JP2019005793A - ベンディングロール - Google Patents

Abstract

【課題】ベンディングロールの油圧ポンプを駆動する電動機の消費電力および騒音を低減する。【解決手段】油圧ポンプを動力源とし、その油圧ポンプから作動油を供給される油圧駆動部材（油圧シリンダや油圧モータ）の運動によって作動する作動部材、すなわち金属板の成形の際に昇降、回転または前後移動する上ロール１、成形後の金属板を取り出すときに転倒する転倒フレーム４、下ロール２の撓み補正のために昇降するバックアップロール３および成形前の金属板を所定位置で停止させる材料ストッパをいずれも作動させないときは、その油圧ポンプを駆動する電動機の回転数を、その作動部材を作動させるときよりも低くすることにより、その電動機を常時定格回転で運転する場合よりも消費電力および騒音を低減できるようにしたのである。【選択図】図１

Description

本発明は、上ロールと一対の下ロールの間で金属板を往復移動させながら曲げ成形するベンディングロールに関する。

ベンディングロールは、上ロールとこれに平行な一対の下ロールとを備え、上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形する装置である。

一般的なベンディングロールでは、各下ロールは電動機から減速機を介して回転駆動されるが、その他の作動部材は、別の電動機によって駆動される油圧ポンプを動力源とし、その油圧ポンプから作動油を供給される油圧駆動部材の運動によって作動するようになっている。例えば、上ロールは、通常、金属板の成形の際に、油圧ポンプから作動油を供給される油圧シリンダの直線運動によって昇降し、同じ油圧ポンプから作動油を供給される油圧モータの回転運動によって、上ロールを支持する両側のフレームと一体に前後方向（軸方向と直交する水平方向）に移動するようになっており、金属板とのスリップを防止するために別の油圧モータによって回転駆動される場合もある（例えば、特許文献１参照。）。

また、上ロール以外でも、上ロールの一端部を回転自在に支持し、成形後の金属板を取り出すときに転倒する一側のフレーム（以下、「転倒フレーム」とも称する。）や、金属板の成形前に上ロールと各下ロールの間に通された金属板の進行を遮る位置に上昇して、金属板を所定位置で停止させる材料ストッパ等が、油圧ポンプを動力源として作動するようになっていることが多い。

特開２００１−２１９２２５号公報

ところで、上記のようなベンディングロールでは、通常、下ロール以外の作動部材の動力源となる油圧ポンプを駆動する電動機が常時定格回転で運転されており、油圧ポンプを動力源とする作動部材を作動させないときは、前記油圧ポンプから送り出される作動油をアンロード回路によってタンクに放出し、油圧駆動部材へは作動油を供給しないようにしている。このため、油圧ポンプを駆動する電動機の消費電力が大きいこと、およびその電動機や油圧ポンプの騒音が問題となっていた。

そこで、本発明は、ベンディングロールの油圧ポンプを駆動する電動機の消費電力および騒音を低減することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、上ロールと、前記上ロールの下方の前後両側に配された一対の下ロールとを備え、前記上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、前記各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形するベンディングロールにおいて、前記各下ロール以外の作動部材の少なくとも一つは、電動機によって駆動される油圧ポンプを動力源とし、その油圧ポンプから作動油を供給される油圧駆動部材の運動によって作動するものであり、前記油圧ポンプを動力源とする作動部材を作動させないときは、前記油圧ポンプから油圧駆動部材へ作動油を供給しない状態で、その作動部材を作動させるときの回転数よりも低い回転数で前記電動機を駆動するか、あるいは前記電動機を停止させる構成を採用した。

すなわち、油圧ポンプを動力源とする作動部材を作動させないときは、その油圧ポンプを駆動する電動機の回転数を、その作動部材を作動させるときよりも低くするか、あるいは電動機を停止させることにより、その電動機を常時定格回転で運転する場合よりも消費電力および騒音が小さくなるようにしたのである。

ここで、前記各下ロール以外の作動部材は、金属板の成形の際に昇降、回転または前後移動する前記上ロールと、前記上ロールの一端部を回転自在に支持し、成形後の金属板を取り出すときに転倒する転倒フレームと、金属板の成形前に前記上ロールと各下ロールの間に通された金属板の進行を遮る位置に上昇して、金属板を所定位置で停止させる材料ストッパのうち、少なくとも一つを含むものとする。

また、前記油圧ポンプを駆動する電動機は、インバータ制御されるものであることが望ましい。

本発明のベンディングロールは、上述したように、油圧ポンプを動力源とする作動部材を作動させないときは、その油圧ポンプを駆動する電動機の回転数を、その作動部材を作動させるときよりも低くするか、あるいはその電動機を停止させるようにしたものであるから、その電動機を常時定格回転で運転する場合よりも消費電力および騒音を低減することができる。

実施形態のベンディングロールの正面図 図１の右側面図 図１の左側面図 図１のベンディングロールによる金属板成形作業の説明図 図１のベンディングロールの材料ストッパの概略説明図 図１のベンディングロールの油圧ポンプを駆動する電動機の電力挙動を示すグラフ 従来のベンディングロールの油圧ポンプを駆動する電動機の電力挙動を示すグラフ

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。このベンディングロールは、図１乃至図３に示すように、上ロール１と、上ロール１の下方の前後両側に上ロール１と平行に配された一対の下ロール２と、各下ロール２の軸方向中央部を下方の前後両側から支持する二対のバックアップロール３と、上ロール１の両端部を支持する左右の上部フレーム４、５と、各下ロール２の両端部を支持する下部フレーム６とを備えている。そして、図４に示すように、その上ロール１を成形条件に応じた前後方向位置に移動させ、上ロール１と各下ロール２の間で金属板Ａを挾持し、各下ロール２の撓みをバックアップロール３で補正した状態で、各下ロール２を回転駆動することにより、金属板Ａを往復移動させながら曲げ成形するようになっている。

前記各上部フレーム４、５は略門型に形成されており、それぞれの脚部が下部フレーム６の上面に設けられた軸受部６ａと下部フレーム６の前後面に固定された支持板７との間に配され、その軸受部６ａおよび前後の支持板７とともに前後方向に延びる支軸８を通されている。その支軸８は下部フレーム６の軸受部６ａおよび支持板７に固定されており、各上部フレーム４、５の脚部は支軸８に対して摺動可能となっている。

これにより、図１における左側の上部フレーム４は、前後移動可能で、かつ、成形後の金属板Ａを取り出すときに、上ロール１の一端部から離れて左側へ回動する（転倒する）転倒フレームとなっている。一方、図１における右側の上部フレーム５は、上ロール１の他端部が軸方向外側へ延長されているので、上ロール１の他端部から離れて回動することはできず、前後移動のみが可能となっている。

また、各上部フレーム４、５の上端部には油圧シリンダ９がロッド９ａを下方に向けた姿勢で取り付けられ、そのロッド９ａの下端が上ロール１の端部を回転自在に支持する軸受１０に接続されており、両油圧シリンダ９の作動によって上ロール１が昇降するようになっている。なお、上ロール１の上昇は、上ロール１の他端部の延長部分１ａを跨ぐ状態で下部フレーム６に固定された門型のストッパ１１によって規制されている。

前記下部フレーム６は、その一端面の下部に、２段式の油圧シリンダ１２の閉塞側端部が回動可能に取り付けられている。そして、その油圧シリンダ１２の２段目のロッド１２ａの先端が転倒フレーム４に回動可能に接続され、油圧シリンダ１２が回動しながら伸縮することにより、転倒フレーム４の転倒・復元動作が行われるようになっている。

また、下部フレーム６の他端部の上面には、直方体状のモータケース１３が設けられている。そのモータケース１３内では、第１電動機の主軸１４がベルト１５を介してプーリ１６に連結され、プーリ１６に減速機（図示省略）を介して連結されたギヤ１７が、各下ロール２の他端部外周に嵌合固定されたギヤ１８と噛み合っており、各下ロール２が前記第１電動機によって回転駆動されるようになっている。

そして、モータケース１３の上面には直方体状のポンプケース１９が設けられており、ポンプケース１９内に収容された油圧ポンプ（図示省略）を駆動する第２電動機２０がポンプケース１９の上面に設置されている。その第２電動機２０はインバータ制御されるものが用いられている。そして、前記油圧ポンプは、上ロール１の他端部の延長部分１ａに連結された油圧モータ２１に接続されて、上ロール１を回転駆動するための動力源となっている。

また、下部フレーム６には、中央部の前面に、各バックアップロール３の両端部を支持するスタンド２２を昇降させる機構の一部である油圧モータ２３が固定されている。そして、そのバックアップロール３の昇降用の油圧モータ２３よりも右側の上面に、各上部フレーム４、５を上ロール１と一体に前後移動させる機構の一部である油圧モータ２４が固定されている。

また、図５に概略を示すように、後面側の下ロール２の後方には、金属板Ａの成形前に上ロール１と各下ロール２の間に通された金属板Ａの進行を遮る位置に上昇して、金属板Ａを所定位置で停止させる材料ストッパ２５が設けられている。この材料ストッパ２５は図示省略した油圧シリンダの作動によって昇降するようになっている。

そして、前記第２電動機２０によって駆動される油圧ポンプは、前述のように上ロール１回転駆動用の油圧モータ２１に接続されているほか、上ロール１昇降用の油圧シリンダ９、転倒フレーム４転倒・復元用の油圧シリンダ１２、バックアップロール３昇降用の油圧モータ２３、上ロール１（各上部フレーム４、５）前後移動用の油圧モータ２４および材料ストッパ２５昇降用の油圧シリンダに接続されて、下ロール２以外の作動部材、すなわち上ロール１、転倒フレーム４、バックアップロール３および材料ストッパ２５の動力源となっている。

なお、前記モータケース１３の前面側には、下ロール２を含む各作動部材を制御する制御盤２６が取り付けられ、右側の上部フレーム５の上面にはデジタル表示盤２７が取り付けられている。

このベンディングロールは上記の構成であり、その成形作業は次のとおりである。すなわち、まず、図５に示したように、上ロール１と材料ストッパ２５を上昇させた状態で上ロール１と各下ロール２の間に金属板Ａを通し、材料ストッパ２５で金属板Ａを所定位置で停止させる。次に、上ロール１と材料ストッパ２５を下降させて、上ロール１と各下ロール２の間で金属板Ａを挾持し、各下ロール２を回転駆動することにより、金属板Ａを往復移動させながら曲げ成形する。その曲げ成形の際には、成形条件に応じて、上ロール１の高さや前後方向位置、各バックアップロール３の高さを調整し、場合によっては上ロール１を回転駆動する。そして、成形が完了すると、各下ロール２（および上ロール１）の回転を停止させ、転倒フレーム４を転倒させて金属板Ａを取り出す。その後、次の成形作業に備えて転倒フレーム４を起こして復元させておく。

ここで、下ロール２の回転駆動は前記第１電動機によって行われるが、それ以外の作動部材（上ロール１、転倒フレーム４、バックアップロール３および材料ストッパ２５）は第２電動機２０によって駆動される油圧ポンプを動力源とし、その油圧ポンプから作動油を供給される各油圧駆動部材（油圧シリンダおよび油圧モータ）の運動によって作動するようになっている。

そして、この実施形態では、第２電動機２０を常時運転しているが、前記油圧ポンプを動力源とする各作動部材をいずれも作動させないときは、油圧ポンプから各油圧駆動部材へ作動油を供給しない状態で、一つ以上の作動部材を作動させるときよりも、第２電動機２０の回転数を低くしている。これにより、従来のように油圧ポンプを駆動する電動機を常時定格回転で運転する場合に比べて、消費電力を低減することができる。また、従来よりも金属板成形作業中の電動機や油圧ポンプの騒音が小さくなり、環境にやさしい装置となっている。

上記の実施形態の消費電力低減効果を確認するために、以下に述べる実験を行った。実験は、実施形態と従来のベンディングロールで同じ金属板成形作業を行い、その作業中に油圧ポンプを駆動する第２電動機の電力量を測定して、その測定結果を比較した。図６および図７は、それぞれ実施形態と従来のベンディングロールの電力挙動の一例を示す。なお、図６および図７の例では、上ロールの昇降と前後移動、下ロールの回転、転倒フレームの転倒と復元を行っており、上ロールは回転駆動しておらず、材料ストッパの昇降およびバックアップロールの昇降は測定範囲に含まれていない。

図６と図７の比較からわかるように、下ロール以外の作動部材を作動させていないときの実施形態の皮相電力は、従来よりもかなり低くなっている。そして、図示は省略するが、この例では、実施形態の積算電力が従来の１／２程度となっており、本発明により消費電力が大幅に低減されることが確認された。

なお、下ロール以外の作動部材を作動させていないときの実施形態の第２電動機の回転数は任意に設定することができ、その回転数を小さくするほど実施形態の省電力効果は大きくなる。

また、上述した実施形態では、下ロール以外の作動部材をいずれも作動させないときに第２電動機の回転数を低くしたが、第２電動機を停止させることもできる。その場合は、油圧ポンプの圧力をセンサで監視し、圧力が所定値以下に低下したことを感知したときにのみ第２電動機を駆動する制御を行うようにする。

また、本発明は、実施形態のようなバックアップロールや材料ストッパをもたないベンディングロールにも、もちろん適用することができる。

１ 上ロール
２ 下ロール
３ バックアップロール
４ 上部フレーム（転倒フレーム）
５ 上部フレーム
６ 下部フレーム
９、１２ 油圧シリンダ（油圧駆動部材）
２０ 第２電動機
２１、２３、２４ 油圧モータ（油圧駆動部材）
２５ 材料ストッパ
Ａ 金属板

Claims (3)

1. 上ロールと、前記上ロールの下方の前後両側に配された一対の下ロールとを備え、前記上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、前記各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形するベンディングロールにおいて、
   前記各下ロール以外の作動部材の少なくとも一つは、電動機によって駆動される油圧ポンプを動力源とし、その油圧ポンプから作動油を供給される油圧駆動部材の運動によって作動するものであり、前記油圧ポンプを動力源とする作動部材を作動させないときは、前記油圧ポンプから油圧駆動部材へ作動油を供給しない状態で、その作動部材を作動させるときの回転数よりも低い回転数で前記電動機を駆動するか、あるいは前記電動機を停止させることを特徴とするベンディングロール。
2. 前記各下ロール以外の作動部材は、金属板の成形の際に昇降、回転または前後移動する前記上ロールと、前記上ロールの一端部を回転自在に支持し、成形後の金属板を取り出すときに転倒する転倒フレームと、金属板の成形前に前記上ロールと各下ロールの間に通された金属板の進行を遮る位置に上昇して、金属板を所定位置で停止させる材料ストッパのうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のベンディングロール。
3. 前記油圧ポンプを駆動する電動機がインバータ制御されるものであることを特徴とする請求項１または２に記載のベンディングロール。

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