金属管の曲げ加工装置
【課題】広範な要求圧縮力（減肉率）に高精度に対応でき且つ作業性も良好な曲げ加工装置を得る。
【解決手段】金属管を加熱する加熱手段と、金属管を推進させる推進手段と、金属管を把持して支軸を中心として回動可能なアームを含み、アームによって加熱手段による金属管の加熱部の前方を把持すると共にこの把持点を金属管の推進に伴い支軸を中心として旋回させ、金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、金属管の後部を把持して金属管に推進力を伝達するクランプを有し且つ加熱手段に向け進行する台車と、金属管の推進方向と反対方向の引戻力を、支軸を支点としてアームを介し金属管に加える圧縮手段とを備え、圧縮手段が、大出力の第一圧縮駆動手段と小出力の第二圧縮駆動手段を含み、第一及び第二圧縮駆動手段の一方又は双方により引戻力を金属管に付与する。
【解決手段】金属管を加熱する加熱手段と、金属管を推進させる推進手段と、金属管を把持して支軸を中心として回動可能なアームを含み、アームによって加熱手段による金属管の加熱部の前方を把持すると共にこの把持点を金属管の推進に伴い支軸を中心として旋回させ、金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、金属管の後部を把持して金属管に推進力を伝達するクランプを有し且つ加熱手段に向け進行する台車と、金属管の推進方向と反対方向の引戻力を、支軸を支点としてアームを介し金属管に加える圧縮手段とを備え、圧縮手段が、大出力の第一圧縮駆動手段と小出力の第二圧縮駆動手段を含み、第一及び第二圧縮駆動手段の一方又は双方により引戻力を金属管に付与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管の曲げ加工装置に係り、特に、管厚の減少を防ぎつつ金属管を曲げ加工する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油やガス・各種液体などの流体を搬送するパイプとしてプラントや工場、発電所などの産業施設において、あるいは橋梁やスタジアム屋根など建造物の骨組構造材として金属管が今日広く用いられている。これらの金属管は、規格化され予め所定形状に製造された管（直管やエルボ、ベンド等の異形管）が使用される一方で、施工対象に応じて直線状の管を曲げ加工した管（以下「曲げ管」と言う）も、様々な曲率・管路形状に柔軟に対応できることから広範に使用されている。
【０００３】
一方、曲げ管を製造する場合、素材となる直管を単純に曲げただけでは、曲管部分の外周側の肉厚が薄くなり、当該管に要求される強度を満たさなくなるおそれがある。そこで、単純に直管を曲げるだけでなく、管軸方向へ圧縮力を加えつつ曲げ加工を行うことによりこのような減肉（管厚の減少）を防ぐいわゆる圧縮曲げに関する種々の提案がなされている（例えば下記特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−８１５４号公報
【特許文献２】特開昭５４−１１２７６９号公報
【特許文献３】特開２００９−１２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、曲げ加工は、前述したように所望の曲率・管路形状に柔軟に対応できる利点がある一方で、これを加工事業者側から見ると、限られた台数の加工装置によって様々な加工要求に応えなければならないことを意味する。例えば、減肉率について述べれば、比較的緩やかなものからゼロに近い厳しい減肉率が求められる場合まであり、高精度の曲げ管を製造するには、金属管に付与する圧縮力を正確に制御する必要がある。
【０００６】
一方、曲げ管の製造にあたっては、１台の加工装置で径の異なる管、あるいは指定された減肉率が異なる管を次々と加工していくことも多く、生産性の観点から、素材となる直管のセットから加工終了後の管の取り出しまでの作業を効率良く行う必要もある。
【０００７】
しかしながら、前記特許文献記載の装置も含め従来、幅広い減肉率や様々な種類の管に高精度に対応可能な、しかも作業性が良好な曲げ加工装置は必ずしも提供されていない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、広範な要求圧縮力（特に減肉率）に高精度に対応可能な、同時に作業性も良好な新たな曲げ加工装置を得る点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る金属管の曲げ加工装置は、曲げ加工対象である金属管の一部を環状に加熱する加熱手段と、当該加熱手段に向け前記金属管を管軸方向へ推進させる推進手段と、前記金属管を把持すると共に支軸を中心として回動可能なクランプアームを含み、このクランプアームによって前記加熱手段による金属管の加熱部の前方部分を把持すると共にこの把持点を前記推進手段による金属管の推進に伴い前記支軸を中心として旋回させ、これにより前記金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、前記金属管の後部を把持して当該金属管に推進力を伝達する後部クランプを有しかつ前記加熱手段に向け進行可能な移動ベースと、前記推進手段による金属管の推進方向とは反対方向への力である引戻力を、前記支軸を支点として前記クランプアームを介し前記金属管に加えることにより当該金属管に圧縮力を作用させる圧縮手段とを備える金属管の曲げ加工装置であって、前記圧縮手段は、第一圧縮駆動手段と、当該第一圧縮駆動手段より出力の小さい第二圧縮駆動手段と、これら第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段とを制御する圧縮制御部とを含み、前記圧縮制御部により前記第一圧縮駆動手段および前記第二圧縮駆動手段のいずれか一方又は双方を使用して前記引戻力を前記金属管に付与可能とした。
【００１０】
本発明の曲げ加工装置では、上記加熱手段により金属管の一部を環状に加熱しつつ当該金属管を推進させ、同時に、案内手段によって加熱手段を通過した金属管が弧を描いて湾曲するように案内する。
【００１１】
具体的には、金属管の推進方向を「前方」とした場合に（本出願では金属管の推進方向に向かって先方を「前」、その逆である後方を「後」として説明する）、加熱部の前方部分をクランプアームによって把持する。このクランプアーム（以下単に「アーム」と称することがある）は、支軸を中心として回動可能に設置してあり、上記推進手段による金属管の推進に伴って回動する。また、このアームの回動に伴い前記把持部分は当該支軸を中心に旋回し、金属管の前記加熱部に曲げモーメントが加わり、これにより金属管を連続的に塑性変形させて円弧を描くように金属管を曲げることが出来る。なお、金属管の後部は、前記加熱手段に向け進行可能な移動ベースに備えた後部クランプによって把持され、前記推進手段は、この移動ベースを介して金属管を加熱手段に向け押し進める。
【００１２】
一方、上記曲げモーメントに加えて管軸方向へ圧縮力を加えることにより、管外周側の減肉（肉厚の減少）を防ぐ。この圧縮力は、前記圧縮手段によって管の推進方向とは反対方向への力である引戻力を、上記支軸を支点としてクランプアームを介して金属管に加えることにより生じさせる。この圧縮手段は、出力の大きい第一圧縮駆動手段と、出力の小さい第二圧縮駆動手段とを含み、前記圧縮制御部によってこれら第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段を制御し、第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段のいずれか一方又は双方を使用して前記引戻力を前記金属管に付与する。
【００１３】
本発明においてこのように出力の異なる第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段を備えてこれらを選択的に使用するのは、要求される減肉率や加工対象の管径・肉厚寸法など（即ち必要な圧縮力）に応じて圧縮駆動手段を使い分け、より精度の高い圧縮力を金属管に付与するためである。
【００１４】
例えば、要求される減肉率が小さく、大きな圧縮力が必要な場合には、出力の大きい第一圧縮駆動手段を使用することにより（或いは第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段の両方を使用しても良い）、曲げ加工を行う。また、これら第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段には後に述べるように典型的な態様として油圧シリンダを使用するが、油圧シリンダのようなアクチュエータを含め駆動装置（後述の比例リリーフ弁についても同様）は、一般に定格（最大出力）に対して非常に小さい出力領域では精度が落ちる（例えば線形性が崩れ正確な出力を得にくい）特性がある。したがって、例えば厳しい減肉率が要求されない場合のように小さな圧縮力しか必要ない場合には、大出力の圧縮駆動手段より小出力の圧縮駆動手段を使用したほうがより正確な圧縮力を付与する点で好ましい。この観点から、本発明では、出力の大きい前記第一駆動手段のほかに出力の小さい第二圧縮駆動手段を備え、小さな圧縮力が必要な場合にはこの第二圧縮駆動手段により金属管に圧縮力をかけることを可能とした。
【００１５】
典型的な例として、前記第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段は共に、油圧シリンダにより構成する。すなわち、第一圧縮駆動手段として第一油圧シリンダを、第二圧縮駆動手段として第二油圧シリンダをそれぞれ備える。またこの場合、圧縮制御部は、設定可能な最大圧力が異なる２つの比例リリーフ弁を、すなわち、設定可能な最大圧力が大きな第一比例リリーフ弁と、設定可能な最大圧力が当該第一比例リリーフ弁より小さな第二比例リリーフ弁とを含み、これら第一比例リリーフ弁および第二比例リリーフ弁のいずれか一方を介して前記第一油圧シリンダおよび前記第二油圧シリンダのいずれか一方又は双方に作動油を供給して前記引戻力を金属管に付与するよう構成する。
【００１６】
これは、前記大小２つの油圧シリンダを備えたのと同じ理由によるもので、比例リリーフ弁についても一般に、設定可能な圧力範囲の低圧力側より高圧力側（最大圧力に近い圧力値）のほうが設定圧力の精度が高いからである。したがって本発明の一態様では、最大圧力が異なる大小２つの比例リリーフ弁を備え、大きな圧縮力が必要な場合には最大圧力が大きい第一比例リリーフ弁を使用する一方、小さな圧縮力しか必要ない場合には最大圧力が小さい第二比例リリーフ弁を使用することで、より正確な圧縮力を付与することを可能とする。
【００１７】
また、第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段として油圧シリンダを使用する場合には、前記圧縮制御部は、これらの油圧シリンダに作動油を供給する油圧回路を構成することになるが、この油圧回路には、上記第一および第二比例リリーフ弁のほか、油圧ポンプや油タンク、更には、使用するリリーフ弁を上記第一比例リリーフ弁と第二比例リリーフ弁との間で切り換えるための切換弁や、使用するシリンダを選択する切換弁が含まれる。
【００１８】
また、本発明の装置では、前記支軸が鉛直方向に延在し、前記クランプアームは、金属管の推進に伴い水平に旋回して当該金属管を案内し、平面から見たときに金属管を挟んで一方の側に前記支軸と前記第二圧縮駆動手段とを配置し、平面から見たときに金属管を挟んで他方の側でかつ金属管より下方に前記第一圧縮駆動手段を配置することが好ましい。また、このような装置において更に好ましくは、前記クランプアームに固定され当該クランプアームと共に回動する第一案内輪および第二案内輪と、前記第一油圧シリンダから出力される力を前記第一案内輪に伝達する第一連結部材と、前記第二油圧シリンダから出力される力を前記第二案内輪に伝達する第二連結部材とを前記圧縮手段が備える。
【００１９】
曲げ加工後に金属管を装置から取り出すには通常、金属管にワイヤロープをかけ吊り上げて行うが、上記のように他方の側（平面から見て金属管を挟んで支軸とは反対側）に配置する第一圧縮駆動手段を金属管より下方に設置すれば、この第一圧縮駆動手段や第一案内輪、第一連結部材が金属管の取出し作業の邪魔になることを防ぐことが出来るからである。なお、この点については、図４を参照して後に更に述べる。
【００２０】
また、このような第一圧縮駆動手段（並びに第一案内輪及び第一連結部材）の配置構成によれば、当該第一圧縮駆動手段が金属管の取出し作業の邪魔にならないから、第一案内輪の径を大きくする（例えば第一案内輪の径を、クランプアームによる金属管の把持点と支軸との距離より大きくする）ことができ、これにより第一圧縮駆動手段によってより大きな圧縮力を金属管に加え、曲げ加工時の減肉量を小さく抑えることが可能となる。
【００２１】
また同様に金属管の取出しを容易にする観点から、前記推進手段は、上記一方の側（平面から見て金属管を挟んで支軸と同じ側）に、すなわち金属管より支軸寄りに配置することが好ましい。
【００２２】
さらに本発明の装置では、クランプアームは、金属管を把持するクランプ部を鉛直方向の中間部に備え、当該クランプ部より上部ならびに下部の各位置において前記支軸により当該クランプアームを回動可能に支持し、前記クランプ部より下部位置に前記第一案内輪を固定し、前記クランプ部より上部位置に前記第二案内輪を固定することが好ましい。
【００２３】
金属管の前方部を把持して金属管に曲げモーメントを加えるクランプアームは、加工中前記推進手段による推進力を受けるが、この推進力は管の径や肉厚寸法・材料等にもよるが数百トンになることもある。一方、クランプアームとこれが固定される装置本体との間には、ベアリング等の可動部が介在し、またアーム自体の撓りもあるから、これら可動部に含まれる隙間（遊び）やアームの撓りが積み重なって、推進力を受けたときにクランプアームが傾いてしまう現象が生じる（以下これをアームの「倒れ」と言う）。
【００２４】
このアームの倒れは、加工誤差の原因となり、高精度の曲げ加工を妨げる。一方、このようなアームの倒れを予め織り込んだ段取り（加工装置のセッティング）を行うことも考えられるが、実際の作業にあたっては、管径の異なる様々な管を次々と加工していくことも少なくなく、加工すべき管を取り換えるたびごとに、あるいは指定された減肉率が変わるたびに装置の設定を逐一変更していくことは煩雑で生産性を低下させる。
【００２５】
そこで、本発明では、好ましい態様として上記のように金属管を把持するクランプ部の上下でクランプアームを支軸により支持するとともに、上部位置に前記第二案内輪を固定する。この第二案内輪は、前記第二圧縮駆動手段による圧縮力（引戻力）を受けるものであり、当該第二圧縮駆動手段を使用すれば、推進力とは逆方向の引戻力をアームの上部にかけることができ、金属管に圧縮力をかけると同時にアームを引き起こし（後述の図２の矢印Ｅを参照）、アームの倒れを防止ないし軽減することが出来る。
【００２６】
なお、上記第二案内輪は、その径を前記支軸から金属管までの距離より小さくし、当該第二案内輪および前記第二連結部材が前記一方の側（金属管より支軸に近い側）に納まるように配置することが、金属管の取出し作業の邪魔になることを防ぐ点から好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る金属管の曲げ加工装置によれば、広範な減肉率に高精度にかつ作業性良く対応することが出来る。
【００２８】
本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る金属管の曲げ加工装置を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、前記実施形態に係る曲げ加工装置を模式的に示す正面図である。
【図３】図３は、前記実施形態に係る曲げ加工装置を模式的に示す右側面図である。
【図４】図４は、前記実施形態に係る曲げ加工装置において金属管の加工後の状態（取出し状態）を示す平面図である。
【図５】図５は、前記実施形態の曲げ加工装置が備える圧縮用の油圧回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１から図５に示すように本発明の一実施形態に係る金属管の曲げ加工装置は、床に設置した本体フレーム１１と、加工対象である金属管１０を環状に加熱する加熱コイル２０と、本体フレーム１１に回動可能に取り付けたクランプアーム２１と、本体フレーム１１の長さ方向（図１及び図２の左右方向）に移動可能な台車（移動ベース）１６と、この台車１６をクランプアーム２１に向け進行させる推力シリンダ（推進駆動手段）３１，３１ａと、金属管１０に圧縮力を加える２つの圧縮シリンダ（圧縮駆動手段）４１，５１と、クランプアーム２１に固定されてこれと一緒に支軸２３，２４を中心として回転する２つの案内輪（第一案内輪４２及び第二案内輪５２）と、各圧縮シリンダ４１，５１の引戻力Ｄ，Ｅを各案内輪４２，５２にそれぞれ伝達するチェーン（連結部材）４３，５３とを備えている。
【００３１】
また、上記圧縮シリンダ４１，５１は、出力（最大出力）の大きな親シリンダ（第一圧縮駆動手段）４１と、これより出力（最大出力）が小さな子シリンダ（第二圧縮駆動手段）５１とからなる。
【００３２】
本体フレーム１１は、加工装置の土台となる底板部１２と、この底板部１２から垂直に立ち上がってクランプアーム２１の上端部を支持するアーチ部１３とを有する。底板部１２は、床に設置され、その上面に車輪１９やレール（図示せず）を介して台車１６が走行可能に載置される。一方、アーチ部１３は、底板部１２の左右両側縁部からそれぞれ垂直に立ち上がって金属管より上方位置にまで延びる２本の支柱部１４と、これら支柱部１４の上端の間に掛け渡された梁部１５とを有する。
【００３３】
なお、金属管１０（後に述べる親シリンダ４１と第一案内輪４２を接続するチェーン４３、並びに子シリンダ５１と第二案内輪５２を接続するチェーン５３も同様）は、当該アーチ部１３をくぐるように（両支柱部１４の間で且つ梁部１５の下を通過するように）本体フレーム１１の長さ方向に延びるが、これらを示すために図１では梁部１５を切り欠いて示している。また図２では、同様に金属管１０やチェーン４３，５３を明瞭に示すため、支柱部１４の一方（図２の手前側）を示しておらず、後に述べる台車１６の一部（図２の手前側）を切り欠いて示した。
【００３４】
クランプアーム２１は、加熱コイル２０の前方位置において金属管１０を把持するクランプ部２２を鉛直方向の中央部に有する。さらにクランプアーム２１は、その上端を、本体フレーム１１のアーチ部１３（梁部１５）に支軸２３を介して回動可能に支持するとともに、その下端を、本体フレーム１１の底板部１２に支軸２４を介して回動可能に支持してある。各支軸２３，２４は、鉛直方向に延びるように本体フレーム１１に取り付けてあり、したがってクランプアーム２１は水平に（水平面内で）旋回する。
【００３５】
クランプアーム２１の下端部には、支軸２４を中心としてクランプアーム２１と一緒に回転する第一案内輪４２を取り付けてある。この第一案内輪４２は、チェーン４３と噛み合い、親シリンダ４１による引戻力Ｄをクランプアーム２１に伝達する。親シリンダ４１は、台車１６に取り付けてあり、当該親シリンダ４１のピストンロッドと第一案内輪４２とを前記チェーン４３で接続することにより、親シリンダ４１の引戻力Ｄ（金属管１０の推進方向Ａと逆方向の力）を第一案内輪４２にかけることを可能とした。
【００３６】
親シリンダ４１は子シリンダ５１より出力が大きく、さらに第一案内輪４２はその半径Ｒ１が、クランプ部２２による金属管１０の把持位置Ｇと支軸２３，２４との間の距離Ｒ３より大きい。したがって、親シリンダ４１を使用すれば、第一案内輪４２を介して金属管１０に大きな圧縮力（引戻力Ｄ）を効率良くかけることが出来る。
【００３７】
また、第一案内輪４２、チェーン４３及び親シリンダ４１は、金属管１０より下方位置に配置してあるから、例えば図４に示すように曲げ加工後に金属管１０にワイヤ６１をかけ、同図に二点鎖線で示すように金属管１０を推進方向に引き出してクレーン（フック６２）で金属管１０を吊り上げて加工装置から取り出す場合に、第一案内輪４２やチェーン４３に邪魔されずに作業を行うことが出来る。
【００３８】
クランプアーム２１の上端部（支軸２３のボス外周部）には、支軸２３を中心としてクランプアーム２１と一緒に回転する第二案内輪５２を取り付けてある。この第二案内輪５２は、チェーン５３と噛み合い、子シリンダ５１による引戻力Ｅをクランプアーム２１に伝達する。圧縮シリンダの一つである子シリンダ５１は、本体フレーム１１のアーチ部１３に取り付けてあり、当該子シリンダ５１のピストンロッドと第二案内輪５２とを前記チェーン５３で接続することにより、子シリンダ５１による引戻力Ｅ（金属管１０の推進方向Ａと逆の方向の力）を第二案内輪５２にかけることを可能とした。
【００３９】
子シリンダ５１は、前記親シリンダ４１より小さな最大出力を有するもので、当該子シリンダ５１を使用すれば、親シリンダ４１に比べて金属管１０に加えることが可能な圧縮力は小さいが、所望の小さな圧縮力を正確に金属管１０に加えることが出来る。また、第二案内輪５２の半径Ｒ２は、クランプ部２２による金属管１０の把持位置Ｇと支軸２３との間の距離Ｒ３より小さく、第二案内輪５２、チェーン５３及び子シリンダ５１は金属管１０より支軸寄りに収まっている。したがって、これら第二案内輪５２やチェーン５３、子シリンダ５１を金属管１０より上方位置に備えても、前記金属管１０の取出し作業の邪魔になることがない。
【００４０】
さらに、この子シリンダ５１よって前述したアーム２１の倒れの問題を軽減ないし防止することが出来る。具体的には、金属管１０の推進力Ａを受けるクランプアーム２１は、もし下側の支軸２４のみで支持する構造であれば、図２において矢印Ｆで示すような倒れを生じる。これを防ぐため、本実施形態では、上端部にも支軸２３を設けてアーム２１を支持し、さらに、子シリンダ５１（第二案内輪５２）をアーム２１の上端部に接続する。したがって本実施形態では、子シリンダ５１を使用することにより、金属管１０に圧縮力をかけると同時に、アーム２１の倒れを打ち消す引戻力Ｅをアーム２１の上端部にかけることができ、これによりアーム２１の倒れを抑制ないし防止して加工誤差の発生を防ぐことが出来る。
【００４１】
圧縮シリンダ（親シリンダ４１及び子シリンダ５１）の制御は、圧縮制御部４５により行う。この圧縮制御部４５は、圧縮シリンダ４１，５１に対し選択的に（親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方に）作動油を供給する油圧回路７１（図５参照）を構成する。
【００４２】
具体的には、図５に示すようにこの油圧回路７１は、油圧ポンプ、油タンク、配管及び付属機器（圧力計、フィルタ等）を含む作動油供給部７２と、圧力設定範囲が高い圧力領域にある第１比例リリーフ弁７４と、圧力設定範囲が低い圧力領域にある第２比例リリーフ弁７５と、作動油供給部７２とシリンダとの間に介在されるリリーフ弁を選択する（第１比例リリーフ弁７４と第２比例リリーフ弁７５との間で切り換える）電磁切換弁（比例リリーフ弁切換用電磁弁）７３と、第１比例リリーフ弁７４と第２比例リリーフ弁７５のいずれか一方を介して作動油供給部７２から供給される作動油を親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方に供給するよう作動油の流路を切り換える切換弁（シリンダ切換用電磁弁）７６と、各制御弁（比例リリーフ弁７４，７５、切換弁７３，７６）を制御するコントローラ（図示せず）とを備え、第１比例リリーフ弁７４と第２比例リリーフ弁７５のいずれか一方を使用して、親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方を作動させる。
【００４３】
下記表１は、これら各リリーフ弁７４，７５および圧縮シリンダ４１，５１を用いた加工方法の一例を示すものである。なお、この例では、親シリンダ４１の最大出力（最大引張力）は１５００ｋＮ、子シリンダ５１の最大出力（最大引張力）は１５０ｋＮであり、第１比例リリーフ弁７４の圧力設定範囲は２〜２０ＭＰａ、第２比例リリーフ弁７５の圧力設定範囲は０．７〜７ＭＰａである。また表１中の丸（○）は使用を、ばつ（×）は不使用をそれぞれ示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
上記表１に示すように、例えば小さい減肉率が要求される場合のように必要とされる圧縮力が大きい場合（例１：５００〜１５００ｋＮ）には、圧力設定範囲が高い（高圧力領域にある）第１比例リリーフ弁７４を使用して、親シリンダ４１と子シリンダ５１の両方を使用して圧縮力をかける。また、必要とされる圧縮力がこれよりやや小さい場合（例２：１００〜１０００ｋＮ）には、同様に第１比例リリーフ弁７４を使用するが、親シリンダ４１のみを使用する。また、必要とされる圧縮力が更に小さい場合（例３：５０〜５００ｋＮ）には、圧力設定範囲が低い（低圧力領域にある）第２比例リリーフ弁７５を使用して、親シリンダ４１を作動させる。さらに、必要とされる圧縮力が非常に小さい場合（例４：３０〜１５０ｋＮ）には、圧力設定範囲が低い（低圧力領域にある）第２比例リリーフ弁７５を使用するとともに、出力の小さな子シリンダ５１のみを使用して圧縮力を付与する。
【００４６】
このように本実施形態の装置によれば、必要とされる圧縮力の大きさに対応した最適なリリーフ弁７４，７５とシリンダ４１，５１とを選択的に使用することにより、正確な圧縮力を付与し曲げ加工を行うことが出来る。
【００４７】
台車１６は、金属管１０の後部を把持するクランプ部（後部クランプ）１８を有するとともに車輪１９を備え、金属管１０の推進に伴いクランプアーム２１に向け走行することが出来る。台車１６には、金属管１０に推進力を与える推力シリンダ３１，３１ａを設置してある。この推力シリンダ３１，３１ａは、当該台車１６と本体フレーム１１のアーチ部１３とに係合して台車１６をアーチ部側に引き寄せる（矢印Ｃ参照）ことにより台車１６を進行させ、これにより台車１６に固定（把持）した金属管１０が加熱コイル２０に向かって前方へ推し進められる。
【００４８】
一方、金属管１０の前端部はクランプ部２２によってアーム２１に固定（把持）してある。したがって、金属管１０の進行に伴いアーム２１が回転し、金属管１０の把持点は支軸２３，２４を中心として旋回する。このようにアーム２１によって金属管１０が案内され、加熱コイル２０による金属管１０の加熱部分が連続的に塑性変形して湾曲し、支軸２３，２４とアーム２１による把持点（クランプ部２２）との距離を半径とする円弧形状に金属管１０を曲げることが出来る（図４参照）。
【００４９】
またこのとき同時に、前記親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方を使用することにより金属管１０に圧縮力を加える。これら圧縮シリンダ４１，５１による引戻力Ｄ，Ｅは、前述のように金属管１０の推進方向Ａと逆方向の力であり、親シリンダ４１については第一案内輪４２とクランプアーム２１を介して、また子シリンダ５１については第二案内輪５２とクランプアーム２１を介して、それぞれ金属管１０に管軸方向への圧縮力となって作用し、管外周部分の減肉を抑制することが出来る。
【００５０】
なお、上記推力シリンダ３１，３１ａは、本実施形態では台車１６の上部位置と下部位置とに１本ずつ、合計２本備えるが、図２においては前記親シリンダ４１と重なって分かり難くなるため、下側の推力シリンダ３１ａは図示していない。この下側の推力シリンダ３１ａ（図３参照）は、平面（図１）から見ると上側の推力シリンダ３１と丁度重なる位置（上側推力シリンダ３１の直下位置）に設置し、正面（図２）から見ると親シリンダ４１の手前に備える。また、これら上下の推力シリンダ３１，３１ａは共に、それらのピストンロッドの延在方向が支軸２３，２４と一致するように配置してある。
【００５１】
推力シリンダ３１，３１ａの制御は、図１に示すように推進制御部３２により行う。この推進制御部３２は、推力シリンダ３１，３１ａに作動油を供給する油圧駆動回路や圧力リリーフ弁、給油量を制御する制御部等を含み、例えば加工中に一定の速度で台車１６（したがって金属管１０）が進行するように速度制御を行う。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。
【００５３】
例えば、前記実施形態では、金属管に圧縮力を加える機構（圧縮駆動部、案内輪）としてチェーンと案内輪（スプロケット）を使用したが、ラックとピニオン、あるいは、ワイヤと巻取りドラム、あるいは、ギア等、他の動力伝達機構を採用することも可能である。また、推進手段および圧縮手段（圧縮駆動手段）は、典型的には油圧シリンダを使用するがこれに限定されるものではなく、例えば油圧モータや電動モータ、エアシリンダ等の他の駆動装置の使用を本発明は排除するものではない。
【００５４】
さらに、金属管を把持するクランプ手段は、金属管に加える曲げモーメントに耐え、管軸方向への軸方向力（管長手方向の推力）に対してスリップを生じないものであれば、上記以外の様々な機構であっても良い。推進手段についても、金属管を進行させることが出来る機構であればその構造は特に問わない。また、クランプアームや台車等についても、図面に示した例のほか各種の機構・構造のものを用いることが出来る。
【００５５】
また本発明において、加工対象となる金属管の材料および寸法（外径・内径・肉厚寸法）は、特に限定されない。例えば、本発明は、鉄を主体とした材料からなる管（例えば鋼管やステンレス管、特殊鋼管など）を加工対象とすることが出来るが、他の金属材料を主体とする管や他の金属合金を材料とする管であっても良い。
【符号の説明】
【００５６】
Ａ 金属管の推力（推進方向）
Ｂ クランプアームの旋回方向
Ｃ 推力シリンダによる引付力
Ｄ，Ｅ 圧縮シリンダによる引戻力
Ｆ アームの倒れ
１０ 金属管
１１ 本体フレーム
１２ 底板部
１３ アーチ部
１４ 支柱部
１５ 梁部
１６ 台車
１８，２２ クランプ部
１９ 車輪
２０ 加熱コイル
２１ クランプアーム
２３，２４ 支軸
３１，３１ａ 推力シリンダ
３２ 推進制御部
４１ 親シリンダ（圧縮シリンダ）
４２ 第一案内輪
４３，５３ チェーン
４５ 圧縮制御部
５１ 子シリンダ（圧縮シリンダ）
５２ 第二案内輪
６１ ワイヤ
６２ クレーンのフック
７１ 圧縮用油圧回路
７２ 作動油供給部（油圧ポンプ，油タンク等）
７３ 電磁切換弁（比例リリーフ弁切換用電磁弁）
７４ 第１比例リリーフ弁
７５ 第２比例リリーフ弁
７６ 電磁切換弁（シリンダ切換用電磁弁）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管の曲げ加工装置に係り、特に、管厚の減少を防ぎつつ金属管を曲げ加工する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油やガス・各種液体などの流体を搬送するパイプとしてプラントや工場、発電所などの産業施設において、あるいは橋梁やスタジアム屋根など建造物の骨組構造材として金属管が今日広く用いられている。これらの金属管は、規格化され予め所定形状に製造された管（直管やエルボ、ベンド等の異形管）が使用される一方で、施工対象に応じて直線状の管を曲げ加工した管（以下「曲げ管」と言う）も、様々な曲率・管路形状に柔軟に対応できることから広範に使用されている。
【０００３】
一方、曲げ管を製造する場合、素材となる直管を単純に曲げただけでは、曲管部分の外周側の肉厚が薄くなり、当該管に要求される強度を満たさなくなるおそれがある。そこで、単純に直管を曲げるだけでなく、管軸方向へ圧縮力を加えつつ曲げ加工を行うことによりこのような減肉（管厚の減少）を防ぐいわゆる圧縮曲げに関する種々の提案がなされている（例えば下記特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−８１５４号公報
【特許文献２】特開昭５４−１１２７６９号公報
【特許文献３】特開２００９−１２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、曲げ加工は、前述したように所望の曲率・管路形状に柔軟に対応できる利点がある一方で、これを加工事業者側から見ると、限られた台数の加工装置によって様々な加工要求に応えなければならないことを意味する。例えば、減肉率について述べれば、比較的緩やかなものからゼロに近い厳しい減肉率が求められる場合まであり、高精度の曲げ管を製造するには、金属管に付与する圧縮力を正確に制御する必要がある。
【０００６】
一方、曲げ管の製造にあたっては、１台の加工装置で径の異なる管、あるいは指定された減肉率が異なる管を次々と加工していくことも多く、生産性の観点から、素材となる直管のセットから加工終了後の管の取り出しまでの作業を効率良く行う必要もある。
【０００７】
しかしながら、前記特許文献記載の装置も含め従来、幅広い減肉率や様々な種類の管に高精度に対応可能な、しかも作業性が良好な曲げ加工装置は必ずしも提供されていない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、広範な要求圧縮力（特に減肉率）に高精度に対応可能な、同時に作業性も良好な新たな曲げ加工装置を得る点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る金属管の曲げ加工装置は、曲げ加工対象である金属管の一部を環状に加熱する加熱手段と、当該加熱手段に向け前記金属管を管軸方向へ推進させる推進手段と、前記金属管を把持すると共に支軸を中心として回動可能なクランプアームを含み、このクランプアームによって前記加熱手段による金属管の加熱部の前方部分を把持すると共にこの把持点を前記推進手段による金属管の推進に伴い前記支軸を中心として旋回させ、これにより前記金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、前記金属管の後部を把持して当該金属管に推進力を伝達する後部クランプを有しかつ前記加熱手段に向け進行可能な移動ベースと、前記推進手段による金属管の推進方向とは反対方向への力である引戻力を、前記支軸を支点として前記クランプアームを介し前記金属管に加えることにより当該金属管に圧縮力を作用させる圧縮手段とを備える金属管の曲げ加工装置であって、前記圧縮手段は、第一圧縮駆動手段と、当該第一圧縮駆動手段より出力の小さい第二圧縮駆動手段と、これら第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段とを制御する圧縮制御部とを含み、前記圧縮制御部により前記第一圧縮駆動手段および前記第二圧縮駆動手段のいずれか一方又は双方を使用して前記引戻力を前記金属管に付与可能とした。
【００１０】
本発明の曲げ加工装置では、上記加熱手段により金属管の一部を環状に加熱しつつ当該金属管を推進させ、同時に、案内手段によって加熱手段を通過した金属管が弧を描いて湾曲するように案内する。
【００１１】
具体的には、金属管の推進方向を「前方」とした場合に（本出願では金属管の推進方向に向かって先方を「前」、その逆である後方を「後」として説明する）、加熱部の前方部分をクランプアームによって把持する。このクランプアーム（以下単に「アーム」と称することがある）は、支軸を中心として回動可能に設置してあり、上記推進手段による金属管の推進に伴って回動する。また、このアームの回動に伴い前記把持部分は当該支軸を中心に旋回し、金属管の前記加熱部に曲げモーメントが加わり、これにより金属管を連続的に塑性変形させて円弧を描くように金属管を曲げることが出来る。なお、金属管の後部は、前記加熱手段に向け進行可能な移動ベースに備えた後部クランプによって把持され、前記推進手段は、この移動ベースを介して金属管を加熱手段に向け押し進める。
【００１２】
一方、上記曲げモーメントに加えて管軸方向へ圧縮力を加えることにより、管外周側の減肉（肉厚の減少）を防ぐ。この圧縮力は、前記圧縮手段によって管の推進方向とは反対方向への力である引戻力を、上記支軸を支点としてクランプアームを介して金属管に加えることにより生じさせる。この圧縮手段は、出力の大きい第一圧縮駆動手段と、出力の小さい第二圧縮駆動手段とを含み、前記圧縮制御部によってこれら第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段を制御し、第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段のいずれか一方又は双方を使用して前記引戻力を前記金属管に付与する。
【００１３】
本発明においてこのように出力の異なる第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段を備えてこれらを選択的に使用するのは、要求される減肉率や加工対象の管径・肉厚寸法など（即ち必要な圧縮力）に応じて圧縮駆動手段を使い分け、より精度の高い圧縮力を金属管に付与するためである。
【００１４】
例えば、要求される減肉率が小さく、大きな圧縮力が必要な場合には、出力の大きい第一圧縮駆動手段を使用することにより（或いは第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段の両方を使用しても良い）、曲げ加工を行う。また、これら第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段には後に述べるように典型的な態様として油圧シリンダを使用するが、油圧シリンダのようなアクチュエータを含め駆動装置（後述の比例リリーフ弁についても同様）は、一般に定格（最大出力）に対して非常に小さい出力領域では精度が落ちる（例えば線形性が崩れ正確な出力を得にくい）特性がある。したがって、例えば厳しい減肉率が要求されない場合のように小さな圧縮力しか必要ない場合には、大出力の圧縮駆動手段より小出力の圧縮駆動手段を使用したほうがより正確な圧縮力を付与する点で好ましい。この観点から、本発明では、出力の大きい前記第一駆動手段のほかに出力の小さい第二圧縮駆動手段を備え、小さな圧縮力が必要な場合にはこの第二圧縮駆動手段により金属管に圧縮力をかけることを可能とした。
【００１５】
典型的な例として、前記第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段は共に、油圧シリンダにより構成する。すなわち、第一圧縮駆動手段として第一油圧シリンダを、第二圧縮駆動手段として第二油圧シリンダをそれぞれ備える。またこの場合、圧縮制御部は、設定可能な最大圧力が異なる２つの比例リリーフ弁を、すなわち、設定可能な最大圧力が大きな第一比例リリーフ弁と、設定可能な最大圧力が当該第一比例リリーフ弁より小さな第二比例リリーフ弁とを含み、これら第一比例リリーフ弁および第二比例リリーフ弁のいずれか一方を介して前記第一油圧シリンダおよび前記第二油圧シリンダのいずれか一方又は双方に作動油を供給して前記引戻力を金属管に付与するよう構成する。
【００１６】
これは、前記大小２つの油圧シリンダを備えたのと同じ理由によるもので、比例リリーフ弁についても一般に、設定可能な圧力範囲の低圧力側より高圧力側（最大圧力に近い圧力値）のほうが設定圧力の精度が高いからである。したがって本発明の一態様では、最大圧力が異なる大小２つの比例リリーフ弁を備え、大きな圧縮力が必要な場合には最大圧力が大きい第一比例リリーフ弁を使用する一方、小さな圧縮力しか必要ない場合には最大圧力が小さい第二比例リリーフ弁を使用することで、より正確な圧縮力を付与することを可能とする。
【００１７】
また、第一圧縮駆動手段および第二圧縮駆動手段として油圧シリンダを使用する場合には、前記圧縮制御部は、これらの油圧シリンダに作動油を供給する油圧回路を構成することになるが、この油圧回路には、上記第一および第二比例リリーフ弁のほか、油圧ポンプや油タンク、更には、使用するリリーフ弁を上記第一比例リリーフ弁と第二比例リリーフ弁との間で切り換えるための切換弁や、使用するシリンダを選択する切換弁が含まれる。
【００１８】
また、本発明の装置では、前記支軸が鉛直方向に延在し、前記クランプアームは、金属管の推進に伴い水平に旋回して当該金属管を案内し、平面から見たときに金属管を挟んで一方の側に前記支軸と前記第二圧縮駆動手段とを配置し、平面から見たときに金属管を挟んで他方の側でかつ金属管より下方に前記第一圧縮駆動手段を配置することが好ましい。また、このような装置において更に好ましくは、前記クランプアームに固定され当該クランプアームと共に回動する第一案内輪および第二案内輪と、前記第一油圧シリンダから出力される力を前記第一案内輪に伝達する第一連結部材と、前記第二油圧シリンダから出力される力を前記第二案内輪に伝達する第二連結部材とを前記圧縮手段が備える。
【００１９】
曲げ加工後に金属管を装置から取り出すには通常、金属管にワイヤロープをかけ吊り上げて行うが、上記のように他方の側（平面から見て金属管を挟んで支軸とは反対側）に配置する第一圧縮駆動手段を金属管より下方に設置すれば、この第一圧縮駆動手段や第一案内輪、第一連結部材が金属管の取出し作業の邪魔になることを防ぐことが出来るからである。なお、この点については、図４を参照して後に更に述べる。
【００２０】
また、このような第一圧縮駆動手段（並びに第一案内輪及び第一連結部材）の配置構成によれば、当該第一圧縮駆動手段が金属管の取出し作業の邪魔にならないから、第一案内輪の径を大きくする（例えば第一案内輪の径を、クランプアームによる金属管の把持点と支軸との距離より大きくする）ことができ、これにより第一圧縮駆動手段によってより大きな圧縮力を金属管に加え、曲げ加工時の減肉量を小さく抑えることが可能となる。
【００２１】
また同様に金属管の取出しを容易にする観点から、前記推進手段は、上記一方の側（平面から見て金属管を挟んで支軸と同じ側）に、すなわち金属管より支軸寄りに配置することが好ましい。
【００２２】
さらに本発明の装置では、クランプアームは、金属管を把持するクランプ部を鉛直方向の中間部に備え、当該クランプ部より上部ならびに下部の各位置において前記支軸により当該クランプアームを回動可能に支持し、前記クランプ部より下部位置に前記第一案内輪を固定し、前記クランプ部より上部位置に前記第二案内輪を固定することが好ましい。
【００２３】
金属管の前方部を把持して金属管に曲げモーメントを加えるクランプアームは、加工中前記推進手段による推進力を受けるが、この推進力は管の径や肉厚寸法・材料等にもよるが数百トンになることもある。一方、クランプアームとこれが固定される装置本体との間には、ベアリング等の可動部が介在し、またアーム自体の撓りもあるから、これら可動部に含まれる隙間（遊び）やアームの撓りが積み重なって、推進力を受けたときにクランプアームが傾いてしまう現象が生じる（以下これをアームの「倒れ」と言う）。
【００２４】
このアームの倒れは、加工誤差の原因となり、高精度の曲げ加工を妨げる。一方、このようなアームの倒れを予め織り込んだ段取り（加工装置のセッティング）を行うことも考えられるが、実際の作業にあたっては、管径の異なる様々な管を次々と加工していくことも少なくなく、加工すべき管を取り換えるたびごとに、あるいは指定された減肉率が変わるたびに装置の設定を逐一変更していくことは煩雑で生産性を低下させる。
【００２５】
そこで、本発明では、好ましい態様として上記のように金属管を把持するクランプ部の上下でクランプアームを支軸により支持するとともに、上部位置に前記第二案内輪を固定する。この第二案内輪は、前記第二圧縮駆動手段による圧縮力（引戻力）を受けるものであり、当該第二圧縮駆動手段を使用すれば、推進力とは逆方向の引戻力をアームの上部にかけることができ、金属管に圧縮力をかけると同時にアームを引き起こし（後述の図２の矢印Ｅを参照）、アームの倒れを防止ないし軽減することが出来る。
【００２６】
なお、上記第二案内輪は、その径を前記支軸から金属管までの距離より小さくし、当該第二案内輪および前記第二連結部材が前記一方の側（金属管より支軸に近い側）に納まるように配置することが、金属管の取出し作業の邪魔になることを防ぐ点から好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る金属管の曲げ加工装置によれば、広範な減肉率に高精度にかつ作業性良く対応することが出来る。
【００２８】
本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る金属管の曲げ加工装置を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、前記実施形態に係る曲げ加工装置を模式的に示す正面図である。
【図３】図３は、前記実施形態に係る曲げ加工装置を模式的に示す右側面図である。
【図４】図４は、前記実施形態に係る曲げ加工装置において金属管の加工後の状態（取出し状態）を示す平面図である。
【図５】図５は、前記実施形態の曲げ加工装置が備える圧縮用の油圧回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１から図５に示すように本発明の一実施形態に係る金属管の曲げ加工装置は、床に設置した本体フレーム１１と、加工対象である金属管１０を環状に加熱する加熱コイル２０と、本体フレーム１１に回動可能に取り付けたクランプアーム２１と、本体フレーム１１の長さ方向（図１及び図２の左右方向）に移動可能な台車（移動ベース）１６と、この台車１６をクランプアーム２１に向け進行させる推力シリンダ（推進駆動手段）３１，３１ａと、金属管１０に圧縮力を加える２つの圧縮シリンダ（圧縮駆動手段）４１，５１と、クランプアーム２１に固定されてこれと一緒に支軸２３，２４を中心として回転する２つの案内輪（第一案内輪４２及び第二案内輪５２）と、各圧縮シリンダ４１，５１の引戻力Ｄ，Ｅを各案内輪４２，５２にそれぞれ伝達するチェーン（連結部材）４３，５３とを備えている。
【００３１】
また、上記圧縮シリンダ４１，５１は、出力（最大出力）の大きな親シリンダ（第一圧縮駆動手段）４１と、これより出力（最大出力）が小さな子シリンダ（第二圧縮駆動手段）５１とからなる。
【００３２】
本体フレーム１１は、加工装置の土台となる底板部１２と、この底板部１２から垂直に立ち上がってクランプアーム２１の上端部を支持するアーチ部１３とを有する。底板部１２は、床に設置され、その上面に車輪１９やレール（図示せず）を介して台車１６が走行可能に載置される。一方、アーチ部１３は、底板部１２の左右両側縁部からそれぞれ垂直に立ち上がって金属管より上方位置にまで延びる２本の支柱部１４と、これら支柱部１４の上端の間に掛け渡された梁部１５とを有する。
【００３３】
なお、金属管１０（後に述べる親シリンダ４１と第一案内輪４２を接続するチェーン４３、並びに子シリンダ５１と第二案内輪５２を接続するチェーン５３も同様）は、当該アーチ部１３をくぐるように（両支柱部１４の間で且つ梁部１５の下を通過するように）本体フレーム１１の長さ方向に延びるが、これらを示すために図１では梁部１５を切り欠いて示している。また図２では、同様に金属管１０やチェーン４３，５３を明瞭に示すため、支柱部１４の一方（図２の手前側）を示しておらず、後に述べる台車１６の一部（図２の手前側）を切り欠いて示した。
【００３４】
クランプアーム２１は、加熱コイル２０の前方位置において金属管１０を把持するクランプ部２２を鉛直方向の中央部に有する。さらにクランプアーム２１は、その上端を、本体フレーム１１のアーチ部１３（梁部１５）に支軸２３を介して回動可能に支持するとともに、その下端を、本体フレーム１１の底板部１２に支軸２４を介して回動可能に支持してある。各支軸２３，２４は、鉛直方向に延びるように本体フレーム１１に取り付けてあり、したがってクランプアーム２１は水平に（水平面内で）旋回する。
【００３５】
クランプアーム２１の下端部には、支軸２４を中心としてクランプアーム２１と一緒に回転する第一案内輪４２を取り付けてある。この第一案内輪４２は、チェーン４３と噛み合い、親シリンダ４１による引戻力Ｄをクランプアーム２１に伝達する。親シリンダ４１は、台車１６に取り付けてあり、当該親シリンダ４１のピストンロッドと第一案内輪４２とを前記チェーン４３で接続することにより、親シリンダ４１の引戻力Ｄ（金属管１０の推進方向Ａと逆方向の力）を第一案内輪４２にかけることを可能とした。
【００３６】
親シリンダ４１は子シリンダ５１より出力が大きく、さらに第一案内輪４２はその半径Ｒ１が、クランプ部２２による金属管１０の把持位置Ｇと支軸２３，２４との間の距離Ｒ３より大きい。したがって、親シリンダ４１を使用すれば、第一案内輪４２を介して金属管１０に大きな圧縮力（引戻力Ｄ）を効率良くかけることが出来る。
【００３７】
また、第一案内輪４２、チェーン４３及び親シリンダ４１は、金属管１０より下方位置に配置してあるから、例えば図４に示すように曲げ加工後に金属管１０にワイヤ６１をかけ、同図に二点鎖線で示すように金属管１０を推進方向に引き出してクレーン（フック６２）で金属管１０を吊り上げて加工装置から取り出す場合に、第一案内輪４２やチェーン４３に邪魔されずに作業を行うことが出来る。
【００３８】
クランプアーム２１の上端部（支軸２３のボス外周部）には、支軸２３を中心としてクランプアーム２１と一緒に回転する第二案内輪５２を取り付けてある。この第二案内輪５２は、チェーン５３と噛み合い、子シリンダ５１による引戻力Ｅをクランプアーム２１に伝達する。圧縮シリンダの一つである子シリンダ５１は、本体フレーム１１のアーチ部１３に取り付けてあり、当該子シリンダ５１のピストンロッドと第二案内輪５２とを前記チェーン５３で接続することにより、子シリンダ５１による引戻力Ｅ（金属管１０の推進方向Ａと逆の方向の力）を第二案内輪５２にかけることを可能とした。
【００３９】
子シリンダ５１は、前記親シリンダ４１より小さな最大出力を有するもので、当該子シリンダ５１を使用すれば、親シリンダ４１に比べて金属管１０に加えることが可能な圧縮力は小さいが、所望の小さな圧縮力を正確に金属管１０に加えることが出来る。また、第二案内輪５２の半径Ｒ２は、クランプ部２２による金属管１０の把持位置Ｇと支軸２３との間の距離Ｒ３より小さく、第二案内輪５２、チェーン５３及び子シリンダ５１は金属管１０より支軸寄りに収まっている。したがって、これら第二案内輪５２やチェーン５３、子シリンダ５１を金属管１０より上方位置に備えても、前記金属管１０の取出し作業の邪魔になることがない。
【００４０】
さらに、この子シリンダ５１よって前述したアーム２１の倒れの問題を軽減ないし防止することが出来る。具体的には、金属管１０の推進力Ａを受けるクランプアーム２１は、もし下側の支軸２４のみで支持する構造であれば、図２において矢印Ｆで示すような倒れを生じる。これを防ぐため、本実施形態では、上端部にも支軸２３を設けてアーム２１を支持し、さらに、子シリンダ５１（第二案内輪５２）をアーム２１の上端部に接続する。したがって本実施形態では、子シリンダ５１を使用することにより、金属管１０に圧縮力をかけると同時に、アーム２１の倒れを打ち消す引戻力Ｅをアーム２１の上端部にかけることができ、これによりアーム２１の倒れを抑制ないし防止して加工誤差の発生を防ぐことが出来る。
【００４１】
圧縮シリンダ（親シリンダ４１及び子シリンダ５１）の制御は、圧縮制御部４５により行う。この圧縮制御部４５は、圧縮シリンダ４１，５１に対し選択的に（親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方に）作動油を供給する油圧回路７１（図５参照）を構成する。
【００４２】
具体的には、図５に示すようにこの油圧回路７１は、油圧ポンプ、油タンク、配管及び付属機器（圧力計、フィルタ等）を含む作動油供給部７２と、圧力設定範囲が高い圧力領域にある第１比例リリーフ弁７４と、圧力設定範囲が低い圧力領域にある第２比例リリーフ弁７５と、作動油供給部７２とシリンダとの間に介在されるリリーフ弁を選択する（第１比例リリーフ弁７４と第２比例リリーフ弁７５との間で切り換える）電磁切換弁（比例リリーフ弁切換用電磁弁）７３と、第１比例リリーフ弁７４と第２比例リリーフ弁７５のいずれか一方を介して作動油供給部７２から供給される作動油を親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方に供給するよう作動油の流路を切り換える切換弁（シリンダ切換用電磁弁）７６と、各制御弁（比例リリーフ弁７４，７５、切換弁７３，７６）を制御するコントローラ（図示せず）とを備え、第１比例リリーフ弁７４と第２比例リリーフ弁７５のいずれか一方を使用して、親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方を作動させる。
【００４３】
下記表１は、これら各リリーフ弁７４，７５および圧縮シリンダ４１，５１を用いた加工方法の一例を示すものである。なお、この例では、親シリンダ４１の最大出力（最大引張力）は１５００ｋＮ、子シリンダ５１の最大出力（最大引張力）は１５０ｋＮであり、第１比例リリーフ弁７４の圧力設定範囲は２〜２０ＭＰａ、第２比例リリーフ弁７５の圧力設定範囲は０．７〜７ＭＰａである。また表１中の丸（○）は使用を、ばつ（×）は不使用をそれぞれ示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
上記表１に示すように、例えば小さい減肉率が要求される場合のように必要とされる圧縮力が大きい場合（例１：５００〜１５００ｋＮ）には、圧力設定範囲が高い（高圧力領域にある）第１比例リリーフ弁７４を使用して、親シリンダ４１と子シリンダ５１の両方を使用して圧縮力をかける。また、必要とされる圧縮力がこれよりやや小さい場合（例２：１００〜１０００ｋＮ）には、同様に第１比例リリーフ弁７４を使用するが、親シリンダ４１のみを使用する。また、必要とされる圧縮力が更に小さい場合（例３：５０〜５００ｋＮ）には、圧力設定範囲が低い（低圧力領域にある）第２比例リリーフ弁７５を使用して、親シリンダ４１を作動させる。さらに、必要とされる圧縮力が非常に小さい場合（例４：３０〜１５０ｋＮ）には、圧力設定範囲が低い（低圧力領域にある）第２比例リリーフ弁７５を使用するとともに、出力の小さな子シリンダ５１のみを使用して圧縮力を付与する。
【００４６】
このように本実施形態の装置によれば、必要とされる圧縮力の大きさに対応した最適なリリーフ弁７４，７５とシリンダ４１，５１とを選択的に使用することにより、正確な圧縮力を付与し曲げ加工を行うことが出来る。
【００４７】
台車１６は、金属管１０の後部を把持するクランプ部（後部クランプ）１８を有するとともに車輪１９を備え、金属管１０の推進に伴いクランプアーム２１に向け走行することが出来る。台車１６には、金属管１０に推進力を与える推力シリンダ３１，３１ａを設置してある。この推力シリンダ３１，３１ａは、当該台車１６と本体フレーム１１のアーチ部１３とに係合して台車１６をアーチ部側に引き寄せる（矢印Ｃ参照）ことにより台車１６を進行させ、これにより台車１６に固定（把持）した金属管１０が加熱コイル２０に向かって前方へ推し進められる。
【００４８】
一方、金属管１０の前端部はクランプ部２２によってアーム２１に固定（把持）してある。したがって、金属管１０の進行に伴いアーム２１が回転し、金属管１０の把持点は支軸２３，２４を中心として旋回する。このようにアーム２１によって金属管１０が案内され、加熱コイル２０による金属管１０の加熱部分が連続的に塑性変形して湾曲し、支軸２３，２４とアーム２１による把持点（クランプ部２２）との距離を半径とする円弧形状に金属管１０を曲げることが出来る（図４参照）。
【００４９】
またこのとき同時に、前記親シリンダ４１及び子シリンダ５１のいずれか一方又は双方を使用することにより金属管１０に圧縮力を加える。これら圧縮シリンダ４１，５１による引戻力Ｄ，Ｅは、前述のように金属管１０の推進方向Ａと逆方向の力であり、親シリンダ４１については第一案内輪４２とクランプアーム２１を介して、また子シリンダ５１については第二案内輪５２とクランプアーム２１を介して、それぞれ金属管１０に管軸方向への圧縮力となって作用し、管外周部分の減肉を抑制することが出来る。
【００５０】
なお、上記推力シリンダ３１，３１ａは、本実施形態では台車１６の上部位置と下部位置とに１本ずつ、合計２本備えるが、図２においては前記親シリンダ４１と重なって分かり難くなるため、下側の推力シリンダ３１ａは図示していない。この下側の推力シリンダ３１ａ（図３参照）は、平面（図１）から見ると上側の推力シリンダ３１と丁度重なる位置（上側推力シリンダ３１の直下位置）に設置し、正面（図２）から見ると親シリンダ４１の手前に備える。また、これら上下の推力シリンダ３１，３１ａは共に、それらのピストンロッドの延在方向が支軸２３，２４と一致するように配置してある。
【００５１】
推力シリンダ３１，３１ａの制御は、図１に示すように推進制御部３２により行う。この推進制御部３２は、推力シリンダ３１，３１ａに作動油を供給する油圧駆動回路や圧力リリーフ弁、給油量を制御する制御部等を含み、例えば加工中に一定の速度で台車１６（したがって金属管１０）が進行するように速度制御を行う。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。
【００５３】
例えば、前記実施形態では、金属管に圧縮力を加える機構（圧縮駆動部、案内輪）としてチェーンと案内輪（スプロケット）を使用したが、ラックとピニオン、あるいは、ワイヤと巻取りドラム、あるいは、ギア等、他の動力伝達機構を採用することも可能である。また、推進手段および圧縮手段（圧縮駆動手段）は、典型的には油圧シリンダを使用するがこれに限定されるものではなく、例えば油圧モータや電動モータ、エアシリンダ等の他の駆動装置の使用を本発明は排除するものではない。
【００５４】
さらに、金属管を把持するクランプ手段は、金属管に加える曲げモーメントに耐え、管軸方向への軸方向力（管長手方向の推力）に対してスリップを生じないものであれば、上記以外の様々な機構であっても良い。推進手段についても、金属管を進行させることが出来る機構であればその構造は特に問わない。また、クランプアームや台車等についても、図面に示した例のほか各種の機構・構造のものを用いることが出来る。
【００５５】
また本発明において、加工対象となる金属管の材料および寸法（外径・内径・肉厚寸法）は、特に限定されない。例えば、本発明は、鉄を主体とした材料からなる管（例えば鋼管やステンレス管、特殊鋼管など）を加工対象とすることが出来るが、他の金属材料を主体とする管や他の金属合金を材料とする管であっても良い。
【符号の説明】
【００５６】
Ａ 金属管の推力（推進方向）
Ｂ クランプアームの旋回方向
Ｃ 推力シリンダによる引付力
Ｄ，Ｅ 圧縮シリンダによる引戻力
Ｆ アームの倒れ
１０ 金属管
１１ 本体フレーム
１２ 底板部
１３ アーチ部
１４ 支柱部
１５ 梁部
１６ 台車
１８，２２ クランプ部
１９ 車輪
２０ 加熱コイル
２１ クランプアーム
２３，２４ 支軸
３１，３１ａ 推力シリンダ
３２ 推進制御部
４１ 親シリンダ（圧縮シリンダ）
４２ 第一案内輪
４３，５３ チェーン
４５ 圧縮制御部
５１ 子シリンダ（圧縮シリンダ）
５２ 第二案内輪
６１ ワイヤ
６２ クレーンのフック
７１ 圧縮用油圧回路
７２ 作動油供給部（油圧ポンプ，油タンク等）
７３ 電磁切換弁（比例リリーフ弁切換用電磁弁）
７４ 第１比例リリーフ弁
７５ 第２比例リリーフ弁
７６ 電磁切換弁（シリンダ切換用電磁弁）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ加工対象である金属管の一部を環状に加熱する加熱手段と、
当該加熱手段に向け前記金属管を管軸方向へ推進させる推進手段と、
前記金属管を把持すると共に支軸を中心として回動可能なクランプアームを含み、このクランプアームによって前記加熱手段による金属管の加熱部の前方部分を把持すると共にこの把持点を前記推進手段による金属管の推進に伴い前記支軸を中心として旋回させ、これにより前記金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、
前記金属管の後部を把持して当該金属管に推進力を伝達する後部クランプを有しかつ前記加熱手段に向け進行可能な移動ベースと、
前記推進手段による金属管の推進方向とは反対方向への力である引戻力を、前記支軸を支点として前記クランプアームを介し前記金属管に加えることにより当該金属管に圧縮力を作用させる圧縮手段と、
を備える金属管の曲げ加工装置であって、
前記圧縮手段は、
第一圧縮駆動手段と、
当該第一圧縮駆動手段より出力の小さい第二圧縮駆動手段と、
これら第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段とを制御する圧縮制御部と
を含み、
前記圧縮制御部により前記第一圧縮駆動手段および前記第二圧縮駆動手段のいずれか一方又は双方を使用して前記引戻力を前記金属管に付与可能とした
ことを特徴とする金属管の曲げ加工装置。
【請求項２】
前記圧縮手段は、
前記第一圧縮駆動手段として第一油圧シリンダを備えるとともに、
前記第二圧縮駆動手段として第二油圧シリンダを備え、
前記圧縮制御部は、
第一比例リリーフ弁と、
第二比例リリーフ弁と
を含み、
これら第一比例リリーフ弁および第二比例リリーフ弁は、設定可能な最大圧力が第一比例リリーフ弁の方が第二比例リリーフ弁より大きく、
これら第一比例リリーフ弁および第二比例リリーフ弁のいずれか一方を介して前記第一油圧シリンダおよび前記第二油圧シリンダのいずれか一方又は双方に作動油を供給して前記引戻力を前記金属管に付与する
請求項１に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項３】
前記支軸は、鉛直方向に延在し、
前記クランプアームは、前記金属管の推進に伴い水平に旋回して前記金属管を案内し、
平面から見たときに前記金属管を挟んで一方の側に、前記支軸と、前記第二圧縮駆動手段とを配置する一方、
平面から見たときに前記金属管を挟んで他方の側に、かつ、前記金属管より下方に前記第一圧縮駆動手段を配置した
請求項１または２に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項４】
前記圧縮手段は、
前記クランプアームに固定され当該クランプアームと共に回動する第一案内輪と、
前記第一圧縮駆動手段から出力される力を前記第一案内輪に伝達する第一連結部材と、
前記クランプアームに固定され当該クランプアームと共に回動する第二案内輪と、
前記第二圧縮駆動手段から出力される力を前記第二案内輪に伝達する第二連結部材と
をさらに備える
請求項３に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項５】
前記第一案内輪の径が、前記支軸から前記金属管の把持点までの距離より大きい
請求項４に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項６】
前記第二案内輪の径が、前記支軸から前記金属管までの距離より小さく、
前記第二案内輪および前記第二連結部材が、前記一方の側に納まるように配置されている
請求項４または５に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項７】
前記クランプアームは、鉛直方向の中間部に前記金属管を把持するクランプ部を備えるとともに、当該クランプ部より上部ならびに下部の各位置において前記支軸により回動可能に支持され、
前記クランプ部より下部位置に前記第一案内輪を固定し、
前記クランプ部より上部位置に前記第二案内輪を固定した
請求項４から６のいずれか一項に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項８】
前記推進手段を、前記一方の側に配置した
請求項３から７のいずれか一項に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項１】
曲げ加工対象である金属管の一部を環状に加熱する加熱手段と、
当該加熱手段に向け前記金属管を管軸方向へ推進させる推進手段と、
前記金属管を把持すると共に支軸を中心として回動可能なクランプアームを含み、このクランプアームによって前記加熱手段による金属管の加熱部の前方部分を把持すると共にこの把持点を前記推進手段による金属管の推進に伴い前記支軸を中心として旋回させ、これにより前記金属管に曲げモーメントを加える案内手段と、
前記金属管の後部を把持して当該金属管に推進力を伝達する後部クランプを有しかつ前記加熱手段に向け進行可能な移動ベースと、
前記推進手段による金属管の推進方向とは反対方向への力である引戻力を、前記支軸を支点として前記クランプアームを介し前記金属管に加えることにより当該金属管に圧縮力を作用させる圧縮手段と、
を備える金属管の曲げ加工装置であって、
前記圧縮手段は、
第一圧縮駆動手段と、
当該第一圧縮駆動手段より出力の小さい第二圧縮駆動手段と、
これら第一圧縮駆動手段と第二圧縮駆動手段とを制御する圧縮制御部と
を含み、
前記圧縮制御部により前記第一圧縮駆動手段および前記第二圧縮駆動手段のいずれか一方又は双方を使用して前記引戻力を前記金属管に付与可能とした
ことを特徴とする金属管の曲げ加工装置。
【請求項２】
前記圧縮手段は、
前記第一圧縮駆動手段として第一油圧シリンダを備えるとともに、
前記第二圧縮駆動手段として第二油圧シリンダを備え、
前記圧縮制御部は、
第一比例リリーフ弁と、
第二比例リリーフ弁と
を含み、
これら第一比例リリーフ弁および第二比例リリーフ弁は、設定可能な最大圧力が第一比例リリーフ弁の方が第二比例リリーフ弁より大きく、
これら第一比例リリーフ弁および第二比例リリーフ弁のいずれか一方を介して前記第一油圧シリンダおよび前記第二油圧シリンダのいずれか一方又は双方に作動油を供給して前記引戻力を前記金属管に付与する
請求項１に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項３】
前記支軸は、鉛直方向に延在し、
前記クランプアームは、前記金属管の推進に伴い水平に旋回して前記金属管を案内し、
平面から見たときに前記金属管を挟んで一方の側に、前記支軸と、前記第二圧縮駆動手段とを配置する一方、
平面から見たときに前記金属管を挟んで他方の側に、かつ、前記金属管より下方に前記第一圧縮駆動手段を配置した
請求項１または２に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項４】
前記圧縮手段は、
前記クランプアームに固定され当該クランプアームと共に回動する第一案内輪と、
前記第一圧縮駆動手段から出力される力を前記第一案内輪に伝達する第一連結部材と、
前記クランプアームに固定され当該クランプアームと共に回動する第二案内輪と、
前記第二圧縮駆動手段から出力される力を前記第二案内輪に伝達する第二連結部材と
をさらに備える
請求項３に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項５】
前記第一案内輪の径が、前記支軸から前記金属管の把持点までの距離より大きい
請求項４に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項６】
前記第二案内輪の径が、前記支軸から前記金属管までの距離より小さく、
前記第二案内輪および前記第二連結部材が、前記一方の側に納まるように配置されている
請求項４または５に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項７】
前記クランプアームは、鉛直方向の中間部に前記金属管を把持するクランプ部を備えるとともに、当該クランプ部より上部ならびに下部の各位置において前記支軸により回動可能に支持され、
前記クランプ部より下部位置に前記第一案内輪を固定し、
前記クランプ部より上部位置に前記第二案内輪を固定した
請求項４から６のいずれか一項に記載の金属管の曲げ加工装置。
【請求項８】
前記推進手段を、前記一方の側に配置した
請求項３から７のいずれか一項に記載の金属管の曲げ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７５７（Ｐ２０１３−７５７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２２９０（Ｐ２０１１−１３２２９０）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００２０８６９５）第一高周波工業株式会社 (90)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００２０８６９５）第一高周波工業株式会社 (90)
【Ｆターム（参考）】
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