JP3759502B2 - Pipe forming method - Google Patents
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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、凹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凹状の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、成形される凹状の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凹状の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凹状の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凹状のパイプを提供するとともに、この凹状の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凹状の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凹状の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、本発明は、
(a)パイプをカットオフベンダーによって、U字状に曲げ加工し、切断することでU字形パイプを成形する工程と、
(b)拘束治具にて、前記U字形パイプを、その両側の管端部を突出させた状態で拘束する工程と、
(c)芯金と、前記芯金を囲むパイプ部材からなるパンチが二つ突設される押圧部材を用い、前記U字形パイプの両側にある管端部に、それぞれ、前記芯金を同時に挿入しつつ、前記各管端部を、それぞれ、前記芯金と、前記パイプ部材との間の隙間部に挿入する工程と、
(d)前記押圧部材を前記拘束治具方向へ移動させることで、前記隙間部の端面にて、前記各管端部を押圧するとともに、前記芯金にて前記U字形パイプの曲げ部外側を押圧することによって、
前記U字形パイプの曲げ部内側を極小R曲げ加工すると同時に、
前記U字形パイプの曲げ部外側を前記芯金の形状に沿って曲げ加工する工程と、
よりなるパイプの成形加工方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【0011】
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。
【0012】
まず、本発明に係る凹状の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凹状のパイプは断面円形状の中空のパイプ部材で成形される。
凹状のパイプは、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。
【0013】
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。
【0014】
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曲げ部を有する凹状の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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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字形パイプを凹状の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。
【0020】
前述において説明した両金型11・13にてU字形パイプを拘束すると、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。
【0021】
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凹状の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。
【0022】
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凹状の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。
【0023】
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凹状の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曲げ加工された凹状のパイプを成形できるのである。
また、凹状の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。
【0024】
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凹状の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、凹状の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凹状のパイプを成形することも可能である。
【0025】
また、一旦成形したバルジのない凹状のパイプに、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、凹状のパイプ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の溝に凹状のパイプ10を嵌め込み拘束する。
この時、凹状のパイプ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凹状のパイプ10を押圧すると、凹状のパイプ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、バルジは凹状のパイプ成形時に同時成形することや、或いは凹状の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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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凹状の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凹状の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、成形した凹状の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、凹状の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。
【0029】
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はヘアピン状の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の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、断面視略凹状の押圧溝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。
【0030】
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。
【0031】
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のパイプ52が成形されるのである。
そして、加工されたヘアピン状のパイプ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。
【0032】
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。
【0033】
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、前述の凹状の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、前述の凹状の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。
【0034】
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凹状のパイプを図14に示す。図13は凹状の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凹状のパイプを示す図、図14は凹状のパイプの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凹状のパイプを示す図、図15は凹状の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に示す凹状のパイプ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。該凹状のパイプ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)に示す凹状のパイプ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)に示す凹状のパイプ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、凹状のパイプ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。
【0035】
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凹状のパイプ50を成形することもできる。該凹状のパイプ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曲げを施した凹状の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)に示す凹状のパイプ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)に示す凹状のパイプ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。
【0036】
ここで、前記凹状のパイプの使用例を図16にて説明する。
図16は本発明の凹状の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)は従来の凹状のパイプの使用例を示す説明図、(b)は本発明の凹状の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に本発明の凹状のパイプを挿入すると、該凹状の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、本発明の凹状のパイプの突出長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、本発明の凹状の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。
【0037】
そして、凹状のパイプは、例えば給湯器等に内装される熱交換器に配設される。つまり前述の如く、凹状の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。
【0038】
【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。
【0039】
即ち、請求項1に示す如く、
(a)パイプをカットオフベンダー(図1参照)によって、U字状に曲げ加工し、切断することでU字形パイプを成形する工程と、
(b)拘束治具20(図7)にて、前記U字形パイプ(図7(a)のパイプ10)を、その両側の管端部を突出させた状態で拘束する工程と、
(c)芯金19(図5)と、前記芯金を囲むパイプ部材(図5:基部18)からなるパンチ16(図5)が二つ突設される押圧部材15(図5)を用い、前記U字形パイプの両側にある管端部に、それぞれ、前記芯金19(図5)を同時に挿入しつつ、前記各管端部を、それぞれ、前記芯金19(図5)と、前記パイプ部材(図5:基部18)との間の隙間部に挿入する工程と、
(d)前記押圧部材押圧部材15(図5)を前記拘束治具押圧部材20(図7(a))方向へ移動させることで、前記隙間部の端面18b(図7(a))にて、前記各管端部を押圧するとともに、前記芯金19(図8)にて前記U字形パイプの曲げ部外側10a(図8)を押圧することによって、
前記U字形パイプの曲げ部内側10b(図8)を極小R曲げ加工すると同時に、
前記U字形パイプの曲げ部外側10a(図8)を前記芯金の形状に沿って曲げ加工する工程と、
よりなるパイプの成形加工方法である。
これにより、歪みや肉厚の偏りのない凹状のパイプが成形可能となる。
また、従来技術でL字状を2ヶ所に設けた凹状の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凹状のパイプを成形可能となるため、少ない工程で凹状のパイプを加工できる。また、U字形パイプから凹状のパイプに加工する際に、パイプの両側の管端部に、その凹状の成形後において切断が必要となる突出部が形成されないため、ロスの発生を防ぐことができる。
【0040】
また、本発明の加工方法により成形された凹状のパイプを利用すれば、
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字形パイプを凹状の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】 ヘアピン状のパイプの成形加工方法を説明する断面図。
【図13】 凹状のパイプの一形態を示す平面図。
【図14】 凹状のパイプの別形態を示す平面図。
【図15】 別形態の凹状のパイプを成形するための拘束治具を示す平面図。
【図16】 本発明の凹状の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凹状の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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe forming technique used for pipes arranged in heat exchangers and the like and pipe joints connecting pipes to pipes, and a processing method and a processing apparatus used for carrying out the processing method. It is about technology.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, parts are connected by piping to heat exchangers and the like provided in an automobile engine room, a water heater, and the like in order to send refrigerant, water and the like. In recent years, the above-mentioned devices have been improved in performance, and accordingly, the number of components has been increased, and each component has been arranged with high density. For this reason, the need for space saving has increased in piping, and piping that has been bent with a small radius of curvature is required in order to connect parts arranged at 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 with a small radius of curvature, there is a concern that the inside of the bent portion may buckle, and the outside of the bent portion has a concern that the wall thickness is reduced and the durability is deteriorated.
For this reason, when bending with a small radius of curvature, it was impossible to perform bending beyond the minimum radius of curvature determined from the elongation rate and thickness of the piping material.
[0004]
In order to solve such a problem, conventionally, the first step of bending the pipe with a normal bending R larger than the minimum curvature radius and the side wall of the bent portion of the bent pipe are restrained. However, a processing method consisting of a second step of pressing the pipe end portion with a pressing member is a known technique (see Patent Document 1), which enables bending with a smaller radius of curvature, and an R minimal elbow shape. Is realized.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 09-1247 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the bending method in the prior art including the above-mentioned
That is, for example, in the case of forming an L-shaped pipe by bending once, a minimum R bending process is possible, but by bending twice at an adjacent position, for example,Concave pipeIn the case of molding, it becomes difficult to apply.
That is, simplyL-shaped bending process is performed twice to form a concave pipeWhen trying to form, when using a bending apparatus such as a pipe bender, it is not possible to secure a holding allowance for a pipe once processed into an L shape. Also moldedConcave pipeThere is a concern that distortion occurs and the thickness becomes uneven.
Also, with the above-mentioned processing method by bending twiceConcave pipeIs formed by the conventional processing method (FIG. 17).ConcaveAs shown in the plan view of the pipe, the pipe ends on both sides protrude unevenly, and the
[0007]
In view of the above points, in the present invention, the dead space can be made as small as possible.Concave pipeAnd provide thisConcaveProvided is a processing method for forming a pipe without causing distortion or uneven thickness, and a processing apparatus used for the processing method.
Moreover, it shape | molds with the said processing method and a processing apparatus.ConcavePipes can be realized with fewer processing steps and can be molded without loss.ConcaveA pipe processing method and a processing apparatus therefor are provided.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.
[0009]
That is, the present invention
(A) a step of bending a pipe into a U shape by a cut-off bender and cutting the pipe to form a U-shaped pipe;
(B) using a restraining jig, restraining the U-shaped pipe in a state in which the pipe ends on both sides thereof are projected;
(C) Using a pressing member in which a core metal and two punches made of a pipe member surrounding the core metal are protruded, the core metal is simultaneously inserted into pipe ends on both sides of the U-shaped pipe. However, the step of inserting each pipe end into the gap between the cored bar and the pipe member,
(D) By moving the pressing member in the direction of the restraining jig, the end portions of the gap-shaped portion are pressed at the end surfaces of the gap portions, and the bent portion outside the U-shaped pipe is moved by the cored bar. By pressing
At the same time that the inside of the bent part of the U-shaped pipe is subjected to a minimal R bending process,
Bending the outside of the bent portion of the U-shaped pipe along the shape of the core metal;
Pipe forming method comprisingIt is.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the invention will be described.
[0011]
1 is a schematic view showing the first bending process, FIG. 2 is a perspective view of one side of a mold used in the second bending process, FIG. 3 is a front view of the other side mold, 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.
[0012]
First, according to the present inventionConcaveThe processing steps until the pipe is formed will be described. In this embodiment,ConcaveThe pipe is formed of a hollow pipe member having a circular cross section.
ConcaveThe pipe is formed by a first bending process in which a bending process with a large radius of curvature is performed, and a second bending process in which a bending process with a small radius of curvature is performed on the pipe member that has been subjected to a large R bending in the first process.
[0013]
In the first step, a straight pipe member is bent with a large curvature radius by a known bending apparatus such as a pipe bender or a cut-off bender, and is 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
[0014]
Next, the U-shaped pipe formed in the first step has the minimum R-bending portion of the present invention.ConcaveThe 2nd process processed into a pipe is explained.
In the second step, the
[0015]
As shown in FIG. 4, the restraining
[0016]
On the upper surface side of the mold 11 (or the mold 13), a
[0017]
When the
[0018]
As shown in FIGS. 5 and 6, the pressing
The
A pipe-shaped gap is formed between the inner periphery of the
[0019]
Here, a processing method using the restraining
Figure 7 shows a U-shaped pipeConcaveIt is explanatory drawing which shows the process in which it processes to a pipe, (a) is sectional drawing which shows the inside of the restraint jig before a process, (b) is sectional drawing which shows the inside of the restraint jig after a process. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the inside of the restraining jig in the middle of processing, FIG. 9 is a cross-sectional view showing the restraining jig for forming the bulge, (a) before bulge forming, and (b) after bulge forming. Show. FIG. 10 is a plan view of the ball mandrel, and FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the inside of the restraining jig showing the use state of the ball mandrel.
[0020]
When the U-shaped pipe is restrained by the both
Then, as shown in FIG. 7B, when the
[0021]
Normally, when the pipe is bent, the thickness of the bent portion
Furthermore, the protrusion inside the pipe end (FIG. 17) that occurs with the change in thickness due to the bending process described above can also be suppressed because the pipe end of the pipe is pressed, and a flat pipe end can be formed. HaveConcavePipes are formed. For this reason, no loss occurs.
[0022]
Note that the lengths of the
[0023]
As described above, the U-shaped pipe is constrained by the restraining
Also,ConcaveSimultaneously with the forming of the pipe, the terminal diameter can be corrected and the pitch can be corrected, and various processing steps can be performed at the same time.
[0024]
In addition, as described above, the U-shaped pipe is pressed from the tube end side by the pressing member.ConcaveWhen forming a pipe, the
[0025]
Also, there is no molded bulgeConcaveIt is also possible to form a bulge on the pipe later. For example, as shown in FIG.ConcaveAn
At this time,ConcaveThere should be no gap between the
Like this, the bulgeConcaveSimultaneous molding at the time of pipe molding, orConcaveAfter the pipe is formed, it can be formed in a separate process.
[0026]
Further, a
And the front-end | tip part of the
[0027]
That is, as shown in FIG. 11, when the
Thus, it is also possible to make the ball mandrel function as a punch for the pressing member.
[0028]
With the above processing method and the processing equipment used for the processing methodConcaveThe pipe can be molded, so there is no need to bend it twice as in the conventional case.ConcaveSince the pipe can be formed, it can be processed with few steps and there is no concern about distortion due to uneven application of force. Also moldedConcaveSince the pipe end portion is flat and does not protrude unnecessarily, loss can be eliminated and cost reduction can be achieved. further,ConcaveSince the terminal diameter can be corrected, the pitch can be corrected, and the bulge can be formed together with the forming of the pipe, a variety of processing steps can be performed at the same time, and the number of processing steps can be reduced.
[0029]
Here, the Example in the case of performing minimum R process to the hairpin-shaped U-shaped pipe which has a long straight part is demonstrated.
FIG.HairpinIt is sectional drawing explaining the shaping | molding processing method of a pipe, (a) is a figure which shows the hairpin-shaped U-shaped pipe before a process, (b) is after a processHairpinIt is a figure which shows a pipe.
As shown in FIG. 12 (a), when performing a minimal R-bending process on the
Further, the pressing
[0030]
In the hairpin-shaped
[0031]
When the
And processedHairpinCompared with the hairpin-like
[0032]
That is, in the processing method described above, the pipe is pressed by the pressing member provided with the cored bar. However, in this embodiment, the cored bars 47 and 47 are inserted into the pipe in advance. Then, pressing is performed by the pressing
[0033]
The processing method of the hairpin-shaped U-shaped pipe in the present embodiment can be applied to the normal processing method described above, and conversely, the processing method of the hairpin-shaped U-shaped pipe in the present embodiment is described above. ofConcaveA pipe processing method can also be applied. That is, when the hairpin-shaped U-shaped pipe of this embodiment is formed, it can be processed by restraining the bending portion and pressing it with a pressing member having a metal core longer than the tube end portion. , Mentioned aboveConcaveIn the pipe processing method, a cored bar may be inserted in advance from the pipe end side and pressed from the bending part side.
[0034]
Next, molding is performed by the processing method and processing apparatus described above.ConcaveThe pipe is shown in FIG. FIG.ConcaveIt is a top view which shows one form of a pipe, (a) no brazing material, (b) brazing material was installed.
As shown in
Also shown in
[0035]
In addition, by using a constraint jig with a different groove shape, a different shape as shown in
In other words, depending on the application, two minimal R-bending was performed at close positions.ConcaveThe pipe can be processed into various shapes.
As shown in
[0036]
WhereConcaveAn example of using a pipe will be described with reference to FIG.
FIG. 16 illustrates the present invention.ConcaveIt is explanatory drawing which compares a pipe with the pipe in a prior art,
(A) is conventionalConcaveExplanatory drawing which shows the usage example of a pipe, (b) is the present inventionConcaveIt is explanatory drawing which shows the usage example of a pipe.
For example, as shown in FIG. 16A, when a pipe formed by bending according to the prior art is inserted into a
That is, compared with the protrusion length L1 of the conventional pipe,ConcaveThe protrusion length L2 of the pipe is small, and the area occupied by the pipe is small. For this reason, the present inventionConcaveBy using pipes, the conventional dead space can be made available.
[0037]
AndConcaveFor example, the pipe is disposed in a heat exchanger installed in a water heater or the like. So as mentioned above,ConcaveWhen a pipe is used, the projecting length of the pipe is reduced and the area occupied by the pipe is reduced, so that a heat exchanger that is smaller than the conventional one can be realized.
[0038]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0039]
That is, as shown in
(A) a step of bending the pipe into a U-shape by a cut-off bender (see FIG. 1) and cutting the pipe to form a U-shaped pipe;
(B) a step of restraining the U-shaped pipe (
(C) Using a pressing member 15 (FIG. 5) in which two cores 19 (FIG. 5) and two punches 16 (FIG. 5) made of a pipe member (FIG. 5: base 18) surrounding the core metal are projected. , While simultaneously inserting the cored bar 19 (FIG. 5) into the pipe ends on both sides of the U-shaped pipe, respectively, the pipe ends are respectively connected to the cored bar 19 (FIG. 5), Inserting into a gap between the pipe member (FIG. 5: base 18);
(D) By moving the pressing member pressing member 15 (FIG. 5) in the direction of the restraining jig pressing member 20 (FIG. 7A), the
At the same time that the bending portion
Bending the bent portion
Pipe formingIt is a construction method.
This eliminates distortion and uneven thicknessConcaveThe pipe can be formed.
Also with the prior artConcave pipe with two L-shapesIn order to mold the material, two minimal R-bending processes were required.ConcaveSince pipes can be molded, it requires fewer stepsConcavePipes can be processed.In addition, when processing from a U-shaped pipe to a concave pipe, no protrusions that need to be cut after forming the concave shape are formed at the pipe ends on both sides of the pipe, thereby preventing loss. .
[0040]
Also,If a concave pipe formed by the processing method of the present invention is used,,
When allocating to heat exchangers, etc., the pipe occupying area is reduced and extra dead space can be saved, so the available space increases and pipes are efficiently placed between parts that are densely arranged. 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 process.
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 process.
FIG. 6 is also a plan view.
[Fig.7] U-shaped pipeConcaveExplanatory drawing which shows the process processed into a pipe.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the inside of a restraining jig in the middle of 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 cross-sectional view of the inside of the restraining jig showing the use state of the ball mandrel.
FIG.HairpinSectional drawing explaining the shaping | molding processing method of a pipe.
FIG. 13ConcaveThe top view which shows one form of a pipe.
FIG. 14ConcaveThe top view which shows another form of a pipe.
FIG. 15 shows another embodiment.ConcaveThe top view which shows the restraining jig | tool for shape | molding a pipe.
FIG. 16 shows the present invention.ConcaveExplanatory drawing which compares a pipe and the pipe in a prior art.
FIG. 17 is formed by a conventional processing method.ConcaveThe top view which shows a pipe.
[Explanation of symbols]
1 Bending machine
10 pipes
10a Molding groove
19 Core
20 Restraint jig
Claims (1)
(b)拘束治具にて、前記U字形パイプを、その両側の管端部を突出させた状態で拘束する工程と、(B) a step of restraining the U-shaped pipe with a restraining jig in a state in which the pipe ends on both sides thereof are projected;
(c)芯金と、前記芯金を囲むパイプ部材からなるパンチが二つ突設される押圧部材を用い、前記U字形パイプの両側にある管端部に、それぞれ、前記芯金を同時に挿入しつつ、前記各管端部を、それぞれ、前記芯金と、前記パイプ部材との間の隙間部に挿入する工程と、(C) Using a core member and a pressing member provided with two punches made of a pipe member surrounding the core metal, the core metal is simultaneously inserted into pipe ends on both sides of the U-shaped pipe. However, the step of inserting each of the tube end portions into the gap between the cored bar and the pipe member,
(d)前記押圧部材を前記拘束治具方向へ移動させることで、前記隙間部の端面にて、前記各管端部を押圧するとともに、前記芯金にて前記U字形パイプの曲げ部外側を押圧することによって、(D) By moving the pressing member in the direction of the restraining jig, the end portions of the U-shaped pipes are pressed by the cored bar while pressing the tube end portions at the end surfaces of the gap portions. By pressing
前記U字形パイプの曲げ部内側を極小R曲げ加工すると同時に、At the same time that the inside of the bent part of the U-shaped pipe is subjected to a minimal R bending process,
前記U字形パイプの曲げ部外側を前記芯金の形状に沿って曲げ加工する工程と、Bending the outside of the bent portion of the U-shaped pipe along the shape of the core metal;
よりなるパイプの成形加工方法。A pipe forming method comprising:
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