(57)【要約】【課題】配管の腹側への隆起部の形成を防止し、配管の楕円化率の低減を図り、曲げ形状を均一化させることができる配管曲げ加工装置を提供する。【解決手段】実施の形態による配管曲げ加工装置１は、配管Ｐを加熱するヒータ１０と、加熱された配管Ｐをその長手方向にヒータ１０から押し出す押出し部２と、ヒータ１０よりも配管Ｐの押出し方向前方に位置する部分を誘導して、配管Ｐの加熱された部分を曲げる配管誘導部３と、を備えている。ヒータ１０は、配管Ｐの周方向に配列された複数のヒータ個別体１１を有している。複数のヒータ個別体１０のうち曲げられる配管Ｐの腹側に配置されたヒータ個別体１１の出力は、背側に配置されたヒータ個別体１１の出力より大きくなっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を加熱するヒータと、
加熱された前記配管をその長手方向に前記ヒータから押し出す押出し部と、
前記ヒータよりも前記配管の押出し方向前方に位置する部分を誘導して、前記配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部と、を備え、
前記ヒータは、前記配管の周方向に配列された複数のヒータ個別体を有し、
複数の前記ヒータ個別体のうち曲げられる前記配管の腹側に配置された前記ヒータ個別体の出力は、背側に配置された前記ヒータ個別体の出力より大きくなっていることを特徴とする配管曲げ加工装置。
【請求項２】
前記ヒータ個別体の出力は、前記配管の背側から腹側に向って徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項３】
前記ヒータ個別体の出力は、制御装置によって調整されることを特徴とする請求項１または２に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項４】
前記ヒータ個別体は、前記配管の外周側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項５】
前記配管の内周側に、前記配管を加熱する内周側ヒータが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項６】
前記内周側ヒータは、前記配管の周方向に配列された複数の内周側ヒータ個別体を有し、
複数の前記内周側ヒータ個別体のうち腹側に配置された前記内周側ヒータ個別体の出力は、背側に配置された前記内周側ヒータ個別体の出力より大きくなっていることを特徴とする請求項５に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項７】
前記ヒータ個別体は、前記配管の内周側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項８】
前記配管の外周側に、リング状に一体に形成された、前記配管を加熱する外周側ヒータが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項９】
配管を加熱するヒータと、
加熱された前記配管をその長手方向に前記ヒータから押し出す押出し部と、
前記ヒータよりも前記配管の押出し方向前方に位置する部分を誘導して、前記配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部と、を備え、
前記ヒータは、前記配管の周方向に配列された複数のヒータ個別体を有し、
複数の前記ヒータ個別体のうち曲げられる前記配管の腹側に配置された前記ヒータ個別体と前記配管との間の距離は、背側に配置された前記ヒータ個別体と前記配管との間の距離より小さくなっていることを特徴とする配管曲げ加工装置。
【請求項１０】
前記ヒータ個別体と前記配管との間の距離は、前記配管の背側から腹側に向って徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項９に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１１】
前記ヒータは、対応する前記ヒータ個別体を前記配管の半径方向に移動させる複数の駆動部を更に有していることを特徴とする請求項９または１０に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１２】
前記ヒータ個別体は、前記配管の外周側に配置されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１３】
前記配管の内周側に、前記配管を加熱する内周側ヒータが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１４】
前記内周側ヒータは、前記配管の周方向に配列された複数の内周側ヒータ個別体を有し、
複数の前記内周側ヒータ個別体のうち前記配管の腹側に配置された前記内周側ヒータ個別体と前記配管との間の距離は、背側に配置された前記内周側ヒータ個別体と前記配管との間の距離より小さくなっていることを特徴とする請求項１３に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１５】
前記ヒータ個別体は、前記配管の内周側に配置されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１６】
前記配管の外周側に、リング状に一体に形成された、前記配管を加熱する外周側ヒータが設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１７】
配管を加熱するヒータと、
加熱された前記配管をその長手方向に前記ヒータから押し出す押出し部と、
前記ヒータよりも前記配管の押出し方向前方に位置する部分を誘導して、前記配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部と、
前記配管の周方向に配列され、前記ヒータと前記配管との間の距離を維持する複数のヒータローラと、を備えたことを特徴とする配管曲げ加工装置。
【請求項１８】
前記ヒータおよび前記ヒータローラは、前記配管の外周側に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項１９】
前記配管の内周側に、前記配管を加熱する内周側ヒータが設けられ、
前記配管の内周側に、前記配管の周方向に配列されて、前記内周側ヒータと前記配管との間の距離を維持する複数の内周側ヒータローラが設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項２０】
前記内周側ヒータおよび前記内周側ヒータローラは、着脱可能になっていることを特徴とする請求項１９に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項２１】
前記ヒータおよび前記ヒータローラは、前記配管の内周側に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項２２】
前記ヒータローラは、前記ヒータに対して前記配管の押出し方向前方および後方に配置されていることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか一項に記載の配管曲げ加工装置。
【請求項２３】
配管を加熱するヒータと、
加熱された前記配管をその長手方向に前記ヒータから押し出す押出し部と、
前記ヒータよりも前記配管の押出し方向前方に位置する前記配管の部分を誘導して、前記配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部と、
前記配管の外周側に設けられ、前記ヒータから押し出された前記配管を外周側から冷却する外周側クーラと、
前記配管の内周側に設けられ、前記ヒータから押し出された前記配管を内周側から冷却する内周側クーラと、を備えたことを特徴とする配管曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、配管曲げ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントなどで使用される配管の曲げ加工方法として、ヒータによって配管を加熱して、配管の材料強度を低下させて曲げる方法が知られている。ヒータには、例えば誘導加熱コイルを用いる場合がある。この場合、誘導加熱コイルは配管の外周側にリング状に設けられ、この誘導加熱コイルの内側を通過する配管を加熱する。一方、配管は、誘導加熱コイルから押し出されながら、配管の先端部分を把持したクランプによって誘導される。このことにより、配管の加熱された部分が曲げられる。配管を加熱する際には、誘導加熱コイルに高周波電流を流し、これにより配管に誘導電流が流れてジュール熱が発生して、配管が周方向に略均一に帯状に加熱される。加熱されて曲げられた部分はリング状のクーラによって冷却されて、配管の曲げ形状が画定される。
【０００３】
図１８に、曲げ加工された配管Ｐの断面形状の一例をヒータＨとともに示す。ここでは、大径かつ厚肉の配管Ｐを小さな曲げ半径で、紙面の左側に曲げ加工した例を示している。
【０００４】
直線状の配管Ｐを曲げ加工すると、曲げの腹側（図１８の左側）で配管Ｐの肉厚が厚くなり、背側（図１８の右側）で薄くなり、内周面が外周面に対して偏心するという現象が知られている。この現象は、配管Ｐの肉厚が厚くなればなるほど、また曲げ半径が小さくなればなるほど顕著になり得る。なお、このような現象が発生することを抑制するために、直線状態（曲げる前の状態）で内周面が外周面に対して偏心した配管Ｐを用いて、曲げ加工を行うことも知られている。この場合、曲げ加工後の内周面と外周面とを同心状にすることが可能となるが、このような配管Ｐは、入手し難く、コストが高くなり得る。
【０００５】
図１９に、曲げ加工された配管Ｐの外形の一例を示す。図１９に示す例では、配管の腹側に隆起部１００（コブ）が形成されている。
【０００６】
このような隆起部１００が形成されると、グラインダー等で削り取る作業が行われる。しかしながら、この作業には多くの工数が掛る。一方、このような隆起部１００が形成されることを防止するために、配管Ｐの径、肉厚、曲げ半径の限界値を経験的に決めて、曲げ加工が行われているが、曲げ加工の可能範囲を制限し得る。
【０００７】
図２０に、曲げ加工された配管Ｐの一例の断面図をヒータＨとともに示す。ここでは、曲げ加工を行うと、配管Ｐの断面形状が楕円化する例を示している。
【０００８】
図２０では、曲げ方向（図２０に示す横方向）とは直交する方向（図２０の上下方向）が長軸の方向となるように配管Ｐの断面形状が楕円化されている。このような現象も、一般的に知られている現象であり、曲げ加工された配管Ｐの楕円化率（扁平率）は、ＡＳＭＥ規格や、ＪＩＳ規格などで定められている。しかしながら、このような規格の許容楕円化率を満足することができない場合も起こり得る。また、楕円化が進むと、配管Ｐの一部が、図２０に示す二点鎖線のように変形してヒータＨと干渉し、曲げ加工の継続が困難になる場合があり得る。
【０００９】
楕円化率を低減するために、クランプに押し出し方向とは逆の方向から付加を与えながら曲げたり、図２１に示すように、配管Ｐに対してプレスを設けて、曲げ方向に対して直交する方向から配管Ｐを押さえ付けながら曲げ加工を行う方法も知られている。しかしながら、このような方法を採用した場合であっても、楕円化率の抑制には限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−４７７２４号公報
【特許文献２】特開平１１−９２８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図２２に、曲げ加工された配管Ｐの一例の断面をヒータＨとともに示す。図２２では、図１８と同様に、配管Ｐを紙面の横方向（より具体的には左側）に曲げている。ここに、ヒータＨの中心軸を通る縦線Ｌ（一点鎖線）を引き、腹側（縦線の左側）と背側（右側）とで配管Ｐの断面積を比較すると、腹側の部分の断面積が背側の部分の断面積より大きくなっていることがわかる。
【００１２】
一方、ヒータＨより配管Ｐに供給される熱量は、周方向に一定である。このことにより、腹側にも背側にも一定の熱量が供給される。しかしながら、腹側の部分の断面積が背側の部分の断面積より大きいことから、腹側の部分の熱容量が大きくなり、腹側の部分の温度が背側の部分の温度より低くなる。
【００１３】
図２３に、曲げ加工時の配管Ｐの断面温度分布を示す。ここでは、温度分布をハッチングで階層状に示している。図２３に示すように、腹側の部分の肉厚が厚くなることにより、腹側の部分の内周面の温度が、背側の部分の内周面の温度より低くなる。このことは、熱電対を用いた配管Ｐの温度測定や、パイロメータによる観察により知られている。例えば、配管Ｐの肉厚が５０ｍｍ以上ある場合には、内周面と外周面とで１００℃以上の温度差が生じる場合もある。
【００１４】
一般に、配管Ｐの曲げ易さは、加工時の温度に依存する。このため、図２３に示すような温度分布が生じた場合には、温度の低い腹側の部分の方が、温度の高い背側の部分の方よりも加工性が劣る。このため、配管Ｐの腹側の部分と背側の部分とにおいて変形抵抗が異なり、曲げ加工によって、図１９に示すような隆起部１００が形成され、あるいは図２０に示すように楕円化率が大きくなるという課題が生じ得る。
【００１５】
ところで、図２４に、クーラＣから押し出された配管Ｐの温度分布を示す。一般に、配管は、ヒータＨを通過する短い区間で加熱されて曲げられ、その直後に、クーラＣによって冷却され、曲げ形状が画定される。クーラＣは配管Ｐの外周側でリング状に形成されている。このことにより、クーラＣを通過する配管Ｐは、その外周側から冷却されるため、配管Ｐの外周側は冷却され易いが、内周側は冷却されにくくなる。このため、配管Ｐの内周側が十分に冷却されず、高温部１０２が残り、変形抵抗が不均一となり得る。
【００１６】
このようにして、配管Ｐの曲げ加工される位置が、外周面と内周面とで配管Ｐの押出し方向においてずれる。このため、図１９に示すような隆起部１００や図２０に示すような楕円化率の上昇を招くという課題が生じ得る。
【００１７】
以上のことから、配管の曲げ加工中に配管内部で変形抵抗が不均一になることが、隆起部の形成や配管の楕円化率の上昇の主原因であり、この変形抵抗の不均一性を改善することが本発明の目的となる。すなわち、本発明は、配管の腹側への隆起部の形成を防止し、配管の楕円化率の低減を図り、曲げ形状を均一化させることができる配管曲げ加工装置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】
【００１８】
実施の形態による配管曲げ加工装置は、配管を加熱するヒータと、加熱された配管をその長手方向にヒータから押し出す押出し部と、ヒータよりも配管の押出し方向前方に位置する部分を誘導して、配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部と、を備えている。ヒータは、配管の周方向に配列された複数のヒータ個別体を有している。複数のヒータ個別体のうち曲げられる配管の腹側に配置されたヒータ個別体の出力は、背側に配置されたヒータ個別体の出力より大きくなっている。
【００１９】
また、実施の形態による配管曲げ加工装置は、配管を加熱するヒータと、加熱された配管をその長手方向にヒータから押し出す押出し部と、ヒータよりも配管の押出し方向前方に位置する部分を誘導して、配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部と、を備えている。ヒータは、配管の周方向に配列された複数のヒータ個別体を有している。複数のヒータ個別体のうち曲げられる配管の腹側に配置されたヒータ個別体と配管との間の距離は、背側に配置されたヒータ個別体と配管との間の距離より小さくなっている。
【００２０】
また、実施の形態による配管曲げ加工装置は、配管を加熱するヒータと、加熱された配管をその長手方向にヒータから押し出す押出し部と、ヒータよりも配管の押出し方向前方に位置する部分を誘導して、配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部とを備えている。配管の周方向に、ヒータと配管との間の距離を維持する複数のヒータローラが配列されている。
【００２１】
さらに、実施の形態による配管曲げ加工装置は、配管を加熱するヒータと、加熱された配管をその長手方向にヒータから押し出す押出し部と、ヒータよりも配管の押出し方向前方に位置する配管の部分を誘導して、配管の加熱された部分を曲げる配管誘導部と、を備えている。配管の外周側に、ヒータから押し出された配管を外周側から冷却する外周側クーラが設けられている。配管の内周側に、ヒータから押し出された配管を内周側から冷却する内周側クーラが設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における配管曲げ加工装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１の配管曲げ加工装置の断面を示す図である。
【図３】図３は、図２のヒータ個別体の出力分布を説明するための図である。
【図４】図４は、図１の配管曲げ加工装置の変形例を示す部分断面図である。
【図５】図５は、図２の配管曲げ加工装置の断面の変形例を示す図である。
【図６】図６は、図２の配管曲げ加工装置の断面の他の変形例を示す図である。
【図７】図７は、図２の配管曲げ加工装置の断面の他の変形例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態における配管曲げ加工装置の断面を示す図である。
【図９】図９は、図８のヒータ個別体の位置を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図８の配管曲げ加工装置の断面の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、図８の配管曲げ加工装置の断面の他の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施の形態における配管曲げ加工装置の断面を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２の配管曲げ加工装置の長手方向断面を示す図である。
【図１４】図１４は、ヒータローラが設けられていない場合において配管を曲げる際の断面を示す図である。
【図１５】図１５は、図１２の配管曲げ加工装置において配管を曲げる際の断面を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第４の実施の形態における配管曲げ加工装置を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６の配管曲げ加工装置における配管の温度分布を説明するための図である。
【図１８】図１８は、一般的な配管曲げ加工装置において、曲げられた配管の断面を示す図である。
【図１９】図１９は、曲げられた配管に形成された隆起部を示す図である。
【図２０】図２０は、楕円化した配管の断面を示す図である。
【図２１】図２１は、プレスを用いて配管を曲げる方法を説明するための図である。
【図２２】図２２は、曲げられた配管の断面積の偏りを説明するための図である。
【図２３】図２３は、曲げられた配管の温度分布を説明するための図である。
【図２４】図２４は、クーラから押し出された配管の温度分布を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における配管曲げ加工装置について説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１乃至図３を用いて、本発明の第１の実施の形態における配管曲げ加工装置について説明する。
【００２５】
図１に示すように、配管曲げ加工装置１は、配管Ｐを加熱するヒータ１０と、加熱された配管Ｐをその長手方向にヒータ１０から押し出す押出し部２（ストック）と、ヒータ１０よりも配管Ｐの押出し方向（図１の上向きの太矢印の方向）の前方に位置する配管Ｐの部分（より具体的には先端部分）を誘導して、配管Ｐの加熱された部分を曲げる配管誘導部３と、を備えている。このうち押出し部２は、配管Ｐの末端部に当接して、配管Ｐに、その長手方向の推力を付与し、配管Ｐをヒータ１０から押し出すように構成されている。押出し部２とヒータ１０との間には、配管Ｐを案内するガイドローラ４が設けられており、配管Ｐは、スムースにヒータ１０から押し出されるようになっている。
【００２６】
配管誘導部３は、配管Ｐの先端部分を把持するクランプ５と、クランプ５に連結されたアーム７と、アーム７を回動可能に保持する保持部６と、を有している。クランプ５とアーム７は、配管Ｐの押出し方向と曲げ方向を含む平面（図１の紙面）に直交する軸を中心に回動する。このような構成により、クランプ５とアーム７とが、配管Ｐが押し出されることに伴って回動し、配管Ｐの先端部分がアーム７によって規定される円弧に沿って誘導され、配管Ｐのうちヒータ１０によって加熱された部分が曲げられる。このようにして曲げられた配管Ｐの曲げ半径は、アーム７の長さに依存する。
【００２７】
ヒータ１０に対して押出し方向前方の近傍において、配管Ｐの外周側に、ヒータ１０から押し出された配管Ｐを外周側から冷却する外周側クーラ２０が設けられている。外周側クーラ２０は、リング状に形成され、例えば、外周側クーラ２０を通過する配管Ｐに空気や水、油、ガスなどの冷媒を配管Ｐの周方向にわたって噴出することで、加熱されて曲げられた配管Ｐを冷却する。このように配管Ｐを冷却することで、配管Ｐの曲げ形状が画定される。
【００２８】
上述した、ヒータ１０、押出し部２、配管誘導部３の保持部６、外周側クーラ２０は、図示しない装置本体に取り付けられている。
【００２９】
本実施の形態においては、図２に示すように、ヒータ１０は、配管Ｐの周方向にリング状に配列された複数のヒータ個別体１１を有している。ここでは、各ヒータ個別体１１は、誘導加熱コイルによって構成されており、コイルの軸線が配管Ｐの断面の半径方向を向くように配置されている。また、各ヒータ個別体１１は、配管Ｐの外周側に配置されており、配管Ｐの外周面に対して所定のクリアランスを有して配置されている。なお、ヒータ個別体１１は、誘導加熱コイルによって構成される例に限られることはなく、例えば、ガスの燃焼によるガス炎加熱、ニクロム線などの電熱線による加熱など、任意の加熱方法を用いることができる。
【００３０】
図３に示すように、複数のヒータ個別体１１のうち曲げられる配管Ｐの腹側に配置されたヒータ個別体１１の出力は、背側に配置されたヒータ個別体１１の出力より大きくなっている。より好ましくは、ヒータ個別体１１の出力は、曲げられる配管Ｐの背側から腹側に向って徐々に大きくなっている。ここで、腹側とは、配管Ｐの曲げ部分において曲率の大きい側（曲げ半径の方向における内径側）を意味し、図２および図３における左側に相当し、背側とは、配管Ｐの曲げ部分において曲率の小さい側（曲げ半径の方向における外径側）を意味し、図２および図３における右側に相当する。なお、図２は、図１のＡ−Ａ線断面に相当する断面を示しているが、外周側クーラの図示を省略し、ヒータ１０を示している。
【００３１】
各ヒータ個別体１１には、制御装置８（図１参照）が接続されている。この制御装置８により、各ヒータ個別体１１の出力が上述のように調整される。より具体的には、制御装置８は、各ヒータ個別体１１に供給する高周波電流の電流値を調整することにより、各ヒータ個別体１１の出力を制御する。
【００３２】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち、配管Ｐの曲げ方法について説明する。
【００３３】
まず、配管Ｐを配管曲げ加工装置１にセットする。この際、直線状の配管Ｐをガイドローラ４、ヒータ１０および外周側クーラ２０に通して、配管Ｐの末端部を押出し部２に当接させる。続いて、配管Ｐの先端部分を配管誘導部３のクランプ５に把持させる。
【００３４】
次に、ヒータ１０および外周側クーラ２０を作動させる。配管Ｐの加熱された部分が所定の温度に達すると、押出し部２を駆動して配管Ｐに推力を付与する。この際、ヒータ１０の各ヒータ個別体１１には、制御装置８から高周波電流がそれぞれ供給される。これにより、ヒータ１０を通過する配管Ｐに、誘導電流が流れてジュール熱が発生し、配管Ｐが帯状に加熱される。
【００３５】
一方、配管Ｐがヒータ１０から押し出されることにより、配管誘導部３のクランプ５とアーム７が回動し、配管Ｐの先端部分が、アーム７によって規定される円弧に沿って誘導される。このことにより、配管Ｐの加熱された部分が曲げられる。
【００３６】
配管Ｐが曲げられると、曲げの腹側（図３の左側）で配管Ｐの肉厚が厚くなり、背側（図３の右側）で薄くなる。このことにより、配管Ｐの腹側の部分の熱容量が、背側の部分の熱容量より大きくなる。しかしながら、本実施の形態によれば、複数のヒータ個別体１１のうち曲げられた配管Ｐの腹側に配置されたヒータ個別体１１の出力は、背側に配置されたヒータ個別体１１の出力より大きくなっている。このことにより、肉厚が厚くなった配管Ｐの腹側に供給される熱量を、肉厚が薄くなった配管Ｐの背側に供給される熱量より大きくすることができる。このため、腹側の部分の温度と背側の部分の温度とを均一化させて、変形抵抗を均一化させることができる。
【００３７】
その後、配管Ｐを押し出し続けることにより、配管Ｐを所望の角度まで曲げることができる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、配管Ｐを加熱するヒータ１０が、配管Ｐの周方向に配列された複数のヒータ個別体１１を有し、腹側に配置されたヒータ個別体１１の出力が、背側に配置されたヒータ個別体１１の出力より大きくなっている。このことにより、配管Ｐの腹側の部分の温度と、配管Ｐの背側の部分の温度とを均一化させて、変形抵抗を均一化させることができる。このため、配管Ｐの腹側への隆起部１００（図１９参照）の形成を防止し、配管Ｐの楕円化率（図２０参照）の低減を図ることができ、曲げ形状を均一化させることができる。とりわけ、ヒータ個別体１１の出力を、背側から腹側に向って徐々に大きくすることにより、配管Ｐの変形抵抗をより一層均一化させることができ、曲げ形状をより一層均一化させることができる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、各ヒータ個別体１１の出力は、制御装置８によって調整可能になっている。このことにより、配管Ｐの径や肉厚、曲げ半径に応じて、ヒータ個別体１１の出力を適切に調整することができ、汎用性を向上させることができる。
【００４０】
なお、上述した本実施の形態においては、配管Ｐの内周側にヒータが設けられていない例について説明したが、このことに限られることはなく、図４に示すように、配管Ｐの外周側にヒータ１０のヒータ個別体１１を設けるとともに、配管Ｐの内周側に、配管Ｐを加熱する内周側ヒータ３０が設けられていてもよい。このことにより、配管Ｐの内周側の部分と外周側の部分とで温度差が生じることを防止でき、配管Ｐの温度をより一層均一化させ、曲げ形状をより一層均一化させることができる。内周側ヒータ３０は、配管Ｐを介してヒータ１０と対向する位置に配置される。このような内周側ヒータ３０は、一体に形成された構成とすることができ、例えば、誘導加熱コイルによって構成される場合には、コイルの軸線が配管Ｐの軸線に沿うように形成することができるが、内周側ヒータ３０の構成は、これに限られることはない。また、内周側ヒータ３０は、図４に示すように、押出し部２から配管Ｐ内を延びる支持部３５によって支持されて、配管Ｐの押出し方向の位置を調整するために押出し方向に移動可能になっていることが好適である。なお、図４においては、便宜上、外周側クーラ２０が省略されている。
【００４１】
また、図５に示すように、配管Ｐの内周側に、配管Ｐを加熱する内周側ヒータ４０が設けられ、内周側ヒータ４０が、配管Ｐの周方向に配列された複数の内周側ヒータ個別体４１を有するようにしてもよい。そして、これらの内周側ヒータ個別体４１のうち腹側に配置された内周側ヒータ個別体４１の出力は、背側に配置された内周側ヒータ個別体４１の出力より大きくなっていることが好適である。この場合、配管Ｐの外周側の部分と内周側の部分とで温度差が生じることを防止するとともに、配管Ｐの腹側の部分の温度と配管Ｐの背側の部分の温度とをより一層均一化させることができる。とりわけ、内周側ヒータ個別体４１の出力は、曲げられた配管Ｐの背側から腹側に向って徐々に大きくなっていることが好適である。なお、内周側ヒータ個別体４１は、図２または図３に示すヒータ個別体１１と同様に構成することができ、制御装置８によってそれぞれ制御される。
【００４２】
また、上述した本実施の形態においては、各ヒータ個別体１１が、配管Ｐの外周側に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば図６に示すように、各ヒータ個別体１１は、配管Ｐの外周側に配置されることなく、配管Ｐの内周側に配置されていてもよい。この場合においても、配管Ｐの腹側の部分の温度と、配管Ｐの背側の部分の温度とを均一化させることができる。
【００４３】
また、図７に示すように、各ヒータ個別体１１が配管Ｐの内周側に配置されるとともに、配管Ｐの外周側に、リング状に一体に形成された、配管Ｐを加熱する外周側ヒータ５０が設けられていてもよい。このような外周側ヒータ５０は、例えば、誘導加熱コイルによって構成される場合には、コイルの軸線が配管Ｐの軸線に沿うように形成することができるが、外周側ヒータ５０の構成は、これに限られることはない。図７に示す形態では、配管Ｐの内周側の部分と外周側の部分とで温度差が生じることを防止でき、配管Ｐの温度をより一層均一化させ、曲げ形状をより一層均一化させることができる。外周側ヒータ５０は、配管Ｐの軸線方向において、配管Ｐを介してヒータ１０と対向する位置に配置される。
【００４４】
（第２の実施の形態）
次に、図８および図９を用いて、本発明の第２の実施の形態における配管曲げ加工装置について説明する。
【００４５】
図８および図９に示す第２の実施の形態においては、曲げられた配管の腹側に配置されたヒータ個別体と配管との間の距離が、背側に配置されたヒータ個別体と配管との間の距離より小さくなっている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図８および図９において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
図８に示すように、ヒータ１０は、配管Ｐの周方向に配列された複数のヒータ個別体１１と、対応するヒータ個別体１１を配管Ｐの半径方向に移動させる複数のピストン１２（駆動部）を有している。すなわち、各ヒータ個別体１１が、配管Ｐの半径方向に移動可能に構成されており、ピストン１２が対応するヒータ個別体１１を半径方向に移動させることで、ヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離が調整可能に構成されている。本実施の形態においては、各ヒータ個別体１１は配管Ｐの外周側に配置されており、各ピストン１２は、対応するヒータ個別体１１より外周側に配置されている。
【００４７】
図９に示すように、複数のヒータ個別体１１のうち曲げられた配管Ｐの腹側に配置されたヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離は、背側に配置されたヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離より小さくなっている。より好ましくは、ヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離は、曲げられた配管Ｐの背側から腹側に向って徐々に小さくなっている。本実施の形態においては、ヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離は、ヒータ個別体１１の内周側端面と配管Ｐの外周面との間の距離を意味している。
【００４８】
各ピストン１２には、制御装置８（図１参照）が接続されている。この制御装置８により、各ピストン１２が制御されて、ヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離が調整される。
【００４９】
例えば、配管Ｐを配管曲げ加工装置１にセットする際には、各ヒータ個別体１１を配管Ｐの半径方向外側に位置付けて配管Ｐの挿入スペースを大きくする。そして、配管Ｐを曲げ加工する際には、図９に示すように、腹側に配置されたヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離が小さくなるように、各ヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離を調整する。このことにより、肉厚が薄くなった配管Ｐの背側よりも、肉厚が厚くなった配管Ｐの腹側にヒータ個別体１１を近づけることができ、配管Ｐの腹側に供給される熱量を、配管Ｐの背側に供給される熱量より大きくすることができる。このため、腹側の部分の温度と背側の部分の温度とを均一化させて、変形抵抗を均一化させることができる。
【００５０】
このように本実施の形態によれば、配管Ｐを加熱するヒータ１０が、配管Ｐの周方向に配列された複数のヒータ個別体１１を有し、腹側に配置されたヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離が、背側に配置されたヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離より小さくなっている。このことにより、配管Ｐの腹側の部分の温度と、配管Ｐの背側の部分の温度とを均一化させて、変形抵抗を均一化させることができる。このため、配管Ｐの腹側への隆起部１００（図１９参照）の形成を防止し、配管Ｐの楕円化率（図２０参照）の低減を図ることができ、曲げ形状を均一化させることができる。とりわけ、ヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離を、背側から腹側に向って徐々に小さくすることにより、配管Ｐの変形抵抗をより一層均一化させることができ、曲げ形状をより一層均一化させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、ヒータ１０は、対応するヒータ個別体１１を配管Ｐの半径方向に移動させる複数のピストン１２を有している。このことにより、配管Ｐの径や肉厚、曲げ半径に応じて、ヒータ個別体１１と配管Ｐとの間の距離を適切に調整することができ、汎用性を向上させることができる。また、配管Ｐをセットする際には、配管Ｐの挿入スペースを大きくすることができ、作業性を向上させることができる。
【００５２】
なお、上述した本実施の形態においては、配管Ｐの内周側にヒータ１０が設けられていない例について説明したが、このことに限られることはなく、図１０に示すように、配管Ｐの外周側にヒータ個別体１１を設けるとともに、配管Ｐの内周側に配管Ｐを加熱する内周側ヒータ４０が設けられていてもよい。図１０に示す形態においては、内周側ヒータ４０が、配管Ｐの周方向に配列された複数の内周側ヒータ個別体４１を有している。そして、これらの内周側ヒータ個別体４１のうち腹側に配置された内周側ヒータ個別体４１と配管Ｐとの間の距離が、背側に配置された内周側ヒータ個別体４１と配管Ｐとの間の距離より小さくなっていることが好適である。この場合、配管Ｐの外周側の部分と内周側の部分とで温度差が生じることを防止するとともに、配管Ｐの腹側の部分の温度と配管Ｐの背側の部分の温度とをより一層均一化させることができる。とりわけ、内周側ヒータ個別体４１と配管Ｐとの間の距離が、曲げられた配管Ｐの背側から腹側に向って徐々に小さくなっていることが好適である。なお、内周側ヒータ個別体４１と配管Ｐとの間の距離は、内周側ヒータ個別体４１の外周側端面と配管Ｐの内周面との間の距離を意味する。また、内周側ヒータ個別体４１は、図８または図９に示すヒータ個別体１１と同様に構成することができ、ここでは、制御装置８によって制御される内周側ピストン４２（内周側駆動部）によって配管Ｐの半径方向に移動可能に構成されている。また、内周側ヒータ４０は、図４の内周側ヒータ３０と同様に、一体に形成された構成としてもよい。
【００５３】
また、上述した本実施の形態においては、各ヒータ個別体１１が、配管Ｐの外周側に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図１１に示すように、各ヒータ個別体１１は、配管Ｐの外周側に配置されることなく、配管Ｐの内周側に配置されていてもよい。この場合においても、配管Ｐの腹側の部分の温度と、配管Ｐの背側の部分の温度とを均一化させることができる。また、各ピストン１２は、対応するヒータ個別体１１より内周側に配置されることが好適である。さらに、図１１に示す形態では、配管Ｐの外周側に、リング状に一体に形成された、配管Ｐを加熱する外周側ヒータ５０（図７参照）が設けられていてもよい。
【００５４】
（第３の実施の形態）
次に、図１２乃至図１５を用いて、本発明の第３の実施の形態における配管曲げ加工装置について説明する。
【００５５】
図１２乃至図１５に示す第２の実施の形態においては、ヒータに、配管の周方向に配列され、ヒータと配管との間の距離を維持する複数のヒータローラが取り付けられている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１２乃至図１５において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５６】
図１２に示すように、本実施の形態におけるヒータ１０は、図７に示すような外周側ヒータ５０と同様に、配管Ｐの外周側に配置されて、リング状に一体に形成されている。そして、このヒータ１０に、配管Ｐの周方向に配列されてヒータ１０の内周面と配管Ｐの外周面との間の距離を維持する複数のヒータローラ６０が取り付けられている。
【００５７】
ヒータローラ６０は、ヒータ１０に固定された一対のサポート６１の間に配置され、配管Ｐの長手方向に直交する方向に延びる軸６２を介してサポート６１に取り付けられている。このようにして、ヒータローラ６０は、長手方向（押出し方向）に押し出される配管Ｐに対して転動するようになっている。なお、ヒータローラ６０は、配管Ｐの半径方向に移動可能になっていることが好適である。このことにより、配管Ｐの径に応じてヒータローラ６０の位置を適切に調整することができ、汎用性を向上させることができる。また、配管Ｐの半径方向におけるヒータローラ６０の位置は、配管Ｐの曲げ加工を行っている間、固定されることが好適である。
【００５８】
本実施の形態では、図１２および図１３に示すように、周方向に略等間隔（９０°の間隔）で配置された４つのヒータローラ６０が、ヒータ１０に対して配管Ｐの押出し方向前方および後方に配置されている。なお、ヒータローラ６０の個数や配置などは、これに限られることはなく、任意である。ヒータローラ６０は、ヒータ１０ではなく、外周側クーラ２０やその他の配管曲げ加工装置１の装置本体などの構成部材に取り付けられるようにしてもよい。また、ヒータローラ６０は、耐高温性を有する金属材料により形成されていることが好ましく、例えば、インコネル６１７材を好適に用いることができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、上述したようなヒータローラ６０が、配管Ｐの外周側だけでなく内周側にも設けられている。すなわち、配管Ｐの内周側に、配管Ｐを加熱する内周側ヒータ３０が設けられている。この内周側ヒータ３０は、図４の内周側ヒータ３０と同様に、一体に形成された構成となっている。内周側ヒータ３０には、配管Ｐの周方向に配列され、内周側ヒータ３０の外周面と配管Ｐの内周面との間の距離を維持する複数の内周側ヒータローラ６５が取り付けられている。
【００６０】
内周側ヒータローラ６５は、上述したヒータローラ６０と同様の構成とすることができ、ここでは、周方向に略等間隔（９０°の間隔）で配置された４つの内周側ヒータローラ６５が、内周側ヒータ３０に対して配管Ｐの押出し方向前方および後方に配置されている。また、内周側ヒータローラ６５は、上述したヒータローラ６０と同様にして、内周側ヒータ３０に固定された一対のサポート６６の間に配置され、配管Ｐの長手方向に直交する方向に延びる軸６７を介してサポート６６に取り付けられている。
【００６１】
図１２および図１３に示す例では、内周側ヒータ３０は、配管Ｐの外周側に設けられたヒータ１０に対して同心状に配置されている。しかしながら、配管Ｐを曲げた際に、図１４に示すように、配管Ｐが、外周側に設けられたヒータ１０や、内周側に設けられた内周側ヒータ３０に干渉する場合も考えられる。このような場合には、図１５に示すように、内周側ヒータ３０を、配管Ｐの内周面が外周面に対して偏心することを見込んで、配管Ｐの外周側のヒータ１０に対して偏心させてもよい。このことにより、配管Ｐが内周側ヒータ３０に干渉することを防止することができる。
【００６２】
内周側ヒータ３０と内周側ヒータローラ６５は、支持部３５に対して着脱可能になっている。すなわち、図１３に示すように、支持部３５に留め金６８（フランジ）が設けられており、留め金６８にボルト６９を用いて取付部材７０が取り付けられ、この取付部材７０に、内周側ヒータ３０と内周側ヒータローラ６５とが取り付けられている。このようにして、内周側ヒータ３０と内周側ヒータローラ６５は、取付部材７０と共に支持部３５から着脱可能になっている。このことにより、配管Ｐの径や肉厚、曲げ半径に応じて、適切な径を有する内周側ヒータ３０と内周側ヒータローラ６５とを取り付けることができ、汎用性の向上が可能になっている。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、ヒータ１０に、配管Ｐの周方向に配列され、ヒータ１０と配管Ｐとの間の距離を維持する複数のヒータローラ６０が取り付けられている。このことにより、ヒータ１０と配管Ｐとの間の距離を一定に維持することができ、配管Ｐの曲げ形状を規制することができる。このため、配管Ｐの腹側への隆起部１００（図１９参照）の形成を防止し、配管Ｐの楕円化率（図２０参照）の低減を図ることができ、曲げ形状を均一化させることができる。また、配管Ｐを曲げ加工する際に、配管Ｐが、外周側に設けられたヒータ１０または内周側に設けられた内周側ヒータ３０に干渉することを防止できる。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、配管Ｐの内周側に、内周側ヒータ３０が設けられ、この内周側ヒータ３０に、配管Ｐの周方向に配列され、内周側ヒータ３０と配管Ｐとの間の距離を維持する複数の内周側ヒータローラ６５が取り付けられている。このことにより、配管Ｐの曲げ形状をより一層規制することができ、曲げ形状をより一層均一化させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、ヒータローラ６０は、ヒータ１０に対して配管Ｐの押出し方向前方および後方に配置されている。このことにより、ヒータ１０と配管Ｐとの間の距離をより一層一定に維持することができ、配管Ｐの曲げ形状を規制することができる。
【００６６】
なお、上述した本実施の形態においては、配管Ｐの外周側に、ヒータ１０およびヒータローラ６０が設けられるとともに、配管Ｐの内周側に、内周側ヒータ３０および内周側ヒータローラ６５が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、配管Ｐの内周側に内周側ヒータ３０および内周側ヒータローラ６５は設けられていなくてもよい。あるいは、上述したヒータ１０およびヒータローラ６０は、配管Ｐの外周側ではなく内周側に配置されていてもよい。いずれの場合においても、配管Ｐの曲げ形状を規制することができる。
【００６７】
（第４の実施の形態）
次に、図１６および図１７を用いて、本発明の第４の実施の形態における配管曲げ加工装置について説明する。
【００６８】
図１６および図１７に示す第４の実施の形態においては、配管の内周側に、ヒータから押し出された配管を冷却する内周側クーラが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１６および図１７において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６９】
図１６に示すように、本実施の形態におけるヒータ１０は、図７に示すような外周側ヒータ５０と同様に、配管Ｐの外周側に配置されて、リング状に一体に形成されている。そして、配管Ｐの内周側に、ヒータ１０から押し出された配管Ｐを内周側から冷却する内周側クーラ８０が設けられている。この内周側クーラ８０は、配管Ｐを介して外周側クーラ２０と対向する位置に配置され、図１に示す外周側クーラ２０と同様に構成することができる。また、内周側クーラ８０は、図１６に示すように、押出し部２から配管Ｐ内を延びる支持部３５によって支持されて、配管Ｐの押出し方向の位置を調整するために押出し方向に移動可能になっていることが好適である。なお、内周側クーラ８０の押出し方向後方に、図４に示すような内周側ヒータ３０が設けられていてもよい。
【００７０】
加熱されて曲げられた配管Ｐを冷却する際には、配管Ｐの外周側に配置された外周側クーラ２０と、配管Ｐの内周側に配置された内周側クーラ８０とによって配管Ｐが冷却される。このことにより、図１７に示すように、配管Ｐの外周側と内周側とから配管Ｐを冷却することができ、ヒータ１０によって加熱されることによって形成された高温部１０２（図２４参照）を迅速に冷却することができる。
【００７１】
このように本実施の形態によれば、配管Ｐの外周側に外周側クーラ２０が設けられ、配管Ｐの内周側に内周側クーラ８０が設けられている。このことにより、配管Ｐを外周側だけでなく内周側からも冷却することができるため、例えば図２４に示すような、配管Ｐの内周側の部分に高温部１０２が残ることを防止でき、変形抵抗を均一化させることができる。このため、配管Ｐの腹側への隆起部１００（図１９参照）の形成を防止し、配管Ｐの楕円化率（図２０参照）の低減を図ることができ、曲げ形状を均一化させることができる。
【００７２】
以上述べた実施形態によれば、配管Ｐの腹側への隆起部１００の形成を防止し、配管Ｐの楕円化率の低減を図り、曲げ形状を均一化させることができる。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１      配管曲げ加工装置
２      押出し部
３      配管誘導部
４      ガイドローラ
５      クランプ
６      保持部
７      アーム
８      制御装置
１０    ヒータ
１１    ヒータ個別体
１２    ピストン
２０    外周側クーラ
３０    内周側ヒータ
３５    支持部
４０    内周側ヒータ
４１    内周側ヒータ個別体
４２    内周側ピストン
５０    外周側ヒータ
６０    ヒータローラ
６１    サポート
６２    軸
６５    内周側ヒータローラ
６６    サポート
６７    軸
６８    留め金
６９    ボルト
７０    取付部材
８０    内周側クーラ
１００  隆起部
１０１  プレス
１０２  高温部
Ｐ      配管
Ｈ      ヒータ
Ｃ      クーラ
【図１】
2016007630.tif 000003
【図２】
2016007630.tif 000004
【図３】
2016007630.tif 000005
【図４】
2016007630.tif 000006
【図５】
2016007630.tif 000007
【図６】
2016007630.tif 000008
【図７】
2016007630.tif 000009
【図８】
2016007630.tif 000010
【図９】
2016007630.tif 000011
【図１０】
2016007630.tif 000012
【図１１】
2016007630.tif 000013
【図１２】
2016007630.tif 000014
【図１３】
2016007630.tif 000015
【図１４】
2016007630.tif 000016
【図１５】
2016007630.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2016007630.tif 000019
【図１８】
2016007630.tif 000020
【図１９】
2016007630.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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