JP3544183B2 - 厚肉曲管の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚肉曲管の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、配管用の金属製のエルボは図１１に示すようなエルボ本体１１１を締め付け用のナット１１２で配管用ブロック１１３等に取り付けるものが使用されている。エルボ本体１１１には両端にネジが切ってあり、一方のネジは配管用ブロック１１３等にねじ込まれナット１１２にて締め付けられ、他方のネジには図示しない配管が取り付けられる。そして、エルボ本体１１１は自由にその向きを配管の方に向けてナット１１２で締め付けることにより固定できる。エルボ本体１１１には取付時スパナ等でエルボ本体１１１を固定できるよう平行な平面部１１１ｓ、１１１ｓが設けてある。また、エルボ本体１１１は略直角に曲がっており配管用ブロック１１３等からの突出量も少なく配管スペースが少なくてすむ。
【０００３】
エルボ本体１１１の断面は図１２に示すように、２つの流体路１１１ｄ，１１１ｄが略直角に交叉している。また、エルボにはネジ加工する必要が有るので削り代を確保する必要も有りエルボの素材は肉厚である。そして、近年の流体機器の高圧化に対応するためエルボの耐圧性を確保する必要が有り、加工後のエルボ本体１１１の肉厚も厚くなっている。
【０００４】
従って、肉厚の金属製パイプを小さな半径で曲げて図１２に示すようなエルボ本体１１１を製造することはパイプがつぶれたりパイプの肉圧が薄くなったりするので困難であるため、金属厚板を切り出して直角エルボの形状としてエルボの素材を作り、その素材の両側からそれぞれドリル加工をして、略直角に交叉した流体路１１１ｄ，１１１ｄを開け、その後両端のネジ加工をして製造している。
【０００５】
しかし、このような製造方法では、素材を削る工程が２回のドリル加工と２回のネジ加工となり、加工工程が多く、素材の段取り工程も多くなる。また、ドリル加工により開けた、略直角に交叉した流体路１１１ｄ，１１１ｄの交叉部にはドリル加工によるばりが発生するので、そのばり取り作業を行わなければならないが、ばり取り作業は細い孔の奥のばりを取らなければならないので容易ではなく、時間がかかる。さらに、切削加工が多いために素材を削る量が多く、歩留まりが悪い。従って、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
このような課題を解決する為に、出願人は特開２０００−３４３１３６号公報に記載された厚肉曲管の製造装置を提案している。この装置は、図１０に示すように、押し金型２１２と、一対の下型２２１，２２２をガイドする円弧状のガイド面２１１ａを有する上ガイド２１１とを有する上金型２１０を備え、円弧状の摺動面２２０ｃ，２２０ｃを有する一対の下型２２１，２２２を備え、一対の下型２２１，２２２を載置するスライド面２３０ａ，２３０ａを有する下ガイド２３０とを備え、上金型２１０の下降に連動して一対の下型２２１，２２２の円弧状の摺動面２２０ｃ，２２０ｃがそれぞれ上金型２１０の上ガイド２１１の円弧状のガイド面２１１ａに沿って当接しながら摺動すると同時に一対の下型２２１，２２１の下端部２２０ｆ，２２０ｆがそれぞれ下ガイド２３０のスライド面２３０ａ，２３０ａに沿って当接しながら摺動することで一対の下型２２１，２２２が互いに向き合ってそれぞれ回動可能とした構成としている。
【０００７】
この装置によると、一対の下型２２１，２２２は上金型２１０の円弧状のガイド面２１１ａに沿って互いに向き合って回動の中心Ｏ１を持って回動するので、曲げ開始時と曲げ加工終了時とでの厚肉パイプ素材１１１ａの両端面と回動の中心Ｏ１との距離の変化が少なくなり寸法のばらつきの少ない厚肉曲管である厚肉エルボ素材が成形できる。
【０００８】
その結果、厚肉パイプを切ってエルボ用の素材とすることができるので、鍛造した素材を準備する必要も無く、また、厚肉パイプを使用できるので、流体路を形成するための細い孔明け加工は不要となり、また、従来行っていたドリル孔の交叉部のばり取りも不要となる。さらに、外形が丸い厚肉パイプであるのでネジ加工の削り代も少なくなる。従って、専用のドリルが不要となり、ドリル加工及びばり取り加工が不要となり、ネジ加工の切削量が少ないため、大幅な加工時間の短縮、工具コストの低減、材料の歩留まりの改善が可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置の上ガイド２１１は円弧状のガイド面２１１ａを有しているため、上ガイド２１１を製作するにはブロックを削って円弧状のガイド面２１１ａを加工しなければならず、加工量が多く、又加工が複雑となり、その結果、加工コストが高くなってしまう。また、上ガイド２１１はブロック状のため重量が大きく、取扱が不便である。さらに、一対の下型２２１，２２２の円弧状の摺動面２２０ｃ，２２０ｃがそれぞれ上金型２１０の上ガイド２１１の円弧状のガイド面２１１ａに沿って当接しながら摺動するので、長期に使用すると摺動面２２０ｃ，２２０ｃ及び円弧状のガイド面２１１ａが摩耗したり、焼付いたりする。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、簡単な構造で製作コストが低く、耐久性が有り、さらに、厚肉のパイプ材を用いて寸法精度の高い配管用エルボ素材を製造できる厚肉曲管の製造装置、及びその製造装置を用いた厚肉曲管の製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、押し金型と一対の下型を有する下金型とを備える厚肉曲管の製造装置であって、前記一対の下型を上方に付勢する付勢手段と、固定部に固着された被噛合い手段と噛合う噛合い手段を有し、前記付勢手段により上方に付勢され互いに当接する態様で初期位置に配設される一対の下型とを備え、前記一対の下型は、成形時、前記押し金型の下降により下方に押圧され、前記噛合い手段が前記被噛合い手段と噛合って前記初期位置から互いに向き合って前記押し金型の下降に従動する中心点廻りに回動して成形が行われ、成形後、前記押し金型の上昇と共に、前記付勢手段によって上方に付勢され、前記噛合い手段が前記被噛合い手段と噛合って互いに向き合って前記押し金型の上昇に従動する中心点廻りに回動して前記初期位置に復帰する構成としている。
【００１２】
第１の発明によると、厚肉曲管の製造装置は簡単な構造であるので、製作コストが低く、耐久性が有る。さらに、寸法精度の高い厚肉エルボ素材を製造できる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、一対の下型に被成形材の長手方向両端面に当接するストッパを設けた構成としている。
【００１４】
第２の発明によると、第１の発明の効果に加えて、押し金型と、下金型と、下金型のストッパとにより設定された長さとなるように厚肉パイプ素材を拘束して曲げ加工を行うので正確な寸法の厚肉エルボ素材が成形できる。
【００１５】
第３の発明は、第１、又は第２の発明において、被成形材の側面を押す側面プレス装置を設けた構成としている。
【００１６】
第３の発明によると、第１、又は第２の発明の効果に加えて、側面プレス装置が、側面型が厚肉パイプ素材の側面を押すので、厚肉パイプ素材の中央部両側にスパナのかかる平面部を形成することができる。
【００１７】
第４の発明は、厚肉曲管の製造方法であって、固定部に固着された被噛合い手段と噛合う噛合い手段を有し、付勢手段により上方に付勢され互いに当接する態様で初期位置に配設された一対の下型を備えた下金型に、所定長さの金属製厚肉パイプ素材を載置し、次に押し金型を下降させて、金属製厚肉パイプ素材の長手方向中間部を押すことにより、一対の下型が、噛合い手段と前記被噛合い手段とが噛合って互いに向き合って前記押し金型の下降に従動する中心点廻りに回動し、所定の寸法の厚肉エルボ素材を成形する方法としている。
【００１８】
第４の発明によると、簡単な構造で製作コストが低く、耐久性が有る製造装置を用いるので、厚肉のパイプ材を用いた寸法精度の高い厚肉エルボ素材の製造コストを低くできる。
【００１９】
第５の発明は、第４の発明において、一対の下型に備えた、被成形材の長手方向両端面に当接するストッパにより金属製厚肉パイプ素材の両端面を拘束する方法としている。
【００２０】
第５の発明によると、第４の発明の効果に加えて、押し金型と下金型と下金型のストッパとにより設定された寸法となるように厚肉パイプ素材を拘束して曲げ加工を行うので正確な寸法の厚肉エルボ素材が成形できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図を参照しながら説明する。
図１は厚肉曲管の製造装置の正面図である。図２は図１を上から見た平面図である。図３は図２のＡＡ断面図である。図４は後述する一対の下型２１，２２とガイドブロック３１，３１の位置関係を示した図である。図５は図１のＢＢ断面図である。
【００２２】
押し金型取付プレート１１には押し金型１２が図示しないボルトで取り付けられている。押し金型取付プレート１１はプレス等のラム８０の下端に取り付けられ、昇降自在となっている。図３に示すように、押し金型１２の下端部に設けられた突起部１２ｂには、後述する厚肉エルボ素材１１１ｂの外形に合わせた断面円弧状の溝１２ａ，１２ａを垂直中央線Ｘの両側に対称に設けている。断面円弧状の溝１２ａ，１２ａは突起部１２ｂの先端部を頂点として厚肉エルボ素材１１１ｂの曲げ角度に応じた角度α、例えば９０度に連成してある。そして、断面円弧状の溝１２ａ，１２ａの頂点部には厚肉エルボ素材１１１ｂに成形時の傷が付かない程度の微少な半径Ｒ０１、例えば２ｍｍのアール面を形成してある。押し金型１２の下端部には、図２に示すように、押し金型１２の前方側と後方側にそれぞれ設けられた側面プレス装置６０との干渉を逃げるための円弧状の切欠き部１２ｃが設けられている。
【００２３】
図３に示すように、下金型２０は一対の下型２１，２２を有している。一対の下型２１，２２は略扇形状をしており、そのそれぞれの端面２１ｇ，２２ｇが垂直中央線Ｘ上で当接している。一対の下型２１，２２には、それぞれ垂直中央線Ｘに中心Ｏ１を持つ半径Ｒ１ａ，Ｒ１ａの円弧状の転動面２０ｃ，２０ｃが設けられている。中心Ｏ１は後述する厚肉パイプ素材１１１ａの軸方向中心線ＹＹ上に有る。
【００２４】
円弧状の転動面２０ｃ，２０ｃはガイドブロック３１，３１のガイド面３１ａ，３１ａに当接している。図４の（ａ）は一対の下型２１，２２とガイドブロック３１，３１の位置関係を示した正面図である。図４の（ｂ）は図４の（ａ）を上から見た平面図である。図４の（ｃ）は図４の（ａ）を左から見た側面図である。一対の下型２１，２２の円弧状の転動面２０ｃ，２０ｃの両側には円弧ラック２５，２５が図示しないボルトにより取り付けられている。円弧ラック２５，２５には歯が形成された円弧ラック部２５ａを有しており、歯車の一部を取り出した形状としている。円弧ラック２５，２５の円弧ラック部２５ａのピッチ半径ＲＬｐの中心は、垂直中央線Ｘ上の前記中心Ｏ１であり、中心Ｏ１は後述する厚肉パイプ素材１１１ａの軸方向中心線ＹＹ上に有る。ガイドブロック３１，３１のガイド面３１ａの両側には直線ラック３５，３５が図示しないボルトにより取り付けられている。直線ラック３５，３５は歯が形成された直線ラック部３５ａを有している。これら円弧ラック部２５ａの歯と直線ラック部３５ａの歯はお互いに噛み合うものであれば、爪とチェーンでも、どのような形状のものでも良い。このように、円弧ラック２５，２５と直線ラック３５，３５はお互いに噛み合った噛合い手段３０を構成しており、これにより後述するように一対の下型２１，２２が垂直中央線Ｘに近づくようにお互いに向き合って回動しても、円弧ラック２５，２５の円弧ラック部２５ａのピッチ半径ＲＬｐの中心は、垂直中央線Ｘの中心Ｏ１であるので、中心Ｏ１は垂直中央線Ｘ上を移動することになる。
【００２５】
噛合い手段３０である円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５は共に、プレートを加工して製作すれば良いので、加工量が少なくて済む。従って、製作コストが低くなる。そして、プレート状の円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５を下型２１，２２や、ガイドブロック３１，３１に取付れば良いので、構造が簡単になるし、また、プレート状の円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５は重量が小さくなるので取り扱いも便利である。さらに、円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５は歯が噛合うので摺動部分が無く、摩耗したり、焼付いたりすることが少なく、耐久性が高い。
【００２６】
図４に示すように、一対の下型２１，２２は下型本体部２１ａ，２２ａと、パイプ型２１ｂ，２２ｂとより構成されている。一対の下型２１，２２の上部には成形後の厚肉エルボ素材１１１ｂの外形に合わせた断面円弧状の溝２０ａ，２０ａを備えたパイプ型２１ｂ，２２ｂが、パイプ型２１ｂ，２２ｂの凸部２１ｄ，２２ｄを下型本体部２１ａ，２２ａの溝部２１ｃ，２２ｃに嵌合してそれぞれ設けられている。パイプ型２１ｂ，２２ｂの端部には、上ガイド１１の前方側と後方側にそれぞれ設けられた側面プレス装置６０との干渉を逃げるための円弧状の切欠き部２１ｅ，２２ｅがそれぞれ設けられている。
【００２７】
ガイドブロック３１，３１はベースフレーム３４に図示しないボルトにより固定されたブロック３２，３２との間に挿入されたテーパピン３３，３３により垂直中央線Ｘに向かって押されて、固定されている。ガイドブロック３１，３１は図４の（ａ）の正面図ではＬ字状であり、ガイドブロック３１，３１の下部３１ｂがガイド面３１ａから離れる水平方向に伸びており、下部３１ｂの上面をベースフレーム３４に図示しないボルトにより固定されたスライドガイド３６が当接している。図３に示すテーパピン３３，３３を抜くとガイドブロック３１，３１の下部３１ｂがスライドガイド３６に沿って摺動し、ガイドブロック３１，３１は垂直中央線Ｘから離れる方向に移動できる。従って、テーパピン３３、３３を抜くと、一対の下型２１，２２がガイドブロック３１，３１から離れ、噛合い手段３０である円弧ラック２５，２５と直線ラック３５，３５との噛合いが外れ、一対の下型２１，２２を容易に取り外すことができる。
【００２８】
一対の下型２１，２２の上部で、かつ溝２０ａ，２０ａの延長線上の端部には、載置した厚肉パイプ素材１１１ａの端面に当接させるための後述する第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とを挿入する孔２０ｅ，２０ｅがそれぞれ設けられている。孔２０ｅ，２０ｅにはネジが設けられ、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２のネジ部と噛み合わされ、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２は回転させることで、それぞれ長手方向に移動できるようになっている。
【００２９】
ストッパ５０は第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とを有しており。第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とのそれぞれの一方の端面は平面状の端面５１ａ，５２ａである。
【００３０】
第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とはそれぞれの長さＬｓ１，Ｌｓ２を、それぞれの平面状の端面５１ａ，５２ａの垂直中央線Ｘからの水平方向位置がそれぞれ成形後の厚肉エルボ素材１１１ｂの後述する寸法ＬＥ１，ＬＥ２に応じた所定の位置になるように決めてある。また、ストッパ５０は一対の下型２１，２２に前記平面状の端面５１ａ，５２ａと同等の端面を一体的に形成しても良い。
【００３１】
ベースフレーム３４のベースプレート３４ａの下方にはサポートプレート４１が配置されている。サポートプレート４１の中央部上面には下部サポート４２がその下部のネジにより取り付けられ、下部サポート４２はベースプレート３４ａを上下摺動可能に貫通してベースプレート３４ａの上方に突出している。サポートプレート４１は長方形のプレートであり、その４隅部にサポートロッド４３がそれぞれ固着されている。４本のサポートロッド４３はそれぞれ、ベースプレート３４ａを上下摺動可能に貫通してベースフレーム３４ａの上方に突出し、さらに押し金型取付プレート１１の長方形のプレート部分の４隅部を貫通している。
【００３２】
押し金型取付プレート１１の長方形のプレート部分の４隅部にはそれぞれバネ筒４４が配置されている。バネ筒４４の上部外周部には鍔４４ａが設けられ、押し金型取付プレート１１の長方形のプレート部分の４隅部の段付き穴１１ａにはまり込んで、落下しないようになっている。バネ筒４４の下部には、ばね受け部４４ｂが設けられ、サポートスプリング４５を受けている。
【００３３】
サポートロッド４３はバネ筒４４の下部の孔を上下摺動可能に貫通して上部にダブルナット４３ａを設け、ワッシャ４３ｂを介してサポートスプリング４５によって上方に付勢されている。サポートスプリング４５のバネ力は、一対の下型２１、２２と、第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２と、サポートプレート４１と、下部サポート４２と、４本のサポートロッド４３と、後述する厚肉パイプ素材１１１ａとを合わせた重量による下向きの力に抗してサポート４２を上方に付勢するバネ力に設定してある。図３はラム８０を上方に引き上げた状態であるが、この状態では、サポートプレート４１はスプリング４５の力により上方に引き上げられ、ベースプレートの下面３４ａに当接した状態となっている。また、この状態では下部サポート４２の上部角部４２ａ，４２ａが一対の下型２１、２２の下面２０ｇ，２０ｇに当接して、一対の下型２１，２２が下方に下がらないように支持している。
【００３４】
図１のＢＢ断面図である図５に示すように、押し金型１２の両側に配置された、側面プレス装置６０，６０は、それぞれ、側面型６１と、側面ガイド６２と、ガイドカバー６３とを有している。側面型６１は側面ガイド６７の前後側面に設けられた側面プレス孔６７ｇに挿入され、側面プレス孔６７ｇのネジ部にねじ込まれたプラグ６５により側面ガイド６７より抜け出さないように取り付けられている。側面プレス孔６７ｇには側面スプリング６６が側面プレス孔６７ｇの段部６７ｈと側面型６１の鍔部６１ａとの間で圧縮されて挿入され、側面型６１を側面ガイド６７の外側方向に向かって付勢している。
【００３５】
側面ガイド６２には下方に向かって側面ガイド６７に近づくような斜面６２ａが設けられている。側面ガイド６２は図示しないボルトにより側面サポート６４に取り付けられている。側面サポート６４には両側にガイドカバー６３が図示しないボルトにより取り付けられている。側面サポート６４はベースフレーム３４に図示しないボルトにより取り付けられている。側面型６１の外側端面６１ｂは上下方向の傾斜面となっており、側面型６１の外側端部には両側に平面部６１ｃが設けられている。側面型６１の内側端面６１ｄは後述するように、パイプ素材１１１ａの側面を押し、パイプ素材１１１ａの中央部両側にスパナのかかる平面部１１１Ｓ，１１１Ｓを形成することができるように垂直な平面となっている。
【００３６】
側面ガイド６７は下方に向かって、ベースフレーム３４のベースプレート３４ａを上下摺動可能に貫通し、さらにサポートプレート４１を上下摺動可能に貫通しており、側面ガイド鍔６７ａによりサポートプレート４１の下面に引っかかり、上に抜けないようになっている。側面ガイド６７は下面から上方に向かってスプリング室６７ｂを有し、内部には側面スプリング６８が挿入されている。側面スプリング６８はベースフレーム３４の下部ベースプレート３４ｂの上面に設けられ、側面ガイド６７を上方に付勢して押し上げている。
【００３７】
次に、厚肉パイプ素材１１１ａの成形方法に従い、実施形態の作用を説明する。
まず、図６の（ａ）に示すような被成形材である金属製の厚肉パイプ素材１１１ａ（以後、パイプ素材１１１ａと呼ぶ）を長手方向に直角に所定の長さＬＥ０で切り出す。そして、図７の（ａ）に示すようにプレス等のラム８０を上昇端位置に固定し、押し金型１２が上昇位置にある状態で下型２０にパイプ素材１１１ａを載置する。この状態では、下型２１，２２はそのそれぞれの端面２１ｇ，２２ｇが垂直中央線Ｘ上で当接し、円弧ラック２５，２５と直線ラック３５，３５はお互いに噛み合っており、また、下部サポート４２の上部角部４２ａ，４２ａが一対の下型２１、２２の下面２０ｇ，２０ｇに当接して、一対の下型２１，２２が下方に下がらないように支持している。
【００３８】
これにより一対の下型２１，２２は安定した状態となっている。従って、下金型２０が動かないので、パイプ素材１１１ａを容易にセットできる。また、押し金型１２の先端部分は下金型２０の上方に有り、押し金型１２の先端部分と下金型２０との間には、下金型２０にパイプ素材１１１ａを載置するのに十分な空間が有る。
【００３９】
次に、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とを回転してねじこみ、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２との平面状の端面５１ａ，５２ａをパイプ素材１１１ａの両端面と当接させパイプ素材１１１ａを固定する。この場合、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２のどちらか一方をあらかじめ所定位置にセットしておき、他方を回転させてパイプ素材１１１ａを固定しても良い。
【００４０】
次に図７の（ｂ）に示すようにプレス等のラム８０を下降させて押し金型１２を下降させると、押し金型１２の突起部１２ｂはパイプ素材１１１ａの長手方向中間部に当接する。そして、下金型２０の一対の下型２１，２２の円弧ラック２５，２５と直線ラック３５，３５がお互いに噛み合いながら、一対の下型２１，２２はそれぞれ逆方向に垂直中央線Ｘに近づくように、中心Ｏ１を中心として回動し、押し曲げを開始する。一対の下型２１，２２の円弧状の転動面２０Ｃ，２０Ｃは、ガイドブロック３１，３１のガイド面３１ａ，３１ａを転動し、一対の下型２１，２２のそれぞれからの力を受けることになる。
【００４１】
一対の下型２１，２２の円弧ラック２５，２５の円弧ラック部２５ａのピッチ半径ＲＬｐの中心と一対の下型２１，２２の転動面２０ｃ，２０ｃの半径Ｒ１ａの中心Ｏ１とは一致しているので、後述するように一対の下型２１，２２はその転動面２０ｃ，２０ｃが円弧状の転動面２０ｃ，２０ｃはガイドブロック３１，３１のガイド面３１ａ，３１ａに沿って当接しながら転動し、中心Ｏ１を中心としてスムーズに回動することができる。中心Ｏ１は垂直中央線Ｘ上を下降する。
【００４２】
そして、図７の（ｃ）に示すようにプレス等のラム８０をさらに下降させて押し金型１２を下降すると、それに連動して、下金型２０の一対の下型２１，２２の円弧ラック２５，２５と直線ラック３５，３５がお互いに噛み合いながら、一対の下型２１，２２はそれぞれ逆方向に中心Ｏ１を中心とした円弧に沿って回動し、下金型２０の一対の下型２１，２２のそれぞれの転動面２０ｃ，２０ｃはガイドブロック３１，３１のガイド面１１ａに沿って当接しながら転動する。すると、下金型２０の一対の下型２１，２２はそれぞれ垂直中央線Ｘ上に回動の中心Ｏ１を持つように互いに向き合って、上面どうしのなす相対角度が小さくなるように回動する。
【００４３】
さらに、押し金型１２を下降すると図７の（ｄ）に示すように下金型２０の一対の下型２１，２２の下面２０ｇ，２０ｇがベースフレーム３４の上面３４ｂと当接する。すると、押し金型１２はベースフレーム３４の上面３４ｂがストッパとなって、下降を停止する。
【００４４】
また、パイプ素材１１１ａの中心線Ｙは曲げ開始時には図７の（ｂ）に示すように、回動の中心Ｏ１を通っており、曲げが進行すると図７の（ｄ）に示すように回動の中心Ｏ１を境として、中心Ｏ１近傍で微少な半径Ｒ０、例えば１２ｍｍを持つ曲線Ｓとなって曲がって行き、中心線Ｙ１につながり、曲り角度が直角に近づいて行く。この際、中心線Ｙと中心線Ｙ１とはその交点を中心Ｏ１として中心線Ｙと中心線Ｙ１との挟角が小さくなるように回動して行く。
【００４５】
パイプ素材１１１ａは曲げ加工により押し金型１２によって押されてつぶされると、中心線Ｙ及び中心線Ｙ１よりも上側にあるパイプ素材１１１ａの長手方向中央部の肉は圧縮され、中心線Ｙ及び中心線Ｙ１よりも下側にあるパイプ素材１１１ａの長手方向中央部の肉は引張られる。そのため、圧縮側の肉は中心線Ｙ及び中心線Ｙ１より下側の引張側に移動しようとするが下金型２０の断面円弧状の溝２０ａ，２０ａがあるため拘束されて行き場所が無くなり、パイプ素材１１１ａの長手方向に移動しようとする。
【００４６】
すると、パイプ素材１１１ａは長手方向に伸びようとするが、パイプ素材１１１ａの両端面は第１ストッパ５１と第２ストッパ５２との平面状の端面５１ａ，５２ａはパイプ素材１１１ａの両端面のストッパとして働き、パイプ素材１１１ａの肉の移動を制限する。
【００４７】
従って、図７の（ｄ）に示すようにパイプ素材１１１ａはその中心線が中心線Ｙから曲線Ｓとなって中心線Ｙ１となるよう曲げ加工され、その結果、パイプ素材１１１ａは図６の（ｂ）に示すような、その中心線が中心線Ｙから中心線Ｙと中心線Ｙ１との交点ＯＥ１近傍で半径Ｒ０の曲線Ｓとなって中心線Ｙ１につながり、よって、所定の曲げ角度αを持ち、かつ両端面から、中心線Ｙと中心線Ｙ１との交点ＯＥ１までの長さが所定長さのＬＥ１、ＬＥ２となるような、厚肉エルボ素材１１１ｂに成形加工される。なお、曲げ加工の際には中心線Ｙと中心線Ｙ１との交点ＯＥ１は前記の回動の中心Ｏ１と一致している。
つまり、パイプ素材１１１ａは第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とにより定まる寸法に正確に成形されることになる。
【００４８】
押し金型１２が下降すると、側面プレス装置６０は図８に示すように、側面型６１の先端が押し金形１２により下方に押され、側面型６１の外側端面６１ｂは、側面型６１の側面ガイド６２の斜面６２ａに接触して内側方向へ押される。すると側面型６１の端面６１ａがパイプ素材１１１ａの側面を押すので、パイプ素材１１１ａの中央部両側にスパナのかかる平面部１１１Ｓ，１１１Ｓを形成することができる。側面型６１の外側端部の両側の平面部６１ｃが、側面サポート６４の両側に取り付けられたガイドカバー６３に当たるので、側面型６１は回転することなく摺動しながら下降する。
【００４９】
次に、ストッパ５０の第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とを回転して緩め、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２との平面状の端面５１ａ，５２ａをパイプ素材１１１ａの両端面から離す。この場合、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２のどちらか一方を緩めても良い。
【００５０】
次に、プレス等のラム８０を上昇させ押し金型１２を上昇して図７の（ｅ）に示す状態にする。この状態では押し金型１２が上昇し、それに連動して下部サポート４２が一対の下型２１、２２の下面２０ｇ，２０ｇに当接して、一対の下型２１，２２を上方に押し上げ、下部サポート４２の上部角部４２ａ，４２ａが一対の下型２１、２２の下面２０ｇ，２０ｇに当接して、一対の下型２１，２２が下方に下がらないように支持し、これにより一対の下型２１，２２は安定した状態となる。次に、成形後の厚肉エルボ素材１１１ｂを、取り出す。
【００５１】
なお、パイプ素材１１１ａは加熱処理を施した後に下金型２０に載置して曲げ加工を行っても良い。
【００５２】
従って、厚肉のパイプ素材１１１ａは押し金型１２と下金型２０の一対の下型２１，２２と、第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とにより拘束され成形されるので所定の寸法及び形状の厚肉エルボ素材１１１ｂに正確に成形できる。
【００５３】
また、曲げ加工の際、パイプ素材１１１ａの中心線Ｙと中心線Ｙ１の交点は下金型２０の一対の下型２１，２２の回動中心となる中心Ｏ１上にある。従って、一対の下型２１，２２とパイプ素材１１１ａの中心線Ｙ上と中心線Ｙ１上とでの長手方向の相対位置は下金型２０の一対の下型２１，２２が回動しても変化することはない。
【００５４】
つまり、一対の下型２１，２２が回動する際に、押し金型１２の押し付け力により、パイプ素材１１１ａは下金型２０の一対の下型２１，２２に押し付けられパイプ素材１１１ａと下金型２０の一対の下型２１，２２との間には摩擦力が働き、その摩擦力はパイプ素材１１１ａの両端面位置と中心Ｏ１との距離が変化しない様に働く。
【００５５】
従って、パイプ素材１１１ａの両端面は中心Ｏ１に対して前記摩擦力の範囲で拘束され、曲げ加工によって生ずる曲げ開始時と曲げ加工終了時とでのパイプ素材の寸法変化が少ないので、ストッパ５０である、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とを設けなくても中心線Ｙと中心線Ｙ１との交点ＯＥ１から両端面までそれぞれの所定の長さＬＥ１，ＬＥ２の寸法のばらつきの少ない厚肉エルボ素材１１１ｂが成形できる。
【００５６】
また、押し金型１２の下降ストロークを調整することでパイプ素材１１１ａの曲げ角度αを任意に設定することも可能である。従って、直角の厚肉エルボ素材１１１ｂだけでなく、例えば、曲げ角度αが４５度又は６０度の曲げ角度の厚肉エルボ素材１１１ｂを製造でき、１種類の金型で多種類の厚肉エルボ素材１１１ｂが製造できる。
【００５７】
また、図９に示すように、ベースフレーム３４に上面３４ＳＪが傾斜した、曲げ角度設定用の曲げ角度設定ストッパ３４Ｓ，３４Ｓを設けても良い。これにより、押し金型１２を下降すると下金型２０の一対の下型２１，２２の下面２０ｇ，２０ｇがベースフレーム３４の曲げ角度設定ストッパ３４Ｓ，３４Ｓの上面３４ＳＪ，３４ＳＪと当接する。すると、押し金型１２は曲げ角度設定ストッパ３４Ｓ，３４Ｓがストッパとなって、下降を停止する。曲げ角度設定ストッパ３４Ｓ，３４Ｓを曲げ角度に応じて複数種類用意しておき、交換すれば、パイプ素材１１１ａの曲げ角度αを所定の曲げ角度に設定することも可能である。
【００５８】
また、長さＬｓ１，Ｌｓ２をそれぞれ違えた複数の第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とを適宜に選択して使用することで厚肉エルボ素材１１１ｂの所定の長さＬＥ１，ＬＥ２の寸法を任意に設定することも可能である。従って、第１ストッパ５１、又は第２ストッパ５２を交換するだけで１種類の金型により多種類の厚肉エルボ素材１１１ｂが製造できる。
【００５９】
本発明の厚肉曲管の製造装置及び製造方法により、材質が高炭素鋼である直径２０ｍｍで肉厚が７ｍｍの厚肉のパイプ材を長さ６０ｍｍで切り出してパイプ素材１１１ａとし、パイプ素材１１１ａの曲げ部を約摂氏１０００度に熱処理をした後に曲げ角度９０度で曲げ加工を行ったところ内径部のつぶれもほとんど無く所定の長さＬＥ１が３５ｍｍ、ＬＥ２が２５ｍｍの正確な寸法で良好に成形された厚肉のエルボ素材１１１ｂが得られた。
【００６０】
以上説明したように、本発明の厚肉曲管の製造装置は、噛合い手段３０である円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５を共に、プレートを加工すれば良いので、加工量が少なくて済み、製造装置の製作コストが低くなるし、この製造装置による厚肉曲管の製造方法であれば、厚肉曲管である厚肉のエルボ素材１１１ｂの製造コストが低くなる。そして、プレート状の円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５を下型２１，２２や、ガイドブロック３１，３１に取付れば良いので、構造が簡単になるし、また、プレート状の円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５は重量が小さくなるので取り扱いも便利である。さらに、円弧ラック２５，２５、直線ラック３５，３５は歯車が噛合うので摺動部分が無いので摩耗したり、焼付いたりすることが少なく、耐久性が高い。つまり、本発明の厚肉曲管の製造装置は、簡単な構造で製作コストが低く、耐久性が有り、さらに、厚肉のパイプ材を用いて寸法精度の高い配管用エルボ素材を製造できる。
【００６１】
また、押し金型１２と、下金型２０と、下金型のストッパ５０とにより設定された長さとなるようにパイプ素材１１１ａを拘束して曲げ加工を行うので正確な寸法の厚肉エルボ素材１１１ｂが成形できる。
【００６２】
その結果、厚肉パイプを切ってエルボ用の素材とすることができるので、鍛造した素材を準備する必要も無く、また、厚肉パイプを使用できるので、流体路を形成するための細い孔明け加工は不要となり、また、従来行っていたドリル孔の交叉部のばり取りも不要となる。さらに、外形が丸い厚肉パイプであるのでネジ加工の削り代も少なくなる。従って、専用のドリルが不要となり、ドリル加工及びばり取り加工が不要となり、ネジ加工の切削量が少ないため、大幅な加工時間の短縮、工具コストの低減、材料の歩留まりの改善が可能となる。
【００６３】
また、成形された厚肉エルボ素材１１１ｂの孔は従来のような交叉したドリル孔ではなく滑らかに曲った孔であるのでエルボを通る流体の圧力損失も低減できる。
【００６４】
また、押し金型１２の下降ストロークを調整することにより曲げ角度αが任意に設定できるので曲げ角度αが異なった多種類の厚肉エルボ素材１１１ｂが製造できる。
【００６５】
また、下金型２０の一対の下型２１，２２は下部サポート４２により安定して支持されているので、下型２１，２２が動かず、従って、厚肉パイプ素材１１１ａをセットしやすく、又厚肉エルボ素材１１１ｂを取り出しやすいので、効率よく厚肉エルボ素材１１１ｂが製造できる。
【００６６】
また、パイプ素材１１１ａは第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とで定まる寸法の厚肉エルボ素材１１１ｂに正確に成形加工される。
【００６７】
また、第１ストッパ５１と第２ストッパ５２とを長さが異なるものに交換することで１種類の金型で異なった寸法の多種類の厚肉エルボ素材１１１ｂが製造できる。
【００６８】
さらに、側面プレス装置６０の側面型６１の端面６１ａがパイプ素材１１１ａの側面を押すので、パイプ素材１１１ａの中央部両側にスパナのかかる平面部１１１Ｓ，１１１Ｓを形成することもできる。従って、必要に応じて、スパナを確実に平面部１１１ｓ，１１１ｓにかけて組み立てできる組み立て性を更に向上させた厚肉エルボ素材１１１ｂを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の厚肉曲管の製造装置を示す正面図である。
【図２】本発明の厚肉曲管の製造装置を示す平面図である。
【図３】図２のＡＡ断面図である。
【図４】一対の下型とガイドブロックの位置関係を示した図である。
【図５】図１のＢＢ断面図である。
【図６】厚肉エルボの素材形状を示す図である。
【図７】本発明の厚肉曲管の製造装置を使用した加工工程を示す説明図である。
【図８】本発明の厚肉曲管の製造装置を使用した加工工程を示す説明図である。
【図９】本発明の厚肉曲管の製造装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】従来の厚肉曲管の製造装置を示す説明図である。
【図１１】従来の配管用エルボを示す説明図である。
【図１２】従来の配管用エルボを示す断面図である。
【符号の説明】
１２…押し金型、２０…下金型、２１，２２…下型、３０…噛合い手段、５０…ストッパ、６０…側面プレス装置、１１１ａ…厚肉パイプ素材、１１１ｂ…厚肉エルボ素材。

Claims (5)

1. 押し金型(12)と一対の下型(21,22)を有する下金型(20)とを備える厚肉曲管の製造装置であって、
   前記一対の下型(21,22)を上方に付勢する付勢手段(42)と、
   固定部(34)に固着された被噛合い手段(35)と噛合う噛合い手段(25)を有し、前記付勢手段(42)により上方に付勢され互いに当接する態様で初期位置に配設される一対の下型(21,22)と
   を備え、
   前記一対の下型(21,22)は、成形時、前記押し金型(12)の下降により下方に押圧され、前記噛合い手段(25)が前記被噛合い手段(35)と噛合って前記初期位置から互いに向き合って前記押し金型(12)の下降に従動する中心点廻りに回動して成形が行われ、成形後、前記押し金型(12)の上昇と共に、前記付勢手段(42)によって上方に付勢され、前記噛合い手段(25)が前記被噛合い手段(35)と噛合って互いに向き合って前記押し金型(12)の上昇に従動する中心点廻りに回動して前記初期位置に復帰する
   ことを特徴とする厚肉曲管の製造装置。
2. 請求項１記載の厚肉曲管の製造装置において、
   一対の下型(21,22)に被成形材の長手方向両端面に当接するストッパ(50)を設けた
   ことを特徴とする厚肉曲管の製造装置。
3. 請求項１又は２記載の厚肉曲管の製造装置において、
   被成形材の側面を押す側面プレス装置(60)を設けた
   ことを特徴とする厚肉曲管の製造装置。
4. 厚肉曲管の製造方法であって、
   固定部(34)に固着された被噛合い手段(35)と噛合う噛合い手段(25)を有し、付勢手段(42)により上方に付勢され互いに当接する態様で初期位置に配設された一対の下型(21,22)を備えた下金型(20)に、所定長さの金属製厚肉パイプ素材(111a)を載置し、次に押し金型(12)を下降させて、金属製厚肉パイプ素材(111a)の長手方向中間部を押すことにより、一対の下型(21,22)が、噛合い手段(25)と前記被噛合い手段(35)とが噛合って互いに向き合って前記押し金型(12)の下降に従動する中心点廻りに回動し、所定の寸法の厚肉エルボ素材(111b)を成形する
   ことを特徴とする厚肉曲管の製造方法。
5. 請求項４記載の厚肉曲管の製造方法において、
   一対の下型(21,22)に備えた、被成形材の長手方向両端面に当接するストッパ(50)により金属製厚肉パイプ素材(111a)の両端面を拘束する
   ことを特徴とする厚肉曲管の製造方法。

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