JP2018140421A

JP2018140421A - 加工ユニット

Info

Publication number: JP2018140421A
Application number: JP2017036218A
Authority: JP
Inventors: 孝雄尾日向; Takao Obinata
Original assignee: Denso Air Systems Corp
Current assignee: Denso Air Systems Corp
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-09-13

Abstract

【課題】異なるパイプ径および曲げ半径が混在する曲げ加工を、効率よく行える加工ユニットを提供する。
【解決手段】加工対象のパイプ径および曲げ半径の少なくともいずれかが異なる曲げ溝およびクランプ溝をそれぞれ含む上型２３および下型２２と、上型に対応した曲げ溝２４およびクランプ溝２６、および下型に対応した曲げ溝２５およびクランプ溝２７を含み、上型および下型の間に位置する中型２１とを含むクランプ２０と、上型および下型が中型を挟んで閉じた状態のクランプと協働して加工対象を保持するプレッシャユニット３０と、上型および下型を第１の軸に沿って平衡に開閉する型開閉ユニット６０と、上型および下型の間で、中型を第１の軸に沿って独立して移動する昇降ユニット１００と、クランプに対しプレッシャユニットを開閉するプレッシャ開閉ユニット７０とを有する加工ユニットを提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属パイプ、金属チューブなどの加工対象を曲げ加工するユニットに関するものである。

特許文献１には、左右引き押し曲げが可能な曲げ型クランプおよびそれを備えた加工ユニットを提供することが記載されている。特許文献１の加工ユニットの曲げ型クランプは、円弧状の部分を含む第１の曲げ溝を含む上下一対の第１の割り型部と、第１の曲げ溝に挿入された棒状部材を保持する上下一対の第１のクランプ部であって、それぞれの上下一対の第１の割り型部から曲げ溝の周方向に突き出た上下一対の第１のクランプ部とを有する。上下一対の第１のクランプ部のそれぞれは、Ｘ字状に交差し、第１の曲げ溝に第１の曲げ溝の接線方向に延びるようにそれぞれ繋がった第１のクランプ溝と第２のクランプ溝とを含む。

特許文献２には、パイプなどを曲げ加工する装置において、ワークの移動距離を短くすることが記載されている。特許文献２の加工ユニットは、棒状部材を曲げ加工する曲げ溝を含む上下一対の割り型部と、曲げ溝に挿入された棒状部材を保持する上下一対のクランプ部と、曲げ溝の外周側から曲げ溝に棒状部材を保持する保持溝を含むプレッシャと、上側の割り型部および上側のクランプ部を含む第１のユニット、下側の割り型部および下側のクランプ部を含む第２のユニット、およびプレッシャを、曲げ溝に装着された状態の棒状部材の中心軸の位置を設定中心として３つの異なる方向に開閉する開閉ユニットとを有する。

特許文献３には、パイプなどの棒状部材を高速でフレキシブルに加工できる装置を提供することが記載されている。特許文献３の加工ユニットは、棒状部材を第１の軸の周りに曲げ加工する曲げユニットと、曲げユニットを第２の軸の周りに回転するように支持するひねりユニットとを有する。ひねりユニットは、曲げユニットを支持するリング状で中心に向かって一部が欠けた第１の切欠き部を含むひねり歯車と、ひねり歯車が第２の軸を中心に回転するようにひねり歯車の外周面を支持する複数のガイドローラと、複数のガイドローラを支持する支持板とを含む。支持板は、第２の軸を中心としてひねり歯車のリング内の第１の開口より大きな第２の開口と、第２の開口に至る第２の切欠き部とを含む。

特開２０１５−１０７５０３号公報特開２０１５−１０７５０４号公報特開２０１５−１０７５０５号公報

これらの加工ユニットを用いることにより、パイプなどの棒状部材を高速で、フレキシブルに２次元加工および３次元加工することが可能となった。これらの加工ユニットにおいては、異なるパイプ径、または異なる曲げ半径が混在するパイプ曲げを行う場合、さらに加工に要する時間を短縮でき、パイプ曲げ加工をさらに効率よく行える装置が求められている。

本発明の一態様は、加工対象のパイプ径および曲げ半径の少なくともいずれかが異なる曲げ溝およびクランプ溝をそれぞれ含む上型および下型と、上型に対応した曲げ溝およびクランプ溝、および下型に対応した曲げ溝およびクランプ溝を含み、上型および下型の間に位置する中型とを含むクランプを有する加工ユニットである。この加工ユニットは、さらに、上型および下型が中型を挟んで閉じた状態のクランプと協働して加工対象を保持するプレッシャユニットと、上型および下型を第１の軸に沿って平衡に開閉する型開閉ユニットと、上型および下型の間で、中型を第１の軸に沿って独立して移動する昇降ユニットと、クランプに対しプレッシャユニットを開閉するプレッシャ開閉ユニットとを有する。

この加工ユニットは、中型を、上型および下型の動きとは独立して第１の軸に沿って移動する昇降ユニットを有する。このため、昇降ユニットは、上型および下型が開閉する際に、中型を上型または下型とともに第１の軸に沿って移動する第１のモードと、上型および下型が開いた状態で上型および下型の間で移動する第２のモードとを含むことができる。上型と中型とでパイプを加工した後は、下型と中型とをともに移動することによりパイプを上型から解放でき、下型と中型とでパイプを加工した後は、上型と中型とをともに移動することによりパイプを下型から解放でき、上型または下型からパイプを持ち替えるときは、上型と下型とを開いた状態で中型を反対側に移動することができる。したがって、加工対象のパイプをクランプおよびアンクランプする際に、上型と下型との間でパイプを持ち替える際であっても、上型と中型、または、中型と下型との間に広い空間を確保できる。このため、パイプの加工対象の部分を迅速に、中型との干渉を避けるために複雑な経路を経ることなく、クランプによる加工位置にセットすることが可能となり、パイプ径および／または曲げ半径が異なる加工を連続して高速で行うことができる。

昇降ユニットの一例は、中型に、外周面に沿って形成された溝または凸部を含む周構造を設け、昇降ユニットが、周構造に、中型が回転可能な状態で係合するアームと、アームを第１の軸に沿って移動する駆動ユニットとを含むものである。この昇降ユニットは、中型が曲げ加工する際に回転することができるとともに、中型を、周構造とアームとを介して外側から第１の軸に沿って駆動するものである。昇降ユニットを、第１の軸に沿ったシャフトに収納できる機構で実現してもよいが、外側から中型を駆動することにより、上型および下型を平衡して開く型開閉ユニット機構を、両ねじなどをシャフト内に収納したときに、加工ユニットの構造を簡易にでき、中型を信頼性の高い機構で動かすことができる。

周構造は、クランプ溝と重複しない範囲に形成されていればよく、曲げ加工する際に、加工対象であるパイプとアームとの干渉を防止できる。また、周構造は、周囲および加工対象のパイプの移動を考慮すると中型から突き出ていない構造、例えば、溝であることが望ましい。

クランプは、曲げ溝の内周側の少なくとも１か所に、上型および下型が閉じる前に加工対象のパイプに接する内側のガイドを含んでもよい。プレッシャ開閉ユニットが型開閉ユニットと連動して動作するタイプであって、上下型が完全に閉じる前に加工対象のパイプにプレッシャユニットが接しても内側のガイドにより加工対象のパイプを確実に曲げ溝に導入できる。この内側のガイドは、中型を含まないタイプのクランプを含む加工ユニットにおいても有効である。クランプが、曲げ溝の接線方向に延びるようにＸ字状に交差したクランプ溝を含む、左右曲げ共用の場合は、内側のガイドは、クランプ溝と曲げ溝とが接続する２か所に設けられていることが望ましい。

クランプは、クランプ溝の外周側に、上型および下型が閉じる前に加工対象のパイプに接する外側のガイドを含んでもよい。上記と同様に、上下型が完全に閉じる前に、プレッシャユニットが加工対象のパイプに接してもクランプ溝の外側のガイドにより加工対象のパイプを確実にクランプ溝に導入できる。クランプ溝のＸ字状の交点の外側にガイドを設けておくことが望ましい。この外側のガイドも、中型を含まないクランプを含む加工ユニットにおいても有効である。

内側のガイドおよび外側のガイドの一例はガイドピンであり、上型、中型、または下型から突き出たガイドピンと、上型、中型、または下型のガイドピンに対面する箇所に設けられた、ガイドピンが収納される穴との組み合わせであってもよい。

本発明の他の態様の１つは、上記の加工ユニットと、加工対象を支持するワーク支持ユニットと、加工ユニットおよびワーク支持ユニットの少なくとも一方を動かして、ワーク支持ユニットに支持された加工対象のパイプの加工対象部分を、クランプの上型または下型による左右いずれか一方の加工位置にセットする移動ユニットとを有する加工装置である。この加工装置により、上下の曲げ溝を用いて左右の押し曲げおよび引き曲げを行うことができる。したがって、この加工装置は、合計８つの曲げモードで連続してパイプを加工できる。

本発明の異なる他の態様の１つは、加工装置によりパイプを曲げ加工することを有するパイプ成型物の製造方法である。加工装置は、加工ユニットを有し、加工ユニットは、加工対象のパイプ径および曲げ半径の少なくともいずれかが異なる曲げ溝およびクランプ溝をそれぞれ含む上型および下型と、上型に対応した曲げ溝およびクランプ溝、および下型に対応した曲げ溝およびクランプ溝を含み、上型および下型の間に位置する中型とを含むクランプと、上型および下型が中型を挟んで閉じた状態のクランプと協働して加工対象を保持するプレッシャユニットと、上型および下型を開閉する型開閉ユニットと、中型を第１の軸に沿って独立して移動する昇降ユニットと、プレッシャユニットを開閉するプレッシャ開閉ユニットとを含む。曲げ加工することは、以下のステップを含む。
・開閉ユニットが、上型および下型を第１の軸に沿って加工対象に対して平衡に開閉すること。
・昇降ユニットが、上型および下型が開閉される際に、中型を上型または下型とともに第１の軸に沿って移動すること。
・昇降ユニットが、上型および下型が開いた状態で上型および下型の間で移動すること。

中型を独立して移動することにより、パイプをセット（クランプおよびアンクランプ）するときに上型または下型と、中型との間を広く確保でき、中型とパイプとの干渉を抑制できる。このため、パイプの移動経路を簡略化したり、パイプの移動速度を早くできるので、加工スピードを向上できる。

この加工装置は、さらに、加工対象のパイプを支持するワーク支持ユニットを有し、曲げ加工することは、加工ユニットおよびワーク支持ユニットの少なくとも一方を動かして、ワーク支持ユニットに支持された加工対象のパイプの加工対象部分を、クランプの上型または下型による左右いずれか一方の加工位置にセットすることを含んでもよい。上型および下型を用いて、左右の押し曲げおよび引き曲げを含む合計８つの曲げモードで連続してパイプを加工できる。

この加工装置のプレッシャユニットは、上型および下型が中型を挟んで閉じた状態のクランプの上下の曲げ溝に加工対象のパイプをそれぞれ保持する直線状の上下の溝を含むプレッシャと、プレッシャを第１の軸を中心に回転させるベースユニットと、プレッシャを、ベースユニットとクランプとを位置合わせした状態で、ベースユニットに対しクランプの反時計方向の第１の位置と時計方向の第２の位置との間でスライドさせるとともにベースユニットに対して揺動するスライドホルダとを含んでいてもよい。このプレッシャユニットを用いて、曲げ加工することは、以下のステップを含んでいてもよい。
・上型および下型を型閉めする前に、スライドホルダを揺動させて上下いずれかの曲げ溝に加工対象のパイプを加工の際に保持する第１の角度に対して、スライドホルダが第１の角度より小さい第２の角度だけ揺動した状態でプレッシャを閉じること。
・型閉め後に、スライドホルダを第１の角度まで揺動すること。
・上型および下型を開放する前に、スライドホルダを第１の角度から第２の角度まで揺動すること。

型閉め前に、プレッシャを、曲げ位置の第１の位置より浅い第２の角度にセットすることによりパイプを曲げ溝の所定の位置に移動でき、また、型閉め後に、プレッシャを曲げ位置の第１の角度にセットすることによりパイプがプレッシャで押されすぎて曲げ溝の内側に入りすぎてしまうことを抑制できる。このようなプレッシャユニットの制御は、中型を含まないクランプを対象としたプレッシャユニットおよびそれを含む加工ユニット、加工装置においても有効である。

加工装置の概要を示す正面図。加工装置の概要を示す側面図。加工ユニットのクランプおよびプレッシャの開閉の様子を示す図であり、図３（ａ）は型閉め状態を示す図、図３（ｂ）は上型および下型を開いた状態を示す図、図３（ｃ）はさらに中型を上方に移動して下側の設定中心を開放した状態を示す図、図３（ｄ）は中型を下方へ移動して上側の設定中心を開放した状態を示す図。加工ユニットの概略構成を示す断面図。加工ユニットの曲げ型クランプおよびプレッシャを拡大して示す側面図。加工ユニットの曲げ型クランプおよびプレッシャを拡大して示す平面図。加工ユニットの曲げ型クランプを拡大して示す図であり、図７（ａ）は中型の平面図、図７（ｂ）は上型および下型が開いた状態を示す側面図、図７（ｃ）は型閉め状態を閉めす側面図。加工ユニットのプレッシャユニットを拡大して示す平面図。加工ユニットによる曲げ加工の例を示す平面図であり、図９（ａ）は左引き曲げを示す図、図９（ｂ）は右引き曲げを示す図、図９（ｃ）は左押し曲げを示す図、図９（ｄ）は右押し曲げを示す図。加工装置によりワークを加工する過程を示すフローチャート。加工装置により加工する加工製品の一例を示す模式図であり、図１１（ａ）は加工前の様子を示す図、図１１（ｂ）は加工後の様子を示す図。

図１に、加工対象のパイプを曲げ加工する加工装置の概要を正面図により示している。図２に、加工装置１を加工ユニット１０の側から見た様子を示している。加工対象（ワーク、ワークピース）のパイプは、曲げ加工が可能な円筒状の部材であればよく、金属製のパイプおよびチューブが含まれる。本例の加工装置１は、パイプ径および曲げ半径が異なるパイプの左右引き押し曲げを、上側の曲げ溝２４および下側の曲げ溝２５を用いて行うことができる。このため、加工装置１は、場所によりパイプ径および曲げ半径が異なるワークや、異なるパイプ径または曲げ半径の２種類のワークを、型を取り換える（段取り替えする）ことなく、連続して曲げ加工できる。

加工装置１は、架台２と、水平方向にワークＷであるパイプを支持するワーク支持ユニット５と、ワーク（加工対象）Ｗを曲げ加工する加工ユニット１０と、加工ユニット１０を架台２に対して上下に移動するように支持する移動ユニット８０と、制御ユニット９とを含む。制御ユニット９は、ワーク支持ユニット５、加工ユニット１０および移動ユニット８０をそれぞれ制御する機能を含む。

ワーク支持ユニット５は、パイプＷを水平方向に把持するホルダ（クランプ）５ａと、ホルダ５ａを、パイプＷの長手方向の軸（中心軸）を中心として回転させるモータ５ｂと、ワーク支持ユニット５を架台２の上で移動させて加工ユニット１０との距離を制御する移動ユニット５ｃとを含む。移動ユニット５ｃはパイプＷの長手方向の加工位置および左右曲げの位置を制御する。この例では、移動ユニット５ｃはパイプＷを水平方向（前後および左右）に移動させる水平移動ユニットである。ワーク支持ユニット５は、ワーク支持ユニット５を架台２の上で上下に移動させてホルダ５ａで把持したパイプＷの高さを変更するユニットを含んでいてもよい。

加工ユニット１０を架台２に対して支持するとともに加工ユニット１０の全体の位置を架台２に対して移動する移動ユニット８０は、架台に固定される連結板８１と、連結板に取り付けられたスライダユニット８２と、スライダユニット８２を介して連結板８１に対して上下にスライドされるスライド板４９と、スライド板４９を上下に駆動するアクチュエータ８３とを含み、スライド板４９に加工ユニット１０が取り付けられる。アクチュエータの一例は、ラックアンドピニオンや、ボールねじタイプなどである。移動ユニット８０には、加工ユニット１０と同等の重量と同等推力のバランスシリンダを併用することが望ましい。

加工ユニット１０は、加工対象（パイプＷ）のパイプ径および曲げ半径の異なる曲げ溝２４および２５、およびクランプ溝２６および２７をそれぞれ含む上型２３および下型２２と、上型２３に対応した曲げ溝２４およびクランプ溝２６、および下型２２に対応した曲げ溝２５およびクランプ溝２７を含み、上型２３および下型２２の間に位置する中型２１とを含むクランプ２０を含む。このクランプ２０は、曲げ溝とクランプ溝とを備えた曲げ型クランプであり、周囲に曲げ溝が形成された円筒状または円盤状の部分と、その部分から突き出てクランプ溝が形成されたクランプ部とを含む。したがって、上型２３、中型２１および下型２２のそれぞれが円盤状の部分と、そこから突き出たクランプ部とを含む。本例では、下側の曲げ溝２５に対し、上側の曲げ溝２４が、曲率半径（曲げ半径）が小さく、また、小径のパイプＷに対応した曲げ溝となっている。上下の曲げ溝２４および２５は、同一のパイプ径に対応したものであってもよく、同一の曲げ半径を備えたものであってもよい。

加工ユニット１０は、さらに、上型２３および下型２２が中型２１を挟んで閉じた状態のクランプ２０と協働して加工対象（ワーク）Ｗを保持するプレッシャユニット３０と、上型２３および下型２２を第１の軸（曲げ軸）１１に沿って平衡に開閉する型開閉ユニット６０と、上型２３および下型２２の間で、中型２１を第１の軸１１に沿って独立して移動する昇降ユニット１００と、クランプ２０に対しプレッシャユニット３０を開閉するプレッシャ開閉ユニット７０とを有する。昇降ユニット１００は、中型２１の外周面に沿って形成された溝（周構造）２１ｆに中型２１が回転可能な状態で係合する（差し込まれた）アーム（昇降アーム）１０１と、アーム１０１を第１の軸１１に沿って移動する駆動ユニット１０２とを含む。

加工ユニット１０は、さらに、引き曲げモータ４１により曲げ型クランプ２０を、曲げ軸１１を中心に左右に回転する引き曲げ機構４０と、押し曲げモータ５１によりプレッシャユニット３０を、引き曲げ機構４０とは独立して曲げ軸１１を中心に左右に回転する押し曲げ機構５０と、開閉モータ６１により型開閉ユニット６０およびプレッシャ開閉ユニット７０を連動して制御する開閉ユニット６９とを含む。開閉ユニット６９は、上型２３が取り付けられた上部シャフト１８と、下型２２が取り付けられた下部シャフト１９とを曲げ軸１１に沿って上下に動かすとともに、下部シャフト１９とともに上下に動く円筒カム７５によりプレッシャユニット３０を開閉する。

引き曲げ機構４０は、スライド板４９に対し上部シャフト１８および下部シャフト１９を曲げ軸１１の周りに回転するように支持する引き曲げ軸４５と、引き曲げモータ４１と引き曲げ軸４５とを連結する輪列４２とを含む。押し曲げ機構５０は、引き曲げ軸４５の周りに、曲げ軸１１を中心にプレッシャユニット３０が回転するように支持する回転台５５と、押し曲げモータ５１と回転台５５とを連結する輪列５２とを含む。

加工装置１の制御ユニット９は、ワーク支持ユニット５によりパイプＷを前後（長手方向）に動かし、また、パイプＷを旋回してこれから加工される加工対象部分を設定するとともに、移動ユニット８０により加工ユニット１０を上下左右に動かして、加工対象部分を上下の曲げ溝２４または２５のいずれかの左右いずれかの位置にセットする加工位置制御機能（加工位置制御ユニット）９ａを含む。

また、制御ユニット９は、曲げ溝の選択と、選択された曲げ溝によるパイプＷの曲げ方向と、曲げ方法（引き曲げおよび押し曲げ）とを制御する曲げ加工制御ユニット９ｂを含む。加工制御ユニット９ｂは、加工ユニット１０の上側の曲げ溝２４を用いて曲げ加工を行なう上段加工モード（上型加工モード）ＭＵと、下側の曲げ溝２５で曲げ加工を行なう下段加工モード（下型加工モード）ＭＬと、左引き曲げ加工を行うモード１（Ｍ１）と、右引き曲げ加工を行うモード２（Ｍ２）と、左押し曲げ加工を行うモード３（Ｍ３）と、右押し曲げ加工を行うモード４（Ｍ４）とを含む。加工制御ユニット９ｂは、上下の加工モードＭＵおよびＭＬのそれぞれに対して、左右の引き曲げＭ１およびＭ２、左右の押し曲げＭ３およびＭ４の合計８つの曲げモード（加工モード）を設定でき、それぞれの曲げモードの加工の開始に適した状態となるように、加工位置制御ユニット９ａがパイプＷの加工対象部分および加工ユニットの位置を制御する。

制御ユニット９は、さらに、加工ユニット１０および移動ユニット８０を制御して、パイプＷを加工ユニット１０が所定の位置で把持（クランプ）あるいは開放（リリース）するクランプ制御機能（クランプ制御ユニット）９ｃを含む。クランプ制御機能９ｃは、上型２３および下型２２を型開閉ユニット６０で開閉する際に、中型２１を昇降ユニット１００により上型２３また下型２２とともに第１の軸１１に沿って移動する第１のモード（ＭＭ１）と、上型２３および下型２２が開いた状態で上型２３および下型２２の間で移動する中型２１を、昇降ユニット１００により移動する第２のモード（ＭＭ２）とを含む。制御ユニット９は、型閉めする前と後とで、プレッシャユニット３０の先端でパイプＷを把持するプレッシャ３１の微小角度を制御する機能（角度制御ユニット）９ｄを含む。

図３に、加工ユニット１０の曲げ型クランプ２０の上型２３、中型２１および下型２２、およびプレッシャユニット３０のプレッシャ３１を開閉する様子を示している。図３（ａ）に、上型２３、中型２１および下型２２が閉じ、さらに、プレッシャ３１によりパイプＷを曲げ溝２４または２５にセットした状態を示している。この例では、パイプＷが中型２１および下型２２で形成される下側の曲げ溝２５にセットされており、引き曲げ機構４０または押し曲げ機構５０により曲げ加工が終了した状態を模式的に示している。

図３（ｂ）に曲げ加工が終了した後に、型開閉ユニット６０が、上型２３および下型２２を第１の軸１１に沿って上下に開き、プレッシャ開閉ユニット７０が、プレッシャユニット３０を側方へ揺動することにより、プレッシャ３１を第１の軸１１から離した（開いた）状態となる。この状態で、中型２１が動かないと、パイプＷを曲げ溝２５から解放するためには、いったんパイプＷを下側に移動してからさらに、プレッシャ３１や下型２２と干渉しない位置に移動する必要がある。したがって、加工位置制御ユニット９ａは、次の加工のためにパイプＷの加工対象部分をセットする際に、パイプＷと加工ユニット１０とを相対的に複雑に動かす必要がある。

一方、図３（ｃ）に示すように、クランプ制御ユニット９ｃにより、上型２３および下型２２を開く際に、アーム１０１を介して昇降ユニット１００により中型２１を上型２３とともに、上側に移動すると（第１のモードＭＭ１）、パイプＷに対して下型２２が下側に離れると同時に、中型２１も上側に離れる。したがって、パイプＷは中型２１と干渉せずに上側または斜め上側に直線的に自由に動かすことが可能となり、また、プレッシャ３１とシャフト１８との間にも広い空間が確保される。このため、加工位置制御ユニット９ａは、次の加工のためにパイプＷの加工対象部分をセットする際に、パイプＷを直線的に動かしたり、あるいは、その場で回転させるだけでよい。したがって、次の加工の開始までの時間を大幅に短縮でき、また、加工位置制御ユニット９ａを制御するためのプログラムが簡単となり、加工プログラムの開発が容易となる。

図３（ｄ）に、上側の曲げ溝２４にパイプＷの加工をシフトする様子を示している。図３（ｃ）に示すように、中型２１を上型２３とともにシャフト１８に沿って上側に移動した後、パイプＷを直線的な経路１６で斜め上に退避させる。その後、クランプ制御ユニット９ｃにより、アーム１０１を介して昇降ユニット１００により中型２１を、上型２３および下型２２が開いた状態で上型２３および下型２２の間でシャフト１８に沿って下側へ移動する（第２のモードＭＭ２）。これにより、上型２３と中型２１との間に空間が形成され、パイプＷの加工対象部分を直線的な経路１６で上型２３と中型２１とで挟み込まれる位置へセットすることができる。その後、クランプ制御ユニット９ｃにより、上型２３を下側に移動し、中型２１および下型２２を上側に移動して、上型２３、中型２１および下型２２を閉じること（第１のモードＭＭ１）によりクランプ２０の上側の曲げ溝２４にパイプＷをセットできる。

図３に示した例はパイプＷをセットする一例であり、上型２３の曲げ溝２４から下型２２の曲げ溝２５にパイプＷをセットする際は、中型２１を、まず下型２２とともに下方に動かしてパイプＷを開放し、次に、中型２１を単独で上方へ動かしてパイプＷを中型２１と下型２２との間にセットする。次に、上型２３および中型２１を下側に動かし、下型２２を上側に動かして閉じることにより、ワークＷを下側の曲げ溝２５にセットできる。

この加工ユニットは、上下型２３および２２と中型２１との上下２段のそれぞれの合わせ面に、異なるパイプ径及び曲げ半径に対応する曲げ溝２４および２５と、クランプ溝２６および２７とを有する三層構造の曲げ型クランプ２０と、上下２段の曲げ溝２４および２５に対応した上下２段のプレッシャ３１とを有し、上下２段の曲げ溝２４および２５を選択的に使用して、一台の装置１で、異なるパイプ径及び曲げ半径が混在する二重管等の全工程曲げが可能である。上下型２３および２２を曲げ加工する位置を中心として平衡開閉するとともに、上下型２３および２２の開閉とは独立した中型昇降ユニット１００により、中型２１を加工する位置（中間位置）からパイプＷから離れる上方向または下方向の退避位置に移動することにより、パイプ径にパイプの移動に必要な隙間を加えただけの少ない型開閉ストロークで、同一段の曲げ加工と曲げ送りとを、パイプ軸を型開閉した空間から移動することなく効率的に行うことができる。また、他段の曲げ加工にシフトする際や、パイプＷを給排する際にも、中型２１を上型２３または下型２２から離すことができ、移動のためのスペースを確保できる。このため、パイプＷを直線的に高速で動かすことができ、複数の加工部分を連続的に加工する際の加工時間を短縮できる。

なお、パイプＷの直線的な動きは加工ユニット１０に対する相対的なものであり、例えば、加工ユニット１０を斜めに、すなわち、加工軸（曲げ軸）１１が架台２に対して斜めになるように支持されれば、パイプＷは上下に直線的に出し入れすることも可能である。

図４に、加工ユニット１０のさらに詳しい構成を曲げ軸１１に沿った断面を用いて示している。図５に、加工ユニット１０の曲げ型クランプ２０およびプレッシャユニット３０が閉じた状態を拡大して側面図により示している。型開閉機構６０の一例は、引き曲げ軸を兼ねた中空軸４５の内部に曲げ軸１１に沿って上下にスライド可能に挿入された下部シャフト１９と、下部シャフト１９の内部に曲げ軸１１に沿って上下にスライド可能に挿入された上部シャフト１８と、左右異なるネジにより下部シャフト１９および上部シャフト１８を上下反対側に同期して動かす左右ネジ６５とを含み、この左右ネジ６５を開閉モータ６１で回転させるものである。

プレッシャユニット３０を上下に揺動するプレッシャ開閉機構７０は、回転台５５に下部シャフト１９の周りに回転する支持帯（ステー）７４に対し支点ピン７２を介して上下に旋回するように取り付けられたプレッシャユニット３０のベースユニット９０を揺動するカムフォロア７３と、下部シャフト１９と一体で上下動し、カムフォロア７３を介してベースユニット９０を揺動するように上方に狭くなった円錐状の円筒カム７５とを含む。上下型２３および２２が開くときに下部シャフト１９が下側に動いて円筒カム７５が下がり、プレッシャユニット３０のベースユニット９０の自重によりプレッシャユニット３０が傾き、プレッシャ３１が曲げ型クランプ２０に対して開く。上下型２３および２２を閉じるときに下部シャフト１９が上方に移動すると円筒カム７５がカムフォロア７３を外周側に移動させ、その結果、ベースユニット９０が曲げ軸１１の方向に移動して、プレッシャ３１をパイプＷに当接する位置まで閉じる。曲げ加工の際は、カムフォロア７３が円筒カム７５の傾斜面７５ａまたはその外側の外筒部７５ｂに接し、プレッシャ３１が曲げ型クランプ２０とともにパイプＷを型締めする。支持体７４には、後述の図８に示すように、昇降ユニット１００との干渉を低減するための切欠き部（逃がし）７４ｃを設けてもよい。

したがって、この加工ユニット１０においては、型開閉機構６０を駆動する開閉モータ６１は、プレッシャ開閉機構７０を介して、上型２３、下型２２、および中型２１のみならず、プレッシャ３１を、パイプＷの中心に対し３つの異なる方向に開閉する。このプレッシャ開閉機構７０は、１モータ三方向開閉の機構を実現でき、専用の開閉用アクチュエータ、開閉位置を検出するセンサ、および、プレッシャユニット３０の動作を制御するための機構が不要となる。したがって、小型の加工ユニット１０に適している。型開閉機構６０とプレッシャ揺動機構７０とをそれぞれ独立して駆動するモータを設けてもよい。

中型２１を上部シャフト１８に沿って独立して上下に移動することができる昇降ユニット１００は、中型２１の外周面２１ｅに形成された溝（周構造）２１ｆと、溝２１ｆに中型２１が自由に回転できるような状態で先端が挿入された昇降アーム１０１と、昇降アーム１０１を介して中型２１をパイプＷの曲げ位置である中間位置と、中間位置から上下に離れた位置に移動する駆動ユニット１０２とを含む。駆動ユニット１０２の一例は、サーボモータである。駆動ユニット１０２は、２段昇降シリンダーや、他のタイプのアクチュエータなどであってもよい。昇降アーム１０１は、上端部に昇降駆動溝２１ｆに挿入されるツメ部分１０３を含み、スライド板４９に形成された溝４９ａを通って中型２１と、スライド板４９の下端に取り付けられた駆動ユニット１０２とを連結（連絡）する。

アーム１０１は、曲げ軸１１と平行に、曲げ軸１１に沿って、クランプ２０に対してパイプＷをセットする側、すなわち、パイプＷの進行方向に位置するように、パイプＷの進行方向とは直交するように上下に配置されている。パイプＷは、曲げ加工の最初に、クランプ２０の曲げ溝に対して接線方向にセットする。このため、パイプＷの侵入側で、曲げ軸１１を通るこの位置は、パイプＷを曲げ加工する際に、曲げ型クランプ２０の円盤状の部分から突き出たクランプ部が通過せず、また、プレッシャ３１も通過しない部分であり、この領域にアーム１０１を配置することにより、中型２１を含む曲げ型クランプ２０自身や、プレッシャユニット３０と干渉せずに、中型２１を上下に独立して駆動できる。また、シャフト１８または１９内に、中型２１を上下に動かす機構を内蔵せず、外側からアーム１０１を介して中型２１を駆動することにより、シャフト内の構造が複雑になることを防止でき、簡易な構成で信頼性の高い加工ユニット１０を提供できる。

昇降ユニット１００は、中型２１が回転する際に障害とならず、かつ、アーム１０１の上下に連動して中型２１が上下するものであればよい。したがって、中型２１の外周面に周方向に延びた溝２１ｆの代わりに、突起を設けて、アーム１０１の先端に突起に係合する（かみ合う）溝を設けて中型２１を上下に動かしてもよい。中型２１と他の部材またはパイプＷとの干渉を考慮すると、周方向に突き出た部材よりは溝２１ｆのように凹んだ構成で中型２１を上下に移動できることが望ましい。また、この溝２１ｆのような周構造は、中型２１の外周面の全周にわたって形成されていてもよいが、クランプ溝を含むクランプ部分はアーム１０１とクランプ部分とが干渉するために不要な領域となる。したがって、溝２１ｆは、クランプ溝と重複しない範囲（角度範囲）に設けられていればよい。

図５に、加工ユニット１０の曲げ型クランプ２０およびプレッシャユニット３０が閉じた状態を拡大して側面図により示し、図６に平面図により示している。なお、図６は、中型２１および下型２２によりパイプＷを挟んで加工する直前の状態を模式的に示している。図７に、曲げ型クランプを抜き出して示している。図７（ａ）は、中型を上から見た平面図により示し、図７（ｂ）は、上型２３および下型２２を開いた状態を側面図により示し、図７（ｃ）は、閉じた状態を側面図により示している。図８に、プレッシャユニット３０を抜き出して、その構成を平面図により示している。なお、図６においては、曲げ型クランプ２０の上型２３および上下２段のプレッシャ３１の上側プレッシャ３１ａを透かして中型２１、および下側のプレッシャ３１ｂを中心に示している。

図５および図７に示すように、曲げ型クランプ２０は、上型２３、中型２１および下型２２により、上下２対の割型と、そこから突き出たクランプ部とを構成している。中型２１の上面（上型２３と向かい合う面、上側）は、上型２３の下面（中型２１と向かい合う面、下側）と一対を成す割型であり、リング状に配置された曲げ溝２４を含む円形の部分２１ａと、この部分２１ａから曲げ溝２４の周方向に突き出たクランプ部２１ｂとを含み、クランプ部２１ｂにＸ字状に交差したクランプ溝２６を含む。クランプ溝２６のそれぞれの溝２６ａおよび２６ｂは、曲げ溝２４に対して曲げ溝２４の接線方向に延びるようにそれぞれ繋がっている。上型２３の下面は中型２１の上面と対向する形状を含み、上型２３は曲げ溝２４を含む円形の部分２３ａと、この部分２３ａから曲げ溝２４の周方向に突き出てＸ字状のクランプ溝２６を含むクランプ部２３ｂとを含む。

中型２１の下面（下型２２と向かい合う面、下側）は、下型２２の上面（中型２１と向かい合う面、上側）と一対を成す割型であり、円形の部分２１ａの下面には、リング状に配置された曲げ溝２５が形成され、周方向に突き出たクランプ部２１ｂの下面には、Ｘ字状に交差したクランプ溝２７を含む。クランプ溝２７のＸ字状に交差したそれぞれの溝２７ａおよび２７ｂは、曲げ溝２５に対して曲げ溝２５の接線方向に延びるようにそれぞれ繋がっている。下型２２の上面は中型２１の下面と対向する形状を含み、下型２２は曲げ溝２５を含む円形の部分２２ａと、この部分２２ａから曲げ溝２５の周方向に突き出たＸ字状のクランプ溝２７を含むクランプ部２２ｂとを含む。

さらに、本例の曲げ型クランプ２０は、曲げ溝２４および２５の内周側に配置された内側のガイド１１１を含む。この内側のガイド１１１は、上型２３および下型２２が中型２１を挟んで閉じる前にパイプＷに接し、パイプＷが、型が閉じる前にプレッシャ３１に押されてもパイプＷを曲げ溝２４および２５にそれぞれセットする機能を含む。これらガイド１１１によりパイプＷを型（上型２３および中型２１、または中型２１および下型２２）により噛み込んで、意図しない形状にパイプＷを加工することを防止できる。本例においてガイド１１１は、中型２１から上下に突き出るように設けられた円柱状の、先端がテーパまたはＲ面取りされたピンであり、上型２３および下型２２には、ピン状のガイド１１１が入る（収納される）穴１１２がそれぞれ設けられている。したがって、これらのガイド１１１は曲げ型クランプ２０の開閉には障害とならず、パイプＷを曲げ溝２４および２５にそれぞれ導くことができる。ピンと穴とは上型２３、中型２１および下型２２に、上記とは逆に配置されていてもよい。

ガイド１１１は、曲げ溝２４および２５の内側に沿って円弧状に設けられていてもよい。本例の曲げ型クランプ２０は、上型２３と中型２１とで構成される割型に注目すると、曲げ溝２４の接線方向に延びるようにＸ字状に交差したクランプ溝２６を含み、それぞれのクランプ溝２６ａおよび２６ｂにより、曲げ溝２４の接線方向にパイプＷの直管部を保持し、一方の溝２６ａが左曲げ、他方の溝２６ｂが右曲げ用のパイプ狭持溝として使用される。したがって、内側のガイド１１１は、曲げ加工に先立ってパイプＷがセットされる位置である、少なくともクランプ溝２６と曲げ溝２４とが接続する２か所に設けられていることが望ましい。クランプ溝２７および曲げ溝２５を含む、下型２２と中型２１との組み合わせにおいても同様である。

また、この曲げクランプ２０は、クランプ溝２６および２７の外周側に、上型２３および下型２２が中型２１を挟んで閉じる前にパイプＷに接する外側のガイド１１５を含む。この外側のガイド１１５も、上型２３および下型２２が中型２１を挟んで閉じる前にパイプＷに接し、パイプＷが、型が閉じる前にプレッシャ３１に押されてもパイプＷをクランプ溝２６および２７にそれぞれセットする機能を含む。このガイド１１５によりパイプＷをクランプで噛み込んで、意図しない形状にパイプＷを加工することを防止できる。

外側のガイド１１５も、中型２１から上下に突き出るように設けられた円柱状のピンであり、上型２３および下型２２には、ピン状のガイド１１５が入る（収納される）穴１１６がそれぞれ設けられている。したがって、このガイド１１５は曲げ型クランプ２０の開閉には障害とならず、パイプＷを確実にクランプすることができる。ピンと穴の配置が逆転してもよいことは上記のガイドと同様である。

本例の曲げ型クランプ２０は、上型２３と中型２１とで構成される割型に注目すると、曲げ溝２４の接線方向に延びるようにＸ字状に交差したクランプ溝２６を含む。したがって、Ｘ字状に交差した位置に外側のガイド１１５を配置することにより、それぞれのクランプ溝２６ａおよび２６ｂにセットされるパイプＷをガイドできる。したがって、この曲げ型クランプ２０は、外側のガイド１１５に対して角度θ３、例えば１５°〜４０°で振り分けた位置に内側のガイド１１１が配置されている。

なお、Ｘ字状に集約されたクランプ溝２６および２７を含む曲げ型クランプ２０においては、曲げ点２９から台形部の斜面までのクランプ長Ｌ２を、パイプＷの直径ｄの０．８〜１．５ｄ程度の必要最小限の長さにすることができる。したがって、クランプ部２３ｂ、２１ｂおよび２２ｂの突起形状を小さくでき、プレッシャ３１との相対位置の入れ替え時に、プレッシャ３１の逃がしストロークを小さくできる。さらに、左右引き押し曲げ共用の曲げ型クランプ２０のクランプ長を一方向曲げのクランプ長と同等程度に短縮することで、引き曲げと押し曲げの選択使用により、曲げ始め・曲げ間・曲げ終りのストレート長制約を短くできる。このため、簡素な構成で効率よく曲げ加工できる加工装置１を提供できる。

図５、図６および図８にプレッシャユニット３０のさらに詳しい構成を示している。プレッシャユニット３０は、上型２３および下型２２が中型２１を挟んで閉じた状態のクランプ２０の上下の曲げ溝２４および２５にパイプＷをそれぞれ保持する直線状の上下の溝３８ａおよび３８ｂを含むプレッシャ３１と、プレッシャ３１を第１の軸１１を中心に回転させるベースユニット９０と、プレッシャ３１を、ベースユニット９０とクランプ２０とを位置合わせした状態で、ベースユニット９０に対しクランプ２０の反時計方向の第１の位置と時計方向の第２の位置との間でスライドさせるスライドホルダ３２とを含む。ベースユニット９０は回転台５５を介して押し曲げ機構５０により曲げ軸１１の周りに回転される。本例のプレッシャ３１は、上下２段に分かれており、直線状の保持溝３８ａを含む上側のプレッシャ（プレッシャ駒）３１ａと、直線状の保持溝３８ｂを含む下側のプレッシャ（プレッシャ駒）３１ｂとを含み、プレッシャホルダ（スライドベース）３２にネジにより上側のプレッシャ３１ａおよび下側のプレッシャ３１ｂが上下２段となるように固定されている。

プレッシャ３１の型締め位置は、曲げ軸のたわみ補正および曲げシワおよび曲げ扁平改善等で押し込み代を調整したい場合がある。このため、プレッシャ駒３１ａおよび３１ｂとスライドベース３２との間に押し込み代調整スペーサを備えていてもよい。また、上下のプレッシャ駒３１ａおよび３１ｂのパイプＷの軸方向の長さを変えてもよい。その場合は、短い側のプレッシャ駒をスライドベース３２内で長手方向（パイプＷの軸方向）にスライド可能に取付け、スライドベース３２に固定したエアシリンダー等で曲げ開始時に、短い側のプレッシャ駒の端面位置を長い側のプレッシャ駒の端面位置に揃える構成としてもよい。この場合の曲げアーク長分（角度分）のスライド移動は、長い側のプレッシャと一緒にスライドベース３２の移動で行うことができる。プレッシャ３１は、上下２段のローラタイプのプレッシャなどであってもよい。

このプレッシャユニット３０では、左右曲げのために、プレッシャ３１の位置をベースユニット９０に対して左右に移動して、曲げ型クランプ２０のクランプ部２３ｂ、２１ｂおよび２２ｂ（以降では代表して中型２１のクランプ部２１ｂを参照する）に対して左右に配置する。ベースユニット９０は、ベースユニット９０に対し、プレッシャ３１が固定されたスライドベース３２を反時計方向の第１の位置Ｐ１と、時計方向の第２の位置Ｐ２と間でスライドさせるガイド（スライドホルダ、スライドガイド）９１と、スライドホルダ９１が揺動軸９３の周りに旋回するように支持する基部９２と、プレッシャ３１およびスライドホルダ９１を揺動軸９３の周りに旋回するとともにプレッシャ３１をスライドホルダ９１に対してスライドさせるプレッシャ駆動機構９６と、基部９２の両側部から突き出したストッパ９２ａとを含み、ストッパ９２ａは、回転台５５から上方に延びたリンクユニット７０のステー７４に形成された円弧状の溝７４ｂ内を上下に移動し、ベースユニット９０と回転台５５とを接続する機能とベースユニット９０が軸７２の周りに上下に揺動する範囲を限定する機能とを含む。ストッパ９２ａは、ベースユニット９０の上下に揺動する範囲を限定し、プレッシャ３１が開閉する範囲を限定する。したがって、ストッパ９２ａは、プレッシャ３１によるパイプＷの押し込みを抑制して、噛み込みを防止する機能も果たす。

プレッシャ駆動機構９６は基部９２に取り付けられた駆動モータ（スライドモータ）９７により駆動される。プレッシャ駆動機構９６は駆動モータ９７により駆動される歯車９８ａと、揺動軸９３の周りに回転する歯車９８ｃと、歯車９８ａおよび９８ｃの間で動力を伝達する歯車９８ｂとを含む。揺動軸９３と同軸で回転する歯車（ピニオン）９８ｃは、プレッシャ３１の下側に設けられたラック（直線歯車）３３と噛み合い、駆動モータ９７によりプレッシャ３１をスライドホルダ９１に対して左右、すなわち、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２とに動かす。揺動軸９３と同軸で回転するピニオン９８ｃがスライドホルダ９１を揺動軸９３の周りに旋回させる。

ベースユニット９０は、さらに、基部９２に対しスライドホルダ９１を揺動軸９３の周りに所定の角度だけ揺動するように支持する支持部９４を含む。支持部９４はスライドホルダ９１が揺動軸９３の周りに所定の角度だけ揺動したときにスライドホルダ９１が当たり停止するストッパ９４ａと、揺動軸９３の上側を支持する軸受部９４ｂとを含む。スライドホルダ９１は、パイプＷの軸方向に沿って延びるレール９１ａと、上面の端部に形成され、パイプＷの軸方向に沿って延びるガイド溝９５とを含み、プレッシャホルダ３２は、スライドホルダ９１のレール９１ａとガイド溝９５とに沿って移動する。プレッシャホルダ３２は、ガイド溝９５の端面に当たりプレッシャホルダ３２の移動を止めるストッパピン３４を含む。

したがって、駆動モータ９７が回転すると、プレッシャ駆動機構９６によりピニオン９８ｃおよびラック３３を介してプレッシャホルダ３２が左右（第１の位置Ｐ１または第２の位置Ｐ２）のいずれか一方に移動し、ストッパピン３４によりその位置で止まる。プレッシャホルダ３２が止まると、プレッシャ駆動機構９６のピニオン９８ｃがスライドホルダ９１を揺動軸９３の周りに、ストッパ９４ａに当たるまで回転する。

この機構により、例えば、プレッシャ３１はクランプ部２１ｂの反時計側の第１の位置Ｐ１に移動すると、プレッシャ３１およびスライドガイド９１は基部９２に対して揺動軸９３の周りを時計方向に旋回し、プレッシャ３１がクランプ部２１ｂの一方のクランプ溝２７ａに保持されたパイプＷに対して外側の直交する方向からパイプＷを押し圧する。プレッシャ３１がクランプ部２１ｂの時計側の第２の位置Ｐ２に移動すると、プレッシャ３１およびスライドガイド９１は基部９２に対して揺動軸９３の周りを反時計方向に旋回し、プレッシャ３１がクランプ部２１ｂの他方のクランプ溝２７ｂに保持されたパイプＷに対して外側の直交する方向からパイプＷを押し圧する。

このプレッシャ駆動機構９６は一例であり、レールのかみ合いを逆にしたり、ガイド溝９５およびストッパ３４の配置を逆にしたりしてもよく、プレッシャ３１を第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２とに設定する構成は、ラックアンドピニオン方式でなくてもよく、適当なリンク機構であってもよく、エアシリンダなどを用いてもよい。

ストッパ９４ａは、プレッシャ３１が揺動軸９３の周りにオフセット角（揺動角）θ１だけ旋回したときにスライドホルダ９１が接して止まる面である。オフセット角θ１は、パイプＷである直管に対し直交する方向１４からプレッシャ３１をパイプＷに垂直に当てて保持する角度である。スライドホルダ９１を揺動軸９３の周りにオフセット角θ１だけ揺動させることにより、揺動軸９３を曲げ軸１１に対してパイプＷに沿った方向に長さＬ１だけ移動できる。したがって、スライドホルダ９１を回転および揺動させることにより、揺動させない場合に比較して、パイプＷの軸方向に沿ったプレッシャ３１の長さを、左右にそれぞれＬ１ずつ短くしても、同等の接触面積でパイプＷを支持できる。このため、プレッシャ３１が、クランプ部２１ｂの位置からパイプＷに沿って延びる位置を短くでき、曲げ加工したパイプＷとプレッシャ３１との曲げ干渉域を低減でき、１回の曲げ動作で曲げられる曲げ量を増やすことができる。したがって、加工ユニット１０を小型化できるとともに、効率よく曲げ加工できる。

オフセット角θ１の上限は、４５°以下であることが好ましく、３０°以下であることがさらに好ましい。また、オフセット角θ１の下限は、ゼロであってもよいが、オフセット長Ｌ１を確保するためには、３°以上であることが望ましく、５°以上であることがさらに望ましい。

本例の加工装置１では、さらに、制御ユニット９の角度制御ユニット９ｄが、クランプ２０が型閉めする際、および開放する際のベースユニット９０の基部９２の回転角度（オフセット角度）をさらに微細に制御する。この例では、角度制御ユニット９ｄが、型閉めあるいは型開放する際の回転角度を、オフセット角θ１より若干小さく設定する。具体的には、以下のようなステップで、角度制御ユニット９ｄがプレッシャ駆動機構９６を制御し、押し曲げモータ５１を用いてクランプ制御ユニット９ｃが基部９２のオフセット角度を制御する。
１．上型２３および下型２２を、中型２１を挟んで型閉めする前に、スライドホルダ９１を、パイプＷを加工の際に保持するオフセット角（第１の角度）θ１に揺動し、基部９２の回転角度はオフセット角θ１に対して、それより小さい第２の角度θ２だけ回転揺動した状態でプレッシャ３１を閉じる。
２．型閉めした後に、基部９２を所定のオフセット角（第１の角度）θ１まで回転する。
３．上型２３および下型２２を開く前に、基部９２をオフセット角θ１から第２の角度θ２まで回転する。

このような制御により、プレッシャ３１がパイプＷから若干離れた位置で型閉めされる。型閉め前に、曲げ位置であるオフセット角θ１で第１の位置Ｐ１あるいは第２の位置Ｐ２にプレッシャ３１をスライド移動し、基部９２の角度をθ２で型閉め後、オフセット角θ１に回転（揺動）することにより、プレッシャ３１をパイプＷに確実に当接させることができる。型閉め時に、基部９２のオフセット角（およびスライドホルダ９１の揺動角）を小さくしてプレッシャ３１をパイプＷから若干離すことによりカムフォロア７３に作用するスラスト力の低減と、プレッシャ３１がパイプＷを曲げ型クランプ２０の方へ押し込むことによるクランプ２０（上下型２３および２２、および中型２１）によるパイプＷの噛み込みを防止できる。

また、型開放する際、すなわち、パイプＷを開放（アンクランプ）するときは、基部９２をオフセット角θ１から第２の角度θ２に戻して、プレッシャ３１をパイプＷから若干離す。これにより、パイプＷの離型性が改善される。

第２の角度θ２は、０°以上１０°以下程度であることが好ましい。オフセット角θ１および、それより小さい第２の角度θ２の一例は、オフセット角θ１が１０°、第２の角度θ２が７°である。オフセット角θ１およびそれより小さな第２の角度θ２の判定は、センサを用いてもよい。オフセット角θ１はストッパ９４ａで設定でき、スライドモータ９７をトルク制御してもよく、数値制御可能なサーボモータ等を使用してもよい。

図９に加工ユニット１０により実行できるいくつかの曲げ加工を示している。図９（ａ）は左引き曲げ加工（第１のモード）を示し、図９（ｂ）は右引き曲げ加工（第２のモード）を示し、図９（ｃ）は左押し曲げ加工（第３のモード）を示し、図９（ｄ）は右押し曲げ加工（第４のモード）を示す。図９は、下側の曲げ溝２５を用いて行う曲げ加工（モードＭＬ）における曲げ開始位置を示す。上側の曲げ溝２４を用いて同様に第１のモードから第４のモードで曲げ加工が可能であり、この加工ユニット１０および加工装置１においては、合計８モードの曲げ加工が可能である。

なお、プレッシャユニット３０はスライド板４９およびスライド板４９と加工ユニット１０とを接続する支持板４８ｂと干渉しない範囲を回動可能であり、中型２１を上下に駆動するアーム１０１は、スライド板４９を上下に貫通するように配置されているので、プレッシャユニット３０とは干渉しない。曲げ型クランプ２０は３６０度回転可能であるが、アーム１０１と干渉する範囲は回転する必要がない。

図９（ａ）の左引き曲げ加工（第１のモード）においては、パイプＷを曲げ型クランプ２０の右側にセットし、曲げ型クランプ２０のクランプ部２１ｂを曲げ方向にセットする。さらに、プレッシャユニット３０はクランプ部２１ｂに対して反時計方向の第１の位置Ｐ１にセットされる。プレッシャ３１は曲げ軸１１に向かって右側にスライドされ、スライドホルダ９１により揺動軸９３の周りに時計方向に揺動される。この状態でプレッシャ３１はパイプＷと平行になり、パイプＷを直交する方向から押えて把持できる。この後、引き曲げモータ４１を駆動して引き曲げ機構４０を使い、曲げ型クランプ２０を上から見て左側（時計方向、第１の回転方向）に回転する。プレッシャユニット３０は回転させず、プレッシャユニット３０に対して曲げ型クランプ２０を回転させる。曲げ加工開始後は、スライドホルダ９１はパイプＷの曲げ反力で、オフセット角θ１が維持される。一方、プレッシャ３１の位置は、第１の位置Ｐ１から曲げ加工されるパイプＷの動きに追従してスライドホルダ９１のレール９１ａに沿ってスライドする。

図９（ｂ）の右引き曲げ加工（第２のモード）においては、パイプＷを曲げ型クランプ２０の左側にセットし、曲げ型クランプ２０のクランプ部２１ｂを曲げ方向にセットする。さらに、プレッシャユニット３０はクランプ部２１ｂに対して時計方向にセットされ、プレッシャ３１を曲げ軸１１に向かって左側にスライドさせるとともに揺動軸９３に対して反時計方向に揺動させ、プレッシャ３１をクランプ部２１ｂの時計方向の第２の位置Ｐ２にセットする。この状態でプレッシャ３１はパイプＷと平行になり、パイプＷを直交する方向から押えて把持できる。引き曲げモータ４１を駆動して曲げ型クランプ２０を上から見て右側（反時計方向、第２の方向）に回転する。プレッシャユニット３０は回転させず、プレッシャユニット３０に対して曲げ型クランプ２０を回転させる。

図９（ｃ）の左押し曲げ加工（第３のモード）においては、パイプＷを曲げ型クランプ２０の右側にセットし、曲げ型クランプ２０のクランプ部２１ｂに対してプレッシャユニット３０を曲げ方向である時計方向にセットする。さらに、プレッシャ３１を曲げ軸１１に向かって左側にスライドさせるとともに揺動軸９３に対して反時計方向に揺動させ、プレッシャ３１をクランプ部２１ｂの時計方向の第２の位置Ｐ２にセットする。この状態でプレッシャ３１はパイプＷと平行になり、押し曲げモータ５１を駆動して押し曲げ機構５０を使い、プレッシャユニット３０を上から見て左側（時計方向）に回転する。プレッシャ３１は、第１の軸１１の周りに、初期状態の、パイプＷの延びた方向（曲げ溝の接線方向）に並行になった状態を維持したまま回転し、パイプＷに対して垂直な方向から力を加えて曲げ加工する。曲げ型クランプ２０は回転させず、曲げ型クランプ２０に対してプレッシャユニット３０を回転させる。

図９（ｄ）の右押し曲げ加工（第４のモード）においては、パイプＷを曲げ型クランプ２０の左側にセットし、パイプＷをクランプした曲げ型クランプ２０のクランプ部２１ｂに対してプレッシャユニット３０を曲げ方向である反時計方向にセットする。さらに、プレッシャ３１を曲げ軸１１に向かって右側にスライドさせるとともに揺動軸９３に対して時計方向に揺動させ、プレッシャ３１をクランプ部２１ｂの反時計方向の第１の位置Ｐ１にセットする。この状態でプレッシャ３１はパイプＷと平行になり、押し曲げモータ５１を駆動して押し曲げ機構５０を使い、プレッシャユニット３０を上から見て右側（反時計方向）に回転する。プレッシャ３１は、曲げ軸１１の周りに、初期状態の、パイプＷの延びた方向（曲げ溝の接線方向）に並行になった状態を維持したまま反時計方向に回転し、パイプＷに対して垂直な方向から力を加えて曲げ加工する。

この加工ユニット１０においては、曲げ型クランプ２０の回転を引き曲げモータ４１、プレッシャユニット３０の回動を押し曲げモータ５１で独立して選択的に行う。それとともに、上下２段のクランプ２０を備えており、中型２１を上下型２３および２２とは独立して移動するようにしている。したがって、合計８モードの曲げ加工を含む混合曲げを連続して行うことが可能である。それぞれのモードにおける曲げ量は、プレッシャ位置とクランプ位置と個別に制御することにより自由であり、最大、左右両方向に対して、１８０°曲げを行うことができる。

また、この装置１で採用している直線状の溝３８ａおよび３８ｂを含むプレッシャ３１は曲げ点２９から遠いパイプＷの部分を直線状の溝で保持できる。このため、曲げ半径の小さな曲げ加工に対しても、パイプＷに皺が発生しにくく、ワークが捩れにくいために加工精度を上げることができる。また、プレッシャユニット３０は、大きな曲げ角度に対応可能な左右引き押し曲げ共用のプレッシャユニット３０であってもよく、プレッシャユニット３０を採用して曲げ型クランプ２０と独立して回転可能にした加工ユニット１０は、さまざまな曲げ加工が可能であり、大きな曲げ角にも対応できる。

プレッシャユニット３０を回動させて曲げる押し曲げ（コンプレッションベンド）機能および左右曲げ自動段取り機能が必要ない場合には、プレッシャユニット３０を回動する第２の駆動ユニット５０およびプレッシャ駆動ユニット９６と、それらの制御機能とを加工ユニット１０に搭載しなくてもよい。その場合、加工ユニット１０に、左右引き曲げの２位置に、プレッシャユニット３０の回動アーム（基部）９２を手動で回動しロックピン等で固定する機構と、直線スライドプレッシャ３１の場合にプレッシャ溝３８ａおよび３８ｂがパイプ軸と平行になる角度にプレッシャスライドホルダ９１を回転しロックピン等で固定する機構との左右曲げ切換えのワンタッチ手動段取り機能を備えてもよい。

図１０に、加工装置１によりパイプＷを加工する製造方法（加工方法、加工装置の制御方法）の概要をフローチャートにより示している。このフローチャートはパイプＷを連続して曲げ加工する状態を示しており、まず、ステップ１２１において、次の曲げ加工が、曲げ型クランプ２０の上側の曲げ溝２４を用いた曲げ加工（上段の加工）であれば、ステップ１２２において、前の曲げ加工に対して曲げ溝の上下を替える必要があるか判断する。曲げ溝の上下が変わるのであれば、ステップ１２３において上型２３とともに上方に移動していた中型２１を下方へ移動し、上型２３と中型２１とでパイプＷを挟み込めるようにする。ステップ１２４で、パイプＷの加工対象位置を曲げ型クランプ２０の上側の曲げ溝２４で加工される位置にセットし、ステップ１２５において、４つの曲げモードＭ１〜Ｍ４に対応するモードで曲げ加工する。

曲げ加工が終了すると、ステップ１２６において、上型２３、下型２２およびプレッシャ３１を開き、昇降ユニット１００が、中型２１を第１の軸１１に沿って下型２２とともに下方へ移動して、パイプＷを開放する。

ステップ１２７において次の加工が必要であれば、ステップ１２１に戻り、次の曲げ加工を確認する。次の曲げ加工が下側の曲げ溝２５を用いた加工であれば、ステップ１２８において、曲げ溝が変わることを判断し、ステップ１２９で下側に移動している中型２１を上方へ移動し、中型２１と下型２２とでパイプＷを挟み込めるようにする。ステップ１３０で、パイプＷの加工対象位置を曲げ型クランプ２０の下側の曲げ溝２５で加工される位置にセットし、ステップ１３１において、４つの曲げモードＭ１〜Ｍ４に対応するモードで曲げ加工する。曲げ加工が終了すると、ステップ１３２において、上型２３、下型２２およびプレッシャ３１を開き、昇降ユニット１００が、中型２１を第１の軸１１に沿って上型２３とともに上方へ移動して、パイプＷを開放する。ステップ１２７において、パイプＷの連続加工が終了するまで上記の工程を繰り返す。

この製造方法（制御方法、加工方法）を制御する制御ユニット９はＣＰＵおよびメモリを備えたコンピュータ資源で実現でき、加工方法（制御方法）はプログラム（プログラム製品）として適当な記録媒体に記録して提供できる。

曲げ加工の制御プログラム（加工データ）は、曲げ加工データテーブルに、各曲げ点の加工データにパイプ径と曲げ干渉のない左右曲げ方向と引き曲げ、押し曲げの曲げ方式の設定機能を含む。その設定に応じた動作を行う動作プログラムにより、パイプ位置と曲げ型クランプ２０の位置とプレッシャ３１の位置とを順次自動的に設定し、上段で、第１の曲げ溝２４を用いて第１のパイプ径と第１の曲げ半径、下段で、第２の曲げ溝２５を用いて第２のパイプ径と第２の曲げ半径にて、上下段それぞれの左右引き押し曲げの４モード曲げを、２種類のパイプ径と曲げ半径の混在する二重管等の棒状部材を曲げ干渉を避けた曲げ方向と曲げ方式で全工程の連続加工が可能になる。

２種類のパイプ径と曲げ半径の上下２段の左右両方向曲げ及び引き押し両方式曲げの混合曲げの制御手段は、一般的な１段一方向一方式の曲げ制御手段（制御のプログラム、データ）に対し、曲げ箇所毎の送り・ひねり・曲げの加工データテーブルに、パイプ径と曲げ方向と曲げ方式を選択する識別フラグを追加してもよい。そのフラグに対応した制御プログラムにより、ワーク支持ユニット５の水平移動および移動ユニット８０による加工ユニット１０の上下移動による、上下段および左右のパイプ位置の切替え、引き曲げ機構４０および押し曲げ機構５０による、曲げ型クランプ２０とプレッシャ３１との左右曲げ開始位置の切替えを制御できる。それ以降の曲げ動作は一般的な一方向一方式の曲げ動作制御と同様でよい。尚、曲げの円弧長分のパイプ送りは、引き曲げ時は曲げ回転と同期して送り、押し曲げ時は曲げ点間の直管長分の送りに加えて曲げ加工の前に送るように制御する。曲げ方向および曲げ方式の切替え動作は、曲げ点間の送り・ひねり動作とラップして自動で連続的に行うように制御できる。

図１１に、加工装置１により曲げ加工したパイプＷの一例を示す。図１１（ａ）は、加工前のパイプＷを断面図により示し、図１１（ｂ）は、加工後のパイプＷを正面図により示している。このパイプＷは、太い径の外管１４１に挿入された細い径の内管１４２と、内管１４２の両端のコネクタ（継手）ＣＴ１およびＣＴ２とで構成される二重管１４９であって、中央部の外管１４１に覆われた長さの一部の内管１４２の外面に熱交換用の螺旋溝１４３が加工されていて、外管１４１と内管１４２とは曲げ加工で位置がズレないように外管１４１の両端部の片側または両側がかしめまたはろう付け等で接続されている。例えば、ワーク支持ユニット５のホルダ５ａがこのコネクタＣＴ１部分を把持（チャック）した状態で加工ユニット１０が、コネクタＣＴ２側からチャック側に向かって連続して曲げ加工を行うことができる。逆方向に加工してもよい。

加工装置１においては、パイプＷの、パイプ径の細い内管１４２は上側の曲げ溝２４により曲げ加工が可能であり、パイプ径の太い中央部の外管１４１に対して下側の曲げ溝２５を用いて曲げ加工が可能である。１つのパイプでパイプ径および曲げ半径が途中で異なるタイプの製品（パイプ成型物）１５０を、一台の加工ユニット１０を備えた加工装置１により、途中で持ち替えや段取り替え等を行うことなく連続して製造できる。

二重管１４９の曲げ加工においては、上記の外管１４１と内管１４２との異径部の前後も含め、曲げ始めストレート長Ｌ３および異径部後の曲げ始めストレート長Ｌ５、Ｌ８と、異径部前の曲げ終わりストレート長Ｌ４、Ｌ７および曲げ終りストレート長Ｌ９と、曲げ間ストレート長Ｌ６の制約および曲げ干渉制約が少ないフレキシブルな曲げ加工が求められている。スライドプレッシャ３１の曲げ残り干渉長さは曲げ角度により変化し、短いプレッシャでは一度で曲げられる曲げ角度が制限されるため、曲げ型クランプ２０のクランプ長（パイプ径の１〜１．５倍）Ｌ２よりストレート長制約が大きくなる。本発明の左右引き押し曲げ装置１は、曲げ干渉のない曲げ方向で引き曲げと押し曲げが可能なため、パイプＷのストレート長の短い側をクランプする曲げ方式を選択して曲げ加工することで、曲げ制約を少なくできる。

以上に説明したように、本発明は、一組の上下２段曲げ型クランプ２０とプレッシャ３１とによる簡素で曲げ干渉が少ない構成により、上下２段の曲げ溝２４および２５で異なるパイプ径と曲げ半径が混在する二重管１４９等の棒状部材の全工程曲げを、干渉の無い曲げ方向と引き押しの曲げ方式を曲げ箇所ごとに選択して行うことができ、上下型のパイプ軸を中心にした平衡開閉と、上下型の開閉とは独立した中型の上下移動により、最小の曲げ型クランプ開閉ストロークでパイプ軸固定の送り、ひねり、曲げ戻しのラップ動作が可能な２段曲げ高速パイプ曲げ装置および加工方法を成立できる。

また、本発明の左右引き押し２段曲げユニット１０をロボットで可搬しロボット側で送りとひねりと上下段左右の曲げ位置移動を行う利用形態としてもよく、その場合はロボット曲げで干渉が多く動作時間の長いひねり動作範囲を左右曲げにより半分にできることと、前記クランプ開閉ストロークの短縮と、送り・ひねり・曲げ戻し動作のラップ化によりロボット曲げを高速で行うことが可能になる。

なお、上記の加工装置１は一例であり、曲げユニットである加工ユニット１０を固定してパイプ側（ワーク側）でひねりと送りを行う装置の代わりに、加工ユニット１０の側をひねるようにしてもよく、ロータリー曲げ装置や、曲げユニットを可搬するロボット曲げ装置に本例の加工ユニット１０を組み込んでもよい。

以上に説明したように、本発明の加工ユニットおよび加工装置は、上記の実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１加工装置、１０加工ユニット
２０曲げ型クランプ、２３上型、２１中型、２２下型
２４上側の曲げ溝、２５下側の曲げ溝
２６上側のクランプ溝、２７下側のクランプ溝
３０プレッシャユニット、６０型開閉ユニット、７０プレッシャ開閉ユニット
１００昇降ユニット

Claims

加工対象のパイプ径および曲げ半径の少なくともいずれかが異なる曲げ溝およびクランプ溝をそれぞれ含む上型および下型と、前記上型に対応した前記曲げ溝およびクランプ溝、および前記下型に対応した前記曲げ溝およびクランプ溝を含み、前記上型および前記下型の間に位置する中型とを含むクランプと、
前記上型および前記下型が前記中型を挟んで閉じた状態の前記クランプと協働して前記加工対象を保持するプレッシャユニットと、
前記上型および前記下型を第１の軸に沿って平衡に開閉する型開閉ユニットと、
前記上型および前記下型の間で、前記中型を前記第１の軸に沿って独立して移動する昇降ユニットと、
前記クランプに対し前記プレッシャユニットを開閉するプレッシャ開閉ユニットとを有する、加工ユニット。
請求項１において、
前記昇降ユニットは、前記上型および前記下型が開閉する際に、前記中型を前記上型または前記下型とともに前記第１の軸に沿って移動する第１のモードと、前記上型および前記下型が開いた状態で前記上型および前記下型の間で移動する第２のモードとを含む、加工ユニット。
請求項１または２において、
前記中型は、外周面に沿って形成された溝または凸部を含む周構造を含み、
前記昇降ユニットは、前記周構造に、前記中型が回転可能な状態で係合するアームと、
前記アームを前記第１の軸に沿って移動する駆動ユニットとを含む、加工ユニット。
請求項３において、
前記周構造は、前記クランプ溝と重複しない範囲に形成されている、加工ユニット。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記クランプは、前記曲げ溝の内周側の少なくとも１か所に、前記上型および前記下型が閉じる前に前記加工対象のパイプに接する内側のガイドを含む、加工ユニット。
請求項５において、
前記クランプは、前記曲げ溝の接線方向に延びるようにＸ字状に交差した前記クランプ溝を含み、前記内側のガイドは、前記クランプ溝と前記曲げ溝とが接続する２か所に設けられている、加工ユニット。
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記クランプは、前記クランプ溝の外周側に、前記上型および前記下型が閉じる前に前記加工対象のパイプに接する外側のガイドを含む、加工ユニット。
請求項６において、
前記クランプは、前記クランプ溝のＸ字状の交点の外周側に、前記上型および前記下型が閉じる前に前記加工対象のパイプに接する外側のガイドを含む、加工ユニット。
請求項５ないし８のいずれかにおいて、
前記ガイドは、前記上型、前記中型、または前記下型から突き出たガイドピンであり、前記上型、前記中型、または前記下型の前記ガイドピンに対面する箇所に前記ガイドピンが収納される穴が設けられている、加工ユニット。
請求項１ないし９のいずれかにおいて、
前記プレッシャユニットは、前記上型および前記下型が前記中型を挟んで閉じた状態の前記クランプの上下の曲げ溝に前記加工対象をそれぞれ保持する直線状の上下の溝を含むプレッシャと、
前記プレッシャを前記第１の軸を中心に回転させるベースユニットと、
前記プレッシャを、前記ベースユニットと前記クランプとを位置合わせした状態で、前記ベースユニットに対し前記クランプの反時計方向の第１の位置と時計方向の第２の位置との間でスライドさせるスライドホルダとを含む、加工ユニット。
請求項１ないし１０のいずれかに記載の加工ユニットと、
前記加工対象のパイプを支持するワーク支持ユニットと、
前記加工ユニットおよび前記ワーク支持ユニットの少なくとも一方を動かして、前記ワーク支持ユニットに支持された前記加工対象のパイプの加工対象部分を、前記クランプの前記上型または前記下型による左右いずれか一方の加工位置にセットする移動ユニットとを有する加工装置。
加工装置によりパイプを曲げ加工することを有するパイプ成型物の製造方法であって、
前記加工装置は、加工ユニットを有し、
前記加工ユニットは、
加工対象のパイプ径および曲げ半径の少なくともいずれかが異なる曲げ溝およびクランプ溝をそれぞれ含む上型および下型と、前記上型に対応した前記曲げ溝およびクランプ溝、および前記下型に対応した前記曲げ溝およびクランプ溝を含み、前記上型および前記下型の間に位置する中型とを含むクランプと、
前記上型および前記下型が前記中型を挟んで閉じた状態の前記クランプと協働して前記加工対象を保持するプレッシャユニットと、
前記上型および前記下型を開閉する型開閉ユニットと、
前記中型を第１の軸に沿って独立して移動する昇降ユニットと、
前記プレッシャユニットを開閉するプレッシャ開閉ユニットとを含み、
前記曲げ加工することは、
前記型開閉ユニットが、前記上型および前記下型を前記第１の軸に沿って前記加工対象に対して平衡に開閉することと、
前記昇降ユニットが、前記上型および前記下型が開閉される際に、前記中型を前記上型または前記下型とともに前記第１の軸に沿って移動することと、
前記昇降ユニットが、前記上型および前記下型が開いた状態で前記中型を前記上型および前記下型の間で移動することとを含む、方法。
請求項１２において、
前記加工装置は、さらに、
前記加工対象のパイプを支持するワーク支持ユニットを有し、
前記曲げ加工することは、
前記加工ユニットおよび前記ワーク支持ユニットの少なくとも一方を動かして、前記ワーク支持ユニットに支持された前記加工対象のパイプの加工対象部分を、前記クランプの前記上型または前記下型による左右いずれか一方の加工位置にセットすることを含む、方法。
請求項１３において、
前記セットすることは、前記加工対象部分を、前記クランプの前記上型または前記下型から前記下型または前記上型による左右いずれか一方の加工位置にセットする際に、前記昇降ユニットが、前記上型および前記下型が開いた状態で前記中型を前記上型および前記下型の間で移動することを有する、方法。
請求項１２ないし１４のいずれかにおいて、
前記プレッシャユニットは、前記上型および前記下型が前記中型を挟んで閉じた状態の前記クランプの上下の曲げ溝に前記加工対象のパイプをそれぞれ保持する直線状の上下の溝を含むプレッシャと、
前記プレッシャを前記第１の軸を中心に回転させるベースユニットと、
前記プレッシャを、前記ベースユニットと前記クランプとを位置合わせした状態で、前記ベースユニットに対し前記クランプの反時計方向の第１の位置と時計方向の第２の位置との間でスライドさせるとともに前記ベースユニットに対して揺動するスライドホルダとを含み、
前記曲げ加工することは、
前記上型および前記下型を型閉めする前に、前記スライドホルダを揺動させて上下いずれかの曲げ溝に前記加工対象のパイプを加工の際に保持する第１の角度に対して、前記スライドホルダが前記第１の角度より小さい第２の角度だけ揺動した状態で前記プレッシャを閉じることと、
前記型閉めした後に、前記スライドホルダを前記第１の角度まで揺動することとを有する、方法。
請求項１５において、
前記曲げ加工することは、
前記上型および前記下型を開く前に、前記スライドホルダを前記第１の角度から前記第２の角度まで揺動することを含む、方法。