(57)【要約】【課題】曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して、寸法精度の高い鋼管を成形することが可能な鋼管の曲げ加工方法および曲げ加工装置を提供する。【解決手段】ストレッチベンド装置５０では、異形鋼管Ｐを曲げ加工用の内金型３１の傍にセット（ステップＳ１１）した後、異形鋼管Ｐの一部に形成された拡管部Ｐ１の部分を把持金型３２ａ，３２ｂによって把持した状態（ステップＳ１２，１３）で、把持金型３２ａ，３２ｂを引っ張りながら内金型３１を押し付けて、異形鋼管Ｐに対して引っ張り曲げ力を付与して曲げ加工を行う（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。【選択図】図１０
2008093687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡管部を備えた鋼管の曲げ加工方法であって、
前記鋼管を引っ張り曲げ加工用の第１金型に沿って設置する第１のステップと、
前記鋼管に含まれる前記拡管部を、引っ張り用の第２金型によって把持する第２のステップと、
前記第２金型を前記鋼管の延伸方向に引っ張りながら前記第１金型に沿って曲げ加工を行う第３のステップと、
を備えている鋼管の曲げ加工方法。
【請求項２】
前記第２のステップでは、前記鋼管の両端にそれぞれ形成された前記拡管部を前記第２金型によって把持させる、
請求項１に記載の鋼管の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記第２のステップでは、前記拡管部の内径側に挿入部材を挿入して、前記拡管部を前記第２金型によって把持させる、
請求項１または２に記載の鋼管の曲げ加工方法。
【請求項４】
前記第３のステップでは、前記第２金型を前記鋼管の延伸方向に引っ張りながら、前記第１金型を前記鋼管に対して押し付ける、
請求項１から３のいずれか１項に記載の鋼管の曲げ加工方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の鋼管の曲げ加工方法を実行する鋼管の曲げ加工装置であって、
前記鋼管に対して押し付けて前記曲げ加工の型となる第１金型と、
前記鋼管の一部に形成された前記拡管部を把持する第２金型と、
を備えている鋼管の曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の両端を把持して引っ張り曲げ加工を行う鋼管の曲げ加工方法および曲げ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼管からなるパイプ材を曲げ型に押し付けて所定の曲げ形状になるように加工する曲げ加工方法が用いられている。
例えば、特許文献１〜３には、鋼管の両端部をチャックやクランプ等によって把持した状態で、引っ張り曲げ加工を行う曲げ加工方法および装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−４３７６５号公報（平成１８年２月１６日公開）
【特許文献２】特開平１０−７１４２８号公報（平成１０年３月１７日公開）
【特許文献３】特開平１０−３１４８５１号公報（平成１０年１２月２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のパイプの曲げ加工方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示されたパイプの曲げ加工方法では、曲げ加工する鋼管の両端部分を、チャックやクランプ等の把持部材によって挟み込むようにして保持しながら曲げ加工を行うため、加工時に把持部材と鋼管との間に滑りが発生するために歪み分布が一様でなくなり加工後のスプリングバックが大きく、寸法精度が低くなるおそれがある。
【０００４】
本発明の課題は、曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して、寸法精度の高い鋼管を成形することが可能な鋼管の曲げ加工方法および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】
【０００５】
第１の発明に係る鋼管の曲げ加工方法は、拡管部を備えた鋼管の曲げ加工方法であって、第１から第３のステップを備えている。第１のステップは、鋼管を引っ張り曲げ加工用の第１金型に沿って設置する。第２のステップは、鋼管に含まれる拡管部を、引っ張り用の第２金型によって把持する。第３のステップは、第２金型を鋼管の延伸方向に引っ張りながら第１金型に沿って曲げ加工を行う。
【０００６】
ここでは、一部に拡管部を備えた鋼管の曲げ加工方法であって、この拡管部を利用して曲げ加工を行う。
具体的には、拡管部の部分を引っ張り用の第２金型内にセットして把持した後、鋼管を曲げ加工用の第１金型に沿って曲げ加工する。なお、拡管部は、鋼管の両端に形成されていてもよいし、鋼管の一端、あるいは鋼管の端部よりも内側に形成されていてもよい。また、拡管部は、鋼管の成形時に成形されたものであってもよいし、鋼管の一部を拡管成形したものであってもよい。さらに、第１のステップと第２のステップとは、必ずしもこの順に実施される必要はなく、順番が逆であってもよい。
【０００７】
これにより、引っ張り曲げ加工時において、他の部分よりも管径が大きい拡管部が第２金型内に引っ掛かった状態となるため、第２金型による把持部分における鋼管との間の滑り量を低減することができる。この結果、従来の鋼管の両端部をシリンダで加圧把持しながら引っ張り曲げ加工を行う方法と比較して、曲げ加工時の把持部分における滑り量を低減することで、曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して寸法精度を向上させた鋼管の曲げ加工品を製造することができる。
【０００８】
第２の発明に係る鋼管の曲げ加工方法は、第１の発明に係る鋼管の曲げ加工方法であって、第２のステップでは、鋼管の両端にそれぞれ形成された拡管部を第２金型によって把持させる。
ここでは、鋼管の両端部に形成された拡管部をそれぞれ第２金型によって把持した状態で鋼管の曲げ加工を行う。
これにより、片側にのみ拡管部が形成された鋼管の曲げ加工時と比較して、両端の把持部分における金型等の把持部材と鋼管との間における滑り量をさらに効果的に低減することができる。この結果、曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して、さらに寸法精度の高い鋼管を得ることができる。
【０００９】
第３の発明に係る鋼管の曲げ加工方法は、第１または第２の発明に係る鋼管の曲げ加工方法であって、第２のステップでは、拡管部の内径側に挿入部材を挿入して、拡管部を第２金型によって把持させる。
ここでは、第２金型によって把持される鋼管の拡管部を、拡管部の内径側にマンドレル等の挿入部材を挿入した状態で第２金型によって把持させる。
【００１０】
これにより、第２金型によって拡管部を把持して引っ張り曲げ加工を行った場合でも、拡管部の内径側に挿入部材が入っているために、拡管部が第２金型によって押しつぶされてしまうことを防止することができる。この結果、引っ張り曲げ加工時に負荷がかかりやすい拡管部の変形を最小限としつつ、高精度な鋼管の曲げ加工方法を実現することができる。
【００１１】
第４の発明に係る鋼管の曲げ加工方法は、第１から第３の発明のいずれか１つに係る鋼管の曲げ加工方法であって、第３のステップでは、第２金型を鋼管の延伸方向に引っ張りながら、第１金型を鋼管に対して押し付ける。
ここでは、鋼管の拡管部を把持する第２金型を鋼管の延伸方向へ引っ張りながら第１金型を押し付けて引っ張り曲げ加工を行う。
これにより、第２金型の引っ張り方向を変えることなく、鋼管の引っ張り曲げ加工を行うことができるため、曲げ加工を行う装置の構成を簡略化することができる。
【００１２】
第５の発明に係る鋼管の曲げ加工装置は、第１から第４の発明のいずれか１つに係る鋼管の曲げ加工方法を実施する鋼管の曲げ加工装置であって、第１金型と、第２金型と、を備えている。第１金型は、鋼管に対して押し付けられて曲げ加工の型となる。第２金型は、鋼管の一部に形成された拡管部を把持する。
【００１３】
これにより、引っ張り曲げ加工時において、他の部分よりも管径が大きい拡管部が第２金型内に引っ掛かった状態となるため、第２金型による把持部分における鋼管との間の滑り量を低減することができる。この結果、従来の鋼管の両端部をシリンダで加圧把持しながら引っ張り曲げ加工を行う方法と比較して、曲げ加工時の把持部分における滑り量を低減することで、曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して寸法精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る装置によれば、曲げ加工時の把持部分における滑り量を低減することで、曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して寸法精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る鋼管のストレッチベンド方法（曲げ加工方法）およびストレッチベンド装置（曲げ加工装置）について、図１〜図１１を用いて説明すれば以下の通りである。
ここではまず、本実施形態に係る鋼管のストレッチベンド方法の前提となる鋼管の拡管部を成形するための方法およびその装置について、図１〜図５を用いて説明する。
【００１６】
［拡管成形装置１０の構成］
拡管成形装置１０は、異形鋼管Ｐの内部に所定の形状を有する拡管成形用のパンチ１２を挿入して拡管成形を行う装置であって、図１に示すように、メインシリンダ１１と、拡管成形用のパンチ１２と、ダイ１３と、サイド金型２１を含むサイド加圧装置１５と、制御部２０と、を備えている。
【００１７】
異形鋼管Ｐは、油圧ショベル等の建設機械に搭載されるキャブを構成するフレーム支柱用に形成される部材であって、円形断面の丸鋼管をロールフォーミングによって異形断面に成形される。
メインシリンダ１１は、固定配置された異形鋼管Ｐに対して、パンチ１２を挿入するための押圧力を付与する。
【００１８】
パンチ１２は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、異形鋼管Ｐの内部に挿入されて異形鋼管Ｐに拡管部Ｐ１を形成するための部材であって、第１の面１２ａと、第１の面１２ａに対して平行な第２の面１２ｂおよび第３の面１２ｃと、テーパ部１２ｄと、を有している。第２の面１２ｂと第３の面１２ｃとは、第１の面１２ａからの距離がそれぞれｌ１，ｌ２（ｌ１≠ｌ２）と異なるように配置されており、テーパ部１２ｄを介してつながっている。このパンチ１２を用いて拡管成形を行うことで、第１の面１２ａと第２の面１２ｂとの平行部を保ったまま一方の面の一部を拡管成形することができる。
【００１９】
ダイ１３は、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、拡管成形を行う対象となる異形鋼管Ｐの外周を、後述するサイド金型２１とともに覆うように配置されている。そして、パンチ１２が挿入される異形鋼管Ｐに沿ってダイ１３を設置することで、拡管成形の成形性を向上させることができる。
サイド加圧装置１５は、拡管成形の対象となる異形鋼管Ｐの一方の開口端部に対して、パンチ１２の挿入方向と同じ方向に向かって押圧力を付与する機構であって、図１に示すように、サイド金型２１、金型保持部２２、シャフト２３およびモータＭを有している。サイド金型２１は、シャフト２３の先端部分に装着された金型保持部２２に対して取り付けられており、モータＭから伝達される回転駆動力によって金型保持部２２がシャフト２３ごとＦ方向へ前進することで、異形鋼管Ｐの開口端部に対して押圧力を付与する。なお、モータＭは、ＡＣサーボモータであって、メインシリンダ１１におけるパンチ１２を前進させる際のストロークおよび速度に基づいて、異形鋼管Ｐの開口端部に向かって適度な押圧力を付与するように、制御部２０によってフィードフォワード制御される。
【００２０】
制御部２０は、上述のように、メインシリンダ１１におけるパンチ１２を前進させるストロークや速度を受信して、サイド加圧装置１５によるサイド金型２１を最適な押圧力によって前進させるようにモータＭの回転制御を行う。
＜本拡管成形装置１０による拡管成形の流れ＞
本実施形態では、上述した構成を備えた拡管成形装置１０において、図５に示すフローチャートに従って、以下に示すような手順で異形鋼管Ｐの拡管成形を行う。
【００２１】
すなわち、本実施形態の拡管成形装置１０では、ステップＳ１において、図３（ａ）に示すように、ダイ１３にセットされた異形鋼管Ｐに対して、パンチ１２を挿入していくように、メインシリンダ１１（図１参照）の伸展を行う。
次に、ステップＳ２では、異形鋼管Ｐ内へのパンチ１２の挿入のタイミング、パンチ１２の挿入ストロークに基づいて、モータＭによってサイド金型２１を異形鋼管Ｐのパンチ１２挿入側の開口端部に対して押し当てながら前進させて押圧する。
【００２２】
このとき、パンチ１２は、図３（ｂ）に示すように、異形鋼管Ｐの内部へと挿入される。そして、サイド金型２１は、異形鋼管Ｐの断面における拡管成形側の部分を押圧する。
次に、ステップＳ３では、異形鋼管Ｐ内にパンチ１２が挿入されていく過程において、異形鋼管Ｐが拡管されて薄肉化が開始するまで、パンチ１２の挿入およびサイド金型２１の押圧を継続する。このとき、異形鋼管Ｐは、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、高さｈ、幅ｂ１の断面を、テーパ角度θのテーパ部分を有するパンチ１２を挿入することによって、幅（ｂ１＋ｂ２）に拡管するように成形される。そして、サイド金型２１は、この拡管される部分に対して集中的に押圧力を付与する。
【００２３】
なお、この異形鋼管Ｐの拡管率は、以下の関係式（１）に基づいて算出される。
拡管率＝ｂ２／ｂ１  ・・・・・（１）
そして、異形鋼管Ｐの薄肉化が始まると、ステップＳ４へ進み、制御部２０は、一旦所定の値で一定の押圧力を付与されていたサイド金型２１の押圧力を、さらに上昇させるように制御を行う。
【００２４】
ここで、異形鋼管Ｐの薄肉化が始まったことは、異形鋼管Ｐの内部に挿入されるパンチ１２の押圧力の上昇が止まったタイミングＡを検出することによって判断される。つまり、異形鋼管Ｐ内にパンチ１２を挿入していく過程において、異形鋼管Ｐの薄肉化が始まるまでは異形鋼管Ｐの内径よりも大きい外径を有するパンチ１２を所定の挿入ストロークを維持したままで挿入するためには、パンチ１２の押圧力を上昇させながら挿入していく必要がある。一方、異形鋼管Ｐの薄肉化が始まると、パンチ１２の押圧力の上昇は停止して所定値付近で横ばいになる。このため、異形鋼管Ｐ内に挿入されるパンチ１２の押圧力の上昇が停止したタイミングＡを検出することで、サイド金型２１を押圧する力を上昇させるタイミングＣとして設定することができる。これにより、薄肉化が始まるのとほぼ同時に、異形鋼管Ｐの開口端部を押し込むための押圧力を増大させることで、薄肉化が局所的に進んで成形不良となることを防止することができる。
【００２５】
なお、サイド金型２１は、上述した押圧力を上昇させて所定の最大値Ｄに到達すると、一定になるように制御される。
次に、ステップＳ５では、パンチ１２の押圧、サイド金型２１の押圧を継続し、メインシリンダ１１がパンチ１２を所定の位置まで進行させると、成形完了として判定し、ステップＳ６へと進む。
【００２６】
次に、ステップＳ６では、異形鋼管Ｐの内部に挿入されたパンチ１２を取り出すとともに、ステップＳ７において、サイド金型２１の押圧も解除して異形鋼管Ｐの側方から退避させる。
本実施形態の異形鋼管Ｐの拡管成形装置１０では、以上のように、拡管成形用のパンチ１２を異形鋼管Ｐ内に挿入していくと同時に、サイド金型２１を用いて異形鋼管Ｐの開口端部の一部を押圧する。
【００２７】
これにより、拡管成形用のパンチ１２の挿入によって薄肉化することで拡管成形される異形鋼管Ｐが、局所的に薄肉化して成形不良となってしまうことを回避して、拡管成形における成形性を向上させることができる。
＜ストレッチベンド装置５０の構成＞
本実施形態では、異形鋼管Ｐの両端部にそれぞれ上述した拡管成形方法によって拡管部Ｐ１を成形した後、まず、異形鋼管Ｐのほぼ中央部分に小さい曲げ半径Ｒ部分（Ｒ＝２０４ｍｍ（図９（ａ）参照））の曲げ加工を行う。
【００２８】
ここで、その後で行われる異形鋼管Ｐにおける拡管部Ｐ１の部分を把持して所定の大きい曲げ半径Ｒ形状（Ｒ＝６５００ｍｍ（図９（ｄ）参照））を形成する引っ張り曲げ加工を行うストレッチベンド装置およびストレッチベンド方法について、図６〜図１１（ｂ）を用いて説明すれば以下の通りである。
具体的には、図６に示すストレッチベンド装置５０を用いて、拡管成形された異形鋼管Ｐの両端の拡管部Ｐ１を、把持金型（第２金型）３２ａ，３２ｂによって把持し、曲げ加工用のＲ形状を有する内金型（第１金型）３１に沿って折り曲げて、異形鋼管Ｐに所望の大Ｒ形状を成形する。
【００２９】
ストレッチベンド装置５０は、図６に示すように、異形鋼管Ｐの両端がセットされる引っ張り部３０ａ，３０ｂと、内金型３１と、押圧部３４と、を備えている。
引っ張り部３０ａ，３０ｂは、それぞれ把持金型３２ａ，３２ｂと、加圧シリンダ３３ａ，３３ｂと、を有している。把持金型３２ａ，３２ｂは、異形鋼管Ｐの拡管部Ｐ１を覆うように把持する部材であって、上下に分割可能な２つの金型を合わせて構成されている。そして、この２つの金型は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す４本のボルト４１ａ〜４１ｄによって固定される。加圧シリンダ３３ａ，３３ｂは、把持金型３２ａ，３２ｂに対して連結されており、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、異形鋼管Ｐを延伸させる方向へ把持金型３２ａ，３２ｂを移動させる。
【００３０】
内金型３１は、異形鋼管Ｐの上記大Ｒ部分を形成するための金型であって、既に異形鋼管Ｐの中央部付近に形成された小Ｒの部分と、上記大Ｒの部分とを含んでおり、異形鋼管Ｐはこの内金型３１に沿ってセットされる。
押圧部３４は、上記内金型３１を異形鋼管Ｐに対して押し付けるための装置であって、油圧シリンダによって押圧力を付与する。
【００３１】
＜ストレッチベンド工程の流れ＞
ここで、上述した構成を備えたストレッチベンド装置５０によって、ストレッチベンド方法を実施する場合の各工程について、図７（ａ）〜図８（ｂ）、図９に示す各工程図、および図１０に示すフローチャート等を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、ステップＳ１１では、図９（ａ）に示すように、Ｒ＝２０４ｍｍの小Ｒが形成された異形鋼管Ｐを、内金型３１に沿って配置する。
【００３２】
次に、ステップＳ１２では、図７（ａ）に示すように、異形鋼管Ｐの両端に形成された拡管部Ｐ１の部分に、引っ張り部３０ａ，３０ｂに含まれる把持金型３２ａ，３２ｂをセットする。
次に、ステップＳ１３では、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、拡管部Ｐ１の内径側にマンドレル（挿入部材）３６を挿入した後、把持金型３２ａ，３２ｂを構成する上下の金型部材を、４本のボルト４１ａ〜４１ｄによって締め付けて固定する。ここで、拡管部Ｐ１の内径側に挿入されるマンドレル３６は、断面が拡管部Ｐ１の断面形状よりも若干小さい相似形であって、把持金型３２ａ，３２ｂによって把持された拡管部Ｐ１の部分が、後述する引っ張り曲げ加工中における変形を抑制するために挿入される。
【００３３】
次に、ステップＳ１４では、図７（ｂ）に示すように、異形鋼管Ｐの両端の拡管部Ｐ１を把持する把持金型３２ａ，３２ｂを加圧シリンダ３３ａ，３３ｂによって異形鋼管Ｐの延伸方向へ移動させる（第１段階の引っ張り）。このとき、異形鋼管Ｐの両端部に形成された拡管部Ｐ１は、図９（ｂ）および図１１（ａ）に示すように、その内側の異形鋼管Ｐの部分よりも管径が大きいため、把持金型３２ａ，３２ｂにおいて引っ掛かる。このため、異形鋼管Ｐに対して引っ張り力を付与する際の、把持金型３２ａ，３２ｂと拡管部Ｐ１との間の滑り量を、従来よりも低減することができる。
【００３４】
次に、ステップＳ１５では、図８（ａ）に示すように、異形鋼管Ｐに沿って配置された内金型３１を、押圧部３４によって異形鋼管Ｐ１側に向かって押し付けるように移動させる。このとき、異形鋼管Ｐには、図９（ｃ）に示すように、内金型３１の大Ｒ形状に沿った曲げ力が付与され、異形鋼管Ｐの一部にＲ＝６５００ｍｍの大Ｒ形状に沿った部分を形成することができる。
【００３５】
次に、ステップＳ１６では、図８（ｂ）に示すように、異形鋼管Ｐの両端の拡管部Ｐ１を把持する把持金型３２ａ，３２ｂを、再度、加圧シリンダ３３ａ，３３ｂによって異形鋼管Ｐの延伸方向へ移動させる（第２段階の引っ張り）。ここでも、第１段階の引っ張り力を付与する場合と同様に、管径が大きい拡管部Ｐ１が把持金型３２ａ，３２ｂにおいて引っ掛かった状態で引っ張られるため、把持金型３２ａ，３２ｂと拡管部Ｐ１との間の滑り量を、従来よりも低減することができる。このとき、異形鋼管Ｐには、内金型３１を押し付けたことによる曲げ力と把持金型３２ａ，３２ｂによる引っ張り力とが付与され、図９（ｄ）に示すように、異形鋼管Ｐの所望の位置に、Ｒ＝６５００ｍｍの大Ｒ形状を形成することができる。
【００３６】
次に、ステップＳ１７では、異形鋼管Ｐの両端にセットされた引っ張り部３０ａ，３０ｂ（把持金型３２ａ，３２ｂ）を外して、所望の大Ｒ形状が形成された異形鋼管Ｐを取り出す。
本実施形態のストレッチベンド装置５０によるストレッチベンド方法では、以上のように、異形鋼管Ｐの両端に形成された拡管部Ｐ１を把持金型３２ａ，３２ｂによって把持した状態で引っ張り曲げ加工を行う。
【００３７】
これにより、加工中（引っ張り力、曲げ力の付与中）の把持部分における異形鋼管Ｐの滑り量を低減することができるため、曲げ加工後における異形鋼管Ｐのスプリングバックの量を低減して寸法精度の高い曲げ加工品を製造することができる。
［本ストレッチベンド方法および装置の特徴］
（１）
本実施形態のストレッチベンド方法では、ストレッチベンド装置５０において、図１０に示すように、異形鋼管Ｐを曲げ加工用の内金型３１の傍にセット（ステップＳ１１）した後、異形鋼管Ｐの一部に形成された拡管部Ｐ１の部分を把持金型３２ａ，３２ｂによって把持した状態（ステップＳ１２，１３）で、把持金型３２ａ，３２ｂを引っ張りながら内金型３１を押し付けて、異形鋼管Ｐに対して引っ張り曲げ力を付与して曲げ加工を行う（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。
【００３８】
これにより、拡管部Ｐ１の部分が把持金型３２ａ，３２ｂ内に引っ掛かった状態で引っ張り曲げ加工を行うことで、引っ張り曲げ加工時における把持金型３２ａ，３２ｂと拡管部Ｐ１との間の滑り量を低減することができる。よって、引っ張り曲げ加工時において、異形鋼管Ｐに対して引っ張り力および曲げ力をロス無く付与することができる。この結果、曲げ加工後における異形鋼管Ｐのスプリングバック量が低減し、曲げ加工後における異形鋼管Ｐの寸法精度を向上させることができる。また、引っ張り曲げ加工時に、拡管部Ｐ１を利用することで、従来の上下から管端部をシリンダによって挟み込む等の大掛かりな装置が不要になるため、曲げ加工装置のコストダウンが図れる。さらには、管端部をシリンダで挟み込んで曲げ加工を行う従来の方法と比較して、曲げ加工後における管端部の変形を最小限に抑えることができるため、異形鋼管Ｐの端部を曲げ加工後に切断する必要がなくなり、製品歩留りを向上させることができる。
【００３９】
（２）
本実施形態のストレッチベンド方法では、図７等に示すように、異形鋼管Ｐの両端に形成された拡管部Ｐ１を、それぞれ把持金型３２ａ，３２ｂによって把持した状態で、引っ張り曲げ加工を行う。
これにより、異形鋼管Ｐに対して引っ張り曲げ力を付与した際の把持金型３２ａ，３２ｂにおける異形鋼管Ｐの滑り量を、異形鋼管Ｐの一端のみに拡管部Ｐ１を形成した場合と比較して、さらに効果的に低減することができる。この結果、異形鋼管Ｐに対して引っ張り力と曲げ力とを効率よく付与して、スプリングバックの少ない曲げ加工品を成形することができる。
【００４０】
（３）
本実施形態のストレッチベンド方法では、図１１（ｂ）に示すように、把持金型３２ａ，３２ｂによって把持される拡管部Ｐ１の内径側に、マンドレル３６を挿入して引っ張り曲げ加工を行う。
これにより、拡管部Ｐ１を把持金型３２ａ，３２ｂによって把持した状態で引っ張り曲げ加工を行った場合でも、把持金型３２ａ，３２ｂ内における拡管部Ｐ１の変形を最小限に抑制することができる。この結果、曲げ加工後に切断される異形鋼管Ｐの端部の量を少なくすることができるため、曲げ加工品の製品歩留まりを向上させることができる。
【００４１】
（４）
本実施形態のストレッチベンド方法では、図１０に示すように、異形鋼管Ｐの両端に形成された拡管部Ｐ１を把持する把持金型３２ａ，３２ｂによって異形鋼管Ｐを延伸方向へ引っ張りながら、異形鋼管Ｐに対して内金型３１を押し付けて曲げ加工を行う（ステップＳ１４〜１６）。
【００４２】
これにより、把持金型３２ａ，３２ｂにおいては、異形鋼管Ｐに対して引っ張り力だけを付与すればよいため、ストレッチベンド装置５０の構成が複雑化することを回避することができる。
（５）
本実施形態のストレッチベンド装置５０では、把持金型３２ａ，３２ｂによって拡管部Ｐ１を把持した状態で、上述したストレッチベンド方法を実施する。
【００４３】
これにより、上述したように、引っ張り曲げ加工時において、把持金型３２ａ，３２ｂにおける拡管部Ｐ１の滑り量を低減することで、異形鋼管Ｐに対して引っ張り力と曲げ力とをロス無く付与することができる。この結果、曲げ加工後における異形鋼管Ｐのスプリングバック量を低減して、曲げ加工後の製品の寸法精度を向上させることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４４】
（Ａ）
上記実施形態では、拡管成形装置１０において、拡管成形用のパンチ１２、ダイ１３、サイド金型２１を含むサイド加圧装置１５等を用いて、異形鋼管Ｐの両端に拡管部Ｐ１を成形する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、拡管部を成形する装置や方法としては、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の装置や方法によって拡管部を成形してもよい。また、拡管部の成形は、鋼管の成形と同時に行われてもよいし、上述したように、鋼管の成形後に拡管部を別途成形するようにしてもよい。
【００４５】
（Ｂ）
上記実施形態では、異形鋼管Ｐの両端部にそれぞれ拡管部Ｐ１を成形した後、この両端の拡管部Ｐ１を把持金型３２ａ，３２ｂによって把持して曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、鋼管の片方の端部に形成された拡管部を把持し、他方の端部はシリンダ等の把持部材によって把持して曲げ加工を行ってもよい。
【００４６】
この場合でも、拡管部を把持した側については滑り量を低減できるため、一様な歪み分布を形成することで加工後におけるスプリングバックの量を低減して、従来よりも寸法精度の高い曲げ加工を行うことができる。
ただし、この場合には、他方の端部においては把持部材における鋼管との滑りが発生してしまうため、その分スプリングバックの量を十分に低減できないおそれがあるという点では、上記実施形態のように、鋼管の両端に拡管部を設け、これらを把持して曲げ加工を行うことがより好ましい。
【００４７】
（Ｃ）
上記実施形態では、ストレッチベンド装置５０において、異形鋼管Ｐの両端を把持金型３２ａ，３２ｂによって把持した状態で引っ張りながら、曲げ型用の内金型３１を異形鋼管Ｐに対して押し付けて引っ張り曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４８】
例えば、内金型を押し付けるのではなく、把持用金型を曲げ加工方向に移動させて曲げ加工を行ってもよい。
ただし、この場合には、把持用金型によって、鋼管に対して、延伸方向に引っ張る力と曲げる力とを付与する必要があるため動きが複雑化するという点では、上記実施形態のように、鋼管の引っ張り力と曲げ力とを別々の部材によって付与することがより好ましい。
【００４９】
（Ｄ）
上記実施形態では、ストレッチベンド装置５０によって曲げ半径Ｒ＝６５００ｍｍの大Ｒ形状の曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、曲げ半径Ｒの大きさについては曲げ半径Ｒ＝６５００ｍｍに限定されるものではなく、６５００ｍｍよりも小さい曲げ半径Ｒの曲げ加工であってもよいし、反対に６５００ｍｍよりも大きい曲げ半径Ｒの曲げ加工であってもよい。
【００５０】
（Ｅ）
上記実施形態では、図９（ａ）等に示すように、大きい曲げ半径Ｒの曲げ加工前に、曲げ半径Ｒ＝２０４ｍｍの小さい曲げ半径Ｒの曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、いきなり本発明に係るストレッチベンド装置によってストレッチベンド方法を実施して、曲げ加工を行ってもよい。
【００５１】
（Ｆ）
上記実施形態では、円形断面の丸鋼管をロールフォーミングによって成形された異形断面を有する異形鋼管Ｐの曲げ加工を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、異形鋼管ではなく、断面が円形の丸鋼管の曲げ加工についても、本発明の適用は可能である。
【００５２】
（Ｇ）
上記実施形態では、拡管成形後の異形鋼管Ｐをストレッチベンド装置５０において曲げ加工して、油圧ショベル等に搭載されるキャブを構成するフレーム支柱（Ａピラー）として使用する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、油圧ショベル等の建設機械に搭載されるキャブのフレーム支柱に限らず、他の用途に使用される鋼管の拡管成形においても、本発明を適用することは当然に可能である。
【実施例１】
【００５３】
ここでは、上述した実施形態に係るストレッチベンド方法およびストレッチベンド装置によって曲げ加工された異形鋼管Ｐと、従来の曲げ加工方法によって処理された拡管部のない異形鋼管Ｐａとについて、曲げ加工後におけるスプリングバック量、寸法精度について検証した実験結果について説明する。
なお、実験に使用した従来の異形鋼管Ｐａは、拡管部が形成されていないために両端をシリンダによって挟み込むように把持して曲げ加工を行った点以外、材質、長さ、および断面形状、曲げ加工に使用された内金型の大きさ、形状等については上述した実施形態に係る異形鋼管Ｐと共通の条件となっているものとする。
【００５４】
まず、上述した実施形態に係る拡管部Ｐ１を両端部に有する異形鋼管Ｐでは、図１２（ａ）に示すように、曲げ加工後における拡管部Ｐ１同士を結ぶ対角線距離は、２２５９ｍｍであった。これに対し、図１２（ｂ）に示すように、所定時間が経過してスプリングバックが発生した後における異形鋼管Ｐの対角線距離は、２２９１ｍｍであった。
一方、拡管部を持たない従来の異形鋼管Ｐａでは、図１３（ａ）に示すように、曲げ加工後における両端同士を結ぶ対角線距離は、２２５１ｍｍであった。これに対し、図１３（ｂ）に示すように、所定時間が経過してスプリングバックが発生した後における異形鋼管Ｐａの対角線距離は、２３０６ｍｍであった。
【００５５】
この結果、図１４に示すように、本実施形態に係る異形鋼管Ｐのスプリングバック量が、３２ｍｍであったのに対して、従来の異形鋼管Ｐａのスプリングバック量は５５ｍｍもあり、スプリングバック量を約４２％も低減することができた。
このように、本実施形態に係るストレッチベンド方法によって処理された異形鋼管Ｐは、曲げ加工後におけるスプリングバック量を大幅に低減して、寸法精度の高い曲げ加工品を製造できるという効果を奏することが実証された。
【００５６】
なお、以上のような好ましい結果の主な要因としては、異形鋼管Ｐの端部に拡管部Ｐ１を形成し、把持金型３２ａ，３２ｂによって把持しながら引っ張り曲げ加工を行ったことで、図１５に示すように、把持部分における滑り量が大幅に低減されたことが挙げられる。
具体的には、図１５に示すように、従来の異形鋼管Ｐａでは、滑り量が最大で約１１ｍｍであるのに対し、本実施形態に係る異形鋼管Ｐでは、滑り量が最大で約８ｍｍであった。
【００５７】
このように、本実施形態のストレッチベンド方法によれば、引っ張り曲げを行う際の両端の把持部分における滑り量を約２７％低減することができたため、上述したように、曲げ加工後におけるスプリングバック量を低減して、寸法精度の高い曲げ加工品を製造することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のストレッチベンド方法および装置は、曲げ加工時の把持部分における滑り量を低減することで、曲げ加工後における鋼管のスプリングバックを低減して寸法精度を向上させることができるという効果を奏することから、鋼管に限らず、他の材料によって形成された部材の曲げ加工に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係るストレッチベンド方法および装置の前提となる鋼管の拡管成形部を成形する装置の構成を示す側面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は、異形鋼管内にパンチを挿入する際の過程を示す側面図。
【図３】（ａ）は、異形鋼管内にパンチを挿入する際のサイド金型、パンチ、異形鋼管およびダイの位置関係を示す正面図。（ｂ）は、（ａ）を側方から見た断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は、パンチが挿入された結果、拡管成形された異形鋼管を示す正面図および断面図。
【図５】図１の拡管成形装置による拡管成形法の流れを示すフローチャート。
【図６】本発明の一実施形態に係るストレッチベンド方法を実施するストレッチベンド装置の構成を示す説明図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、図６のストレッチベンド装置を用いたストレッチベンド方法に含まれる各工程を示す説明図。
【図８】（ａ），（ｂ）は、図７（ｂ）の工程に引き続いて行われる各工程を示す説明図。
【図９】図６のストレッチベンド装置における図。
【図１０】図６のストレッチベンド装置によるストレッチベンド方法の流れを示すフローチャート。
【図１１】（ａ），（ｂ）は、図６のストレッチベンド装置に含まれる把持金型の構成を示す拡大図。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、図６に示すストレッチベンド装置によって実施されたストレッチベンド方法によって加工された異形鋼管のスプリングバック量を調べた実施例図。
【図１３】（ａ），（ｂ）は、従来のストレッチベンド装置によって実施されたストレッチベンド方法によって加工された異形鋼管のスプリングバック量を調べた比較例図。
【図１４】本実施例と従来の比較例とについて把持部分における鋼管のスプリングバック量を比較したグラフ。
【図１５】本実施例と従来の比較例とについて把持部分における鋼管の滑り量を比較したグラフ。
【符号の説明】
【００６０】
１０      拡管成形装置
１１      メインシリンダ
１２      パンチ
１３      ダイ
１５      サイド加圧装置
２０      制御部
２１      サイド金型
２２      金型保持部
２３      シャフト
３０ａ，３０ｂ  引っ張り部
３１      内金型（第１金型）
３２ａ，３２ｂ  把持金型（第２金型）
３３ａ，３３ｂ  加圧シリンダ
３４      押圧部
３６      マンドレル（挿入部材）
４１ａ〜４１ｄ  ボルト
５０      ストレッチベンド装置（鋼管の曲げ加工装置）
Ｍ      モータ
Ｐ      異形鋼管（鋼管）
Ｐ１    拡管部
【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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