JP2009072804A - 金属製パイプの曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】きわめて簡単な方法でありながらパイプの断面形状を変形させることなくパイプを曲げる。
【解決手段】パイプの一方の口をキャップで塞ぎ、他方の口からグラニュー糖を注ぎ込む。グラニュー糖がパイプの中空部に詰め込まれたら、他方の口もキャップで塞ぐ。円柱状部材の外周面に沿ってパイプを巻き付けてゆき、パイプをコイル状に曲げる。パイプの中空部にグラニュー糖が適度な詰め加減で入っているから、パイプの断面形状が変形することなく綺麗に曲げられる。パイプの両方の口からキャップを取り外してから一方の口にホースを接続し、温水をパイプの中空部に注入する。所定時間経過後に別のホースに取り替えて圧縮空気を送り込むと、他方の口からグラニュー糖が溶けた温水と残存グラニュー糖が押し出される。温水の注入と圧縮空気の注入とを２度繰り返し、最後の圧縮空気の注入により中空部が乾燥される。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属製パイプの曲げ加工方法に関し、更に詳しくは金属製パイプの円筒を潰さずに曲げる金属製パイプの曲げ加工方法に関するものである。

金属製の中空パイプを曲げると、一般に曲げた部分の外側は偏平状に変形するとともに内側には皺が生じる。このような曲げ加工におけるパイプの断面形状の変形を防止する方法として、従来からパイプの内部に砂を封入してからパイプを加熱して曲げる方法やパイプの内部に窒素ガス等の圧力媒体を封入してからパイプを加熱して曲げる方法が知られている（例えば特許文献１）。
特開昭５８−９７２３号公報

上述したパイプの内部に砂を封入してから曲げる方法では、曲げ加工終了後に行なわれる砂の排出作業においてパイプ内に砂が残留しやすく、完全に砂を排出するには多大な手間がかかるという問題点がある。この問題点は、太さが数ミリ以下の細いパイプの場合には、特に顕著である。

上記特許文献１記載の窒素ガス等の圧力媒体を封入してからパイプを曲げる方法では、パイプの加熱時や曲げ加工時にパイプ内の圧力が著しく変化することが予想されるにも関わらず、この点についての対策は何ら記載されていない。パイプ内圧の制御は困難であるため、パイプの断面形状が一定しないばかりか、パイプの破裂等の危険も伴い、採用することはできない。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、きわめて簡単な方法でありながらパイプの断面形状を変形させることなくパイプを曲げることができる金属製パイプの曲げ加工方法を提供することを目的とする。

本発明の金属製パイプの曲げ加工方法は、金属製のパイプの中空部に溶解性の粒状物を詰める詰め工程と、前記パイプを曲げる曲げ工程と、前記粒状物を溶解しながら前記パイプの中空部から粒状物と粒状物が溶解された液状物とを排出する排出工程とからなることを特徴とする。

前記詰め工程の前に、前記パイプの片方の口を塞ぐ第１の口塞ぎ工程を設けることを特徴とする。また、前記詰め工程の後に、前記パイプのもう片方の口を塞ぐ第２の口塞ぎ工程を設けることを特徴とする。

少なくとも前記曲げ工程の前に、前記パイプの両方の口を塞ぐ口塞ぎ工程を設けることを特徴とする。また、前記曲げ工程の後に、前記パイプの両方の口を開放する口開放工程を設けることを特徴とする。また、前記排出工程における粒状物の溶解は、前記粒状物を溶解する溶解用液を前記パイプの中空部に注入することにより行なうことを特徴とする。

前記排出工程は、前記粒状物を溶解する溶解用液をパイプの中空部に注入してから圧縮空気をパイプの中空部に送り込むことにより、前記粒状物と粒状物が溶解された液状物とをパイプの中空部から押し出すことによって行なわれることを特徴とする。

前記溶解用液の注入と圧縮空気の注入とは、交互に複数回繰り返されることを特徴とする。また、前記圧縮空気の最後の注入によって、前記粒状物と液状物との押し出しと同時に中空部の乾燥も行なわれることを特徴とする。また、前記粒状物はグラニュー糖または塩であるとともに、前記溶解用液は温水又は水であることを特徴とする。

前記排出工程における粒状物の溶解は、前記粒状物を熱溶解することにより行なうことを特徴とする。また、前記排出工程は、前記パイプを加熱してから圧縮空気をパイプの中空部に送り込むことにより、前記粒状物と粒状物が溶解された液状物とをパイプの中空部から押し出すことによって行なわれることを特徴とする。

本発明の金属製パイプの曲げ加工方法によれば、金属製のパイプの中空部に溶解性の粒状物を詰めてからパイプを曲げ、この後、粒状物を溶解しながら排出するので、きわめて簡単な方法でありながらパイプの断面形状を変形させることなくパイプを曲げることができる。

パイプに粒状物を詰める詰め工程の前に、パイプの片方の口を塞ぐ第１の口塞ぎ工程を設けるから、もう片方の口から粒状物がこぼれ出ることを防止できる。また、詰め工程の後に、パイプのもう片方の口を塞ぐ第２の口塞ぎ工程を設けるから、両方の口から粒状物がこぼれ出ることを防止できる。

少なくとも曲げ工程の前に、パイプの両方の口を塞ぐ口塞ぎ工程を設けるから、曲げ工程にてパイプの口から粒状物がこぼれ出ることを確実に防止できる。また、曲げ工程が終了した後、パイプの両方の口を開放するので、粒状物の排出を支障なくできる。また、粒状物の溶解は、溶解用液をパイプの中空部に注入することにより行なうから、粒状物を液状にして簡単に排出できる。

溶解用液をパイプの中空部に注入してから圧縮空気をパイプの中空部に送り込むことにより粒状物と粒状物が溶解された液状物とをパイプの中空部から押し出すから、パイプの中空部から粒状物と粒状物が溶解された液状物とを速やかに排出することができる。溶解用液注入と圧縮空気注入とを交互に複数回繰り返すことにより、短時間で完全に粒状物と液状物とを排出することができる。

圧縮空気の最後の注入によって中空部の乾燥も行なうから、中空部を効率よく乾燥させることができる。粒状物は、グラニュー糖または塩であるとともに溶解用液は温水又は水であるから、容易に入手できるとともに取り扱いがきわめて簡単かつ安全である。また、粒状物の溶解は、粒状物を熱溶解することにより行なうから、溶解用液の注入作業等が不要となり、粒状物の排出工程をより簡素化できる。また、パイプを加熱してから圧縮空気をパイプの中空部に送り込むことにより粒状物と粒状物が溶解された液状物とをパイプの中空部から押し出すから、効率よく粒状物と液状物を排出することができる。

本発明の曲げ加工方法を適用する金属製パイプであるパイプ１０を示す図１において、パイプ１０は、内径ｄ１が２ｍｍ〜３ｍｍ程度、外径ｄ２が３ｍｍ〜５ｍｍ程度の細長い円筒状をした銅製のパイプである。また、パイプ１０の両端部の内壁には、後述するキャップをねじ込むためのねじ１０ａがそれぞれ切ってある。以下、本発明の曲げ加工方法について図２に示すフローチャートに従って説明する。

パイプ１０を本実施形態ではコイル状に曲げるが、そのまま曲げると、パイプ１０が潰れてパイプ１０の中空部１０ｂが狭くなる。このため、パイプ１０の中空部１０ｂに粒状物としてのグラニュー糖１１を詰める。

パイプ１０の中空部１０ｂにグラニュー糖１１を詰めるには、まず、パイプ１０の一方の口１０ｃにキャップ１４をねじ込み、口１０ｃを塞ぐ（ｓｔ１）。続いて、グラニュー糖１１を他方の口１０ｄに注ぎ、口１０ｄからグラニュー糖１１をパイプ１０の中空部１０ｂに入れる。このとき、口１０ｃが塞がれていて空気の逃げ場が無いようであるが、グラニュー糖１１は湿気を吸いにくくサラサラとしており、粒子が非常に細かいので、パイプ１０の中空部１０ｂに難なく詰め込むことができる（ｓｔ２）。この詰め加減は、後述するパイプ１０の曲げ工程に支障が無いように、あまり詰め過ぎず、グラニュー糖１１の各粒がある程度自由に動ける程度とする。

パイプ１０の中空部１０ｂにグラニュー糖１１を詰め終わったら、図３に示すように、口１０ｄにキャップ１４をねじ込んで口１０ｄをしっかりと塞ぐ（ｓｔ３）。これにより、後述するパイプ１０の曲げ工程時に、グラニュー糖１１が口１０ｃ，１０ｄから外にこぼれ出ることが防止される。

次に、図４に示すように、パイプ１０の曲げ工程では、剛性を有する金属製又はセラミックス製の円柱状部材１５の外周面に沿ってパイプ１０を巻き付けてゆき、パイプ１０をコイル状に曲げる（ｓｔ４）。このとき、パイプ１０の中空部１０ｂにグラニュー糖１１が適度な詰め加減で入っているから、中空部１０ｂが潰れることなく（パイプ１０の断面形状が変形することなく）綺麗に曲げられる。なお、この曲げ工程時に、グラニュー糖１１が溶けない程度の温度にパイプ１０を温めると、パイプ１０をより容易に曲げることができる。

パイプ１０の曲げ工程が終了したら、口１０ｃ，１０ｄからキャップ１４を取り外し、口１０ｃ，１０ｄを開放する（ｓｔ５）。次に、図５に示すように、パイプ１０の一方の口１０ｃにホース１６を接続して、グラニュー糖１１の溶解用液としての例えば４０℃程度の温水１７をパイプ１０の中空部１０ｂに注入する（ｓｔ６）。

グラニュー糖１１は、温水１７に溶けやすいが、パイプ１０に詰められている全てのグラニュー糖１１がすぐに溶ける訳ではない。温水１７を口１０ｃ側からパイプ１０の中空部１０ｂに注入し始めると、口１０ｃに近いグラニュー糖１１から徐々に溶ける一方、パイプ１０の内周面とグラニュー糖１１との隙間に温水１７が進入し、パイプ１０の内周面に接しているグラニュー糖１１が溶け始める。これにより、未だ溶けていないグラニュー糖１１もパイプ１０の内周面との摩擦抵抗が減少し、温水１７の水圧で他方の口１０ｄから押し出される。

温水１７を所定時間（例えば５分間）パイプ１０に注入した後、温水１７の注入を止め、パイプ１０の口１０ｃからホース１６を取り外す。続いて、図６に示すように、パイプ１０の口１０ｃに別のホース１８を接続して圧縮空気１９をパイプ１０の中空部１０ｂへ送り込む（ｓｔ７）。これにより、中空部１０ｂに残っていたグラニュー糖１１やグラニュー糖１１が溶けた温水１７が中空部１０ｂから押し出される。

圧縮空気１７の注入を例えば３分間継続した後、ホース１８をパイプ１０の口１０ｃから取り外し、再びパイプ１０の口１０ｃにホース１６を接続して温水１７を中空部１０ｂに注入する（ｓｔ６）。所定時間が経過したら温水１７の注入を止め、ホース１６の代わりにホース１８を接続して圧縮空気１９をパイプ１０の中空部１０ｂへ送り込む（ｓｔ７）。これにより、中空部１０ｂに残っていたグラニュー糖１１やグラニュー糖１１が溶けた温水１７が完全に中空部１０ｂから排出される（ｓｔ８）。

また、この圧縮空気１９の最後の注入により、中空部１０ｂが乾燥される（ｓｔ９）。以上でパイプ１０の曲げ加工の全工程が完了する。

以上説明した実施形態では、金属製のパイプとして銅製パイプを挙げたが、本発明はこれに限定されることなく、例えばアルミニウム製パイプや鉄製パイプ等でもよい。また、本発明は比較的細いパイプに特に有効であるから、上記実施形態ではパイプの内径を２ｍｍ〜３ｍｍ程度、外径を３ｍｍ〜５ｍｍ程度としたが、本発明はこれらの数値に限定されないのは勿論である。

上記実施形態では、パイプをコイル状に曲げ加工したが、本発明はこれに限定されることなく、例えばパイプをＬ字状等に曲げ加工する場合にも適用できる。

上記実施形態では、グラニュー糖を排出するために４０℃程度の温水を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、グラニュー糖が溶けやすい温度の水であればよく、例えば夏場であれば常温の水（水道水や地下水等の工業用水）でもよい。

上記実施形態では、溶解性の粒状物としてグラニュー糖を挙げたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば塩でもよい。また、これら水溶性の粒状物に限らず、油で溶解する粒状物，熱で溶解する粒状物，化学的に溶解する粒状物等を使用することができる。なお、熱で溶解する粒状物としては、例えば熱可塑性ビーズなどが使用できる。また、粒状物を熱で溶解した後、上記実施形態と同様に、圧縮空気をパイプ中に送り込み、粒状物の残りと溶解した液状物とを押し出すことが好ましい。これは油で溶解する粒状物や化学的に溶解する粒状物等でも同様である。

上記実施形態では、パイプの口を塞ぐためにねじ式のキャップを用いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば嵌め込み式のキャップでもよく、また、パイプの口を治具で潰してもよい。パイプの口を潰した場合には、後でグラニュー糖を排出する前に、潰した部分を切り取るようにする。

上記実施形態では、パイプの中空部からの残留温水の除去及び中空部の乾燥を行なうために圧縮空気をパイプの中空部に送り込むようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば温水でグラニュー糖を排出した後、パイプを乾燥室に入れて温めたり、自然乾燥するようにしてもよい。

上記実施形態では、温水の注入と圧縮空気の注入とを２度繰り返したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば３度でも５度でもよく、また全てのグラニュー糖及び温水が排出できれば１度でもよい。また、上記実施形態では、温水の注入時間を５分間、圧縮空気の注入時間を３分間としたが、本発明はこれらの数値に限定されないのは勿論である。

本発明の曲げ加工方法を適用するパイプにグラニュー糖を詰める様子を示す断面図である。 曲げ加工方法の主なシーケンスを示すフローチャートである。 パイプの両方の口をキャップで塞いだ状態を示す説明図である。 パイプを曲げる様子を示す説明図である。 パイプからグラニュー糖を排出する様子を示す説明図である。 パイプに圧縮空気を送り込む様子を示す説明図である。

符号の説明

１０ パイプ
１１ グラニュー糖
１０ｂ 中空部
１４ キャップ
１７ 温水
１９ 圧縮空気

Claims (12)

1. 金属製のパイプの中空部に溶解性の粒状物を詰める詰め工程と、
   前記パイプを曲げる曲げ工程と、
   前記粒状物を溶解しながら前記パイプの中空部から粒状物と粒状物が溶解された液状物とを排出する排出工程と
   からなることを特徴とする金属製パイプの曲げ加工方法。
2. 前記詰め工程の前に、前記パイプの片方の口を塞ぐ第１の口塞ぎ工程を設けることを特徴とする請求項１記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
3. 前記詰め工程の後に、前記パイプのもう片方の口を塞ぐ第２の口塞ぎ工程を設けることを特徴とする請求項２記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
4. 少なくとも前記曲げ工程の前に、前記パイプの両方の口を塞ぐ口塞ぎ工程を設けることを特徴とする請求項１記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
5. 前記曲げ工程の後に、前記パイプの両方の口を開放する口開放工程を設けることを特徴とする請求項２ないし４いずれか記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
6. 前記排出工程における粒状物の溶解は、前記粒状物を溶解する溶解用液を前記パイプの中空部に注入することにより行なうことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
7. 前記排出工程は、前記粒状物を溶解する溶解用液をパイプの中空部に注入してから圧縮空気をパイプの中空部に送り込むことにより、前記粒状物と粒状物が溶解された液状物とをパイプの中空部から押し出すことによって行なわれることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
8. 前記溶解用液の注入と圧縮空気の注入とは、交互に複数回繰り返されることを特徴とする請求項７記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
9. 前記圧縮空気の最後の注入によって、前記粒状物と液状物との押し出しと同時に中空部の乾燥も行なわれることを特徴とする請求項７または８記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
10. 前記粒状物はグラニュー糖または塩であるとともに、前記溶解用液は温水又は水であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
11. 前記排出工程における粒状物の溶解は、前記粒状物を熱溶解することにより行なうことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の金属製パイプの曲げ加工方法。
12. 前記排出工程は、前記パイプを加熱してから圧縮空気をパイプの中空部に送り込むことにより、前記粒状物と粒状物が溶解された液状物とをパイプの中空部から押し出すことによって行なわれることを特徴とする請求項１１記載の金属製パイプの曲げ加工方法。

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