JP2018114537A - Mandrel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マンドレルに関する。 The present invention relates to a mandrel.
気体や液体の配管に用いられる鋼管の曲げ加工や、鋼管継手の製造には、例えばマンドレルが用いられる。マンドレルは、相互に連結された複数のパーツから構成されている(例えば特許文献1及び2参照)。この種のマンドレルは、各パーツ間の稼働領域が制限されており、マンドレル全体として、所定の半径の弧を描くように湾曲する。 For example, a mandrel is used for bending a steel pipe used for gas or liquid piping or manufacturing a steel pipe joint. The mandrel is composed of a plurality of parts connected to each other (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This type of mandrel has a limited working area between the parts, and the entire mandrel is curved so as to draw an arc of a predetermined radius.
マンドレルが挿入された鋼管を湾曲させる際には、鋼管の内側に皺や凹凸が発生しやすい。そのため、マンドレルを構成する各パーツ間の隙間は、マンドレルの湾曲度合にかかわらず、ある程度小さく維持されるのが好ましい。 When the steel pipe into which the mandrel is inserted is bent, wrinkles and irregularities are likely to occur inside the steel pipe. Therefore, it is preferable that the gap between the parts constituting the mandrel is kept small to some extent regardless of the degree of curvature of the mandrel.
特許文献1及び2に開示されたマンドレルでは、マンドレルが伸びて真っ直ぐな状態のときにも、各パーツ相互間に隙間が形成される。このため、鋼管の湾曲時に皺が発生することが考えられる。 In the mandrels disclosed in Patent Documents 1 and 2, a gap is formed between the parts even when the mandrel is stretched and straight. For this reason, it is considered that wrinkles occur when the steel pipe is bent.
また、マンドレルが湾曲したときには、湾曲内側のパーツ相互間の隙間は狭くなるが、湾曲外側のパーツ相互間の隙間は広くなる。このため、曲げ加工を施した鋼管からマンドレルを引き抜くときの抵抗が大きくなることが考えられる。このような場合には、曲げ加工の効率が低下する恐れがある。 Further, when the mandrel is curved, the gap between the parts on the inner side of the curve is narrowed, but the gap between the parts on the outer side of the curve is widened. For this reason, it is conceivable that the resistance when the mandrel is pulled out from the bent steel pipe is increased. In such a case, the bending efficiency may be reduced.
本発明は、上述の事情の下になされたもので、鋼管の曲げ加工を精度よく行うとともに、加工効率を向上させることを課題とする。 This invention is made | formed under the above-mentioned situation, and makes it a subject to improve processing efficiency while performing the bending process of a steel pipe accurately.
上記課題を解決するため、本実施形態に係るマンドレルは、球面が形成される先端部材と、球面と、前記先端部材の前記球面に接する湾曲凹面と、前記湾曲凹面から前記球面に向かって広がるテーパー形状の開口と、が形成される第1の中間部材と、前記第1の中間部材の前記球面に接する湾曲凹面を有するベースと、前記中間部材の開口を貫通し、一端が前記先端部材に固定されるとともに、他端が前記ベースに固定される連結部材と、を備える。 In order to solve the above problems, a mandrel according to the present embodiment includes a tip member formed with a spherical surface, a spherical surface, a curved concave surface in contact with the spherical surface of the tip member, and a taper that extends from the curved concave surface toward the spherical surface. A first intermediate member formed with an opening having a shape, a base having a curved concave surface in contact with the spherical surface of the first intermediate member, and one end fixed to the tip member through the opening of the intermediate member And a connecting member having the other end fixed to the base.
前記先端部材には、前記連結部材が貫通し、前記球面に向かって広がるテーパー形状の開口が形成されていてもよい。 The tip member may be formed with a tapered opening that penetrates the connecting member and extends toward the spherical surface.
マンドレルは、球面と、前記第1の中間部材の前記球面に接する湾曲凹面と、前記湾曲凹面から前記球面に向かって広がるテーパー形状の開口と、が形成される第2の中間部材を備えていてもよい。 The mandrel includes a second intermediate member formed with a spherical surface, a curved concave surface in contact with the spherical surface of the first intermediate member, and a tapered opening extending from the curved concave surface toward the spherical surface. Also good.
前記先端部材の前記球面の曲率、前記中間部材の前記球面と前記湾曲凹面の曲率、及び前記ベースの前記湾曲凹面の曲率は、相互に等しくてもよい。 The curvature of the spherical surface of the tip member, the curvature of the spherical surface and the curved concave surface of the intermediate member, and the curvature of the curved concave surface of the base may be equal to each other.
前記中間部材の外表面は、前記球面と前記湾曲凹面のみからなることとしてもよい。 The outer surface of the intermediate member may be composed of only the spherical surface and the curved concave surface.
前記連結部材は、コイルばねであってもよい。また、前記連結部材は、ワイヤであってもよい。 The connecting member may be a coil spring. Further, the connecting member may be a wire.
本発明に係るマンドレルでは、湾曲前後で、当該マンドレルを構成する部材相互間に隙間が形成されることがない。このため、鋼管の曲げ加工を精度よく行うとともに、加工効率を向上させることができる。 In the mandrel according to the present invention, no gap is formed between the members constituting the mandrel before and after bending. For this reason, while bending a steel pipe accurately, processing efficiency can be improved.
以下、本実施形態に係るマンドレルを図面に基づいて説明する。説明にあたっては、相互に直行するX軸、Y軸、Z軸からなるXYZ座標系を適宜用いる。 Hereinafter, the mandrel according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the description, an XYZ coordinate system including an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other is used as appropriate.
図1は、本実施形態に係るマンドレル10の側面図である。また、図2は、マンドレル10のXZ断面を示す断面図である。このマンドレル10は、鉄、ステンレス、又はアルミニウムなどの金属を素材とする鋼管を曲げるためのツールである。図1及び図2
に示されるように、マンドレル10は、ボール部材20、4つの中間部材30、ベース40、コイルばね50を備えている。ボール部材20、中間部材30、ベース40は、例えば鉄やステンレス鋼などを素材とする。
FIG. 1 is a side view of a
As shown in FIG. 1, the
図3は、ボール部材20の斜視図である。ボール部材20は、例えば直径8センチ程度の球状の部材である。図3に示されるように、ボール部材20には、上方(+Z側)から中心部に渡る開口部21と、下方(−Z側)から中心部わたる開口部23が形成されている。開口部21の内径は一定であり、内周面には雌ねじ部が形成されている。また、開口部23は、ボール部材20の中心から外周面にかけて内径が広くなるテーパー形状に整形されている。
FIG. 3 is a perspective view of the
開口部21の中心軸と、開口部23の中心軸はZ軸に平行で、相互に一致している。このため、開口部21と開口部23は、ボール部材20を貫通する貫通孔を形成する。また、ボール部材20の表面には、開口部21を包囲するように、環状の突部22が形成されている。
The central axis of the
図4は、中間部材30の斜視図である。中間部材30は、Z軸を中心とする外径が8センチ程度の部材である。図4に示されるように、中間部材30は、上方側(+Z側)が湾曲凹面31となり、下方側(−Z側)が球面32となるように整形されている。中間部材30の球面32の曲率及び湾曲凹面31の曲率は、ボール部材20の外表面の曲率と等しい。中間部材30には、湾曲凹面31の中心から球面32の中心にわたる開口部33が形成されている。開口部33は、湾曲凹面31から球面32にかけて内径が広くなるテーパー形状に整形されている。
FIG. 4 is a perspective view of the
図5は、ベース40の斜視図である。図5に示されるように、ベース40は、長手方向をZ軸方向とし、外形が8センチ程度の部材である。ベース40の上面には、湾曲凹面41が形成され、湾曲凹面41の中心部には、Z軸方向を長手方向とする開口部42が形成されている。
FIG. 5 is a perspective view of the
湾曲凹面41の曲率は、中間部材30の球面32の曲率と等しい。開口部42の内径は一定であり、内周面には雌ねじ部が形成されている。また、ベース40の下部は、外形が下方に向かって狭くなるテーパー形状に整形されている。ベース40の下面中央部には、Z軸方向を長手方向とする開口部43が形成されている。開口部43の内径は一定であり、内周面には雌ねじ部が形成されている。
The curvature of the curved
図2に示されるように、マンドレル10では、ベース40の湾曲凹面41に、相互に重なった4つの中間部材30が配置され、一番上に位置する中間部材30の湾曲凹面31にボール部材20が配置される。
As shown in FIG. 2, in the
コイルばね50は、自然長から伸長する引きばねである。コイルばね50は、ボール部材20の開口部23と、ベース40の間に配置される4つの中間部材30の開口部33と、を貫通している。そして、コイルばね50の上端は、ボール部材20に設けられた開口部21の雌ねじ部に嵌合する固定部材51を介して、ボール部材20に固定される。また、コイルばね50の下端は、ベース40に設けられた開口部42の雌ねじ部に嵌合する固定部材52を介して、ベース40に固定される。ボール部材20、4つの中間部材30、ベース40は、コイルばね50が4つの中間部材30を貫通した状態で、ボール部材20及びベース40に固定されることで、一体化される。
The
コイルばね50の張力は、固定部材51をボール部材20に対して相対的に回転させたり、固定部材52をベース40に対して相対的に回転させることによって、固定部材
51と固定部材52の距離を変えることで調整することができる。コイルばね50の張力は、ボール部材20、中間部材30、ベース40同士が離間しないように調整される。
The tension of the
上述のように構成されるマンドレル10では、図2に示されるように、ベース40の湾曲凹面41に、中間部材30の球面32が摺動可能に接した状態で、ベース40と中間部材30が配置される。したがって、ベース40に対して中間部材30は、少なくともXY平面に平行な軸回りに回転可能になっている。同様に、中間部材30の湾曲凹面31に、他の中間部材30の球面32が摺動可能に接した状態で、相互に隣接する中間部材30同士が配置される。したがって、隣接する一方の中間部材30は、他方の中間部材30に対して、少なくともXY平面に平行な軸回りに回転可能になっている。また、中間部材30の湾曲凹面31に、ボール部材20の外表面が摺動可能に接した状態で、中間部材30とボール部材20が配置される。したがって、中間部材30に対してボール部材20は、少なくともXY平面に平行な軸回りに回転可能になっている。したがって、マンドレル10は、一例として図6に示されるように湾曲することが可能になる。
In the
また、マンドレル10の構成各部が回転したとしても、ボール部材20,中間部材30,ベース40の位置関係は、球面と球面に接する湾曲凹面とによって一定に維持される。このため、構成各部相互間に隙間が形成されることもない。
Further, even if each component of the
本実施形態に係るマンドレル10では、ボール部材20がベース40に対して90度を超えて回転するようになっている。ボール部材20が、ベース40に対して90度回転したときには、4つの中間部材30は、ベース40に対してそれぞれ18度、36度、54度、62度程度回転した状態になる。
In the
ボール部材20の開口部21、23と、中間部材30の開口部33と、ベース40の開口部42とが通じ、コイルばね50が位置するスペースが確保されている限度で、マンドレル10は、湾曲することが可能になっている。
The
次に、マンドレル10を用いた、鋼管100の曲げ加工について説明する。まず、曲げ加工対象となる鋼管100を準備する。この鋼管100は、内径がマンドレル10を構成するボール部材20,中間部材30,ベース40の外径よりやや大きい。当該鋼管100の曲げ加工を行う際には、まず、図7に示されるように、マンドレル10を、鋼管100の内部に挿入する。マンドレル10を鋼管100へ挿入する際には、例えばマンドレル10のベース40に設けられた開口部43に、外部機器や治具を取り付けることで、鋼管100が長尺のものであっても、マンドレル10を内部深くまで挿入することができる。
Next, the bending process of the
鋼管100の曲げ加工を行う箇所までマンドレル10を挿入したら、図8に示されるように、マンドレル10とともに鋼管100を曲げる。鋼管100を曲げる際には、必要に応じて鋼管100を加熱することとしてもよい。図8に示されるように、マンドレル10が90度まで湾曲したとしても、ボール部材20、中間部材30、ベース40相互間に隙間が形成されることがない。このため、鋼管100を曲げるときに生じる皺の発生頻度を低減することができる。
When the
鋼管100が、例えば90度の目標角度まで折れ曲がったら、マンドレル10を鋼管100から引き抜く。これにより、鋼管100の曲げ加工が終了する。
When the
以上説明したように本実施形態に係るマンドレル10では、マンドレル10が湾曲したとしても、ボール部材20、中間部材30、及びベース40の位置関係は、マンドレル10の構成各部(20,30,40)の球面と球面に接する湾曲凹面とによって一定に維持される。このため、構成各部相互間に隙間が形成されることがない。したがって、鋼管の曲げ加工を精度よく行うことができる。
As described above, in the
また、マンドレル10を鋼管100に挿入するとき、或いはマンドレル10を鋼管100から引き出すときには、鋼管100とマンドレル10の間に生じる摩擦力の影響をうける。本実施形態に係るマンドレル10を構成するボール部材20、中間部材30、及びベース40の外表面は、球面になっている。そのため、鋼管100とマンドレル10の間に生じる摩擦力が低減する。したがって、鋼管100の曲げ加工を効率よく行うことが可能となる。
Further, when the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、マンドレル10を構成するボール部材20、中間部材30、及びベース40が、コイルばね50によって一体化されている場合について説明した。これに限らず、例えば図9に示されるように、コイルばね50に代えて、ワイヤ55を用いて、ボール部材20、中間部材30、及びベース40を一体化することとしてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited by the said embodiment. For example, in the above embodiment, the case where the
この場合にも同様に、ワイヤ55の端部が固定される固定部材51,52を、ボール部材20或いはベース40に対して相対的に回転させることによって、ワイヤ55の張力を調整することができる。
In this case as well, the tension of the
上記実施形態では、図2に示されるように、マンドレル10が4つの中間部材30を備えている場合について説明した。これに限らず、マンドレル10は、3つ以下、或いは5つ以上の中間部材30を備えていてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the case where the
上記実施形態では、マンドレル10の外径が8センチ程度である場合について説明した。これに限らず、マンドレル10の外径や長さは、曲げ加工の対象となる鋼管のサイズに応じて適宜変更することができる。
In the above embodiment, the case where the outer diameter of the
上記実施形態では、ボール部材20、及び中間部材30の外表面全体が球面である場合について説明した。これに限らず、ボール部材20、及び中間部材30の外表面は、他の中間部材30或いはベース40に接する面のみが、球面であることとしてもよい。
In the above embodiment, the case where the entire outer surfaces of the
上記実施形態では、コイルばね50及びワイヤ55がボール部材20の開口部23に貫通した状態で、ボール部材20に固定される場合について説明した。これに限らず、ボール部材20に開口部23を設けることなく、例えば図10に示されるように、コイルばね50等の一端を直接ボール部材20に固定することとしてもよい。
In the above embodiment, the case where the
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10 マンドレル
20 ボール部材
21,23 開口部
22 突部
30 中間部材
31 湾曲凹面
32 球面
33 開口部
40 ベース
41 湾曲凹面
42,43 開口部
50 コイルばね
51,52 固定部材
55 ワイヤ
100 鋼管
DESCRIPTION OF
Claims (7)
球面と、前記先端部材の前記球面に接する湾曲凹面と、前記湾曲凹面から前記球面に向かって広がるテーパー形状の開口と、が形成される第1の中間部材と、
前記第1の中間部材の前記球面に接する湾曲凹面を有するベースと、
前記中間部材の開口を貫通し、一端が前記先端部材に固定されるとともに、他端が前記ベースに固定される連結部材と、
を備えるマンドレル。 A tip member on which a spherical surface is formed;
A first intermediate member formed with a spherical surface, a curved concave surface in contact with the spherical surface of the tip member, and a tapered opening extending from the curved concave surface toward the spherical surface;
A base having a curved concave surface in contact with the spherical surface of the first intermediate member;
A connecting member that penetrates through the opening of the intermediate member and has one end fixed to the tip member and the other end fixed to the base;
Mandrel with
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017007424A JP2018114537A (en) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Mandrel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017007424A JP2018114537A (en) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Mandrel |
Publications (1)
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---|---|
JP2018114537A true JP2018114537A (en) | 2018-07-26 |
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ID=62983619
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JP2017007424A Pending JP2018114537A (en) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Mandrel |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019240207A1 (en) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device and method for manufacturing same, and electronic apparatus |
-
2017
- 2017-01-19 JP JP2017007424A patent/JP2018114537A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019240207A1 (en) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device and method for manufacturing same, and electronic apparatus |
EP4391062A2 (en) | 2018-06-15 | 2024-06-26 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device and method for manufacturing same, and electronic apparatus |
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