(57)【要約】【課題】硬質金属のパイプを曲げ加工する場合であっても、曲げ加工部外周側での焼付きを防止できる芯金を提供することである。【解決手段】芯金１の軸部２の先端部２ａに、芯金１の軸方向と直交する軸ピン５の回りに回転し、曲げ加工部の外周側のパイプ内面と転接する転接ローラ３を設けることにより、パイプ内面と軸部２の先端部２ａとの間に相対すべりが生じないようにし、硬質金属のパイプを曲げ加工する場合であっても、曲げ加工部外周側での焼付きを防止できるようにした。【選択図】図１
2013202641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ加工されるパイプの一端側からコアマンドレルとして曲げ加工部に挿入されるパイプ曲げ加工用芯金において、前記曲げ加工部に挿入される芯金の先端部に、前記芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転し、前記曲げ加工部の外周側のパイプ内面と転接する転接ローラを設けたことを特徴とするパイプ曲げ加工用芯金。
【請求項２】
前記転接ローラを、前記曲げ加工部の曲げ基端側で前記外周側のパイプ内面と転接させるようにした請求項１に記載のパイプ曲げ加工用芯金。
【請求項３】
前記曲げ加工部の手前側の真直部で、曲げ内周側となるパイプ内面に当接され、前記芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転可能とされた第１の支持ローラを設けた請求項１または２に記載のパイプ曲げ加工用芯金。
【請求項４】
前記第１のローラよりも手前側の真直部で、曲げ外周側となるパイプ内面に当接され、前記芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転可能とされた第２の支持ローラを設けた請求項３に記載のパイプ曲げ加工用芯金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプの曲げ加工に使用するパイプ曲げ加工用芯金に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプベンダを用いてパイプを曲げ加工する際には、コアマンドレルとしてパイプの一端側から曲げ加工部に挿入される芯金が使用されている。この芯金は、曲げ加工部手前側のパイプの真直度を保持するとともに、先端部が曲げ加工部外周側のパイプ内面に当接され、曲げ加工部外周側でのパイプ材料が内側へ引ける引け変形を防止する。
【０００３】
この芯金は、曲げ加工部外周側のパイプ内面に当接される先端部を、曲げ加工されるパイプ内面に沿わせた流線形形状としたものが多い（例えば、特許文献１参照）。また、曲げ加工部のパイプ内面に沿わせるように、先端部にボール状部材を首振り可能に装着したものや（例えば、特許文献２参照）、先端部に複数の円盤状部材を首振り可能に連結したものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
これらの芯金では、曲げ加工部外周側のパイプ材料が、引け変形しようとする高い面圧で芯金の先端部に押し付けられるとともに、曲げ変形に伴う伸び変形によって芯金の先端部との間に相対すべりが生じ、曲げ加工部外周側のパイプ内面と芯金の先端部との間に焼付きが発生する。この焼付きを防止するために、通常、芯金の先端部には潤滑油が供給されている。
【０００５】
このような潤滑油の供給を不要とするために、芯金を硬質プラスチック製としたものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、焼付きが発生しても、芯金の先端部を交換できるように、芯金の先端部に軸部の回りに相対回転可能な頭部を着脱可能に装着したものも提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２０４２０号公報
【特許文献２】特開平９−３２７７２８号公報
【特許文献３】特開平７−２９０１５６号公報
【特許文献４】特開平６−５４０号公報
【特許文献５】特開２００６−２６３７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１−３に記載された従来の芯金は、例えば、ステンレス鋼パイプのように硬質金属のパイプを曲げ加工する場合は、高粘度油や極圧添加剤入りの潤滑油を供給しても、曲げ加工部外周側での焼付きを防止できない問題がある。特許文献４に記載の硬質プラスチック製の芯金は焼付きは防止できるが、硬質プラスチックは金属よりもはるかに軟質であるので、硬質金属のパイプの曲げ加工には使用することができず、引け変形も防止することはできない。
【０００８】
また、特許文献５に記載された軸部の回りに相対回転可能な頭部を装着した芯金も、頭部は交換可能であるが、焼付きそのものを防止することはできない。なお、特許文献５には、頭部の回転によってパイプとの摩擦も低減されるとの記載があるが、この軸部の回りに回転する頭部は、パイプ材料の伸び変形による相対すべりが生じる曲げ長さ方向と直交する方向へ回転するので、焼付きを防止する効果はない。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、硬質金属のパイプを曲げ加工する場合であっても、曲げ加工部外周側での焼付きを防止できる芯金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、曲げ加工されるパイプの一端側からコアマンドレルとして曲げ加工部に挿入されるパイプ曲げ加工用芯金において、前記曲げ加工部に挿入される芯金の先端部に、前記芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転し、前記曲げ加工部の外周側のパイプ内面と転接する転接ローラを設けた構成を採用した。
【００１１】
すなわち、曲げ加工部に挿入される芯金の先端部に、芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転し、曲げ加工部の外周側のパイプ内面と転接する転接ローラを設けることにより、高い面圧で芯金の先端部に押し付けられ、伸び変形によって芯金の先端部と相対移動する曲げ加工部外周側のパイプ内面を転接ローラと転がり接触させて、このパイプ内面と芯金の先端部との間に相対すべりが生じないようにし、硬質金属のパイプを曲げ加工する場合であっても、曲げ加工部外周側での焼付きを防止できるようにした。
【００１２】
前記転接ローラを、前記曲げ加工部の曲げ基端側で前記外周側のパイプ内面と転接させることにより、より効果的に曲げ加工部外周側での焼付きを防止することができる。
【００１３】
本発明者らは、先端部を流線形形状とした従来の芯金を使用して、ステンレス鋼パイプの曲げ加工を行い、焼付きの発生状況を観察した。この結果、焼付きは曲げ加工部外周側の曲げ基端側で発生していることが分かった。これは、パイプ内面と芯金の先端部との接触面圧が、曲げ基端側で最も高くなるためと考えられる。なお、曲げ先端側では芯金の先端部がほとんど接触していないことも観察された。この観察結果に基づいて、上記構成を採用した。
【００１４】
前記曲げ加工部の手前側の真直部で、曲げ内周側となるパイプ内面に当接され、前記芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転可能とされた第１の支持ローラを設けることにより、転接ローラを介して曲げ加工部の外周側から押し付けられる芯金を、背面側の第１の支持ローラで支持し、曲げ内周側となるパイプ内面と芯金との干渉を防止することができる。
【００１５】
前記第１のローラよりも手前側の真直部で、曲げ外周側となるパイプ内面に当接され、前記芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転可能とされた第２の支持ローラを設けることにより、第１の支持ローラを支点とするモーメントで第１の支持ローラと反対側へ傾こうとする芯金の基端側を第２の支持ローラで支持し、曲げ外周側となるパイプ内面と芯金との干渉も防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るパイプ曲げ加工用芯金は、曲げ加工部に挿入される芯金の先端部に、芯金の軸方向と直交する軸の回りに回転し、曲げ加工部の外周側のパイプ内面と転接する転接ローラを設けたので、パイプ内面と芯金の先端部との間に相対すべりが生じないようにして、硬質金属のパイプを曲げ加工する場合であっても、曲げ加工部外周側での焼付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は第１の実施形態のパイプ曲げ加工用芯金を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図
【図２】（ａ）は図１の芯金の変形例を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図
【図３】図１の芯金を使用してパイプを曲げ加工するパイプベンダの平面断面図
【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ曲げ加工試験後の実施例と比較例の芯金先端部の表面を示す写真
【図５】第２の実施形態のパイプ曲げ加工用芯金を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態を示す。このパイプ曲げ加工用芯金１は、真直な軸部２と、軸部２の先端部２ａで軸方向と直交する軸の回りに回転する転接ローラ３とからなる。軸部２の先端部２ａは上面側が流線形形状とされ、この先端部２ａの流線形形状とされた側に形成された凹部４に、転接ローラ３が軸方向と直交する軸ピン５で回転自在に支持されている。軸部２の基端側には、後述するパイプベンダ１０のロッド１４に取り付けるためのねじ穴２ｂが設けられている。
【００１９】
前記転接ローラ３の胴部は、パイプ内面の横断面曲率よりも少し曲率が大きい太鼓形状とされ、先端部２ａの流線形形状の基端側で、流線形形状の面よりもわずかに突出している。
【００２０】
図２（ａ）、（ｂ）は、上述した芯金１の変形例を示す。この変形例では、前記軸部２の先端部２ａの流線形形状に延びる部分が省略され、転接ローラ３が先端部２ａの上面側に形成された切欠き部６に軸ピン５で回転自在に支持されている点が異なる。その他の部分は第１の実施形態のものと同じであり、転接ローラ３の胴部は太鼓形状とされている。この変形例では、流線形形状に延びる部分がないが、曲げ加工されるパイプの外周側は、転接ローラ３に押し付けられる曲げ基端側を支点として曲げられ、省略した流線形形状の部分にはほとんど接触しないので、問題なくパイプが曲げ加工される。
【００２１】
図３は、図１に示した第１の実施形態の芯金１をコアマンドレルとして用いたパイプベンダ１０を示す。このパイプベンダ１０は、垂直な回転軸１１ａの回りに回転し、外周の型面が円弧断面とされた回転曲げ型１１と、曲げ加工されるパイプＰの先端側を円弧断面の型面で回転曲げ型１１に締め付けながら回転軸１１ａの回りに回動し、回転曲げ型１１の接線方向にパイプＰを曲げ加工する回動曲げ型１２と、曲げ加工されるパイプＰの基端側を軸方向へ移動可能に保持するパイプ保持部材１３と、先端に取り付けられた芯金１をパイプＰの基端側から曲げ加工部に挿入するロッド１４とからなる。
【００２２】
前記芯金１は、軸部２の先端部２ａの流線形形状の面が曲げ加工部の外周側に向けられ、その凹部４に装着された転接ローラ３は、曲げ加工部外周側で伸び変形するパイプＰの内面と曲げ基端側で転接する。
【実施例】
【００２３】
実施例として、図１に示したように、先端部に転接ローラを装着した芯金を用意した。また、比較例として、先端部を流線形形状のままとした従来の芯金も用意した。芯金と転接ローラは、いずれもダイス鋼ＳＫＤ１１で形成した。これらの実施例と比較例の芯金を使用して、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４５）製のパイプを直角に曲げ加工する曲げ加工試験を行った。実施例および比較例のいずれの芯金についても曲げ加工を５０回ずつ行い、試験後の芯金先端部の表面を観察した。なお、実施例のものについては芯金に潤滑油を供給せず、比較例のものについてのみ芯金の先端部に潤滑油を供給した。
【００２４】
図３（ａ）、（ｂ）は、上記試験後にそれぞれ実施例と比較例の芯金先端部の表面を撮影した写真を示す。比較例の芯金は、潤滑油を供給しても、先端部の基端側に焼付きが発生しているのが分かる。これに対して、実施例の芯金は、潤滑油を供給しなくても、先端部の転接ローラに焼付きは発生していない。なお、写真は省略するが、比較例の曲げ加工試験では、後期に曲げ加工されたパイプに曲げ加工部外周側の内面で焼付きが認められたのに対して、実施例の曲げ加工試験では、いずれのパイプも曲げ加工部外周側の内面に焼付きは認められなかった。この試験結果より、本発明に係る先端部に転接ローラを装着した芯金は、硬質金属のパイプの曲げ加工に使用しても焼付きが発生しないことが確認された。また、本発明に係る芯金は、潤滑油の供給も不要とすることができ、曲げ加工後のパイプ内面の脱脂洗浄工程を省略できる可能性もある。
【００２５】
図５は第２の実施形態を示す。このパイプ曲げ加工用芯金１は、図２に示した変形例と同様に、軸部２の先端部２ａの流線形形状に延びる部分が省略され、転接ローラ３が先端部２ａの上面側に形成された切欠き部６に軸ピン５で回転自在に支持されるとともに、パイプＰの曲げ加工部の手前側の真直部で、曲げ内周側となるパイプ内面に当接される第１の支持ローラ７ａと、第１の支持ローラ７ａよりも手前側の真直部で、曲げ外周側となるパイプ内面に当接される第２の支持ローラ７ｂが、それぞれ凹部８ａ、８ｂに軸方向と直交する軸ピン９ａ、９ｂで回転自在に支持されている。各支持ローラ７ａ、７ｂは、転接ローラ３と同様に、胴部が太鼓形状とされ、軸部２の外周面よりもわずかに突出している。
【００２６】
この実施形態では、転接ローラ３を介して曲げ加工部の外周側から押し付けられる芯金１が、背面側を第１の支持ローラ７ａで支持されるとともに、支持ローラ７ａを支点とするモーメントでその手前側で支持ローラ７ａと反対側へ傾こうとする芯金１の基端側が第２の支持ローラ７ｂで支持される。したがって、芯金１を第１および第２の支持ローラ７ａ、７ｂと転接ローラとで３点支持し、曲げ内外周両側でのパイプ内面と芯金１との干渉を防止することができる。
【００２７】
上述した各実施形態では、転接ローラや支持ローラを軸ピンを介して軸部に回転自在に支持したが、これらのローラは直接軸部に回転自在に支持してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  芯金
２  軸部
２ａ  先端部
２ｂ  ねじ穴
３  転接ローラ
４  凹部
５  軸ピン
６  切欠き部
７ａ、７ｂ  支持ローラ
８ａ、８ｂ  凹部
９ａ、９ｂ  軸ピン
１０  パイプベンダ
１１  回転曲げ型
１１ａ  回転軸
１２  回動曲げ型
１３  パイプ保持部材
１４  ロッド
【図１】
2013202641.tif 000003
【図２】
2013202641.tif 000004
【図３】
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【図５】
2013202641.tif 000006
【図４】
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