JP2007290022A - 曲げ加工装置 - Google Patents

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和秀 岡田
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Abstract

【課題】 曲げ加工装置の簡素化および小型化を達成するとともに、曲げ加工に要するタクトタイムを大幅に短縮し、加工精度を確保できる曲げ加工装置を提供すること。
【解決手段】 曲げ加工装置Mにおいて、曲げ加工方向に応じて伸縮機構部30を構成するボールねじ機構35,36の一方を作動させると、連結されたリンク機構部40を構成するリンクアーム47,48が軸線方向に移動する。そして、リンクアーム47,48の移動により、連結された曲げ型本体21,22も移動する。このとき、曲げ型本体21,22は連結部材25によって連結されていること、規制部材26,27によって変位が規制されることおよびリンクアーム47,48が屈曲形状に成形されていることにより、曲げ型本体21,22は他方の曲げ型本体22,21を中心として公転する。これにより、パイプPに対して曲げ加工することができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、直管状のパイプを所定の曲げ形状に自動で曲げ加工する曲げ加工装置に関する。
従来から、例えば、下記特許文献1に示すような、曲げ加工装置は知られている。この従来の曲げ加工装置は、長尺の素材(例えば、パイプなど)の両側に配置された一対の曲げ型を設けた旋回台と、この旋回台を一対の曲げ型の中心と平行な軸の廻りに旋回させる駆動源と、この駆動源を一対の曲げ型の両中心間で移動させる移動機構とを備えている。そして、この従来の曲げ加工装置においては、供給された素材が一対の曲げ型によって狭持された状態で、駆動源が旋回台を回転させることによって、素材を一方向に曲げることができる。また、素材を所定量だけ送った後、移動機構が駆動源を移動させた状態で、駆動源が旋回台を回転させることによって、素材を他方向に曲げることができる。これにより、曲げ加工方向に応じて、素材を180°回転して捻ったり、曲げ加工装置に対して脱着を繰り返したりする必要がなく、曲げ加工に要するタクトタイムを短縮することができるようになっている。
特開2000−246347号公報
しかしながら、上記従来の曲げ加工装置においては、駆動源を移動させるための移動機構が必要であり、装置自体が複雑化する懸念がある。また、旋回台が旋回したときには大きな慣性が作用する可能性があり、正確に曲げ加工するためには、大きな駆動源を用いて慣性の作用を抑制する必要がある。このため、装置自体が大型化する懸念がある。さらに、曲げ加工時においては、曲げ加工方向に応じて駆動源を移動させる必要があるとともに、素材に対する曲げ精度を確保するために曲げ型の中心と駆動源の回転中心とを適切に一致させる必要があり、これらの動作に時間を要する。したがって、曲げ加工に要するタクトタイムをさらに短縮できない可能性がある。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、曲げ加工装置の簡素化および小型化を達成するとともに、曲げ加工に要するタクトタイムを大幅に短縮でき、かつ、極めて正確な曲げ加工を有する曲げ加工装置を提供することにある。
本発明の特徴は、曲げ加工装置を、直管状の管体の側壁面を狭持するとともに同管体に対して所定の曲げ形状を付与する一対の曲げ型と、前記管体の軸線と直交する軸線を有して前記一対の曲げ型をそれぞれ回転可能に支持する一対の支持部材の一端部側に組み付けられて、同一対の支持部材の軸線間距離を一定に維持する連結部材と、前記曲げ型の配置方向にて伸縮可能な一対の伸縮機構と、所定の角度に屈曲した形状に成形されて、一端部が前記一対の支持部材のそれぞれの他端部側に対して接続されるとともに、他端部が前記伸縮機構のそれぞれの可動側端部に対して同伸縮機構の伸縮方向と直交する軸線周りに回転可能に接続された一対のリンクアームと、前記一対の支持部材のそれぞれの他端部側に脱着可能に設けられて、前記一対の曲げ型のうち、前記管体に対して付与される曲げ形状の曲げ中心側の曲げ型の変位を規制する規制部材とを備えて構成したことにある。この場合、前記曲げ型による曲げ加工に応じて、前記管体を軸線方向に変位させる送り機構を設けるとよい。
このように構成した曲げ加工装置においては、送り機構によって管体が所定量だけ送られた後、管体に対する曲げ加工方向に応じて、一対の伸縮機構のうちの一方の伸縮機構を作動させると、同伸縮機構の伸縮動作が連結されたリンクアームに伝達される。リンクアームは、伝達された伸縮動作を、連結された支持部材を介して、曲げ型に伝達する。このとき、曲げ型は連結部材によって連結されていること、曲げ中心側の曲げ型が規制部材によって変位が規制されること、および、リンクアームが屈曲形状に成形されていることにより、伸縮動作が伝達された曲げ型は、曲げ中心側の曲げ型を中心として公転する。これにより、伸縮動作が伝達された曲げ型は、送り機構によって所定量だけ送られた管体に対して、曲げ中心側の曲げ型に沿った形状に曲げ加工することができる。
このように、本発明の曲げ加工装置によれば、管体の曲げ加工方向に応じて、伸縮機構および規制部材を切り替えて作動させることのみによって、管体に所望の曲げ形状を付与することができる。したがって、曲げ加工に必要な曲げ加工装置の駆動部位を少なくすることができて、タクトタイムを大幅に短縮することができる。また、リンクアームによって、伸縮機構の伸縮動作を曲げ型の曲げ加工動作に極めて容易に変換することができるため、曲げ加工装置の構成を簡略化することができるとともに、装置自体を小型化することができる。特に、曲げ型近傍の構成を簡略化できることによって、曲げ加工時に作用する慣性を小さくすることができ、これにより、管体に対する曲げ加工精度を極めて良好に確保することができる。
また、前記一対の曲げ型は、複数本の管体に対して、同一の曲げ形状を同時に付与するとよい。これによれば、同時に複数本の管体に曲げ加工を施すことができるため、生産効率を大幅に向上させることもできる。また、前記連結部材は、前記支持部材の一端部側にて、脱着可能に組み付けられるとよい。これによれば、連結部材を脱着することによって、管体を曲げ加工装置に極めて容易にセットすることができる。したがって、曲げ加工に要するタクトタイムを短縮することができる。
また、前記伸縮機構は、前記曲げ型の配置方向であって、前記管体の軸線と平行な方向であるとよい。これによれば、伸縮機構の伸縮動作に要するスペースを小さくすることができ、曲げ加工装置のより小型化を達成することができる。また、前記伸縮機構を、例えば、電動モータと、同電動モータの回転を軸線方向への運動に変換するボールねじ機構と、同ボールねじ機構によって変換された軸線方向への運動を前記リンクアームに伝達するロッドとから構成するとよい。これによれば、リンクアームおよび曲げ型を極めて正確に移動させることができる。したがって、管体に対する曲げ加工量を極めて正確に決定することができるため、曲げ加工精度を良好に確保することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る曲げ加工装置Mを概略的に示している。この曲げ加工装置Mは、複数本(本実施形態においては5本)の細径のパイプPを左右方向に同時に曲げ加工するものである。この曲げ加工装置Mは、機台Bの一端部側に配置されたパイプ送り機構部10と、機台Bの他端部側に配置された曲げ型20と、曲げ型20の配置方向にて伸縮可能な伸縮機構部30と、曲げ型20と伸縮機構部30とを連結するリンク機構部40とから構成されている。
パイプ送り機構部10は、電動モータ11(例えば、ステッピングモータなど)を備えており、同電動モータ11の回転がベルト12を介して減速機構13に伝達されるようになっている。なお、電動モータ11には、同モータ11の回転を検出する図示省略のエンコーダが組み付けられている。そして、減速機構13に伝達された回転は減速されて送りベルト14に伝達されるようになっている。送りベルト14には、同ベルト14の回転に伴って一体的に変位する保持台15が組み付けられている。保持台15は、その幅方向の両端部にて、機台B上に設けられたガイドレール16に連結されており、このガイドレール16によって、機台Bの長手方向への変位が案内されるようになっている。また、保持台15には、機台Bの長手方向に延びるシャフト17の一端部が接続されており、同シャフト17の他端部には、複数本のパイプPを狭持するためのチャック機構18が組み付けられている。
曲げ型20は、図2(a),(b)に示すように、左右一対の曲げ型本体21,22を備えている。曲げ型本体21,22には、それぞれ、複数のパイプPを把持するためのカリバー21a,22aが形成されている。そして、これら曲げ型本体21,22は、それぞれ、支持軸23,24に対して回転可能に支持されている。支持軸23,24の上端部分には、同軸23,24の軸線廻りに回転可能かつ脱着可能に設けられて、支持軸23,24の軸線間距離を一定に保つ連結部材25が組み付けられている。さらに、支持軸23,24の下方には、曲げ加工時に曲げ中心側となる曲げ型本体21,22の変位を規制するための規制部材26,27が設けられている。そして、この規制部材26,27には、同部材26,27を支持軸23,24の下端部分に対して脱着させるためのシリンダ26a,27aが連結されている。
伸縮機構部30は、左右一対の電動モータ31,32(例えば、ステッピングモータなど)を備えている。そして、例えば、ベルト機構などからなる伝達機構33,34を介して、左右一対の電動モータ31,32の回転が伝達される左右一対のボールねじ機構35,36を備えている。なお、左右一対のボールねじ機構35,36は、ともに同一の構造とされているため、以下の説明においては、ボールねじ機構35を代表として説明し、ボールねじ機構36には対応する符号を付してその詳細な説明を省略する。
ボールねじ機構35は、図3にて概略的に示すように、電動モータ31の回転が伝達機構33を介して伝達されるボールねじ35aを備えている。ボールねじ35aは、パイプPの軸線に対して平行に配置されるとともに、回転可能かつ軸線方向変位不能に設けられている。そして、ボールねじ35aの外周には、ボールを介して、回転不能かつ軸線方向変位可能とされたボールナット35bが組み付けられている。さらに、ボールねじ機構35は、このボールナット35bに対して一体的に固着されて、ボールねじ35aの軸線方向に変位するロッド35cを備えている。また、伸縮機構部30は、電動モータ31,32の回転をそれぞれ検出するエンコーダ37,38も備えている。
このように構成された伸縮機構部30においては、エンコーダ37,38によって検出される検出値に基づいて電動モータ31,32を駆動させると、同回転が伝達機構33,34を介してボールねじ機構35,36に伝達される。そして、ボールねじ機構35,36においては、ボールねじ35a,36aの回転変位がボールナット35b,36bによって軸線方向変位に変換され、この変換によって、ロッド35c,36cが軸線方向にて伸縮するようになっている。ここで、ロッド35c,36cは、パイプPの軸線と平行な方向にて伸縮するようになっている。これにより、ロッド35c,36cの伸縮動作に要するスペースを小さくすることができ、曲げ加工装置Mの小型化を達成することができる。
リンク機構部40は、図2に示すように、伸縮機構部30のロッド35c,36cの先端部分に組み付けられた継ぎ手41,42と、同継ぎ手41,42に組み付けられた移動台43,44を備えている。移動台43,44は、ロッド35c,36cに伸縮に伴って機台Bの長手方向に変位するようになっており、機台B上に設けられたガイドレール45,46によって案内されるようになっている。また、リンク機構部40は、略90°に屈曲した形状に成形された左右一対のリンクアーム47,48を備えている。リンクアーム47,48は、端部47a,48a側において、移動台43,44に対し、パイプPの軸線と直交する軸線周りに回転可能に組み付けられる。また、リングアーム47,48は、端部47b,48b側において曲げ型20の支持軸23,24の下端部分に回転不能に組み付けられている。そして、リンクアーム47,48は、支持軸23,24を介して、ロッド35c,36cの軸線方向変位を曲げ型20に伝達するようになっている。
次に、このように構成された曲げ加工装置Mの作動について説明する。曲げ加工対象としてのパイプPは、所定の長さに切断された後、曲げ加工装置Mに供給される。曲げ加工装置Mにおいては、曲げ型20の連結部材25の、例えば、支持軸23側の連結が一旦解除されており、供給された5本のパイプPの一端部側が送り機構部10のチャック機構18によってそれぞれ狭持されるとともに、供給された5本のパイプPの他端部が曲げ型本体21,22のカリバー21a,22aにセットされる。そして、5本のパイプPをセットした後、連結が解除された連結部材25が再び支持軸23に連結されて、同パイプPはカリバー21a,22aによって把持される。
この状態において、パイプ送り機構部10は、加工データに基づいて図示しないコントローラから供給された駆動信号に従い、セットされた5本のパイプPを機台Bの長手方向に所定量だけ送る。すなわち、パイプ送り機構部10の電動モータ11が供給された駆動信号に従い駆動することによって、同モータ11の回転がベルト12および減速機構13を介して、送りベルト14に伝達される。このように回転が伝達されると、送りベルト14に組み付けられた保持台15は、ガイドレール16によって案内されて、機台Bの長手方向にシャフト17とともに所定量だけ変位する。これにより、シャフト17に一体的に組み付けられたチャック機構18によって狭持された5本のパイプPは、所定量だけその軸線方向に送られる。
このようにパイプPが所定量だけ送られると、伸縮機構部30がコントローラから供給された駆動信号に従って作動を開始し、曲げ型20が5本のパイプPに対して同時に同一形状の曲げ加工を施す。以下、この曲げ加工について、伸縮機構部30のボールねじ機構35が作動した場合、すなわち、図2(b)においてパイプPを左方向に曲げ加工する場合から詳細に説明する。
電動モータ31が正転方向に駆動して回転すると、この正転回転は伝達機構33を介してボールねじ機構35に伝達される。このように、電動モータ31から正転方向の回転が伝達されると、ボールねじ機構35のボールねじ35aが正転方向に回転し、この回転がボールナット35bによって軸線方向変位に変換される。これにより、ロッド35cは、パイプPの軸線と平行な方向で曲げ型20の配置方向に伸張する。そして、このロッド35cの伸張変位は、継ぎ手41を介して連結された移動台43に伝達される。移動台43は、ガイドレール45によって案内されることによって、リンクアーム47をロッド35cの軸線と一致する方向へ移動させる。このように、リンクアーム47が移動を開始すると、同アーム47に連結された支持軸23と曲げ型本体21も一体的に移動を開始する。
このとき、伸縮機構部30のボールねじ機構36は、その作動が停止状態とされており、支持軸24の下端部分に規制部材27が接続されているため、曲げ型本体22は移動しない。このため、連結部材25が支持軸22,23の軸線間距離すなわち曲げ型本体21と曲げ型本体22との間の距離が連結部材25によって一定に維持されること、および、リンクアーム47が略90°屈曲した形状に成形されていることによって、図2(b)にて二点鎖線で示すように、曲げ型本体21は支持軸24の軸線を中心として曲げ型本体22の廻りを公転することができる。これにより、5本のパイプPは、二点鎖線で示すように、左方向にて、曲げ型本体22に沿った形状に同時に曲げ加工される。
ここで、曲げ型本体21の公転量すなわちロッド35cの伸張量を適宜制御することによって、より詳しくは、エンコーダ37によって検出される検出値に基づいて電動モータ31の回転量を適宜制御することによって、所望の曲げ角を有する形状にパイプPを曲げ加工することができる。この場合、ロッド35cの伸張量は、ボールねじ35aの回転に伴うボールナット35bの軸線方向変位量によって決定されるため、極めて正確に制御することができる。これにより、パイプPの曲げ加工における加工精度を極めて良好に確保することができる。
このように、パイプPの曲げ加工が終了すると、電動モータ31はコントローラから供給される駆動信号に基づいて逆転方向に駆動するように制御される。この電動モータ31の逆転駆動によって、ボールねじ機構35のボールねじ35aは逆転方向に回転し、この回転がボールナット35bによって軸線方向変位に変換される。これにより、ロッド35cは縮小変位し、同ロッド35cの変位に伴ってリンクアーム47に連結された曲げ型本体21は曲げ型本体22の廻りを逆方向に公転する。これにより、曲げ型本体21は、原位置に復帰する。
次に、伸縮機構部30のボールねじ機構36が作動した場合、すなわち、図2(b)においてパイプPを右方向に曲げ加工する場合を説明する。この場合には、ボールねじ機構36が上述したボールねじ機構35と同様に作動を開始する。
すなわち、電動モータ32が正転方向に駆動して回転すると、同回転は、伝達機構34を介して、ボールねじ機構36に伝達される。ボールねじ機構36においては、ボールねじ36aが正転方向に回転することによってボールナット36bが同回転を軸線方向変位に変換し、ロッド36cが軸線方向に伸張する。このロッド36cの伸張に伴って、継ぎ手42に連結された移動台44は、ガイドレール46によって案内されて、リンクアーム48をロッド36cの軸線方向に沿って曲げ型20の配置方向へ移動させる。このように、リンクアーム48が移動を開始すると、同アーム48に連結された支持軸24と曲げ型本体22も移動を開始する。このとき、伸縮機構部30のボールねじ機構35の作動は停止状態にあり、支持軸23の下端部分に規制部材26が接続されているため、曲げ型本体21は移動しない。
この状況においても、連結部材25によって支持軸23,24の軸線間距離すなわち曲げ型本体21と曲げ型本体22との間の距離が一定に維持され、また、リンクアームが略90°屈曲した形状に成形されているために、曲げ型本体22は支持軸23の軸線を中心として曲げ型本体21の廻りを公転する。これにより、5本のパイプPは、右方向にて、曲げ型本体21に沿った形状に同時に曲げ加工される。なお、この場合においても、曲げ型本体22の公転量すなわちロッド36cの伸張量を適宜制御することによって、より詳しくは、エンコーダ38によって検出される検出値に基づいて電動モータ32の回転量を適宜制御することによって、所望の曲げ角を有する形状にパイプPを曲げ加工することができる。そして、上述した左方向への曲げ加工と同様に、電動モータ32が逆転方向へ駆動するように制御されることによって、曲げ型本体22は、原位置に復帰する。
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、パイプ送り機構10によるパイプPの送り動作と、伸縮機構部30の作動による曲げ加工動作とを繰り返し実行することによって、5本のパイプPに所望する2次元的な曲げ形状を付与することができる。このとき、パイプPの曲げ加工方向に応じて、伸縮機構部30のボールねじ機構35,36を切り替えて作動させることのみによって、左右方向にて所望の曲げ形状を加工することができる。したがって、タクトタイムを大幅に短縮することができる。さらに、簡略化した構成を有するリンク機構部40によって、伸縮機構部30の伸縮動作を曲げ型20の曲げ加工動作に極めて容易に変換することができるため、曲げ加工装置Mの構成を簡略化することができるとともに、装置自体を小型化することができる。特に、曲げ型20近傍の構成を簡略化できることによって、曲げ加工時に作用する慣性を小さくすることができ、これにより、パイプPに対する曲げ加工精度を極めて良好に確保することができる。
また、規制部材26,27が支持軸23,24の変位を規制することにより、曲げ型本体21,22はその移動が規制されるものの、支持軸23,24に対して相対回転可能に維持される。これにより、パイプPに対する種々の曲げ加工方式、例えば、引き曲げ(ドロー曲げ)方式や押し曲げ(コンプレッション曲げ)方式に良好に対応することができる。なお、特に、押し曲げ方式を採用する場合には、規制部材26,27が曲げ中心側の曲げ型本体21,22の支持軸23,24に対する相対的な回転を規制するように実施することも可能である。
また、曲げ加工装置Mによれば、同時に5本のパイプPに曲げ加工を施すことができるため、生産効率を大幅に向上させることもできる。また、曲げ型20の連結部材25を脱着することできるため、パイプPを曲げ加工装置Mに極めて容易にセットすることができる。したがって、これによっても、曲げ加工に要するタクトタイムを短縮することができる。
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、伸縮機構部30として、図3に示したように、電動モータ31,32の回転軸方向とボールねじ機構35,36の回転軸方向とを略平行に配置し、電動モータ31,32とボールねじ機構35,36とを伝達機構33,34によって連結するように実施した。これに対して、伸縮機構部30を、電動モータ31,32とボールねじ機構35,36とをそれぞれ直結するように、構成して実施可能であることはいうまでもない。また、上記実施形態の電動モータ31,32、伝達機構33,34およびボールねじ機構35,36から伸縮機構部30を構成することに代えて、例えば、エアーシリンダや油圧シリンダなど、曲げ型20の配置方向に対して伸縮可能な装置を採用して実施することも可能である。この場合においても、上記実施形態と同様にその伸縮に応じてリンク機構部40および曲げ型20を移動させることができる。このため、リンク機構部40および曲げ型20の移動精度の悪化に伴ってパイプPに対する曲げ加工精度が若干劣るものの、上記実施形態と同様の効果が期待できる。また、この場合には、曲げ加工装置Mの構成をより簡略化することができるとともに、より小型化が可能となる。
本発明の実施形態に係る曲げ加工装置の構成を示す概略図である。 (a)は図1の曲げ型、伸縮機構部およびリンク機構部を拡大して示した正面図であり,(b)は(a)に対応する部分の上面図である。 伸縮機構部を構成するボールねじ機構を概略的に示した部分断面図である。
符号の説明
10…送り機構部、20…曲げ型、21,22…曲げ型本体、23,24…支持軸、25…連結部材、26,27…規制部材、30…伸縮機構部、31,32…電動モータ、33,34…伝達機構、35,36…ボールねじ機構、40…リンク機構部、47,48…リンクアーム、M…曲げ加工装置、P…パイプ

Claims (6)

  1. 直管状の管体の側壁面を狭持するとともに同管体に対して所定の曲げ形状を付与する一対の曲げ型と、
    前記管体の軸線と直交する軸線を有して前記一対の曲げ型をそれぞれ回転可能に支持する一対の支持部材の一端部側に組み付けられて、同一対の支持部材の軸線間距離を一定に維持する連結部材と、
    前記曲げ型の配置方向にて伸縮可能な一対の伸縮機構と、
    所定の角度に屈曲した形状に成形されて、一端部が前記一対の支持部材のそれぞれの他端部側に対して接続されるとともに、他端部が前記伸縮機構のそれぞれの可動側端部に対して同伸縮機構の伸縮方向と直交する軸線周りに回転可能に接続された一対のリンクアームと、
    前記一対の支持部材のそれぞれの他端部側に脱着可能に設けられて、前記一対の曲げ型のうち、前記管体に対して付与される曲げ形状の曲げ中心側の曲げ型の変位を規制する規制部材とを備えたことを特徴とする曲げ加工装置。
  2. 請求項1に記載した曲げ加工装置において、
    前記一対の曲げ型は、複数本の管体に対して、同一の曲げ形状を同時に付与することを特徴とする曲げ加工装置。
  3. 請求項1に記載した曲げ加工装置において、
    前記連結部材は、前記支持部材の一端部側にて、脱着可能に組み付けられることを特徴とする曲げ加工装置。
  4. 請求項1に記載した曲げ加工装置において、
    前記伸縮機構の伸縮方向は、前記曲げ型の配置方向であって、前記管体の軸線と平行な方向であることを特徴とする曲げ加工装置。
  5. 請求項1に記載した曲げ加工装置において、
    前記伸縮機構を、
    電動モータと、同電動モータの回転を軸線方向への運動に変換するボールねじ機構と、同ボールねじ機構によって変換された軸線方向への運動を前記リンクアームに伝達するロッドとから構成したことを特徴とする曲げ加工装置。
  6. 請求項1に記載した曲げ加工装置において、さらに、
    前記曲げ型による曲げ加工に応じて、前記管体を軸線方向に変位させる送り機構を設けたことを特徴とする曲げ加工装置。
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