JP2002346640A - 長尺材の曲げ加工装置 - Google Patents
長尺材の曲げ加工装置Info
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- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
- B21D7/024—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment by a swinging forming member
- B21D7/025—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment by a swinging forming member and pulling or pushing the ends of the work
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 管材、棒材、非対称断面の帯材等を曲げ加工
できる、構造が簡単な長尺材の曲げ加工装置を提供す
る。 【解決手段】 曲げ加工ヘッド、材料供給装置を備えた
長尺材の曲げ加工装置において、曲げ加工ヘッド２は、
長尺材１を挿通させるガイド穴５ａをもつガイドパイプ
６を中心部に設けたベース板７と、ガイドパイプ６から
前方に送られる長尺材１に曲げ力を加えるためのダイス
８を中心に設けた可動板９と、ベース板７と可動板９に
渡って設置され油圧シリンダ１０及びその両端の自在継
手１１からなる６個の伸縮装置１２とから構成し、ベー
ス板７に対する可動板９の位置（距離、ずれ）、傾斜等
を設定するために伸縮装置１２の伸縮によって並進３自
由度と回転３自由度の計６自由度の運動を行なうパラレ
ルリンク機構とする。
できる、構造が簡単な長尺材の曲げ加工装置を提供す
る。 【解決手段】 曲げ加工ヘッド、材料供給装置を備えた
長尺材の曲げ加工装置において、曲げ加工ヘッド２は、
長尺材１を挿通させるガイド穴５ａをもつガイドパイプ
６を中心部に設けたベース板７と、ガイドパイプ６から
前方に送られる長尺材１に曲げ力を加えるためのダイス
８を中心に設けた可動板９と、ベース板７と可動板９に
渡って設置され油圧シリンダ１０及びその両端の自在継
手１１からなる６個の伸縮装置１２とから構成し、ベー
ス板７に対する可動板９の位置（距離、ずれ）、傾斜等
を設定するために伸縮装置１２の伸縮によって並進３自
由度と回転３自由度の計６自由度の運動を行なうパラレ
ルリンク機構とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は管材、棒材、型材等
の長尺材を湾曲形状に曲げるのに好適な長尺材の曲げ加
工装置に関する。
の長尺材を湾曲形状に曲げるのに好適な長尺材の曲げ加
工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、長尺材を湾曲に曲げる曲げ加工装
置としては、特公昭５８−４３１６５号公報に記載のモ
ール曲げ装置がある。このモール曲げ装置は自動車の窓
枠用モール等の各種断面の帯状材料の曲げ製品を湾曲に
形成するもので、材料を挿通させる隙間を形成した複数
のローラーを有する位置決め用ガイドと、該位置決めガ
イドから送出された材料を挿通させる隙間を形成した複
数のローラーを有する曲げ用ガイドと、曲げ用ガイドを
傾斜自在に自在継機構により支持する外枠と、外枠を位
置決め用ガイドからの材料送出方向を軸として回動させ
る回動板機構と、回動板機構を位置決め用ガイドからの
材料送出方向に垂直な面で移動させるよう搭載するＸ−
Ｙスライド機構と、制御用コンピュータとを備えてい
る。このモール曲げ装置は、回動板機構で材料にねじり
を加えることにより、非対称の横断面形状をもつ材料で
起きる捩り歪みを矯正できる利点があるが、曲げ用ガイ
ドが外枠、回動板機構及びＸ−Ｙスライド機構の各可動
要素の組み合わせにより支持されているために複雑な構
造になり、また材料の曲げ反力が、曲げ用ガイドから外
枠、回動板機構及びＸ−Ｙスライド機構の各要素に直列
的に伝達され、各要素がすべて材料の曲げ反力に耐える
強度、剛性を必要とするために、装置が大きくなるとい
う問題があった。
置としては、特公昭５８−４３１６５号公報に記載のモ
ール曲げ装置がある。このモール曲げ装置は自動車の窓
枠用モール等の各種断面の帯状材料の曲げ製品を湾曲に
形成するもので、材料を挿通させる隙間を形成した複数
のローラーを有する位置決め用ガイドと、該位置決めガ
イドから送出された材料を挿通させる隙間を形成した複
数のローラーを有する曲げ用ガイドと、曲げ用ガイドを
傾斜自在に自在継機構により支持する外枠と、外枠を位
置決め用ガイドからの材料送出方向を軸として回動させ
る回動板機構と、回動板機構を位置決め用ガイドからの
材料送出方向に垂直な面で移動させるよう搭載するＸ−
Ｙスライド機構と、制御用コンピュータとを備えてい
る。このモール曲げ装置は、回動板機構で材料にねじり
を加えることにより、非対称の横断面形状をもつ材料で
起きる捩り歪みを矯正できる利点があるが、曲げ用ガイ
ドが外枠、回動板機構及びＸ−Ｙスライド機構の各可動
要素の組み合わせにより支持されているために複雑な構
造になり、また材料の曲げ反力が、曲げ用ガイドから外
枠、回動板機構及びＸ−Ｙスライド機構の各要素に直列
的に伝達され、各要素がすべて材料の曲げ反力に耐える
強度、剛性を必要とするために、装置が大きくなるとい
う問題があった。
【０００３】また、別の曲げ加工装置として特公平５−
１２０４７号公報に記載の押し通し曲げ加工装置があ
る。この押し通し曲げ加工装置は、管材、形材または中
実材の曲げ加工を行なうもので、材料を挿通させるガイ
ドシリンダとガイドシリンダから出た材料を挿通させる
ダイスと、ガイドシリンダの中心軸とダイスの中心軸と
を相対的にずらせる手段とからなる。また、特公平７−
１１０３８２号公報には、上記特公平５−１２０４７号
公報に記載の押し通し曲げ加工装置を改造した装置が記
載されている。この改造型押し通し曲げ加工装置は、従
来のようにガイドシリンダの中心軸と型穴の中心軸とを
相対的にずらせる機構に加えて、ダイスの外周側面を球
面状に形成しその球面部を受ける軸受けを設けるなどに
より、ダイスの中心軸を材料の曲がり進行方向に自在に
傾斜させる傾斜機構を設けたものである。この傾斜機構
により、従来より曲げ半径を小さくかつ精度のよい曲げ
加工を可能とした。しかしながら、上記押し通し曲げ加
工装置及び改造型押し通し曲げ加工装置は、ダイスをそ
の中心軸に対して回転しないので、材料にねじりを加え
られず、帯材の捩り曲げ加工ができないという問題があ
った。
１２０４７号公報に記載の押し通し曲げ加工装置があ
る。この押し通し曲げ加工装置は、管材、形材または中
実材の曲げ加工を行なうもので、材料を挿通させるガイ
ドシリンダとガイドシリンダから出た材料を挿通させる
ダイスと、ガイドシリンダの中心軸とダイスの中心軸と
を相対的にずらせる手段とからなる。また、特公平７−
１１０３８２号公報には、上記特公平５−１２０４７号
公報に記載の押し通し曲げ加工装置を改造した装置が記
載されている。この改造型押し通し曲げ加工装置は、従
来のようにガイドシリンダの中心軸と型穴の中心軸とを
相対的にずらせる機構に加えて、ダイスの外周側面を球
面状に形成しその球面部を受ける軸受けを設けるなどに
より、ダイスの中心軸を材料の曲がり進行方向に自在に
傾斜させる傾斜機構を設けたものである。この傾斜機構
により、従来より曲げ半径を小さくかつ精度のよい曲げ
加工を可能とした。しかしながら、上記押し通し曲げ加
工装置及び改造型押し通し曲げ加工装置は、ダイスをそ
の中心軸に対して回転しないので、材料にねじりを加え
られず、帯材の捩り曲げ加工ができないという問題があ
った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、特公昭
５８−４３１６５号公報に記載のモール曲げ装置は、回
動板機構により非対称横断面形状の材料の捩り歪みを矯
正できる利点があるが、曲げ用ガイドが外枠、回動板機
構及びＸ−Ｙスライド機構の各可動要素の直列的な組み
合わせのため、複雑な構造になり、また材料の曲げ反力
が曲げ用ガイドから外枠、回動板機構及びＸ−Ｙスライ
ド機構の各可動要素に順に伝達され、各要素が材料の曲
げ反力に耐える強度、剛性を必要とするため、装置が大
きくなるという問題があった。また、特公平５−１２０
４７号公報および特公平７−１１０３８２号公報に記載
の各押し通し曲げ加工装置は、ダイスがその中心軸に対
して回転しないので、材料にねじりを加えられないとい
う問題があった。
５８−４３１６５号公報に記載のモール曲げ装置は、回
動板機構により非対称横断面形状の材料の捩り歪みを矯
正できる利点があるが、曲げ用ガイドが外枠、回動板機
構及びＸ−Ｙスライド機構の各可動要素の直列的な組み
合わせのため、複雑な構造になり、また材料の曲げ反力
が曲げ用ガイドから外枠、回動板機構及びＸ−Ｙスライ
ド機構の各可動要素に順に伝達され、各要素が材料の曲
げ反力に耐える強度、剛性を必要とするため、装置が大
きくなるという問題があった。また、特公平５−１２０
４７号公報および特公平７−１１０３８２号公報に記載
の各押し通し曲げ加工装置は、ダイスがその中心軸に対
して回転しないので、材料にねじりを加えられないとい
う問題があった。
【０００５】本発明の目的は、上記の問題を解決して、
構造が簡単で剛性が高く、かつ対称横断面形状を有する
管材、棒材等はもとより、捩りを必要とするような帯材
をも曲げ加工できる長尺材の曲げ加工装置を提供するこ
とにある。
構造が簡単で剛性が高く、かつ対称横断面形状を有する
管材、棒材等はもとより、捩りを必要とするような帯材
をも曲げ加工できる長尺材の曲げ加工装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の長尺材の曲げ加工装置は、長尺材を湾曲状
に曲げる曲げ加工ヘッドと、この曲げ加工ヘッドに長尺
材を供給する材料供給装置と、曲げ加工ヘッド及び材料
供給装置を制御する制御系とを備える装置であって、曲
げ加工ヘッドは、材料供給装置から供給される長尺材を
挿通させるガイド穴を有するガイドパイプを中心部に直
立して設けたベース板と、ガイドパイプから前方に送り
出される長尺材を挿通させながら曲げ力を加えるための
ダイスを中心部に設けた可動板と、ベース板と可動板と
の間に渡って設置された油圧シリンダ及びこの油圧シリ
ンダ両端に設けられた自在継手からなる６つの伸縮装置
とから構成され、これら６つの伸縮装置は、略トラス状
になるよう自在継手を両板面周縁部に結合して、油圧シ
リンダの伸縮によってベース板に設定されたＸＹＺ座標
に対する可動板の並進３自由度及び回転３自由度の運動
を行なうパラレルリンク機構を形成することを特徴とす
る。そして制御系は、ベース板に対する可動板の位置お
よび傾斜、および可動板の中心軸回り捩り角を設定する
ことにより、各油圧シリンダの長さを調節する。
に、本発明の長尺材の曲げ加工装置は、長尺材を湾曲状
に曲げる曲げ加工ヘッドと、この曲げ加工ヘッドに長尺
材を供給する材料供給装置と、曲げ加工ヘッド及び材料
供給装置を制御する制御系とを備える装置であって、曲
げ加工ヘッドは、材料供給装置から供給される長尺材を
挿通させるガイド穴を有するガイドパイプを中心部に直
立して設けたベース板と、ガイドパイプから前方に送り
出される長尺材を挿通させながら曲げ力を加えるための
ダイスを中心部に設けた可動板と、ベース板と可動板と
の間に渡って設置された油圧シリンダ及びこの油圧シリ
ンダ両端に設けられた自在継手からなる６つの伸縮装置
とから構成され、これら６つの伸縮装置は、略トラス状
になるよう自在継手を両板面周縁部に結合して、油圧シ
リンダの伸縮によってベース板に設定されたＸＹＺ座標
に対する可動板の並進３自由度及び回転３自由度の運動
を行なうパラレルリンク機構を形成することを特徴とす
る。そして制御系は、ベース板に対する可動板の位置お
よび傾斜、および可動板の中心軸回り捩り角を設定する
ことにより、各油圧シリンダの長さを調節する。
【０００７】上記のように構成された長尺材の曲げ加工
装置により長尺材を曲げる場合、長尺材の先端が可動板
に設けたダイスに達するまで長尺材をベース板のガイド
穴から可動板のダイスへと挿入し、所望の長尺材の曲げ
半径（ρ）にしたがって、ガイド穴の軸心に対するダイ
スの中心点のずれ（ａ）、ガイド穴の軸心に沿ってガイ
ドパイプの前面からダイスの中心点に至る距離（ｂ）、
ガイド穴横断面に対するダイス横断面の傾斜角（α）、
可動板のダイス軸心回り捩り角（θ）の曲げ加工パラメ
ータを制御系により設定する。制御系がそれらパラメー
タにしたがい６つの伸縮装置を伸縮することにより曲げ
加工ヘッドをセットした状態で、長尺材を材料供給装置
により曲げ加工ヘッドに押し進める。かくして、長尺材
は、その外周面をガイド穴及びダイスの２個所で拘束さ
れてそれらの間で曲げ半径（ρ）に曲げられ、かつダイ
スで捩り角（θ）に加工される。
装置により長尺材を曲げる場合、長尺材の先端が可動板
に設けたダイスに達するまで長尺材をベース板のガイド
穴から可動板のダイスへと挿入し、所望の長尺材の曲げ
半径（ρ）にしたがって、ガイド穴の軸心に対するダイ
スの中心点のずれ（ａ）、ガイド穴の軸心に沿ってガイ
ドパイプの前面からダイスの中心点に至る距離（ｂ）、
ガイド穴横断面に対するダイス横断面の傾斜角（α）、
可動板のダイス軸心回り捩り角（θ）の曲げ加工パラメ
ータを制御系により設定する。制御系がそれらパラメー
タにしたがい６つの伸縮装置を伸縮することにより曲げ
加工ヘッドをセットした状態で、長尺材を材料供給装置
により曲げ加工ヘッドに押し進める。かくして、長尺材
は、その外周面をガイド穴及びダイスの２個所で拘束さ
れてそれらの間で曲げ半径（ρ）に曲げられ、かつダイ
スで捩り角（θ）に加工される。
【０００８】この曲げ加工ヘッドは、ベース板、可動板
及び両板間を接続する６つの伸縮装置から構成されるの
で、構造が簡単であり、また可動板は板周縁部に固定さ
れた６つの伸縮装置により支持されるので、剛性の高い
ものとなる。この曲げ加工ヘッドによれば、ガイド穴の
軸心に対するダイスの中心点のずれ（ａ）、ガイド穴の
軸心に沿ってガイドパイプの前面からガイド穴の軸心に
至る距離（ｂ）、ガイド穴の軸心と直交する面に対する
ダイスの傾斜角（α）の３パラメータをセットすること
により、対称断面を有する管、棒等の長尺材を曲げ加工
でき、さらにこられ３パラメータに可動板の型穴軸心回
り回転角（θ）のパラメータを加えることにより、曲げ
加工時に捩りを必要とするような帯材を加工できる。
及び両板間を接続する６つの伸縮装置から構成されるの
で、構造が簡単であり、また可動板は板周縁部に固定さ
れた６つの伸縮装置により支持されるので、剛性の高い
ものとなる。この曲げ加工ヘッドによれば、ガイド穴の
軸心に対するダイスの中心点のずれ（ａ）、ガイド穴の
軸心に沿ってガイドパイプの前面からガイド穴の軸心に
至る距離（ｂ）、ガイド穴の軸心と直交する面に対する
ダイスの傾斜角（α）の３パラメータをセットすること
により、対称断面を有する管、棒等の長尺材を曲げ加工
でき、さらにこられ３パラメータに可動板の型穴軸心回
り回転角（θ）のパラメータを加えることにより、曲げ
加工時に捩りを必要とするような帯材を加工できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態となる
長尺材の曲げ加工装置（以下、単に曲げ加工装置とい
う）の全体構成図、図２は曲げ加工ヘッドの構成図、図
３は曲げ加工ヘッドを構成する６軸パラレルリンクモー
ションベースにおける伸縮装置の配置を説明する図、図
４は６軸パラレルリンク機構の動作を説明する図、図５
は長尺材の曲げ加工パラメータを説明する図、図６は捩
り曲げ加工した帯材を示す図である。
施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態となる
長尺材の曲げ加工装置（以下、単に曲げ加工装置とい
う）の全体構成図、図２は曲げ加工ヘッドの構成図、図
３は曲げ加工ヘッドを構成する６軸パラレルリンクモー
ションベースにおける伸縮装置の配置を説明する図、図
４は６軸パラレルリンク機構の動作を説明する図、図５
は長尺材の曲げ加工パラメータを説明する図、図６は捩
り曲げ加工した帯材を示す図である。
【００１０】図１に示すように、本発明の実施の形態の
曲げ加工装置は、大別して、曲げ加工ヘッド２と、曲げ
加工ヘッド２に長尺材を供給する材料供給装置３と、曲
げ加工ヘッド２及び材料供給装置３を制御する制御系
（図示なし）とから構成される。
曲げ加工装置は、大別して、曲げ加工ヘッド２と、曲げ
加工ヘッド２に長尺材を供給する材料供給装置３と、曲
げ加工ヘッド２及び材料供給装置３を制御する制御系
（図示なし）とから構成される。
【００１１】曲げ加工ヘッド２は、図１、２に示すよう
に、長尺材１を挿通させるガイド穴５ａを形成したガイ
ド５及びガイド５を前端に取り付けた支持６ａからなる
ガイドパイプ６を中心部に直立して設けたベース板７
と、ガイドパイプ６の前方にガイドパイプ６から送り出
された長尺材１に曲げ力を加えるダイス８を中心部に設
けた可動板９と、ベース板７と可動板９間に渡って設置
された６本の伸縮装置１２とから構成されている。そし
て各伸縮装置１２は油圧シリンダ１０及びその両端に設
けられた自在継手１１からなり、各油圧シリンダ１０一
端の自在継手１１はベース板７前面周縁部に取り付けら
れ、他端の自在継手１１は可動板９後面周縁部に取り付
けられている。可動板９の外形サイズは、長尺材１が曲
がるときに干渉しないように、ベース板７に比して小さ
くするとよい。曲げ加工ヘッド２は、伸縮装置１２の伸
縮によって、ベース板７に対する可動板９の並進３自由
度と回転３自由度の合計６自由度の運動を行なう６軸パ
ラレルリンク機構となっている。この曲げ加工ヘッド２
は、６軸パラレルリンク機構にガイドパイプ６とダイス
８を設けたものである。ここでは６軸パラレルリンク機
構として東京精密測器（株）製の６軸パラレルリンクモ
ーションベースを用いた。なお６軸パラレルリンクモー
ションベースは商品名である。油圧シリンダー１０に
は、シリンダー長を検出するポテンショメータ２６や作
動油を制御するサーボ弁２７が取り付けられている。
に、長尺材１を挿通させるガイド穴５ａを形成したガイ
ド５及びガイド５を前端に取り付けた支持６ａからなる
ガイドパイプ６を中心部に直立して設けたベース板７
と、ガイドパイプ６の前方にガイドパイプ６から送り出
された長尺材１に曲げ力を加えるダイス８を中心部に設
けた可動板９と、ベース板７と可動板９間に渡って設置
された６本の伸縮装置１２とから構成されている。そし
て各伸縮装置１２は油圧シリンダ１０及びその両端に設
けられた自在継手１１からなり、各油圧シリンダ１０一
端の自在継手１１はベース板７前面周縁部に取り付けら
れ、他端の自在継手１１は可動板９後面周縁部に取り付
けられている。可動板９の外形サイズは、長尺材１が曲
がるときに干渉しないように、ベース板７に比して小さ
くするとよい。曲げ加工ヘッド２は、伸縮装置１２の伸
縮によって、ベース板７に対する可動板９の並進３自由
度と回転３自由度の合計６自由度の運動を行なう６軸パ
ラレルリンク機構となっている。この曲げ加工ヘッド２
は、６軸パラレルリンク機構にガイドパイプ６とダイス
８を設けたものである。ここでは６軸パラレルリンク機
構として東京精密測器（株）製の６軸パラレルリンクモ
ーションベースを用いた。なお６軸パラレルリンクモー
ションベースは商品名である。油圧シリンダー１０に
は、シリンダー長を検出するポテンショメータ２６や作
動油を制御するサーボ弁２７が取り付けられている。
【００１２】図３は６軸パラレルリンクモーションベー
スにおけるベース板７と可動板９と６つの伸縮装置１２
の位置関係を説明する平面図である。図３では６つの伸
縮装置１２が同一長さに設定された状態を示し、従って
ベース板７と可動板９は面平行であり、各板の中心軸は
同一線上にある。ベース板７側の自在継手１１の取り付
け位置は、ベース板７の前面と同一平面上でベース板７
の中心点を中心として形成される仮想円１４の円周を３
等分する点１５それぞれの位置で点１５を挟んで点１５
まで等距離でかつ円周上にある２点１６，１６であり、
一方、可動板９側の自在継手１１の取り付け位置は、可
動板９の後面と同一平面上に可動板９の中心点を中心と
して形成される仮想円１７の円周を３等分する点１８そ
れぞれで点１８を等距離で挟み該円周上にある２点１
９，１９である。そして６つの伸縮装置１２は、ベース
板７の３等分点を結ぶ３角形２２と可動板９の３等分点
を結ぶ３角形２３が互いに回転角１８０°ずれた状態
で、ベース板７と可動板９間で最も近距離にある６対の
取り付け位置１６，１９間を渡して略トラス状に設置さ
れる。
スにおけるベース板７と可動板９と６つの伸縮装置１２
の位置関係を説明する平面図である。図３では６つの伸
縮装置１２が同一長さに設定された状態を示し、従って
ベース板７と可動板９は面平行であり、各板の中心軸は
同一線上にある。ベース板７側の自在継手１１の取り付
け位置は、ベース板７の前面と同一平面上でベース板７
の中心点を中心として形成される仮想円１４の円周を３
等分する点１５それぞれの位置で点１５を挟んで点１５
まで等距離でかつ円周上にある２点１６，１６であり、
一方、可動板９側の自在継手１１の取り付け位置は、可
動板９の後面と同一平面上に可動板９の中心点を中心と
して形成される仮想円１７の円周を３等分する点１８そ
れぞれで点１８を等距離で挟み該円周上にある２点１
９，１９である。そして６つの伸縮装置１２は、ベース
板７の３等分点を結ぶ３角形２２と可動板９の３等分点
を結ぶ３角形２３が互いに回転角１８０°ずれた状態
で、ベース板７と可動板９間で最も近距離にある６対の
取り付け位置１６，１９間を渡して略トラス状に設置さ
れる。
【００１３】６軸パラレルリンクモーションベースの動
作は、図４（ａ）に示す６軸パラレルリンク機構のモデ
ルによって近似的に説明できる。このモデルは図３に示
す６軸パラレルリンクモーションベースにおいて、互い
に近接する２つの自在継手の位置１６、１６を１個所に
集めて６つの伸縮装置１２をベース板７と可動板９間に
ピン接合したトラス構造である。６軸パラレルリンク機
構のモデルにおいては、ベース板７の前面でガイド穴５
ａの中心Ｏ１を原点としてｘｙｚ直角座標が設定され、
ｚ軸をガイド穴５ａの中心軸としている。また可動板９
に取り付けたダイス８の中心点Ｏ２を原点としてｕｖｗ
直角座標が設定され、ｗ軸をダイス８の中心軸とし、ｕ
ｖ面はダイス８の型穴８ａ（図５参照）の面と同一面と
している。６つの伸縮装置１２を伸縮させることによ
り、可動板９の中心点、換言すればダイスの中心点Ｏ２
は、ベース板７に設定されｘｙｚ軸の３方向に並進し、
また可動板９に設定されたｕｖｗの各軸回りに回転す
る。かくして可動板９は、ベース板７に対して並進３自
由度と回転３自由度の合計６自由度の運動を行なうこと
になる。図４（ｂ）は可動板９がベース板７に対して移
動した状態を示しており、可動板９の原点Ｏ２の位置が
ベース板７の原点Ｏ１に関する位置ベクトルＰで表さ
れ、可動板９の姿勢がｕｖｗ各軸回りの回転角の行列Ｒ
で表されている。この６軸パラレルリンク機構の操作に
おいては、位置ベクトルＰと回転角の行列Ｒから各伸縮
装置の長さを求める逆運動学を用いる。
作は、図４（ａ）に示す６軸パラレルリンク機構のモデ
ルによって近似的に説明できる。このモデルは図３に示
す６軸パラレルリンクモーションベースにおいて、互い
に近接する２つの自在継手の位置１６、１６を１個所に
集めて６つの伸縮装置１２をベース板７と可動板９間に
ピン接合したトラス構造である。６軸パラレルリンク機
構のモデルにおいては、ベース板７の前面でガイド穴５
ａの中心Ｏ１を原点としてｘｙｚ直角座標が設定され、
ｚ軸をガイド穴５ａの中心軸としている。また可動板９
に取り付けたダイス８の中心点Ｏ２を原点としてｕｖｗ
直角座標が設定され、ｗ軸をダイス８の中心軸とし、ｕ
ｖ面はダイス８の型穴８ａ（図５参照）の面と同一面と
している。６つの伸縮装置１２を伸縮させることによ
り、可動板９の中心点、換言すればダイスの中心点Ｏ２
は、ベース板７に設定されｘｙｚ軸の３方向に並進し、
また可動板９に設定されたｕｖｗの各軸回りに回転す
る。かくして可動板９は、ベース板７に対して並進３自
由度と回転３自由度の合計６自由度の運動を行なうこと
になる。図４（ｂ）は可動板９がベース板７に対して移
動した状態を示しており、可動板９の原点Ｏ２の位置が
ベース板７の原点Ｏ１に関する位置ベクトルＰで表さ
れ、可動板９の姿勢がｕｖｗ各軸回りの回転角の行列Ｒ
で表されている。この６軸パラレルリンク機構の操作に
おいては、位置ベクトルＰと回転角の行列Ｒから各伸縮
装置の長さを求める逆運動学を用いる。
【００１４】次に図５を参照して長尺材１を曲げ加工す
るパラメータを説明する。長尺材１は例えば丸材であ
る。曲げ加工ヘッド２において、ガイドパイプ６の軸心
からダイス８中心点のずれａ（以下オフセットａとい
う）、ガイド穴５ａ前面からダイス８中心点までの距離
ｂ（型間距離ｂ）、ガイドパイプ６の軸心に直交する面
に対するダイス８の傾斜角αをパラメータとして設定す
る。なお、ダイス８は、その中心方向に突起する断面円
形の内壁から形成される型穴８ａを有している。ガイド
穴５ａ及び型穴８ａは長尺材１の断面外形寸法にクリア
ランスを加えたサイズに形成されている。さて、丸材の
曲げ半径ρとすると、ａ＝ρ（１−ｃｏｓα）、ｂ＝ρ
ｓｉｎαが成立し、ａ，ｂ，αの３変数のうち、１つの
値が決まれば、他の２つ値がきまるので、丸材のサイ
ズ、材質（Ａｌ，Ｃｕ，鋼など）等により例えばオフセ
ットａを選択する。実用上は、各種材料を用いて曲げ加
工試験を行なった結果にしたがいパラメータを決定する
ことになる。
るパラメータを説明する。長尺材１は例えば丸材であ
る。曲げ加工ヘッド２において、ガイドパイプ６の軸心
からダイス８中心点のずれａ（以下オフセットａとい
う）、ガイド穴５ａ前面からダイス８中心点までの距離
ｂ（型間距離ｂ）、ガイドパイプ６の軸心に直交する面
に対するダイス８の傾斜角αをパラメータとして設定す
る。なお、ダイス８は、その中心方向に突起する断面円
形の内壁から形成される型穴８ａを有している。ガイド
穴５ａ及び型穴８ａは長尺材１の断面外形寸法にクリア
ランスを加えたサイズに形成されている。さて、丸材の
曲げ半径ρとすると、ａ＝ρ（１−ｃｏｓα）、ｂ＝ρ
ｓｉｎαが成立し、ａ，ｂ，αの３変数のうち、１つの
値が決まれば、他の２つ値がきまるので、丸材のサイ
ズ、材質（Ａｌ，Ｃｕ，鋼など）等により例えばオフセ
ットａを選択する。実用上は、各種材料を用いて曲げ加
工試験を行なった結果にしたがいパラメータを決定する
ことになる。
【００１５】パラメータａ，ｂ，αは図４（ａ）に示す
ベース板７上のｘｙｚ座標（原点Ｏ１）、可動板９上の
ｕｖｗ座標（原点Ｏ２）と関連付けられる。ここでは説
明を簡単にするために、図４（ａ）の紙面をｙｚの両軸
及びｖｗの両軸を含むものとする。可動板９上の原点Ｏ
２について、オフセットａはｘｙｚ座標におけるｙ値
で、型間距離ｂはｘｙｚ座標のｚ値からガイドパイプ６
の高さｈを減じた数値で、傾斜角αはｘ軸回りの回転角
で示すことができる。なおガイドパイプの高さｈはベー
ス板７前面からの高さである。ここでＰＢは長尺材１の
湾曲曲げに必要な力であり、ＰＬは長尺材１を押圧する
力である。なお、長尺材１のサイズ又は曲げ半径ρに対
応してガイドパイプ６の高さｈを大きく変える場合に
は、ガイドパイプ６とベース板７との間にスペーサまた
はシム等を入れる構造を採用するとよい。これは、６軸
パラレルリンクモーションベースにおいては、可動板９
の傾斜、回転動作範囲があるｚ値で最も大きくなり、そ
れより離れるにしたがい動作範囲が限定されるからであ
る。
ベース板７上のｘｙｚ座標（原点Ｏ１）、可動板９上の
ｕｖｗ座標（原点Ｏ２）と関連付けられる。ここでは説
明を簡単にするために、図４（ａ）の紙面をｙｚの両軸
及びｖｗの両軸を含むものとする。可動板９上の原点Ｏ
２について、オフセットａはｘｙｚ座標におけるｙ値
で、型間距離ｂはｘｙｚ座標のｚ値からガイドパイプ６
の高さｈを減じた数値で、傾斜角αはｘ軸回りの回転角
で示すことができる。なおガイドパイプの高さｈはベー
ス板７前面からの高さである。ここでＰＢは長尺材１の
湾曲曲げに必要な力であり、ＰＬは長尺材１を押圧する
力である。なお、長尺材１のサイズ又は曲げ半径ρに対
応してガイドパイプ６の高さｈを大きく変える場合に
は、ガイドパイプ６とベース板７との間にスペーサまた
はシム等を入れる構造を採用するとよい。これは、６軸
パラレルリンクモーションベースにおいては、可動板９
の傾斜、回転動作範囲があるｚ値で最も大きくなり、そ
れより離れるにしたがい動作範囲が限定されるからであ
る。
【００１６】材料供給装置３は、図１に示すように、曲
げヘッド２の後部に固定された枠体２５と該枠体２５に
設置された油圧シリンダ２４から構成され、油圧シリン
ダ２４により長尺材１の後端を定速で押し進めて、長尺
材１を曲げヘッド１のガイド穴５ａを通じてフィードす
る。油圧シリンダ２４の先端部には長尺材１の終端を固
定するくぼみ又はクランプを設けている。油圧シリンダ
２４とガイドパイプ６との間には、長尺材の挫屈を防止
するため、必要に応じてガイドローラを設置するとよ
い。
げヘッド２の後部に固定された枠体２５と該枠体２５に
設置された油圧シリンダ２４から構成され、油圧シリン
ダ２４により長尺材１の後端を定速で押し進めて、長尺
材１を曲げヘッド１のガイド穴５ａを通じてフィードす
る。油圧シリンダ２４の先端部には長尺材１の終端を固
定するくぼみ又はクランプを設けている。油圧シリンダ
２４とガイドパイプ６との間には、長尺材の挫屈を防止
するため、必要に応じてガイドローラを設置するとよ
い。
【００１７】制御系はパーソナルコンピュータにより構
成されている。パーソナルコンピュータは、加工パラメ
ータ（ａ，ｂ，α，θ）の入力値から各伸縮装置１２の
長さを計算し、サーボ弁２７を通じて油圧シリンダ１０
を作動して、曲げ加工ヘッド２の可動板９の位置、姿勢
を制御し、また材料供給装置の油圧シリンダ２４による
長尺材のフィード速度も制御する。加工パラメータ
（ａ，ｂ，α，θ）は、長尺材の形状、サイズ、材質等
により相違するので、予め実験により求めて記憶してお
く。
成されている。パーソナルコンピュータは、加工パラメ
ータ（ａ，ｂ，α，θ）の入力値から各伸縮装置１２の
長さを計算し、サーボ弁２７を通じて油圧シリンダ１０
を作動して、曲げ加工ヘッド２の可動板９の位置、姿勢
を制御し、また材料供給装置の油圧シリンダ２４による
長尺材のフィード速度も制御する。加工パラメータ
（ａ，ｂ，α，θ）は、長尺材の形状、サイズ、材質等
により相違するので、予め実験により求めて記憶してお
く。
【００１８】本発明の曲げ加工装置で加工する長尺材
は、円形、楕円形、角形断面の管材、棒材や型材の他、
帯材がある。図６に示すように、帯材を板圧方向にある
半径で曲げるとともに捩りを加えることにより、螺旋状
に加工することができる。また横断面が湾曲状又は山形
で左右非対称の帯材を曲げる場合に、曲げによって生じ
る捩り歪みを、ねじりを与えることにより、矯正するこ
とが可能となる。非対称の帯材の曲げ製品は、例えば自
動車の窓枠である。
は、円形、楕円形、角形断面の管材、棒材や型材の他、
帯材がある。図６に示すように、帯材を板圧方向にある
半径で曲げるとともに捩りを加えることにより、螺旋状
に加工することができる。また横断面が湾曲状又は山形
で左右非対称の帯材を曲げる場合に、曲げによって生じ
る捩り歪みを、ねじりを与えることにより、矯正するこ
とが可能となる。非対称の帯材の曲げ製品は、例えば自
動車の窓枠である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、長尺材の曲げ加工装置
は、その曲げ加工ヘッドをガイドパイプを有するベース
板、ダイスを有する可動板及び両板間を接続する６つの
伸縮装置から構成したので、構造が簡単で剛性の高い装
置とすることができ、管材、棒材などを精度良く曲げる
ことができ、また可動板がダイスの軸心回りに回転する
ように構成したので、曲げ時に捩りを必要とする帯材に
も適用することができるという効果がある。
は、その曲げ加工ヘッドをガイドパイプを有するベース
板、ダイスを有する可動板及び両板間を接続する６つの
伸縮装置から構成したので、構造が簡単で剛性の高い装
置とすることができ、管材、棒材などを精度良く曲げる
ことができ、また可動板がダイスの軸心回りに回転する
ように構成したので、曲げ時に捩りを必要とする帯材に
も適用することができるという効果がある。
【図１】本発明の実施の形態となる長尺材の曲げ加工装
置の全体構成図である。
置の全体構成図である。
【図２】曲げ加工ヘッドの構成図である。
【図３】曲げ加工ヘッドを構成する６軸パラレルリンク
モーションベースにおける伸縮装置の配置を説明する図
である。
モーションベースにおける伸縮装置の配置を説明する図
である。
【図４】６軸パラレルリンク機構の動作を説明する図で
ある。
ある。
【図５】長尺材の曲げ加工パラメータを説明する図であ
る。
る。
【図６】図６は捩り曲げ加工した帯材を示す図である。
１ 長尺材 ２ 曲げ加工ヘッド ３ 材料供給装置 ４ 制御装置 ５ ガイド ５ａ ガイド穴 ６ ガイドパイプ ６ 支持パイプ ７ ベース板 ８ ダイス ８ 型穴 ９ 可動板 １０ 油圧シリンダ １１ 自在継手 １２ 伸縮装置 ２４ 油圧シリンダ ２５ 枠体 ２６ ポテンショメータ ２７ サーボ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E063 AA04 AA08 AA11 BC15 CA03 CA10 JA07 LA02 LA04 LA08 LA09 LA14 LA17
Claims (2)
- 【請求項１】 長尺材を湾曲状に曲げる曲げ加工ヘッド
と該曲げ加工ヘッドに長尺材を供給する材料供給装置と
前記曲げ加工ヘッド及び前記材料供給装置を制御する制
御系とを備える長尺材の曲げ加工装置において、前記曲
げ加工ヘッドは、前記材料供給装置から供給される長尺
材を挿通させるガイド穴を有するガイドパイプを中心部
に直立して設けたベース板と、前記ガイドパイプから前
方に送られる長尺材を挿通させながら曲げ力を加えるた
めのダイスを中心部に設けた可動板と、前記ベース板と
前記可動板との間に渡って設置された油圧シリンダ及び
該油圧シリンダ両端に設けられた自在継手からなる６つ
の伸縮装置とから構成され、前記６つの伸縮装置は、略
トラス状になるよう前記自在継手を両板面周縁部に結合
して、前記油圧シリンダの伸縮によって前記ベース板に
設定されたＸＹＺ座標に対する前記可動板の並進３自由
度及び回転３自由度の運動を行なうパラレルリンク機構
を形成することを特徴とする長尺材の曲げ加工装置。 - 【請求項２】 前記制御系は、前記ベース板に対する前
記可動板の位置および傾斜、および前記可動板の中心軸
回り捩り角を設定することにより、前記各油圧シリンダ
の長さを調節することを特徴とする請求項１記載の長尺
材の曲げ加工装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001187310A JP4081593B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 長尺材の曲げ加工装置 |
| EP02253321A EP1260287B1 (en) | 2001-05-18 | 2002-05-13 | Long member bending apparatus |
| DE60227601T DE60227601D1 (de) | 2001-05-18 | 2002-05-13 | Vorrichtung zum Biegen länglicher Produkte |
| KR1020020027421A KR100574550B1 (ko) | 2001-05-18 | 2002-05-17 | 장척재의 굽힘 가공장치 |
| CNB021198888A CN1231310C (zh) | 2001-05-18 | 2002-05-17 | 长形件的弯折装置 |
| US10/150,452 US6662613B2 (en) | 2001-05-18 | 2002-05-17 | Long member bending apparatus |
| HK03102587A HK1050340A1 (en) | 2001-05-18 | 2003-04-10 | Long member bending apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001187310A JP4081593B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 長尺材の曲げ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002346640A true JP2002346640A (ja) | 2002-12-03 |
| JP4081593B2 JP4081593B2 (ja) | 2008-04-30 |
Family
ID=19026612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001187310A Expired - Lifetime JP4081593B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 長尺材の曲げ加工装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6662613B2 (ja) |
| EP (1) | EP1260287B1 (ja) |
| JP (1) | JP4081593B2 (ja) |
| KR (1) | KR100574550B1 (ja) |
| CN (1) | CN1231310C (ja) |
| DE (1) | DE60227601D1 (ja) |
| HK (1) | HK1050340A1 (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003053431A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-26 | Opton Co Ltd | 曲げ加工装置 |
| JP2006289390A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Tama Tlo Kk | 多軸微細加工方法及び装置 |
| WO2007010819A1 (ja) * | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Kikuchi Seisakusho Co., Ltd. | アクチュエータ並びにこれを用いたパラレルリンク機構及び長尺材の曲げ加工装置 |
| JP2014117719A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Kikuchi Seisakusho Co Ltd | 曲げ加工装置 |
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| US8919171B2 (en) * | 2005-03-03 | 2014-12-30 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Method for three-dimensionally bending workpiece and bent product |
| US8863565B2 (en) * | 2005-03-03 | 2014-10-21 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Three-dimensionally bending machine, bending-equipment line, and bent product |
| US20090199610A1 (en) * | 2005-04-06 | 2009-08-13 | Kikuchi Seisakusho Co., Ltd. | Actuator, parallel link mechanism using the same, and long material bending device |
| CN100443210C (zh) * | 2006-10-20 | 2008-12-17 | 张家港市合丰机械制造有限公司 | 倾角式回转座 |
| US8307685B2 (en) * | 2008-04-09 | 2012-11-13 | Shape Corp. | Multi-directionally swept beam, roll former, and method |
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| FR2988309B1 (fr) * | 2012-03-24 | 2015-06-05 | Numalliance | Machine de cintrage a tete de pliage mobile autour d'un nez de pliage fixe |
| AT513973B1 (de) * | 2013-02-22 | 2014-09-15 | System7 Railsupport Gmbh | Stopfaggregat für eine Gleisstopfmaschine |
| CN105891008A (zh) * | 2015-01-07 | 2016-08-24 | 海隆防腐技术工程(太仓)有限公司 | 弯曲测试仪 |
| CN106903716B (zh) * | 2017-01-22 | 2019-10-29 | 浙江厚达智能科技股份有限公司 | 曲线伸缩式机械手 |
| CN110180930A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-30 | 山东大学 | 渐进式空间自由弯管成形机构 |
| CN114570807B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-04-07 | 南京航空航天大学 | 一种基于芯棒旋转的六轴弯曲装置及方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4062216A (en) * | 1974-07-23 | 1977-12-13 | Daiichi Koshuha Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal bending methods and apparatus |
| JPS6033569B2 (ja) * | 1983-01-21 | 1985-08-03 | 日立金属株式会社 | 湾曲調整スタンド |
| JPS63104726A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-05-10 | Hitachi Ltd | 曲げ加工装置 |
| KR960703357A (ko) * | 1993-07-08 | 1996-08-17 | 나카타 츠토무 | 롤 성형기 스탠드의 지지 방법과 그 장치 및 지지 플랫폼 위치의 계측 방법과 그 장치(method and apparatus for supporting a roll molding machine stand, and method and apparatus for measuring a supporting platform position) |
| JP3733176B2 (ja) * | 1996-07-10 | 2006-01-11 | 株式会社オプトン | 曲げ加工装置 |
| JPH1024327A (ja) * | 1996-07-10 | 1998-01-27 | Opton Co Ltd | 曲げ加工装置 |
| DE19717232A1 (de) * | 1997-04-24 | 1998-10-29 | Suban Ag | Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Biegen von Metall-Hohlprofilen |
| DE19830962B4 (de) * | 1998-07-10 | 2005-07-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zum Biegen stangenartiger Werkstücke |
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-
2001
- 2001-05-18 JP JP2001187310A patent/JP4081593B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-05-13 EP EP02253321A patent/EP1260287B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-13 DE DE60227601T patent/DE60227601D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-17 US US10/150,452 patent/US6662613B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-17 KR KR1020020027421A patent/KR100574550B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-05-17 CN CNB021198888A patent/CN1231310C/zh not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-04-10 HK HK03102587A patent/HK1050340A1/xx not_active IP Right Cessation
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