(57)【要約】【課題】  管の回転引き曲げに際し、管内面に迅速に潤滑剤を塗布し、生産能率を向上する。【解決手段】  マンドレル本体１２に、管内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段１４を備え、管１０を回転引き曲げ装置にセットする際、マンドレル１１を曲げ加工を行う際にあるべき位置より、前方まで挿入し、曲げ加工を行う際に、後方に引き戻されて前記あるべき位置におさまり、マンドレルが前記あるべき位置に引き戻される際に管内面に潤滑剤を塗布した後に回転引き曲げを行う。【選択図】  図１
2005186143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管を回転引き曲げ加工するときに用いるマンドレルであって、マンドレル本体に、管内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えたことを特徴とする管の回転引き曲げ用マンドレル。
【請求項２】
前記潤滑剤塗布手段は、マンドレル挿入方向を中心軸とする円周方向に複数に分割されたセグメント部材と、該セグメント部材の外周部に備えた潤滑剤保持部材を有し、
該セグメント部材の内周部は、マンドレル挿入方向にテーパ状に形成されると共に同方向あるいは逆方向に突出した鉤状部分を有し、
該セグメント部材が、マンドレルに接続されている軸の先端に同方向にテーパ状に形成された支持軸部分および、該支持軸部分前後の２つの大径部分ならびに、該大径部分のうちの少なくとも一方に設けた鉤状部分に囲まれると共に、セグメント部材の内周部の鉤状部分と前記大径部分の鉤状部分が係合し、
該セグメント部材の内周部と該支持軸部分とが、同方向に、それぞれのテーパ部を係合させて移動可能とされ、
マンドレル本体は前後２つに分割され、それぞれ前記支持軸部分前後の２つの大径部分の外周側に係合されていることを特徴とする請求項１に記載の管の回転引き曲げ用マンドレル。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転引き曲げ用マンドレルを備えたことを特徴とする管の回転引き曲げ装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の回転引き曲げ用マンドレルを用いて、管を回転引き曲げ装置にセットする際、前記マンドレルを曲げ加工を行う際にあるべき位置より、前方まで挿入し、曲げ加工を行う際に、後方に引き戻されて前記あるべき位置におさまり、前記マンドレルが前記あるべき位置に引き戻される際に管内面に潤滑剤を塗布した後に回転引き曲げを行うことを特徴とする管の回転引き曲げ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の回転引き曲げ加工に用いる回転引き曲げ用マンドレル、ならびに管の回転引き曲げ装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば自動車のエンジンの排気管に用いられるエキゾーストマニホールド等は、管（主に、ステンレス管が用いられる）を曲げて製造されることが多い。
このような管の曲げ加工においては、図７に示されるような、回転引き曲げという加工方法が用いられることが多い（例えば、特許文献１、２参照）。図７において、１は被加工材の管１０を所要の曲率半径に曲げる曲げ型、２は管１０をクランプし、曲げ型１と共に回転するクランプ型、３は管１０の中に挿入されるマンドレルで、マンドレル本体４及びその先端部に複数のボール５を有し、軸６で挿入される。７は管１０の移動と共に移動可能に構成された押さえ型、８は管１０の内側曲がり部の皺抑制のためのワイパー部材、９は管端押しを行うバックブースタである。
【特許文献１】特開昭５５−１２８３２４号公報
【特許文献２】特開平５−９６３３２号公報
【０００３】
この回転引き曲げにおいて、先述のマンドレル３が管１０の中に挿入されるのは、曲げ加工時に管１０が偏平しないようにするためであり、図８に示されるように、このマンドレル３は、先端に入れ子状のボール５と呼ばれる連結部材のついた治具である。これを軸６で管１０の中に挿入し、管を曲げる際も、この軸で、マンドレル本体４やボール５と、管１０の内面の間の摺動に耐えて、マンドレル３が動かないように固定している。
その結果、曲げ加工時には管１０の内面とマンドレル３との間に大きな摩擦力が働くことになる。これを円滑に摺動できるようにするには、マンドレル本体の表面と管の内面の間の潤滑が良好であることが求められ、曲げ加工するのに先立って、予め管１０の内面、又は、マンドレル本体４に潤滑剤を塗布しておく必要がある。
【０００４】
管の内面に予め潤滑剤を塗布しておくのは管自体の製造コストが上がってしまい、マンドレル本体に潤滑剤を塗布する場合には、曲げ本数３〜４本に一回程度しかも人手でしか塗布できない。５〜６秒／本程度の塗布時間がかかるため、生産能率が悪くなるからである。しかしながら、曲げ加工の条件が曲率半径が小さい等厳しい場合は、曲げ本数１本につき、必ずマンドレル本体に潤滑剤を塗布しなければならない場合もある。また、潤滑剤塗布を人の手で行うと、塗布が不十分であった場合には、曲げ加工後の管の板厚減少が大きくなり、その他、塗り忘れ等により、マンドレルと管の間にかじりが生じたり、マンドレルが破損したりすることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、管を曲げ加工するのに先立って、管内面に迅速に潤滑剤を塗布し、生産能率を向上する、管の回転引き曲げ用マンドレル、管の回転引き曲げ装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る管の回転引き曲げ用マンドレルは、管を回転引き曲げ加工するときに用いるマンドレルであって、マンドレル本体に、管内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えたことを特徴とする。
したがって、ほとんど人手を要することなく迅速に管内面に潤滑材を塗布することができ、曲げ加工における成形性を向上させることができる。
【０００７】
また、前記潤滑剤塗布手段は、具体的には、マンドレル挿入方向を中心軸とする円周方向に複数に分割されたセグメント部材と、該セグメント部材の外周部に備えた潤滑剤保持部材を有し、
該セグメント部材の内周部は、マンドレル挿入方向にテーパ状に形成されると共に同方向あるいは逆方向に突出した鉤状部分を有し、
該セグメント部材が、マンドレルに接続されている軸の先端に同方向にテーパ状に形成された支持軸部分および、該支持軸部分前後の２つの大径部分ならびに、該大径部分のうちの少なくとも一方に設けた鉤状部分に囲まれると共に、セグメント部材の内周部と前記大径部分の鉤状部分が係合し、
該セグメント部材の内周部と該支持軸部分とが、同方向に、それぞれのテーパ部を係合させて移動可能とされ、
マンドレル本体は前後２つに分割され、それぞれ前記支持軸部分前後の２つの大径部分の外周側に係合されていることを特徴とする。
このように構成することにより、各セグメント部材に前方への力が作用すると、各セグメント部材がテーパ部により拡径するので、潤滑剤保持部材が管内面に密接し潤滑剤を塗布することができる。
【０００８】
また、本発明は、請求項１または２に記載の回転引き曲げ用マンドレルを備えたことを特徴とする管の回転引き曲げ装置である。
上記のように構成された回転引き曲げ用マンドレルを備えた回転引き曲げ装置とすることにより、曲げ加工性の良好な管を能率良く生産することが可能となる。
【０００９】
また、本発明は、請求項１または２に記載の回転引き曲げ用マンドレルを用いて、管を回転引き曲げ装置にセットする際、前記マンドレルを曲げ加工を行う際にあるべき位置より、前方まで挿入し、曲げ加工を行う際に、後方に引き戻されて前記あるべき位置におさまり、前記マンドレルが前記あるべき位置に引き戻される際に管内面に潤滑剤を塗布した後に回転引き曲げを行うことを特徴とする管の回転引き曲げ方法である。
管及びマンドレルをセットする際には、上記のようにマンドレルを当初、曲げ加工中にマンドレルがあるべき位置よりも前方へ挿入し、ついで、そのあるべき位置に引き戻す。これによって、潤滑剤塗布手段が拡径し、マンドレルが引き戻される際に管内面に潤滑剤を塗布することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、管の回転引き曲げ加工における成形性を向上させることができるとともに、加工時間の短縮が可能で生産能率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態の一例を示す管の回転引き曲げ装置の部分断面図、図２はこの管の回転引き曲げ装置に用いるマンドレルの側面図、図３はこのマンドレルに設けられる潤滑剤塗布手段の断面図、図４は潤滑剤塗布手段の閉じた状態及び開いた状態を示す説明図である。
【００１２】
この実施形態のマンドレル１１は、ボール５以外のマンドレル本体１２に、潤滑剤を管１０（図２乃至図４では省略）の内面に塗布する機構（潤滑剤塗布手段）１４を設けたものである。潤滑剤塗布手段１４は、図３、図４に示すように、マンドレル挿入方向を中心軸とする円周方向に複数に分割されたセグメント部材１５を有し、各セグメント部材１５の外周部には、例えば布やスポンジなどのような潤滑剤保持部材１６が接着剤等で取り付けられている。またここでは、潤滑剤保持部材１６も分割されているが、伸縮自在なリング状の一体物でもよい。
【００１３】
マンドレル本体１２は前後２つ（１２ａ、１２ｂ）に分割され、それぞれ、マンドレル１１に接続されている軸６の先端にマンドレル挿入方向にテーパ状に形成された支持軸部分１８前後の２つの大径部分（１７ａ、１７ｂ）の外周側に係合されている。
各セグメント部材１５は、マンドレル１１に接続されている軸６の先端に同方向にテーパ状に形成された支持軸部分１８および、該支持軸部分１８前後の２つの大径部分（１７ａ、１７ｂ）ならびに、該大径部分（１７ａ、１７ｂ）のうちの少なくとも一方に設けた鉤状部分１７ｃに囲まれると共に、鉤状部分１７ｃは、セグメント部材１５のマンドレル挿入方向とは逆側（図では逆側だが反対側にあってもよい）の内周部に突出した鉤状部分１６ａとある程度の隙間（０．１〜１５ｍｍ）をもって係合する。後述の拡径したときにセグメント部材１５が脱落するのを防止するためである。
各セグメント部材１５の内周部と、支持軸部分１８とは、同方向に、それぞれのテーパ部２０、１９を係合させて移動可能とされる。
図３中では、後側の大径部分に鉤状部分１７ｃを設けているが、別に前側の大径部分に設けても良いし、両側に設けても良い（例えば、先端の大径部分１７ａを取り外し可能な構造とすることで簡単に装着することができるが、必ずしもこれに限るものではなく、一体であってもよい）。
そして、潤滑剤塗布手段１４を２つに分離されたマンドレル本体部分１２ａ、１２ｂの間に保持する。また、マンドレル本体１２の少なくとも後方部分１２ｂはマンドレル軸６に対して図示しない鉤状の機構によりある一定の距離だけ動ける（摺動する）ように取り付けられており、前方部分１２ａは大径部分１７ａに固定されている。ここでいう係合とは、このようにある一定の範囲内で摺動できる場合も、あるいは固定されている場合も、両方とも含む意味とする。
【００１４】
上記のように構成されたマンドレル１１を、従来のマンドレルに代えて、図７に示した管の回転引き曲げ装置に使用する。この状態を図１に示してある。したがって、本発明の管の回転引き曲げ装置において、マンドレル１１以外の構成要素は従来のものと同じであるので、特に断らない限り同一符号を付して説明は省略する。
【００１５】
被加工材である直管１０に対し、曲げ加工を実施するにあたって、管１０を本発明の管の回転引き曲げ装置にセットする際の手順について説明する。
【００１６】
まず、潤滑剤塗布手段１４の潤滑剤保持部材１６に予め通常よく用いられる潤滑剤（一般防錆油等）を湿潤させておく。ついで、本発明の管の回転引き曲げ装置にセットされた管１０の中にマンドレル１１を軸６と共に挿入していく。このとき、マンドレル１１を当初、曲げ加工中にマンドレル１１があるべき位置よりも前方へ挿入する。どの程度前方か、というと特に制限はない。マンドレルを挿入したのと反対側の管端まででもよいし、あるべき位置にマンドレルをセット時に換算してボール５の存する範囲をカバーできる管の内周範囲までであってもよい。ここで、マンドレル１１の「あるべき位置」とは、図５に示すように、曲げ型１の中心Ｏと管１０の接点（曲げ開始位置）Ｐとを結ぶ直線２２上にマンドレル本体１２の先端２１が一致する位置を含めて前後それぞれ数ｍｍの範囲（ａ＋ｂ）内にある位置をいう。また、この「あるべき位置」は、管の直径、肉厚、材質、曲げ半径等、曲げ加工条件によって異なる。
【００１７】
また、マンドレル１１を挿入する際には、潤滑剤塗布手段１４の各セグメント部材１５及び潤滑剤保持部材１６にはマンドレル挿入方向に対し、後ろ向きの力がかかるので、各セグメント部材１５は、図４（ａ）に示すように閉じた状態になっており、各セグメント部材１５上の潤滑剤保持部材１６は管１０の内面にほとんど接することはない（接しても別に問題はないが）。したがって、スムーズにマンドレル１１を挿入することができる。
【００１８】
次に、あるべき位置より前方へ挿入されたマンドレル１１は、あるべき位置に引き戻されてセットされる。このとき、潤滑剤塗布手段１４は、各セグメント部材１５がマンドレル本体１２の後方部分１２ｂによって押され、マンドレル挿入方向に径大となっているテーパ部１９と２０の係合によって拡径するため、図４（ｂ）に示すように開いた状態となる。そのため、各セグメント部材１５上の潤滑剤保持部材１６はマンドレル本体１２の外径以上に拡径され、管１０の内面に密接し、マンドレル１１があるべき位置に引き戻される際に、潤滑剤を塗布することになる。
その後、曲げ型１およびクランプ型２を図１のように矢印方向に回転させると、潤滑剤塗布手段１４により管１０の内面に潤滑剤を塗布しながら曲げ加工が行われる。
したがって、曲げ加工に先立って潤滑剤を塗布した管１０の内面部分とマンドレル本体１２の前方部分１２ａやボール５は接触した場合でも滑らかに摺動し、曲げ加工中は管内面に潤滑剤が塗布されつつ曲げ加工が行われるので、従来技術に比べ、曲げ加工における成形性を向上させることができるとともに、加工時間の短縮が可能となる。また、このマンドレル１１では、数１０本につき１回の割合で潤滑剤を潤滑剤塗布手段１４に補給すればよいので生産能率が上がる。
更に、チューブ等を用いて、外部より潤滑剤を塗布手段１４に補給できる仕組みを設けることで、時間的ロスをゼロにすることも可能になる。
【００１９】
なお、上記の説明では、潤滑剤塗布手段１４は、あるべき位置より前方へ挿入されたマンドレル１１をあるべき位置に引き戻す際にマンドレル本体１２の後方部分１２ｂで押すようにして拡径するようになっているが、潤滑剤塗布手段１４が管内面との接触による摩擦力のみで拡径するようにしてもよい。したがって、潤滑剤塗布手段１４を押すためのマンドレル本体の後方部分１２ｂを軸６に対してある一定の範囲内でだけ摺動できるように構成することは必ずしも必要ではない。
【００２０】
また、あるべき位置より前方へ挿入されたマンドレル１１が、曲げ加工直前にあるべき位置まで後退して、潤滑剤を管内面に塗布するにはある程度の時間がかかる。しかし、従来技術でも、管１０を回転引き曲げ装置にセットして、曲げ加工が開始されるまでの間には、クランプ型２および押さえ型７によって管１０を固定する時間があるため、その間にマンドレル１１による管内面への潤滑剤塗布を行えば、時間的ロスはゼロである。
なお、曲げ加工前または曲げ加工中のマンドレルの各時点における位置の設定であるが、曲げ加工条件によって異なるため、適宜設定してよい。
以上、本発明を実施するための最良の形態について、その実施の形態を説明したが、本発明はその形態に限らず、管内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段をマンドレル本体に備えるものであれば、それ以外の形態であってもよい。
【実施例】
【００２１】
引っ張り強さ４４０ＭＰａ級の鋼管を用い、本発明のマンドレルを用い、本発明の方法で、曲げ半径４０ｍｍの、俗に１．０Ｄ曲げと呼ばれる曲げ加工を１０００本実施した。曲げ角度は４５度である。これを本発明例とした。
同じ鋼管を、同じ曲げ加工条件で、潤滑条件を、マンドレルに曲げ加工３回に１回の割合で潤滑剤を塗布するようにして、曲げ加工を１０００本実施した。これを比較例１とした。
また、同じ鋼管、同じ曲げ加工条件で、潤滑条件を、従来のように、毎回の曲げ加工前にマンドレルに潤滑剤を塗布するという条件で曲げ加工を１０００本実施した。これを比較例２とした。
【００２２】
以上の曲げ加工において、曲げ加工に成功／失敗した本数と曲げ加工後の鋼管の最小板厚および１０００本の曲げ加工に要した時間を調べた。
また、用いた潤滑剤は一般防錆油（粘度１５ｃｓｔ）である。
その結果を表１に示す。表１に示されるように、本発明のマンドレルおよび曲げ加工方法では、曲げ加工後の最小板厚が大きく、加工時間も短いことがわかった。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
以上の説明では、ボール型のマンドレルについて説明したが、その他に図６に示すごとく、プラグ型、フォーム型、積層板型、ケーブル型などがあり、これらの形式のマンドレルであっても本発明を適用することができる。また、図６において、１４は前記構成による潤滑剤塗布手段、２１はマンドレル本体部分の先端を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の管の回転引き曲げ装置の部分断面図。
【図２】本発明のマンドレルの側面図。
【図３】本発明のマンドレルに設けられる潤滑剤塗布手段の断面図。
【図４】潤滑剤塗布手段の閉じた状態及び開いた状態を示す説明図。
【図５】マンドレルのセット位置を示す説明図。
【図６】本発明が適用されるマンドレルの別の形式を示す図。
【図７】従来の回転引き曲げ装置の部分断面図。
【図８】従来のマンドレルの側面図。
【符号の説明】
【００２６】
１  曲げ型、２  クランプ型、５  ボール、６  軸、１０  管、１１  マンドレル、１２  マンドレル本体、１４  潤滑剤塗布手段、１５  セグメント部材、１６  潤滑剤保持部材、１６ａ  鉤状部分、１７ａ、１７ｂ  大径部分、１７ｃ  鉤状部分、１８  支持軸、１９  テーパ部、２０  テーパ部
【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】
2005186143.tif 000008
【図６】
2005186143.tif 000009
【図７】
2005186143.tif 000010
【図８】
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