[发明专利]金属管弯曲加工装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及使金属管的直线部和环状加热机构直线地相对移动并且使金属管的弯曲部旋转而弯曲金属管的金属管弯曲加工，详细涉及在通过这种直线前进及旋转而进行金属管的弯曲加工时对金属管施加拉力而进行压缩弯曲的金属管弯曲加工装置及金属管弯曲加工方法。

背景技术

图7(a)～(d)中任何一项都是以局部剖面来表示现有的金属管加工装置的结构的模式图，(a)表示作为一般弯曲装置的金属管弯曲加工装置10，(b)表示作为增厚装置的金属管压缩加工装置41，(c)表示作为转矩施加式的压缩弯曲装置的金属管弯曲加工装置45，(d)表示作为拉力施加式的压缩弯曲装置的金属管弯曲加工装置49。

在图7(a)表示局部剖面模式图的金属管弯曲加工装置10具备：环状加热机构11，是在旋转自如的状态下只以推力来弯曲的一般弯曲装置(例如参照后述的专利文献1)的主要部分，并且在相对于金属管8的弯曲加工对象部分进行加热时，将宽度窄的环状部分(窄幅环状升温部)从其外周加热成高温；直线前进机构20，通过使金属管8的直线部以直线前进速度V向环状加热机构11的一方直线前进，使环状加热机构11和金属管8相对移动；以及旋转机构30，使金属管8的弯曲部旋转。

环状加热机构11例如由高频感应器构成，加热之后若需要冷却，则邻接设置环状的放水冷却单元等。

在图示的情况下，直线前进机构20包括驱动马达23、将其输出轴的旋转运动转换成夹持器21的直线运动的进给丝杠22、以及把持金属管8的后端部的夹持器21，若能够与环状加热机构11及旋转机构30相对移动，则也可以是使用车轮或轨道等的其他的机构。直线前进速度V基本上是一定速度，但是也可以存在调速。

旋转机构30具有坚固的臂31、其旋转端部的夹持器32以及可旋转地支撑臂31的支撑轴33，还存在附设可改变弯曲半径R的夹持器位置调整机构的情况。臂31的旋转中心位置(33)与金属管8的窄幅环状升温部中的弯曲加工时变形部位BP(弯曲点)相对应，并位于与金属管8的直线部正交的一个垂直面上(参照双点划线)。

在使用该金属管弯曲加工装置10对金属管8进行一般弯曲加工的情况下，首先，使弯曲前的笔直的金属管8间隙插入于环状加热机构11中，使金属管8的前端部把持于夹持器32上，并且使金属管8的后端部把持于夹持器21上。然后，用环状加热机构11将金属管8的弯曲加工对象部位的局部(窄幅环状升温部)继续加热成高温，并且用直线前进机构20以直线前进速度V向轴向、长度方向继续输送金属管8。于是，金属管8的后端侧(直线部)向环状加热机构11直线前进，金属管8之中来到环状加热机构11的地方的部分(窄幅环状升温部)被加热而软化，金属管8的前端侧(弯曲部)用旋转机构30来改变方向而弯矩对其起作用，因此金属管8在窄幅环状升温部的弯曲加工时变形部位BP依次弯曲。

由于其弯曲半径R通过旋转机构30的引导而被强制规定，在其限制之下使上述的弯矩发生所需的推力Ps从直线前进机构20施加在金属管8的后端部，因此与其推力Ps相同的一般压缩力Pn作用于金属管8的直线部及弯曲加工时变形部位BP。由于一般压缩力Pn作为在以直线前进速度V进行弯曲加工时的反力而产生，因此虽然不是能够直接控制的确定的物理量，但是若为其估计值，则能够通过在基准推力计算值Po乘上平均增壁率μ而计算出来。基准推力计算值Po是忽视由一般压缩力Pn引起的增壁而计算的推力，由屈服点、耐力σ和管径D和管厚t以及弯曲半径R，以公式[Po＝{σ·(D-t)·(D-t)·t}/R]来计算。

在这种通过前端侧的自由旋转和后端侧的直线移动而进行的一般弯曲中，弯曲加工部之中内侧因压缩而增壁，弯曲加工部之中外侧因拉伸而减壁。

由于减壁造成金属管8的强度降低等而不妥当，因此为了抑制减壁并且将其解除，进行压缩弯曲。在压缩弯曲中，对金属管8的弯曲加工时变形部位BP施加附加压缩力Pc并且使金属管8进行前端侧旋转运动和后端侧直线移动，还能够将相同的加工分为先施行的增厚加工和后施行的一般弯曲加工而进行，在此情况下，增厚加工利用金属管压缩加工装置41对笔直的金属管8进行。