(57)【要約】【課題】素材を曲げて形成され得る曲管路用の配管継手について、常温下で素材を破断させることなく曲率半径の小さい曲げ加工までを可能とする。【解決手段】成形型に倣って素材を曲げて形成され得る曲管路用配管継手の曲げ加工方法であって、断面形状において一方側と他方側との間が一部直線的に曲げられた所望のプロファイル形状からなる成形型を曲げの曲率中心側に配設し、成形型の一方側の端部において素材の一端面を保持し素材の相対移動を規制した状態で成形型の一方側に素材を配置し、この成形型の一方側と回動側保持部材とにより素材の一端側の側面部を保持すると共に、固定側保持部材で素材の他端側の側面部を保持し、常温下において素材の他端面を加圧しながら、固定側保持部材が素材の他端側の側面部を保持した状態で、素材の他端側の側面部が成形型の他方側に当接するまで成形型と共に回動側保持部材を回動させて、素材をその一端側と他端側との間で曲げるものである。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型に倣って素材を曲げて形成され得る曲管路用配管継手の曲げ加工方法であって、
断面形状において一方側と他方側との間が一部直線的に曲げられた所望のプロファイル形状からなる成形型を曲げの曲率中心側に配設し、成形型の一方側の端部において素材の一端面を保持し素材の相対移動を規制した状態で成形型の一方側に素材を配置し、
この成形型の一方側と回動側保持部材とにより素材の一端側の側面部を保持すると共に、固定側保持部材で素材の他端側の側面部を保持し、
常温下において素材の他端面を加圧しながら、固定側保持部材が素材の他端側の側面部を保持した状態で、素材の他端側の側面部が成形型の他方側に当接するまで成形型と共に回動側保持部材を回動させて、素材をその一端側と他端側との間で曲げることを特徴とする曲管路用配管継手の曲げ加工方法。
【請求項２】
素材はパイプ材である請求項１に記載の曲管路用配管継手の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素材を曲げて形成され得る曲管路用配管継手の曲げ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エルボ等は、丸棒状等の熱間鍛造品を素材として曲げ加工によって成形され、２方向からの穴あけ加工によって流体の流路となる管路を略Ｌ字形に形成して加工されていた。一般に、このような素材やパイプ材等の曲げ加工では、曲げ部の外側における素材の曲率半径値Ｒが、その素材等の外周径値Ｄの大きさより小さく（Ｒ＜Ｄ）なるような曲げ加工を行うと、曲げ部に割れやファイバカット等の破断が発生するようになる。
したがって、このような曲率半径の小さいエルボ等を製造する場合には、素材の曲げ部を加熱して曲げを行い、その後で素材に対して熱処理等を行ってから管路のための穴あけ加工が施されていた。上述した従来の技術は、当業者における周知な技術として実施されているため、特に技術文献の調査は行っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、素材の成形後、この素材に穴あけ加工を実施すると、穴あけされた素材の内部にバリ等のコンタミが残存し、このコンタミがエルボの使用時において完全に除去されていないと、エルボ等内を流通する流体の流れに支障をきたし、流体制御による動作機器に対してトラブルを引き起こす恐れが生じる。
この問題を回避するための解決手段の一つとして、エルボ等の素材を熱間鍛造品からパイプ材に代えて、その製造時に管路を形成するための穴あけ加工を実施しないエルボ等の製造方法が考えられる。
しかしながら、常温でパイプ材を曲げ加工すると、曲げ部におけるパイプ材の断面形状に対して、曲げ部の内側ではパイプ材が圧縮されてパイプ材の内壁がパイプ材の軸線側へ迫り出すために肉厚が厚くなり、外側ではパイプ材が引き伸ばされるためにパイプ材の肉厚は薄くなる。これにより、曲げ部の内側となる素材の表面には皺が形成される一方で、外側では割れや千切れ、ファイバカット等がパイプ材に生じる場合があり、上述したような曲率半径の小さいエルボ等を常温下においてパイプ材で製造することは特に困難であった。
また、曲げ部を加熱してパイプ材を曲げる加工方法は、加熱処理に伴う余分な加工工程が増えてしまい、結果としてコスト高を招く。
本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、素材を曲げて形成され得る曲管路用の配管継手について、曲げ加工後の曲げ部において、内側での素材の圧縮による変形と外側での素材の伸長による変形とを共に小さく抑えることにより、常温下で素材を破断させることなく曲率半径の小さい曲げ加工までを可能とする曲管路用の配管継手の曲げ加工方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの曲管路用配管継手の曲げ加工方法である。
請求項１に記載の曲管路用配管継手の曲げ加工方法は、成形型に倣って素材を曲げて形成され得る曲管路用配管継手の曲げ加工方法であって、断面形状において一方側と他方側との間が一部直線的に曲げられた所望の曲げ形状にプロファイル可能な成形型を曲げの曲率中心側に配設し、成形型の一方側の端部において素材の一端面を保持し素材の相対移動を規制した状態で成形型の一方側に素材を配置し、この成形型の一方側と回動側保持部材とにより素材の一端側の側面部を保持すると共に、固定側保持部材で素材の他端側の側面部を保持し、常温下において素材の他端面を加圧しながら、固定側保持部材が素材の他端側の側面部を保持した状態で、素材の他端側の側面部が成形型の他方側に当接するまで成形型と共に回動側保持部材を回動させて、素材をその一端側と他端側との間で曲げる。
これにより、曲げ加工された素材の曲げ部において、曲げの内側（曲率中心側）での素材の圧縮による変形と、外側（径方向側）での素材の伸長による変形とが共に小さく抑えられ、曲率半径の小さな曲げに対しても常温下で素材をほとんど破損させない曲げ加工を行うことができる。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの曲管路用配管継手の曲げ加工方法である。
請求項２に記載の曲管路用配管継手の曲げ加工方法では、素材はパイプ材である。
これにより、パイプ材を押圧させた状態で、断面形状が直線的に形成された型倣い部の曲折部に倣ってパイプ材を曲げ加工するため、パイプ材の曲げ部において、その軸線より外側（曲げ部の径方向側）となる部分の肉厚変化と、内側（曲げ部の曲率中心側）となる部分の肉厚変化とが共に抑制され、割れ、千切れやファイバカット等の破損がほとんどないパイプ材の曲げ加工を行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図１〜図７を用いて説明する。
本実施の形態は、素材１５としてストレート形状のパイプ材を用いて９０度エルボを形成する場合において、加工装置１で素材１５を曲げ加工する際の曲げ加工方法について説明する。
図１は、倣い成形型２に素材を配置した状態を示す加工装置１の概略平面図である。図２は、図６のＡ方向に対しての倣い成形型２の側面図であり、図３は、図１のＢ部を拡大した図２の矢視Ｃ−Ｃによる倣い成形型２等の断面平面図である。図４は、素材１５の曲げ加工方法を示すフローチャート図である。図５は、加工装置１において倣い成形型２と回動側保持部材４とが回動する直前の状態を示す平面図である。図６は、倣い成形型２と回動側保持部材４とが回動した直後の状態を示す平面図である。図７は、図２の矢視Ｃ−Ｃと同視座による曲げ加工後の素材１５の断面形状を示す平面図である。
【０００７】
はじめに、本実施の形態で用いる加工装置１について、図１〜図３を用いて簡単に述べる。
加工装置１は、図１に示すように、本発明の成形型に対応する倣い成形型２、固定側保持部材３、回動側保持部材４、押圧手段５、駆動手段（図示省略）、回動手段（図示省略）、制御手段（図示省略）等で構成され、その各動作は制御手段によって制御されるようになっている。以下、加工装置１の動作方向については、図１のＸ−Ｙ座標軸に示すように、図１の左右方向を「Ｘ方向」、上下方向を「Ｙ方向」とし、「−Ｘ方向及び＋Ｙ方向」をそれぞれ「前進方向」、それらの反対方向をそれぞれ「後退方向」とする。
【０００８】
倣い成形型２は、図１に示すように、その側部の一部において配置された素材１５に対し所望の曲げ形状にプロファイルする型倣い部６を備え、その一方端部には素材１５の保持面１６を支える支持部材８が取付具９を介して配設され、回動手段によって曲げ形状の曲率中心側に位置する回動軸心Ｐに対して回動可能に設けられた構成になっている。型倣い部６は、図２及び図３に示すように、素材１５の外周面１８の一部と当接可能な曲面形状で形成されており、その断面形状において一方側と他方側との間でほぼ直角状に形成される曲折部７の最内側が、直線的に形成されている。
型倣い部６に配置された素材１５は、倣い成形型２に対して着脱可能な固定部材１０と倣い成形型２とで素材１５の外周面１８上の一部を把持することにより固定保持されるようになっている（図２の状態参照）。
【０００９】
固定側保持部材３は、図１及び図２に示すように、倣い成形型２に配置された素材１５に対してその被押圧面１７側の外周面１８を保持する支持面１１を備え、駆動手段によりＸ方向、Ｙ方向に対して動作可能に設けられている。
回動側保持部材４は、固定側保持部材３と同様に、倣い成形型２等によって保持された素材１５に対してその保持面１６側の外周面１８を保持する支持面１２を備え、駆動手段によりＹ方向に対して動作可能であり、かつ回動手段により回動軸心Ｐに対して回動可能に設けられ、倣い成形型２と同期して回動するようになっている。
押圧手段５は、図１に示すように、倣い成形型２の一方側で配置された状態の素材１５の被押圧面１７に対し押圧面１３を介して所定の加圧力で押圧可能に配設され、Ｘ方向に対して動作可能に設けられている。
【００１０】
次に、上記のように構成された加工装置１を用いて、素材１５をほぼ直角状に曲げる加工方法を図４のフローチャート図に基き、図１、図５及び図６を用いて説明する。
いま、図１に示すように、倣い成形型２、固定側保持部材３、回動側保持部材４、押圧手段５が、待機位置に位置しているものとする。
まず、ステップＳ１０で、保持面１６を支持部材８に当接させた状態で素材１５を型倣い部６に配置し、倣い成形型２と固定部材１０とを固定保持することにより、素材１５は倣い成形型２にセット完了された状態になる（図１の状態）。
【００１１】
次に、ステップＳ２０で、制御手段は、Ｙ方向に対し待機位置から回動側保持部材４と固定側保持部材３とを前進させ、支持面１２を素材１５の保持面１６側の外周面１８に、支持面１１を素材１５の被押圧面１７側の外周面１８にそれぞれ当接させる。
これにより、素材１５の保持面１６側の外周面１８が、型倣い部６、固定部材１０、支持面１２によって保持され、素材１５の被押圧面１７側の外周面１８が支持面１１によって保持された状態になる（図５の状態）。
【００１２】
次に、ステップＳ３０で、待機位置より押圧手段５を前進させて押圧面１３を素材１５の被押圧面１７に当接させ、素材１５の両端面１６、１７側が支持部材８と押圧面１３によって保持された状態になる。当接後、さらに押圧手段５を前進させ、被押圧面１７を介して押圧面１３より所定の加圧力で素材１５を押圧開始すると同時に、ステップＳ４０を行う。
すなわち、ステップＳ４０では、押圧面１３と被押圧面１７とが当接したら、制御手段は、押圧手段５が素材１５の被押圧面１７を押圧した状態で、支持面１２と素材１５の保持面１６側の外周面１８との保持状態が維持されるように倣い成形型２等の回動に合わせて固定側保持部材３をＸ方向に前進させ、支持面１１と素材１５の被押圧面１７側の外周面１８との相対的な位置関係や保持状態が維持されるように回動軸心Ｐを中心に時計回り方向に対して倣い成形型２と回動側保持部材４とを回動開始する。
倣い成形型２と回動側保持部材４は、素材１５の被押圧面１７側の外周面１８が支持面１１と型倣い部６の他方側によって保持された状態になるまで回動し、回動停止と共に押圧手段５の前進動作は停止される（図６の状態）。
【００１３】
次に、ステップＳ５０で、固定側保持部材３、回動側保持部材４、押圧手段５を後退させ、倣い成形型２と固定部材１０との固定保持を解除し、倣い成形型２から曲げ加工された素材１５を取出して、曲げ加工は終了する。
【００１４】
以上のように、本発明の曲管路用配管継手の曲げ加工方法では、素材（パイプ材）１５を押圧（圧縮）させた状態で、断面形状が直線的に形成された型倣い部６の曲折部７の最内側に倣って曲げ加工するため、パイプ材１５の曲げ部１９において、その軸線より外側（曲げ部の径方向側）となる部分の肉厚変化と、内側（曲げ部の曲率中心側）となる部分の肉厚変化を共に抑制したパイプ材１５の曲げ加工を行うことが可能となる。
すなわち、ストレート形状のパイプ材１５をほぼ直角に曲げ加工された場合であっても、図３及び図７に示すように、曲げ部１９の外側では曲げ加工時のパイプ材１５への押圧によりパイプ材１５の伸長に制限が加わって薄肉化が抑制される。一方、型倣い部６の曲折部７に倣って曲げ加工されるパイプ材１５の曲げ部１９の内側では、曲折部７の最内側に対しその断面形状を直線的な形状で形成することにより、曲げ加工によって軸線側に盛り上がろうとするパイプ材１５の肉が、曲折部７の直線的な部分をほぼ範囲として分散されるため、従来のような局部的な厚肉化を防止することができる。
したがって、パイプ材等の素材１５を用いてエルボ等の曲管路用配管継手を形成する場合、素材１５の外周径値Ｄに対して曲げ部１９の曲率半径値Ｒが小さくなる（Ｒ＜Ｄ）ような曲げ加工であっても、素材１５の曲げ部１９に、皺、割れ、千切れ、ファイバカット等の破損がほとんど発生しない曲げ加工が常温下で可能になる（図７参照）。このため、従来の曲げ加工時における曲げ部への加熱処理が不要となって、加熱処理に伴う余分な加工コストを削減することができるようになる。
【００１５】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更してもよい。
例えば、素材１５を曲げ加工するときの加工装置１は、パイプベンダにおける曲げの内側（曲率中心側）の型を倣い成形型２として形成し、この外側に固定側保持部材３と回動側保持部材４に相当する保持部材をそれぞれ配設し、素材の被押圧面１７に対して押圧可能な押圧手段等で構成される加工装置であっても良い。
また、曲げ加工される素材１５は、パイプ材の他に中実状の棒であっても良く、その外形形状は限定されるものではない。
また、型倣い部６は、固定部材１０と倣い成形型２とで素材１５の外形面１８上の一部を把持することができる面形状であれば良い。
また、曲折部１９における曲げ角度は、ほぼ直角までの範囲において任意の角度に適宜設定できるものとする。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による曲管路用配管継手の曲げ加工方法によれば、パイプ材等の素材を用いてエルボ等の曲管路用配管継手を形成する場合、素材の外周径等に対し曲げ部の曲率半径が小さくなるような曲げ加工であっても、素材の曲げ部に、皺、割れ、千切れ、ファイバカット等の破損がほとんど発生しない曲げ加工が常温下で可能になる。
このため、従来の曲げ加工時における曲げ部への加熱処理が不要となり、加熱処理に伴う余分な加工コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】倣い成形型に素材を配置した状態を示す加工装置の概略平面図である。
【図２】倣い成形型の側面図である。
【図３】図１のＢ部を拡大した倣い成形型の断面平面図である。
【図４】素材の曲げ加工方法を示すフローチャート図である。
【図５】倣い成形型と可動側成形型とが回動する直前の状態を示す平面図である。
【図６】倣い成形型と可動側成形型とが回動した直後の状態を示す平面図である。
【図７】曲げ加工後の素材の断面形状を示す平面図である。
【符号の説明】
２…倣い成形型（成形型）
３…固定側保持部材
４…回動側保持部材
１１、１２…支持面
１５…素材
１６…保持面（素材の一端面）
１７…被押圧面（素材の他端面）
１８…外周面
【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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