特許 7575828 管体成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-22

(45)【発行日】2024-10-30

(54)【発明の名称】管体成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 5/01 20060101AFI20241023BHJP

   B21C 37/06 20060101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

B21D5/01 S

B21C37/06 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024083043

(22)【出願日】2024-05-22

【審査請求日】2024-06-24

(73)【特許権者】

【識別番号】391040135

【氏名又は名称】株式会社富士機械工作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷口 英史

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／１８７４９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第７２７６７５８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第７３８１０１０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第７３４１４２４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公昭６０－５５２０４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公平５－３６１３０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開昭５９－４５０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５８－３２００８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公昭５５－４１８４７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１２／１３６１８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／９１５３０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ５／０１

Ｂ２１Ｃ ３７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に沿って均一の断面形状を呈し、軸回りの回転を規制された柱状体の芯材と、
前記芯材の特定の半径方向である基準方向に沿って前記芯材と相対的に接離自在にされるとともに前記芯材の軸方向の全域に対向する当接面であって前記芯材との間に板状のワークを前記基準方向に沿って挟持する当接面を備えた当接体と、
軸方向に沿って均一の断面形状であって外周に直線部及び円弧部を含む断面形状を呈する柱状体であって、前記基準方向に直交する基準面内で前記基準方向を挟んで互いに接近及び離間自在にして前記芯材に平行に配置された第１押圧材及び第２押圧材と、
前記第１押圧材及び前記第２押圧材における前記直線部又は前記円弧部を前記芯材に選択的に対向させる第１回転機構及び第２回転機構と、
前記芯材を挟んで前記当接体の反対側で前記芯材に軸方向の全域にわたって対向する矯正面であって前記当接面と前記芯材との間に挟持された前記ワークの周面に倣う矯正面を備え、前記基準方向に沿って前記芯材に相対的に移動自在に支持された矯正体と、
前記芯材と前記当接面との間に前記ワークを挟持させる押圧機構と、
前記芯材と前記当接面との間に挟持された前記ワークと前記基準面との前記基準方向における相対位置を変位させる変位機構と、
前記相対位置の変位によって前記芯材と前記当接面との間に挟持された前記ワークが前記基準面を挟む初期位置から完了位置に向かって移動する間に前記第１押圧材及び前記第２押圧材を互いに接近する方向に付勢する第１付勢機構及び第２付勢機構と、
前記ワークが前記完了位置に達した後に互いに離間した前記第１押圧材及び前記第２押圧材の間でワークの両端部を挟んで前記矯正面と前記芯材の周面とを圧接させる第３付勢機構と、
を備えた管体成形装置。

【請求項2】

前記芯材を挟んで前記当接体の反対側で前記芯材に軸方向の全域にわたって対向する保持面を備えるとともに前記基準方向に沿って前記芯材に相対的に移動自在に支持された保持体と、前記相対位置の変位によって前記芯材と前記当接面との間に挟持された前記ワークが前記基準面を挟む初期位置から少なくとも前記基準面を通過するまでの間に前記保持面と前記芯材の周面とを圧接させる第４付勢機構と、を備えた請求項１に記載の管体成形装置。

【請求項3】

前記矯正体及び前記保持体を前記基準方向に沿って移動自在にして一体的に支持するとともに前記矯正面又は前記保持面の何れかを選択的に前記芯材に対向させる選択部材を備え、前記第３付勢機構が前記第４付勢機構を兼ねる請求項２に記載の管体成形装置。

【請求項4】

前記変位機構は、前記基準方向に沿って前記芯材を前記ワークの前記初期位置と前記完了位置との間に移動させる請求項１乃至３の何れかに記載の管体成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、金属製矩形平板のワークを、複数本のロール間に挟んで曲げ加工することで、管状に成形する管体成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属製の管体の製造方法として、ロール成形装置によってワークである金属製矩形平板を筒状に曲げ加工した後、互いに平行な２端部を溶接装置等によって接合する方法が知られている。ロール成形装置は、１本の主ロールと１本以上の副ロールとを含む複数本のロールを、各軸方向を互いに平行にして備えている。ワークは、主ロールと副ロールとの間を通過する際に、曲げ加工による塑性変形を受けて筒状に成形される。

【0003】

従来の一般的なロール成形装置として、主ロールと同等の硬度の材料からなる２本の副ロールを備えた３本ロール成形装置がある（例えば、特許文献１参照。）。３本ロール成形装置は、比較的小径の曲げ加工に適しており、副ロールの周面はワークを挟んで主ロールの周面に圧接しないため、主ロールに対する副ロールの位置を調整することで曲げ径を容易に変更できる。

【0004】

ところが、従来の３本ロール成形装置では、板厚１ｍｍのＳＵＳ３０４等の比較的硬度の高い金属性のワークを外径２２ｍｍ程度の小径の筒状に成形することが難しい。これは、曲げ加工時にワークに大きな曲げ応力が作用し、ワークをロールの間から解放した際に、弾性力によってワークの端部が外側に復元するスプリングバック現象を生じるためである。このスプリングバック現象により、ワークの両端部の間隙が大きくなり、後の接合工程を円滑に行うために縮管工程が必要になる。

【0005】

そこで、出願人は、先に、メインロール、ピンチロール、２本のサイドロール、端曲げプレート、第１移動機構、付勢機構、第２移動機構、第３移動機構及び制御部を備えたロール成形装置を提案した（特許文献２参照。）。

【0006】

メインロール及びピンチロールは、互いの中心軸を平行にして配置され、互いの中心を結ぶ主線に沿って個別に移動自在に軸支されている。２本のサイドロールは、それぞれが主線を挟む両側でメインロールと中心軸を平行にして互いに接離自在に軸支されている。端曲げプレートは、メインロールを挟んでピンチロールの反対側で主線に沿って移動自在に支持され、メインロールの周面に対向する端面がメインロールの周面に沿う形状にされている。第１移動機構は、メインロールをピンチロール側に移動させる。付勢機構は、ピンチロールをメインロールに圧接する方向に選択的に付勢する。第２移動機構は、２本のサイドロールを互いに接離する方向に沿って同一速度で移動させる。第３移動機構は、端曲げプレートを主線に沿って往復移動させる。

【0007】

制御部は、付勢機構及び第１移動機構を動作させてメインロールとピンチロールとで金属製板材のワークにおける周方向の中央部を厚さ方向に挟持した状態で、第２移動機構を動作させて２本のサイドロールを互いに近接する方向に移動させつつメインロールを主線に沿ってピンチロール側に移動させる曲げ工程と、第２移動機構を動作させて２本のサイドロールを互いに離間させるとともに第３移動機構を動作させて端曲げプレートの端面を主線に沿ってメインロールに向かって移動させる端曲げ工程と、をこの順に行うように構成されている。

【0008】

この構成により、周方向の中央部をメインロールとピンチロールとの間に挟持された金属性板材のワークの周面に対して曲げ工程時に２本のサイドロールからメインロールの周方向に沿って十分な押圧力が作用するとともに、ワークの両端部に対して端曲げ工程時に端曲げプレートからメインロールの周面に向かう十分な押圧力が作用する。これによってワークは、確実に円筒状に成形される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１３－２５２５４６号公報

【文献】特開２０１９－２５２５４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかし、特許文献２に記載されたロール成形装置では、比較的硬度の高いワークを、小径の円形断面の管体に成形することはできるが、断面の少なくとも一部に直線部分を含む矩形断面やＤ字形断面等の非円形断面の管体に成形することができない。

【0011】

この発明の目的は、金属製矩形平板のワークを小径の円形断面の管体だけでなく断面の少なくとも一部に直線部分を含む非円形断面の管体をも容易に成形することができる管体成形装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この発明の管体成形装置は、芯材、当接体、第１押圧材及び第２押圧材、第１回転機構及び第２回転機構、矯正体、押圧機構、変位機構、第１付勢機構、第２付勢機構及び第３付勢機構を備えている。

【0013】

芯材は、軸方向に沿って均一の断面形状を呈し、軸回りの回転を規制された柱状体である。当接体は、前記芯材の特定の半径方向である基準方向に沿って前記芯材と相対的に接離自在にされるとともに前記芯材の軸方向の全域に対向する当接面であって前記芯材との間に板状のワークを前記基準方向に沿って挟持する当接面を備えている。第１押圧材及び第２押圧材は、何れも軸方向に沿って均一の断面形状であって外周に直線部及び円弧部を含む断面形状を呈する柱状体であって、前記基準方向に直交する基準面内で前記基準方向を挟んで互いに接近及び離間自在にして前記芯材に平行に配置されている。第１回転機構及び第２回転機構は、前記第１押圧材及び前記第２押圧材における前記直線部又は前記円弧部を前記芯材に選択的に対向させる。矯正体は、前記芯材を挟んで前記当接体の反対側で前記芯材に軸方向の全域にわたって対向する矯正面であって前記当接面と前記芯材との間に挟持された前記ワークの周面に倣う矯正面を備え、前記基準方向に沿って前記芯材に相対的に移動自在に支持されている。

【0014】

押圧機構は、前記芯材と前記当接面との間に前記ワークを挟持させる。変位機構は、前記芯材と前記当接面との間に挟持された前記ワークと前記基準面との前記基準方向における相対位置を変位させる。第１付勢機構及び第２付勢機構は、前記相対位置の変位によって前記芯材と前記当接面との間に挟持された前記ワークが前記基準面を挟む初期位置から完了位置に向かって移動する間に前記第１押圧材及び前記第２押圧材を互いに接近する方向に付勢する。第３付勢機構は、前記ワークが前記完了位置に達した後に互いに離間した前記第１押圧材及び前記第２押圧材の間でワークの両端部を挟んで前記矯正面と前記芯材の周面とを圧接させる。

【0015】

押圧機構によって金属製矩形平板のワークの一部を芯材と当接面とで挟み、変位機構によってワークが初期位置から完了位置に向かって移動する間に、第１回転機構及び第２回転機構によって直線部又は円弧部を芯材に選択的に対向させた第１押圧材及び第２押圧材を第１付勢機構及び第２付勢機構によって互いに接近させる。

【0016】

ワークが完了位置に達するまで、押圧機構、変位機構、並びに第１付勢機構及び第２付勢機構の動作を継続すると、第１押圧材及び第２押圧材の直線部又は円弧部がワークを厚さ方向に挟んで芯材の周面に圧接し、ワークは芯材の周面形状に倣うように変形する。

【0017】

第１押圧材及び第２押圧材の直線部又は円弧部が互いに最接近してワークが完了位置に達し、ワークの両端部が互いに最接近すると、第１接離機構及び第２接離機構によって第１押圧材及び第２押圧材を互いに離間させる。第１押圧材及び第２押圧材の間で第３付勢機構によって矯正面と芯材の周面と圧接をワークの両端部を挟んで圧接させると、芯材の周面から離間したワークの両端部が芯材の周面と矯正面との間で押圧され、芯材の周面に沿って変形する。ワークは、内周面が全周にわたって芯材の周面に倣う形状の管体に成形される。

【0018】

この構成において、保持体及び第４付勢機構を備えることもできる。保持体は、前記芯材を挟んで前記当接体の反対側で前記芯材に軸方向の全域にわたって対向する保持面を備え、前記基準方向に沿って前記芯材に相対的に移動自在に支持されている。第４付勢機構は、前記相対位置の変位によって前記芯材と前記当接面との間に挟持された前記ワークが前記基準面を挟む初期位置から少なくとも前記基準面を通過するまでの間に前記保持面と前記芯材の周面とを圧接させる。当接体との間にワークの一部を挟んだ状態の芯材における軸方向の全域の周面と保持面とが直接圧接することで、芯材の軸方向の撓みを防止でき、長尺の管体を正確に成形できる。

【0019】

この場合に、前記矯正体及び前記保持体を前記基準方向に沿って移動自在にして一体的に支持するとともに前記矯正面又は前記保持面の何れかを選択的に前記芯材に対向させる選択機構を備え、前記第３付勢機構が前記第４付勢機構を兼ねるものとして、構成を簡略化することもできる。

【0020】

また、前記基準方向において前記芯材を移動自在に支持するとともに、前記変位機構は前記芯材を前記初期位置と前記完了位置との間に移動させるものとし、第１押圧材、第２押圧材、第１回転機構及び第２回転機構を前記基準方向について固定することで、構造を簡略化できる。

【発明の効果】

【0021】

この発明によれば、金属製矩形平板のワークを小径の円形断面の管体だけでなく断面の少なくとも一部に直線部分を含む非円形断面の管体をも容易に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】この発明の第１の実施形態に係る管体成形装置の断面図である。

【図2】（Ａ）～（Ｈ）は、同管体成形装置による円形管体の成形時の動作を示す側面の概略図である。

【図3】（Ａ）～（Ｈ）は、同管体成形装置による四角形管体の成形時の動作を示す側面の概略図である。

【図4】（Ａ）～（Ｈ）は、同管体成形装置によるＤ字形管体の成形時の動作を示す側面の概略図である。

【図5】この発明の第２の実施形態に係る管体成形装置の断面図である。

【図6】（Ａ）～（Ｈ）は、同管体成形装置による円形管体の成形時の動作を示す側面の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に、この発明の実施形態に係る管体成形装置について、図面を参照しつつ説明する。

【0024】

図１に示すように、この発明の第１の実施形態に係る管体成形装置１００は、芯材１、当接体２、第１押圧材３Ａ、第２押圧材３Ｂ、第１回転機構４Ａ,第２回転機構４Ｂ、矯正体５、保持体６、押圧機構７、変位機構８、第１付勢機構９Ａ、第２付勢機構９Ｂ、第３付勢機構１０、選択機構１１を備えている。

【0025】

芯材１は、軸方向に沿って均一の断面形状を呈する柱状体であり、軸方向の両端部がチャック１１１を介して回転を規制されてスライダ１１２に固定されている。スライダ１１２は、図示しないフレームに配置された一対のスライダガイド１１３に沿って移動自在にされている。スライダガイド１１３の長手方向は、芯材１の特定の半径方向である基準方向Ｌ１に一致する。芯材１は、スライダ１１２とともに基準方向Ｌ１に沿って移動する。なお、この実施形態において、垂直方向を基準方向Ｌ１としている。

【0026】

管体成形装置１００は、金属製矩形平板のワークを芯材１の周面に巻き付けて管体を成形する。したがって、芯材１の断面形状は、成形すべき管体の内部形状に一致する。成形すべき管体の内部形状に応じた断面形状の芯材１が、スライダ１１２に固定される。

【0027】

当接体２は、基準方向Ｌ１を法線方向とする水平面で構成された当接面２１を備えている。当接面２１は、芯材１の軸方向の全域にわたって、芯材１の周面に対向する。当接面２１は、芯材１の周面に向かって凸となる円弧状に形成することもできる。管体成形装置１００の管体成形時には、当接面２１は、ワークの一部を厚さ方向に挟んで芯材１の周面に基準方向Ｌ１に沿って圧接する。当接体２は、当接体台２２に固定されている。当接体台２２は、一対の当接体ガイド２３を介して基準方向Ｌ１に沿って昇降自在にされている。

【0028】

第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂは、基準方向Ｌ１に直交する基準面Ｐ１内で基準方向Ｌ１を挟んで芯材１に平行に配置されている。第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂは、それぞれ支持台３３Ａ及び３１Ｂ支持台に軸支されている。第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂは、一例として直線部３１Ａ及び直線部３１Ｂと円弧部３２Ａ及び円弧部３２Ｂとを含む軸方向に沿って均一の断面形状を呈する柱状体である。

【0029】

第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂの断面形状は、成形すべき管体の形状に応じて、円弧部３２Ａ及び円弧部３２Ｂの曲率を部分的に変更することもでき、一部に凹状の円弧部を有するものとすることもできる。管体成形装置１００の管体成形時には、直線部３１Ａ又は直線部３１Ｂと円弧部３２Ａ又は円弧部３２Ｂとが、ワークの他の一部を厚さ方向に挟んで芯材１の周面に基準面Ｐ１内で圧接する。

【0030】

第１回転機構４Ａ及び第２回転機構４Ｂは、それぞれ支持台３３Ａ及び支持台３３Ｂに取り付けられている。第１回転機構４Ａ及び第２回転機構４Ｂは、一例として油圧シリンダで構成され、そのシャフト４１Ａ及びシャフト４１Ｂが第１押圧材３Ａの回転軸３４Ａ及び第２押圧材３Ｂの回転軸３４Ｂにリンク３５Ａ及びリンク３５Ｂを介して接続されている。

【0031】

第１回転機構４Ａ及び第２回転機構４Ｂが、シャフト４１Ａ及びシャフト４１Ｂを軸方向に進退移動させると、リンク３５Ａ及びリンク３５Ｂを介して回転軸３４Ａ及び回転軸３４Ｂが回転する。シャフト４１Ａ及びシャフト４１Ｂの移動量に応じて、第１押圧材３Ａの直線部３１Ａ又は円弧部３２Ａと第２押圧材３Ｂの直線部３１Ｂ又は円弧部３２Ｂとが芯材１の周面に選択的に対向する。

【0032】

第１付勢機構９Ａ及び第２付勢機構９Ｂは、一例として図外のフレームに固定された油圧シリンダであり、第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂをそれぞれ軸支した支持台３３Ａ及び支持台３３Ｂを第１押圧材ガイド３６Ａ及び第２押圧材ガイド３６Ｂに沿って往復移動させるとともに、芯材１に向けて付勢する。第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂは、支持台３３Ａ及び支持台３３Ｂとともに互いに接近又は離間する。

【0033】

第１付勢機構９Ａ及び第２付勢機構９Ｂは、例えば支持台３３Ａ及び支持台３３Ｂに固定されたラックギアに噛合するピニオンギアを回転軸に固定したモータで構成し、第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを芯材１に対して往復移動させる機能のみを有するものとすることができる。この場合に、第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを芯材１に向けて付勢する油圧シリンダ等を別途備えることになる。

【0034】

矯正体５は、芯材１に選択的に対向する矯正面５１を備えている。矯正面５１は、管体成形時に当接面２１と芯材１との間に挟持されたワークの両端部に圧接する。矯正面５１は、管体成形時に当接面２１と芯材１との間に挟持されたワークの外周面に倣う形状で構成される。例えば、芯材１の周面における矯正面５１の対向部分が外側に凸となる円弧である場合は、矯正面５１の断面は芯材１の半径にワークの厚みを加えた成形後のワークの外周面の半径と等しい半径の凹状の円弧で構成される。

【0035】

管体成形装置１００の管体成形時には、矯正体５は、矯正面５１が芯材１を挟んで基準方向Ｌ１に沿う当接体２の反対側で芯材１の軸方向の全域にわたって芯材１の周面に対向する位置に移動する。この状態から、矯正体５が基準方向Ｌ１に沿って芯材１に相対的に接近し、矯正面５１がワークの両端部を厚さ方向に挟んで芯材１の両端部に基準方向Ｌ１に沿って圧接する。

【0036】

保持体６は、芯材１の周面に軸方向の全域にわたって選択的に対向する保持面６１を備えている。保持面６１は、管体成形装置１００の管体成形時に芯材１の周面に圧接する。保持面６１は、成形すべき管体の断面形状に応じて芯材１の断面形状が変化することを考慮して水平面で構成することができ、より好ましくは芯材１の周面に向かって凸となる円弧で構成することができる。

【0037】

管体成形装置１００の管体成形時には、保持体６は、矯正面５１が芯材１を挟んで基準方向Ｌ１に沿う当接体２の反対側で芯材１の軸方向の全域にわたって芯材１の周面に対向する位置に移動する。この状態から、矯正体５が基準方向Ｌ１に沿って芯材１に相対的に接近し、矯正面５１がワークの両端部を厚さ方向に挟んで芯材１の両端部に基準方向Ｌ１に沿って圧接する。

【0038】

押圧機構７は、一例として図外のフレームに固定された油圧シリンダである。押圧機構７は、当接体２が固定された当接体台２２を一対の当接体ガイド２３の間で基準方向Ｌ１に沿って往復移動させるとともに、管体成形時には当接体２を芯材１に向けて付勢して当接面２１と芯材１の周面との間にワークの一部を挟持させる。押圧機構７の付勢力による当接面２１の最上方の位置は、基準面Ｐ１より上方の開始位置として予め規定されている。

【0039】

変位機構８は、スライダ１１２をスライダガイド１１３に沿って往復移動させる。ワークは、管体成形の開始前に基準面Ｐ１より上方で芯材１と当接体２との間に搬入され、管体成形時には芯材１の周面と当接面２１との間に挟持された状態で基準面Ｐ１より上方から下方に移動する。管体成形の開始前には芯材１と当接面２１との間にワークを搬入するための十分な間隔を設ける必要がある一方、管体成形の開始後には芯材１の周面と当接面２１との間にワークを挟持する必要がある。変位機構８は、スライダ１１２に保持された芯材１を基準方向Ｌ１に沿って基準面Ｐ１を上下に通過する範囲で、当接体２とは独立して移動させる。

【0040】

選択機構１１は、一例として矯正体シリンダ１２、保持体シリンダ１３、選択機構支持部材１４を備えている。選択機構支持部材１４は、一対の選択機構ガイド１４３の間で基準方向Ｌ１に沿って移動自在にされている。矯正体シリンダ１２及び保持体シリンダ１３は、選択機構支持部材１４の上部の固定部１４１に固定されている。選択機構支持部材１４は、芯材１の軸方向の全長にわたる押圧部１４２を備えている。

【0041】

選択機構支持部材１４の下部には、矯正体リンク１５の回転軸１５１及び保持体リンク１６の回転軸１６１が軸支されている。矯正体リンク１５の一端部には矯正体シリンダ１２のピストンロッド１２１の下端が軸支されており、矯正体リンク１５の他端部には矯正体５が固定されている。保持体リンク１６の一端部には保持体シリンダ１３のピストンロッド１３１の下端が軸支されており、保持体リンク１６の他端部には保持体６が固定されている。

【0042】

矯正体シリンダ１２のピストンロッド１２１又は保持体シリンダ１３のピストンロッド１３１を下降させると、矯正体リンク１５又は保持体リンク１６が矯正体５の上面又は保持体６の上面が押圧部１４２の下面に当接する位置に回転する。矯正体シリンダ１２のピストンロッド１２１又は保持体シリンダ１３のピストンロッド１３１を上昇させると、矯正体リンク１５又は保持体リンク１６が矯正体５の上面又は保持体６の上面が押圧部１４２の下面から離間する位置に回転する。

【0043】

選択機構１１の矯正体シリンダ１２又は保持体シリンダ１３に流体を選択的に供給することで、矯正体５の上面又は保持体６の上面の何れか一方が押圧部１４２の下面に当接し、矯正面５１又は保持面６１の何れか一方が芯材１の周面に対向する。管体成形装置１００は、選択機構１１を介して、管体成形時に矯正面５１又は保持面６１の何れか一方を選択的に芯材１の周面に対向させる。

【0044】

第３付勢機構１０は、一例として油圧シリンダで構成され、ロッド１１０の下端部に押圧部１４２の上端部が係止されている。第３付勢機構１０は、ロッド１１０の進退により、押圧部１４２の上端部を昇降させ、一対の選択機構ガイド１４３の間で選択機構支持部材１４を基準方向Ｌ１に沿って往復移動させる。芯材１の周面と矯正面５１又は保持面６１との相対位置が変化する。第３付勢機構１０から矯正体５又は保持体６に作用する下方向の押圧力は、押圧機構７から当接体２に作用する上方向の押圧力より大きい。

【0045】

管体成形装置１００は、複数対の位置決めロール１７を備えている。位置決めロール１７は、芯材１の軸方向に沿って備えられ、管体成形装置１００内に搬入されたワークの両端面に当接し、管体成形開始前におけるワークの位置を規定する。位置決めロール１７は、支持台３３Ａ及び支持台３３Ｂに取り付けられた移動機構１７１の可動部１７２に、水平方向における第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂの外側で、周面を第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂの最上面に対向させて軸支されている。可動部１７２の進退により、位置決めロール１７がワークの両端面に接離する。

【0046】

図２に示すように、管体成形装置１００によって金属製矩形平板のワークＷを円形断面の管体に成形する場合、成形すべき管体の内径を外径とする芯材１、成形すべき管体の外径に等しい径の円弧状の矯正面５１を有する矯正体５を用いる。第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを、直線部３１Ａ及び直線部３１Ｂが上向きに水平となる回転位置で、芯材１との接線距離Ｓ１がワークＷの厚さとなる位置に固定する。また、当接体２の当接面２１を位置決めロール１７と同じ高さに位置させるとともに、芯材１を当接面２１に対して上方に離間させておく。

【0047】

この状態で、位置決めロール１７を介してワークＷの中心が基準方向Ｌ１に一致するように当接体２上に載置し（図２（Ａ）参照。）、変位機構８を介して芯材１を下降させてワークＷの中央部を芯材１と当接体２とで挟持する（図２（Ｂ）参照。）。このとき、変位機構８によって芯材１の上下位置を固定し、押圧機構７から当接体２に対して当接面２１が芯材１に向かう付勢力を作用させる。

【0048】

次いで、選択機構１１によって保持体６の保持面６１を芯材１の周面に対向させ（図２（Ｃ）参照。）、第３付勢機構１０によって保持体６を選択機構１１とともに下降させる。保持面６１が芯材１の周面に当接すると同時に、変位機構８による芯材１の上下位置の固定を解除する。

【0049】

第３付勢機構１０から保持体６に作用する下方向の押圧力は、押圧機構７から当接体２に作用する上方向の押圧力とより大きい。第３付勢機構１０からの保持体６に下方向の押圧力を継続して作用させると、芯材１は、押圧機構７からの上方への付勢力が作用している当接面２１との間にワークＷの中央部を挟持した状態で、ワークＷ及び当接体２と一体的に下降する。芯材１の中心が基準面Ｐ１に達すると、ワークＷの中央部から両端部側が第１押圧材３Ａの円弧部３２Ａ及び第２押圧材３Ｂの円弧部３２Ｂに当接しつつ芯材１の周面に沿って半円形に変形する（図２（Ｄ）参照。）。

【0050】

芯材１の中心が基準面Ｐ１に達した時点で、第１付勢機構９Ａ及び第２付勢機構９Ｂから第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂに互いに接近する方向の押圧力を作用させる。芯材１には、保持面６１、当接面２１、第１押圧材３Ａの円弧部３２Ａ及び第２押圧材３Ｂの円弧部３２Ｂから合計４方向の押圧力が作用する。保持面６１からの押圧力と当接面２１からの押圧力とは、基準方向Ｌ１に沿って対向する。円弧部３２Ａからの押圧力と円弧部３２Ｂからの押圧力とは、基準方向Ｌ１を挟んで対向する。

【0051】

押圧機構７、第１付勢機構９Ａ、第２付勢機構９Ｂ及び第３付勢機構１０からの押圧力の供給を継続すると、ワークＷの半円形に変形した部分よりも両端部側が、円弧部３２Ａ及び円弧部３２Ｂに当接しつつ芯材１の周面に沿って円弧状に変形する。円弧部３２Ａ及び円弧部３２Ｂが保持体６に当接する直前に、押圧機構７からの押圧力の供給を継続しつつ、第１付勢機構９Ａ、第２付勢機構９Ｂ及び第３付勢機構１０からの押圧力の供給を停止する。第１押圧材３C及び第２押圧材３Ｂは、基準方向Ｌ１について位置を固定されており、芯材１の下降が停止する（図２（Ｅ）参照。）。

【0052】

次いで、第３付勢機構１０によって保持体６を上方に移動させ、選択機構１１によって保持面６１が芯材１に対向しない位置に退避させ、第１付勢機構９Ａ及び第２付勢機構９Ｂからの押圧力の供給を再開する。芯材１が下降を再開するとともに、第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂが互いに最接近する（図２（Ｆ）参照。）。

【0053】

第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂが最接近した際に、ワークＷにおいて円弧部３２Ａ及び円弧部３２Ｂが当接する位置よりも両端側は、円弧部３２Ａ及び円弧部３２Ｂによる押圧を受けず、接線方向に沿って芯材１の周面から離間している。また、変形によってワークＷ内に生じた応力が、ワークＷの両端部において円弧部３２Ａ及び円弧部３２Ｂが当接した部分に芯材１の周面から離間する方向に作用し、ワークＷの両端部を芯材１の周面からさらに離間させる。

【0054】

そこで、第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを互いに離間させるとともに、選択機構１１によって矯正体５の矯正面５１を芯材１に対向させ（図２（Ｇ）参照。）、第３付勢機構１０によって矯正体５を芯材１に向かって下降させる（図２（Ｈ）参照。）。ワークＷの両端部が矯正面５１で押圧されて芯材１の周面に沿って変形し、ワークＷは内周面が全集にわたって芯材１の周面に倣う形状の円筒管に成形される。

【0055】

この後、変位機構８によって芯材１の上下位置を固定し、第１付勢機構９Ａ及び第２付勢機構９Ｂを介して第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを互いに離間させるとともに、押圧機構７を介して当接体２を芯材１から離間させる。円筒管に成形されたワークＷは、芯材１の軸方向に沿って芯材１の一端側から引き出すことができる。

【0056】

図３に示すように、管体成形装置１００によって金属製矩形平板のワークＷを矩形断面の角管に成形する場合、成形すべき角管の内法を外寸とする芯材１０１を変位機構８に保持させ、平面状の矯正面１０５１を有する矯正体１０５を選択機構１１に取り付ける。この状態で、図２（Ａ）～（Ｆ）と同様の処理を行うことにより、ワークＷの内周面が、芯材１０１の周面の３面に沿う形状に変形する。この時、ワークＷの両端部付近が、芯材１０１の上面に接近する（図３（Ａ）～（Ｆ）参照。）。

【0057】

ワークＷには変形によって内部応力を生じるため、ワークＷの両端部は第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂの離間に伴って芯材１０１の上面から離間する。そこで、押圧機構７を介して芯材１０１の上面が基準面Ｐ１の上方に達するまで当接体２を上昇させ、直線部３１Ａ及び直線部３１ＢがワークＷを挟んで芯材１０１に対向するように第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを回転させる。さらに、第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを互いに接近するように付勢し、選択機構１１によって矯正体１０５の矯正面１０５１を芯材１０１に対向させる（図３（Ｇ）参照。）。

【0058】

この状態から、第３付勢機構１０によって矯正体１０５を芯材１０１に向かって下降させることにより、ワークＷの両端部が矯正面１０５１で押圧されて芯材１０１の上面に密着するように変形する。芯材１０１の両側面におけるワークＷの密着状態が第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂの直線部３１Ａ及び直線部３１Ｂの押圧力によって維持されており、ワークＷは内寸が芯材１０１の外寸に倣う形状の角管に成形される（図３（Ｈ）参照。）。

【0059】

図４に示すように、管体成形装置１００によって金属製矩形平板のワークＷをＤ字形断面の異形管に成形する場合、成形すべき角管の内法を外寸とする芯材２０１を変位機構８に保持させ、平面状の矯正面２０５１を有する矯正体２０５を選択機構１１に取り付ける。この状態で、図２（Ａ）～（Ｆ）と同様の処理を行うことにより、ワークＷの内周面の一部が、芯材２０１の周面の連続する２平面及び曲面の一部に沿う形状に変形する。この時、ワークＷの両端部付近が、芯材１０１の上面側に接近する（図４（Ａ）～（Ｆ）参照。）。

【0060】

ワークＷには変形によって内部応力を生じるため、ワークＷの両端部は第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂの離間に伴って芯材２０１の上面から離間する。そこで、押圧機構７を介して芯材２０１の上面が基準面Ｐ１の上方に達するまで当接体２を上昇させ、直線部３１Ａ及び円弧部３２ＢがワークＷを挟んで芯材２０１に対向するように第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを回転させる。さらに、第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂを互いに接近するように付勢し、選択機構１１によって矯正体２０５の矯正面２０５１を芯材２０１に対向させる（図４（Ｇ）参照。）。

【0061】

この状態から、第３付勢機構１０によって矯正体２０５を芯材２０１に向かって下降させることにより、ワークＷの両端部が矯正面２０５１で押圧されて芯材２０１の上面側に密着するように変形する。芯材２０１の両側面におけるワークＷの密着状態が第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂの直線部３１Ａ及び円弧部３２Ｂの押圧力によって維持されており、ワークＷは内寸が芯材２０１の外寸に倣う形状の異形管に成形される（図４（Ｈ）参照。）。

【0062】

上述のように、管体成形装置１００によれば、成形すべき管体の断面形状に応じた芯材１を用いることで、円形、矩形又はＤ字形に限らず、任意の非円形断面形状の管体を成形することができる。また、成形すべき管体の軸長に一致する長さの保持体６を用いることで、ワークの硬度の高いワークＷについても芯材１の撓みを防止でき、任意の非円形断面形状の長尺の管体を確実に成形することができる。

【0063】

図５に示すように、この発明の第２の実施形態に係る管体成形装置２００は、管体成形装置１００の選択機構１１に変えて選択機構２１１を備え、管体成形装置１００の保持体６を削除したものであり、その他の構成は管体成形装置１００と同様である。選択機構２１１は、保持体６の削除にともなって、選択機構１１から保持体シリンダ１３及び保持体リンク１６を省略支している。管体成形装置２００は、硬度の低い金属製矩形平板のワークＷを短尺の円形断面の管体に成形する。

【0064】

選択機構１１において、矯正体シリンダ１２に流体を選択的に供給することで、矯正体５の上面が押圧部１４２の下面に当接し、矯正面５１が芯材１の周面に対向する。管体成形装置２００は、選択機構２１１を介して、管体成形時に矯正面５１を選択的に芯材１の周面に対向させる。

【0065】

管体成形装置２００によって硬度の低い金属製矩形平板のワークＷを短尺の円形断面の管体に成形する場合、芯材１に撓みを生じることがない。そこで、管体成形装置２００による管体成形時には、図６に示すように、図２（Ｃ）～（Ｅ）における保持体６による芯材１の押圧を省略している。硬度の低い金属製矩形平板のワークＷを短尺の角管及び短尺のＤ字形断面の異形管に成形する場合にも、図３（Ｃ）～（Ｅ）並びに図４（Ｃ）～（Ｅ）における保持体６による芯材１の押圧を省略できる。

【符号の説明】

【0066】

１－芯材
２－当接体
３Ａ－第１押圧材
３Ｂ－第２押圧材
４Ａ－第１回転機構
４Ｂ－第２回転機構
５－矯正体
６－保持体
７－押圧機構
８－変位機構
９Ａ－第１付勢機構
９Ｂ－第２付勢機構
１０－第３付勢機構
１１－選択機構

【要約】

【課題】金属製矩形平板のワークを小径の円形断面の管体だけでなく断面の少なくとも一部に直線部分を含む非円形断面の管体をも容易に成形することができるようにする。
【解決手段】管体成形装置１０に、軸回りの回転を規制した芯材１、芯材１との間にワークＷの中央部を挟持する当接体２、ワークＷを挟んで芯材１に水平方向の両側から圧接する第１押圧材３Ａ及び第２押圧材３Ｂ、ワークＷの両端部を挟んで芯材１に当接体２の反対側から圧接する矯正体５、芯材１の周面に当接体２の反対側から圧接する保持体６を備えた。ワークＷを芯材１の互いに直交する４方向から押圧することで、ワークＷは芯材１の外寸に一致する内寸の管体に成形される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】