JP2016078089A

JP2016078089A - エルボ製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP2016078089A
Application number: JP2014213390A
Authority: JP
Inventors: 辰宏池内; Tatsuhiro Ikeuchi
Original assignee: Alumi Tech Kk
Current assignee: Alumi Tech Kk
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-05-16

Abstract

【課題】曲がり部の減肉や増肉を抑制可能なエルボ製造装置を提供する。
【解決手段】被加工パイプＰを曲げるための曲げロール１と、曲げロール１に摺接しつつ相反する周方向Ｎ１，Ｎ２に移動して被加工パイプＰを曲げロール１に押圧する一対の可動プレッシャ２，２と、３つに分離可能に構成されると共に棒状に一体化されて被加工パイプＰ内に挿入される分割構造の芯金と、を備え、芯金は、一対の可動プレッシャ２，２に夫々連動連結され可動プレッシャ２，２が相反する周方向Ｎ１，Ｎ２に移動することで円弧状の軌跡を描くように相互に離間しつつ被加工パイプＰの内周面Ｐｄに摺接する一対の分離芯部材32，32と、一対の分離芯部材32，32の間に配設される中央芯部材31と、から成り、各分離芯部材32，32は、円弧状ガイド孔部53を有し、中央芯部材31は、円弧状ガイド孔部53に摺動可能に差し込まれる一対の円弧状アーム部61，61とパイプ扁平阻止用ボス部62とを備えている。
【選択図】図10

Description

本発明は、エルボ製造装置及び製造方法に関する。

従来、エルボ製造装置は、被加工パイプの一端部を保持するクランプと、クランプが外周面に摺動すると共にパイプを所定の曲率半径に曲げ加工するための曲げロールと、曲げロールに一体に設けたワイパに被加工パイプを押圧するプレッシャと、被加工パイプに挿入される芯金（マンドレル）と、を備えたパイプベンダ装置を用いて、被加工パイプの一端部をクランプすると共に被加工パイプの他端部をプレッシャにてワイパに押圧し、さらに、被加工パイプに芯金を挿入し、その後、クランプを曲げロールの外周面に沿って摺動させ、被加工パイプを曲げロールに沿って曲げ変形させてエルボを製造する装置及び方法が公知である。

特開２０１０−１６２５５７号公報

しかし、芯金は、被加工パイプの曲がり部の手前側までしか挿入することができないため、曲がり部のラジアル外方側（外曲がり部）は引っ張り応力を受けて減肉や扁平が発生するといった問題があった。また、曲がり部のラジアル内方側（内曲がり部）は増肉やシワが発生するといった問題があった。
また、減肉を考慮して完成品寸法より肉厚寸法の大きい特殊な寸法の被加工パイプを用いる必要があり、非経済的といった問題もあった。

そこで、本発明は、曲がり部の減肉や増肉を抑制可能なエルボ製造装置及び製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のエルボ製造装置は、被加工パイプを曲げるための曲げロールと、該曲げロールに摺接しつつ相反する周方向に移動して被加工パイプを上記曲げロールに押圧する一対の可動プレッシャと、３つに分離可能に構成されると共に棒状に一体化されて上記被加工パイプ内に挿入される分割構造の芯金と、を備え、上記芯金は、一対の上記可動プレッシャに夫々連動連結され該可動プレッシャが相反する周方向に移動することで円弧状の軌跡を描くように相互に離間しつつ上記被加工パイプの内周面に摺接する一対の分離芯部材と、一対の該分離芯部材の間に配設される中央芯部材と、から成り、各上記分離芯部材は、円弧状ガイド孔部を有し、上記中央芯部材は、上記円弧状ガイド孔部に摺動可能に差し込まれる一対の円弧状アーム部とパイプ扁平阻止用ボス部とを備えているものである。

また、本発明のエルボ製造方法は、被加工パイプ内に扁平を防止するための分割構造の芯金を挿入する芯金挿入工程と、上記被加工パイプを曲げロールに沿うように押圧する曲げ加工工程と、を備え、上記芯金は、中央芯部材と、該中央芯部材の両側に配設される一対の分離芯部材とを備え、３つに分離可能に構成され、上記芯金挿入工程において、上記中央芯部材と一対の上記分離芯部材とを棒状に一体化して上記被加工パイプに挿入し、上記曲げ加工工程において、上記被加工パイプを曲げる際に、一対の上記分離芯部材を円弧状の軌跡を描くように相互に離間させつつ上記被加工パイプの内周面に摺接させると共に、上記中央芯部材が上記被加工パイプの内部中央位置に留まってパイプ扁平を阻止する方法である。

本発明によれば、成形すべきエルボと同じ又は近い外径（内径）寸法や肉厚寸法をもった市販品の（ＪＩＳ規格に準拠した）パイプからエルボを製造できる。溶接等の継目の無い（シームレスの）薄い肉厚のエルボを製造できる。被加工パイプを曲げ加工する際の曲がり部のラジアル外方側（外曲がり部）の減肉、及び、曲がり部のラジアル内方側（内曲がり部）の増肉を抑えることができる。ＪＩＳ規格に準拠した直管状パイプを、ＪＩＳ規格の肉厚公差内（規定肉厚のマイナス１２．５％以内）に抑えて曲げ加工ができる。曲がり部の扁平や潰れ、割れやヒビ、シワの発生を抑え、不具合品発生を削減でき、高品質のエルボを安定して効率良く製造できる。被加工パイプを把持するクランプ装置が不要で装置を簡素化できると共に、被加工パイプにクランプ代が必要なく、素材を効率よく使用できる（歩留りが良い）。熟練した技量（経験）が無くとも容易に製造できる。

エルボに成形される被加工パイプの一例を示す正面図である。成形すべきエルボの一例を示す正面図である。本発明のエルボの製造装置の実施形態を示し、曲げ加工準備状態の半裁断面正面図である。曲げロール及び可動プレッシャのパイプ受け入れ準備状態を示す全体図であって、（ａ）は半裁断面正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。曲げロールの一例を示す全体図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。可動プレッシャの一例を示す全体図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。芯金の一例を示す全体図であって、（ａ）は一体化状態の半裁断面正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。中央芯部材の一例を示す全体図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｄ）は底面図である。分離芯部材の一例を示す全体図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図であり、（ｄ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面図であり、（ｅ）は（ｂ）のＥ−Ｅ断面図である。成形途中状態の半裁断面正面図である。成形終了状態の半裁断面正面図である。曲げ加工工程完了状態の半裁断面正面図である。駆動手段の一例を示す正面図であり、（ａ）は曲げ加工準備状態の正面図であり、（ｂ）は曲げ加工工程完了状態の正面図である。

以下、図示の実施形態に基づき本発明のエルボの製造装置及び製造方法を詳説する。
図１に実線で示すように正面視台形状とした被加工パイプＰを、図２に示すように、所定の曲げ角度θをもって（パイプ軸心Ｌｐが所定の軸心曲率半径Ｒ３となるように）弯曲したエルボＥにするための装置及び方法である。
説明を容易にするために、曲げ角度θの中心点を加工及び設計の基準中心点Ｏと呼び、基準中心点Ｏを含み所定曲げ角度θを二分する線を加工及び設計の基準中心線Ｓと呼ぶ。基準中心線ＳはエルボＥの横方向中心線と一致する。また、成形すべきエルボＥの曲がり部において、パイプ軸心Ｌｐよりも、基準中心点Ｏ側（ラジアル内方側）の部位を、内曲がり部Ｅａと呼び、基準中心点Ｏから離れる側（ラジアル外方側）を外曲がり部Ｅｂと呼ぶ。

先ず、本発明のエルボ製造装置について説明する。
図３に示すように、被加工パイプＰを曲げるための曲げロール１と、曲げロール１の外周面11に摺接しつつ被加工パイプＰを曲げロール１に沿うように押圧する一対の可動プレッシャ２，２と、被加工パイプＰに挿通される芯金３と、を備えている。

図４と図５に於て、曲げロール１は、基準中心点Ｏを中心点とした外周面11と、外周面11からラジアル内方に凹設された横断面半円状の案内溝12と、を有している。
外周面11は、エルボＥの軸心曲率半径Ｒ３（図２参照）と同等のロール外周曲率半径Ｒ11で形成している。
案内溝12は、正面視で、成形すべきエルボＥの内曲がり外周曲率半径Ｒ１（図２参照）と同等に設定したロール溝曲率半径Ｒ12をもった溝底部12ａを有している。
案内溝12の溝幅寸法Ｗ12は、被加工パイプＰのパイプ外径寸法Ｄｐ（図２参照）と同等に設定している。案内溝12の溝深さ寸法Ｈ12は、被加工パイプＰの半径寸法と同等に設定している。

一対の可動プレッシャ２，２は、図４に示す曲げロール１及び可動プレッシャ２のパイプ受け入れ準備状態において相互に対面して当接する一端面21，21を有している。
また、図４及び図６に於て、一端面21から他端面22に貫通すると共に被加工パイプＰが摺接して抜き差し自在に挿入可能な貫通孔23を有している。
貫通孔23の孔内径寸法ｄ21は、パイプ外径寸法Ｄｐと同等に設定し、被加工パイプＰが拡径するのを拘束するように設けている。

可動プレッシャ２は、正面視で、一端面21側の一角部側に、孔軸心Ｌ２と一端面21が交わる交点Ｑから他端面22側へ向かう正面視円弧状の弯曲摺接面24を有している。
弯曲摺接面24の摺接曲率半径Ｒ24は、ロール外周曲率半径Ｒ11と同等に設定している。
可動プレッシャ２のプレッシャ横寸法Ｙ２は、被加工パイプＰのパイプ横寸法Ｙｐの半分よりも大きく設定している。

図４に示すパイプ受け入れ準備状態、及び、図３に示す曲げ加工準備状態に於て、一対の可動プレッシャ２，２の弯曲摺接面24，24が向かい合わせて配設され曲げロール１の外周面11に当接すると共に一端面21，21同士が当接して、互いの貫通孔23，23がストレート状に連通し、正面視で孔軸心Ｌ２が外周面11の接線上に配設される（基準中心点Ｏから孔軸心Ｌ２までの距離がロール外周曲率半径Ｒ11と一致する）。
また、一対の可動プレッシャ２の一端面21，21は、基準中心線（ロール横方向中心線）Ｓ上に配設される。
一対の可動プレッシャ２，２は、基準中心線Ｓから相反する（曲げロール１の）周方向Ｎ１，Ｎ２に向かって、外周面11に沿って摺動可能としている。

次に、図３に示すように、芯金３は、中央芯部材31と、中央芯部材31の両側に配設される一対の分離芯部材32，32と、を備え、３つに分離可能な分割構造に構成されると共に１本の棒状に一体化されて被加工パイプＰ及び一対の可動プレッシャ２，２の貫通孔23，23を挿通する。
芯金３の横寸法Ｙ３は、パイプ横寸法Ｙｐよりも長く、プレッシャ横寸法Ｙ２の２倍よりも長く設定して、図３の曲げ加工準備状態に於て、芯金両端部（分離芯部材32の他端部32ｂ）が被加工パイプＰ及び一対の可動プレッシャ２，２から突出するように設けている。

図７に於て、芯金３は、中央芯部材31と一対の分離芯部材32，32とが棒状に一体化されている状態で、芯金横方向中央部３Ａを、パイプ内径寸法ｄｐと同等の芯金外径寸法Ｄ３をもった丸棒状に形成している。

図８に於て、中央芯部材31は、正面視Ｙ字状に形成している。
一対の円弧状アーム部61，61と、一対の円弧状アーム部61，61の基端部61ａ，61ａから膨出状に設けられエルボＥの外曲がり部Ｅｂ（被加工パイプＰの外曲がり予定部Ｐｂ）が扁平するのを防止するためのパイプ扁平阻止用ボス部62と、を備えている。

一対の円弧状アーム部61，61は、アーム軸心Ｌ61が図示省略の基準中心点Ｏを中心点とした所定のアーム軸心曲率半径Ｒ61をもつように形成している。また、横断面矩形状に設けている。
図８（ｃ）に示すように、ボス部62は、横断面半円状に形成され、かつ、外曲がり予定部Ｐｂ側に開口する差込溝63を有している。
また、ボス部62の外周面62ａを、側面視（横断面視）でパイプ内径寸法ｄｐの半分の寸法をもった曲率半径寸法ｒｄをもって形成している。

図８（ｂ）に示すように、差込溝63は、正面視で、差込溝軸心Ｌ63が、図示省略の基準中心点Ｏを中心点とした所定の差込溝軸心曲率半径Ｒ63をもつように円弧状に形成している。差込溝63の溝底面63ａは、円弧状アーム部61の外弯曲面61ｂと連続している。
ボス部62のボス横寸法Ｙ62は、エルボ横寸法Ｙｅ（図２参照）の２５％以上４０％以下に設定している。好ましくは、２８％以上３８％以下に設定する。このように設定することで、十分な強度を得ると共に扁平を確実に防止する。
また、ボス部62は正面視で、外曲がり予定部Ｐｂに対応する外周縁部62ｂを、図示省略の基準中心点Ｏを中心とした円弧状に形成し、成形すべきエルボＥの外曲がり部Ｅｂの内周面Ｐｄに当接（密着）するように形成している。

図７及び図９に示すように、一対の分離芯部材32，32は、中央芯部材31と一体化した状態において、基準中心線Ｓ上で相互に対面して当接する一端面51，51と、一端面51から中央芯部材31の円弧状アーム部61が抜き差し自在に挿入される円弧状ガイド孔部53と、一端面51から中央芯部材31のボス部62が抜き差し自在に差し込まれる横断面半円形状の空間部（逃がし部）54と、空間部54に突設して中央芯部材31の差込溝63に抜き差し自在に差し込まれる正面視円弧状の挿入部55と、を有している。

図９に示すように、円弧状ガイド孔部53のガイド孔軸心Ｌ53が、図示省略の基準中心点Ｏを中心点として、アーム軸心曲率半径Ｒ61と同等のガイド孔軸心曲率半径Ｒ53をもつように形成している。また、円弧状ガイド孔部53は横断面矩形状に設けている。
また、挿入部55の挿入軸心Ｌ55が図示省略の基準中心点Ｏを中心点として、差込溝軸心曲率半径Ｒ63と同等の挿入軸心曲率半径Ｒ55をもつように形成している。挿入部55は、横断面矩形状に形成している。

また、分離芯部材32は、挿入部55の先端部（一端面51側）に、曲げ加工の際に被加工パイプＰの外曲がり予定部Ｐｂの内周面Ｐｄに摺接するための外曲がり摺接面57を有している。

外曲がり摺接面57は、図９（ｂ）に示すように、正面視で、基準中心点Ｏを中心点として成形すべきエルボＥの外曲がり内周曲率半径Ｒ４（図２参照）と同等の外曲がり摺接面曲率半径Ｒ57をもった円弧状に形成している。
外曲がり摺接面57は、図９（ｃ）に示すように、側面視（横断面視）でパイプ内径寸法ｄｐの半分の寸法である曲率半径寸法ｒｄをもって円弧状に形成している。

また、分離芯部材32は、図９に示すように、一端面51の近傍に、曲げ加工の際に被加工パイプＰの内曲がり予定部Ｐａの内周面Ｐｄに摺接するための内曲がり摺接面56を有している。
内曲がり摺接面56は、図９（ｃ）に示すように、側面視（横断面視）でパイプ内径寸法ｄｐの半分の寸法である曲率半径寸法ｒｄをもって円弧状に形成している。

また、挿入部55の挿入幅寸法Ｗ55（差込溝63の差込溝寸法Ｗ63）は、芯金外径寸法Ｄ３（被加工パイプＰのパイプ内径寸法ｄｐ）の２５％以上４０％以下に設定している。好ましくは、２８％以上３８％以下に設定する。このように設定すると、十分な強度が得られると共に被加工パイプＰを十分に支持できる。

また、図３に於て、可動プレッシャ２と分離芯部材32とを、連動（同期作動）させるための連結構造７を備えている。
連結構造７は、可動プレッシャ２から突出する分離芯部材32の他端部32ｂに設けたコッター孔等の連結用孔71と、連結用孔71に差し込まれるコッターピン等の抜け止め部材72と、可動プレッシャ２に設けられ差し込まれた抜け止め部材72に当接する当り部73と、から成る。図例においては、当り部73は可動プレッシャ２の他端面22から成る。
なお、連結構造７は、図示省略するが、分離芯部材32の他端部32ｂに鍔部や係止部を突設させ、可動プレッシャ２の他端面22に当接させることで連動させる構造とするも良い。或いは、ボルトとナットによる連結や、可動プレッシャ２と分割芯部材32を串差し状にするためのピン孔及びピンを用いた構造等自由である。或いは、一方の分離芯部材32にコッタ孔等の連結用孔71を設け、他方の分離芯部材32に鍔部や係止部等を突設させるも良い。つまり、連結構造７は基準中心線Ｓに関して線対称でなくとも良い。

また、図３に示すように、曲げロール１の外周面11及び案内溝12と、可動プレッシャ２の弯曲摺接面24と、中央芯部材31の一対の円弧状アーム部61及び差込溝63と、分離芯部材32の円弧状ガイド孔部53及び挿入部55（外曲がり摺接面57）、を、基準中心点Ｏを中心点とした同心円弧状に設けている。

次に、本発明のエルボの製造装置の作用（使用方法）及びエルボの製造方法について説明する。
先ず、図１に二点鎖線で示す直線状の材料パイプを切断加工して、実線で示すように、基準中心線Ｓに関して線対称となるように正面視台形状とした被加工パイプＰを作成する被加工パイプ作成工程を行う。
また、材料パイプをジグザグ状に切断すれば、１本の材料パイプＰから台形状の被加工パイプＰを無駄なく得て、材料の歩留まりを向上できる。
被加工パイプＰは、正面視で短辺側を内曲がり予定部Ｐａとし、長辺側が外曲がり予定部Ｐｂとする。

次に、図４に示すように、曲げロール１の外周面11に一対の可動プレッシャ２，２の弯曲摺接面24，24を当接させると共に、一対の可動プレッシャ２，２の一端面21，21同士を当接させて、一対の可動プレッシャ２，２の貫通孔23，23同士をストレート状に連通させたパイプ受け入れ準備状態に、曲げロール１及び可動プレッシャ２をセットするパイプ受け入れ準備工程を行う。正面視で、基準中心線Ｓ上に一端面21，21を一致させる。また、基準中心線Ｓ近傍で貫通孔23と案内溝12とが連通する。
なお、パイプ受け入れ準備工程は、被加工パイプ作成工程の前後、いずれのタイミングで行っても良い。

次に、被加工パイプＰに芯金３を挿入する芯金挿入工程を行う。
芯金挿入工程において、先ず、図７に示すように、中央芯部材31と一対の分離芯部材32，32を一体化させて棒状にする。中央芯部材31の一対の円弧状アーム部61，61夫々に、両側から分離芯部材32の円弧状ガイド孔部53を接近させて、円弧状ガイド孔部53に円弧状アーム部61を差し込む。また、中央芯部材31のボス部62の差込溝63に、両側から分離芯部材32の挿入部55を差し込むと共に、中央芯部材31のボス部62を分離芯部材32の空間部54に対応させる。一対の分離芯部材32，32を相互に接近させ、一端面51，51同士を当接させて、棒状に一体化させた芯金３を形成する。芯金３は、加工基準中心線Ｓに関して線対称である。

その後、棒状の芯金３を被加工パイプＰに挿通させる。この挿通の際に、分離芯部材32の内曲がり摺接面56を、被加工パイプＰの内曲がり予定部Ｐａに対応させると共に、中央芯部材31のボス部62及び分離芯部材32の外曲がり摺接面57（挿入部55）を被加工パイプＰの外曲がり予定部Ｐｂに対応させ、被加工パイプＰの横方向中心線と芯金３の横方向中心線を一致させて（基準中心線Ｓ上に一端面51，51を配設して）芯金挿入工程が終了する。なお、芯金挿入工程は、受け入れ準備工程の前後、いずれのタイミングで行っても良い。

そして、被加工パイプＰを挿通している芯金３を、パイプ受け入れ準備状態の一対の可動プレッシャ２，２の貫通孔23，23に差し込んで連結し、図３に示すように、曲げ加工準備状態とする曲げ加工準備工程を行う。
曲げ加工準備工程は、被加工パイプＰの内曲がり予定部Ｐａを案内溝12に対応させ、被加工パイプＰの横方向中心線と、芯金３の横方向中心線（中央芯部材31の横方向中心線及び一対の分離芯部材32の一端面51，51）と、一対の可動プレッシャ２，２の一端面21，21と、曲げロール１の横方向中心線と、を基準中心線Ｓ上に配設する。

次に、一対の可動プレッシャ２，２の両側から露出している連結用孔71，71に、抜け止め部材72，72を挿通（圧入）し、抜け止め部材72を可動プレッシャ２の当り部73（他端面22）に当接させて、分離芯部材32を可動プレッシャ２に連結すると共に芯金３を一対の可動プレッシャ２，２及び曲げロール１に対して位置決めした曲げ加工準備状態にして、曲げ加工準備工程を終了する。

次に、被加工パイプＰをエルボＥに成形する曲げ加工工程を行う。
曲げ加工工程において、図３の曲げ加工準備状態から、図10に示すように、曲げロール１の外周面11に一対の可動プレッシャ２，２の弯曲摺接面24，24を当接させたまま、一対の可動プレッシャ２，２を相反する周方向Ｎ１，Ｎ２に摺動させる。被加工パイプＰは、パイプ横方向中心線を基準中心線Ｓに一致させたまま、可動プレッシャ２の貫通孔23の内周面と、分離芯部材32の内曲がり摺接面56によって、曲げロール１の案内溝12へ押圧される。

曲げ加工の際、各可動プレッシャ２，２の摺動に連動（同期）して、各分離芯部材32，32は、中央芯部材31の円弧状アーム部61にガイドされつつ、円弧状の軌跡を描くように相互に離間し、被加工パイプＰの両側から夫々抜け出る方向へ移動する。一対の可動プレッシャ２，２及び一対の分離芯部材32，32は、基準中心点Ｏを中心点とした円弧状の軌跡を描きつつ相互に離間する。

一対の可動プレッシャ２，２及び一対の分離芯部材32，32が、円弧状の軌跡を描く際に、分離芯部材32の内曲がり摺接面56は、被加工パイプＰの内曲がり予定部Ｐａを曲げロール１の案内溝12に押圧しつつ、内曲がり予定部Ｐａの内周面Ｐｄをしごくように（両側へシワを伸ばすように）摺接する。

さらに、一対の分離芯部材32，32は、中央芯部材31の一対の円弧状アーム部61，61を支持しつつ被加工パイプＰの両端開口部から抜け出る方向（相反する周方向Ｎ１，Ｎ２）へ移動し、中央芯部材31を、その左右中心線を加工基準中心線Ｓに一致させたまま、被加工パイプＰの内部中央位置に留まらせる。
外曲がり予定部Ｐｂが、中央芯部材31のボス部62に沿うように変形する。
また、分離芯部材32の挿入部55の外曲がり摺接面57が、被加工パイプＰの外曲がり予定部Ｐｂ側の内周面Ｐｄに、しごくように摺接する。
可動プレッシャ２の貫通孔23は被加工パイプＰの拡径を被加工パイプＰの外周面側から防止する。また、分離芯部材32の外曲がり摺接面57と貫通孔23の内周面が外曲がり予定部Ｐｂを挟みつつ摺動して、扁平を防止する。

さらに、図11に示すように、可動プレッシャ２，２は、バックスプリングを考慮して、所定の曲げ角度θよりも僅かに（２°〜３°）大きい所定の成形角度αまで被加工パイプＰを曲げる。成形角度α越えた直後で、成形したエルボＥの両側から各分離芯部材32，32が抜け出していても、円弧状アーム部61は円弧状ガイド孔部53に係ったままであり、中央芯部材31は基準中心点Ｏ側（ラジアル内方側）への移動が阻止され、ボス部62が、被加工パイプＰの内部中央位置で外曲がり予定部Ｐｂの内周面Ｐｄに当接したまま密着状態を保持するように留まる。

曲げ加工工程において、パイプ内曲がり予定部Ｐａには圧縮応力が発生し、成形したエルボＥの内曲がり部Ｅａの肉厚寸法は、被加工パイプＰの肉厚寸法に比べて厚くなる虞れがあるが、分割芯部材32，32の内曲がり摺接面56が被加工パイプＰの内周面Ｐｄに摺接する（しごく）ことで、増肉やシワの発生を防止している。そして、内曲がり予定部Ｐａにおいてシワとなる予定であった余剰肉が逃げ場を失って、外曲がり予定部Ｐｂへ移動し、成形したエルボＥの外曲がり部Ｅｂの減肉を防止する。つまり、被加工パイプＰを、曲げる際に、内曲がり予定部Ｐａの余剰肉を外曲がり予定部Ｐｂに移動させることによって相殺し、成形したエルボＥの肉厚寸法は、均一状となる。

また、曲げ加工工程において、パイプ外曲がり予定部Ｐｂには、引っ張り力が発生し、つぶれ等扁平が発生する虞れがあるが、中央芯部材31のパイプ扁平阻止用ボス部62が被加工パイプＰの内部中央位置に留まると共に、分割芯部材32，32の挿入部55（外曲がり摺接面57）が被加工パイプＰの内周面Ｐｄに摺接する（しごく）ことで、扁平や、基準中心点Ｏ側へ凹むような変形を阻止して真円状に保持する。また、内曲がり予定部Ｐａの余剰肉が外曲がり予定部Ｐｂに移動することで薄肉化が抑制される。可動プレッシャ２の貫通孔23の内周面によって、被加工パイプＰの外径側（外周側）を拘束して変形を阻止する。

より具体的には、被加工パイプＰの肉厚寸法を基準として、成形したエルボＥの肉厚寸法の増減を±７％以内の範囲に抑えることができる。
これは、被加工パイプＰの肉厚寸法を、直管型パイプのＪＩＳ規格肉厚寸法とすると、成形後のエルボ肉厚寸法が、規格肉厚寸法（規定肉厚）の−１２．５％以内を満たし、ＪＩＳ継手規格のＪＩＳＢ２３２１に準拠することとなる。
また、被加工パイプＰを基準とすると、成形したエルボＥの両端部の外径寸法Ｄｅ又は内径寸法ｄｅ（図２参照）の変形率を±２％以内の範囲に抑えることができる。また、曲がり部の外径寸法の変形率は±３％以内の範囲に抑えることができる。
したがって、成形すべきエルボＥよりも肉厚寸法を大きくした特殊な材料パイプを用いる必要がなく、一般的な市販品の直管型パイプ（例えば、ＪＩＳＧ３４５９に準拠するようなアルミ合金製シームレス管）を材料とした被加工パイプＰからエルボＥを製造できて、経済的であると共に納期の短縮を図れる。また、エルボ肉厚寸法が２ｍｍ〜３ｍｍといった薄肉のエルボＥを、シームレス（継目無し）で成形できる。

また、被加工パイプＰの横方向中心線（基準中心線Ｓ）から所定の成形角度αの半分の角度だけ、可動プレッシャ２を摺動させれば良いので、製造を迅速に行える。
例えば、曲げ角度θが９０°とし、成形角度αを９２°〜９３°とすると、可動プレッシャ２を、４６°〜４６°３０′摺動させれば良い。例えば、１つの可動プレッシャを９２°〜９３°まで移動させる場合に比べて、半分の時間で成形できる。

そして、曲げ加工工程において、図12に示すように、一対の可動プレッシャ２，２が、所定の成形角度αよりも大きい所定の摺動開き角度βまで相互に離間する（開く）と、円弧状アーム部61が、円弧状ガイド孔部53から外れて、中央芯部材31が自由状態となり、エルボＥを、曲げロール１から離間させることが可能となって、曲げ加工工程が終了となる。なお、このように成形したエルボＥを、最終仕上げ金型にてプレス成形して、寸法精度を高めるも良い。

また、図13に示すように、一対の可動プレッシャ２，２を曲げロール１に押圧すると共に相反する周方向Ｎ１，Ｎ２に摺動させるための駆動手段８は、相対的に接近離間可能に設けた第１盤81と第２盤82を有するプレス機を備え、下位置に設けた第１盤81と上位置に設けた第２盤82と、の間に曲げロール１と一対の可動プレッシャ２，２を配設し、被加工パイプＰの外曲がり予定部Ｐｂを下に向け（曲げロール１の案内溝12を下方開口状として配設し）、曲げロール１の上端部を第２盤82に当接させ、可動プレッシャ２を曲げロール１の下部から外周面11に沿って上方へ移動可能に配設し、可動プレッシャ２と第１盤81をリンク機構83を介して連結して、第２盤82の降下によって曲げロール１を下方へ押圧し、一対のリンク機構83，83により一対の可動プレッシャ２，２の弯曲摺接面24を曲げロール１の外周面に当接させたまま相反する周方向Ｎ１，Ｎ２に摺動させて、エルボＥを成形する構成（方法）である。

このように構成すると、分離芯部材32から中央芯部材31の円弧状アーム部61が抜けると、成形したエルボＥ及びエルボＥ内の中央芯部材31の自重にて自然落下し、エルボＥの取り外し作業を省略でき、製造の効率化を図れる。また、成形したエルボＥから中央芯部材31の取り外しも容易かつ迅速に行うことができる。中央芯部材31を取り外すための特別な工具や装置を必要としない。
なお、駆動手段８は図示の実施形態に限らず自由であって、例えば、図13（ａ）の状態から、第１盤81が上昇する構成とするも良い。或いは、図13に於て上下を逆に配設した構成（外曲がり予定部Ｐｂを上へ向ける配置）であっても良い。また、図13を平面図として見て、第１盤81と第２盤82が相対的に水平方向に接近離間するよう駆動させても良い。また、曲げロール１を固定とし、各可動プレッシャ２，２に油圧シリンダを夫々連結して駆動させる構成であっても良く自由である。また、駆動手段８の駆動源は電動、手動を問わず、動作機構は油圧式や空圧式、歯車やラック等の機械送り式等自由である。

なお、本発明は、設計変更可能であって、被加工パイプＰの材質は、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅、鉄等の金属の他に、常温又は加熱状態で伸び率が１５％以上の金属（合金）製であれば良い。また、シームレス管や溶接管等自由である。曲げロール１、可動プレッシャ２、芯金３の材質は金属等自由である。また、成形すべきエルボＥは、曲げ角度θが、４５°や９０°のもの等自由である。また、本発明は、冷間曲げ加工に限らず、可動プレッシャ２にヒータ等の加熱手段を付設して、加熱しながら行っても良い。
なお、本発明に於て、寸法を同等に設定するとは、一致する場合に限らず、ＪＩＳ規格に準拠する公差の範囲内で寸法を設定する場合も含む。

以上のように、本発明のエルボの製造装置は、被加工パイプＰを曲げるための曲げロール１と、曲げロール１に摺接しつつ相反する周方向Ｎ１，Ｎ２に移動して被加工パイプＰを曲げロール１に押圧する一対の可動プレッシャ２，２と、３つに分離可能に構成されると共に棒状に一体化されて被加工パイプＰ内に挿入される分割構造の芯金３と、を備え、芯金３は、一対の可動プレッシャ２，２に夫々連動連結され可動プレッシャ２，２が相反する周方向Ｎ１，Ｎ２に移動することで円弧状の軌跡を描くように相互に離間しつつ被加工パイプＰの内周面Ｐｄに摺接する一対の分離芯部材32，32と、一対の分離芯部材32，32の間に配設される中央芯部材31と、から成り、各分離芯部材32，32は、円弧状ガイド孔部53を有し、中央芯部材31は、円弧状ガイド孔部53に摺動可能に差し込まれる一対の円弧状アーム部61，61とパイプ扁平阻止用ボス部62とを備えているので、成形すべきエルボＥと同じ又は近い外径（内径）寸法や肉厚寸法をもった市販品の（ＪＩＳ規格に準拠した）パイプからエルボＥを製造できる。溶接等の継目の無い（シームレスの）薄い肉厚のエルボＥを製造できる。被加工パイプＰを曲げ加工する際の外曲がり予定部Ｐｂの減肉、及び、内曲がり予定部Ｐａの増肉を抑えることができる。ＪＩＳ規格に準拠した直管状パイプを、ＪＩＳ規格の肉厚公差内（規定肉厚のマイナス１２．５％以内）に抑えて曲げ加工ができる。曲がり部の扁平や潰れ、割れやヒビ、シワの発生を抑え、不具合品発生を削減でき、高品質のエルボＥを安定して効率良く製造できる。被加工パイプＰを把持するクランプ装置が不要で装置を簡素化できると共に、被加工パイプＰにクランプ代が必要なく、素材を効率よく使用できる（歩留りが良い）。熟練した技量（経験）が無くとも容易に製造できる。また、一対の可動プレッシャ２，２を動かすことができればエルボＥを製造できるので駆動手段８を小型で簡素なものとできる。また、冷間曲げであっても容易にエルボＥを製造でき、省エネや二酸化炭素等の地球温暖化ガスの発生も抑えることができる。

また、本発明のエルボの製造方法は、被加工パイプＰ内に扁平を防止するための分割構造の芯金３を挿入する芯金挿入工程と、被加工パイプＰを曲げロール１に沿うように押圧する曲げ加工工程と、を備え、芯金３は、中央芯部材31と、中央芯部材31の両側に配設される一対の分離芯部材32，32とを備え、３つに分離可能に構成され、芯金挿入工程において、中央芯部材31と一対の分離芯部材32，32とを棒状に一体化して被加工パイプＰに挿入し、曲げ加工工程において、被加工パイプＰを曲げる際に、一対の分離芯部材32，32を円弧状の軌跡を描くように相互に離間させつつ被加工パイプＰの内周面Ｐｄに摺接させると共に、中央芯部材31が被加工パイプＰの内部中央位置に留まってパイプ扁平を阻止するので、成形すべきエルボＥと同じ又は近い外径（内径）寸法や肉厚寸法をもった市販品の（ＪＩＳ規格に準拠した）パイプからエルボＥを製造できる。溶接等の継目の無い（シームレスの）薄い肉厚のエルボＥを製造できる。被加工パイプＰを曲げ加工する際の外曲がり予定部Ｐｂの減肉、及び、内曲がり予定部Ｐａの増肉を抑えることができる。ＪＩＳ規格に準拠した直管状パイプを、ＪＩＳ規格の肉厚公差内（規定肉厚のマイナス１２．５％以内）に抑えて曲げ加工ができる。曲がり部の扁平や潰れ、割れやヒビ、シワの発生を抑え、不具合品発生を削減でき、高品質のエルボＥを安定して効率良く製造できる。被加工パイプＰを把持するクランプ装置が不要で装置を簡素化できると共に、被加工パイプＰにクランプ代が必要なく、素材を効率よく使用できる。熟練した技量が無くとも容易に製造できる。また、一対の可動プレッシャ２，２を動かすことができればエルボＥを製造できるので駆動手段８を小型で簡素なものとできる。また、冷間曲げであっても容易にエルボＥを製造でき、省エネや二酸化炭素等の地球温暖化ガスの発生も抑えることができる。

１曲げロール
２可動プレッシャ
３芯金
31 中央芯部材
32 分離芯部材
53 円弧状ガイド孔部
61 円弧状アーム部
62 パイプ扁平阻止用ボス部
Ｎ１周方向
Ｎ２周方向
Ｐ被加工パイプ
Ｐｄ内周面

Claims

被加工パイプ（Ｐ）を曲げるための曲げロール（１）と、該曲げロール（１）に摺接しつつ相反する周方向（Ｎ１）（Ｎ２）に移動して被加工パイプ（Ｐ）を上記曲げロール（１）に押圧する一対の可動プレッシャ（２）（２）と、３つに分離可能に構成されると共に棒状に一体化されて上記被加工パイプ（Ｐ）内に挿入される分割構造の芯金（３）と、を備え、
上記芯金（３）は、一対の上記可動プレッシャ（２）（２）に夫々連動連結され該可動プレッシャ（２）（２）が相反する周方向（Ｎ１）（Ｎ２）に移動することで円弧状の軌跡を描くように相互に離間しつつ上記被加工パイプ（Ｐ）の内周面（Ｐｄ）に摺接する一対の分離芯部材（32）（32）と、一対の該分離芯部材（32）（32）の間に配設される中央芯部材（31）と、から成り、
各上記分離芯部材（32）（32）は、円弧状ガイド孔部（53）を有し、
上記中央芯部材（31）は、上記円弧状ガイド孔部（53）に摺動可能に差し込まれる一対の円弧状アーム部（61）（61）とパイプ扁平阻止用ボス部（62）とを備えていることを特徴とするエルボ製造装置。
被加工パイプ（Ｐ）内に扁平を防止するための分割構造の芯金（３）を挿入する芯金挿入工程と、上記被加工パイプ（Ｐ）を曲げロール（１）に沿うように押圧する曲げ加工工程と、を備え、
上記芯金（３）は、中央芯部材（31）と、該中央芯部材（31）の両側に配設される一対の分離芯部材（32）（32）とを備え、３つに分離可能に構成され、
上記芯金挿入工程において、上記中央芯部材（31）と一対の上記分離芯部材（32）（32）とを棒状に一体化して上記被加工パイプ（Ｐ）に挿入し、
上記曲げ加工工程において、上記被加工パイプ（Ｐ）を曲げる際に、一対の上記分離芯部材（32）（32）を円弧状の軌跡を描くように相互に離間させつつ上記被加工パイプ（Ｐ）の内周面（Ｐｄ）に摺接させると共に、上記中央芯部材（31）が上記被加工パイプ（Ｐ）の内部中央位置に留まってパイプ扁平を阻止することを特徴とするエルボ製造方法。