JP2008155250A

JP2008155250A - 曲げ加工装置

Info

Publication number: JP2008155250A
Application number: JP2006346752A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ikeda; 秀夫池田; Junichi Yazawa; 潤一矢澤; Mamoru Kaneshiro; 守金城
Original assignee: YAJIMA KK
Current assignee: YAJIMA KK
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】加工精度を向上できる曲げ加工装置を提供する。
【解決手段】１は板状の鋼材、２は誘導加熱コイル、３０は被加工材を軸方向に送る送り機構であり、２１は送りモータ、１２０はベンディングアーム機構であり、１３は誘導加熱コイル２の出口で鋼材１を着脱自在に挟持するクランパ、１４はクランパ１３を支持し、回転軸１５を中心に回転可能な回転アーム、１６は回転軸１５に固着された回転台であり、回転アーム１４の基部１７が固着されている。４０は回転台を回転駆動する回転モータである。５１は同期制御部であり、送りモータ２１と回転モータ４０を同期制御し、送りモータ２１による鋼材１の送り速度とクランパ１３の回転線速度を一致させる。また、同期制御部５１はトルクセンサ５０の出力を監視し、送りモータ２１の出力トルクが一定となるようにトルク一定制御を行なう。
【選択図】図４

Description

本発明は曲げ加工装置に係り、とくに板、角柱、棒、管等の直線状で金属製の鋼材、アルミ材、ステンレス材等の被加工材を軸方向に送りながら誘導加熱コイルを用いて被加工材の小領域を過熱し、誘導加熱コイルの出口側で被加工材を挟持したクランパを回転軸を中心に回転させて円弧状の曲げ加工を施すようにした曲げ加工装置に関する。

直線状で金属製の棒、管等の被加工材の途中に円弧状の曲げ加工を施す方法の一つに誘導加熱コイルを用いた加熱曲げ方法がある。図１に誘導加熱式曲げ加工装置の従来例を示す。
１は被加工材としての直線状に延びた板状の鋼材、２は鋼材１の途中箇所をドーナツ状に囲み鋼材１の小領域を塑性変形可能な所定温度に誘導加熱する誘導加熱コイル、３は被加工材を軸方向に送る送り機構であり、この内、４、５と６、７は鋼材１の軸方向送りを案内する２組のガイドローラ、８は鋼材１の基端部を着脱自在に挟持するテールクランパ、９はテールクランパが装着されたスライダであり、図示しないレールに沿って鋼材１の軸方向へ移動可能である。１０はスライダを鋼材１の軸方向へ進退させる油圧シリンダであり、該油圧シリンダのロッド１１がスライダ９に結合されている。１２はベンディングアーム機構であり、この内、１３は誘導加熱コイル２の出口側で鋼材１を着脱自在に挟持するクランパ、１４はクランパ１３を支持し、回転軸１５を中心に回転可能な回転アーム、１６は回転軸１５に固定された回転台であり、回転アーム１４の基部１７が固着されている。回転軸１５は誘導加熱コイル２の内側の出口近くの位置（曲げ加工点Ｐ）から見て鋼材１と直交する方向に設けられており、鋼材１の板厚の中心線（曲げ中立線）Ｃから回転軸１５の中心までの距離が鋼材１に対する曲げ加工の設計曲率（鋼材１の板厚の中心線の曲率）ＲＡと一致している。
１８は架台であり、誘導加熱コイル２、送り機構３、ベンディングアーム機構１２などが装着されている。

図１の曲げ加工装置による鋼材１のＵ字状の曲げ加工方法を説明する。
予め、加工前の直線状の鋼材１をガイドローラ６、７の間と４、５の間、誘導加熱コイル２の中に通し、基端部をテールクランパ８で挟持し、鋼材１の加工開始点ＷＡが曲げ加工点Ｐに来るようにセットする。そして、クランパ１３により誘導加熱コイル２の出口側で鋼材１を挟持させる（図１の実線ａ、図２のＡ参照）。この状態で誘導加熱コイル２に高周波電流を流し鋼材１の内、誘導加熱コイル２で囲まれた小領域を誘導加熱する。鋼材１の前記小領域が塑性変形可能な所定温度に達したら、油圧シリンダ１０により鋼材１を軸方向へ送る。鋼材１を挟持しているクランパ１１が回転軸１５を中心にして図１の時計回りに回転するため曲げ加工点Ｐに在る鋼材１の加工開始点ＷＡに曲げモーメントが加わり、時計回りの方向に塑性変形する。鋼材１の送り出しに連れて、鋼材１の加工開始点ＷＡに続く基端側の部分が連続的に加熱され、曲げ加工点Ｐに来たところで時計回りの方向に塑性変形するため、鋼材１が円弧状に曲げ加工されていく（図２のＢ参照）。加工開始点ＷＡが１８０度回転し（図２のＷＡ´）、鋼材１の先端部分と基端部分が平行になった時点で油圧シリンダ１０の送りと誘導加熱を止める（図１の破線ｄ、図２のＤ参照）。

ところで、上記した従来の曲げ加工装置では、とくに曲げ加工の後半で鋼材１に対するテールクランパ８の軸送り力がクランパ１３に対して図１の左方に掛かるようになるため、クランパ１３の時計方向への回転が遅れて図３に示す如く軸芯に沿った曲げ加工曲線（図３のＱ参照）が設計値である曲率ＲＡの真円からずれてしまう問題があった。

特開平０６−０７１３４７号公報

本発明は上記した従来技術の問題に鑑み、加工精度を向上できる曲げ加工装置を提供することを、その目的とする。

請求項１の発明は、直線状で金属製の被加工材の途中箇所を囲み誘導加熱する誘導加熱コイルと、送りモータの駆動力により被加工材を基端側から軸方向へ送る送り機構と、誘導加熱コイルの出口側で被加工材を挟持するクランパと、クランパを回転軸を中心に回転可能に支持する回転アームとを備え、被加工材に円弧状の曲げ加工を施す曲げ加工装置において、回転アームの回転軸を駆動するための回転モータを設けるとともに、送りモータによる被加工材の送り速度とクランパの回転線速度を一致させる同期制御手段を設けたこと、を特徴としている。
請求項２の発明は、送りモータの出力トルクを一定させるトルク一定制御手段を付加したこと、を特徴としている。

本発明によれば、送りモータによる被加工材の送り速度とクランパの回転線速度が一致するので、曲げ加工中にクランパの回転遅れが生じず、加工精度が向上する。
他の発明によれば、送りモータの出力トルクを一定とすることで、曲げ加工中に加工点に加わる曲げモーメントを一定化させることができ、送り速度を速くした場合でも良好な加工精度を得ることができる。

送り機構は送りモータの駆動力により被加工材を軸方向へ送るようにし、回転アームの回転軸を回転モータの駆動力で回転させるようにする。同期制御部により、送りモータによる被加工材の送り速度とクランパの回転線速度（クランパの回転による被加工材の曲げ中立線の回転線速度）を一致させる。これにより、曲げ加工中にクランパが遅れることなく回転し、加工精度が向上する。また、送り機構に送りトルクセンサを設け、同期制御部は、トルクセンサの出力を監視して、送りモータの出力トルクが一定となるようにトルク一定制御を行なう。これにより、曲げ加工中に加工点に加わる曲げモーメントを一定化させることができ、送り速度を速くした場合でも良好な加工精度を得ることができる。

図４は本発明の実施例に係る誘導加熱式の曲げ加工装置の概略構成を示す平面図である。
１は被加工材としての直線状に延びた板状の鋼材、２は鋼材１の途中箇所をドーナツ状に囲み鋼材１の小領域を塑性変形可能な所定温度に誘導加熱する誘導加熱コイル、３０は被加工材を軸方向に送る送り機構であり、この内、４、５と６、７は鋼材１の軸方向送りを案内する２組のガイドローラ、８は鋼材１の基端部を着脱自在に挟持するテールクランパ、９はテールクランパが装着されたスライダであり、図示しないレールに沿って鋼材１の軸方向へ移動可能である。２０はスライダを鋼材１の軸方向へ進退させる送りねじ（ボールねじ）、２１は送りモータ、２２は送りモータの駆動力を送りねじに伝達する伝達歯車機構、２３は送りねじの軸受である。１２０はベンディングアーム機構であり、この内、１３は誘導加熱コイル２の出口側で鋼材１を着脱自在に挟持するクランパ、１４はクランパ１３を支持し、回転軸１５を中心に回転可能な回転アーム、１６は回転軸１５に固着された回転台であり、回転アーム１４の基部１７が固着されている。回転軸１５は誘導加熱コイル２の内側の出口近くの位置（曲げ加工点Ｐ）から見て鋼材１と直交する方向に設けられており、鋼材１の板厚の中心（曲げ中立線）Ｃから回転軸１５の中心までの距離が鋼材１に対する曲げ加工の設計曲率（鋼材１の板厚の中心線の曲率）ＲＡと一致している。４０は回転台を回転駆動する回転モータである。
１８は架台であり、誘導加熱コイル２、送り機構３０、ベンディングアーム機構１２０などが装着されている。

５０は送りねじ２０に付設されてボールねじに掛かるトルクを検出するトルクセンサ、５１は同期制御部であり、送りモータ２１と回転モータ４０を同期制御し、送りモータによる鋼材１の送り速度とクランパ１３の回転線速度（鋼材１の曲げ中立線の回転線速度）を一致させる。また、同期制御部５１はトルクセンサ５０の出力を監視し、送りモータ２１の出力トルクが一定となるようにトルク一定制御を行なう。

図５と図６は本実施例に係る曲げ加工装置による鋼材１のＵ字状の曲げ加工動作を説明する説明図であり、以下、これらの図を参照して曲げ加工装置の作用を説明する。
予め、加工前の直線状の鋼材１をガイドローラ６、７の間と４、５の間、誘導加熱コイル２の中に通し、基端部をテールクランパ８で挟持し、鋼材１の加工開始点ＷＡが曲げ加工点Ｐに来るようにセットする。そして、クランパ１３により誘導加熱コイル２の出口側で鋼材１を挟持させる（図４参照）。この状態で誘導加熱コイル２に高周波電流を流し鋼材１の誘導加熱コイル２で囲まれた小領域を誘導加熱する。鋼材１の前記小領域が塑性変形可能な所定温度に達したら、同期制御部５１により、送りモータ２１と回転モータ４０による駆動を開始させ、鋼材１を軸方向へ送りながら、鋼材１を挟持しているクランパ１３を回転軸１５を中心にして図４の時計回りに回転させる。すると、曲げ加工点Ｐに在る鋼材１の加工開始点ＷＡに曲げモーメントが加わり、時計回りの方向に変形する。

鋼材１の送り出しに連れて、鋼材１の加工開始点ＷＡに続く基端側の部分が連続的に加熱され、曲げ加工点Ｐに来たところで時計回りの方向に塑性変形するため、鋼材１が円弧状に曲げ加工されていく（図５）。曲げ加工中、同期制御部５１は送りモータ２１による鋼材１の送り速度とクランパ１３の回転線速度（クランパ１３の回転による鋼材１の曲げ中立線の回転線速度）が一致するように送りモータ２１と回転モータ４０を同期制御するので、鋼材１の送り速度に比較してクランパ１３は遅速なく回転する。また、曲げ加工中、同期制御部５１は、トルクセンサ５０の出力を監視して、送りモータ２１の出力トルクが一定となるようにトルク一定制御を行なうので、鋼材１の曲げ加工点Ｐに加わる曲げモーメントを一定化させることができ、送り速度を速くした場合でも良好な加工精度を得ることができる。
加工開始点ＷＡが１８０度回転し（図６参照のＷＡ´参照）、鋼材１の先端部分と基端部分が平行になった時点で同期制御部５１は送りモータ２１と回転モータ４０を停止させる。最後に誘導加熱コイル２による誘導加熱を止める（図６参照）。

この実施例によれば、同期制御部５１の同期制御により、送りモータ２１による鋼材１の送り速度と、クランパ１３の回転による鋼材１の曲げ中立線の回転線速度が一致するので、曲げ加工中にクランパ１３は鋼材１の送り速度に比較して遅速なく回転する。仮に、鋼材１の送り速度に比較してクランパ１３の回転による鋼材１の曲げ中立線の回転線速度が遅いとき、曲げ加工部分の曲率Ｒは設計値より小さくなってしまうが（図３参照）、本実施例によれば、曲げ加工部分の曲率を設計値に合致させることができる。
また、同期制御部５１によるトルク一定制御により、送りモータ２１の出力トルクを一定に保つので、曲げ加工中に曲げ加工点に加わる曲げモーメントを一定化させることができ、送り速度を速くした場合でも良好な加工精度を得ることができる。

なお、上記した実施例では直線的に延びた被加工材として断面が長方形状の鋼材を例に挙げたが、丸管、丸棒を被加工材とする場合、誘導加熱コイルはリング状とすれば良い。

本発明は、直線状に延びた断面が長方形状、正方形状、多角形状の板や角柱、丸棒、角管、丸管の等の形状を持ち鋼材、アルミニウム材、ステンレス材等の誘導加熱が可能な金属材を対象にして曲げ加工を行なう装置に適用できる。

従来の誘導加熱式の曲げ加工装置の概略構成を示す平面図である。曲げ加工方法の説明図である。従来技術の問題点の説明図である。本発明に係る誘導加熱式の曲げ加工装置の概略構成を示す平面図である（実施例１）。図４に示す曲げ加工装置による曲げ加工動作の説明図である。図４に示す曲げ加工装置による曲げ加工動作の説明図である。

符号の説明

１鋼材
２誘導加熱コイル
８テールクランパ
１３クランパ
１４回転アーム
１５回転軸
２０送りねじ
２１送りモータ
３０送り機構
４０回転モータ
５０トルクセンサ
５１同期制御部

Claims

直線状で金属製の被加工材の途中箇所を囲み誘導加熱する誘導加熱コイルと、送りモータの駆動力により被加工材を基端側から軸方向へ送る送り機構と、誘導加熱コイルの出口側で被加工材を挟持するクランパと、クランパを回転軸を中心に回転可能に支持する回転アームとを備え、被加工材に円弧状の曲げ加工を施す曲げ加工装置において、
回転アームの回転軸を駆動するための回転モータを設けるとともに、
送りモータと回転モータを同期制御し、送りモータによる被加工材の送り速度とクランパの回転線速度を一致させる同期制御手段を設けたこと、
を特徴とする曲げ加工装置。
送りモータの出力トルクを一定させるトルク一定制御手段を付加したこと、
を特徴とする請求項１記載の曲げ加工装置。