JP3636444B2 - 薄壁金属管のための曲げ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は薄壁の金属管のための曲げ装置に関し、該曲げ装置は、真直ぐな管案内と、管案内に接続し管案内に対し回動可能で、連結ストリップを有する芯型と、芯型の領域で屈撓可能なマンドレル先端とマンドレル先端に接続しマンドレル先端に堅く連結されかつ管案内の中に軸方向に固定されたマンドレルシャフトとを有するマンドレルとで構成されている。
【０００２】
薄壁管のためのこの型及び類似の型の曲げ装置は公知である（“Ｗｅｒｋｓｔａｔｔ ａｎｄ Ｂｅｔｒｉｅｂ”１０４（１９７１）４、頁２７１〜２７４、“Ｖｅｒｈｉｎｄｅｒａｎｇ ｖｏｒ Ｆａｌｔｅｒｂｉｌ ｄｕｎｇ ａｎｄ Ｅｉｎｋｕｉｃｋｅｒ ｄｉｉｎｎ ｗａｎｄｉｇｅｒ Ｒｏｈｒｅ ｂｅｉｎｇ Ｂｉｅｇｅｒ 〔Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｒｉｎｋｌｉｎｇ ａｎｄ Ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ−Ｗａｌｌｅｄ Ｔｕｂｅｓ Ｄｕｒｉｎｇ Ｂｅｎｄｉｎｇ〕”ｂｙ Ｐｒｏｆ．Ｄｒ．−Ｉｎｇ．Ｇ．Ｏｋｌｅｒ，Ｂａｄ Ｄｉｉｒｋｈｅｉｍ）．
【０００３】
“薄壁”はここでは壁の厚さが直径と曲率半径とに対して小さい管、例えば管が約８０mmの直径と約１２０mmの曲率半径とで約０．８mmの壁の厚さを有していることを意味すると理解されるものである。このような管の曲げ加工中に生じる円形の外形からのしわ形成と偏差の問題をできるだけ少なくするために、管は管の中に軸方向に固定されたマンドレルを用いてわん曲の曲線（曲がり部）の全長にわたって内壁が支持されていた。
【０００４】
したがって、曲がり部全体にわたって管を支持し密着するよう押圧される巻きつけ部分を有するらせんスプリングの形式又は連結チェーンを形成するボールリンクの形式のわん曲可能な部分を有するマンドレルが設けられている（米国特許第４，４８１，８０３号）。
【０００５】
この２つの型のマンドレルは曲げられる管がその曲げられる部分においてその全表面にわたって支持されないという欠点を有している。最も重要な点はしわが形成される内側曲がり部の不完全な支持である。ボールリンクで形成された連結マンドレルでは、内側曲がり部の始端から間隙が生じそれによりしわ形成の危険が特に大きくなる。
【０００６】
この公知の曲げ装置のもう１つの問題は管の始端の締めつけである。剛性の円筒マンドレル頭部の支持は、管の固定された締めつけのために比較的大きな締めつけ長さを必要とするこのマンドレル頭部は曲げられた管を通って引き戻すことができないため、問題が生じる。
【０００７】
本発明は管の始端の短い締めつけ長さを処理しその全長にわたって円形断面を有するわん曲部を生み出すことのできる冒頭に記載した型式の曲げ装置を提供するという目的に基礎を置いている。
【０００８】
この目的は、マンドレル先端がエラストマーで作られた中実の円筒として提供され、中実円筒の外側の形状が曲げられる金属管の内側の形状に合わせて形成され中実円筒は実質上半径方向には非圧縮性でありわん曲カーブの始めの断面のみにわたって延びる、冒頭に記載した型式の曲げ装置を用いて達成され、この曲げ装置では金属管に挿入可能な球状の締めつけ頭部が芯型とその連結ストリップの領域に設けられ、この締めつけ頭部が芯型の回動領域でマンドレル先端に対して動くことができまた回収要素として提供されたけん引手段に取付けられている。
【０００９】
本発明の曲げ装置においては、金属管は、可撓性でしかも半径方向には実質上非圧縮性のエラストマーで作られた中実円筒によって、曲げに作用を及ぼす曲がり部の始まり部分の内側の“端から端まで”が支持され、それにより成形にとって決定的なこの部分に狭窄部又はしわが形成されないようにする。これは、その屈撓性を改善する目的のため中実円筒が曲がり部の少なくとも外側に半径方向の溝を有し又は複数の円板で構成されていたとしても、本質的に言えることである。これは、らせんねじ又は連結チェーンで構成されたマンドレル先端に比べて、エラストマーからなる中実円筒で構成されたマンドレル先端の半径方向の溝がエラストマーにより比較的僅かに開くからである。
【００１０】
円板を用いる最適の内側支持は、異なった弾性係数のエラストマー円板が用いられた場合に意図的に調節可能な屈撓性を伴って達成される。マンドレル先端にさらに近い領域において、一定の半径方向の圧縮性は曲げの結果にとって非常に有利であり、その理由はより良好な屈撓性は概してこの半径方向の圧縮性に関連しているからである。芯型が回動するにつれて芯型と共に動かされる少なくとも両端が丸くされ特に球形の締めつけ頭部を用いることにより、金属管はより短い長さであっても十分強く締めつけられる。また曲げ処理後のマンドレルの引戻しが完了した時の問題もなくなるが、それは締めつけ頭部がその短い長さと球形状のため問題なしに、特に詰まりを生じることなく曲がり部を通過するからである。さらに、この方法はまた金属管にしわを伸ばし形状を整える効果をもたらす。
【００１１】
曲がり部における中実円筒の屈撓性を改善するため、半径方向の溝又は円板からの構造、特に異なるエラストマーで作られた円板の可能性に加えて、積層されたマンドレルのように軸方向の溝を設けることも可能である。その長さにわたる中実円筒の屈撓強度もまた、異なる直径で異なる深さの非常に少ない軸方向の孔が中実円筒に導入されまた面の外から分配された場合に、このようにして容易に設定することができる。勿論、僅かの半径方向の剛性の低下はこの場合に受け容れられなければならない。
【００１２】
また妥協手段がとられるかどうか、そしてその場合はいかなる大きさの妥協手段がとられるかは、専門技術者の決定にゆだねられる。しかし、全ての場合溝の断面は好ましくはわん曲したマンドレル先端の中間繊維層の上方の領域に限定される。
【００１３】
本発明は曲げ処理後のマンドレルと締めつけ頭部との回収（引戻し）の２つの変形の可能性を提供する。すなわち第１の変更例によれば、けん引手段は曲がり部内部で少なくとも可撓であり、マンドレル先端を通って遊びなしで走行しマンドレル先端及び／又はマンドレルシャフトの中に固定され、また締めつけ頭部によってストッパまで移動可能に案内される。この場合、圧力スプリングが好ましくは締めつけ頭部とストッパとの間に挿入され、これが付勢されない状態で締めつけ頭部をマンドレルの面に押しつけられた状態に保持する。
【００１４】
この始動位置は曲げ工程に備えるマンドレルの挿入をさらに容易にする。他の変更例によれば、一端で、けん引手段が曲がり部の少なくとも内側で可撓でありマンドレル先端とマンドレルシャフトを通って延び、他端で締めつけ頭部に連結される。この場合、回収力は直接けん引手段に作用する。
【００１５】
また締めつけ頭部の作動には多数の可能性が存在する。締めつけ頭部は溝つきの球状外側リングと、曲げ工程の間外側リングに自己−締めつけ作用をする内側の支持及び締めつけ芯とで構成してもよい。この変更例では、曲げ工程の間に管に加えられたけん引力が、締めつけリングと締めつけ芯とに伝達されまた外側リングを拡張させより確実な締めつけ作用を生じさせるために用いられ、一方締めつけ頭部の回収中にけん引手段によって加えられた力は締めつけ作用を弛めるよう作用する。
【００１６】
これに代え、締めつけ頭部はまた剛性ユニットを形成する多数の、特に２つのボールリンクで構成してもよい。中央狭窄部と丸味付け部とにより、締めつけ頭部がこの場合に引戻されるときの管の曲がり部における詰まりによる停止がなくなる。この目的の達成は、簡単な構造による最適の案内と特に良好な再整形特性とによって、とりわけ顕著となる。
【００１７】
けん引手段は曲げ工程中曲がりが増すにつれてマンドレルと締めつけ頭部との間でますます自由となるため、けん引手段を金属管を偏心して通過し管の内側曲がり部に向って走行させるのが有利である。この利点はけん引手段が引戻されるときに管の内壁の内側曲がり部にそれ自体を支持することができる点にある。
【００１８】
以下に述べるように、本発明は２つの典型的な実施態様を示す図面を参照してさらに詳細に記載される。２つの図面は曲げ工程の終了時の曲げ装置の軸方向断面図を示す。
【００１９】
図１に示される曲げ装置は、固定された真直ぐの管案内１と、連結ストリップ３を有する回動可能の隣接芯型２と、芯型２の領域に位置するマンドレル先端４と隣接するマンドレルシャフト５とを有するマンドレルとを具備し、隣接マンドレルシャフト５はマンドレル先端４に固く取付けられ管案内１の領域に位置している。マンドレル先端４とマンドレルシャフト５は曲げ工程の間は軸方向に固定される。マンドレル先端４は、可撓でしかも管の材料の変形性に関しては実質上非圧縮性のエラストマーで作られた中実円筒で構成されている。
【００２０】
実際上は、９５ショアー硬度Ａから５０ショアー硬度Ｄの大きさの硬度が鋼管にとっては適当している。可撓性を向上させるため、中実円筒は曲げに有効なその中間繊維層Ｆの上方の部分で外側曲がり部に向って溝がつけられ、軸方向の溝Ｓ１（図１）又は半径方向の溝Ｓ２（図２）を有している。
【００２１】
けん引手段６として、ケーブルがマンドレル先端４とマンドレルシャフト５とを偏心して通過し芯型２にまた内側曲がり部に向って延びている。けん引手段６はマンドレルシャフト５の中に軸方向に固定されマンドレル先端４に僅かの遊びをもって配置されるが、これは、マンドレル先端４の半径方向の非圧縮性にとって、一定の圧縮性が特にマンドレル先端４に向う領域で可撓性を高めるために意図して得られない場合には好ましく、異なる断面と異なる深さの軸方向の孔を周面から十分な距離にさらに用いることができ、これは最初は非常に非圧縮性であるエラストマーにとっては十分に実施できるものである。
【００２２】
けん引手段６の溝に軸方向に固定され中実円筒のエラストマー材料の軸方向の偏位を最小にし、それによりその直径を減少させる圧力円板８がマンドレル先端４の面に押しつけられる。けん引手段６は締めつけ頭部７を通ってさらに延びている。圧力スプリング９がけん引手段６上に締めつけ頭部７とストッパ６ａとの間に配置されている。
【００２３】
締めつけ頭部７は溝つきの球状外側リング７ａと内側の支持及び締めつけ芯７ｂとを具備する。曲げられる管Ｒが外側リング７ａと芯型２及び連結ストリップ３の真直ぐな部分との間で短い長さにわたって締めつけられる。
【００２４】
図１の典型的な実施態様における本発明の曲げ装置の作用の形態は次のとおりである。
【００２５】
曲げられる管Ｒに、管案内１と整列位置にある芯型２の真直ぐな部分が挿入される。続いてマンドレル先端４とマンドレルシャフト５とを有するマンドレルがマンドレル先端４に押しつけられた締めつけ頭部７と共に管Ｒの中に、マンドレル先端４が芯型２の領域に位置するまで、挿入される。
【００２６】
連結ストリップ３は次に管Ｒが締めつけられる芯型２と締めつけ頭部７とを用いて張力がかけられる。マンドレルシャフト５は管案内１の中に図面には示されない手段により軸方向にこの軸方向位置で固定される。
【００２７】
芯型２がここで反時計方向に回転されたならば、芯型２と連結ストリップ３とにより締めつけられた管Ｒは軸方向に固定されたマンドレル４に沿って担持されマンドレル４の上を引かれる。締めつけ頭部７の円錐形の座部により、外側リング７ａ上に自己−締めつけ作用を有するけん引力は、締めつけ力が増大されるのを保証する。
【００２８】
管Ｒは芯型２のわん曲領域に到達しまた最初真直ぐのマンドレル先端４は次第に曲げられるようになり、管Ｒはその内壁が曲げ工程の間能動的な曲げ領域に連続して支持され、それによりしわ又は狭窄部が形成されないようにする。
【００２９】
曲げ工程が完了した後、連結ストリップ３は弛められまたマンドレルは締めつけ頭部７と共に曲げられた管Ｒを通って引戻される。同時に、円錐形座部による締めつけ頭部７の締めつけ作用はここでは反対方向に作用する力のために取去られる。
【００３０】
この工程の終了時に、圧力スプリング９は締めつけ頭部７をマンドレル先端４の面上の始めの位置に押戻す。曲げられた管Ｒは次に取出され芯型２がその始めの位置に回動して戻され、それにより曲げられる新しい管が挿入できるようにする。
【００３１】
図２の典型的な実施態様は図１の実施態様とは締めつけ頭部とけん引手段のみが相違している。対応した場合、同一の参照番号が図１における個々の部分に用いられている。
【００３２】
締めつけ頭部１７は、相互に堅く連結されけん引手段１６としてのケーブルに連結された多数の、特に２つのボールリンクを具備している。これに代え、締めつけ頭部１７はまたベローズと同様な外形を有する一部材の堅く短い本体とすることもできる。けん引手段１６がマンドレル先端４とマンドレルシャフト５とを通って移動可能に案内される。回動中、けん引手段はしたがって弛められる。回収のため、回収力がけん引手段１６に作用し、けん引手段は外に向って案内される。この場合、締めつけ頭部１７はまず管を通って締めつけ頭部がマンドレル先端の面に当って停止するまで引戻される。
【００３３】
締めつけ頭部１７は次にマンドレル先端４とマンドレルシャフト５と一緒に引戻される。管の曲がり部における詰まりによる停止は、ボールリンクの堅いユニットにもかかわらず、軸方向に偏倚した位置の良好な軸方向の案内とその形状のために、発生することがない。その丸くされた部分と中央の狭窄部とは曲げられた管に十分な間隙を提供しまたこれら部分が回収されるときに管Ｒに再整形の効果を有している。
【００３４】
もちろん、２つより多いボールリンク、例えば３つのリンクが設けられた場合は、中央のリンクの外形は少なくとも内側曲がり部に設定し直さねばならない。これはベローズと同様な締めつけ頭部についても同様に言えることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の曲げ装置の実施態様の曲げ工程の終了時の軸方向断面図である。
【図２】 本発明の他の実施態様の図１と同様な断面図である。

Claims (11)

1. 真直ぐな管案内（１）と、管案内（１）に接続し管案内に対し回動可能で連結ストリップ（３）を有する芯型（２）と、芯型（２）の領域で可撓のマンドレル先端（４）とマンドレル先端（４）に接続しマンドレル先端に堅く連結され管案内の中に軸方向に固定されているマンドレルシャフト（５）とを有するマンドレルとで構成された、薄壁金属管（Ｒ）のための曲げ装置であって、
   マンドレル先端（４）が、エラストマーで作られた中実円筒として形成され、中実円筒の外形が曲げられる金属管（Ｒ）の内形に一致するよう形成され、中実円筒は実質上半径方向に非圧縮性でありかつ曲がり部の始めの断面にわたってのみ延び、また金属管（Ｒ）に挿入される球状締めつけ頭部（７，１７）が芯型（２）とその連結ストリップ（３）の領域に設けられ、締めつけ頭部が、芯型（２）の回動領域でマンドレル先端（４）に対し移動可能でありまた回収要素として形成されたけん引手段（６，１６）に取付けられている、
   ことを特徴とする薄壁金属管のための曲げ装置。
2. 中実円筒として形成されたマンドレル先端（４）が曲がり部の外側領域で曲がり部の周りに、積層されたマンドレルのように半径方向又は軸方向に溝がつけられていることを特徴とする
   請求項１に記載の曲げ装置。
3. 中実円筒として形成されたマンドレル先端（４）はその面の領域が軸方向の予張力により相互に当接するよう保持されたエラストマー円板によって形成されていることを特徴とする
   請求項２に記載の曲げ装置。
4. エラストマー円板が異なる弾性係数を有していることを特徴とする
   請求項３に記載の曲げ装置。
5. マンドレル先端（４）はその面に圧力円板（８）が設けられていることを特徴とする
   請求項１から４のうちの１項に記載の曲げ装置。
6. けん引手段（６）は一端が少なくとも曲がり部で可撓でありマンドレル先端（４）まで延び、マンドレル先端（４）に実質的に遊びなしで固定され及び／又はマンドレルシャフト（５）に固定され、他端が締めつけ頭部（７）を通ってストッパ（６ａ）まで移動可能に案内されることを特徴とする
   請求項１から５のうちの１項に記載の曲げ装置。
7. 圧力スプリング（９）が締めつけ頭部（７）とストッパ（６ａ）との間に挿入されていることを特徴とする、
   請求項６に記載の曲げ装置。
8. けん引手段（１６）は一端が少なくとも曲がり部で可撓でありマンドレル先端（４）とマンドレルシャフト（５）とを通って移動可能に延び、他端が締めつけ頭部（１７）に連結されていることを特徴とする
   請求項１から５のうちの１項に記載の曲げ装置。
9. 締めつけ頭部（７）が、溝のつけられた外側リング（７ａ）と、曲げ工程の間外側リング（７ａ）に自己−締めつけ作用をする内側支持及び締めつけ芯（７ｂ）とから構成されていることを特徴とする
   請求項１から８のうちの１項に記載の曲げ装置。
10. 締めつけ頭部（１７）が、剛性のユニットを形成する多数のボールリンクで構成されていることを特徴とする
    請求項１から９のうちの１項に記載の曲げ装置。
11. けん引手段（６）が金属管（Ｒ）を偏心して通過し管の内側曲がり部に向って延びていることを特徴とする
    請求項１から１０のうちの１項に記載の曲げ装置。

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