方向に沿って複数並べた構成で、前記下型（２１）は、細分化された分断下型（２２）を前記接触面（２５）の長手方向に沿って複数並べた構成であることを特徴とする請求項１または２記載の曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管を変形させる際に用いる曲げ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体や気体を流すための管は、用途に応じて様々な種類が存在するが、その大半は、直線状で販売されている。ただし管は、曲がった状態で使用することも多く、その際は、施工者などが様々な手段で曲げ加工を行っている。曲げ加工は、薄肉の金属管であれば、手動のパイプベンダーなどでも対応できるが、手動では生産性が悪いため、多数を曲げる際は、何らかの加工装置が必要になる。また厚肉の金属管を曲げる際は、加工装置が不可欠である。
【０００３】
金属管などの曲げ加工については、これまでにも様々な技術開発が進められており、その例として後記の特許文献が挙げられる。そのうち特許文献１では、パワープレスによるパイプ曲げ加工機が開示されており、専用の加工機を用いることなく、汎用のパワープレスで曲げ加工を行うことで、コストダウンや生産性の向上を実現している。この加工機は、下型と上型でパイプを挟み込む構造で、下型は、上下に移動可能な下中型と、回転可能な下外型と、の三要素に分割されている。そして上型の下降に伴い、下中型が押圧され、その下のクッションゴムを加圧するほか、下外型が跳ね上がるように回転し、パイプを適正な曲げ形状に仕上げる。なお加工後は、クッションゴムの弾性でパイプが自然に跳ね出される。
【０００４】
特許文献２では、アーム用部材の製造方法が開示されている。アーム用部材は、中空パイプ材を用いた部材本体の両端に継手部を接合し、部材本体をプレス加工でＵ字状に曲げたもので、部材本体の曲げ加工には、ポンチと受けダイスを用いている。ポンチはＵ字状で、また受けダイスには成形凹部を設けてあり、ポンチを下降させることで、部材本体を成形凹部に押し込み、所定の形状に整える。さらに、プレス加工時のスプリングバックを考慮し、押圧ダイスを装備することが開示されている。
【０００５】
特許文献３では、パイプ材等の折り曲げ加工装置が開示されている。この装置は、受け型に一対の受け子を設け、受け子で支持されたパイプ材の中央を押圧ラムで押し込み、パイプ材を折り曲げる構造である。さらに、パイプ材のスプリングバック分を吸収できるよう、受け子を回動させ、パイプ材の両端平行部を内方に押圧する機能を備えている。なお受け子を回動させるため、受け型や受け子を載せる基盤は二分割してあり、折り曲げられたパイプ材の頂部が受け型を押圧することで基盤が回動し、基盤に載った受け子も一体で回動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−１０３４６３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６５８１号公報
【特許文献３】実用新案登録第３２０５５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
曲げられた金属管の使用例として、地中に温水を流し、その熱で氷雪を融かす方式のロードヒーティングが挙げられる。この方式は、路面が濡れないなどの利点を有するが、施工に際しては、温水を流す金属管を狭い間隔でつづら折り状に敷設するため、Ｕ字状に曲げられた金属管が多数必要になる。しかし、曲げられた金属管を外部から調達するならば、需要と供給とのバランスから購入価格が高くなり、施工価格の上昇も避けられず、この方式のロードヒーティングの普及を妨げる要因になっている。そこで施工者自らが加工装置を所有し、安価に曲げ加工を行うことも検討されるが、その場合でも、温水の流れを妨げないよう高い加工精度を有し、しかも現地での施工作業を円滑に行えることが望ましい。
【０００８】
本発明はこうした実情を基に開発されたもので、金属管を安価且つ高精度で変形させることのできる曲げ加工装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、概ね水平に配置された金属管を上型と下型との接触面で挟み込み、該金属管の中間部を下方に押し込んで変形させる曲げ加工装置であって、前記接触面の上型側には、前記金属管の上半分を嵌め込む収容溝を設け、該接触面の下型側には、該金属管の下半分を嵌め込む収容溝を設け、該金属管は該接触面に沿うように変形させ、前記上型は、油圧シリンダ等で上下方向に移動可能としてあり、前記下型は、左右に位置する固定型と中央に位置する可動型との三要素に分割してあり、該固定型はフレームに固定してあり、また該可動型は該フレームに対して上下方向に移動可能としてあり、通常は該可動型を該固定型よりも上方に配置してあり、前記固定型の上部外側には、変形前の前記金属管を載せる一対の押圧体を配置してあり、該押圧体は、前記フレームに対して回動自在に取り付け、且つ該押圧体と前記可動型はリンクで接続してあり、該可動型が下方に移動することで、該リンクを介して該押圧体が内側に移動し、前記上型が下降することで前記金属管の中央部が下方に押し込まれ、同時に該金属管の両端部が立ち上がっていき、さらに該上型が前記可動型を押し込むことで前記押圧体が移動し、該金属管の両端部を内向きに押し込むことを特徴とする曲げ加工装置である。
【００１０】
本発明による曲げ加工装置は、まっすぐに伸びる金属管を変形させるために用い、金属管の両端部を除く中間部を上型で押し込み、下型に密着させる構造である。そして加工前の金属管は、概ね水平に配置するが、上型は金属管よりも上方に配置し、下型は金属管よりも下方に配置し、上型と下型との接触面で金属管を挟み込む。したがって、この接触面を装置の側面から見た場合、中央部が下方に突出するように伸びており、金属管は、接触面に沿うように変形する。なお金属管は、原則として中空の円断面とするが、諸条件が揃うならば、中空ではないものにも対応できるほか、円断面以外にも対応できる。
【００１１】
上型と下型との接触面には、金属管を嵌め込む収容溝を設ける。収容溝は、上型と下型の双方に設けるため、個々の型に形成される収容溝は、接触面を基準として概ね対称形になる。本発明では、金属管の全長のうち、変形を生じさせる全区間を上型と下型で挟み込むため、その横断面の変形が規制され、当初の形状を維持でき、つぶれなどの不具合を防ぐ。また上型は、油圧シリンダなどで上下に移動可能とするが、下型は、床面に据え置かれるフレームに取り付ける。
【００１２】
下型は、その中央上部がくり抜かれた形状になるが、一体構造ではなく、中央に位置する可動型と、その左右に位置する固定型の三要素に分割してあり、そのうち固定型だけがフレームと一体化される。対して可動型は、フレームに対して上下方向に移動可能とする。なお可動型にはバネなどを組み込み、常時、固定型よりも上方に配置する。そして上型が下降して可動型を押し込むことで、可動型は、隣接する固定型と段差なく並び、下型全体の収容溝も段差なく並ぶ。
【００１３】
押圧体は、左右二箇所で一対になり、変形前の金属管の両端部を載せるほか、金属管のスプリングバックを考慮し、変形の最終段階で金属管の両端部を内向きに押し込む役割を担う。したがって押圧体は、下型よりも上方に配置するほか、上型が通り抜ける空間を確保するため、固定型よりも外側に配置する。ただし押圧体は、フレームに固定するのではなく、フレームに対して回動自在に取り付け、曲げ加工の最終段階で内側に移動することで、金属管の両端部を押し込む。なお実際の装置では、アームなどの部品を介して押圧体をフレームに取り付ける。
【００１４】
リンクは、可動型と押圧体を接続する棒状の部品で、可動型が下方に移動するに連れ、押圧体が内側に移動するように組み込む。可動型は、上型との接触で下方に押し込まれるが、その際、リンクによって押圧体が内側に移動し、下型の上方に覆い被さる。なお、下型が可動型に接触するタイミングは、曲げ加工の最終段階であり、その際、金属管の中間部は上型と下型で挟み込まれるが、金属管の両端部は、上型と下型で挟み込まれることがなく、徐々に上向きになる。そこで金属管の両端部を押圧体で押し込み、本来よりも余分に変形させることで、後のスプリングバックによる影響を排除する。
【００１５】
可動型と押圧体の具体的な構造は自在に決めることができ、押圧体については前記のように、アームを介してフレームに取り付けることがある。その場合、リンクの一端は、押圧体ではなく、アームに取り付けてもよい。またリンクの円滑な移動を実現するため、リンクの両端部は、ピンなどを介して可動型や押圧体に取り付ける。さらに、金属管の特性に応じて押し込み量を変化させるため、リンクの長さは、調整可能とすることが望ましい。そのほか、可動型や押圧体の移動範囲を規制するため、必要に応じてストッパなどを組み込む。
【００１６】
加工時は、まず上型を上昇させて押圧体から遠ざけ、次に一対の押圧体の上に金属管を載せ、上型を徐々に下降させると、上型の中央部が金属管に接触し、上型で金属管の中央部が押し下げられてＶ字状に変形し、押圧体に載る両端部は徐々に立ち上がっていき、やがて金属管が可動型に接触する。その際、金属管の中央部は、上型と可動型で完全に挟み込まれるため、押し潰されるような変形が規制され、当初の横断面を維持する。
【００１７】
その後、上型がさらに下降すると、リンクを介して押圧体が内側に移動するほか、金属管が固定型に嵌まり込み、上型と下型との接触面に沿うように変形する。その際、金属管は上型と下型で挟み込まれるため、その全区間が当初の横断面を維持する。また、上型が可動型を押し下げることで、金属管の両端部は、押圧体によって内向きに押し込まれ、本来よりも余分に変形する。しかし装置から取り出した金属管は、型による拘束が解かれてスプリングバックを生じるため、余分な変形が解消され、正規の形状に仕上がる。なお、スプリングバックの具体的な数値は、金属管の特性によって異なる。そこで実際には、リンクの長さなどを調整する機能を持たせ、あらゆる状況において、金属管が正規の形状に仕上がるようにする。
【００１８】
このように、上型と下型との接触面に収容溝を設け、そこに金属管を挟み込むことで、曲げ加工の最終段階では上型と下型が接触し、金属管の全長のうち、変形を生じさせる全区間が収容溝の内部に嵌まり込む。そのため金属管は、上型や下型からはみ出すような変形が規制され、つぶれなどの不具合を防ぐことができる。また、リンクを介して押圧体を移動させ、金属管の両端部を内向きに押し込むことで、加工後のスプリングバックで正規の形状に仕上がり、ただちに使用可能になる。
【００１９】
押圧体は、変形前の金属管を載せる機能と、金属管の両端部を内向きに押し込む機能を兼ね備えているほか、押圧体の移動には、可動型の移動を利用しており、専用の動力源が不要である。しかもリンクは単純な棒状であるため、金属管の両端部を押し込む機構は、単純且つ軽量で、これらの特徴により、装置構成が簡素化され、その価格を抑制できるほか、金属管の曲げ径が大きい場合でも、リンクの延長を伸ばすだけで無理なく対応できる。そのほか可動型は、曲げ加工の途中段階で金属管に接触するため、早い段階で金属管が上型と下型で挟み込まれ、安定した変形が実現する。
【００２０】
請求項２記載の発明は、金属管の横断面の不正な変形を防ぐためのもので、上型の収容溝は、金属管の横断面の半分を超える範囲を収容する大きさであることを特徴とする。請求項２記載の発明では、上型と下型の収容溝を対称形とするのではなく、上型については、金属管の横断面の半分を超える範囲を収容できる大きさとする。その結果、下型の収容溝が小さくなり、上下の収容溝は、接触面を挟んで対称形になることはなく、上型の方が大きい非対称形になる。このように上型の収容溝を大形化することで、金属管が上型だけに嵌まり込んだ際、その変形を強固に規制することができ、つぶれなどの不具合が生じにくくなる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、上型や下型の構造に関するもので、上型は、細分化された分断上型を接触面の長手方向に沿って複数並べた構成で、下型は、細分化された分断下型を接触面の長手方向に沿って複数並べた構成であることを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、上型と下型のいずれとも、接触面の長手方向に対して細分化された分断型を用いることを特徴としており、個々の分断型は、金属板の一辺に収容溝を切り抜いた形状になる。そして、接触面の長手方向に沿って分断型を複数並べることで、一個の上型や下型が完成する。なお個々の分断型の厚さは、金属管の曲げ径よりも十分に小さく、そこに形成する収容溝は、金属管の曲げ径を考慮する必要がない。そのため分断型は、金属板の一辺に収容溝を切り抜いただけの単純な形状になり、塊状の型よりも、製造に要する費用を削減できる。また、個々の分断型を差し替え可能とすることで、装置の維持管理も容易になる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明のように、上型と下型との接触面に収容溝を設け、そこに金属管を挟み込むことで、曲げ加工の最終段階では上型と下型が接触し、金属管の全長のうち、変形を生じさせる全区間が収容溝の内部に嵌まり込む。そのため金属管は、上型や下型からはみ出すような変形が規制され、つぶれなどの不具合を防ぐことができ、金属管の全長にわたって当初の横断面が維持され、精度に優れた金属管を製造することができる。特に可動型は、曲げ加工の途中段階で金属管に接触するため、早い段階で金属管が上型と下型で挟み込まれ、安定した変形が実現する。
【００２４】
また、リンクを介して押圧体を移動させ、金属管の両端部を内向きに押し込むことで、加工後のスプリングバックで正規の形状に仕上がり、後に調整を行うことなく、ただちに金属管を使用可能になる。しかも押圧体は、変形前の金属管を載せる機能を兼ね備えているほか、押圧体の移動は、可動型の移動をリンクで伝達することで実現しており、専用の動力源が不要である。なお、スプリングバックに対応する技術は従来から存在する。しかし本発明では、単純な棒状のリンクを用いることで装置構成が簡素化され、その価格を抑制でき、金属管を安価で曲げることが可能で、仮に金属管の曲げ径が大きい場合でも、リンクの延長を伸ばすだけで無理なく対応でき、関連箇所が大型化することはない。
【００２５】
請求項２記載の発明のように、上型の収容溝は、金属管の横断面の半分を超える範囲を収容する大きさとすることで、金属管が上型に嵌まり込んだ後、金属管の横断面の半分よりも大きい範囲を拘束できるため、その変形が強固に規制され、金属管が下型に接触するまでの間、押し潰されるような変形を防ぎ、当初の横断面形状を維持する。
【００２６】
請求項３記載の発明のように、上型および下型は、細分化された分断上型や分断下型を用い、これらを接触面の長手方向に沿って複数並べた構成とすることで、個々の分断上型や分断下型は、金属板の一辺に収容溝を切り抜いただけの単純な形状になる。そのため、レーザー加工機などで金属板を切り出すだけで分断上型や分断下型を製造でき、これらを組み付けると上型や下型が完成し、高価な専用の金型を用意する必要がなく、装置の製造価格を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による曲げ加工装置の構成例を示す斜視図で、金属管を上型と下型で挟み込み、Ｕ字状に変形させる。
【図２】図１の曲げ加工装置に金属管を載せた状態を示す斜視図である。
【図３】図２の後、油圧シリンダを作動させ、上型で金属管を押し込み始めた状態を示す斜視図である。
【図４】図３の後、上型が可動型に接触した状態を示す斜視図である。
【図５】図４の後、上型と下型が接触した最終段階を示す斜視図である。
【図６】アームに対して押圧体の位置を調整可能とした構造を示す斜視図である。
【図７】上型と下型の構成例を示す斜視図と縦断面図で、上型は複数の分断上型を並べたもので、下型は複数の分断下型を並べたものである。また縦断面図に示すように、収容溝の最大径部は、分断上型の方に偏って配置してある。
【図８】初期段階で金属管を適切に曲げるため、補助型を用いる場合を示す斜視図である。
【図９】Ｕ字状に曲げられた金属管をロードヒーティングで用いる場合を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明による曲げ加工装置の構成例を示し、金属管Ｐを上型１１と下型２１で挟み込み、Ｕ字状に変形させる。この装置の上型１１は、下方に突出する円弧状で、その外周面が下型２１との接触面１５になり、この接触面１５の中央には、全長にわたり、金属管Ｐの上半分を嵌め込む収容溝１６を設けてある。また下型２１は、上型１１と対になり、その上面が上型１１との接触面２５になり、この接触面２５は、装置の側面から見ると下方に突出する半円形である。さらに下型２１は、左右両側に位置する固定型２３と、中央に位置する可動型２４の三要素に分割してある。
【００２９】
上型１１は、油圧シリンダ１４で上下方向に移動可能で、油圧シリンダ１４から伸びるロッド１７は、コネクタ１８を介して上型１１に接続されている。また下型２１の固定型２３は、フレーム４１に固定されている。フレーム４１は、本発明による曲げ加工装置の土台になる部品で、床面に据え置かれる。そして図の固定型２３は、直角三角形に似た形状で、その直角部を構成する二辺がフレーム４１に接触している。なおフレーム４１の形状は、自在に決めることができ、フレーム４１と固定型２３との取り付け方法も自在である。そのほか実際の装置では、油圧シリンダ１４を取り付けるため、別途に柱なども必要になる。
【００３０】
下型２１の中央部を構成する可動型２４は、フレーム４１に対し、一定の範囲で上下方向に移動可能で、通常はバネなどの押し上げ具４６により、固定型２３よりも上方に配置してある。なお、可動型２４の円滑な移動を実現するため、その下には台座４２を設けてあり、さらに、可動型２４の移動範囲を制限するため、フレーム４１にストッパ４７を設けてある。ストッパ４７は、固定型２３と可動型２４が段差なく並んだ際に機能し、そこから先の下降を防ぐ。
【００３１】
フレーム４１の左右両側の上部には、金属管Ｐを載せる押圧体３６を配置してある。押圧体３６は、金属管Ｐの転動を防ぐため、中央がくびれた鼓状で、さらに押圧体３６は、その両側に配置されたアーム３３を介してフレーム４１に取り付けてある。アーム３３は支点ピン３２を中心として回動可能で、フレーム４１の上面には、支点ピン３２を保持するブロック３１を設けてある。また押圧体３６の中心には、上ピン３５を差し込んであり、上ピン３５の両端部は、アーム３３の先端付近で保持されている。
【００３２】
押圧体３６は通常時、ブロック３１よりも上方に位置する。そのため、押圧体３６の落下を防ぐストッパ４３を設けてある。ストッパ４３はフレーム４１から伸び、アーム３３の中間付近に接触し、その移動範囲を制限しており、押圧体３６に載った金属管Ｐが上型１１で押し込まれた際も、押圧体３６が落下することはない。
【００３３】
可動型２４と押圧体３６はリンク３４で接続してあり、可動型２４が下降するに連れ、押圧体３６は内側に移動する。リンク３４は単純な棒状で、その下端部は、可動型２４を載せる台座４２を貫く下ピン４５に取り付けられ、またリンク３４の上端部は、押圧体３６の中心に差し込まれた上ピン３５に取り付けられ、下ピン４５の下降により、上ピン３５は下方に引き寄せられるが、支点ピン３２との兼ね合いでアーム３３が回動し、押圧体３６が内側に移動する。なおリンク３４は、バランスを考慮して押圧体３６の左右両側に配置してあり、さらにリンク３４の両端部は、下ピン４５や上ピン３５に対し、自在に回動可能である。
【００３４】
実際に金属管Ｐを曲げる際は、まず左右の押圧体３６を跨ぐように金属管Ｐを載せ、次に油圧シリンダ１４のロッド１７を徐々に突出させていくと、上型１１の中央部が金属管Ｐに接触する。以降、押圧体３６に載せられた金属管Ｐは、上型１１だけでＶ字状に変形していくが、やがて金属管Ｐが可動型２４に接触し、金属管Ｐの中央部は、上型１１と可動型２４で挟み込まれ、そのつぶれを防ぐ。引き続き上型１１が下降すると、金属管Ｐの中間部は、上型１１と下型２１で緩みなく挟み込まれ、さらに金属管Ｐの両端部は、スプリングバックを吸収できるよう、押圧体３６で内向きに押し込まれる。
【００３５】
図２は、図１の曲げ加工装置に金属管Ｐを載せた状態を示す。加工前の金属管Ｐは、所定の長さに切断された直線状で、その両端部を左右の押圧体３６の上に載せる。押圧体３６の中央は鼓状にくびれており、また左右の押圧体３６の高さは揃っており、金属管Ｐは安定して据え置かれる。なお、押圧体３６を支持するアーム３３は、ストッパ４３に接触しており、押圧体３６がさらに落下することはない。そのほか油圧シリンダ１４のロッド１７は、完全に引き込まれており、上型１１は金属管Ｐの上方に位置する。
【００３６】
図３は、図２の後、油圧シリンダ１４を作動させ、上型１１で金属管Ｐを押し込み始めた状態を示す。油圧シリンダ１４を作動させ、そのロッド１７を徐々に突出させていくと、やがて上型１１の最下部が金属管Ｐの中央部に接触し、金属管ＰをＶ字状に変形させていく。その際、金属管Ｐの上半分は上型１１の収容溝１６に嵌まり込み、金属管Ｐの中央部は徐々に変形し、金属管Ｐの両端部は徐々に直立していく。
【００３７】
上型１１が金属管Ｐに接触することで、押圧体３６には下向きの荷重が作用する。その際、支点ピン３２と上ピン３５との位置関係から、押圧体３６は外側に移動しようとするが、押圧体３６を支えるアーム３３がストッパ４３に接触しており、押圧体３６は移動不能である。そのため、上型１１から金属管Ｐと押圧体３６を介して伝達される下向きの荷重は、ストッパ４３で受け止められ、上型１１と押圧体３６だけで金属管Ｐが変形し、この段階では下型２１は機能していない。
【００３８】
図４は、図３の後、上型１１が可動型２４に接触した状態を示す。下型２１は、左右の固定型２３と中央の可動型２４の三要素に分割されているが、そのうち可動型２４は、固定型２３よりも上方に配置してあり、早い段階で上型１１と接触する。したがって金属管Ｐの中央部は、曲げ加工の途中で上型１１と可動型２４で挟み込まれ、双方の収容溝１６、２６からはみ出すような変形が規制され、当初の円断面を維持する。なおこの段階において、可動型２４が金属管Ｐの変形を規制できるよう、押し上げ具４６は、相応の反力を発生するように調整してある。
【００３９】
図４に示す状態では、金属管Ｐの両端部が上型１１で押し込まれて固定型２３に嵌まり込み、上向きに曲げられる。したがって金属管Ｐの両端部は、押圧体３６から離れる。その段階で金属管ＰはＵ字状になるが、金属管Ｐを装置から取り外すと、スプリングバックにより、両端部がＶ字状に開いてしまう。なお金属管Ｐの両端部は、最後まで上型１１と下型２１で挟み込まれることがない。そのため加工後の金属管Ｐは、半円形ではなくＵ字状になる。
【００４０】
図５は、図４の後、上型１１と下型２１が接触した最終段階を示す。上型１１が可動型２４を押し込み、上型１１と下型２１が完全に接触しており、金属管Ｐの中間部は、上型１１と下型２１の収容溝１６、２６で挟み込まれる。また可動型２４の移動により、リンク３４が上ピン３５を引き寄せてアーム３３を回動させ、押圧体３６を内側に移動させる。その結果、金属管Ｐの両端部は、押圧体３６で内向きに押し込まれて拝み形状になる。ただし金属管Ｐを装置から取り出すと、その両端部はスプリングバックによって外側に開き、平行に揃う。なおスプリングバックについては、金属管Ｐの両端部のほか、上型１１と下型２１で挟み込まれる中間部でも発生することが知られている。そこで上型１１と下型２１との接触面１５、２５は、わずかではあるが実際の曲げ径よりも小径としてある。
【００４１】
可動型２４は、フレーム４１に対して上下方向に移動可能だが、可動型２４を載せる台座４２がストッパ４７に接触することで、そこから先に下降することはない。ストッパ４７は、可動型２４が固定型２３と段差なく並ぶ際に機能する。また台座４２の下降に伴い、押し上げ具４６は圧縮される。そのほか押圧体３６は、金属管Ｐの変形にも関与するため、その周辺の下ピン４５やリンク３４や上ピン３５やアーム３３などは、十分な強度を持たせる必要があり、リンク３４はバランスを考慮して左右両側に配置してある。
【００４２】
図１から図５では、円断面の金属管Ｐを用いているが、上型１１や下型２１の収容溝１６、２６の形状を調整することで、様々な横断面の金属管Ｐに対応可能である。また中空ではない棒材についても、同様に変形させることができる。そのほか図１から図５では、金属管をＵ字状に変形させているが、上型１１と下型２１を交換することで、他の形状に変形させることもできる。ただしその場合でも、金属管Ｐの両端部は、押圧体３６で変形させる。
【００４３】
図６は、アーム３３に対して押圧体３６の位置を調整可能とした構造を示す。先の図５に示すように、変形の最終段階では、押圧体３６が金属管Ｐの両端部を押し込むが、その押し込み量は、曲げ径や金属管Ｐの直径や肉厚など、様々な要因に基づいて調整する必要がある。そこで、あらゆる状況で金属管Ｐを適切に押し込めるよう、アーム３３に対して押圧体３６の位置を調整可能とすることもできる。図６では、アーム３３の先端付近に長穴３８を設け、その中で上ピン３５が移動できるようにしてあり、上ピン３５と一体で押圧体３６も移動する。
【００４４】
さらに、アーム３３と押圧体３６との位置関係を固定するため、アーム３３の外側にクレビス５１を配置してある。クレビス５１は、頭部５２とオネジ５３で構成され、頭部５２に上ピン３５を差し込むことで、クレビス５１と上ピン３５が一体化する。またオネジ５３は、アーム３３の中間部から伸びる枝板３７を貫いている。そしてオネジ５３にナット５４を螺合させ、ナット５４で枝板３７を挟み込むことで、アーム３３に対する上ピン３５の位置が固定される。したがって、押圧体３６に大きな荷重が作用した際も、押圧体３６はアーム３３に対して移動することがなく、確実に金属管Ｐを押し込むことができる。
【００４５】
図６の上方では、上ピン３５が長穴３８の上方に位置している。しかし、ナット５４を緩めてクレビス５１を下方に移動させると、押圧体３６も一体で下方に移動し、そこでナット５４を締め付けると、図６の下方に示すように、上ピン３５を長穴３８の下方で固定することができる。なお実際には、押圧体３６の位置のほか、リンク３４の長さも調整できるようにしてあり、これらを一体的に調整することで、諸条件が異なる場合でも、金属管Ｐを正規の形状に仕上げることができる。
【００４６】
図７は、上型１１と下型２１の構成例を示し、上型１１は、複数の分断上型１２を並べたもので、また下型２１は、複数の分断下型２２を並べたものである。分断上型１２や分断下型２２は、硬質の金属板に収容溝１６、２６を形成したもので、これを上型１１と下型２１との接触面１５、２５の長手方向に沿って複数並べることで、一個の上型１１や下型２１が完成する。なお分断上型１２は、半円形に曲げられた載置板１９に固定され、隣接する分断上型１２の境界には隙間が生じる。そのほか載置板１９の中央には、ロッド１７を取り付けるためのコネクタ１８を設けてある。
【００４７】
下型２１は、左右の固定型２３と中央の可動型２４の三要素に分割されるが、固定型２３や可動型２４を構成する複数の分断下型２２を一体化するため、側載置台２８と中載置台２９を用いており、側載置台２８は固定型２３になり、中載置台２９は可動型２４になる。なお、個々の分断上型１２や分断下型２２の厚さは、金属管Ｐの曲げ径に対して十分に小さい。そのため個々の収容溝１６、２６は、金属管Ｐの曲げ径を考慮した二次元的な曲面にする必要がなく、単純な切り抜きで構わない。
【００４８】
そのほか図７の右方に示すように、分断上型１２と分断下型２２の双方の収容溝１６、２６は、接触面１５、２５を基準として対称形に配置しない場合がある。このような分断上型１２と分断下型２２を接触させると、収容溝１６、２６の中心は、分断上型１２の方に偏っている。その結果、金属管Ｐが下型２１に接触する前の段階において、金属管Ｐの半分以上が分断上型１２に嵌まり込み、その最大径部分が分断上型１２で挟み込まれ、金属管Ｐの変形が規制される。
【００４９】
なお、分断上型１２と分断下型２２を用いる場合でも、その収容溝１６、２６は、接触面１５、２５を基準として対称形に配置してもよい。また、図７の右方に示す分断上型１２の収容溝１６は、単純な円形としてあるが、金属管Ｐを円滑に嵌め込むため、最大径部分から下の区間を単純な垂直面として、収容溝１６を円形ではなくＵ字状にすることもある。
【００５０】
図８は、初期段階で金属管Ｐを適切に曲げるため、補助型５５を用いる場合を示している。通常、一連の曲げ加工は、上型１１と下型２１と押圧体３６だけで行うが、曲げ径や金属管Ｐの特性によっては、金属管Ｐの中央部が過大に変形することがある。特に、曲げ加工の初期段階では、図３に示すように、上型１１だけで変形が進むため、金属管Ｐの拘束が不十分になり、横断面が大きく変形する可能性がある。図８はその対策例を示すもので、上型１１と補助型５５で金属管Ｐを挟み込み、横断面の変形を抑制する。
【００５１】
補助型５５は、上型１１に組み込まれる部品で、湾曲することなく水平に伸び、その上面の中央には、金属管Ｐを嵌め込む収容溝５６を設けてある。また補助型５５の左右側面の中央には、上方に伸びる接続板５７を取り付けてある。そして上型１１の上面の中央には、塊状の支持片５９を設けてあり、補助型５５を上型１１に接近させ、二枚の接続板５７で支持片５９を挟み込み、双方を貫くようにボルト５８を差し込むと、補助型５５が上型１１に取り付けられる。さらに、上型１１の収容溝１６と補助型５５の収容溝５６で構成される空間により、金属管Ｐを保持することができる。
【００５２】
補助型５５を用いる際は、まず上型１１を持ち上げ、ボルト５８を用いて補助型５５を上型１１に組み込み、併せて収容溝１６、５６に金属管Ｐを差し込む。次に上型１１を下降させると、金属管Ｐの両端部が押圧体３６に接触し、その中央部が徐々に変形するが、補助型５５によって当初の横断面形状が維持され、つぶれなどの不具合を防ぐ。ただし、補助型５５が下型２１に接触してはならず、変形がある程度進んだ段階で補助型５５を取り外し、以降は、上型１１と下型２１で金属管Ｐを挟み込む。なお補助型５５の代替として、可動型２４を用いることもできる。その場合、可動型２４の移動範囲を増大させ、図２に示す段階で可動型２４を金属管Ｐに接触させる。その結果、可動型２４は、補助型５５と同様の機能を併せ持つことになる。
【００５３】
図９は、Ｕ字状に曲げられた金属管Ｐをロードヒーティングで用いる場合を示す。この図のロードヒーティングは、金属管Ｐに温水を流して路面を加熱する方式で、散水を行わないため、路面が濡れることもなく、歩行者などの快適性が向上する。その施工に際しては、図９の上方に示すように、路面を広い範囲で一定の深さまで掘削し、一段下がった掘り込み部を設ける。次に、掘り込み部の全域に金属管Ｐを敷設するが、均一な加熱を実現するため、直線状の金属管Ｐを狭い間隔で配置してあり、その端部同士をＵ字状の金属管Ｐで接続してある。そして、掘り込み部を埋め戻して路面を整備すると、図９の下方に示すように、金属管Ｐは完全に埋め込まれる。
【００５４】
金属管Ｐを流れる温水は、次第に温度が低下する。そこで図９では、給水直後の金属管Ｐと排水直前の金属管Ｐを隣接させており、発散される熱量が全域でほぼ均等になる。なお、図９のようなロードヒーティングでは、温水の熱を効率よく外部に発散させるため、熱伝導に優れた薄肉の金属管Ｐを用いることが望ましい。対して樹脂管は、断熱性が高く効率が低下するため、このような用途には適さない。
【００５５】
図９に示すように、ロードヒーティングで金属管Ｐを狭い間隔で敷設するには、Ｕ字状に曲げられた金属管Ｐが多数必要になり、その全てを外部から調達すると、施工価格の上昇が避けられない。しかし、本発明による曲げ加工装置を用いることで、自前で金属管Ｐを確保できるため、施工価格を抑制できる。また本発明では、金属管Ｐの両端部を平行に揃えることができ、現地で金属管Ｐの形状を調整する必要がない。そのため、直ちに敷設作業に着手することができ、施工時の手間や時間を削減できる。当然ながら、本発明による曲げ加工装置の導入には、相応の投資が必要になるが、施工数を確保することで投資は無理なく回収できる。なお本発明は、ロードヒーティングで用いる金属管Ｐを曲げるために開発されたが、金属管Ｐの用途に制限はなく、加えて、曲げ形状はＵ字状に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１１  上型
１２  分断上型
１４  油圧シリンダ
１５  接触面（上型側）
１６  収容溝（上型側）
１７  ロッド
１８  コネクタ
１９  載置板
２１  下型
２２  分断下型
２３  固定型
２４  可動型
２５  接触面（下型側）
２６  収容溝（下型側）
２８  側載置台
２９  中載置台
３１  ブロック
３２  支点ピン
３３  アーム
３４  リンク
３５  上ピン
３６  押圧体
３７  枝板
３８  長穴
４１  フレーム
４２  台座
４３  ストッパ（アームと接触）
４５  下ピン
４６  押し上げ具
４７  ストッパ（台座と接触）
５１  クレビス
５２  頭部
５３  オネジ
５４  ナット
５５  補助型
５６  収容溝
５７  接続板
５８  ボルト
５９  支持片
Ｐ    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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