JP2000326013A - パイプ曲げ加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲げ部分におけるしわ、割れの発生を抑制で
き、曲げ精度も向上できるパイプの曲げ加工方法、装置
の提供。 【解決手段】 パイプ曲げ加工装置の各アクチュエータ
ー１、２、３、４、５、６にロードセル１１、１２、１
３、１４、１５、１６と計測器２１、２２、２３、２
４、２５、２６および曲げ角計測器２７を設け、パイプ
曲げをリアルタイムにフィードバック制御するパイプ曲
げ加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプの曲げ加工
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−１９２３３０号公報は、予め
教示された曲げデータとパイプ諸元値とによって、曲げ
加工時のスプリングバック量と伸びを算出し、曲げ角度
およびパイプ送り量を制御するＮＣパイプベンダーを開
示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＮＣパイプベ
ンダーには、曲げ加工時のデータに基づきフィードバッ
ク制御するものでないため、曲げ部分にしわ或いは割れ
が発生しやすく、さらに、パイプの曲げ品質、曲げ精度
が安定しないという問題があった。本発明の目的は、曲
げ部分におけるしわ、割れの発生を抑制でき、曲げ精度
も向上できるパイプの曲げ加工方法および装置を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、つぎの通りである。 （１） 曲げロールと、パイプ内に挿入されるマンドレ
ルを前進、後退させる第１のアクチュエーターと、パイ
プを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、パイプ
送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に可動の
圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交する方向
に移動させる第３のアクチュエーターと、圧力型の下流
側で曲げロールに対して進退する方向および曲げロール
まわりに可動の締め型、および締め型を曲げロールに対
して進退させる第４のアクチュエーターと、締め型と第
４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲げロールま
わりに回動させる第５のアクチュエーターと、圧力型と
第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパイプ送り
方向に移動させる第６のアクチュエーターと、各アクチ
ュエーターに設置されパイプ反力を計測可能なロードセ
ルと、各アクチュエーターに設置されアクチュエーター
の動作量を測定可能な計測器および曲げロールに設置さ
れパイプの曲げ角を測定可能な計測器と、前記ロードセ
ルおよび前記計測器と接続された制御装置と、からなる
パイプ曲げ加工装置を用いて実施するパイプ曲げ加工方
法であって、前記ロードセルでパイプ反力を検出すると
ともに、前記計測器でアクチュエーターの動作量および
曲げ角を検出し、検出値を前記制御装置に入力して前記
制御装置にて演算を実行し、該演算に従って前記各アク
チュエーターを制御することにより、パイプ曲げをリア
ルタイムにフィードバック制御するパイプ曲げ加工方
法。 （２） 第５のアクチュエーターの動作量を検出し、曲
げ角を検出してパイプの接線方向移動量に換算し、第５
のアクチュエーターの動作量と曲げ角のパイプ接線方向
移動量が等しいことを確認する（１）記載のパイプ曲げ
加工方法。 （３） 第２のアクチュエーターの動作量を検出して第
２のアクチュエーターの動作速度を演算し、曲げ角を検
出してパイプの接線方向移動量に換算しさらに曲げ速度
を演算し、第２のアクチュエーターの動作速度が曲げ速
度と等しくなるように第６のアクチュエーターを増圧ま
たは減圧する（１）記載のパイプ曲げ加工方法。 （４） 第３のアクチュエーターに設けたロードセルの
検出値と第３のアクチュエーターの加圧力とが等しくな
るように第３のアクチュエーターの加圧力をパルス状に
増して、パイプ反力の増加が０に近づくようにする
（１）記載のパイプ曲げ加工方法。 （５） 第４のアクチュエーターに設けたロードセルの
検出値と第４のアクチュエーターの加圧力とが等しくな
るように第４のアクチュエーターの加圧力をパルス状に
増して、パイプ反力の増加が０に近づくようにする
（１）記載のパイプ曲げ加工方法。 （６） パイプ曲げ加工の最終段階に、第５のアクチュ
エーターの加圧力をパルス状に増して、パイプのスプリ
ングバックをとる（１）記載のパイプ曲げ加工方法。 （７） 曲げロールと、パイプ内に挿入されるマンドレ
ルを前進、後退させる第１のアクチュエーターと、パイ
プを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、パイプ
送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に可動の
圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交する方向
に移動させる第３のアクチュエーターと、圧力型の下流
側で曲げロールに対して進退する方向および曲げロール
まわりに可動の締め型、および締め型を曲げロールに対
して進退させる第４のアクチュエーターと、締め型と第
４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲げロールま
わりに回動させる第５のアクチュエーターと、圧力型と
第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパイプ送り
方向に移動させる第６のアクチュエーターと、各アクチ
ュエーターに設置されパイプ反力を計測可能なロードセ
ルと、各アクチュエーターに設置されアクチュエーター
の動作量を測定可能な計測器および曲げロールに設置さ
れパイプの曲げ角を測定可能な計測器と、前記ロードセ
ルおよび前記計測器と接続されパイプ曲げをリアルタイ
ムにフィードバック制御可能な制御装置と、からなるパ
イプ曲げ加工装置。 （８） 第１〜第６のアクチュエーターがシリンダーで
ある（７）記載のパイプ曲げ加工装置。 （９） 第１〜第６のアクチュエーターがサーボモータ
である（７）記載のパイプ曲げ加工装置。

【０００５】上記（１）のパイプ曲げ加工方法では、ロ
ードセル、計測器の出力値を制御装置に入れてアクチュ
エータの加圧力、動作速度を適切な値にリアルタイムに
フィードバック制御する。これによって良好かつ安定し
たパイプ曲げが得られる。上記（２）のパイプ曲げ加工
方法では、第５のアクチュエーターの動作量と曲げ角の
パイプ接線方向移動量が等しいことを確認するので、安
定した曲げを行うことができる。上記（３）のパイプ曲
げ加工方法では、第６のアクチュエーターを利用して、
第２のアクチュエーターの動作速度が第５のアクチュエ
ーターによるパイプ曲げ速度と等しくなるようにするの
で、パイプ曲げ部分の割れ、しわの発生を防止すること
ができる。上記（４）のパイプ曲げ加工方法では、第３
のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第３
のアクチュエーターの加圧力とが等しくなるように第３
のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パ
イプ反力の増加が０に近づけることができ、無理のない
曲げを実行でき、高い曲げ精度を保証することができ
る。上記（５）のパイプ曲げ加工方法では、第４のアク
チュエーターに設けたロードセルの検出値と第４のアク
チュエーターの加圧力とが等しくなるように第４のアク
チュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パイプ反
力の増加が０に近づけることができ、無理のない曲げを
実行でき、高い曲げ精度を保証することができる。上記
（６）のパイプ曲げ加工方法では、パイプ曲げ加工の最
終段階に、第５のアクチュエーターの加圧力をパルス状
に増すので、パイプのスプリングバックをとることがで
き、最後の段階でさらに曲げ精度を高めることができ
る。上記（７）のパイプ曲げ加工装置では、各アクチュ
エーターにロードセルと動作量を測定可能な測定器を設
け、それを制御装置に接続し、制御装置の出力に従って
各アクチュエーターを制御するようにしたので、パイプ
曲げをリアルタイムにフィードバック制御することがで
きる。上記（８）のパイプ曲げ加工装置では、アクチュ
エーターがシリンダ（油圧シリンダまたはエアシリン
ダ）からなるので、アクチュエーターに従来のＮＣパイ
プベンダーのシリンダを利用することができる。上記
（９）のパイプ曲げ加工装置では、アクチュエーターが
サーボモータからなるので、応答速度を早めることがで
きる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例のパイ
プ曲げ加工装置を示し、図２は本発明の第２実施例のパ
イプ曲げ加工装置を示し、図３は本発明の第１実施例の
パイプ曲げ加工装置の、アクチュエーターの位置関係を
示す平面図であり、図４は本発明の第１実施例のパイプ
曲げ加工装置の、アクチュエーターの位置関係を示す側
面図である。図５は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法
における各アクチュエーターの起動フローチャートであ
り、図６は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法における
各アクチュエーターのロッド変位を示し、図７は本発明
実施例のパイプ曲げ加工方法における各アクチュエータ
ーのロッド変位を示し、図８は本発明実施例のパイプ曲
げ加工方法における各アクチュエーターに設けたロード
セルの出力値（想定）の変化を示し、図９は本発明実施
例のパイプ曲げ加工方法におけるパイプ曲げ押し速度制
御フローチャートであり、図１０は本発明実施例のパイ
プ曲げ加工方法におけるパイプ曲げ精度確保のアルゴリ
ズムを示すフローチャートである。本発明の全実施例に
わたって共通または類似する部分には本発明の全実施例
にわたって同じ符合を付してある。

【０００７】本発明の全実施例のパイプ曲げ加工装置に
わたって共通または類似する部分を、たとえば図１を参
照して、説明する。本発明実施例のパイプ曲げ加工装置
は、固定または回転可能な曲げロール７と、パイプ１０
内に挿入されるマンドレル８を前進、後退させる第１の
アクチュエーター１と、パイプ１０を前進、加圧する第
２のアクチュエーター２と、パイプ送り方向およびパイ
プ送り方向と直交する方向に可動の圧力型１７、および
圧力型１７をパイプ送り方向と直交する方向に移動させ
る第３のアクチュエーター３と、圧力型１７の下流側で
曲げロール７に対して進退する方向および曲げロール７
まわりに可動の締め型１８、および締め型１８を曲げロ
ール７に対して進退させる第４のアクチュエーター４
と、締め型１８と第４のアクチュエーター４のアッセン
ブリーを連結具１９を介して曲げロール７まわりに回動
させる第５のアクチュエーター５と、圧力型１７と第３
のアクチュエーター３のアッセンブリーをパイプ送り方
向に移動させる第６のアクチュエーター６と、各アクチ
ュエーター１、２、３、４、５、６に設置されパイプ反
力を計測可能なロードセル１１、１２、１３、１４、１
５、１６（このうちロードセル１３、１４は必ず設けら
れるが、他のロードセル１１、１２、１５、１６は省略
されてもよい）と、各アクチュエーター１、２、３、
４、５、６に設置されアクチュエーター１、２、３、
４、５、６の動作量を測定可能な計測器２１、２２、２
３、２４、２５、２６（このうち計測器２２、２５、２
６は必ず設けられるが、他の計測器２１、２３、２４は
省略されてもよい）および曲げロール７に設置されパイ
プ１０の曲げ角を測定可能な計測器２７（計測器２７は
省略されてもよい）と、ロードセル１１、１２、１３、
１４、１５、１６および計測器２１、２２、２３、２
４、２５、２６、２７と接続されパイプ曲げをリアルタ
イムに（曲げ加工中時々刻々に）フィードバック制御可
能な制御装置２０と、パイプ１０を隔てて圧力型１７に
対向して設けられた固定のワイパー９と、を有する。

【０００８】第１〜第６のアクチュエーター１、２、
３、４、５、６は、シリンダー（油圧シリンダーまたは
エアシリンダーの何れであってもよい）であってもよい
し、または回転を直線動に変換する機構を具備したサー
ボモータ（回転を、たとえばボールねじ機構などによ
り、直線往復運動に変換できる機構を具備したサーボモ
ータ、以下、単にサーボモータという）であってもよ
い。アクチュエーター１、２、３、４、５、６がシリン
ダーの場合は、計測器２１、２２、２３、２４、２５、
２６、２７に、たとえばアクチュエーターに外付けのマ
グネスケールや光学式スケーラーを利用でき（他の計測
器でもよい）、アクチュエーター１、２、３、４、５、
６がサーボモータの場合は、計測器２１、２２、２３、
２４、２５、２６、２７に、たとえばアクチュエーター
１、２、３、４、５、６に取り付けたエンコーダーを利
用できる（他のセンサーでもよい）。図１は、第２のア
クチュエーター２およびそのシリンダロッド並びにロー
ドセル１２が中央に貫通穴を有しており、この貫通穴を
マンドレル８が貫通している場合を示している。

【０００９】マンドレル８はロッド８ｂの先端部に１個
以上（図示例は３個の場合を示す）の屈曲部８ａをもっ
ており、屈曲部８ａと屈曲部８ａとの間、または屈曲部
８ａとロッド８ｂとの間は、屈曲可能構造となってい
る。マンドレル８が屈曲部８ａをもつため、パイプ１０
が曲げられる時パイプ１０の円形断面形状が楕円形状に
変形することが抑制されつつ滑らかに曲げられる。

【００１０】つぎに、上記のパイプ曲げ加工装置の作用
を説明する。まず、アクチュエーター１、２、３、４、
５、６の作動順序を、図５を参照して、説明する。第１
のアクチュエーター１のＯＮにより、設備が起動し、マ
ンドレル８が所定位置に前進され、その位置で停止され
る。ついで、第３のアクチュエーター３がＯＮして圧力
型１７がパイプ１０に向かって前進しパイプ１０に当接
し所定加圧力でパイプ１０を加圧する。また、第４のア
クチュエーター４がＯＮして締め型１８がパイプ１０に
向かって前進しパイプ１０に当接し所定加圧力でパイプ
１０を加圧する。ついで、第２のアクチュエーター２が
ＯＮしてパイプ１０を加圧、前進させる。また、第５の
アクチュエーター５が締め型１８と第４のアクチュエー
ター４のアッセンブリーを曲げロール７まわりにまわし
ていく。ついで、第５のアクチュエーター５が締め型１
８と第４のアクチュエーター４のアッセンブリーを曲げ
ロール７まわりにまわしている間に、第６のアクチュエ
ーター６がＯＮして第３のアクチュエータ３と圧力型１
７のアッセンブリーをパイプ送り方向に直線状に前進さ
せる。パイプ１０の曲げが完了すると、第１〜第６のア
クチュエーター１、２、３、４、５、６が同時にＯＦＦ
して、第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、
５、６および圧力型１７、締め型１８が元位置に戻る。

【００１１】図６は、各アクチュエーター１、２、３、
４、５、６のロッド変位を示す。第１のアクチュエータ
ー１はＯＮして第１のアクチュエーター１のロッドは所
定量前進し、ＯＦＦにより元位置に戻る。第３のアクチ
ュエーター３はＯＮして第３のアクチュエーター３のロ
ッドはパイプ前進方向と直交方向にパイプ１０に向かっ
て前進し、圧力型１７がパイプ１０に当接して、ロッド
はその位置でパイプ１０を加圧し、ＯＦＦにより元位置
に戻る。第４のアクチュエーター４はＯＮして第４のア
クチュエーター４のロッドはパイプ前進方向と直交方向
にパイプ１０に向かって前進し、締め型１８がパイプ１
０に当接して、その位置でパイプ１０を加圧し、ＯＦＦ
により元位置に戻る。第２のアクチュエーター２はＯＮ
してパイプ１０を前進させ、ＯＦＦにより元位置に戻
る。第５のアクチュエーター５はＯＮして締め型１８を
曲げロール７まわりにまわしパイプを曲げ、ＯＦＦによ
り元位置に戻る。第５のアクチュエーター５による締め
型１８の移動速度と、第２のアクチュエーター２による
パイプ１０の前進速度とは、望ましくは、等速となるよ
うに制御される。第６のアクチュエーター６は、第２、
第５のアクチュエーター２、５がＯＮ中にＯＮして圧力
型１７を前進させ、ＯＦＦにより元位置に戻る。

【００１２】図７は、各アクチュエーター１、２、３、
４、５、６のロードセル値（パイプ反力）を示す。図７
中、０点より下側は引張りを示し、０点より上側は圧縮
を示す。パイプ反力であるロードセル値はアクチュエー
ター１、２、３、４、５、６の加圧力値と一致するとは
限らない。パイプ曲げでは、第３、第４のアクチュエー
ター３、４のロードセル１３、１４の値がほぼ一定とな
るようにリアルタイムに制御することにより、良質のパ
イプ曲げが得られる。

【００１３】第１のアクチュエーター１のロードセル１
１は、曲げ中、引っ張られ、第１のアクチュエーター１
のＯＦＦにより０点に戻る。第３のアクチュエーター３
のロードセル１３は、圧力型１７がパイプ１０に当接し
てロッドがその位置でパイプ１０を加圧していくに従っ
て増加しようとするが（図１０の上段の図の破線参
照）、パイプ曲げ中フィードバック制御により第３のア
クチュエーター３の加圧力をパルス状に加えて（図１０
の中段の図参照）パイプ１０を曲げてパイプ反力の増加
を低減させ（図１０の上段の図の実線参照）、ＯＦＦに
より０点に戻る。第４のアクチュエーター４のロードセ
ル１４は、締め型１８がパイプ１０に当接してロッドが
その位置でパイプ１０を加圧していくに従って増加しよ
うとするが（図１０の上段の図の破線参照）、パイプ曲
げ中フィードバック制御により第４のアクチュエーター
４の加圧力をパルス状に加えて（図１０の中段の図参
照）パイプ１０を曲げてパイプ反力の増加を低減させ、
（図１０の上段の図の実線参照）ＯＦＦにより０点に戻
る。第２のアクチュエーター２のロードセル１２、第５
のアクチュエーター５のロードセル１５、第６のアクチ
ュエーター６のロードセル１６値は、パイプ反力低減制
御がしないので、曲げの進行につれて増加していき、ア
クチュエーター２、５、６のＯＦＦにより０点に戻る。

【００１４】つぎに、本発明実施例のパイプ曲げ加工方
法の構成、作用を、図５〜図１０を参照して、説明す
る。本発明実施例のパイプ曲げ加工方法は、上記パイプ
曲げ加工装置を用いて実施するパイプ曲げ加工方法であ
って、ロードセル１１、１２、１３、１４、１５、１６
でパイプ反力を検出するとともに、計測器２１、２２、
２３、２４、２５、２６、２７でアクチュエーター１、
２、３、４、５、６の動作量、および曲げ角を検出し、
検出値を制御装置２０に入力して制御装置２０にて演算
を実行し、その演算に従って各アクチュエーター１、
２、３、４、５、６を制御することにより、パイプ曲げ
をリアルタイムにフィードバック制御するパイプ曲げ加
工方法からなる。

【００１５】本発明実施例のパイプ曲げ加工方法は、図
８に示すパイプ曲げ押し速度等速制御と、図９に示す曲
げ精度確保制御とを、有する。図８に示すように、パイ
プ曲げ押し速度等速制御では、ステップ１０１で第５の
アクチュエーター５の動作量（変位量）を検出し、ステ
ップ１０２で計測器２７にて曲げ角θを検出し、ステッ
プ１０３でθをパイプの中心線の接線方向移動量に換算
し、ステップ１０４でその換算値を求め、ステップ１０
５で第５のアクチュエーター５の動作量と曲げ角θのパ
イプ中心線の接線方向移動量との差を演算し、ステップ
１０６で第５のアクチュエーター５の動作量と曲げ角θ
のパイプ中心線の接線方向移動量との差が０に等しいか
否か（第５のアクチュエーター５の動作量と曲げ角θの
パイプ中心線の接線方向移動量とが等しいか否か）を判
定し、等しくないならば装置に異常があるので以下の制
御を行っても仕方がないのでステップ１０７に進んで異
常の警告を発し、等しいならつぎのステップ２０１へと
進む。ステップ１０１〜１０７は回転安定化制御を行っ
てもよいかの前提を確認しているルーチンである。

【００１６】つぎに、ステップ２０１で、第２のアクチ
ュエーター２の動作量を検出して第２のアクチュエータ
ー２の動作速度（動作量の微分）を演算し、ステップ２
０２で曲げ角θを検出し、ステップ２０３で曲げ角θを
パイプの中心線の接線方向移動量に換算しさらに接線方
向移動量を微分して曲げ速度を演算し、ステップ２０４
で第２のアクチュエーター２の動作速度が曲げ速度との
差を演算し、ステップ２０５で差が０か否かを判定し、
０なら（第２のアクチュエーター２の動作速度が曲げ速
度と等しいなら）ステップ２０１に戻って演算を続行
し、０でないならステップ２０６に進んで第２のアクチ
ュエーター２の動作速度が曲げ速度より小か大かを判定
し、小なら（第２のアクチュエーター２の動作速度＜曲
げ速度なら）、ステップ２０８に進んで第６のアクチュ
エーター６を加速（アクチュエーター６がシリンダーの
場合は増圧）して第２のアクチュエーター２の動作速度
が曲げ速度に等しくなるようにし、大なら（第２のアク
チュエーター２の動作速度＞曲げ速度なら）、ステップ
２０７に進んで第６のアクチュエーター６を減速（アク
チュエーター６がシリンダーの場合は減圧）して第２の
アクチュエーター２の動作速度が曲げ速度に等しくなる
ようにし、ステップ２０８、２０７からステップ１０１
または２０１に戻って上記を繰り返す。

【００１７】ステップ２０１〜２０８は、第２のアクチ
ュエーター２の動作速度が第５のアクチュエーター５に
よる曲げ速度と等速となるように第６のアクチュエータ
ー６を利用して制御しているルーチンであり、曲げ速度
安定化制御を行っているルーチンである。すなわち、ス
テップ２０１〜２０８は、第２のアクチュエーター２の
動作速度が第５のアクチュエーター５による曲げ速度よ
り小の場合はパイプ曲げ部分に割れ、薄肉化が生じ、第
２のアクチュエーター２の動作速度が第５のアクチュエ
ーター５による曲げ速度より大の場合はパイプ曲げ部分
にしわが生じるので、第２のアクチュエーター２の動作
速度が第５のアクチュエーター５による曲げ速度と等速
となるように第６のアクチュエーター６を利用して曲げ
速度安定化制御を行っているルーチンである。

【００１８】図９に示すように、曲げ精度確保制御で
は、第３のアクチュエーター３に設けたロードセル１３
の検出値と第３のアクチュエーター３の加圧力とが等し
くなるように第３のアクチュエーター３の加圧力をパル
ス状に増して、パイプ反力の増分が０に近づくようにす
る。

【００１９】すなわち、ステップ３０１で加工ＯＮか否
かを判定し加工ＯＮなら加工を開始し、ステップ３０２
で測定パルスがＯＮか否かを判定し（ＯＮで測定を実行
し、ＯＦＦで制御を実行する）、測定パルスＯＮのとき
に、ステップ３０３で第３のアクチュエーター３のロー
ドセル１３の値Ｌ３を計測して制御装置２０に入力し、
データ３０５からステップ３０４で第３のアクチュエー
ター３の加圧力Ｃ３を制御装置２０のＣＰＵに読込み、
ステップ３０４で制御装置２０にて（Ｌ３−Ｃ３）を演
算し、ステップ３０６で（Ｌ３−Ｃ３）が０か否か（す
なわちＬ３＝Ｃ３か否か）を判定し、Ｌ３＝Ｃ３なら、
ステップ３０９へと進み、Ｌ３＝Ｃ３でないなら（Ｌ３
はＣ３と等しいかそれ以上）、ステップ３０７で、予め
記憶してある第３のアクチュエーター３の加圧力増分デ
ータをデータ３０８から制御装置２０のＣＰＵに読込
み、第３のアクチュエーター３の増分した加圧力をパル
ス状にパイプ１０に加える。

【００２０】図１０の上段に示すように、パイプ１０の
曲げの進行につれてパイプ反力が増し、一定の第３のア
クチュエーター３の加圧力に対して増大していこうとす
る（図１０の上段の図の破線参照）。従来はパイプ反力
の増大を無視して一定の第３のアクチュエーター３の加
圧力によりパイプ１０を曲げていたので、加圧力が最適
とならず、曲げ精度が低下していた。しかし、本発明実
施例では、図１０の中段に示すように、パルス状に加圧
力を加えるのでパイプ１０がそれだけ多く曲がりパイプ
反力が小さくなって、第３のアクチュエーター３のロー
ドセル１３の値が低減し、第３のアクチュエーター３の
ロードセル１３の値の増分が低減して０に近づき、第３
のアクチュエーター３のロードセル１３の値と第３のア
クチュエーター３の加圧力とがほぼ等しくなる（図１０
の上段の図の実線参照）。パイプ反力の増分が低減する
ことにより、曲げにおいてパイプにかかる無理な荷重が
低減し、良質のパイプの曲げが行われ、パイプの曲げ精
度が向上する。

【００２１】第４のアクチュエーター４についても、第
３のアクチュエーター３と同様のことが成立する。すな
わち、図９に示すように、曲げ精度確保制御では、第４
のアクチュエーター４に設けたロードセル１４の検出値
と第４のアクチュエーター４の加圧力とが等しくなるよ
うに第４のアクチュエーター４の加圧力をパルス状に増
して、パイプ反力の増分が０に近づくようにする。

【００２２】すなわち、ステップ３０９で第４のアクチ
ュエーター４のロードセル１４の値Ｌ４を計測して制御
装置２０に入力し、データ３１１からステップ３１０で
第４のアクチュエーター４の加圧力Ｃ４を制御装置２０
のＣＰＵに読込み、ステップ３１０で制御装置２０にて
（Ｌ４−Ｃ４）を演算し、ステップ３１２で（Ｌ４−Ｃ
４）が０か否か（すなわちＬ４＝Ｃ４か否か）を判定
し、Ｌ４＝Ｃ４なら、ステップ３０１に進んで上記サイ
クルを繰返し、Ｌ４＝Ｃ４でないなら（Ｌ４はＣ４と等
しいかそれ以上）、ステップ３１３で、予め記憶してあ
る第４のアクチュエーター４の加圧力増分データをデー
タ３１４から制御装置２０のＣＰＵに読込み、第４のア
クチュエーター４の増分した加圧力をパルス状にパイプ
１０に加える。

【００２３】図１０の上段に示すように、パイプ１０の
曲げの進行につれてパイプ反力が増し、一定の第４のア
クチュエーター４の加圧力に対して増大していこうとす
る（図１０の上段の図の破線参照）。従来はパイプ反力
の増大を無視して一定の第４のアクチュエーター４の加
圧力によりパイプ１０を曲げていたので、加圧力が最適
とならず、曲げ精度が低下していた。しかし、本発明実
施例では、図１０の中段に示すように、パルス状に加圧
力を加えるのでパイプ１０がそれだけ多く曲がりパイプ
反力が小さくなって、第４のアクチュエーター４のロー
ドセル１４の値が低減し、第４のアクチュエーター４の
ロードセル１４の値の増分が低減して０に近づき、第４
のアクチュエーター４のロードセル１４の値と第４のア
クチュエーター４の加圧力とがほぼ等しくなる（図１０
の上段の図の実線参照）。パイプ反力の増分が低減する
ことにより、曲げにおいてパイプにかかる無理な荷重が
低減し、良質のパイプの曲げが行われ、パイプの曲げ精
度が向上する。ステップ３０１〜３１３は、曲げ精度保
証制御のルーチンである。

【００２４】曲げ加工の最終段階でステップ３０１で加
工ＯＦＦと判定されると、ステップ３１５に進む。ステ
ップ３１５では、第５のアクチュエーター５のロードセ
ル１５の値Ｌ５を計測して制御装置２０に入力し、デー
タ３１７からステップ３１６で第５のアクチュエーター
５の加圧力Ｃ５を制御装置２０のＣＰＵに読込み、ステ
ップ３１６で制御装置２０にて（Ｌ５−Ｃ５）を演算
し、ステップ３１８で（Ｌ５−Ｃ５）が０か否か（すな
わちＬ５＝Ｃ５か否か）を判定し、Ｌ５＝Ｃ５なら、ス
テップ３２１に進んで曲げ加工を終了し、Ｌ５＝Ｃ５で
ないなら（Ｌ５はＣ５と等しいかそれ以上）、ステップ
３１９で、予め記憶してある第５のアクチュエーター５
の加圧力増分データをデータ３２０から制御装置２０の
ＣＰＵに読込み、第５のアクチュエーター５の増分した
加圧力を少なくとも１回（図１０の下段の例では１回）
パルス状にパイプ１０に加え、スプリングバックを取り
のぞき、ステップ３２１に進んで加工を終了する。ステ
ップ３１５〜３２１は、スプリングバックを取りのぞい
て曲げ精度を高める、曲げ加工最終段の曲げ加工精度保
証制御のルーチンである。

【００２５】つぎに、本発明の各実施例に特有な構成、
作用は、つぎの通りである。本発明の第１実施例では、
第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、５、６
はシリンダ（油圧シリンダまたはエアシリンダ）からな
る。第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、
５、６がシリンダからなる場合は、アクチュエーター
１、２、３、４、５、６に従来のＮＣパイプベンダーの
シリンダを利用することができる。また、従来のＮＣパ
イプベンダーのシリンダロッドにロードセル１１、１
２、１３、１４、１５、１６と計測器２１、２２、２
３、２４、２５、２６、２７を組付け、それらを制御装
置２０に接続して本発明実施例装置を構成し、それを用
いて本発明実施例方法を実行することができる。

【００２６】本発明の第２実施例では、第１〜第６のア
クチュエーター１、２、３、４、５、６はサーボモータ
からなる。計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６
にはサーボモータに取り付けたエンコーダーを利用する
ことができる。アクチュエーター１、２、３、４、５、
６がサーボモータからなる場合は、シリンダに比べて応
答速度を早めることができ、制御が高速度化される。

【００２７】

【発明の効果】請求項１のパイプ曲げ加工方法によれ
ば、ロードセル、計測器の出力値を制御装置に入れてア
クチュエータの加圧力、動作速度を適切な値にリアルタ
イムにフィードバック制御するので、良好かつ安定した
パイプ曲げが得られる。請求項２のパイプ曲げ加工方法
によれば、第５のアクチュエーターの動作量と曲げ角の
パイプ接線方向移動量が等しいことを確認するので、安
定した曲げを行うことができる。請求項３のパイプ曲げ
加工方法によれば、第６のアクチュエーターを利用し
て、第２のアクチュエーターの動作速度が第５のアクチ
ュエーターによるパイプ曲げ速度と等しくなるようにす
るので、パイプ曲げ部分の割れ、しわの発生を防止する
ことができる。請求項４のパイプ曲げ加工方法によれ
ば、第３のアクチュエーターに設けたロードセルの検出
値と第３のアクチュエーターの加圧力とが等しくなるよ
うに第３のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増す
ので、パイプ反力の増加が０に近づけることができ、無
理のない曲げを実行でき、高い曲げ精度を保証すること
ができる。請求項５のパイプ曲げ加工方法によれば、第
４のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第
４のアクチュエーターの加圧力とが等しくなるように第
４のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、
パイプ反力の増加が０に近づけることができ、無理のな
い曲げを実行でき、高い曲げ精度を保証することができ
る。請求項６のパイプ曲げ加工方法によれば、パイプ曲
げ加工の最終段階に、第５のアクチュエーターの加圧力
をパルス状に増すので、パイプのスプリングバックをと
ることができ、最後の段階でさらに曲げ精度を高めるこ
とができる。請求項７のパイプ曲げ加工方法によれば、
各アクチュエーターにロードセルと動作量を測定可能な
測定器を設け、それを制御装置に接続し、制御装置の出
力に従って各アクチュエーターを制御するようにしたの
で、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御す
ることができる。請求項８のパイプ曲げ加工方法によれ
ば、アクチュエーターがシリンダ（油圧シリンダまたは
エアシリンダ）からなるので、アクチュエーターに従来
のＮＣパイプベンダーのシリンダを利用することができ
る。請求項９のパイプ曲げ加工方法によれば、アクチュ
エーターがサーボモータからなるので、応答速度を早め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の概
略平面図である。

【図２】本発明の第２実施例のパイプ曲げ加工装置の概
略平面図である。

【図３】本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の詳
細平面図である。

【図４】本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の詳
細側面図である。

【図５】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ
加工装置の起動タイムチャートである。

【図６】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ
加工装置のロッド変位タイムチャートである。

【図７】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ
加工装置のロードセル値タイムチャートである。

【図８】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ
加工方法のパイプ曲げ押し速度等速制御フローチャート
である。

【図９】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ
加工方法のパイプ曲げ精度確保フローチャートである。

【図１０】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲
げ加工方法のパイプ反力制御のグラフである。

【符号の説明】

１ 第１のアクチュエーター ２ 第２のアクチュエーター ３ 第３のアクチュエーター ４ 第４のアクチュエーター ５ 第５のアクチュエーター ６ 第６のアクチュエーター ７ 曲げロール ８ マンドレル ９ ワイパー １１、１２、１３、１４、１５、１６ ロードセル １７ 圧力型 １８ 締め型 ２０ 制御装置 ２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７ 計測器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村越 久弥 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 村沢 哲也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 本井 旬 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4E063 AA04 BC04 BC06 BC10 FA05 HA02 HA05 JA04 JA06 LA08 LA12 LA13 LA17 LA19 LA20

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲げロールと、 パイプ内に挿入されるマンドレルを前進、後退させる第
   １のアクチュエーターと、 パイプを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、 パイプ送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に
   可動の圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交す
   る方向に移動させる第３のアクチュエーターと、 圧力型の下流側で曲げロールに対して進退する方向およ
   び曲げロールまわりに可動の締め型、および締め型を曲
   げロールに対して進退させる第４のアクチュエーター
   と、 締め型と第４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲
   げロールまわりに回動させる第５のアクチュエーター
   と、 圧力型と第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパ
   イプ送り方向に移動させる第６のアクチュエーターと、 各アクチュエーターに設置されパイプ反力を計測可能な
   ロードセルと、 各アクチュエーターに設置されアクチュエーターの動作
   量を測定可能な計測器および曲げロールに設置されパイ
   プの曲げ角を測定可能な計測器と、 前記ロードセルおよび前記計測器と接続された制御装置
   と、からなるパイプ曲げ加工装置を用いて実施するパイ
   プ曲げ加工方法であって、 前記ロードセルでパイプ反力を検出するとともに、前記
   計測器でアクチュエーターの動作量および曲げ角を検出
   し、検出値を前記制御装置に入力して前記制御装置にて
   演算を実行し、該演算に従って前記各アクチュエーター
   を制御することにより、パイプ曲げをリアルタイムにフ
   ィードバック制御するパイプ曲げ加工方法。
2. 【請求項２】 第５のアクチュエーターの動作量を検出
   し、曲げ角を検出してパイプの接線方向移動量に換算
   し、第５のアクチュエーターの動作量と曲げ角のパイプ
   接線方向移動量が等しいことを確認する請求項１記載の
   パイプ曲げ加工方法。
3. 【請求項３】 第２のアクチュエーターの動作量を検出
   して第２のアクチュエーターの動作速度を演算し、曲げ
   角を検出してパイプの接線方向移動量に換算しさらに曲
   げ速度を演算し、第２のアクチュエーターの動作速度が
   曲げ速度と等しくなるように第６のアクチュエーターを
   増圧または減圧する請求項１記載のパイプ曲げ加工方
   法。
4. 【請求項４】 第３のアクチュエーターに設けたロード
   セルの検出値と第３のアクチュエーターの加圧力とが等
   しくなるように第３のアクチュエーターの加圧力をパル
   ス状に増して、パイプ反力の増加が０に近づくようにす
   る請求項１記載のパイプ曲げ加工方法。
5. 【請求項５】 第４のアクチュエーターに設けたロード
   セルの検出値と第４のアクチュエーターの加圧力とが等
   しくなるように第４のアクチュエーターの加圧力をパル
   ス状に増して、パイプ反力の増加が０に近づくようにす
   る請求項１記載のパイプ曲げ加工方法。
6. 【請求項６】 パイプ曲げ加工の最終段階に、第５のア
   クチュエーターの加圧力をパルス状に増して、パイプの
   スプリングバックをとる請求項１記載のパイプ曲げ加工
   方法。
7. 【請求項７】 曲げロールと、 パイプ内に挿入されるマンドレルを前進、後退させる第
   １のアクチュエーターと、 パイプを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、 パイプ送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に
   可動の圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交す
   る方向に移動させる第３のアクチュエーターと、 圧力型の下流側で曲げロールに対して進退する方向およ
   び曲げロールまわりに可動の締め型、および締め型を曲
   げロールに対して進退させる第４のアクチュエーター
   と、 締め型と第４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲
   げロールまわりに回動させる第５のアクチュエーター
   と、 圧力型と第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパ
   イプ送り方向に移動させる第６のアクチュエーターと、 各アクチュエーターに設置されパイプ反力を計測可能な
   ロードセルと、 各アクチュエーターに設置されアクチュエーターの動作
   量を測定可能な計測器および曲げロールに設置されパイ
   プの曲げ角を測定可能な計測器と、 前記ロードセルおよび前記計測器と接続されパイプ曲げ
   をリアルタイムにフィードバック制御可能な制御装置
   と、からなるパイプ曲げ加工装置。
8. 【請求項８】 第１〜第６のアクチュエーターがシリン
   ダーである請求項７記載のパイプ曲げ加工装置。
9. 【請求項９】 第１〜第６のアクチュエーターがサーボ
   モータである請求項７記載のパイプ曲げ加工装置。