管状物の曲げ加工装置及び曲げ加工方法
【課題】管状物に対して、割れやしわ等の外観品質不良を生じさせず、より小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる管状物の曲げ加工装置を提供する。
【解決手段】本発明により、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工装置であって、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段とを備えてなることを特徴とする管状物の曲げ加工装置が提供される。
【解決手段】本発明により、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工装置であって、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段とを備えてなることを特徴とする管状物の曲げ加工装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空断面を有する管状物に対して、割れやしわなどの外観品質不良を生じさせずに小さな曲率半径で曲げ加工を行うことができる曲げ加工装置及び曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、中空断面を有する管状物には、円形断面を有するパイプ部材や、断面が非円形状となる異形管などがある。このような管状物に曲げ加工を行う場合には、例えば図１４に示すような曲げ加工装置６１が広く利用されている。この曲げ加工装置６１は、所定の一定曲率半径を有し、単一の回転軸６２を中心にして回転可能な回転ダイ６３と、曲げ加工の加工ポイントとなる位置において回転ダイ６３との間で管状物６４を挟み込んで把持し回転するクランプダイ６５と、曲げ加工時に管状物の断面形状の変形を防ぐために管状物内部に挿入されるマンドレル６６と、管状物６４を加工ポイント６７より後段側で支持するとともに、管状物６４が回転ダイ６３及びクランプダイ６５の回転に伴って引き出される方向に前進するプレッシャーダイ６８と、加工ポイント６７より後段側で前記プレッシャーダイ６８と相対するように配設されたワイパーダイ６９とを備えている。なお、ここでは、曲げ加工時に管状物６４が引き出されていく方向を前方方向として、曲げ加工の加工ポイント６７よりも前方方向の側を前段側とし、その反対方向の側を後段側とする。
【０００３】
このような曲げ加工装置を用いて被加工物である管状物６４に曲げ加工を行う際には、管状物６４を回転ダイ６３とクランプダイ６５との間に挿入する。次に、回転ダイ６３とクランプダイ６５とで管状物６４の一部を挟み込んで把持するとともに、プレッシャーダイ６８により加工ポイント６７の後段側で管状物６４を支持する。また同時に、管状物６４の内部にマンドレル６６を挿入する。このとき、マンドレル６６の先端部位が曲げ加工の加工ポイント６７となる。
【０００４】
管状物６４の一部を回転ダイ６３とクランプダイ６５との間に把持した後、回転ダイ６３の回転軸６２を中心として回転ダイ６３及びクランプダイ６５を一体的に回転させる。また同時に、管状物６４が引き出される方向にプレッシャーダイ６８を前進させる。これにより、管状物６４を回転ダイ６３の周面に沿って引き出しながら、回転ダイ６３が有する所定の一定曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【０００５】
一般に、上記のようにして管状物に曲げ加工を行う場合、曲げ加工が施される管状物においては、曲げ加工時に管状物の中立線から内側に位置する曲げ内周部分で圧縮応力を受ける。また一方、中立線から外側に位置する曲げ外周部分では引張応力を受ける。このため、管状物に対して小さな曲率半径で曲げ加工を行うほど、管状物の曲げ内周部分では、圧縮応力を受けることになり「しわ」や「座屈」等の外観品質不良が発生しやすい。また、管状物の曲げ外周部分では減肉が引き起こされて、管状物に「割れ」が発生しやすいという問題があった。
【０００６】
従来、上記のような管状物の曲げ加工における「割れ」や「しわ」等の発生を防ぐために、様々な工夫が為されてきた。例えば、曲げ加工時に「割れ」の発生を防ぐため、管状物の後段側の端部（後端部）にブースターを取り付けておき、曲げ加工の進行中に、ブースターにより管状物の後端部から、管状物が引き出される方向に向けて一定の推力を付与する。これにより、曲げ加工中に管状物の曲げ外周部分が受ける引張応力を緩和して、割れの発生を抑制することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、例えば上記のようにブースターから管状物に付与する推力を一定にして曲げ加工を行うと、曲げ加工時に加工ポイントに作用する軸力Ｓが、回転ダイの回転角度θ（すなわち、管状物の曲げ角度）に応じて変動する。このため、管状物の曲げ加工においては、管状物の曲げ内周部分及び曲げ外周部分の肉厚を曲げ加工工程の全体に渡って制御することが非常に難しく、曲げ内周部分に「しわ」を発生させたり、また曲げ外周部分に過大な減肉を生じさせることがあった。
【０００８】
そこで、例えば特許文献１（特開平１１−３１９９５７号公報）では、上記のようにブースターにより管状物の軸方向に推力を与えて曲げ加工を行う際に、曲げ加工の加工ポイントに作用する軸力Ｓを演算し、その演算された軸力が曲げ加工中に一定となるように、ブースターから管状物に付与する推力を調整する曲げ加工方法が開示されている。
【０００９】
この特許文献１に記載されている曲げ加工方法によれば、曲げ加工時に、ブースターから管状物に付与する推力を管状物の曲げ角度に応じて適切に調整して、加工ポイントに作用する軸力Ｓが一定となるようにすることができる。これにより、管状物の外周部分において過大な減肉を防止でき、また内周部分では「しわ」の発生を抑制することができる。
【００１０】
また、管状物の中で曲げ加工が困難な異形管に対して、より小さい曲率半径で曲げ加工を行う技術が特許文献２（特開２００２−２６３７３８号公報）に開示されている。この特許文献２に開示されている曲げ加工方法は、非円形断面の管状物を回転ダイの回転により所要角度に曲げ加工するに際し、異形管の曲がり部分（被加工部分）における中立軸線より内側の一部に凹部を故意に形成しつつ、同異形管の後端部から管状物が引き出される方向に向けて推力を付加して曲げ加工を行うものである。
【００１１】
すなわち、特許文献２は、異形管の曲げ加工時に、前記のように異形管の軸方向に推力を付与することにより、曲げ外周部分に引張り応力が過度に作用するのを防止する。また同時に、異形管の曲げ内周部分を強制的に塑性変形させて凹部を形成することにより、曲げ内周部分に生じる圧縮応力を集中させずに回避して、歪みの発生を防止する。このため、異形管に対して小さな曲率半径で曲げ加工を行っても、異形管に「割れ」や「しわ」が発生するのを抑制し、無理なく所要の回転角度で曲げ加工を行うことが可能になる。
【特許文献１】特開平１１−３１９９５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
例えば前記図１４に示したような曲げ加工装置６１を用いて管状物に曲げ加工を行う場合、前述のように、周面が一定の曲率半径を有する回転ダイ６３を単一の回転軸６２を回転中心として回転させることにより、管状物６４を引き出しながら曲げ加工が行われる。しかしながら、この場合、曲げ加工の開始時においては、管状物６４とワイパーダイ６９との間に大きな摩擦力が生じる。また、曲げ加工の加工ポイント６７より後段側で管状物６４を保持するプレッシャーダイ６８は、曲げ加工の進行に伴って管状物６４が引き出される速度に合わせて前進するが、曲げ加工の開始時においては、管状物６４とプレッシャーダイ６８とが動き出すタイミングに若干のずれが生じやすい。このため、管状物６４とプレッシャーダイ６８との間にも大きな摩擦力が生じていた。
【００１３】
従って、回転ダイ６３及びクランプダイ６５により把持されている管状物６４は、曲げ加工の開始時において、その把持部分の近傍で大きな引張応力が発生している。その結果、管状物６４は、曲げ加工の開始時に、大きな引張応力を受けた状態で所定の曲率半径で急激に曲げられるため、曲げ外周部分において「割れ」が特に発生しやすいという問題があった。特に、曲げ加工の開始時における「割れ」の発生は、曲げ加工の曲率半径が小さくなるほど顕著となる傾向があった。
【００１４】
また、管状物の曲げ外周部分に発生する「割れ」を防止するために、例えば上記特許文献１のように、管状物の後端からブースターにより推力を付与することができる。しかしながら、この場合も、曲げ加工の開始時においては、前記プレッシャーダイと同様に、管状物が動き出すタイミングと、ブースターにより推力を付与するタイミングとにずれが生じやすく、曲げ加工の開始時における「割れ」の発生を確実に防止することは難しかった。なお、曲げ加工の開始時における「割れ」の発生を防ぐために、ブースターにより推力を付与するタイミングを早めることが考えられる。しかしながら、この場合、曲げ加工開始時に管状物の曲げ内周部分が受ける圧縮応力が大きくなるため、同曲げ内周部分に「しわ」や「座屈」が発生してしまう。
【００１５】
一方、前記特許文献２に記載されている曲げ加工方法では、前述のように、曲げ加工を行う際に管状物の曲げ内周部分を強制的に塑性変形させて凹部を形成することにより、より小さい曲率半径で曲げ加工を無理なく行うことが可能となる。しかしながら、この場合、管状物の一部の外観品質を犠牲にして凹部を故意に形成するため、得られた製品の使用範囲が大幅に制限されてしまうといった欠点があった。
【００１６】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、管状物に対して、割れやしわ等の外観品質不良を生じさせず、また故意に外観品質を犠牲にすることもなく、より小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行って、優れた外観品質を有する曲げ加工品を得ることができる管状物の曲げ加工装置及び加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明により提供される管状物の曲げ加工装置は、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工装置であって、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段とを備えてなることを最も主要な特徴とするものである。
【００１８】
上記本発明の管状物の曲げ加工装置は、前記管状物の一部を前記曲げ加工の加工ポイントでクランプダイとの間に挟み込んで把持し、前記管状物を引き出しながら回転を行うことにより、同管状物を引き曲げる回転ダイと、前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで把持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルと、前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記加工ポイントで前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることが好ましい。
【００１９】
またその他に、本発明の管状物の曲げ加工装置は、前記曲げ加工の加工開始ポイントで前記管状物を固定する管状物固定手段と、前記管状物の一部を前記管状物固定手段に隣接した位置でクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記管状物に沿って摺動しながら回転を行うことにより前記管状物に曲げ加工を行う回転ダイと、前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルと、前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工開始ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることが好ましい。
【００２０】
前記本発明の管状物の曲げ加工装置においては、前記回転機構は、１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段は、前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成されてなることが好ましい。
【００２１】
またその他に、前記回転機構は、前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が大きな部位から形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位から形成されてなることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の管状物の曲げ加工装置では、前記回転ダイに、同回転ダイと共に前記管状物を把持又は支持する前記クランプダイ一体的に取り付けられてなることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明により提供される管状物の曲げ加工方法は、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工方法であって、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、前記曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでなることを最も主要な特徴とするものである。
【００２４】
上記本発明の管状物の曲げ加工方法は、前記管状物の一部を、前記曲げ加工の加工ポイントで、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで把持すること、前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルを挿入すること、前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転機構により一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後に、更に前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでなることが好ましい。
【００２５】
またその他に、本発明の管状物の曲げ加工方法は、前記管状物を、前記曲げ加工の加工開始ポイントより延設させた状態で、管状物固定手段を用いて前記加工開始ポイントで固定すること、前記固定した管状物の延設側を、前記管状物固定手段に隣接した位置で、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持すること、前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルを挿入すること、前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを、回転機構により管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後に、更に前記管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記加工開始ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでなることが好ましい。
【００２６】
前記本発明の管状物の曲げ加工方法においては、前記回転機構として、１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えた回転機構を用いて、前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成することにより、前記回転ダイ及びクランプダイを前記固定回転軸を回転中心として回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、前記回転ダイの回転中に、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成することにより、前記回転ダイの回転中心を前記固定回転軸から前記回動可能な補助回動軸に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことが好ましい。
【００２７】
またその他に、前記回転機構として、前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなる回転機構を用いて、前記レール部材の曲率半径が大きな部位で前記駆動歯車を駆動することにより前記回転ダイを回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、前記回転ダイの回転中に、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位で前記駆動歯車を駆動することにより、前記回転ダイの回転中心を連続的に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明の管状物の曲げ加工方法では、前記曲げ加工を、異形管に対して行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の管状物の曲げ加工装置は、管状物に対して所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段とを備えている。
【００３０】
このような本発明の曲げ加工装置を用いて管状物に曲げ加工を行うことにより、管状物に対して、曲げ加工開始時においては、所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。これにより、曲げ加工がなされる管状物は、曲げ加工開始時に、前述のようにその把持部分の近傍で大きな引張応力を受けていても、緩やかに曲げられていくため、曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止することができる。また、本発明の曲げ加工装置は、前記第２曲げ加工手段を備えていることにより、大きな曲率半径で曲げ加工を開始した後に、曲げ加工中に曲率半径を変化させることができる。これにより、管状物に対して、前記大きな曲率半径で曲げ加工を行った後に、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良を生じさせることなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【００３１】
また、本発明の管状物の曲げ加工装置は、管状物を挟み込んで把持する回転ダイ及びクランプダイと、マンドレルと、第１曲げ加工手段及び第２曲げ加工手段を有する回転機構とを備えている。また、同曲げ加工装置は、前記回転機構の第１曲げ加工手段により、管状物を挟み込んで把持した回転ダイ及びクランプダイを一体回転させて管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。また第２曲げ加工手段により、曲げ加工中に回転ダイの回転中心を変更して曲げ加工における曲率半径を変化させ、さらに前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させることによって、管状物に対して所定の曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。これにより、管状物に対して、曲げ外周部分に「割れ」を発生させずに曲げ加工を開始することができるとともに、同曲げ加工中に曲率半径を容易に変化させて、「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【００３２】
一方、本発明に係る別の態様における管状物の曲げ加工装置は、管状物固定手段と、管状物を摺動可能に支持する回転ダイ及びクランプダイと、マンドレルと、第１曲げ加工手段及び第２曲げ加工手段を有する回転機構とを備えている。また、同曲げ加工装置は、前記回転機構の第１曲げ加工手段により、管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを管状物に沿って摺動しながら一体回転させて、管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。また、回転機構の第２曲げ加工手段により、曲げ加工中に回転ダイの回転中心を変更して曲げ加工における曲率半径を変化させ、さらに前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させることによって、管状物に対して所定の曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。これにより、管状物に対して、曲げ外周部分に「割れ」を発生させずに曲げ加工を開始することができるとともに、同曲げ加工中に曲率半径を容易に変化させて、「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明の管状物の曲げ加工装置では、前記回転機構が、各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、一端側のアームに連結された固定回転軸と、アームの他端側の端部に配した回転ダイの固定部とを備えている。このような回転機構において、第１曲げ加工手段は、複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能にして形成されている。また、第２曲げ加工手段は、固定回転軸まわりに固定可能とし、複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能にして形成されている。本発明における回転機構がこのような構成を有することにより、曲げ加工開始時においては、第１曲げ加工手段によって、回転ダイ及びクランプダイを固定回転軸を回転中心として所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で一体回転させることが可能となる。また、曲げ加工中には、第２曲げ加工手段によって、回転ダイの回転中心を固定回転軸から補助回動軸に変更し、所定の曲率半径で回転ダイ及びクランプダイを一体回転させることが可能となる。
【００３４】
一方、本発明においては、前記回転機構が、回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えている。このような回転機構において、第１曲げ加工手段は、レール部材の曲率半径が大きな部位から形成されている。また、第２曲げ加工手段は、レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位から形成されている。本発明における回転機構がこのような構成を有することにより、曲げ加工開始時においては、第１曲げ加工手段によって、レール部材の曲率半径が大きな部位に形成されたラック上で駆動歯車を駆動して、回転ダイ及びクランプダイを所定曲率半径よりも大きな曲率半径で一体回転させることが可能となる。また、曲げ加工中には、第２曲げ加工手段によって、レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位に形成されたラック上で駆動歯車を駆動して、回転ダイ及びクランプダイを所定の曲率半径で一体回転させることが可能となる。
【００３５】
さらに、本発明の曲げ加工装置は、回転ダイに、同回転ダイと共に前記管状物を把持又は支持するクランプダイが一体的に取り付けられている。これにより、回転ダイの回転中にその回転中心を変更しても、クランプダイを回転ダイと安定して一体回転させることができる。
【００３６】
次に、本発明の管状物の曲げ加工方法は、管状物に所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、及び、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでいる。このようにして管状物に曲げ加工を行うことにより、管状物は、曲げ加工開始時に緩やかに曲げられていくため、曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止することができる。また曲げ加工中に、その曲率半径を変化させることにより、管状物に「割れ」や「しわ」等の外観品質不良を生じさせることなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００３７】
また、本発明の管状物の曲げ加工方法は、管状物の一部を、曲げ加工の加工ポイントで回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで把持すること、管状物の内部にマンドレルを挿入すること、回転ダイ及びクランプダイを回転機構により一体回転させ、加工ポイントで管状物に所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、回転ダイの回転中にその回転中心を変更して曲率半径を変化させ、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでいる。このようにして曲げ加工を行うことにより、管状物に対して、曲げ加工の初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止できる。また、曲げ加工中に、曲率半径を変化させることにより、管状物に「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。従って、例えば前記特許文献２のように故意に管状物の外観品質を犠牲にせずとも、優れた外観品質を有し、所定の曲率半径で曲げ加工が為された曲げ加工品を容易に得ることができる。
【００３８】
一方、本発明に係る別の態様における管状物の曲げ加工方法は、管状物を曲げ加工開始ポイントより延設させた状態で、管状物固定手段を用いて加工開始ポイントで固定すること、固定した管状物の延設側を回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持すること、管状物の内部にマンドレルを挿入すること、回転ダイ及びクランプダイを回転機構により管状物の延設部位に沿って一体回転させて、管状物に所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、回転ダイの回転中にその回転中心を変更して曲率半径を変化させ、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでいる。このようにして曲げ加工を行うことにより、管状物に対して、曲げ加工の初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止できる。また、曲げ加工中に、曲率半径を変化させることにより、管状物に「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。従って、故意に管状物の外観品質を犠牲にせずとも、優れた外観品質を有し、所定の曲率半径で曲げ加工が為された曲げ加工品を容易に得ることができる。
【００３９】
また、本発明の管状物の曲げ加工方法では、前記回転機構として、１つ以上の補助回動軸を有する複数のアームと、一端側のアームに連結された固定回転軸と、アームの他端側の端部に配した回転ダイの固定部とを備えた回転機構を用いて、曲げ加工の初期段階では各補助回動軸まわりに固定可能とした複数のアームを、固定回転軸まわりに回動可能に形成する。これにより、回転ダイを固定回転軸を回転中心として回転させて、管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができ、曲げ加工初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止することができる。また、前記回転ダイの回転中に、回転ダイの回転中心を固定回転軸から補助回動軸に変更することにより、管状物に対して所定の小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００４０】
一方、本発明においては、前記回転機構として、回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えた回転機構を用いて、曲げ加工の初期段階ではレール部材の曲率半径が大きな部位に形成されたラック上で駆動歯車を駆動する。これにより、回転ダイを回転させて管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができ、曲げ加工初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止することができる。また、前記回転ダイの回転中に、レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位で駆動歯車を駆動することにより、回転ダイの回転中心を連続的に変更することができる。これにより、管状物に対して、「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００４１】
また、本発明においては、従来では外観品質を犠牲にすることなく曲げ加工することが難しいとされていた異形管に対して、「割れ」や「しわ」等の外観不良を発生させずに所定の小さな曲率半径で安定した曲げ加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００４３】
先ず、本発明の実施例１に係る管状物の曲げ加工装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施例１の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。なお、以下に示す実施例においては、管状物の一つである異形管に対して曲げ加工を行う場合について説明する。しかし、本発明はこれに限定されず、円形断面を有する管状物等に対しても同様に曲げ加工を行うことができるものである。また、以下の実施例１〜３の説明において、曲げ加工時に管状物が引き出されていく方向を前方方向として、曲げ加工の加工ポイントよりも前方方向の側を加工ポイントの前段側とし、その反対方向の側を加工ポイントの後段側とする。
【００４４】
図１及び２に示した曲げ加工装置１は、異形管２を間に挟み込んで把持する回転ダイ３及びクランプダイ４と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル５と、回転ダイ３及びクランプダイ４を回転させる回転機構６と、異形管２を加工ポイント９の後段側で支持するプレッシャーダイ７と、プレッシャーダイ７と相対するように配設されたワイパーダイ８とを備えている。
【００４５】
回転ダイ３は、その一部が回転機構６に固定されており、回転機構６によって回転可能に構成されている。この回転ダイ３は、曲げ加工の加工ポイント９及び加工ポイント９の前段側において、以下で説明するように、異形管２の一部をクランプダイ４との間に挟み込んで把持することができる。回転ダイ３は、このようにクランプダイ４との間に異形管２の一部を把持した状態で回転機構６によって回転させることができる。これにより、異形管２を連続的に引き出しながら、加工ポイント９において異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。また、この回転ダイ３の上面には、シリンダ保持部１０が取り付けられており、このシリンダ保持部１０の先端に油圧シリンダ１１が固定されている。さらに、油圧シリンダ１１の先端部にはクランプダイ４が連結されている。
【００４６】
クランプダイ４は、上記のように油圧シリンダ１１の先端部に連結されているため、油圧シリンダ１１を作動させることによって、クランプダイ４を回転ダイ３に向かって所定の圧力で押し付けて、異形管２の一部を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挟み込んで把持することができる。また、クランプダイ４は、油圧シリンダ１１及びシリンダ保持部１０を介して回転ダイ３に一体的に取り付けられている。このため、上記回転ダイ３が回転機構６の作動により回転することにより、クランプダイ４も同時に回転ダイ３の回転軌道に沿って回転ダイ３と一体的に回転することができる。
【００４７】
マンドレル５は、異形管２の内部断面形状よりも僅かに寸法が小さい外形を有している。また、マンドレル５の先端部位には、曲げ加工時に異形管２と接触しないように、曲げ加工における最終的な所定の曲率半径と同等の曲率半径を有する曲面が形成されている。このマンドレル５は、曲げ加工時に異形管２の内部に挿入されて、異形管２の断面形状を維持し、その先端部位は加工ポイント９となる。
【００４８】
回転機構６は、補助回動軸１２を有し、この補助回動軸１２まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアーム１３と、複数のアーム１３の一端側に配したアーム１３ａに連結された固定回転軸１４と、複数のアーム１３の他端側に設けたアーム１３ｂの端部に回転ダイの固定部１５とを備えている。このとき、補助回動軸１２から固定部１５までの長さは、下記で説明する回転機構６の第２曲げ加工手段により曲げ加工を行った際に、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるような長さに形成されている。
【００４９】
なお、実施例１における曲げ加工装置１では、回転機構６として２本のアーム１３ａ、１３ｂが１つの補助回動軸１２によって連結されている場合を示している。しかし、本発明はこれに限定されず、３本以上の複数のアーム１３を有し、各アーム１３間に１つの補助回動軸１２を介して、各補助回動軸１２まわりに回動可能及び回動固定となるようにして回転機構６を構成することもできる。このように回転機構６が複数のアーム１３を有する場合には、何れか一つの補助回動軸１２（例えば、固定部１５に最も近い位置に配された補助回動軸１２）から固定部１５までの長さが、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるような長さに形成されている。
【００５０】
また、この回転機構６は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構６における第１曲げ加工手段は、アーム１３ａ、１３ｂを補助回動軸１２まわりに固定可能とし、固定回転軸１４まわりにアーム１３ａ、１３ｂを一体で回動可能にして形成されている。このような第１曲げ加工手段によれば、アーム１３ｂの固定部１５に固定されている回転ダイ３を、固定回転軸１４を回転中心とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ４とともに一体回転させることができる。
【００５１】
回転機構６における第２曲げ加工手段は、アーム１３ａを固定回転軸１４まわりに固定可能とし、アーム１３ｂを補助回動軸１２まわりに回動可能にして形成されている。このため、第２曲げ加工手段は、前記の第１曲げ加工手段による回転ダイ３の回転中に、その回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更することができる。このような第２曲げ加工手段によれば、回転中心を補助回動軸１２に変更した後、回転ダイ３を、補助回動軸１２から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ４とともに一体回転させることができる。
【００５２】
プレッシャーダイ７は、加工ポイント９で異形管２を把持したクランプダイ４と隣接した位置に配設されており、異形管２を加工ポイント９の後段側で支持する。このプレッシャーダイ７は、不図示の加圧装置により、異形管２が回転ダイ３の回転に伴って引き出される方向に、異形管２が引き出される速度に合わせて前進することができる。
【００５３】
ワイパーダイ８は、加工ポイント９より後段側で、プレッシャーダイ７と相対するように配設されている。このようにワイパーダイ８を配設することにより、曲げ加工時に異形管２の曲げ内周部分に「しわ」が発生するのを抑制することができる。
【００５４】
次に、上記実施例１における管状物の曲げ加工装置１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う方法について説明する。
先ず、回転ダイ３及びクランプダイ４を回転機構６により所定の曲げ加工開始位置まで回転移動させ、異形管２を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挿入する。異形管２を所定の位置まで挿入した後、油圧シリンダ１１を作動させて、異形管２の一部を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挟み込んで把持する。また同時に、プレッシャーダイ７は、加工ポイント９より後段側で異形管２を支持する。
【００５５】
回転ダイ３及びクランプダイ４で異形管２を把持した後、同異形管２の内部にマンドレル５を挿入する。このとき、マンドレル５の先端部位は、加工ポイント９となる。なお、マンドレル５は予め所定の位置に固定しておき、前記で異形管２を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挿入する際に、マンドレル５が異形管２の内部に位置するようにしてもよい。
【００５６】
続いて、異形管２を把持した回転ダイ３及びクランプダイ４を、前記回転機構６の第１曲げ加工手段によって一体回転させる。このように回転機構６の第１曲げ加工手段により回転を行うことにより、回転ダイ３を、固定回転軸１４を回転中心とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ４とともに一体回転させることができる。
【００５７】
これにより、異形管２は、回転ダイ３及びクランプダイ４によって少しずつ引き出されながら、加工ポイント９において、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が行われる。このとき、プレッシャーダイ７は、回転ダイ３及びクランプダイ４によって引き出される異形管２の移動に合わせて前進する。
【００５８】
このように回転機構６の第１曲げ加工手段を用いて、異形管２に対し所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことによって、曲げ加工の初期段階で異形管２の曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止でき、また曲げ内周部分における「しわ」や「座屈」の発生も防止することができる。
【００５９】
その後、回転機構６の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構６の第２曲げ加工手段を作動させて、図３に示すように回転ダイ３の回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更する。これにより、曲げ加工における曲率半径を変化させることができる。さらに第２曲げ加工手段は、回転中心を補助回動軸１２に変更した後、回転ダイ３及びクランプダイ４を、補助回動軸１２から固定部１５までの長さを回転半径として一体回転させることができる。このとき、補助回動軸１２から固定部１５までの長さは、前記のように異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるように予め設定されている。従って、異形管２に対して、回転ダイ３及びクランプダイ４によって更に少しずつ引き出しながら、加工ポイント９において、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００６０】
なお、本発明において、回転機構６の第２曲げ加工手段により、回転ダイ３の回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更するタイミングは特に限定されず、必要に応じて任意に設定することができる。
【００６１】
このようにして異形管２に対して曲げ加工を行うことにより、曲げ加工の初期段階では大きな曲率半径で曲げ加工を行い、その後、曲率半径を所定の小さな曲率半径に変化させて曲げ加工を行うことができる。これにより、異形管２の一部の範囲には所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が行われた領域が存在するものの、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、上記の曲げ加工方法によれば、異形管に「割れ」や「しわ」等を発生させずに、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００６２】
次に、本発明の実施例２に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
図４は、実施例２における曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図であり、図５は、同曲げ加工装置の回転ダイを下方側から見た下面図である。また図６は、同曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。なお、以下の説明において、前記実施例１で説明した構成と同じ構成を備える部材については、前記実施例１と同じ符号を用いて表すことにより、当該部材の説明を省略する。
【００６３】
図４〜６に示した曲げ加工装置２１は、異形管２を間に挟み込んで把持する回転ダイ２２及びクランプダイ４と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル５と、回転ダイ２２及びクランプダイ４を回転させる回転機構２３と、異形管２を加工ポイント９の後段側で支持するプレッシャーダイ７と、プレッシャーダイ７と相対するように配設されたワイパーダイ８とを備えている。
【００６４】
この曲げ加工装置２１において、回転ダイ２２は、図５に示すように、一箇所に角部が形成された底面を有する柱状体２４で構成されており、同柱状体２４の周面には曲げ加工時に異形管２を案内するための溝部２５が異形管２の外形に合わせて形成されている。この回転ダイ２２は、柱状体２４に形成された角部において、異形管２の一部をクランプダイ４との間に挟み込んで把持することができる。このとき、回転ダイ２２の柱状体２４における角部を除く周面の曲率半径、及び同周面に形成された溝部２５の曲率半径は、回転ダイ２２が円滑な回転運動が行えるように、以下で説明するような異形管２に対して行う曲げ加工の曲率半径を考慮して適切に設計されていることが好ましい。なお、実施例２における回転ダイ２２は、上記形状に限定されるものではなく、異形管２の一部をクランプダイ４との間に挟み込んで把持でき、また、異形管２の曲げ加工時に回転ダイ２２が回転機構２３により円滑な回転運動ができるように設計されたものであれば良い。
【００６５】
また、この回転ダイ２２は、柱状体２４の上底面の角部にシリンダ保持部１０が取り付けられており、このシリンダ保持部１０の先端に油圧シリンダ１１が固定されている。さらに、油圧シリンダ１１の先端部にはクランプダイ４が連結されている。これにより、回転ダイ２２を回転機構２３により回転させることにより、クランプダイ４も回転ダイ２２の回転軌道に沿って回転ダイ２２と一体回転させることができる。
【００６６】
このような回転ダイ２２を回転させる回転機構２３は、図５に示すように回転ダイ２２の下底面に形成されている。この回転機構２３は、回転ダイ２２と一体的に形成された曲線状のレール部材２６と、レール部材２６の内壁面に形成されたラック２７と、ラック２７と噛合する駆動歯車２８とを備えている。このとき、レール部材２６は、第１の部位２６ａ、第２の部位２６ｂ、及び第３の部位２６ｃで構成されている。レール部材２６の第１の部位２６ａは、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能なように第一の曲率半径で形成されている。また、レール部材２６の第２の部位２６ｂは、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能なように第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成されており、第３の部位２６ｃは、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能なように第二の曲率半径で形成されている。なお、本発明において、レール部材２６に形成される第１〜第３の部位２６ａ〜２６ｃの長さは特に限定されず、必要に応じて任意に設定することができる。
【００６７】
また、回転機構２３は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構２３における第１曲げ加工手段は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能な第１の部位２６ａから形成されている。さらに、第２曲げ加工手段は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能な前記第２の部位２６ｂと、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能な前記第３の部位２６ｃとから形成されている。
【００６８】
このような実施例２における曲げ加工装置２１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う際には、先ず、回転ダイ２２を回転させて、回転ダイ２２の柱状体２４に形成されている角部及びクランプダイ４を所定の曲げ加工開始位置に移動させる。続いて、異形管２を回転ダイ２２とクランプダイ４との間に挿入し、油圧シリンダ１１を作動させて回転ダイ２２の角部とクランプダイ４との間に異形管２の一部を挟み込んで把持する。また同時に、プレッシャーダイ７により、加工ポイント９の後段側で異形管２を支持する。回転ダイ２２とクランプダイ４とで異形管２を把持した後、同異形管２の内部にマンドレル５を挿入する。このとき、マンドレル５の先端部位は、加工ポイント９となる。
【００６９】
続いて、異形管２を把持した回転ダイ２２及びクランプダイ４を、前記回転機構２３の第１曲げ加工手段によって一体回転させる。このように回転機構２３の第１曲げ加工手段を用いて回転を行うことにより、例えば図７（ａ）に示したように、回転機構２３の駆動歯車２８がレール部材２６における前記第１の部位２６ａの内壁面に形成されたラック２７上を駆動するため、回転ダイ２２及びクランプダイ４を大きな回転半径で一体回転させることができる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４は、異形管２を少しずつ引き出しながら回転ダイ２２の溝部２５に案内し、異形管２に対して加工ポイント９において最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。このとき、プレッシャーダイ７は、前記実施例１と同様に、回転ダイ２２及びクランプダイ４によって引き出される異形管２の移動に合わせて前進する。
【００７０】
このように回転機構２３の第１曲げ加工手段を用いて、異形管２に対し所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことによって、曲げ加工の初期段階で異形管２の曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止でき、また曲げ内周部分に「しわ」や「座屈」が発生するのも防止できる。
【００７１】
その後、回転機構２３の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構２３の第２曲げ加工手段を作動させて、例えば図７（ｂ）に示したように、駆動歯車２８をレール部材２６における前記第２の部位２６ｂの内壁面に形成されたラック２７上で駆動させる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４の回転中心を連続的に変更して、曲げ加工の曲率半径を最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に小さく変化させながら異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。さらに、例えば図７（ｃ）に示したように、駆動歯車２８をレール部材２６における前記第３の部位２６ｃに形成されたラック２７上で駆動させることにより、加工ポイント９において異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【００７２】
このように実施例２の曲げ加工装置２１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行うことにより、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、実施例２の曲げ加工方法によれば、異形管に「割れ」や「しわ」等を発生させずに、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を行うことが可能となる。
【実施例３】
【００７３】
本発明の実施例３に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
実施例３の曲げ加工装置は、前記実施例２の曲げ加工装置２１における回転機構を一部変更したものであり、それ以外の構成については前記実施例２と同様である。実施例３の曲げ加工装置は、回転機構として、図８に示すように、回転ダイ２２と一体的に形成された曲線状のレール部材２６と、レール部材２６の外壁面に形成されたラック２７’と、ラック２７’と噛合する駆動歯車２８’と、レール部材２６の内壁面に接触して所定の位置で回転する固定ローラー２９とを備えた回転機構２３’が配設されている。この回転機構２３’では、固定ローラー２９の回転軸の位置が固定されている。これにより、固定ローラー２９は、一定位置でレール部材２６の内壁面に接しながら回転しているため、異形管２に対する曲げ加工の加工ポイント９を常に一定の位置に固定しておくことができる。
【００７４】
また、回転機構２３’は、前記実施例２と同様に、レール部材２６が、第一の曲率半径で形成された第１の部位２６ａと、第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成された第２の部位２６ｂと、第二の曲率半径で形成された第３の部位２６ｃとで構成されている。さらに、この回転機構２３’は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。
【００７５】
回転機構２３’における第１曲げ加工手段は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能なように第一の曲率半径で形成された第１の部位２６ａで構成されている。また、第２曲げ加工手段は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変化可能なように第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成された第２の部位２６ｂと、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能なように第二の曲率半径で形成された第３の部位２６ｃとから構成されている。
【００７６】
従って、異形管２を把持した回転ダイ２２及びクランプダイ４を回転機構２３’により回転させることによって、前記実施例２の回転機構２３と同様にして、異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。すなわち、回転機構２３’の第１曲げ加工手段を用いることにより、例えば図８（ａ）に示したように、回転機構２３’の駆動歯車２８’がレール部材２６’における前記第１の部位２６ａの外壁面に形成されたラック２７’上を駆動するため、回転ダイ２２及びクランプダイ４を大きな回転半径で一体回転させることができる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４は、異形管２を少しずつ引き出しながら、異形管２に対して加工ポイント９で最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【００７７】
また、回転機構２３’の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構２３’の第２曲げ加工手段を作動させて、例えば図８（ｂ）に示したように、駆動歯車２８’をレール部材２６における前記第２の部位２６ｂの外壁面に形成されたラック２７’上で駆動させる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４の回転中心を連続的に変更する。このため、曲げ加工の曲率半径を最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に小さく変化させながら異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。さらに、駆動歯車２８’をレール部材２６における前記第３の部位２６ｃに形成されたラック２７’上で駆動させることにより、例えば図８（ｃ）に示したように、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことができる。これにより、異形管２に対して、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良を発生させることなく、所定の小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００７８】
さらに、回転機構２３’では、駆動歯車２８’を曲線状のレール部材２６の外壁面側に配設することができるため、駆動歯車２８’の寸法を、レール部材２６の形状や寸法に制限されることなく、大きな寸法で設計することが可能となる。このように駆動歯車２８’の寸法を大きく設計できれば、異形管に対する曲げ加工の加工力をより大きく得ることができるため、曲げ加工装置の用途を大幅に広げることができる。
【実施例４】
【００７９】
本発明の実施例４に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
図９及び１０は、実施例４における曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。また、図１１は、同曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。なお、以下の実施例４及び５の説明において、曲げ加工の加工開始ポイントを基準にして、管状物に曲げ加工を行う側を加工開始ポイントの前段側とし、その反対の側を加工開始ポイントの後段側とする。
【００８０】
図９〜１１に示した曲げ加工装置３１は、曲げ加工の加工開始ポイント３２及び加工開始ポイント３２の後段側で異形管２を固定する管状物固定手段３３と、異形管２の一部を管状物固定手段３３に隣接した位置で挟み込んで摺動可能に支持する回転ダイ３４及びクランプダイ３５と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル３６と、回転ダイ３４及びクランプダイ３５を回転させる回転機構３７とを備えている。
【００８１】
管状物固定手段３３は、図１１に示したように、所定の位置まで挿入された異形管２を左右から挟み込み、不図示の加圧手段で押圧することによって、異形管２を加工開始ポイント３２及び加工開始ポイント３２の後段側で固定することができる。
【００８２】
回転ダイ３４は、その一部が回転機構３７と固定されており、回転機構３７によって回転可能に構成されている。この回転ダイ３４は、断面が前記管状物固定手段３３側から見てコの字形状を有する外枠３８と、同外枠３８の内部に回転可能に配設された支持ローラー３９とを備えている。この支持ローラー３９の周面には異形管２を収容して支持するための支持溝４０が形成されている。また、回転ダイ３４は、外枠３８の上面にシリンダ保持部１０が取り付けられており、シリンダ保持部１０の先端には油圧シリンダ１１が固定されている。さらに、油圧シリンダ１１の先端部にはクランプダイ３５が連結されている。
【００８３】
クランプダイ３５は、断面が前記管状物固定手段３３側から見て逆コの字形状を有する外枠４１と、同外枠４１の内部に回転可能に配設された支持ローラー４２とを備えている。この支持ローラー４２の周面には異形管２を収容して支持するための支持溝４３が形成されている。
【００８４】
また、クランプダイ３５は、前記のように油圧シリンダ１１の先端部と連結されている。このため、油圧シリンダ１１を作動させることによって、クランプダイ３５を回転ダイ３４に向かって所定の圧力で押し付けて、回転ダイ３４の支持ローラー３９及びクランプダイ３５の支持ローラー４２に形成された支持溝４０、４３の間に異形管２を摺動可能に支持することができる。また、クランプダイ３５は、油圧シリンダ１１及びシリンダ保持部１０を介して回転ダイ３４に一体的に取り付けられている。このため、回転ダイ３４が回転機構３７の作動により回転することにより、クランプダイ３５も同時に回転ダイ３４の回転軌道に沿って一体回転することが可能となる。
【００８５】
マンドレル３６は、異形管２の内部断面形状よりも僅かに寸法が小さい外形を有している。また、マンドレル３６の先端部位には、曲げ加工時に管状物と接触しないように、曲げ加工における最終的な所定の曲率半径と同等の曲率半径を有する曲面が形成されている。このマンドレル３６は、曲げ加工時に管状物の内部に挿入されて、管状物の断面形状を維持し、その先端部位は曲げ加工の加工開始ポイント３２となる。
【００８６】
回転機構３７は、前記実施例１における回転機構６と同様の構成を有する。すなわち、回転機構３７は、補助回動軸１２を有し、この補助回動軸１２まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアーム１３と、複数のアーム１３の一端側に配したアーム１３ａに連結された固定回転軸１４と、複数のアーム１３の他端側に設けたアーム１３ｂの端部に回転ダイの固定部１５とを備えている。このとき、回転機構３７は、補助回動軸１２から固定部１５までの長さが、異形管２に対して第２曲げ加工手段で曲げ加工を行った際に、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるような長さに形成されている。
【００８７】
また、回転機構３７は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構３７における第１曲げ加工手段は、アーム１３ａ、１３ｂを補助回動軸１２まわりに固定可能とし、固定回転軸１４まわりにアーム１３ａ、１３ｂを一体で回動可能にして形成されている。このような第１曲げ加工手段によれば、アーム１３ｂの固定部１５に固定されている回転ダイ３４を、固定回転軸１４を回転軸とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ３５とともに一体回転させることができる。
【００８８】
また、回転機構３７における第２曲げ加工手段は、アーム１３ａを固定回転軸１４まわりに固定可能とし、アーム１３ｂを補助回動軸１２まわりに回動可能にして形成されている。このため、第２曲げ加工手段は、前記の第１曲げ加工手段による回転ダイ３４の回転中に、その回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更することができる。さらに、回転中心を補助回動軸１２に変更した後、回転ダイ３４及びクランプダイ３５を、補助回動軸１２から固定部１５までの長さを回転半径として一体回転させることができる。
【００８９】
次に、上記実施例４における管状物の曲げ加工装置３１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う方法について説明する。
先ず、回転ダイ３４及びクランプダイ３５を回転機構３７により所定の曲げ加工開始位置まで回転移動させ、異形管２を回転ダイ３４とクランプダイ３５との間に挿入する。異形管２を所定の位置まで挿入して、異形管２の曲げ加工が行われる部位を加工開始ポイント３２より前段側に延設させた状態とする。そして、同異形管２を、管状物固定手段３３により加工開始ポイント３２及び加工開始ポイント３２の後段側で挟み込んで固定する。
【００９０】
異形管２を管状物固定手段３３で固定した後、クランプダイ３５に連結されている油圧シリンダ１１を作動させる。これにより、異形管２の延設側を、管状物固定手段３３に隣接した位置で、回転ダイ３４の支持ローラー３９及びクランプダイ３５の支持ローラー４２に形成された支持溝４０、４３の間に挟み込んで、摺動可能に支持することができる。その後、同異形管２の内部にマンドレル３６を挿入する。このとき、マンドレル３６の先端部位は、加工開始ポイント３２となる。
【００９１】
続いて、異形管２を摺動可能に支持した回転ダイ３４及びクランプダイ３５を、回転機構３７の第１曲げ加工手段によって異形管２の延設部位に沿って摺動しながら一体回転させる。このように回転機構３７の第１曲げ加工手段により回転を行うことにより、回転ダイ３４を、固定回転軸１４を回転中心とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ３５とともに一体回転させることができる。
【００９２】
これにより、異形管２の延設部位は、回転ダイ３４及びクランプダイ３５の回転軌道に沿うようにして曲げられていく。従って、異形管２における加工開始ポイント３２から回転ダイ３４及びクランプダイ３５が摺動した範囲の延設部位に対して、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。このように回転機構３７の第１曲げ加工手段を用いて所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことによって、曲げ加工の初期段階で異形管２の曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止でき、また曲げ内周部分における「しわ」や「座屈」の発生も防止できる。
【００９３】
その後、回転機構３７の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構３７の第２曲げ加工手段を作動させて、図１０に示すように回転ダイ３４の回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更する。これにより、異形管２に対する曲げ加工の曲率半径を変化させることができる。
【００９４】
回転中心を補助回動軸１２に変更した後、更に回転ダイ３４及びクランプダイ３５を異形管２の延設部位に沿って摺動しながら一体回転させる。これにより、異形管２における加工開始ポイントから回転ダイ３４及びクランプダイ３５が摺動した範囲の延設部位に対して、さらに曲げ加工を行うことができる。その結果、加工開始ポイント３２及びその延設側近傍において、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【００９５】
このように実施例４の曲げ加工装置３１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行うことにより、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、実施例４の曲げ加工方法によれば、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【実施例５】
【００９６】
本発明の実施例５に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
図１２は、実施例５における曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。また、図１３は、同曲げ加工装置における回転ダイ、クランプダイ、及び回転機構を模式的に表す斜視図である。
【００９７】
図１２及び１３に示した曲げ加工装置５１は、曲げ加工の加工開始ポイント５８及び加工開始ポイント５８の後段側で異形管２を固定する管状物固定手段３３と、異形管２の一部を管状物固定手段３３に隣接した位置で挟み込んで摺動可能に支持する回転ダイ５２及びクランプダイ５３と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル３６と、回転ダイ５２及びクランプダイ５３を回転させる回転機構５４とを備えている。
【００９８】
実施例５の曲げ加工装置５１において、回転ダイ５２は、断面が前記管状物固定手段３３側から見てコの字形状を有する外枠３８と、同外枠３８の内部に回転可能に配設された支持ローラー３９とを備えている。また、回転ダイ５２は、外枠３８の下面で、下記で説明する回転機構５４のレール部材５５に固定されている。なお、回転ダイ５２及びクランプダイ５３において、前記実施例４における回転ダイ３４及びクランプダイ３５と同様の構成部材については、前記実施例４と同じ符号を用いて表すことにより、当該部材の説明を省略する。
【００９９】
回転機構５４は、曲線状のレール部材５５と、レール部材５５の内壁面に形成されたラック５６と、ラック５６と噛合し、固定された回転軸まわりに回転する駆動歯車５７とを備えている。なお、本実施例５では、ラック５６をレール部材５５の内壁面ではなく、外周面に形成することも可能である。
【０１００】
このとき、レール部材５５は、第１の部位、第２の部位、及び第３の部位で構成されている。このレール部材５５の第１の部位は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能なように第一の曲率半径で形成されている。また、レール部材５５の第２の部位は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能なように第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成されており、第３の部位は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能なように第二の曲率半径で形成されている。また、レール部材５５は、前記第１の部位の先端部又はその近傍で、回転ダイ５２の下面と固定されている。
【０１０１】
この回転機構５４は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構５４における第１曲げ加工手段は、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能な前記第１の部位から形成されている。また、第２曲げ加工手段は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能な前記第２の部位と、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能な前記第３の部位とから形成されている。
【０１０２】
このような実施例５における曲げ加工装置５１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う方法について説明する。
先ず、回転ダイ５２及びクランプダイ５３を回転機構５４により所定の曲げ加工開始位置まで回転移動させ、異形管２を回転ダイ５２とクランプダイ５３との間に挿入する。異形管２を所定の位置まで挿入して、異形管２の曲げ加工が行われる部位を加工開始ポイント５８より前段側に延設させた状態とする。そして、同異形管２を、管状物固定手段３３により加工開始ポイント５８及び加工開始ポイント５８の後段側で挟み込んで固定する。
【０１０３】
異形管２を管状物固定手段３３で固定した後、クランプダイ３５に連結されている油圧シリンダ１１を作動させる。これにより、異形管２の延設側を、管状物固定手段３３に隣接した位置で、回転ダイ５２の支持ローラー３９及びクランプダイ５３の支持ローラー４２に形成された支持溝４０、４３の間に挟み込んで、摺動可能に支持することができる。その後、同異形管２の内部にマンドレル３６を挿入する。このとき、マンドレル３６の先端部位は、加工開始ポイント５８となる。
【０１０４】
続いて、異形管２を摺動可能に支持した回転ダイ５２及びクランプダイ５３を、回転機構５４の第１曲げ加工手段によって一体回転させる。このように回転機構５４の第１曲げ加工手段を用いることにより、回転機構５４の駆動歯車５７がレール部材５５における前記第１の部位の内壁面に形成されたラック５６上を駆動するため、回転ダイ５２をクランプダイ５３とともに大きな回転半径で管状物に沿って摺動しながら一体回転させることができる。
【０１０５】
これにより、異形管２の延設部位を、回転ダイ５２及びクランプダイ５３の回転軌道に沿うようにして曲げていくことができる。このため、異形管２における加工開始ポイント５８から回転ダイ５２及びクランプダイ５３が摺動した範囲の延設部位に対して、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【０１０６】
その後、回転機構５４の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構５４の第２曲げ加工手段を作動させて、駆動歯車５７をレール部材５５における前記第２の部位の内壁面に形成されたラック５６上で駆動させる。これにより、回転ダイ５２及びクランプダイ５３の回転中心を連続的に変更して、曲げ加工の曲率半径を連続的に小さく変化させながら異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。さらに、駆動歯車５７をレール部材５５における前記第３の部位に形成されたラック５６上で駆動させることにより、異形管２における加工開始ポイント５８から回転ダイ５２及びクランプダイ５３が摺動した範囲の延設部位に対して曲げ加工を行うことができる。その結果、加工開始ポイント５８及びその延設側近傍において、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【０１０７】
このように実施例５の曲げ加工装置５１を用いて、異形管に対して曲げ加工を行うことにより、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、実施例５の曲げ加工方法によれば、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、中空断面を有する異形管などの管状物に対して行われる曲げ加工に有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】実施例１の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【図２】同曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図３】同曲げ加工装置による曲げ加工を模式的に説明する断面図である。
【図４】実施例２の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【図５】同曲げ加工装置の回転ダイを下方側から見た下面図である。
【図６】同曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図７】同曲げ加工装置における回転ダイの回転状態を表す図である。
【図８】実施例３の曲げ加工装置における回転ダイの回転状態を表す図である。
【図９】実施例４の曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図１０】同曲げ加工装置による曲げ加工を模式的に説明する断面図である。
【図１１】同曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【図１２】実施例５の曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図１３】同曲げ加工装置における回転ダイ、クランプダイ、及び回転機構を模式的に表す斜視図である。
【図１４】従来の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 実施例１の曲げ加工装置
２ 異形管（管状物）
３ 回転ダイ
４ クランプダイ
５ マンドレル
６ 回転機構
７ プレッシャーダイ
８ ワイパーダイ
９ 加工ポイント
１０ シリンダ保持部
１１ 油圧シリンダ
１２ 補助回動軸
１３ 複数のアーム
１３ａ，１３ｂ アーム
１４ 固定回転軸
１５ 固定部
２１ 実施例２の曲げ加工装置
２２ 回転ダイ
２３，２３’ 回転機構
２４ 柱状体
２５ 溝部
２６ レール部材
２６ａ 第１の部位
２６ｂ 第２の部位
２６ｃ 第３の部位
２７、２７’ ラック
２８、２８’ 駆動歯車
２９ 固定ローラー
３１ 実施例４の曲げ加工装置
３２ 加工開始ポイント
３３ 管状物固定手段
３４ 回転ダイ
３５ クランプダイ
３６ マンドレル
３７ 回転機構
３８ 外枠
３９ 支持ローラー
４０ 支持溝
４１ 外枠
４２ 支持ローラー
４３ 支持溝
５１ 実施例５の曲げ加工装置
５２ 回転ダイ
５３ クランプダイ
５４ 回転機構
５５ レール部材
５６ ラック
５７ 駆動歯車
５８ 加工開始ポイント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空断面を有する管状物に対して、割れやしわなどの外観品質不良を生じさせずに小さな曲率半径で曲げ加工を行うことができる曲げ加工装置及び曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、中空断面を有する管状物には、円形断面を有するパイプ部材や、断面が非円形状となる異形管などがある。このような管状物に曲げ加工を行う場合には、例えば図１４に示すような曲げ加工装置６１が広く利用されている。この曲げ加工装置６１は、所定の一定曲率半径を有し、単一の回転軸６２を中心にして回転可能な回転ダイ６３と、曲げ加工の加工ポイントとなる位置において回転ダイ６３との間で管状物６４を挟み込んで把持し回転するクランプダイ６５と、曲げ加工時に管状物の断面形状の変形を防ぐために管状物内部に挿入されるマンドレル６６と、管状物６４を加工ポイント６７より後段側で支持するとともに、管状物６４が回転ダイ６３及びクランプダイ６５の回転に伴って引き出される方向に前進するプレッシャーダイ６８と、加工ポイント６７より後段側で前記プレッシャーダイ６８と相対するように配設されたワイパーダイ６９とを備えている。なお、ここでは、曲げ加工時に管状物６４が引き出されていく方向を前方方向として、曲げ加工の加工ポイント６７よりも前方方向の側を前段側とし、その反対方向の側を後段側とする。
【０００３】
このような曲げ加工装置を用いて被加工物である管状物６４に曲げ加工を行う際には、管状物６４を回転ダイ６３とクランプダイ６５との間に挿入する。次に、回転ダイ６３とクランプダイ６５とで管状物６４の一部を挟み込んで把持するとともに、プレッシャーダイ６８により加工ポイント６７の後段側で管状物６４を支持する。また同時に、管状物６４の内部にマンドレル６６を挿入する。このとき、マンドレル６６の先端部位が曲げ加工の加工ポイント６７となる。
【０００４】
管状物６４の一部を回転ダイ６３とクランプダイ６５との間に把持した後、回転ダイ６３の回転軸６２を中心として回転ダイ６３及びクランプダイ６５を一体的に回転させる。また同時に、管状物６４が引き出される方向にプレッシャーダイ６８を前進させる。これにより、管状物６４を回転ダイ６３の周面に沿って引き出しながら、回転ダイ６３が有する所定の一定曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【０００５】
一般に、上記のようにして管状物に曲げ加工を行う場合、曲げ加工が施される管状物においては、曲げ加工時に管状物の中立線から内側に位置する曲げ内周部分で圧縮応力を受ける。また一方、中立線から外側に位置する曲げ外周部分では引張応力を受ける。このため、管状物に対して小さな曲率半径で曲げ加工を行うほど、管状物の曲げ内周部分では、圧縮応力を受けることになり「しわ」や「座屈」等の外観品質不良が発生しやすい。また、管状物の曲げ外周部分では減肉が引き起こされて、管状物に「割れ」が発生しやすいという問題があった。
【０００６】
従来、上記のような管状物の曲げ加工における「割れ」や「しわ」等の発生を防ぐために、様々な工夫が為されてきた。例えば、曲げ加工時に「割れ」の発生を防ぐため、管状物の後段側の端部（後端部）にブースターを取り付けておき、曲げ加工の進行中に、ブースターにより管状物の後端部から、管状物が引き出される方向に向けて一定の推力を付与する。これにより、曲げ加工中に管状物の曲げ外周部分が受ける引張応力を緩和して、割れの発生を抑制することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、例えば上記のようにブースターから管状物に付与する推力を一定にして曲げ加工を行うと、曲げ加工時に加工ポイントに作用する軸力Ｓが、回転ダイの回転角度θ（すなわち、管状物の曲げ角度）に応じて変動する。このため、管状物の曲げ加工においては、管状物の曲げ内周部分及び曲げ外周部分の肉厚を曲げ加工工程の全体に渡って制御することが非常に難しく、曲げ内周部分に「しわ」を発生させたり、また曲げ外周部分に過大な減肉を生じさせることがあった。
【０００８】
そこで、例えば特許文献１（特開平１１−３１９９５７号公報）では、上記のようにブースターにより管状物の軸方向に推力を与えて曲げ加工を行う際に、曲げ加工の加工ポイントに作用する軸力Ｓを演算し、その演算された軸力が曲げ加工中に一定となるように、ブースターから管状物に付与する推力を調整する曲げ加工方法が開示されている。
【０００９】
この特許文献１に記載されている曲げ加工方法によれば、曲げ加工時に、ブースターから管状物に付与する推力を管状物の曲げ角度に応じて適切に調整して、加工ポイントに作用する軸力Ｓが一定となるようにすることができる。これにより、管状物の外周部分において過大な減肉を防止でき、また内周部分では「しわ」の発生を抑制することができる。
【００１０】
また、管状物の中で曲げ加工が困難な異形管に対して、より小さい曲率半径で曲げ加工を行う技術が特許文献２（特開２００２−２６３７３８号公報）に開示されている。この特許文献２に開示されている曲げ加工方法は、非円形断面の管状物を回転ダイの回転により所要角度に曲げ加工するに際し、異形管の曲がり部分（被加工部分）における中立軸線より内側の一部に凹部を故意に形成しつつ、同異形管の後端部から管状物が引き出される方向に向けて推力を付加して曲げ加工を行うものである。
【００１１】
すなわち、特許文献２は、異形管の曲げ加工時に、前記のように異形管の軸方向に推力を付与することにより、曲げ外周部分に引張り応力が過度に作用するのを防止する。また同時に、異形管の曲げ内周部分を強制的に塑性変形させて凹部を形成することにより、曲げ内周部分に生じる圧縮応力を集中させずに回避して、歪みの発生を防止する。このため、異形管に対して小さな曲率半径で曲げ加工を行っても、異形管に「割れ」や「しわ」が発生するのを抑制し、無理なく所要の回転角度で曲げ加工を行うことが可能になる。
【特許文献１】特開平１１−３１９９５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
例えば前記図１４に示したような曲げ加工装置６１を用いて管状物に曲げ加工を行う場合、前述のように、周面が一定の曲率半径を有する回転ダイ６３を単一の回転軸６２を回転中心として回転させることにより、管状物６４を引き出しながら曲げ加工が行われる。しかしながら、この場合、曲げ加工の開始時においては、管状物６４とワイパーダイ６９との間に大きな摩擦力が生じる。また、曲げ加工の加工ポイント６７より後段側で管状物６４を保持するプレッシャーダイ６８は、曲げ加工の進行に伴って管状物６４が引き出される速度に合わせて前進するが、曲げ加工の開始時においては、管状物６４とプレッシャーダイ６８とが動き出すタイミングに若干のずれが生じやすい。このため、管状物６４とプレッシャーダイ６８との間にも大きな摩擦力が生じていた。
【００１３】
従って、回転ダイ６３及びクランプダイ６５により把持されている管状物６４は、曲げ加工の開始時において、その把持部分の近傍で大きな引張応力が発生している。その結果、管状物６４は、曲げ加工の開始時に、大きな引張応力を受けた状態で所定の曲率半径で急激に曲げられるため、曲げ外周部分において「割れ」が特に発生しやすいという問題があった。特に、曲げ加工の開始時における「割れ」の発生は、曲げ加工の曲率半径が小さくなるほど顕著となる傾向があった。
【００１４】
また、管状物の曲げ外周部分に発生する「割れ」を防止するために、例えば上記特許文献１のように、管状物の後端からブースターにより推力を付与することができる。しかしながら、この場合も、曲げ加工の開始時においては、前記プレッシャーダイと同様に、管状物が動き出すタイミングと、ブースターにより推力を付与するタイミングとにずれが生じやすく、曲げ加工の開始時における「割れ」の発生を確実に防止することは難しかった。なお、曲げ加工の開始時における「割れ」の発生を防ぐために、ブースターにより推力を付与するタイミングを早めることが考えられる。しかしながら、この場合、曲げ加工開始時に管状物の曲げ内周部分が受ける圧縮応力が大きくなるため、同曲げ内周部分に「しわ」や「座屈」が発生してしまう。
【００１５】
一方、前記特許文献２に記載されている曲げ加工方法では、前述のように、曲げ加工を行う際に管状物の曲げ内周部分を強制的に塑性変形させて凹部を形成することにより、より小さい曲率半径で曲げ加工を無理なく行うことが可能となる。しかしながら、この場合、管状物の一部の外観品質を犠牲にして凹部を故意に形成するため、得られた製品の使用範囲が大幅に制限されてしまうといった欠点があった。
【００１６】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、管状物に対して、割れやしわ等の外観品質不良を生じさせず、また故意に外観品質を犠牲にすることもなく、より小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行って、優れた外観品質を有する曲げ加工品を得ることができる管状物の曲げ加工装置及び加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明により提供される管状物の曲げ加工装置は、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工装置であって、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段とを備えてなることを最も主要な特徴とするものである。
【００１８】
上記本発明の管状物の曲げ加工装置は、前記管状物の一部を前記曲げ加工の加工ポイントでクランプダイとの間に挟み込んで把持し、前記管状物を引き出しながら回転を行うことにより、同管状物を引き曲げる回転ダイと、前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで把持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルと、前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記加工ポイントで前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることが好ましい。
【００１９】
またその他に、本発明の管状物の曲げ加工装置は、前記曲げ加工の加工開始ポイントで前記管状物を固定する管状物固定手段と、前記管状物の一部を前記管状物固定手段に隣接した位置でクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記管状物に沿って摺動しながら回転を行うことにより前記管状物に曲げ加工を行う回転ダイと、前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルと、前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工開始ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることが好ましい。
【００２０】
前記本発明の管状物の曲げ加工装置においては、前記回転機構は、１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段は、前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成されてなることが好ましい。
【００２１】
またその他に、前記回転機構は、前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなり、前記第１曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が大きな部位から形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位から形成されてなることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の管状物の曲げ加工装置では、前記回転ダイに、同回転ダイと共に前記管状物を把持又は支持する前記クランプダイ一体的に取り付けられてなることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明により提供される管状物の曲げ加工方法は、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工方法であって、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、前記曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでなることを最も主要な特徴とするものである。
【００２４】
上記本発明の管状物の曲げ加工方法は、前記管状物の一部を、前記曲げ加工の加工ポイントで、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで把持すること、前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルを挿入すること、前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転機構により一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後に、更に前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでなることが好ましい。
【００２５】
またその他に、本発明の管状物の曲げ加工方法は、前記管状物を、前記曲げ加工の加工開始ポイントより延設させた状態で、管状物固定手段を用いて前記加工開始ポイントで固定すること、前記固定した管状物の延設側を、前記管状物固定手段に隣接した位置で、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持すること、前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルを挿入すること、前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを、回転機構により管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後に、更に前記管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記加工開始ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでなることが好ましい。
【００２６】
前記本発明の管状物の曲げ加工方法においては、前記回転機構として、１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えた回転機構を用いて、前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成することにより、前記回転ダイ及びクランプダイを前記固定回転軸を回転中心として回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、前記回転ダイの回転中に、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成することにより、前記回転ダイの回転中心を前記固定回転軸から前記回動可能な補助回動軸に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことが好ましい。
【００２７】
またその他に、前記回転機構として、前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなる回転機構を用いて、前記レール部材の曲率半径が大きな部位で前記駆動歯車を駆動することにより前記回転ダイを回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、前記回転ダイの回転中に、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位で前記駆動歯車を駆動することにより、前記回転ダイの回転中心を連続的に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明の管状物の曲げ加工方法では、前記曲げ加工を、異形管に対して行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の管状物の曲げ加工装置は、管状物に対して所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段とを備えている。
【００３０】
このような本発明の曲げ加工装置を用いて管状物に曲げ加工を行うことにより、管状物に対して、曲げ加工開始時においては、所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。これにより、曲げ加工がなされる管状物は、曲げ加工開始時に、前述のようにその把持部分の近傍で大きな引張応力を受けていても、緩やかに曲げられていくため、曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止することができる。また、本発明の曲げ加工装置は、前記第２曲げ加工手段を備えていることにより、大きな曲率半径で曲げ加工を開始した後に、曲げ加工中に曲率半径を変化させることができる。これにより、管状物に対して、前記大きな曲率半径で曲げ加工を行った後に、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良を生じさせることなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【００３１】
また、本発明の管状物の曲げ加工装置は、管状物を挟み込んで把持する回転ダイ及びクランプダイと、マンドレルと、第１曲げ加工手段及び第２曲げ加工手段を有する回転機構とを備えている。また、同曲げ加工装置は、前記回転機構の第１曲げ加工手段により、管状物を挟み込んで把持した回転ダイ及びクランプダイを一体回転させて管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。また第２曲げ加工手段により、曲げ加工中に回転ダイの回転中心を変更して曲げ加工における曲率半径を変化させ、さらに前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させることによって、管状物に対して所定の曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。これにより、管状物に対して、曲げ外周部分に「割れ」を発生させずに曲げ加工を開始することができるとともに、同曲げ加工中に曲率半径を容易に変化させて、「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【００３２】
一方、本発明に係る別の態様における管状物の曲げ加工装置は、管状物固定手段と、管状物を摺動可能に支持する回転ダイ及びクランプダイと、マンドレルと、第１曲げ加工手段及び第２曲げ加工手段を有する回転機構とを備えている。また、同曲げ加工装置は、前記回転機構の第１曲げ加工手段により、管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを管状物に沿って摺動しながら一体回転させて、管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。また、回転機構の第２曲げ加工手段により、曲げ加工中に回転ダイの回転中心を変更して曲げ加工における曲率半径を変化させ、さらに前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させることによって、管状物に対して所定の曲率半径で曲げ加工を行わせることができる。これにより、管状物に対して、曲げ外周部分に「割れ」を発生させずに曲げ加工を開始することができるとともに、同曲げ加工中に曲率半径を容易に変化させて、「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明の管状物の曲げ加工装置では、前記回転機構が、各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、一端側のアームに連結された固定回転軸と、アームの他端側の端部に配した回転ダイの固定部とを備えている。このような回転機構において、第１曲げ加工手段は、複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能にして形成されている。また、第２曲げ加工手段は、固定回転軸まわりに固定可能とし、複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能にして形成されている。本発明における回転機構がこのような構成を有することにより、曲げ加工開始時においては、第１曲げ加工手段によって、回転ダイ及びクランプダイを固定回転軸を回転中心として所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で一体回転させることが可能となる。また、曲げ加工中には、第２曲げ加工手段によって、回転ダイの回転中心を固定回転軸から補助回動軸に変更し、所定の曲率半径で回転ダイ及びクランプダイを一体回転させることが可能となる。
【００３４】
一方、本発明においては、前記回転機構が、回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えている。このような回転機構において、第１曲げ加工手段は、レール部材の曲率半径が大きな部位から形成されている。また、第２曲げ加工手段は、レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位から形成されている。本発明における回転機構がこのような構成を有することにより、曲げ加工開始時においては、第１曲げ加工手段によって、レール部材の曲率半径が大きな部位に形成されたラック上で駆動歯車を駆動して、回転ダイ及びクランプダイを所定曲率半径よりも大きな曲率半径で一体回転させることが可能となる。また、曲げ加工中には、第２曲げ加工手段によって、レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位に形成されたラック上で駆動歯車を駆動して、回転ダイ及びクランプダイを所定の曲率半径で一体回転させることが可能となる。
【００３５】
さらに、本発明の曲げ加工装置は、回転ダイに、同回転ダイと共に前記管状物を把持又は支持するクランプダイが一体的に取り付けられている。これにより、回転ダイの回転中にその回転中心を変更しても、クランプダイを回転ダイと安定して一体回転させることができる。
【００３６】
次に、本発明の管状物の曲げ加工方法は、管状物に所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、及び、曲げ加工中に曲率半径を変化させて、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでいる。このようにして管状物に曲げ加工を行うことにより、管状物は、曲げ加工開始時に緩やかに曲げられていくため、曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止することができる。また曲げ加工中に、その曲率半径を変化させることにより、管状物に「割れ」や「しわ」等の外観品質不良を生じさせることなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００３７】
また、本発明の管状物の曲げ加工方法は、管状物の一部を、曲げ加工の加工ポイントで回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで把持すること、管状物の内部にマンドレルを挿入すること、回転ダイ及びクランプダイを回転機構により一体回転させ、加工ポイントで管状物に所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、回転ダイの回転中にその回転中心を変更して曲率半径を変化させ、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでいる。このようにして曲げ加工を行うことにより、管状物に対して、曲げ加工の初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止できる。また、曲げ加工中に、曲率半径を変化させることにより、管状物に「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。従って、例えば前記特許文献２のように故意に管状物の外観品質を犠牲にせずとも、優れた外観品質を有し、所定の曲率半径で曲げ加工が為された曲げ加工品を容易に得ることができる。
【００３８】
一方、本発明に係る別の態様における管状物の曲げ加工方法は、管状物を曲げ加工開始ポイントより延設させた状態で、管状物固定手段を用いて加工開始ポイントで固定すること、固定した管状物の延設側を回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持すること、管状物の内部にマンドレルを挿入すること、回転ダイ及びクランプダイを回転機構により管状物の延設部位に沿って一体回転させて、管状物に所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、回転ダイの回転中にその回転中心を変更して曲率半径を変化させ、管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行うことを含んでいる。このようにして曲げ加工を行うことにより、管状物に対して、曲げ加工の初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止できる。また、曲げ加工中に、曲率半径を変化させることにより、管状物に「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さい曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。従って、故意に管状物の外観品質を犠牲にせずとも、優れた外観品質を有し、所定の曲率半径で曲げ加工が為された曲げ加工品を容易に得ることができる。
【００３９】
また、本発明の管状物の曲げ加工方法では、前記回転機構として、１つ以上の補助回動軸を有する複数のアームと、一端側のアームに連結された固定回転軸と、アームの他端側の端部に配した回転ダイの固定部とを備えた回転機構を用いて、曲げ加工の初期段階では各補助回動軸まわりに固定可能とした複数のアームを、固定回転軸まわりに回動可能に形成する。これにより、回転ダイを固定回転軸を回転中心として回転させて、管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができ、曲げ加工初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止することができる。また、前記回転ダイの回転中に、回転ダイの回転中心を固定回転軸から補助回動軸に変更することにより、管状物に対して所定の小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００４０】
一方、本発明においては、前記回転機構として、回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えた回転機構を用いて、曲げ加工の初期段階ではレール部材の曲率半径が大きな部位に形成されたラック上で駆動歯車を駆動する。これにより、回転ダイを回転させて管状物に対して所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができ、曲げ加工初期段階で曲げ外周部分に「割れ」や「しわ」等が発生するのを防止することができる。また、前記回転ダイの回転中に、レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位で駆動歯車を駆動することにより、回転ダイの回転中心を連続的に変更することができる。これにより、管状物に対して、「割れ」や「しわ」等の不良を発生させずに所定の小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００４１】
また、本発明においては、従来では外観品質を犠牲にすることなく曲げ加工することが難しいとされていた異形管に対して、「割れ」や「しわ」等の外観不良を発生させずに所定の小さな曲率半径で安定した曲げ加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００４３】
先ず、本発明の実施例１に係る管状物の曲げ加工装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施例１の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。なお、以下に示す実施例においては、管状物の一つである異形管に対して曲げ加工を行う場合について説明する。しかし、本発明はこれに限定されず、円形断面を有する管状物等に対しても同様に曲げ加工を行うことができるものである。また、以下の実施例１〜３の説明において、曲げ加工時に管状物が引き出されていく方向を前方方向として、曲げ加工の加工ポイントよりも前方方向の側を加工ポイントの前段側とし、その反対方向の側を加工ポイントの後段側とする。
【００４４】
図１及び２に示した曲げ加工装置１は、異形管２を間に挟み込んで把持する回転ダイ３及びクランプダイ４と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル５と、回転ダイ３及びクランプダイ４を回転させる回転機構６と、異形管２を加工ポイント９の後段側で支持するプレッシャーダイ７と、プレッシャーダイ７と相対するように配設されたワイパーダイ８とを備えている。
【００４５】
回転ダイ３は、その一部が回転機構６に固定されており、回転機構６によって回転可能に構成されている。この回転ダイ３は、曲げ加工の加工ポイント９及び加工ポイント９の前段側において、以下で説明するように、異形管２の一部をクランプダイ４との間に挟み込んで把持することができる。回転ダイ３は、このようにクランプダイ４との間に異形管２の一部を把持した状態で回転機構６によって回転させることができる。これにより、異形管２を連続的に引き出しながら、加工ポイント９において異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。また、この回転ダイ３の上面には、シリンダ保持部１０が取り付けられており、このシリンダ保持部１０の先端に油圧シリンダ１１が固定されている。さらに、油圧シリンダ１１の先端部にはクランプダイ４が連結されている。
【００４６】
クランプダイ４は、上記のように油圧シリンダ１１の先端部に連結されているため、油圧シリンダ１１を作動させることによって、クランプダイ４を回転ダイ３に向かって所定の圧力で押し付けて、異形管２の一部を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挟み込んで把持することができる。また、クランプダイ４は、油圧シリンダ１１及びシリンダ保持部１０を介して回転ダイ３に一体的に取り付けられている。このため、上記回転ダイ３が回転機構６の作動により回転することにより、クランプダイ４も同時に回転ダイ３の回転軌道に沿って回転ダイ３と一体的に回転することができる。
【００４７】
マンドレル５は、異形管２の内部断面形状よりも僅かに寸法が小さい外形を有している。また、マンドレル５の先端部位には、曲げ加工時に異形管２と接触しないように、曲げ加工における最終的な所定の曲率半径と同等の曲率半径を有する曲面が形成されている。このマンドレル５は、曲げ加工時に異形管２の内部に挿入されて、異形管２の断面形状を維持し、その先端部位は加工ポイント９となる。
【００４８】
回転機構６は、補助回動軸１２を有し、この補助回動軸１２まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアーム１３と、複数のアーム１３の一端側に配したアーム１３ａに連結された固定回転軸１４と、複数のアーム１３の他端側に設けたアーム１３ｂの端部に回転ダイの固定部１５とを備えている。このとき、補助回動軸１２から固定部１５までの長さは、下記で説明する回転機構６の第２曲げ加工手段により曲げ加工を行った際に、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるような長さに形成されている。
【００４９】
なお、実施例１における曲げ加工装置１では、回転機構６として２本のアーム１３ａ、１３ｂが１つの補助回動軸１２によって連結されている場合を示している。しかし、本発明はこれに限定されず、３本以上の複数のアーム１３を有し、各アーム１３間に１つの補助回動軸１２を介して、各補助回動軸１２まわりに回動可能及び回動固定となるようにして回転機構６を構成することもできる。このように回転機構６が複数のアーム１３を有する場合には、何れか一つの補助回動軸１２（例えば、固定部１５に最も近い位置に配された補助回動軸１２）から固定部１５までの長さが、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるような長さに形成されている。
【００５０】
また、この回転機構６は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構６における第１曲げ加工手段は、アーム１３ａ、１３ｂを補助回動軸１２まわりに固定可能とし、固定回転軸１４まわりにアーム１３ａ、１３ｂを一体で回動可能にして形成されている。このような第１曲げ加工手段によれば、アーム１３ｂの固定部１５に固定されている回転ダイ３を、固定回転軸１４を回転中心とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ４とともに一体回転させることができる。
【００５１】
回転機構６における第２曲げ加工手段は、アーム１３ａを固定回転軸１４まわりに固定可能とし、アーム１３ｂを補助回動軸１２まわりに回動可能にして形成されている。このため、第２曲げ加工手段は、前記の第１曲げ加工手段による回転ダイ３の回転中に、その回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更することができる。このような第２曲げ加工手段によれば、回転中心を補助回動軸１２に変更した後、回転ダイ３を、補助回動軸１２から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ４とともに一体回転させることができる。
【００５２】
プレッシャーダイ７は、加工ポイント９で異形管２を把持したクランプダイ４と隣接した位置に配設されており、異形管２を加工ポイント９の後段側で支持する。このプレッシャーダイ７は、不図示の加圧装置により、異形管２が回転ダイ３の回転に伴って引き出される方向に、異形管２が引き出される速度に合わせて前進することができる。
【００５３】
ワイパーダイ８は、加工ポイント９より後段側で、プレッシャーダイ７と相対するように配設されている。このようにワイパーダイ８を配設することにより、曲げ加工時に異形管２の曲げ内周部分に「しわ」が発生するのを抑制することができる。
【００５４】
次に、上記実施例１における管状物の曲げ加工装置１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う方法について説明する。
先ず、回転ダイ３及びクランプダイ４を回転機構６により所定の曲げ加工開始位置まで回転移動させ、異形管２を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挿入する。異形管２を所定の位置まで挿入した後、油圧シリンダ１１を作動させて、異形管２の一部を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挟み込んで把持する。また同時に、プレッシャーダイ７は、加工ポイント９より後段側で異形管２を支持する。
【００５５】
回転ダイ３及びクランプダイ４で異形管２を把持した後、同異形管２の内部にマンドレル５を挿入する。このとき、マンドレル５の先端部位は、加工ポイント９となる。なお、マンドレル５は予め所定の位置に固定しておき、前記で異形管２を回転ダイ３とクランプダイ４との間に挿入する際に、マンドレル５が異形管２の内部に位置するようにしてもよい。
【００５６】
続いて、異形管２を把持した回転ダイ３及びクランプダイ４を、前記回転機構６の第１曲げ加工手段によって一体回転させる。このように回転機構６の第１曲げ加工手段により回転を行うことにより、回転ダイ３を、固定回転軸１４を回転中心とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ４とともに一体回転させることができる。
【００５７】
これにより、異形管２は、回転ダイ３及びクランプダイ４によって少しずつ引き出されながら、加工ポイント９において、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が行われる。このとき、プレッシャーダイ７は、回転ダイ３及びクランプダイ４によって引き出される異形管２の移動に合わせて前進する。
【００５８】
このように回転機構６の第１曲げ加工手段を用いて、異形管２に対し所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことによって、曲げ加工の初期段階で異形管２の曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止でき、また曲げ内周部分における「しわ」や「座屈」の発生も防止することができる。
【００５９】
その後、回転機構６の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構６の第２曲げ加工手段を作動させて、図３に示すように回転ダイ３の回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更する。これにより、曲げ加工における曲率半径を変化させることができる。さらに第２曲げ加工手段は、回転中心を補助回動軸１２に変更した後、回転ダイ３及びクランプダイ４を、補助回動軸１２から固定部１５までの長さを回転半径として一体回転させることができる。このとき、補助回動軸１２から固定部１５までの長さは、前記のように異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるように予め設定されている。従って、異形管２に対して、回転ダイ３及びクランプダイ４によって更に少しずつ引き出しながら、加工ポイント９において、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００６０】
なお、本発明において、回転機構６の第２曲げ加工手段により、回転ダイ３の回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更するタイミングは特に限定されず、必要に応じて任意に設定することができる。
【００６１】
このようにして異形管２に対して曲げ加工を行うことにより、曲げ加工の初期段階では大きな曲率半径で曲げ加工を行い、その後、曲率半径を所定の小さな曲率半径に変化させて曲げ加工を行うことができる。これにより、異形管２の一部の範囲には所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が行われた領域が存在するものの、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、上記の曲げ加工方法によれば、異形管に「割れ」や「しわ」等を発生させずに、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００６２】
次に、本発明の実施例２に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
図４は、実施例２における曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図であり、図５は、同曲げ加工装置の回転ダイを下方側から見た下面図である。また図６は、同曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。なお、以下の説明において、前記実施例１で説明した構成と同じ構成を備える部材については、前記実施例１と同じ符号を用いて表すことにより、当該部材の説明を省略する。
【００６３】
図４〜６に示した曲げ加工装置２１は、異形管２を間に挟み込んで把持する回転ダイ２２及びクランプダイ４と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル５と、回転ダイ２２及びクランプダイ４を回転させる回転機構２３と、異形管２を加工ポイント９の後段側で支持するプレッシャーダイ７と、プレッシャーダイ７と相対するように配設されたワイパーダイ８とを備えている。
【００６４】
この曲げ加工装置２１において、回転ダイ２２は、図５に示すように、一箇所に角部が形成された底面を有する柱状体２４で構成されており、同柱状体２４の周面には曲げ加工時に異形管２を案内するための溝部２５が異形管２の外形に合わせて形成されている。この回転ダイ２２は、柱状体２４に形成された角部において、異形管２の一部をクランプダイ４との間に挟み込んで把持することができる。このとき、回転ダイ２２の柱状体２４における角部を除く周面の曲率半径、及び同周面に形成された溝部２５の曲率半径は、回転ダイ２２が円滑な回転運動が行えるように、以下で説明するような異形管２に対して行う曲げ加工の曲率半径を考慮して適切に設計されていることが好ましい。なお、実施例２における回転ダイ２２は、上記形状に限定されるものではなく、異形管２の一部をクランプダイ４との間に挟み込んで把持でき、また、異形管２の曲げ加工時に回転ダイ２２が回転機構２３により円滑な回転運動ができるように設計されたものであれば良い。
【００６５】
また、この回転ダイ２２は、柱状体２４の上底面の角部にシリンダ保持部１０が取り付けられており、このシリンダ保持部１０の先端に油圧シリンダ１１が固定されている。さらに、油圧シリンダ１１の先端部にはクランプダイ４が連結されている。これにより、回転ダイ２２を回転機構２３により回転させることにより、クランプダイ４も回転ダイ２２の回転軌道に沿って回転ダイ２２と一体回転させることができる。
【００６６】
このような回転ダイ２２を回転させる回転機構２３は、図５に示すように回転ダイ２２の下底面に形成されている。この回転機構２３は、回転ダイ２２と一体的に形成された曲線状のレール部材２６と、レール部材２６の内壁面に形成されたラック２７と、ラック２７と噛合する駆動歯車２８とを備えている。このとき、レール部材２６は、第１の部位２６ａ、第２の部位２６ｂ、及び第３の部位２６ｃで構成されている。レール部材２６の第１の部位２６ａは、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能なように第一の曲率半径で形成されている。また、レール部材２６の第２の部位２６ｂは、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能なように第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成されており、第３の部位２６ｃは、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能なように第二の曲率半径で形成されている。なお、本発明において、レール部材２６に形成される第１〜第３の部位２６ａ〜２６ｃの長さは特に限定されず、必要に応じて任意に設定することができる。
【００６７】
また、回転機構２３は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構２３における第１曲げ加工手段は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能な第１の部位２６ａから形成されている。さらに、第２曲げ加工手段は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能な前記第２の部位２６ｂと、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能な前記第３の部位２６ｃとから形成されている。
【００６８】
このような実施例２における曲げ加工装置２１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う際には、先ず、回転ダイ２２を回転させて、回転ダイ２２の柱状体２４に形成されている角部及びクランプダイ４を所定の曲げ加工開始位置に移動させる。続いて、異形管２を回転ダイ２２とクランプダイ４との間に挿入し、油圧シリンダ１１を作動させて回転ダイ２２の角部とクランプダイ４との間に異形管２の一部を挟み込んで把持する。また同時に、プレッシャーダイ７により、加工ポイント９の後段側で異形管２を支持する。回転ダイ２２とクランプダイ４とで異形管２を把持した後、同異形管２の内部にマンドレル５を挿入する。このとき、マンドレル５の先端部位は、加工ポイント９となる。
【００６９】
続いて、異形管２を把持した回転ダイ２２及びクランプダイ４を、前記回転機構２３の第１曲げ加工手段によって一体回転させる。このように回転機構２３の第１曲げ加工手段を用いて回転を行うことにより、例えば図７（ａ）に示したように、回転機構２３の駆動歯車２８がレール部材２６における前記第１の部位２６ａの内壁面に形成されたラック２７上を駆動するため、回転ダイ２２及びクランプダイ４を大きな回転半径で一体回転させることができる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４は、異形管２を少しずつ引き出しながら回転ダイ２２の溝部２５に案内し、異形管２に対して加工ポイント９において最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。このとき、プレッシャーダイ７は、前記実施例１と同様に、回転ダイ２２及びクランプダイ４によって引き出される異形管２の移動に合わせて前進する。
【００７０】
このように回転機構２３の第１曲げ加工手段を用いて、異形管２に対し所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことによって、曲げ加工の初期段階で異形管２の曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止でき、また曲げ内周部分に「しわ」や「座屈」が発生するのも防止できる。
【００７１】
その後、回転機構２３の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構２３の第２曲げ加工手段を作動させて、例えば図７（ｂ）に示したように、駆動歯車２８をレール部材２６における前記第２の部位２６ｂの内壁面に形成されたラック２７上で駆動させる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４の回転中心を連続的に変更して、曲げ加工の曲率半径を最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に小さく変化させながら異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。さらに、例えば図７（ｃ）に示したように、駆動歯車２８をレール部材２６における前記第３の部位２６ｃに形成されたラック２７上で駆動させることにより、加工ポイント９において異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【００７２】
このように実施例２の曲げ加工装置２１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行うことにより、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、実施例２の曲げ加工方法によれば、異形管に「割れ」や「しわ」等を発生させずに、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を行うことが可能となる。
【実施例３】
【００７３】
本発明の実施例３に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
実施例３の曲げ加工装置は、前記実施例２の曲げ加工装置２１における回転機構を一部変更したものであり、それ以外の構成については前記実施例２と同様である。実施例３の曲げ加工装置は、回転機構として、図８に示すように、回転ダイ２２と一体的に形成された曲線状のレール部材２６と、レール部材２６の外壁面に形成されたラック２７’と、ラック２７’と噛合する駆動歯車２８’と、レール部材２６の内壁面に接触して所定の位置で回転する固定ローラー２９とを備えた回転機構２３’が配設されている。この回転機構２３’では、固定ローラー２９の回転軸の位置が固定されている。これにより、固定ローラー２９は、一定位置でレール部材２６の内壁面に接しながら回転しているため、異形管２に対する曲げ加工の加工ポイント９を常に一定の位置に固定しておくことができる。
【００７４】
また、回転機構２３’は、前記実施例２と同様に、レール部材２６が、第一の曲率半径で形成された第１の部位２６ａと、第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成された第２の部位２６ｂと、第二の曲率半径で形成された第３の部位２６ｃとで構成されている。さらに、この回転機構２３’は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。
【００７５】
回転機構２３’における第１曲げ加工手段は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能なように第一の曲率半径で形成された第１の部位２６ａで構成されている。また、第２曲げ加工手段は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変化可能なように第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成された第２の部位２６ｂと、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能なように第二の曲率半径で形成された第３の部位２６ｃとから構成されている。
【００７６】
従って、異形管２を把持した回転ダイ２２及びクランプダイ４を回転機構２３’により回転させることによって、前記実施例２の回転機構２３と同様にして、異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。すなわち、回転機構２３’の第１曲げ加工手段を用いることにより、例えば図８（ａ）に示したように、回転機構２３’の駆動歯車２８’がレール部材２６’における前記第１の部位２６ａの外壁面に形成されたラック２７’上を駆動するため、回転ダイ２２及びクランプダイ４を大きな回転半径で一体回転させることができる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４は、異形管２を少しずつ引き出しながら、異形管２に対して加工ポイント９で最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【００７７】
また、回転機構２３’の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構２３’の第２曲げ加工手段を作動させて、例えば図８（ｂ）に示したように、駆動歯車２８’をレール部材２６における前記第２の部位２６ｂの外壁面に形成されたラック２７’上で駆動させる。これにより、回転ダイ２２及びクランプダイ４の回転中心を連続的に変更する。このため、曲げ加工の曲率半径を最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に小さく変化させながら異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。さらに、駆動歯車２８’をレール部材２６における前記第３の部位２６ｃに形成されたラック２７’上で駆動させることにより、例えば図８（ｃ）に示したように、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことができる。これにより、異形管２に対して、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良を発生させることなく、所定の小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【００７８】
さらに、回転機構２３’では、駆動歯車２８’を曲線状のレール部材２６の外壁面側に配設することができるため、駆動歯車２８’の寸法を、レール部材２６の形状や寸法に制限されることなく、大きな寸法で設計することが可能となる。このように駆動歯車２８’の寸法を大きく設計できれば、異形管に対する曲げ加工の加工力をより大きく得ることができるため、曲げ加工装置の用途を大幅に広げることができる。
【実施例４】
【００７９】
本発明の実施例４に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
図９及び１０は、実施例４における曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。また、図１１は、同曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。なお、以下の実施例４及び５の説明において、曲げ加工の加工開始ポイントを基準にして、管状物に曲げ加工を行う側を加工開始ポイントの前段側とし、その反対の側を加工開始ポイントの後段側とする。
【００８０】
図９〜１１に示した曲げ加工装置３１は、曲げ加工の加工開始ポイント３２及び加工開始ポイント３２の後段側で異形管２を固定する管状物固定手段３３と、異形管２の一部を管状物固定手段３３に隣接した位置で挟み込んで摺動可能に支持する回転ダイ３４及びクランプダイ３５と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル３６と、回転ダイ３４及びクランプダイ３５を回転させる回転機構３７とを備えている。
【００８１】
管状物固定手段３３は、図１１に示したように、所定の位置まで挿入された異形管２を左右から挟み込み、不図示の加圧手段で押圧することによって、異形管２を加工開始ポイント３２及び加工開始ポイント３２の後段側で固定することができる。
【００８２】
回転ダイ３４は、その一部が回転機構３７と固定されており、回転機構３７によって回転可能に構成されている。この回転ダイ３４は、断面が前記管状物固定手段３３側から見てコの字形状を有する外枠３８と、同外枠３８の内部に回転可能に配設された支持ローラー３９とを備えている。この支持ローラー３９の周面には異形管２を収容して支持するための支持溝４０が形成されている。また、回転ダイ３４は、外枠３８の上面にシリンダ保持部１０が取り付けられており、シリンダ保持部１０の先端には油圧シリンダ１１が固定されている。さらに、油圧シリンダ１１の先端部にはクランプダイ３５が連結されている。
【００８３】
クランプダイ３５は、断面が前記管状物固定手段３３側から見て逆コの字形状を有する外枠４１と、同外枠４１の内部に回転可能に配設された支持ローラー４２とを備えている。この支持ローラー４２の周面には異形管２を収容して支持するための支持溝４３が形成されている。
【００８４】
また、クランプダイ３５は、前記のように油圧シリンダ１１の先端部と連結されている。このため、油圧シリンダ１１を作動させることによって、クランプダイ３５を回転ダイ３４に向かって所定の圧力で押し付けて、回転ダイ３４の支持ローラー３９及びクランプダイ３５の支持ローラー４２に形成された支持溝４０、４３の間に異形管２を摺動可能に支持することができる。また、クランプダイ３５は、油圧シリンダ１１及びシリンダ保持部１０を介して回転ダイ３４に一体的に取り付けられている。このため、回転ダイ３４が回転機構３７の作動により回転することにより、クランプダイ３５も同時に回転ダイ３４の回転軌道に沿って一体回転することが可能となる。
【００８５】
マンドレル３６は、異形管２の内部断面形状よりも僅かに寸法が小さい外形を有している。また、マンドレル３６の先端部位には、曲げ加工時に管状物と接触しないように、曲げ加工における最終的な所定の曲率半径と同等の曲率半径を有する曲面が形成されている。このマンドレル３６は、曲げ加工時に管状物の内部に挿入されて、管状物の断面形状を維持し、その先端部位は曲げ加工の加工開始ポイント３２となる。
【００８６】
回転機構３７は、前記実施例１における回転機構６と同様の構成を有する。すなわち、回転機構３７は、補助回動軸１２を有し、この補助回動軸１２まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアーム１３と、複数のアーム１３の一端側に配したアーム１３ａに連結された固定回転軸１４と、複数のアーム１３の他端側に設けたアーム１３ｂの端部に回転ダイの固定部１５とを備えている。このとき、回転機構３７は、補助回動軸１２から固定部１５までの長さが、異形管２に対して第２曲げ加工手段で曲げ加工を行った際に、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工できるような長さに形成されている。
【００８７】
また、回転機構３７は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構３７における第１曲げ加工手段は、アーム１３ａ、１３ｂを補助回動軸１２まわりに固定可能とし、固定回転軸１４まわりにアーム１３ａ、１３ｂを一体で回動可能にして形成されている。このような第１曲げ加工手段によれば、アーム１３ｂの固定部１５に固定されている回転ダイ３４を、固定回転軸１４を回転軸とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ３５とともに一体回転させることができる。
【００８８】
また、回転機構３７における第２曲げ加工手段は、アーム１３ａを固定回転軸１４まわりに固定可能とし、アーム１３ｂを補助回動軸１２まわりに回動可能にして形成されている。このため、第２曲げ加工手段は、前記の第１曲げ加工手段による回転ダイ３４の回転中に、その回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更することができる。さらに、回転中心を補助回動軸１２に変更した後、回転ダイ３４及びクランプダイ３５を、補助回動軸１２から固定部１５までの長さを回転半径として一体回転させることができる。
【００８９】
次に、上記実施例４における管状物の曲げ加工装置３１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う方法について説明する。
先ず、回転ダイ３４及びクランプダイ３５を回転機構３７により所定の曲げ加工開始位置まで回転移動させ、異形管２を回転ダイ３４とクランプダイ３５との間に挿入する。異形管２を所定の位置まで挿入して、異形管２の曲げ加工が行われる部位を加工開始ポイント３２より前段側に延設させた状態とする。そして、同異形管２を、管状物固定手段３３により加工開始ポイント３２及び加工開始ポイント３２の後段側で挟み込んで固定する。
【００９０】
異形管２を管状物固定手段３３で固定した後、クランプダイ３５に連結されている油圧シリンダ１１を作動させる。これにより、異形管２の延設側を、管状物固定手段３３に隣接した位置で、回転ダイ３４の支持ローラー３９及びクランプダイ３５の支持ローラー４２に形成された支持溝４０、４３の間に挟み込んで、摺動可能に支持することができる。その後、同異形管２の内部にマンドレル３６を挿入する。このとき、マンドレル３６の先端部位は、加工開始ポイント３２となる。
【００９１】
続いて、異形管２を摺動可能に支持した回転ダイ３４及びクランプダイ３５を、回転機構３７の第１曲げ加工手段によって異形管２の延設部位に沿って摺動しながら一体回転させる。このように回転機構３７の第１曲げ加工手段により回転を行うことにより、回転ダイ３４を、固定回転軸１４を回転中心とし、また固定回転軸１４から固定部１５までの長さを回転半径として、クランプダイ３５とともに一体回転させることができる。
【００９２】
これにより、異形管２の延設部位は、回転ダイ３４及びクランプダイ３５の回転軌道に沿うようにして曲げられていく。従って、異形管２における加工開始ポイント３２から回転ダイ３４及びクランプダイ３５が摺動した範囲の延設部位に対して、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。このように回転機構３７の第１曲げ加工手段を用いて所定曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことによって、曲げ加工の初期段階で異形管２の曲げ外周部分に「割れ」が発生するのを防止でき、また曲げ内周部分における「しわ」や「座屈」の発生も防止できる。
【００９３】
その後、回転機構３７の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構３７の第２曲げ加工手段を作動させて、図１０に示すように回転ダイ３４の回転中心を固定回転軸１４から補助回動軸１２に変更する。これにより、異形管２に対する曲げ加工の曲率半径を変化させることができる。
【００９４】
回転中心を補助回動軸１２に変更した後、更に回転ダイ３４及びクランプダイ３５を異形管２の延設部位に沿って摺動しながら一体回転させる。これにより、異形管２における加工開始ポイントから回転ダイ３４及びクランプダイ３５が摺動した範囲の延設部位に対して、さらに曲げ加工を行うことができる。その結果、加工開始ポイント３２及びその延設側近傍において、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【００９５】
このように実施例４の曲げ加工装置３１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行うことにより、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、実施例４の曲げ加工方法によれば、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を安定して行うことが可能となる。
【実施例５】
【００９６】
本発明の実施例５に係る管状物の曲げ加工装置について説明する。
図１２は、実施例５における曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。また、図１３は、同曲げ加工装置における回転ダイ、クランプダイ、及び回転機構を模式的に表す斜視図である。
【００９７】
図１２及び１３に示した曲げ加工装置５１は、曲げ加工の加工開始ポイント５８及び加工開始ポイント５８の後段側で異形管２を固定する管状物固定手段３３と、異形管２の一部を管状物固定手段３３に隣接した位置で挟み込んで摺動可能に支持する回転ダイ５２及びクランプダイ５３と、異形管２の内部に挿入されるマンドレル３６と、回転ダイ５２及びクランプダイ５３を回転させる回転機構５４とを備えている。
【００９８】
実施例５の曲げ加工装置５１において、回転ダイ５２は、断面が前記管状物固定手段３３側から見てコの字形状を有する外枠３８と、同外枠３８の内部に回転可能に配設された支持ローラー３９とを備えている。また、回転ダイ５２は、外枠３８の下面で、下記で説明する回転機構５４のレール部材５５に固定されている。なお、回転ダイ５２及びクランプダイ５３において、前記実施例４における回転ダイ３４及びクランプダイ３５と同様の構成部材については、前記実施例４と同じ符号を用いて表すことにより、当該部材の説明を省略する。
【００９９】
回転機構５４は、曲線状のレール部材５５と、レール部材５５の内壁面に形成されたラック５６と、ラック５６と噛合し、固定された回転軸まわりに回転する駆動歯車５７とを備えている。なお、本実施例５では、ラック５６をレール部材５５の内壁面ではなく、外周面に形成することも可能である。
【０１００】
このとき、レール部材５５は、第１の部位、第２の部位、及び第３の部位で構成されている。このレール部材５５の第１の部位は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能なように第一の曲率半径で形成されている。また、レール部材５５の第２の部位は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能なように第一の曲率半径から第二の曲率半径まで曲率半径が連続的に変化するように形成されており、第３の部位は、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能なように第二の曲率半径で形成されている。また、レール部材５５は、前記第１の部位の先端部又はその近傍で、回転ダイ５２の下面と固定されている。
【０１０１】
この回転機構５４は、第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する。回転機構５４における第１曲げ加工手段は、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工が可能な前記第１の部位から形成されている。また、第２曲げ加工手段は、曲げ加工の曲率半径が最終的な所定の曲率半径となるまで連続的に変更可能な前記第２の部位と、最終的な所定の曲率半径で曲げ加工が可能な前記第３の部位とから形成されている。
【０１０２】
このような実施例５における曲げ加工装置５１を用いて、異形管２に対して曲げ加工を行う方法について説明する。
先ず、回転ダイ５２及びクランプダイ５３を回転機構５４により所定の曲げ加工開始位置まで回転移動させ、異形管２を回転ダイ５２とクランプダイ５３との間に挿入する。異形管２を所定の位置まで挿入して、異形管２の曲げ加工が行われる部位を加工開始ポイント５８より前段側に延設させた状態とする。そして、同異形管２を、管状物固定手段３３により加工開始ポイント５８及び加工開始ポイント５８の後段側で挟み込んで固定する。
【０１０３】
異形管２を管状物固定手段３３で固定した後、クランプダイ３５に連結されている油圧シリンダ１１を作動させる。これにより、異形管２の延設側を、管状物固定手段３３に隣接した位置で、回転ダイ５２の支持ローラー３９及びクランプダイ５３の支持ローラー４２に形成された支持溝４０、４３の間に挟み込んで、摺動可能に支持することができる。その後、同異形管２の内部にマンドレル３６を挿入する。このとき、マンドレル３６の先端部位は、加工開始ポイント５８となる。
【０１０４】
続いて、異形管２を摺動可能に支持した回転ダイ５２及びクランプダイ５３を、回転機構５４の第１曲げ加工手段によって一体回転させる。このように回転機構５４の第１曲げ加工手段を用いることにより、回転機構５４の駆動歯車５７がレール部材５５における前記第１の部位の内壁面に形成されたラック５６上を駆動するため、回転ダイ５２をクランプダイ５３とともに大きな回転半径で管状物に沿って摺動しながら一体回転させることができる。
【０１０５】
これにより、異形管２の延設部位を、回転ダイ５２及びクランプダイ５３の回転軌道に沿うようにして曲げていくことができる。このため、異形管２における加工開始ポイント５８から回転ダイ５２及びクランプダイ５３が摺動した範囲の延設部位に対して、最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うことができる。
【０１０６】
その後、回転機構５４の第１曲げ加工手段による曲げ加工中に、回転機構５４の第２曲げ加工手段を作動させて、駆動歯車５７をレール部材５５における前記第２の部位の内壁面に形成されたラック５６上で駆動させる。これにより、回転ダイ５２及びクランプダイ５３の回転中心を連続的に変更して、曲げ加工の曲率半径を連続的に小さく変化させながら異形管２に対して曲げ加工を行うことができる。さらに、駆動歯車５７をレール部材５５における前記第３の部位に形成されたラック５６上で駆動させることにより、異形管２における加工開始ポイント５８から回転ダイ５２及びクランプダイ５３が摺動した範囲の延設部位に対して曲げ加工を行うことができる。その結果、加工開始ポイント５８及びその延設側近傍において、異形管２に対して最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を安定して行うことができる。
【０１０７】
このように実施例５の曲げ加工装置５１を用いて、異形管に対して曲げ加工を行うことにより、「割れ」や「しわ」等の外観品質不良が発生してなく、所定の小さい曲率半径で曲げ加工が行われた異形管の曲げ加工品を安定して得ることができる。特に、実施例５の曲げ加工方法によれば、従来よりも小さな曲率半径で曲げ加工を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、中空断面を有する異形管などの管状物に対して行われる曲げ加工に有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】実施例１の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【図２】同曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図３】同曲げ加工装置による曲げ加工を模式的に説明する断面図である。
【図４】実施例２の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【図５】同曲げ加工装置の回転ダイを下方側から見た下面図である。
【図６】同曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図７】同曲げ加工装置における回転ダイの回転状態を表す図である。
【図８】実施例３の曲げ加工装置における回転ダイの回転状態を表す図である。
【図９】実施例４の曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図１０】同曲げ加工装置による曲げ加工を模式的に説明する断面図である。
【図１１】同曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【図１２】実施例５の曲げ加工装置の断面を模式的に表す断面図である。
【図１３】同曲げ加工装置における回転ダイ、クランプダイ、及び回転機構を模式的に表す斜視図である。
【図１４】従来の曲げ加工装置の構成を模式的に表す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 実施例１の曲げ加工装置
２ 異形管（管状物）
３ 回転ダイ
４ クランプダイ
５ マンドレル
６ 回転機構
７ プレッシャーダイ
８ ワイパーダイ
９ 加工ポイント
１０ シリンダ保持部
１１ 油圧シリンダ
１２ 補助回動軸
１３ 複数のアーム
１３ａ，１３ｂ アーム
１４ 固定回転軸
１５ 固定部
２１ 実施例２の曲げ加工装置
２２ 回転ダイ
２３，２３’ 回転機構
２４ 柱状体
２５ 溝部
２６ レール部材
２６ａ 第１の部位
２６ｂ 第２の部位
２６ｃ 第３の部位
２７、２７’ ラック
２８、２８’ 駆動歯車
２９ 固定ローラー
３１ 実施例４の曲げ加工装置
３２ 加工開始ポイント
３３ 管状物固定手段
３４ 回転ダイ
３５ クランプダイ
３６ マンドレル
３７ 回転機構
３８ 外枠
３９ 支持ローラー
４０ 支持溝
４１ 外枠
４２ 支持ローラー
４３ 支持溝
５１ 実施例５の曲げ加工装置
５２ 回転ダイ
５３ クランプダイ
５４ 回転機構
５５ レール部材
５６ ラック
５７ 駆動歯車
５８ 加工開始ポイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工装置であって、
前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、
曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段と
を備えてなることを特徴とする管状物の曲げ加工装置。
【請求項２】
前記管状物の一部を前記曲げ加工の加工ポイントでクランプダイとの間に挟み込んで把持し、前記管状物を引き出しながら回転を行うことにより、同管状物を引き曲げる回転ダイと、
前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで把持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、
前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルと、
前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構と
を備えてなり、
前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、
前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記加工ポイントで前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることを特徴とする請求項１記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項３】
前記曲げ加工の加工開始ポイントで前記管状物を固定する管状物固定手段と、
前記管状物の一部を前記管状物固定手段に隣接した位置でクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記管状物に沿って摺動しながら回転を行うことにより前記管状物に曲げ加工を行う回転ダイと、
前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、
前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルと、
前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構と
を備えてなり、
前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、
前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工開始ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることを特徴とする請求項１記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項４】
前記回転機構は、
１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えてなり、
前記第１曲げ加工手段は、前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成されてなる
ことを特徴とする請求項２又は３記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項５】
前記回転機構は、
前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなり、
前記第１曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が大きな部位から形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位から形成されてなる
ことを特徴とする請求項２又は３記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項６】
前記回転ダイに、同回転ダイと共に前記管状物を把持又は支持する前記クランプダイが一体的に取り付けられてなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項７】
管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工方法であって、
前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、
前記曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うこと
を含んでなることを特徴とする管状物の曲げ加工方法。
【請求項８】
前記管状物の一部を、前記曲げ加工の加工ポイントで、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで把持すること、
前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルを挿入すること、
前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転機構により一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、
前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後、更に前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うこと
を含んでなることを特徴とする請求項７記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項９】
前記管状物を、前記曲げ加工の加工開始ポイントより延設させた状態で、管状物固定手段を用いて前記加工開始ポイントで固定すること、
前記固定した管状物の延設側を、前記管状物固定手段に隣接した位置で、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持すること、
前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルを挿入すること、
前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを、回転機構により管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、
前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後に、更に前記管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記加工開始ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うこと
を含んでなることを特徴とする請求項７記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項１０】
前記回転機構として、１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えた回転機構を用いて、
前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成することにより、前記回転ダイ及びクランプダイを前記固定回転軸を回転中心として回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、
前記回転ダイの回転中に、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成することにより、前記回転ダイの回転中心を前記固定回転軸から前記回動可能な補助回動軸に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う
ことを特徴とする請求項８又は９記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項１１】
前記回転機構として、前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなる回転機構を用いて、
前記レール部材の曲率半径が大きな部位で前記駆動歯車を駆動することにより前記回転ダイを回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、
前記回転ダイの回転中に、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位で前記駆動歯車を駆動することにより、前記回転ダイの回転中心を連続的に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う
ことを特徴とする請求項８又は９記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項１２】
前記曲げ加工を、異形管に対して行うことを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項１】
管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工装置であって、
前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径での曲げ加工を行う第１曲げ加工手段と、
曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う第２曲げ加工手段と
を備えてなることを特徴とする管状物の曲げ加工装置。
【請求項２】
前記管状物の一部を前記曲げ加工の加工ポイントでクランプダイとの間に挟み込んで把持し、前記管状物を引き出しながら回転を行うことにより、同管状物を引き曲げる回転ダイと、
前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで把持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、
前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルと、
前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構と
を備えてなり、
前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、
前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記加工ポイントで前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることを特徴とする請求項１記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項３】
前記曲げ加工の加工開始ポイントで前記管状物を固定する管状物固定手段と、
前記管状物の一部を前記管状物固定手段に隣接した位置でクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記管状物に沿って摺動しながら回転を行うことにより前記管状物に曲げ加工を行う回転ダイと、
前記管状物を前記回転ダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持し、前記回転ダイと共に回転する前記クランプダイと、
前記管状物の内部に挿入され、前記曲げ加工時に管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルと、
前記第１曲げ加工手段と第２曲げ加工手段とを有する回転機構と
を備えてなり、
前記第１曲げ加工手段が、前記回転ダイ及びクランプダイを前記大きな曲率半径で一体回転可能であり、前記第２曲げ加工手段が、前記第１曲げ加工手段による回転中に回転ダイの回転中心を変更し、さらに前記変更した回転中心にて前記回転ダイ及びクランプダイを回転可能であり、
前記前記第１曲げ加工手段により、前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、同曲げ加工中に前記第２曲げ加工手段を作動させて、前記回転ダイの回転中心を変更することにより、同曲げ加工における曲率半径を変化させて、前記加工開始ポイントでの前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行わせてなることを特徴とする請求項１記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項４】
前記回転機構は、
１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えてなり、
前記第１曲げ加工手段は、前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成されてなる
ことを特徴とする請求項２又は３記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項５】
前記回転機構は、
前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の内壁面又は外壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなり、
前記第１曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が大きな部位から形成され、前記第２曲げ加工手段は、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位から形成されてなる
ことを特徴とする請求項２又は３記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項６】
前記回転ダイに、同回転ダイと共に前記管状物を把持又は支持する前記クランプダイが一体的に取り付けられてなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の管状物の曲げ加工装置。
【請求項７】
管状物に所定の曲率半径で曲げ加工を行う曲げ加工方法であって、
前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、
前記曲げ加工中に曲率半径を変化させて、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うこと
を含んでなることを特徴とする管状物の曲げ加工方法。
【請求項８】
前記管状物の一部を、前記曲げ加工の加工ポイントで、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで把持すること、
前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工ポイントとなるマンドレルを挿入すること、
前記管状物を把持した回転ダイ及びクランプダイを回転機構により一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、
前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後、更に前記回転ダイ及びクランプダイを一体回転させ、前記加工ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うこと
を含んでなることを特徴とする請求項７記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項９】
前記管状物を、前記曲げ加工の加工開始ポイントより延設させた状態で、管状物固定手段を用いて前記加工開始ポイントで固定すること、
前記固定した管状物の延設側を、前記管状物固定手段に隣接した位置で、回転ダイとクランプダイとの間に挟み込んで摺動可能に支持すること、
前記管状物の内部に、管状物の断面形状を維持し、先端部位が前記加工開始ポイントとなるマンドレルを挿入すること、
前記管状物を摺動可能に支持した回転ダイ及びクランプダイを、回転機構により管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行うこと、
前記回転ダイの回転中に、同回転ダイの回転中心を変更して前記曲げ加工における曲率半径を変化させた後に、更に前記管状物の延設部位に沿って一体回転させ、前記加工開始ポイントにおいて前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行うこと
を含んでなることを特徴とする請求項７記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項１０】
前記回転機構として、１つ以上の補助回動軸を有し、同各補助回動軸まわりに回動可能及び回動固定とした複数のアームと、同複数のアームの一端側に配したアームに連結された固定回転軸と、前記アームの他端側に設けたアームの端部に前記回転ダイの固定部とを備えた回転機構を用いて、
前記複数のアームを各補助回動軸まわりに固定可能として、前記固定回転軸まわりに複数のアームを一体で回動可能に形成することにより、前記回転ダイ及びクランプダイを前記固定回転軸を回転中心として回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、
前記回転ダイの回転中に、前記固定回転軸まわりに固定可能とし、前記複数のアームを各補助回動軸の少なくとも１つの補助回動軸まわりに回動可能に形成することにより、前記回転ダイの回転中心を前記固定回転軸から前記回動可能な補助回動軸に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う
ことを特徴とする請求項８又は９記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項１１】
前記回転機構として、前記回転ダイと一体的に形成された、曲率半径が連続的に変化した曲線状のレール部材と、同レール部材の壁面に形成されたラックと、同ラックと噛合する駆動歯車とを備えてなる回転機構を用いて、
前記レール部材の曲率半径が大きな部位で前記駆動歯車を駆動することにより前記回転ダイを回転させ、前記最終的な所定の曲率半径よりも大きな曲率半径で曲げ加工を行い、
前記回転ダイの回転中に、前記レール部材の曲率半径が小さく変化して所定の曲率半径となる部位で前記駆動歯車を駆動することにより、前記回転ダイの回転中心を連続的に変更して、前記管状物に前記最終的な所定の曲率半径で曲げ加工を行う
ことを特徴とする請求項８又は９記載の管状物の曲げ加工方法。
【請求項１２】
前記曲げ加工を、異形管に対して行うことを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の管状物の曲げ加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−２７５９２９（Ｐ２００７−２７５９２９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０５３７８（Ｐ２００６−１０５３７８）
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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