(57)【要約】【課題】  曲げ部等に亀裂・シワのない加工管を得ることができる管素材の曲げ加工方法を提供すること。【解決手段】  本発明の管素材の曲げ加工方法は、管素材１の両端から、先端部に１／４球状の突部を有する芯金５をそれぞれ挿入して、突部の平面を互いに会合させ、その状態から、それらの芯金の平行を維持しつつ、管軸に対して垂直な方向に相対移動させることによって、管素材に２ヶ所の曲げ部１ａ，１ｂとその中間に直線部１ｃとを形成する管素材の曲げ加工方法において、前記管素材を、曲げ部１ａに向けて、中間の直線部１ｃの長さＬに対して８１〜９７％の量で押し込みながら加工を行なうことを特徴としている。【選択図】        図２
2008183574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管素材の両端から、先端部に１／４球状の突部を有する芯金をそれぞれ挿入して、突部の平面を互いに会合させ、その状態から、それらの芯金の平行を維持しつつ、管軸に対して垂直な方向に相対移動させることによって、管素材に２ヶ所の曲げ部とその中間に直線部とを形成する管素材の曲げ加工方法において、前記管素材を、曲げ部に向けて、中間の直線部の長さに対して８１〜９７％の量で押し込みながら加工を行なうことを特徴とする、管素材の曲げ加工方法。
【請求項２】
管素材の両端から、先端部に１／４球状の突部を有する芯金をそれぞれ挿入して、突部の平面を互いに会合させ、その状態から、それらの芯金の平行を維持しつつ、管軸に対して垂直な方向に相対移動させることによって、管素材に２ヶ所の曲げ部とその中間に直線部とを形成する管素材の曲げ加工方法で使用される芯金であって、前記芯金の突部の平面に、平面視において、相手芯金の突部の外形に倣った内側面を有する側壁を形成したことを特徴とする、管素材の曲げ加工用芯金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管素材の曲げ加工方法および管素材の曲げ加工用芯金に関する。
【背景技術】
【０００２】
管素材の曲げ加工方法として、管素材を第１のクランプで強固に保持するとともに、第２のクランプで緩着状に保持し、管素材内には両端から挿入した芯金を両クランプの境界面で衝接もしくは近接対峙するように配置して両クランプに対し相対移動不能に固定し、この固定を維持しつつ両クランプを境界面と平行に相互に反対方向へ相対移動させることによって、管素材に２カ所の曲げ部とその中間に直線部とを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
そして、特許文献１では、管素材に軸方向の押し込み力を付与しつつ曲げ加工を行なえば、素材の塑性流動性を助けて素材の移動がより円滑になるため、素材の薄肉化や亀裂・シワの発生を防止できるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１０７２２号公報（図１，図２および明細書第３頁右欄第４３行〜第４６行参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記管素材の曲げ加工方法では、管素材を単に押し込んでも、曲げ部等における亀裂・シワの発生を防止できない場合がある。
また、上記管素材の曲げ加工方法では、芯金先端部に大きなせん断力が働くため、芯金に耐久性がない。
【０００６】
本発明は、上述した背景技術が有する実情に鑑みて成されたものであって、その目的は、曲げ部等における亀裂・シワの発生を確実に防止できる管素材の曲げ加工方法、および芯金の耐久性を高めた管素材の曲げ加工用芯金を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記した目的を達成すべく鋭意研究した結果、管素材の曲げ加工時において、管素材の押し込み量を適宜に設定することによって、曲げ部等における亀裂・シワの発生を確実に防止できることを見出し、また、強度に劣る芯金先端部の平面部に側壁を形成することによって、耐久性の高い芯金を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
即ち、請求項１の本発明は、管素材の両端から、先端部に１／４球状の突部を有する芯金をそれぞれ挿入して、突部の平面を互いに会合させ、その状態から、それらの芯金の平行を維持しつつ、管軸に対して垂直な方向に相対移動させることによって、管素材に２ヶ所の曲げ部とその中間に直線部とを形成する管素材の曲げ加工方法において、前記管素材を、曲げ部に向けて、中間の直線部の長さに対して８１〜９７％の量で押し込みながら加工を行なうことを特徴とする。
なお、本発明では、上記管軸に対して垂直な方向とは、中間の直線部が管軸に対して垂直に形成されるものばかりでなく、中間の直線部が管軸に対して傾斜して形成されるものも含む。
【０００９】
上記本発明において、管素材を、曲げ部に向けて、中間の直線部の長さに対して８１〜９７％の量で押し込みながら加工を行なうこととしたのは、中間の直線部の長さに対する押し込み量が８１％より小さくなると、曲げ部等への管素材の供給量が不足し、中間の直線部が大きく楕円形に変形して製品の品質を損ない、９７％よりも大きくなると、曲げ部に亀裂・シワが発生する。また、中間の直線部の長さに対する押し込み量が９７％よりも大きくなると、曲げ部までの管素材が変形し、その変形部が保持ブロックの貫通孔に強く当たって摩擦抵抗が大きくなり、それによって曲げ部への管素材の供給量が小さくなって、中間の直線部が大きく楕円形に変形して製品の品質を損なう。したがって、中間の直線部の長さに対する押し込み量は、８１〜９７％が適当であり、中間の直線部の変形をより小さくするためには、８４〜９０％がより好ましい押し込み量である。
【００１０】
また、請求項２の本発明は、管素材の両端から、先端部に１／４球状の突部を有する芯金をそれぞれ挿入して、突部の平面を互いに会合させ、その状態から、それらの芯金の平行を維持しつつ、管軸に対して垂直な方向に相対移動させることによって、管素材に２ヶ所の曲げ部とその中間に直線部とを形成する管素材の曲げ加工方法で使用される芯金であって、前記芯金の突部の平面に、平面視において、相手芯金の突部の外形に倣った内側面を有する側壁を形成したことを特徴とする。
なお、この本発明においても、上記管軸に対して垂直な方向とは、中間の直線部が管軸に対して垂直に形成されるものばかりでなく、中間の直線部が管軸に対して傾斜して形成されるものも含む。
【発明の効果】
【００１１】
上記した請求項１の本発明に係る管素材の曲げ加工方法によれば、曲げ部等に、管素材が適量供給されるので、亀裂・シワのない曲げ加工管を得ることができる。
【００１２】
また、上記した請求項２の本発明に係る管素材の曲げ加工用芯金によれば、芯金の突部、即ち、厚みの薄い部分が側壁によって補強されるので、強度の高い芯金を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、上記した本発明に係る管素材の曲げ加工方法および芯金を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２は、本発明に係る管素材の曲げ加工方法を実施するための装置を示した概念的な断面図で、図１は、管素材の曲げ加工前を示し、図２は、管素材の曲げ加工動作中を示している。また、図３は、芯金の先端部を示した斜視図、図４（ａ），（ｂ）は、芯金が会合した状態を示し、図５は、曲げ加工された管素材を示した図である。
【００１４】
本発明の管素材の曲げ加工方法は、管素材の両端から、先端部に１／４球状の突部を有する芯金をそれぞれ挿入して、突部の平面を互いに会合させ、その状態から、それらの芯金の平行を維持しつつ、管軸に対して垂直な方向に相対移動させることによって、管素材に２ヶ所の曲げ部とその中間に直線部とを形成する管素材の曲げ加工方法において、前記管素材を、曲げ部に向けて、中間の直線部の長さに対して８１〜９７％の量で押し込みながら加工を行なうことを特徴とする。
【００１５】
図１に示す装置は、加工しようとする管素材１の一端部を強固に保持する第１のクランプ手段２と、管素材１の他端部を緩着状態で保持する第２のクランプ手段３と、管素材１の他端を押し込む押圧手段４と、芯金５，５とによって構成されている。
【００１６】
第１のクランプ手段２は、上下の挟持ブロック６，７から構成され、それらの挟持ブロック６，７は、基台８に対して上下方向に移動自在に支持されている。そして、前記挟持ブロック６，７は、それらの会合面に、水平方向（左右方向）に延びる円弧状溝６ａ，７ａをそれぞれ有しており、該円弧状溝６ａ，７ａは、管素材１の曲率半径よりも僅かに小さな曲率半径に形成されている。さらに、上方の挟持ブロック６の側面には、上下方向に延び、管素材１の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する円弧状溝６ｂが形成されている。
そして、管素材１の一端部は、上記挟持ブロック６，７の円弧状溝６ａ，７ａによって、強固に挟持される。
【００１７】
第２のクランプ手段３は、上記挟持ブロック６，７の側面に当接するように配置させた保持ブロック９によって構成され、該保持ブロック９は、基台８に固定設置されている。そして、前記保持ブロック９は、水平方向（左右方向）に延びる貫通孔９ａを有し、該貫通孔９ａは、管素材１の外径よりも僅かに大きな内径に形成されている。さらに、この保持ブロック９の側面には、上下方向に延び、管素材１の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有する円弧状溝９ｂが形成されている。
そして、管素材１の他端部は、上記保持ブロック９の貫通孔９ａ内に、摺動自在に挿嵌される。
【００１８】
押圧手段４は、基台８に対して上記保持ブロック９方向へ移動可能に配設された押し込みブロック１０によって構成されている。この押し込みブロック１０は、水平方向に延びる貫通孔１０ａを有し、この貫通孔１０ａは、芯金５の径よりも大きな内径に形成されている。また、貫通孔１０ａの一端の周縁には、押し込みスリーブ１０ｂが添設されている。この押し込みスリーブ１０ｂは、貫通孔１０ａと同芯で、芯金５の外径よりも僅かに大きな内径を有し、保持ブロック９の貫通孔９ａの内径よりも僅かに小さな外径を有している。さらに、この押し込みブロック１０には、傾斜面１０ｃが形成されている。
【００１９】
芯金５は、図３に示すように、先端部が１／４球を成す曲面５ａと、管軸を含む平面５ｂとによって構成され、かつ、平面５ｂに、平面視において、相手芯金５の先端部外形に倣った内側面を有する側壁５ｃが形成されている。
そして、一方の芯金５は、後端５ａが挟持ブロック６，７に回転不能に位置決めされ、他方の芯金５は、後端５ａが基台８に回転不能に位置決めされる。
【００２０】
上記した構成の加工装置では、図１に示すように、管素材１が挟持ブロック６，７の円弧状溝６ａ，７ａ間と、保持ブロック９の貫通孔９ａに挿通され、管素材１内に芯金５，５が挿通される。そして、両芯金５，５の先端部は、図１に示すように、挟持ブロック６，７と保持ブロック９との境界において、図４（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれの平面５ｂ，５ｂが当接するようにして会合される。
【００２１】
また、この加工装置では、挟持ブロック６，７および押し込みブロック１０が、図１に示す作動手段１１によって作動される。作動手段１１は、プレスによって挟持ブロック６，７と押し込みブロック１０とを作動させるもので、挟持ブロック６に対向する押し下げブロック１２と、押し込みブロック１０に対向し、下面に傾斜面１３ａを備えた押し下げブロック１３とを備えている。
【００２２】
そして、作動手段１１が降下することによって、図２に示すように、押し下げブロック１２が挟持ブロック６を押し下げするとともに、押し下げブロック１３の傾斜面１３ａが押し込みブロック１０の傾斜面１０ｃを圧接して、押し込みブロック１０を保持ブロック９に向けて移動させる。
【００２３】
すると、図２に示すように、芯金５，５が、平行状態を保ちながら離反され、管素材１を変形させて、管素材１に２ヶ所の曲げ部１ａ，１ｂと、その中間に直線部１ｃとが形成される。
【００２４】
ところで、上記した管素材１の曲げ加工において、曲げ部１ａへの管素材１の端部１ｄの押圧手段４による押し込み量と、図５に示した管素材１の各部における変形または破断との関係は、以下のとおりである。
【実施例】
【００２５】
材  料：ＳＴＫＭ１１Ａ（外径：１８ｍｍ  厚み：１ｍｍ）
曲げ高さ（中間部長さ：Ｌ）：５７ｍｍ
カム角度α：３６〜４７度
【表１】
2008183574.tif 000003
【００２６】
カム角度３６〜３７度では、曲げ部１ａに破断が発生した。これは、曲げ部１ａに管素材の供給が十分に成されなかったことによると思われる。
カム角度３８度では、管素材１の中間の直線部１ｃに大きな変形（楕円）が発生したが、曲げ部１ａの破断は発生しなかった。
カム角度３９度では、管素材１の中間の直線部１ｃに小さな変形（楕円）が発生したが、曲げ部１ａの破断は発生しなかった。
カム角度４０〜４２度では、管素材１の中間の直線部１ｃおよび端部１ｄに変形が殆ど発生することなく、かつ曲げ部１ａに亀裂・シワも発生しなかった。
カム角度４３〜４４度では、管素材１の中間の直線部１ｃに小さな変形（楕円）が発生したが、曲げ部１ａの破断は発生しなかった。
カム角度４５〜４６度では、管素材１の中間の直線部１ｃに大きな変形（楕円）が発生したが、曲げ部１ａの破断は発生しなかった。これは、加圧により端部１ｄが膨らみ、端部１ｄと保持ブロック９の貫通孔９ａの内壁との間に大きな摩擦抵抗が生じ、それによって管素材の押し込みが十分に成されなかったことによると思われる。
カム角度４７度では、管素材１の曲げ部１ａに破断が発生した。これは、端部１ｄの更なる膨らみによって、管素材の押し込みが殆ど成されなくなったことによると思われる。  
【００２７】
以上の結果から、中間の直線部１ｃの長さＬに対する押し込み量が８１〜９７％であれば、中間の直線部１ｃの変形が品質にあまり影響することなく、曲げ部１ａに破断が発生することがないことが確認され、中間の直線部１ｃの長さＬに対する押し込み量が８４〜９０％であれば、中間の直線部１ｃの変形もないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る管素材の曲げ加工方法を実施するための装置を示した概念的な断面図で、管素材の曲げ加工前を示している。
【図２】本発明に係る管素材の曲げ加工方法を実施するための装置を示した概念的な断面図で、管素材の曲げ加工動作中を示している。
【図３】芯金の先端部を示した斜視図である。
【図４】（ａ）は、芯金が会合した状態を示した平面図、（ｂ）は、芯金が会合した状態を示した側面図である。
【図５】曲げ加工された管素材を示した側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１          管素材
１ａ，１ｂ  曲げ部
１ｃ        中間の直線部
１ｄ，１ｅ  端部
２          第１のクランプ手段
３          第２のクランプ手段
４          押圧手段
５          芯金
５ａ        曲面
５ｂ        平面
５ｃ        側壁
６，７      挟持ブロック
６ａ，７ａ  円弧状溝
６ｂ        円弧状溝
８          基台
９          保持ブロック
９ａ        貫通孔
９ｂ        円弧状溝
１０        押し込みブロック
１０ａ      貫通孔
１０ｂ      スリーブ
１０ｃ      傾斜面
１１        作動手段
１２，１３  押し下げブロック
１３ａ      傾斜面
【図１】
2008183574.tif 000004
【図２】
2008183574.tif 000005
【図３】
2008183574.tif 000006
【図４】
2008183574.tif 000007
【図５】
2008183574.tif 000008