(57)【要約】      （修正有）【課題】金属管の製造ロットの違い等により肉厚、材料特性が多少変化しても、曲げ加工後の曲げ角度のばらつきを抑えることができ、製品歩留り、および加工生産能率が向上する、曲げ加工方法及び装置を提供する。【解決手段】管材10の１本ずつについて、肉厚ｔと曲げ加工中の押し型荷重P（押し型３に加わっている荷重）を、肉厚計４と荷重計５でそれぞれ計測し、これらの計測結果に基づき、同加工中に設定曲げ角度を修正する。例えば初期設定曲げ角度θ0を修正設定曲げ角度Θ＝η×θ0へと修正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管を回転引き曲げ加工するにあたり、金属管の１本ごとに、未曲げ直管部の肉厚を計測し、かつ曲げ加工中に押し型荷重を計測し、これらの計測値と所定の基準値とに基づき、修正設定曲げ角度を導出し、これを曲げ加工の終点とすることを特徴とする金属管の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記修正設定曲げ角度を下記式(1)、(2)で算出することを特徴とする請求項１に記載の金属管の曲げ加工方法。
記
η＝α×（P×t0２）/（P0×t２）      ‥‥(1)
Θ＝η×θ0      ‥‥(2)
ここで、Θ：修正設定曲げ角度、θ0：設定曲げ角度基準値、t：肉厚計測値、t0：肉厚基準値、P：押し型荷重計測値、P0：押し型荷重基準値、α：係数、η：曲げ角補正係数である。
【請求項３】
回転可能な曲げ型と、該曲げ型に金属管の曲げ始端部を固定するクランプと、前記曲げ型と協働で前記金属管を挟持し該金属管の未曲げ直管部の軸方向に移動可能な押し型とを有する金属管の曲げ加工装置において、前記金属管の未曲げ直管部の肉厚を計測する肉厚計と、曲げ加工中の押し型荷重を計測する荷重計を備えたことを特徴とする金属管の曲げ加工装置。
【請求項４】
さらに、金属管の1本ごとに前記肉厚計の計測値tおよび曲げ加工中の所定の曲げ角βでの前記荷重計の計測値Pから、下記式(1)、(2)で修正設定曲げ角度Θを算出し、これを曲げ加工の終点とする演算制御器を備えた請求項３に記載の金属管の曲げ加工装置。
記
η＝α×（P×t0２）/（P0×t２）      ‥‥(1)
Θ＝η×θ0      ‥‥(2)
ここで、Θ：修正設定曲げ角度、θ0：設定曲げ角度基準値、t：肉厚計測値、t0：肉厚基準値、P：押し型荷重計測値、P0：押し型荷重基準値、α：係数、η：角度補正係数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管の曲げ加工方法および装置に関し、特に、金属管を回転引き曲げ加工する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属管の回転引き曲げ加工方法は、基本的に、回転可能な曲げ型に管材の曲げ始端部をクランプで固定し、直進可能な押し型で管材の未曲げ直管部の曲げ外側を押しながら曲げ型を回転させることにより、管材がクランプで引張られて曲げ型に沿って曲がるようにする加工法である。この加工法は、配管、構造用鋼管、自動車排気用鋼管など、鋼管を曲げて使用する部品に好適な加工法であり、局部的なしわ抑制や減肉抑制により、部品の薄肉化、小Ｒ曲げ（例えばｔ／Ｄが４．０％以下、Ｒ／Ｄが１．５以下）が達成できる。
【０００３】
前記局部的なしわや減肉の発生を抑制するための手段として、押し型の押し力（加圧力）を管材と曲げ型との間に座屈限界隙間ができない範囲に制御すること（特許文献１）や、小Ｒ曲げ加工のために、管材の管軸方向加圧手段（管ブースター）、曲げ内側保持手段（ワイパー）、管材内側に入れる心金を併用し、心金と管材内径との間のクリアランスを最適化し、あるいはさらに管ブースターによる加圧タイミングを最適化すること（特許文献２，３）や、心金（マンドレル）に備えた潤滑剤塗布手段で管材内面に潤滑剤を塗布すること（特許文献４）が知られている。
【０００４】
また、管材の加工終端部を掴んで管軸引張り荷重を付加可能な引張手段（チャック、引張用アクチュエータ）を併用すること（特許文献５）や、曲げ型と押し型との管材挟持溝の内周長の和を管材の外周長より小さくして管材に絞りを加えながら曲げ加工すること（特許文献６，７）が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１６１３４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０８３８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９０８３９号公報
【特許文献４】特開２００５−１８６１４３号公報
【特許文献５】特開２００６−８８１７８号公報
【特許文献６】特開２００６−２８９４８８号公報
【特許文献７】特開２００６−３１５０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転引き曲げ加工の成品曲り角度は、管材の材料特性、肉厚にばらつきがない場合、曲げ型の形状と設定曲げ角度によって決まる。そこで、従来は、同じ規格・公称サイズの管材を同じ成品曲り角度に曲げ加工する場合、同一の曲げ型を用い、設定曲げ角度を同一に設定して曲げ加工を行なう。
しかし、管材の製造ロットの違い等による材料特性、肉厚のばらつき具合によっては、曲げ加工装置から加工成品を取り外したときのスプリングバックのばらつきが大きくなって、成品曲り角度が目標曲り角度と合わないことがある。このような場合、その度ごとに成品曲り角度が目標曲り角度に合うまで、設定曲げ角度の試行錯誤による調整を繰り返すしかなく、そのため、製品歩留りや加工生産能率が向上しにくいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するための手段であって、管材の１本ずつについて、肉厚と、曲げ加工中の押し型荷重（押し型に加わっている荷重）を計測し、これらの計測結果に基づき、同加工中に設定曲げ角度を修正するものである。
すなわち本発明は、金属管を回転引き曲げ加工するにあたり、金属管の１本ごとに、未曲げ直管部の肉厚を計測し、かつ曲げ加工中に押し型荷重を計測し、これらの計測値と所定の基準値とに基づき、修正設定曲げ角度を導出し、これを曲げ加工の終点とすることを特徴とする金属管の曲げ加工方法（本発明方法）である。
【０００７】
本発明（本発明方法）では、前記修正設定曲げ角度を下記式(1)、(2)で算出するのが好ましい。
記
η＝α×（P×t0２）/（P0×t２）      ‥‥(1)
Θ＝η×θ0      ‥‥(2)
ここで、Θ：修正設定曲げ角度、θ0：設定曲げ角度基準値、t：肉厚計測値、t0：肉厚基準値、P：押し型荷重計測値、P0：押し型荷重基準値、α：係数（曲げ加工装置の使用条件により異なる）、η：曲げ角補正係数である。
【０００８】
なお、曲げ加工中の押し型荷重計測時の曲げ角（曲げ型回転角度）βは、押し型荷重基準計測時のそれと同じとする。この曲げ角βは、初期設定曲げ角度の(1/3)〜(2/3)の範囲内から適宜選定するのがよい。
前記本発明方法の実施にあたっては、回転可能な曲げ型と、該曲げ型に金属管の曲げ始端部を固定するクランプと、前記曲げ型と協働で前記金属管を挟持し該金属管の未曲げ直管部の軸方向に移動可能な押し型とを有する金属管の曲げ加工装置において、前記金属管の未曲げ直管部の肉厚を計測する肉厚計と、曲げ加工中の押し型荷重を計測する荷重計を備えたことを特徴とする金属管の曲げ加工装置（本発明装置）を用いるのが好ましい。
【０００９】
本発明装置は、さらに、前記特許文献１〜７のいずれかに記載される、金属管の管軸方向加圧手段（管ブースター）、曲げ内側保持手段（ワイパー）、管内挿入用心金（マンドレル）、管軸方向引張手段のうち１種または２種以上を有するものであってもよい。
本発明装置は、好ましくはさらに、金属管の1本ごとに前記肉厚計の計測値tおよび曲げ加工中の所定の曲げ角βでの前記荷重計の計測値Pから、下記式(1)、(2)で修正設定曲げ角度Θを算出し、これを曲げ加工の終点とする演算制御器を備える。
【００１０】
記
η＝α×（P×t0２）/（P0×t２）      ‥‥(1)
Θ＝η×θ0      ‥‥(2)
ここで、Θ：修正設定曲げ角度、θ0：設定曲げ角度基準値、t：肉厚計測値、t0：肉厚基準値、P：押し型荷重計測値、P0：押し型荷重基準値、α：係数（曲げ加工装置の使用条件により異なる）、η：角度補正係数である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属管の製造ロットの違い等により肉厚、材料特性が多少変化しても、曲げ加工後の曲げ角度のばらつきを抑えることができ、製品歩留りおよび加工生産能率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明装置は、例えば図１に示すように、回転可能な曲げ型（ベンディングダイ）１と、管材（金属管）10の曲げ始端部を曲げ型１に固定するクランプ（クランプダイ）２と、曲げ型１と協働で管材10を挟持して管材10の未曲げ直管部の軸方向に移動可能な押し型（プレッシャーダイ）３とを有する。押し型３は押し型支持手段3Aにより管材10の未曲げ直管部の軸方向に移動可能に支持されている。
【００１３】
本発明装置は、さらに、管材10の未曲げ直管部の肉厚を計測する肉厚計４を備えている。肉厚計４としては、例えば超音波厚さ計や回転式マイクロメータなどをオンライン設置して用いるのがよい。また、曲げ加工中の押し型荷重（押し型３に加わっている荷重）を計測する荷重計５を備えている。荷重計５としては例えばロードセルなどをオンライン設置して用いるのがよい。
【００１４】
なお、図示を省略するが、前記特許文献１〜７のいずれかに記載される、管ブースター、ワイパー、マンドレル、管軸方向引張手段のうち１種または２種以上を具備した装置であってもよい。
本発明方法は、上述のような本発明装置を用いて実施するのが好ましい。その好ましい実施手順の１例を図２に示す。この実施手順は管材の１本ごとに実行される。
【００１５】
まず、管材の未曲げ直管部の肉厚を肉厚計４で計測する（ステップ100）。次いで曲げ加工を開始する（ステップ110）。このとき（初期）の設定曲げ角度は式(2)中の設定曲げ角度基準値θ0の角度としておけばよい。そして曲げ途中で所定の曲げ角βに到達した時の押し型荷重Pを荷重計５で検出（計測）する（ステップ120）。この所定の曲げ角βとしては、初期の設定曲げ角度の(1/3)〜(2/3)の範囲内から適宜の一定値を選択するとよい。次いで、式(1)にて曲げ角補正係数ηを計算する（ステップ130）。最後に式(2)にて修正設定曲げ角度Θを計算し（ステップ140）、この角度Θまで曲げ加工が進行した時に曲げ加工を終了する（ステップ150）。
【００１６】
上記手順を効率良く実行する観点から、本発明装置では、例えば図３に示すように、肉厚計４の計測値tおよび曲げ加工中の所定の曲げ角βでの荷重計５の計測値Pから、前記式(1)、(2)で修正設定曲げ角度Θを算出し、この角度Θが曲げ加工の終点となるように曲げ型１の回転を制御する演算制御器６を備えることが好ましい。このような演算制御器６は通常の計測制御系を用いて容易に構成できる。
【００１７】
式(1)の係数αは、鋼種、肉厚、設定曲げ角度を種々変えた曲げ加工の予備実験を行い、採取した押し型荷重データを統計解析することにより決定できる。この係数αは、曲げ加工装置の使用条件（曲げ型の曲げ半径、管ブースター、マンドレル、ワイパーなどの使用条件）によって異なるので、使用条件ごとに求めておくとよい。
また、肉厚基準値t0は基準材の肉厚であり、設定曲げ角度基準値θ0は、曲げ加工装置から取り出した後の基準材曲げ加工成品の曲り角度θs（図４参照）が目標公差範囲内に入るように、調整された設定曲げ角度であり、押し型荷重基準値P0は、基準材曲げ加工成品の曲がり角度θsが目標公差範囲内に入る設定曲げ角度条件下で基準材を曲げ加工中、所定の曲げ角度βに達したときの押し型荷重計測値である。これらの値は、好ましくは管材の加工ロットごとに、本発明方法による本番の曲げ加工前の曲げ加工装置調整（条件出し）段階において、同一ロット内から無作為抽出した３本前後の管材を用いて決定するのがよい。
【実施例】
【００１８】
実施例では、図３に示した曲げ加工装置を用い、JIS中のSTKM15A相当鋼管（外径D=48.6mm、肉厚t＝2.0mm（公差±５％））の１ロット分（2000本）に対し、本発明方法に則って曲げ加工を施した。曲げ型の曲げ半径Rは、2.0×Dとした。管材１本ずつについて、図２に示したフローに従って曲げ加工を実行した。ここでの目標曲り角度は45°、60°、90°の３レベルであり、各レベルにつき約1/3ロット分に相当する本数の管材を続けて加工した。
【００１９】
なお、式(1)中の係数αは、前記要領で予備実験により決定した値を用いた。また、式(1)、(2)中の設定曲げ角度基準値θ0、肉厚基準値t0、押し型荷重基準値P0は、前記３レベルの各々につき、曲げ加工前の調整段階で、同レベルの加工に充てる管材のうちから２〜３本を無作為に選んで基準材とし、これらを用いた試行曲げ加工により求めた。加工途上のP, P0計測時の曲げ角度は目標曲り角度の1/2の角度とし、本番の曲げ加工での初期設定曲げ角度には、設定曲げ角度基準値θ0（目標曲り角度のレベルごとに異なる）を用いた。
【００２０】
その結果、３レベルの加工全体での製品歩留りは約93％であった。これは、従来の方法（初期設定曲げ角度を修正せず、そのまま曲げ加工の終点とする方法）で曲げ加工していた時期の製品歩留り実績（約72％）を大幅に上回るものである。また、本実施例の加工生産能率（単位時間当りの曲げ加工製品（格落ち品を除く）製造本数）は、従来の実績に比べて約10％向上した。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明装置の１例を示す模式図である。
【図２】本発明方法の実施手順の１例を示すフロー図である。
【図３】本発明装置の1例を示す模式図。
【図４】設定曲げ角度基準値および曲げ加工装置から取り出した後の基準材曲げ加工成品の曲り角度を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  曲げ型（ベンディングダイ）
２  クランプ（クランプダイ）
３  押し型（プレッシャーダイ）
3A  押し型支持手段
４  肉厚計（超音波厚さ計、マイクロメータ等）
５  荷重計（ロードセル等）
６  演算制御器
10  金属管（管材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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