JP2004216388A - Method for molding c-shaped pipe and working device, and c-shaped pipe molded by the molding method and working device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器等に配される配管、及び、配管と配管とを連結する管継手に使用されるパイプの成形技術に関し、その加工方法及び、加工方法の実施に使用する加工装置の技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、自動車のエンジンルームや給湯器等が備える熱交換器等には、冷媒や水等を送るために部品間は配管で接続されている。近年においては、上記の機器は高性能化が進み、それに伴って部品点数が増加し、各部品が高密度に配されるようになってきている。このため、配管には省スペース化のニーズが高まり、高密度に配された部品間を接続するために、小さい曲率半径で曲げ加工された配管が必要とされている。小さい曲率半径で曲げ加工が可能であれば、例えば、U字状の配管の屈曲部にて生じるデッドスペースを削減できるからである。
【0003】
しかし、小さい曲率半径で曲げ加工する場合、曲げ加工部の内側は座屈の虞があり、また、曲げ加工部における外側は、肉厚が減少して耐久性が悪くなるといった懸念があった。このため、小さい曲率半径で曲げ加工する場合、配管材料の伸び率や肉厚等から決定される最小曲率半径を超過して曲げ加工を行うことは不可能だったのである。
【0004】
そして、このような課題を解決すべく、従来では、最小曲率半径より大きい通常の曲げRにてパイプを曲げ加工する第一工程と、該曲げ加工されたパイプの曲げ加工部分の側壁を拘束しながらパイプの管端部を押圧部材にて押圧する第二工程からなる加工方法が公知技術となっており(特許文献1参照)、より小さな曲率半径での曲げ加工が可能となり、R極小エルボ形状が実現されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平09−1247号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1を含め従来の技術における曲げ加工方法、及び、その加工方法に使用される装置は、一回の曲げ加工においては適用可能であるが、近接する位置での複数回の曲げ加工については考慮されていない。
つまり、例えば一回曲げでL字状のパイプを成形する場合においては極小R曲げ加工を可能としているが、近接する位置で二回曲げて、例えばC字状のパイプを成形する場合においては、適用し難くなるのである。
即ち、単純にL字曲げ加工を二度行ってC字形パイプを成形しようとする場合、パイプベンダー等の曲げ加工装置による場合では、一度L字状に加工されたパイプのつかみ代が確保できない。また、成形されるC字形パイプには歪みが生じたり、肉厚が不均一になるといった懸念がある。
また、上記の二度曲げによる加工方法にてC字形パイプを成形すると、図17(従来の加工方法にて成形されるC字形パイプを示す平面図)に示すように両側管端部が不均一に突出してしまい、この突出部分65・65が不要部となり切断する必要が生じるとともに、切断する突出部65・65がロスとなるものであった。
【0007】
以上の点に鑑み、本発明においては、デッドスペースを可能な限り小さくすることができるC字形パイプを提供するとともに、このC字形パイプを歪みや肉厚の不均一を生じることなく成形するための加工方法及び、その加工方法に使用する加工装置を提供する。
また、前記加工方法、及び、加工装置にて成形されるC字形パイプを少ない加工工程にて実現可能とするとともに、ロスなく成形可能とするC字形パイプの加工方法並びに、その加工装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0009】
即ち、請求項1においては、所定長さのパイプを曲げ加工装置によって略U字状に曲げる工程と、該U字形に形成したパイプを凹状の成形溝を有する拘束治具内に挿入する工程と、該U字形パイプの両端を拘束する工程と、両側管端部を拘束治具方向へ押圧しながら芯金をパイプ内部に挿入する工程よりなるC字形パイプの成形加工方法で加工することである。
【0010】
請求項2においては、左右割りの型からなる拘束治具であって、該拘束軸に断面円形の凹状の成形溝を形成し、該凹状成形溝の開口端にリング状の段差部を形成し、該一対の開口端上方に昇降可能にパンチを配置し、該パンチは、パイプ状の基部内に所定の隙間を介して芯金を設け、該芯金を前記開口部に向けて突出したことである。
【0011】
請求項3においては、前記芯金は先端を円形とし、曲げ内側は直線状に、曲げ外側は曲げ形状に合わせ円弧状に構成したことである。
【0012】
請求項4においては、請求項2記載及び請求項3記載の加工装置で、請求項1記載の加工方法により、屈曲部に極小R曲げ部を加工して得られるC字形パイプとするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は第一曲げ工程を示す概略図、図2は第二曲げ工程に使用する金型片側の斜視図、図3は他側の金型の正面図、図4は一対の金型20の平面図、図5は第二曲げ工程に使用する押圧部材の斜視図、図6は同じく平面図である。
【0014】
まず、本発明に係るC字形パイプが成形されるまでの加工工程について説明する。なお、本実施の形態においてC字形パイプは断面円形状の中空のパイプ部材で成形される。
C字形パイプは、大きい曲率半径の曲げ加工を行う第一曲げ工程と、第一工程にて大R曲げされたパイプ部材に小さい曲率半径の曲げ加工を施す第二曲げ工程によって成形される。
【0015】
第一工程では、直線上のパイプ部材がパイプベンダーやカットオフベンダー等周知の曲げ加工装置によって大きい曲率半径の曲げ加工を施され、所定長さに切断されてU字形パイプが成形される。
成形されるU字形パイプは、図1に示すように、曲げ加工装置1にて曲げ加工した後にパイプ切断機2にて所定長さに切断されて成形される。つまり、U字状に曲げ加工されたパイプ10の両側を同時に平行に切り取るため、曲げ加工によって肉厚が偏りパイプ10先端に生じる傾斜部分5を切り取ることができ、成形されたU字形パイプの管端部は両側とも平行に揃った状態となる。
【0016】
次に、上記の第一工程にて成形されたU字形パイプを本発明の極小R曲げ部を有するC字形パイプに加工する第二工程について説明する。
第二工程では、図2、図3に示すような金型11・13は、二つ割りの型で構成して、該金型11・13を嵌め合わせて構成した拘束治具20(図4)の成形溝にU字形パイプを挿入して、図5に示すような、二本のパンチ16・16を同側から突出した押圧部材15を押し付けて極小R曲げ加工を施す。
【0017】
図4に示すように、前記拘束治具20は一対の金型11・13により構成される。一対の金型11・13は、ほぼ同形状に形成されており図2に示す一方の金型11の合わせ面の両側の成形に邪魔にならない位置に突起12・12が突設され、図3に示す他方の金型13には前記突起12・12を嵌め込めるように位置を合わせて凹部14・14を設けている。そして、一方の金型11の突起12・12を他方の金型13の凹部14・14に嵌合することで両金型11・13は確実に固定されてずれないようにしている。
【0018】
金型11(または金型13)の上面側にはU字形パイプを収容する断面円形で側面断面視で凹状の成形溝11a(または13a)を凹設している。該成形溝11aは前記パイプ10の外径に合わせた大きさとし、該成形溝11aの開口側端部には、該成形溝11aの幅(直径)よりやや大きめの直径の段差11c・11cを設けている。該成形溝11aの両側下端は角状に広げてU字状パイプ10の曲率半径よりも小さく構成し、また、両側の開口部の間に位置する中央の凸部20dは底部が前記U字状パイプの曲率半径に略合わせた形状としている。
【0019】
そして、両金型11・13を対向させて嵌合すると、両金型のU字形パイプを収容する成形溝11a・13aが重なり、U字形パイプの屈曲部を収容して拘束できるパイプ形の空間部(成形溝)20a(図4)が形成される。また、前記段差11c・11cと他側の金型の段差13c・13cとが重なり、環状の段差20c・20cが形成される。
該段差20c・20cはパイプの管端部にバルジ10c(図8)を形成するために設けられているものであり、詳しくは後述するものとする。
【0020】
図5、図6に示すように、前記押圧部材15は、本体17前方側(押圧方向側)から二本のパンチ16・16を突出させている。該パンチ16・16は、前記拘束治具20にて拘束されたU字形パイプの突出した管端部を押圧できるように、両側管端部間に等しい距離を離して平行に配置される。
また、該パンチ16は管(パイプ)形に成形される基部18と、該基部18の中心部より下方側(拘束治具側を下方とする)へ突出する芯金19とで構成されている。該芯金19の先端部19aは丸く尖状に加工されるとともに、曲げ内側19bは真っ直ぐ半円柱状に下方へ延出し、外側19cは曲げ加工する形状にあわせたR形状(円弧状)に成形されている。そして、前記基部18内周と芯金19外周との間には、パイプ状の隙間部が形成され、この隙間部にてパイプの端末径を決定し、該隙間部の端面18bでパイプの管端部を圧入するようにしている。つまり、前記隙間部に管端部を挿入することで、加工するパイプの端末径を修正することができる。また、それと同時に、パンチ16・16間の距離に合わせて、加工を施すパイプのピッチ(管端部間の距離)を矯正することもできる。
【0021】
ここで、前記拘束治具20及び押圧部材15を使用した加工方法について説明する。
図7はU字形パイプをC字形パイプに加工する過程を示す説明図であり、(a)は加工前の拘束治具内部を示す断面図、(b)は加工後の拘束治具内部を示す断面図である。図8は加工途中の拘束治具内部を示す拡大断面図、図9はバルジを成形するための拘束治具を示す断面図であり(a)はバルジ成形前、(b)はバルジ成形後を示す。図10はボールマンドレルの平面図、図11はボールマンドレルの使用状態を示す拘束治具内部の拡大断面図である。
【0022】
前述において説明した両金型11・13にてU字形パイプを挟持すると、図7(a)に示すように、U字形パイプの曲がり方向及び、曲がり方向の垂直方向は拘束治具20に拘束されて隙間がない状態であるが、空間部の下部両側には隙間20e・20eが形成される。
そして、図7(b)に示すように、前記押圧部材15によりU字形パイプの管端部を押圧しながら芯金19を拘束治具20内部に挿入していくと、U字形パイプの曲げ部外側10aは前記隙間20e・20eへ押されて拡管され、同時に、芯金19の先端部の押圧によりその形状に沿って曲げ部外側Rが成形される。また、曲げ部内側10bは芯金19の内側に沿ってパイプの内部側へ押圧されて曲げRを小さくしていき極小R曲げ加工される。なお、芯金19はパイプ内部に隙間なく進入しているため、曲げ部内側10bにおいて座屈が生じることがない。
【0023】
また、通常では、パイプを曲げると曲げ部外側10aの肉厚は薄くなり、耐久性が低下するものであるが、本発明においては管端部を押し込みながら曲げ部外側10aを加工しているため、肉厚の減少を防止できる。逆に、管端部を押し込むと、曲げ部内側10bには肉厚が寄り、皺になったり座屈が生じたりするものであるが、パイプ内部に挿入した芯金19により防止できるのである。
さらに、上記の曲げ加工による肉厚の変化に伴って生じる管端部内側の突出(図17)も、パイプの管端部を押圧しているために抑えることができ、平坦な管端部を持つC字形パイプが成形されるのである。このため、ロスが発生しないのである。
【0024】
なお、押圧部材15より突出されるパンチ19・19の長さは等しく、管端部を押圧する際に、両側に偏って力が加わることもない。このため、両側管端部に均等に力が加わり、従来技術のL字曲げを二回繰り返してC字形パイプを得る場合に懸念された肉厚の偏りや歪み等の問題を解決できるのである。
【0025】
以上のように、U字形パイプを拘束治具20にて拘束するとともに、押圧部材にてU字形パイプの両側管端部を同時に押圧してC字形パイプを成形するので、肉厚の減少及び座屈の懸念なく、近接する位置で二箇所極小R曲げ加工されたC字形パイプを成形できるのである。
また、C字形パイプの成形と同時に、端末径の修正、及び、ピッチの矯正を行うこともでき、同時に多種の加工工程を行うことができるのである。
【0026】
また、前述の如く、U字形パイプを押圧部材にて管端側から押圧してC字形パイプを成形する際にバルジ10cを同時に成形することが可能である。つまり、図8に示すように、押圧部材にて管端部を押圧するとU字形パイプの外側が撓み、撓み部分が環状の段差20cとパンチ基部18の先端部によって挟まれて、C字形パイプの管端部側に突出部が形成されて、バルジ10cが形成されるのである。なお、前記段差10cを設けないことでバルジのないC字形パイプを成形することも可能である。
【0027】
また、一旦成形したバルジのないC字形パイプに、後でバルジを成形することも可能である。例えば、図9に示すように、C字形パイプ10の形状に合わせて溝が凹設された金型33を使用して、その管端部側に環状の段差33b・33bを設けておく。そして、該金型33の溝にC字形パイプ10を嵌め込み拘束する。この時、C字形パイプ10と金型33の溝との間には隙間がないできないようにする。そして、管端部側より押圧部材にてC字形パイプ10を押圧すると、C字形パイプ10は隙間なく溝に拘束されているため、前記段差33b・33bにおいて撓みが発生し、撓み部分が押圧部材の基部18の先端部18aと段差33bに挟まれてバルジ10cが成形されるのである。
このように、バルジはC字形パイプ成形時に同時成形することや、或いはC字形パイプを成形した後に別工程にて成形することが可能なのである。
【0028】
また、前記押圧部材15には図10に示すようなボールマンドレル21を使用することもできる。
ボールマンドレル21は直線状の芯金22の先端部に略球形の揺動体23を設けたものである。前記揺動体23の直径はパイプ10の内径よりも若干小さく構成して、該揺動体23の基部は芯金22の先端側に固設された支点軸24に枢支されて、回動可能に設けられている。そして、芯金22の先端部は斜めに切断されて傾斜部22aが設けられて、該傾斜部22a側に回動可能としているものである。該ボールマンドレル21を前記押圧部材15の先端に着設してパンチとして機能させることで、先端部の揺動体がパイプの奥深くまで進入して、パイプの径を一定にすることができるのである。
【0029】
つまり、図11に示すように、パイプの両側管端部からボールマンドレル21を圧入すると、ボールマンドレル21先端部の揺動体23がパイプ内部に進入して、パイプの内側表面に沿って下方に押圧して、パイプの曲げ加工部外側10aを押し込む。また、球形の揺動体23がパイプの曲げ部に沿って移動しながら奥側に進入するため、パイプ径が直線部と曲げ部とで変化しない。さらに、曲げ加工部の内側は前記揺動体23の表面によって規制されるため、内側の座屈を防止することができるのである。
このように、ボールマンドレルを前記押圧部材のパンチとして機能させることも可能である。
【0030】
以上のような加工方法と、該加工方法に使用する加工装置にてC字形パイプを成形可能とするので、従来のように二度曲げをする必要がなく一度の加工によりC字形パイプを成形可能であるため、少ない工程で加工できるとともに、不均一に力が加わることによる歪み等の懸念がないものである。また、成形したC字形パイプの管端部が平坦となり無駄に突出しないため、ロスをなくすことができ、低コスト化を図ることができるのである。さらに、C字形パイプの成形とともに端末径の修正、ピッチの矯正、及びバルジの成形を行うことができるため、同時に多種の加工工程を一度で行うことができ、加工工程を減少することができる。
【0031】
ここで、長い直線部を有するヘアピン状のU字形パイプに極小R加工を施す場合の実施例について説明する。図12はヘアピン状C字形パイプの成形加工方法を説明する断面図であり、(a)は加工前のヘアピン状U字形パイプを示す図、(b)は加工後のヘアピン状C字形パイプを示す図である。
図12(a)に示すように、ヘアピン状に長い直線部を有するU字形パイプ42に極小R曲げ加工を施す場合、U字形パイプの両側直線部42a・42aを保持する拘束治具43と、該拘束治具43より外部に突出する曲げ加工部42bを押圧する押圧用金型46とで加工される。
前記拘束治具43には、ヘアピン状U字形パイプの直線部42aの形状に合わせてパイプ状の拘束穴を平行に二本開口し、該拘束穴にてヘアピン状U字形パイプの両側直線部42a・42aを拘束するようにしている。
また、前記押圧用金型46には、断面視略「C」字状の押圧溝46aを凹設しており、該押圧溝46aにヘアピン状U字形パイプの曲げ加工部42bを嵌入して押圧するようにしている。
【0032】
前記拘束治具43に両側直線部42a・42aを拘束されたヘアピン状U字形パイプ42には、その管端部側から曲げ加工部側に予め芯金47・47を挿入しておき、該芯金47・47の先端部がU字形パイプの曲げ加工部に位置するように配置する。該芯金47・47は先端を円形として、曲げ加工部内側は直線状で、曲げ部外側は所望の曲げ形状に合わせて円弧状に構成している。
【0033】
このようにして拘束されるヘアピン状U字形パイプ42の曲げ加工部42bに前記押圧用金型46をその押圧溝46a側から押圧すると、前記曲げ加工部42bが押圧溝46aの形状に沿って変形していき、図12(b)に示すように、押圧用金型46と拘束治具43とが接触する位置において、曲げ加工部42bが押圧溝46aの形状と同一形状となり、極小R曲げ加工が完了してヘアピン状C字形パイプ52が成形されるのである。
そして、加工されたヘアピン状C字形パイプ52は図12(a)に示すヘアピン状U字形パイプ42に比して、突出長が小さくなり、省スペースに配することができるようになる。
【0034】
つまり、前述において説明した加工方法では、芯金を設けた押圧部材にてパイプを押圧するようにしたものであるが、本実施例においては、予め芯金47・47をパイプ内部に挿入しておき、押圧用金型46にて押圧するのである。このような加工方法で加工を行うことで、直線部の長いヘアピン状等の形状のパイプを加工する際には、小さい動作で加工が行えるのである。
【0035】
なお、本実施例におけるヘアピン状U字形パイプの加工方法には、前述において説明した通常の加工方法を適用することもでき、逆に、本実施例におけるヘアピン状U字形パイプの加工方法に、前述のC字形パイプの加工方法を適用することもできる。つまり、本実施例のヘアピン状U字形パイプを成形する場合に、曲げ加工部側を拘束し、管端部側より長い芯金を有する押圧部材にて押圧することで加工することが可能であり、前述のC字形パイプの加工方法において、管端部側より予め芯金を挿入しておき、曲げ加工部側より押圧するようにしてもよいものである。
【0036】
次に、以上に説明した加工方法及び、加工装置にて成形されるC字形パイプを図13、図14に示す。
図13はC字形パイプの一形態を示す平面図であり、(a)はろう材なし、(b)はろう材が着設されたC字形パイプを示す図、図14はC字形パイプの別形態を示す平面図であり(a)はろう材なし、(b)はろう材が着設されたC字形パイプを示す図、図15は別形態のC字形パイプを成形するための拘束治具を示す平面図である。
図13に示すC字形パイプ40は上記において説明した加工方法及び加工装置にて成形される。該C字形パイプ40は、曲げ部内側40aの曲率半径を限りなくゼロに近づけて成形されている。このように成形されることで、四角形状の部品を挟むように配置して、スペースを有効に利用することが可能となる。
また、図13(a)に示すC字形パイプ40は両側の管端部側にバルジ40bを形成しており管継手として利用可能であり、小さなスペースにおいても二本のパイプを接合することが可能となる。図13(b)に示すC字形パイプ40にはリング状のろう材41が前記バルジ40bに近設されている。該ろう材41は低融点の金属で構成され、C字形パイプ40に別パイプを連結する際に確実に固定してシール性を高めるものである。
【0037】
また、拘束治具の溝形状が別形状のものを使用することで、図14に示すような別形状のC字形パイプ50を成形することもできる。該C字形パイプ50は、図15に示すような半リング形状の成形溝53aを凹設した金型53を二つ対向させて構成される拘束治具で成形可能となる。
つまり、用途に応じて、近接する位置での二箇所の極小R曲げを施したC字形パイプは様々な形状に加工することができるのである。
図14(a)に示すC字形パイプ50は両側の管端部側にバルジ50aを形成しており管継手として利用可能であり、図14(b)に示すC字形パイプ50にはリング状のろう材51が前記バルジ50aに近設されているものである。
【0038】
ここで、前記C字形パイプの使用例を図16にて説明する。
図16は本発明のC字形パイプと従来技術におけるパイプとを比較する説明図であり、(a)は従来のパイプの使用例を示す説明図、(b)は本発明のC字形パイプの使用例を示す説明図である。
例えば、図16(a)に示すように従来技術にて曲げ加工されて成形されたパイプを、パイプの管端部の形状に合わせて穴26aが穿設された金属塊体26に挿入する場合、パイプの曲げ部の内側が引っ掛かり、奥まで挿入することができず塊体26外部に大きく突出してしまう。しかし、図16(b)に示すように、上記同様の塊体26に本発明のC字形パイプを挿入すると、該C字形パイプの曲げ部の内側は極小R曲げされているため直線部が従来のものに比して長くなって、塊体26の内部深くまで挿入することができる。つまり、従来のパイプの突出長L1に比して、本発明のC字形パイプの突出長L2は小さくなっており、パイプが占有する面積が小さくなるのである。このため、本発明のC字形パイプを使用すると、従来のデッドスペースを利用可能なスペースにすることができるのである。
【0039】
そして、C字形パイプは、例えば給湯器等に内装される熱交換器60に配設される。つまり前述の如く、C字形パイプを使用するとパイプの突出長が小さくなり、パイプの占有面積が小さくなるため、従来に比して小型な熱交換器が実現できるのである。
【0040】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【0041】
即ち、請求項1に示す如く、所定長さのパイプを曲げ加工装置によって略U字状に曲げる工程と、該U字形に形成したパイプを凹状の成形溝を有する拘束治具内に挿入する工程と、該U字形パイプの両端を拘束する工程と、両側管端部を拘束治具方向へ押圧しながら芯金をパイプ内部に挿入する工程よりC字状のパイプを成形するので、
歪みや肉厚の偏りのないC字形パイプが成形可能となる。また、従来技術でC字形パイプを成形するためには二回の極小R曲げ加工が必要であったが、本発明によれば一回でC字形パイプを成形可能となるため、少ない工程でC字形パイプを加工できる。また、加工時に管端部が突出しないためロスが発生しないのである。
【0042】
請求項2に示す如く、左右割りの型からなる拘束治具であって、該拘束軸に断面円形の凹状の成形溝を形成し、該凹状成形溝の開口端にリング状の段差部を形成し、該一対の開口端上方に昇降可能にパンチを配置し、該パンチは、パイプ状の基部内に所定の隙間を介して芯金を設け、該芯金を前記開口部に向けて突出したので、
両端側の管端部を同時に押圧することが可能となり、歪みや肉厚の偏りのないC字形パイプを成形することができる。また、C字形パイプの成形と同時にパイプ端末径の修正やピッチの矯正、並びにバルジの成形を行うことが可能であり、同時に複数の加工工程を行うことができるのである。
【0043】
請求項3に示す如く、前記芯金は先端を円形とし、曲げ内側は直線状に、曲げ外側は曲げ形状に合わせ円弧状に構成したので、
曲げ内側で座屈を防止するとともに、曲げ外側でパイプを傷つけることなくC字形パイプを成形することが可能となる。
【0044】
請求項4に示す如く、請求項2記載及び請求項3記載の加工装置で、請求項1記載の加工方法により、屈曲部に極小R曲げ部を加工して得られるので、
熱交換器等に配する際にパイプの占有面積が小さくなり、余分なデッドスペースを省くことができるため、利用可能なスペースが増えるとともに、高密度に配される部品の間にパイプを効率よく配することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一曲げ工程を示す概略図。
【図2】第二曲げ工程に使用する金型片側の斜視図。
【図3】他側の金型の正面図。
【図4】一対の金型の平面図。
【図5】第二曲げ工程に使用する押圧部材の斜視図。
【図6】同じく平面図。
【図7】U字形パイプをC字形パイプに加工する過程を示す説明図。
【図8】加工途中の拘束治具内部を示す拡大断面図。
【図9】バルジを成形するための拘束治具を示す断面図。
【図10】ボールマンドレルの平面図。
【図11】ボールマンドレルの使用状態を示す拘束治具内部の拡大断面図。
【図12】ヘアピン状C字形パイプの成形加工方法を説明する断面図。
【図13】C字形パイプの一形態を示す平面図。
【図14】C字形パイプの別形態を示す平面図。
【図15】別形態のC字形パイプを成形するための拘束治具を示す平面図。
【図16】本発明のC字形パイプと従来技術におけるパイプとを比較する説明図。
【図17】従来の加工方法にて成形されるC字形パイプを示す平面図。
【符号の説明】
1 曲げ加工装置
10 パイプ
10a 成形溝
19 芯金
20 拘束治具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe forming technique used for a pipe arranged in a heat exchanger or the like, and a pipe used for a pipe joint for connecting the pipe and the pipe, and a processing method for the pipe and a processing apparatus used for performing the processing method. It is about technology.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, components such as a heat exchanger provided in an engine room or a water heater of an automobile are connected by pipes for sending refrigerant, water, and the like. In recent years, the performance of the above-described devices has been improved, and the number of components has increased accordingly, and each component has been arranged at a high density. For this reason, there is an increasing need for space-saving piping, and piping that is bent with a small radius of curvature is required in order to connect components arranged at a high density. This is because, if bending can be performed with a small radius of curvature, for example, a dead space generated at a bent portion of a U-shaped pipe can be reduced.
[0003]
However, when bending is performed with a small radius of curvature, there is a concern that the inside of the bent portion may be buckled, and the outside of the bent portion may have a reduced thickness and deteriorate durability. For this reason, when performing bending with a small radius of curvature, it was impossible to perform bending beyond the minimum radius of curvature determined from the elongation percentage, wall thickness, and the like of the piping material.
[0004]
In order to solve such a problem, conventionally, a first step of bending a pipe at a normal bending radius larger than a minimum radius of curvature, and restraining a side wall of a bent portion of the bent pipe. A known method is a processing method comprising a second step of pressing the pipe end portion with a pressing member while the pipe is being bent (see Patent Document 1). Has been realized.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-09-1247
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the bending method in the related art including the above-mentioned
In other words, for example, in the case of forming an L-shaped pipe by bending once, it is possible to perform the minimal R bending process, but in the case of bending twice in an adjacent position to form a C-shaped pipe, for example, It becomes difficult to apply.
That is, when trying to form a C-shaped pipe by simply performing the L-shaped bending twice, it is not possible to secure an allowance for the once-formed L-shaped pipe by using a bending apparatus such as a pipe bender. Further, there is a concern that the C-shaped pipe to be formed may be distorted or may have an uneven thickness.
Further, when a C-shaped pipe is formed by the above-described processing method by twice bending, as shown in FIG. 17 (a plan view showing a C-shaped pipe formed by a conventional processing method), both ends of the pipe are non-uniform. The
[0007]
In view of the above, the present invention provides a C-shaped pipe capable of minimizing a dead space as much as possible, and forms the C-shaped pipe without causing distortion or uneven thickness. Provided is a processing method and a processing apparatus used for the processing method.
In addition, the present invention provides a method and a processing apparatus for a C-shaped pipe that enables the C-shaped pipe formed by the processing method and the processing apparatus to be realized with a small number of processing steps and that can be formed without loss. Things.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
[0009]
That is, in
[0010]
The restraining jig according to
[0011]
According to a third aspect of the present invention, the core metal has a circular tip, a bent inside is formed in a straight line, and a bent outside is formed in an arc shape in accordance with the bent shape.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the processing apparatus according to the second and third aspects, wherein the processing method according to the first aspect is used to form a C-shaped pipe obtained by processing a minimal R-bent portion at the bent portion. .
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention will be described.
1 is a schematic view showing a first bending step, FIG. 2 is a perspective view of one side of a mold used in a second bending step, FIG. 3 is a front view of a mold on the other side, and FIG. FIG. 5 is a perspective view of a pressing member used in the second bending step, and FIG. 6 is a plan view of the same.
[0014]
First, processing steps until the C-shaped pipe according to the present invention is formed will be described. In the present embodiment, the C-shaped pipe is formed by a hollow pipe member having a circular cross section.
The C-shaped pipe is formed by a first bending step of performing a bending process with a large radius of curvature and a second bending step of performing a bending process with a small radius of curvature on the pipe member that has been bent to a large radius in the first step.
[0015]
In the first step, a straight pipe member is subjected to bending with a large radius of curvature by a known bending apparatus such as a pipe bender or a cut-off bender, and cut into a predetermined length to form a U-shaped pipe.
As shown in FIG. 1, the U-shaped pipe to be formed is bent by a
[0016]
Next, a second step of processing the U-shaped pipe formed in the first step into a C-shaped pipe having a minimal R-bent portion of the present invention will be described.
In the second step, the dies 11 and 13 as shown in FIGS. 2 and 3 are constituted by two halves, and the restraining jig 20 (FIG. 4) formed by fitting the dies 11 and 13 together. A U-shaped pipe is inserted into the forming groove, and the two
[0017]
As shown in FIG. 4, the restraining
[0018]
A
[0019]
When the two
The
[0020]
As shown in FIGS. 5 and 6, the pressing
The
[0021]
Here, a processing method using the restraining
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing a process of processing a U-shaped pipe into a C-shaped pipe, wherein FIG. 7A is a cross-sectional view showing the inside of a restraining jig before processing, and FIG. It is sectional drawing. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the inside of the restraining jig during processing, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing a restraining jig for forming a bulge. (A) is before bulge forming, and (b) is after bulge forming. Show. FIG. 10 is a plan view of the ball mandrel, and FIG. 11 is an enlarged sectional view of the inside of the restraining jig showing a use state of the ball mandrel.
[0022]
When the U-shaped pipe is sandwiched between the two dies 11 and 13 described above, the bending direction of the U-shaped pipe and the vertical direction of the bending direction are restrained by the restraining
Then, as shown in FIG. 7B, when the
[0023]
Also, in general, when the pipe is bent, the thickness of the bent portion outside 10a becomes thin, and the durability is reduced. However, in the present invention, the bent portion outside 10a is processed while pushing the pipe end. In addition, the thickness can be prevented from being reduced. Conversely, when the pipe end is pushed in, the inside of the
Further, the protrusion (FIG. 17) on the inner side of the pipe end caused by the change in the wall thickness due to the bending process can be suppressed because the pipe end of the pipe is pressed. The resulting C-shaped pipe is molded. Therefore, no loss occurs.
[0024]
The lengths of the
[0025]
As described above, the U-shaped pipe is restrained by the restraining
In addition, the end diameter can be corrected and the pitch can be corrected at the same time when the C-shaped pipe is formed, so that various processing steps can be performed at the same time.
[0026]
Further, as described above, when the U-shaped pipe is pressed from the pipe end side by the pressing member to form the C-shaped pipe, the
[0027]
It is also possible to form a bulge later on a C-shaped pipe without a bulge once formed. For example, as shown in FIG. 9, a
As described above, the bulge can be formed at the same time as the C-shaped pipe is formed, or can be formed in a separate step after forming the C-shaped pipe.
[0028]
Further, a
The
[0029]
That is, as shown in FIG. 11, when the
In this manner, the ball mandrel can function as a punch for the pressing member.
[0030]
Since the C-shaped pipe can be formed by the above-described processing method and the processing apparatus used for the processing method, the C-shaped pipe can be formed by a single processing without having to bend twice as in the related art. Therefore, it can be processed in a small number of steps, and there is no fear of distortion or the like due to uneven application of force. In addition, since the pipe end of the formed C-shaped pipe is flat and does not protrude wastefully, loss can be eliminated and cost can be reduced. Further, since the correction of the terminal diameter, the correction of the pitch, and the molding of the bulge can be performed together with the molding of the C-shaped pipe, various types of processing steps can be performed at once, and the number of processing steps can be reduced.
[0031]
Here, a description will be given of an embodiment in a case where the hairpin-shaped U-shaped pipe having a long straight portion is subjected to the minimum R processing. 12A and 12B are cross-sectional views illustrating a method of forming a hairpin-shaped C-shaped pipe. FIG. 12A illustrates a hairpin-shaped U-shaped pipe before processing, and FIG. 12B illustrates a hairpin-shaped C-shaped pipe after processing. FIG.
As shown in FIG. 12 (a), when performing a minimal R-bending process on a
In the restraining
The
[0032]
In the hairpin-shaped
[0033]
When the
The processed hairpin-shaped C-shaped
[0034]
That is, in the processing method described above, the pipe is pressed by the pressing member provided with the core, but in the present embodiment, the
[0035]
In addition, the processing method of the hairpin-shaped U-shaped pipe according to the present embodiment can be applied to the normal processing method described above. Conversely, the processing method of the hairpin-shaped U-shaped pipe according to the present embodiment includes the above-described processing method. The method of processing a C-shaped pipe described above can also be applied. That is, when the hairpin-shaped U-shaped pipe of the present embodiment is formed, it is possible to perform processing by restraining the bent portion and pressing with a pressing member having a metal core longer than the tube end. In the above-described method of processing a C-shaped pipe, a core may be inserted in advance from the end of the pipe and pressed from the bent portion.
[0036]
Next, FIGS. 13 and 14 show the processing method and the C-shaped pipe formed by the processing apparatus described above.
13A and 13B are plan views showing one embodiment of a C-shaped pipe, in which FIG. 13A shows a C-shaped pipe with no brazing material, FIG. 13B shows a C-shaped pipe with a brazing material attached thereto, and FIG. It is a top view which shows a form, (a) is a figure without a brazing material, (b) is a figure which shows the C-shaped pipe to which the brazing material was attached, and FIG. 15 is a restraining jig for shaping another form of C-shaped pipe. FIG.
The C-shaped
Also, the C-shaped
[0037]
Further, by using a different shape of the groove of the restraining jig, a C-shaped
That is, a C-shaped pipe having two minimum R-bends at adjacent positions can be processed into various shapes depending on the application.
The C-shaped
[0038]
Here, an example of use of the C-shaped pipe will be described with reference to FIG.
FIGS. 16A and 16B are explanatory diagrams comparing a C-shaped pipe of the present invention with a conventional pipe. FIG. 16A is an explanatory diagram showing an example of use of a conventional pipe, and FIG. It is explanatory drawing which shows an example.
For example, as shown in FIG. 16A, when a pipe formed by bending according to a conventional technique is inserted into a
[0039]
Then, the C-shaped pipe is disposed in a heat exchanger 60 provided inside, for example, a water heater. That is, as described above, when a C-shaped pipe is used, the protruding length of the pipe is reduced, and the area occupied by the pipe is reduced, so that a heat exchanger smaller than before can be realized.
[0040]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0041]
That is, as set forth in
A C-shaped pipe without distortion and uneven thickness can be formed. Also, in order to form a C-shaped pipe in the prior art, two minimal R-bending processes were required. However, according to the present invention, it is possible to form a C-shaped pipe in a single operation. We can process the shape pipe. In addition, no loss occurs because the pipe end does not protrude during processing.
[0042]
3. A restraining jig as defined in
It is possible to simultaneously press the pipe ends at both ends, and it is possible to form a C-shaped pipe without distortion and uneven thickness. Further, it is possible to correct the pipe end diameter, correct the pitch, and form the bulge simultaneously with the formation of the C-shaped pipe, and it is possible to perform a plurality of processing steps at the same time.
[0043]
As shown in claim 3, since the tip of the core metal has a circular shape, the inside of the bend has a linear shape, and the outside of the bend has an arc shape in accordance with the bent shape.
While preventing buckling on the inside of the bend, the C-shaped pipe can be formed without damaging the pipe on the outside of the bend.
[0044]
According to a fourth aspect of the present invention, with the processing apparatus according to the second and third aspects, the processing method according to the first aspect allows the bending portion to be processed into a minimal R-bent portion, so that it is obtained.
The area occupied by the pipes when arranging them in a heat exchanger, etc. is reduced, and extra dead space can be omitted, so that the available space increases and the pipes can be efficiently placed between components arranged at high density. Can be arranged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a first bending step.
FIG. 2 is a perspective view of one side of a mold used in a second bending step.
FIG. 3 is a front view of a mold on the other side.
FIG. 4 is a plan view of a pair of molds.
FIG. 5 is a perspective view of a pressing member used in a second bending step.
FIG. 6 is a plan view of the same.
FIG. 7 is an explanatory view showing a process of processing a U-shaped pipe into a C-shaped pipe.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the inside of a restraining jig during processing.
FIG. 9 is a sectional view showing a restraining jig for forming a bulge.
FIG. 10 is a plan view of a ball mandrel.
FIG. 11 is an enlarged sectional view of the inside of a restraining jig showing a use state of a ball mandrel.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a hairpin-shaped C-shaped pipe.
FIG. 13 is a plan view showing one embodiment of a C-shaped pipe.
FIG. 14 is a plan view showing another form of the C-shaped pipe.
FIG. 15 is a plan view showing a restraining jig for forming a C-shaped pipe of another embodiment.
FIG. 16 is an explanatory diagram for comparing a C-shaped pipe of the present invention with a pipe of the related art.
FIG. 17 is a plan view showing a C-shaped pipe formed by a conventional processing method.
[Explanation of symbols]
1 bending equipment
10 pipes
10a Mold groove
19 core
20 Restraint jig
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215336U1 (en) * | 2022-11-01 | 2022-12-08 | Александр Геннадьевич Тестов | corner bender |
US11712727B2 (en) * | 2018-07-26 | 2023-08-01 | Noritz Corporation | Bend pipe and method for manufacturing same |
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- 2003-01-09 JP JP2003003500A patent/JP3759502B2/en not_active Expired - Fee Related
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