JP2000280027A

JP2000280027A - 円錐パイプの製造装置

Info

Publication number: JP2000280027A
Application number: JP11090692A
Authority: JP
Inventors: Takashi Komiyama; 隆士込山
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP3547640B2

Abstract

(57)【要約】【課題】様々な円錐パイプをスリップ痕や端面の潰れ
等の瑕疵なく容易に製造できる装置を提供する。【解決手段】同一テーパ形状の上ロール１及び下ロー
ル２と、一対のサイドロール３、４とを備え、上ロール
１と下ロール２とを同一径の部分を対向させて下ロール
２を昇降自在に配置し、各サイドロール３、４の両端を
それぞれ単独で昇降可能とする。上下ロール１、２に挟
んだ扇状材料を内周側と外周側の移動長さの差に応じた
速度で送りつつ、サイドロール３、４の各端の上昇を制
御して円錐に成形し、端曲げを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ホッパ、サイ
ロ、レジューサ等に使用する円錐パイプを、扇状の金属
板をロールで曲げることにより製造する装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、円錐パイプの製造に際し、ス
トレート形状の３本又は４本のロールで扇状材料を挟
み、その内周縁がロールの軸方向に移動するのを規制し
つつ扇状材料を送って円錐状に曲げる装置が用いられて
いるが、このような装置では、扇状材料の送り調整等が
難しく、作業者に高度な熟練が要求されるほか、扇状材
料は内周側と外周側とで移動長さが異なるため、ロール
と材料との間に滑りが生じ、製品の外周面にスリップ痕
が残ったり、また、扇状材料の内周縁の移動を規制する
際、その端面が潰れたりするという問題がある。

【０００３】上記のような問題は、製造すべき円錐パイ
プの仕様に対応したテーパ状ロールで加工すれば生じな
いが、この場合、製品の種類ごとにロールを用意してお
き、これらを交換しなければならず、多大な手間とコス
トを要する。

【０００４】これらの問題に対処するため、特開平７−
９６３３０号公報では、３本のテーパ状ロールを、それ
ぞれシャフトに対して自由に回転できる状態と、固定さ
れた状態とを選択できる複数の分割ロールから構成し、
扇状材料の送りに必要な最小限の分割ロールのみをシャ
フトに固定し、他の分割ロールをシャフトに対し自由に
回転可能として前記スリップを抑制し、様々な円錐パイ
プを製造できるようにした装置が提案されている。

【０００５】しかしながら、この装置は、固定した分割
ロールとの擦れにより製品の外周面に残るスリップ痕が
需要者の許容範囲を越える場合には使用できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
様々な円錐パイプをスリップ痕や端面の潰れ等の瑕疵な
く容易に製造できる装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明に係る装置は、同一テーパ形状の上
ロール及び下ロールと、一対のストレート形状のサイド
ロールとを備え、上ロールと下ロールとを同一径の部分
を対向させて下ロールを昇降自在に配置し、各サイドロ
ールの両端をそれぞれ単独で昇降させる装置を配し、前
記サイドロールの近傍に、上ロールの軸方向に対し平行
に移動する位置決め具を設け、この位置決め具に内周縁
を沿わせて所定の位置にセットした扇状材料を上下ロー
ルの間に挟み、上ロールの回転駆動に伴い内周側と外周
側の移動長さの差に応じた速度で送りつつ、サイドロー
ルの各端の昇降を制御して円錐に成形し、端曲げを行う
こととしたのである。

【０００８】このように構成すると、様々な製品の扇状
材料を上下ロールとの間に滑りを生じさせることなく曲
げることができ、また、端曲げを通常の円弧曲げに連続
した曲率で行うことができる。

【０００９】さらに、前記各サイドロールの近傍に、上
ロールの軸方向に移動する位置決め具を設け、この位置
決め具に扇状材料の内周縁を沿わせることにより、扇状
材料を所定の位置にセットできるようにすると、作業性
及び精度が向上する。

【００１０】また、前記サイドロールの外周に複数の環
状リングを設けると、サイドロールをテーパ状としなく
ても、サイドロールと扇状材料との滑りが防止されるの
で、サイドロールの複雑な制御を行うことなく、良好な
仕上がりが得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１及び図２に示すように、この
発明に係る円錐パイプの製造装置は、同一テーパ形状の
上ロール１及び下ロール２と、前後一対のサイドロール
３、４とを備えており、サイドロール３、４の両側方に
は位置決め具５が設けられている。

【００１２】前記上ロール１と下ロール２とは、図３及
び図５に示すように、同一径の部分が対向するように軸
線を揃えて配置され、下ロール２は油圧シリンダ６の駆
動により昇降する。下ロール２の両端部は球面滑り軸受
７を介して油圧シリンダ６の連結杆８に連結され、この
連結杆８はフレームに固設されたガイド８ａに案内され
る。そして、下ロール２が昇降しても、上下ロール１、
２の対面部は常に平行に保たれるようになっている。

【００１３】上ロール１の大径側端部には、図１乃至図
３に示すように、減速機付きモータ９が接続され、この
モータ９の駆動に伴い上ロール１は回転する。上ロール
１の小径側端部は、図６に示すように、シリンダ１０の
伸縮に伴いピン１１を軸として起伏する支持片１２によ
り軸受１３を介して支持され、軸受１３の内面は上ロー
ル１の軸端部に対応したテーパとなっている。この支持
片１２を伏倒させると、上ロール１の小径側端部は軸受
１３から抜け出してフリーとなる。

【００１４】前記サイドロール３、４は、図２及び図４
に示すように、両端部を除いて径が等しいストレート状
のものであり、その両端部は、図４及び図５に示すよう
に、それぞれ球面滑り軸受１５を介して油圧シリンダ１
４の連結杆１６に連結され、油圧シリンダ１４の駆動に
より単独に昇降可能とされている。この連結杆１６はフ
レームに固設されたガイド１６ａに案内され、サイドロ
ール３、４の軸線の傾きは、成形する製品の形状に応じ
て任意の角度に設定できるようになっている。また、サ
イドロール３、４の外周には多数の環状リング１７が嵌
められており、この環状リング１７として、ころがり軸
受が使用されている。

【００１５】前記位置決め具５は、図２及び図５に示す
ように、円柱状のロールであり、スライダ１８に上下方
向の軸を中心として回動自在に取り付けられている。ス
ライダ１８は、上ロール１の軸方向に延びるレール１９
に載置され、同方向のねじ軸２０に螺合している。ねじ
軸２０の一端にはサーボモータ２１が接続され、このサ
ーボモータ２１でねじ軸２０を回転させることにより、
位置決め具５はスライダ１８と共にレール１９に沿って
移動する。

【００１６】この装置では、図示省略した制御部に製品
の仕様を入力すると、油圧シリンダ６、モータ９、油圧
シリンダ１４及びサーボモータ２１がプログラムに基づ
いて自動的に制御される。

【００１７】いま、上記のような装置を使用して、図７
に示すように、小径Ａ、大径Ｂ、長さＬの円錐パイプを
製造する場合を考える。この装置の制御部には、製品と
なる円錐パイプの小径Ａ、大径Ｂ、長さＬを入力する。
なお、この小径Ａ及び大径Ｂは製品の内径又は外径であ
るが、材料の厚さが大きい場合には、その板厚ｔを入力
し、位置決め具５の位置算出時に補正する。以下、制御
部で行われる処理を、円錐曲げ加工の理論にと共に解説
する。

【００１８】まず、次式により円錐パイプの頂角θを求
める。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、上ロール１の回転時にその外周面
の展開形状が上記円錐パイプの扇状材料の形状に一致す
る場所が上ロール１の軸方向には存在する。この小径端
側からの位置ｘと回転数ｎとを求める。

【００２１】図８に示すように、上ロール１の頂角β、
小径Ｃ、大径Ｄは既知であり、位置ｘにおける上ロール
１の直径をＥ、そこから円錐パイプの母線の長さｙだけ
離れた位置の直径をＦとする。このｙは、図７を参照し
て、次式により求められる。

【００２２】

【数２】

【００２３】そして、上ロール１において、式（１）と
同様に、

【００２４】

【数３】

【００２５】の関係が得られ、式（１）及び式（３）よ
り、

【００２６】

【数４】

【００２７】の関係が得られる。また、上ロール１の位
置ｘ、ｙ及び小径Ｃと直径Ｅ、Ｆとの関係は、

【００２８】

【数５】

【００２９】式（４）のＦ−Ｅに式（７）の右辺を代入
し、

【００３０】

【数６】

【００３１】このｙに式（２）の右辺を代入し、

【００３２】

【数７】

【００３３】上ロール１の直径Ｅの部分での周長と円錐
パイプの小径側周長とは等しくなることから、

【００３４】

【数８】

【００３５】このＥに式（５）の右辺を代入し、

【００３６】

【数９】

【００３７】の関係が得られる。上記式（９）及び式
（１１）から分かるように、小径Ａ、大径Ｂ、長さＬの
値を制御部に入力すると、円錐パイプの扇形材料をセッ
トすべき位置ｘと上ロール１の回転数ｎが算出される。

【００３８】次に、位置決め具５の位置づけ場所の算出
法を図２を参照しつつ解説する。上述のように、上ロー
ル１に対して扇形材料Ｍをセットすべき位置ｘは求めら
れており、扇形材料Ｍの小径側の半径Ｒは、図７を参照
して、

【００３９】

【数１０】

【００４０】により求められることから、その中心Ｏは
特定される。この扇形材料Ｍの中心Ｏから位置決め具５
の中心までの距離Ｓは、位置決め具５の半径をｒとする
と、

【００４１】

【数１１】

【００４２】このＲに式（１２）の右辺を代入し、

【００４３】

【数１２】

【００４４】扇形材料Ｍの中心Ｏから位置決め具５の中
心までの上ロール１の軸線に平行な線に沿った距離Ｑが
位置決め具５を位置づけるべき場所であり、この距離Ｑ
は、

【００４５】

【数１３】

【００４６】で表され、そのＳに式（１４）の右辺を代
入し、

【００４７】

【数１４】

【００４８】の関係が得られる。この式（１６）から分
かるように、上記制御部への入力値に基づいて、位置決
め具５を位置づけるべき場所が算出され、サーボモータ
２１の駆動により位置決め具５がＱ点に位置づけられる
ので、位置決め具５に扇形材料Ｍの内周縁を沿わせるこ
とにより、扇形材料Ｍを容易に所定の場所にセットする
ことができる。

【００４９】そして、扇形材料Ｍをセットした後、下ロ
ール２を上昇させて扇形材料Ｍを上下ロール１、２でク
ランプし、上ロール１を回転させると、下ロール２は従
動回転して扇形材料Ｍが送られる。この送りと共に、サ
イドロール３又は４の各端の上昇を個別に制御すること
により、扇状材料Ｍの曲げ径に対応するようにサイドロ
ール３又は４を傾動させつつ上昇させ、前記算出値に従
って上ロール１の正逆回転を数回繰り返して扇状材料Ｍ
の曲げ加工を行う。このとき、加工側の反対側に位置す
るサイドロール３又は４は下降させておく。

【００５０】上述の曲げ加工において、扇形材料Ｍは、
内周側と外周側の移動長さの差に応じた速度で上下ロー
ル１、２により送られるので、扇形材料Ｍと上下ロール
１、２との間に滑りが生じることがない。

【００５１】また、サイドロール３、４の外周に多数の
環状リング１７を設けているので、サイドロール３、４
がストレート状のものであっても、その外周と扇形材料
Ｍとの間に滑りが生じることがない。

【００５２】また、扇形材料Ｍは上下ロール１、２でし
っかり挟まれて送られるため、途中でずれる恐れがな
い。このため、成形途中に扇形材料Ｍの送りを案内する
ガイドロール等を設ける必要がない。

【００５３】このように、上記装置では、製造すべき種
々の製品の仕様を制御部に入力することにより、様々な
製品を、外周面にスリップ痕を残したり、端面を潰した
りすることなく、美しく仕上げることができる。

【００５４】なお、理論的には、上下ロール１、２及び
サイドロール３、４の長さを無限大にすれば、どのよう
な円錐パイプでも製造することができるが、実際には、
需要のある製品を製造可能な範囲内で各ロール１乃至４
の寸法を定める。

【００５５】ところで、上記加工では、扇形材料Ｍの両
端部に不十分な成形部が残る。この部分を成形するた
め、上記装置では、図９（ａ）に示すように、扇形材料
Ｍの後端を上下ロール１、２の中心を結ぶ線に合わせ、
サイドロール４を上昇させて扇形材料Ｍの後端部の不十
分な成形部をプレスする。なお、このとき、サイドロー
ル３は下降させておく。また、図９（ｂ）に示すよう
に、扇形材料Ｍの前端を上下ロール１、２の中心を結ぶ
線に合わせ、サイドロール４が下降した状態でサイドロ
ール３を上昇させ、扇形材料Ｍの前端部の不十分な成形
部をプレスする。

【００５６】この装置では、上記のように扇形材料Ｍの
端曲げを通常の円弧曲げに連続した曲率で行うことがで
きるので、その境界部が直線状に残ることがない。

【００５７】そして、上記のように端曲げ加工を行った
後、図６に示すように、支持片１２を伏倒させて、上ロ
ール１の自由端から製品を取り出す。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る装
置を用いると、扇状材料が内周側と外周側の移動長さの
差に応じた速度で送られ、また端曲げも行えるので、高
度に熟練した作業者でなくても、様々な円錐パイプをス
リップ痕等の瑕疵なく容易に製造できる。

【００５９】また、ロールを交換する必要がないため、
ロール交換に伴う段取り時間が削減でき、ロールの保管
場所も不要となり、狭いスペースでも能率よく作業を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る円錐パイプ製造装置の実施形態
の斜視図

【図２】同上の円錐パイプ製造装置の概略平面図

【図３】同上の上下ロールの配置を示す正面図

【図４】同上のサイドロールを示す縦断正面図

【図５】同上の円錐パイプ製造装置の概略縦断側面図

【図６】同上の上下ロールの小径側支持部を示す縦断正
面図

【図７】円錐パイプ製品の各部定義の説明図

【図８】上ロールの各部定義の説明図

【図９】端曲げ加工状態の説明図

【符号の説明】

１上ロール２下ロール３、４サイドロール５位置決め具６、１４油圧シリンダ７、１５球面滑り軸受８ａ、１６ａガイド９モータ１７環状リング２１サーボモータＭ扇状材料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一テーパ形状の上ロール及び下ロール
と、一対のストレート形状のサイドロールとを備え、上
ロールと下ロールとを同一径の部分を対向させて下ロー
ルを昇降自在に配置し、各サイドロールの両端をそれぞ
れ単独で昇降させる装置を配し、前記サイドロールの近
傍に、上ロールの軸方向に対し平行に移動する位置決め
具を設け、この位置決め具に内周縁を沿わせて所定の位
置にセットした扇状材料を上下ロールの間に挟み、上ロ
ールの回転駆動に伴い内周側と外周側の移動長さの差に
応じた速度で送りつつ、サイドロールの各端の昇降を制
御して円錐に成形し、端曲げを行う円錐パイプの製造装
置。
【請求項２】製品となる円錐パイプの仕様データを制
御部に入力し、その入力値に基づいて扇状材料をセット
すべき位置と、上ロールの回転数とを算出し、その算出
値に基づいて前記位置決め具を移動させ、上ロールを回
転駆動することを特徴とする請求項１に記載の円錐パイ
プの製造装置。
【請求項３】前記各サイドロールの両端をそれぞれ単
独で昇降させる装置を油圧シリンダとし、扇状材料を挟
む上下ロールにあって下ロールは油圧シリンダにて昇降
させ、扇状材料を送る装置は上ロールを回転させる電動
モータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
円錐パイプの製造装置。
【請求項４】前記一対のサイドロールの昇降の軌跡
は、上下ロールの軸心を結ぶ垂線を中心として対象であ
って、サイドロールの両端は前記垂線に向かって上下動
を行い、その両端の軸受はフレームに固設したガイドに
案内されることを特徴とする請求項３に記載の円錐パイ
プの製造装置。
【請求項５】前記サイドロールの両端をそれぞれ単独
で昇降させる油圧シリンダは、一方のサイドロールを扇
状材料のテーパに平行に上昇させて円錐状の加工進行に
追随させ、他方のサイドロールを下降させた状態で加工
側に扇状材料を送り込み、その送り方向の反転時には上
記と逆の動作をするように制御することを特徴とする請
求項３又は４に記載の円錐パイプの製造装置。
【請求項６】前記サイドロールの外周に複数の環状リ
ングをサイドロールに対し回転自在に設けたことを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載の円錐パイプの
製造装置。
【請求項７】前記環状リングをころがり軸受としたこ
とを特徴とする請求項６に記載の円錐パイプの製造装
置。