JP2882231B2 - Pipe bar bending equipment - Google Patents

Pipe bar bending equipment

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JP2882231B2
JP2882231B2 JP5051500A JP5150093A JP2882231B2 JP 2882231 B2 JP2882231 B2 JP 2882231B2 JP 5051500 A JP5051500 A JP 5051500A JP 5150093 A JP5150093 A JP 5150093A JP 2882231 B2 JP2882231 B2 JP 2882231B2
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bent
bending
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arm
turning arm
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昌幸 永井
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、曲げ型を使用せずに管
棒材を任意の半径および角度に曲げ加工する管棒材の曲
げ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tube rod bending apparatus for bending a tube rod to an arbitrary radius and angle without using a bending die.

【0002】[0002]

【従来の技術】管棒材の曲げ装置は、曲げ型を使用する
型あり装置と、曲げ型を使用しない型なし装置とに大別
される。型なし装置は、曲げ半径および曲げ角度を任意
に選択できるユニバーサルタイプであることが多く、高
価な曲げ型を幾種類もストックする必要がある型あり装
置に比して設備費を著しく節減することができる。しか
し、高精度の加工を行う場合は型あり装置が使用され
る。換言すれば、曲げ型を使用しなければ高精度の曲げ
加工は不可能であった。
2. Description of the Related Art Tube rod bending apparatuses are roughly classified into die-type apparatuses using bending dies and dieless apparatuses using no bending dies. Untyped device is often markedly reduced equipment costs compared with the mold has devices also need to stock several kinds costly bending tool is universal type can be selected arbitrarily bending radius and bending angle be able to. However, when performing high-precision processing, a mold-type apparatus is used. In other words, high-precision bending was impossible unless a bending die was used.

【0003】曲げ型を使用しない場合に生じる問題点
を、特開昭50−29465号公報に開示された曲げ装
置を例にとって説明する。
A problem that occurs when a bending die is not used will be described with reference to a bending apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-29465.

【0004】前記公報に開示された曲げ装置では、図9
に示すように、旋回アーム30の回転中心と同軸に第1
の拘束ロール31を設け、この拘束ロール31と旋回ア
ーム30の先端部に取り付けた第2の拘束ロール32と
の間に被曲げ材33を挟んで、旋回アーム30を駆動す
る。旋回アーム30の回転に伴って第2の拘束ロール3
2が第1の拘束ロール31の周囲を公転すると共に、拘
束ロール31,32は、被曲げ材33を後端側へ送出す
る方向に所定の周速比で回転し、被曲げ材33を所定の
曲げ半径に加工する。
In the bending apparatus disclosed in the above publication, FIG.
As shown in FIG.
The constraining roll 31 is provided, and the turning arm 30 is driven by sandwiching the material to be bent 33 between the constraining roll 31 and the second constraining roll 32 attached to the tip of the turning arm 30. With the rotation of the swivel arm 30, the second restraining roll 3
2 revolves around the first constraining roll 31, and the constraining rolls 31 and 32 rotate at a predetermined peripheral speed ratio in a direction in which the to-be-bent material 33 is sent to the rear end side. To a bending radius of.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この曲げ装置は、拘束
ロール31,32と被曲げ材33との間にスリップが生
じないことを前提としているが、完全拘束でないため、
実際にはこのスリップを避け得ない。そのため、拘束ロ
ール32の公転角にずれが生じ、曲げ半径や曲げ角度に
誤差を生じる。また、被曲げ材33が管の場合には、未
曲げ加工部の軸心l1 が旋回アーム30に直角な軸心l
2 に対して角度αのずれを生じて、被曲げ材33の拘束
ロール31および拘束ロール32との接点が旋回アーム
30の軸心からずれ、被曲げ材33を押し潰しながら曲
げ加工することになるために、被曲げ材33の楕円化を
避け得ない。従って、冒頭に記したように、曲げ型を使
用しない曲げ装置では、高精度の曲げ加工は不可能であ
る。
This bending apparatus is based on the premise that slip does not occur between the restraining rolls 31, 32 and the material 33 to be bent.
In fact, this slip cannot be avoided. Therefore, the revolving angle of the constraining roll 32 shifts, and an error occurs in the bending radius and the bending angle. When the material to be bent 33 is a tube, the axis l 1 of the unbent portion is an axis l perpendicular to the revolving arm 30.
2 and the contact point between the constraining roll 31 and the constraining roll 32 of the material to be bent 33 is displaced from the axis of the turning arm 30, and the bending process is performed while crushing the material to be bent 33. Therefore, it is unavoidable to make the bent material 33 elliptical. Therefore, as described at the beginning, a bending device that does not use a bending die cannot perform high-precision bending.

【0006】本発明の目的は、曲げ型を使用しない構成
でありながら、高精度の曲げ加工を行うことができる管
棒材の曲げ装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a tube rod bending apparatus which can perform high-precision bending processing without using a bending die.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の管棒材の曲げ装
置は、曲げ型を使用せずに管棒材を曲げ加工する管棒材
の曲げ装置であって、回転軸より先端側に設けたチャッ
クにより前記被曲げ材をクランプし、前記回転軸を中心
として所定速度で強制的に回転駆動されることにより被
曲げ材を曲げ加工すると共に、その曲げ半径を変更する
べく前記回転軸が、曲げ加工前の被曲げ材が配置される
パスラインに直角な線上を移動して、回転軸から前記ク
ランプまでの距離を変更する旋回アームと、旋回アーム
により曲げ加工される被曲げ材の内側に位置して被曲げ
材を支持し、外面形状に対応する孔型を外周面に有する
と共に、回転中心が前記線上に位置する内側の拘束ロー
ルと、旋回アームにより曲げ加工される被曲げ材の外側
に位置して前記パスライン内の被曲げ材を支持し、該被
曲げ材の外面形状に対応する孔型を外周面に有する外側
の拘束ロールと、 パスライン内に配置された被曲げ材の
後端部をクランプし、曲げ加工中にパスラインに沿って
被曲げ材が移動する方向に並進駆動されると共に、その
並進駆動速度が旋回アームの回転駆動速度に対して制御
されることにより加工中の被曲げ材に制御された軸方向
の引張力または圧縮力を付与するキャリッジとを具備す
ることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a tube rod bending apparatus for bending a tube rod without using a bending die.
The bending device, wherein the bending target material is clamped by a chuck provided at a tip side of a rotation axis, and the rotation axis is centered.
With bending to be bent member by being forcibly rotated at a predetermined speed as said rotary shaft so as to change the bending radius is the bending material before bending is positioned
Move on a line perpendicular to the pass line, and
A swivel arm that changes the distance to the ramp, and has a hole corresponding to the outer surface shape on the outer peripheral surface that supports the bendable material and is located inside the bendable material that is bent by the swivel arm.
In addition, the inner restraining roll whose rotation center is located on the line, and the outer side of the material to be bent which is bent by the revolving arm.
To support the material to be bent in the pass line, and
Outside with a hole shape on the outer peripheral surface corresponding to the outer shape of the bent material
And the rear end of the material to be bent disposed in the pass line is clamped, and the material to be bent is translated in the direction in which the material to be moved moves along the path line during bending. A carriage for applying a controlled axial tensile or compressive force to the material being bent by controlling the translational drive speed with respect to the rotational drive speed of the revolving arm. .

【0008】[0008]

【作用】本発明の管棒材の曲げ装置では、旋回アームが
所定速度で回転駆動されると共に、その回転駆動速度に
対してキャリッジの並進駆動速度が制御されることによ
り曲げ加工中の被曲げ材に軸方向の任意の引張力または
圧縮力を付与することができる。従って、曲げ加工中の
被曲げ材に軸方向の応力(引張または圧縮)が生じ、小
さな曲げモーメントで曲げ加工ができるため、曲げ加工
自体により生じる偏平を小さくできる。
According to the tube rod bending apparatus of the present invention, the turning arm is
It is driven to rotate at a predetermined speed and
By controlling the translation drive speed of the carriage, an arbitrary tensile force or compressive force in the axial direction can be applied to the material to be bent during bending. Therefore, an axial stress (tensile or compressive) is generated in the material to be bent during the bending, and the bending can be performed with a small bending moment, so that the flatness caused by the bending itself can be reduced.

【0009】曲げ加工中の被曲げ材に軸方向の引張力が
付与された場合には、さらに被曲げ材における内側の拘
束ロールとの接触部が拘束ロールに強く押圧され、その
拘束ロールの孔型からの接触部の浮き上がりが防止され
る結果、その孔型により楕円化が阻止される。一方、圧
縮力が付与された場合には、被曲げ材の内側の拘束ロー
ルへの押圧力が弱まるため、孔型による楕円防止効果は
小さくなるものの、被曲げ材が管の場合には曲げ外側の
肉厚の減肉が防止できる。
When an axial tensile force is applied to the material to be bent during bending, the contact portion of the material to be bent with the inner constraining roll is further strongly pressed by the constraining roll, and the hole of the constraining roll is pressed. As a result, the contact portion is prevented from rising from the mold, so that the hole shape prevents elliptical formation. On the other hand, when a compressive force is applied, the pressing force against the constraining roll inside the material to be bent is weakened, and the elliptic prevention effect by the hole shape is reduced. Can be prevented from being reduced in thickness.

【0010】また、被曲げ材のクランプはロールではな
くチャックにより行われ、被曲げ材のスリップを排除で
きる。従って、曲げ半径および曲げ角度も正確になる。
Further, the bending of the material to be bent is performed not by the roll but by the chuck, so that the slip of the material to be bent can be eliminated. Therefore, the bending radius and the bending angle are also accurate.

【0011】[0011]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の曲げ装置の一例を示す平面図、図
2は図1のA−A線矢視図、図3は図1のB−B線矢視
図、図4は図1のC−C線矢視図、図5は図1のD−D
線矢視図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a plan view showing an example of the bending apparatus of the present invention, FIG. 2 is a view taken along line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a view taken along line BB of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a view taken on line C of FIG.
FIG.

【0012】本曲げ装置は、水平なパスラインにセット
された管棒材を、水平な旋回アーム1を使用して曲げ加
工する。旋回アーム1は、回転テーブル2上に長手方向
にスライド自在に支持され、任意のスライド位置にボル
ト3,3により固定される。回転テーブル2は、可変減
速機4(以下、単に減速機4と言う)の垂直な出力軸4
aにより回転する。減速機4はモータ5を動力源として
ベルト6により駆動される。そして、回転テーブル2が
回転することにより、その回転軸を中心として旋回アー
ム1が回転する。従って、減速機4の出力軸4aが旋回
アーム1の回転軸となる。また、パスラインに直角な状
態が旋回アーム1の初期位置であり、初期位置では旋回
アーム1の先端部がパスラインと交差する。旋回アーム
1の初期位置からの回転角度は、減速機4の入力軸に取
付けたパルスエンコーダ10により検出される。
This bending apparatus bends a pipe bar set on a horizontal pass line using a horizontal swivel arm 1. The swivel arm 1 is slidably supported on a rotary table 2 in the longitudinal direction, and is fixed to an arbitrary slide position by bolts 3, 3. The rotary table 2 has a vertical output shaft 4 of a variable speed reducer 4 (hereinafter simply referred to as a speed reducer 4).
Rotated by a. The speed reducer 4 is driven by a belt 6 using a motor 5 as a power source. When the rotary table 2 rotates, the turning arm 1 rotates about the rotation axis. Therefore, the output shaft 4a of the speed reducer 4 becomes the rotation shaft of the turning arm 1. Also, the state perpendicular to the pass line is the initial position of the turning arm 1, in which the tip of the turning arm 1 intersects the pass line. The rotation angle of the swing arm 1 from the initial position is detected by a pulse encoder 10 attached to the input shaft of the speed reducer 4.

【0013】旋回アーム1を駆動する減速機4およびモ
ータ5は、スライド台7上に据え付けられている。スラ
イド台7は、固定ベース8上をパスラインと直角な方向
に移動自在であり、任意の移動位置にボルト9,9によ
り固定される。スライド台7の移動により、旋回アーム
1を長手方向に移動させることなく、その回転軸である
減速機4の出力軸4aが旋回アーム1の長手方向に移動
し、旋回アーム1の回転半径が調節される。回転テーブ
ル2には、旋回アーム1と回転テーブル2の相対位置を
測定するためのスケール11が取り付けられており、固
定ベース8にはスライド台7と固定ベース8の相対位置
を測定するためのスケール12が取り付けられている。
A speed reducer 4 and a motor 5 for driving the turning arm 1 are mounted on a slide table 7. The slide base 7 is movable on a fixed base 8 in a direction perpendicular to the pass line, and is fixed to an arbitrary moving position by bolts 9, 9. By moving the slide table 7, the output shaft 4a of the speed reducer 4, which is the rotation axis thereof, moves in the longitudinal direction of the turning arm 1 without moving the turning arm 1 in the longitudinal direction, and the turning radius of the turning arm 1 is adjusted. Is done. The rotary table 2 is provided with a scale 11 for measuring the relative position between the swivel arm 1 and the rotary table 2, and the fixed base 8 is a scale for measuring the relative position between the slide base 7 and the fixed base 8. 12 are attached.

【0014】旋回アーム1の先端部には、被曲げ材をク
ランプするチャック13が取り付けられている。チャッ
ク13は、旋回アーム1が初期位置に停止した状態でパ
スライン中に位置する。このチャック13は、旋回アー
ム1の長手方向に分割されボルトにより合体される半割
型とされており、その相対向面には、被曲げ材の外面形
状に対応した孔型が設けられている。パスラインにセッ
トされた被曲げ材は、チャック13によりクランプさ
れ、この状態で旋回アーム1が回転することにより、先
端側へ移動しながら旋回アーム1の中心側へ曲げ加工さ
れる。
A chuck 13 for clamping a material to be bent is attached to the tip of the swing arm 1. The chuck 13 is located in the pass line with the turning arm 1 stopped at the initial position. The chuck 13 is a half-split type which is divided in the longitudinal direction of the revolving arm 1 and is united by bolts, and a hole corresponding to the outer shape of the material to be bent is provided on the opposing surface. . The material to be bent set on the pass line is clamped by the chuck 13, and the turning arm 1 is rotated in this state, so that it is bent toward the center of the turning arm 1 while moving toward the distal end.

【0015】パスラインの内側には、曲げ加工される被
曲げ材を内側から拘束する拘束ロール14が設けられて
いる。拘束ロール14は非駆動のフリーローラであり、
その中心は旋回アーム1の回転中心を通るパスラインに
直角な線(基準線)上に位置し、固定ベース8上に固定
されている。拘束ロール14の外周面には、被曲げ材の
外面形状に対応した孔型が全周にわたって設けられてい
る。パスラインの外側には、前記被曲げ材を外側から拘
束する2個の拘束ロール15,16が、パスラインに沿
って設けられている。拘束ロール15,16もフリーロ
ーラであり、その各中心は前記基準線の材料移動方向下
流側、即ち被曲げ材の後端側に位置し、固定ベース8上
に固定されている。拘束ロール15,16の各外周面に
は、内側の拘束ロール14と同様に、被曲げ材の外面形
状に対応した孔型が全周にわたって設けられている。
A restraining roll 14 for restraining the material to be bent from the inside is provided inside the pass line. The restraining roll 14 is a non-driven free roller,
Its center is located on a line (reference line) perpendicular to the pass line passing through the center of rotation of the swivel arm 1 and is fixed on the fixed base 8. On the outer peripheral surface of the constraining roll 14, a hole corresponding to the outer shape of the material to be bent is provided over the entire circumference. Outside the pass line, two restraining rolls 15 and 16 for restraining the material to be bent from the outside are provided along the pass line. The constraining rolls 15 and 16 are also free rollers, each center of which is located downstream of the reference line in the material moving direction, that is, on the rear end side of the material to be bent, and is fixed on the fixed base 8. Similar to the inner constraining roll 14, a hole shape corresponding to the outer surface shape of the material to be bent is provided on the outer peripheral surfaces of the constraining rolls 15, 16 over the entire circumference.

【0016】旋回アーム1の先端部およびチャック13
は、拘束ロール14および15,16との干渉を避ける
ために、基準線の下流側に偏位している。
The tip of the revolving arm 1 and the chuck 13
Are deflected downstream of the reference line to avoid interference with the restraining rolls 14, 15 and 16.

【0017】拘束ロール14および15,16の上流側
には、キャリッジ17が設けられている。キャリッジ1
7は、パスライン中にあって被曲げ材の後端をクランプ
する上下分割式のチャック17aを有する。チャック1
7aは、チャック台17b上に取り付けられている。チ
ャック台17bは、パスラインの直下に設けたリニアウ
エイ18に案内されてパスライン方向に自在に移動する
一方、連結部材17cを介して雌ネジ部材17dと連結
されている。雌ネジ部材17dは、パスラインに沿って
設けた雄ネジの送り軸19に外嵌されている。送り軸1
9は、固定ベース8上に設けた可変速モータ20を動力
源としてベルト21により正逆両方向に回転駆動され
る。これにより、キャリッジ17はパスライン方向に前
後進し、その前進によって曲げ加工中の被曲げ材に対し
て並進駆動される。
A carriage 17 is provided upstream of the constraining rolls 14, 15 and 16. Carriage 1
Reference numeral 7 denotes a vertically divided chuck 17a which clamps the rear end of the material to be bent in the pass line. Chuck 1
7a is mounted on the chuck base 17b. The chuck base 17b is guided by a linear way 18 provided immediately below the pass line and freely moves in the pass line direction, and is connected to the female screw member 17d via a connecting member 17c. The female screw member 17d is externally fitted to a male screw feed shaft 19 provided along the pass line. Feed shaft 1
9 is driven to rotate in both forward and reverse directions by a belt 21 using a variable speed motor 20 provided on the fixed base 8 as a power source. As a result, the carriage 17 moves forward and backward in the pass line direction, and is driven to translate with respect to the material to be bent during the bending by the advance.

【0018】キャリッジ17の並進速度は可変であり、
図示されない制御装置により制御される。キャリッジ1
7の並進速度を検出するために、送り軸19の先端には
パルスエンコーダ22が連結されている。また、曲げ加
工中に被曲げ材に付加される軸方向応力を検出するため
に、チャック13の取付部およびキャリッジ17におけ
るチャック17aの取付部にはロードセルが介装されて
いる。
The translation speed of the carriage 17 is variable,
It is controlled by a control device (not shown). Carriage 1
The pulse encoder 22 is connected to the tip of the feed shaft 19 in order to detect the translation speed 7. Further, in order to detect the axial stress applied to the material to be bent during the bending process, a load cell is interposed in the mounting portion of the chuck 13 and the mounting portion of the chuck 17a in the carriage 17.

【0019】チャック13,17の材質としてはMCナ
イロン等の樹脂が保持力、強度、耐久性等のいずれの面
からも充分と言える。
Resins such as MC nylon are sufficient materials for the chucks 13 and 17 in terms of holding power, strength, durability and the like.

【0020】次に、本曲げ装置の操作手順および動作を
説明する。
Next, the operation procedure and operation of the bending apparatus will be described.

【0021】ボルト3,3および9,9を緩めて旋回ア
ーム1およびスライド台7を移動可能な状態とする。旋
回アーム1を初期位置に固定し、チャック13をパスラ
イン中に固定した状態でスライド台7のみを移動させ
る。これにより、旋回アーム1の回転軸である減速機4
の出力軸4aがパスラインと直角な方向に移動し、旋回
アーム1の回転半径が調節される。
The bolts 3, 3 and 9, 9 are loosened so that the swing arm 1 and the slide base 7 can be moved. With the revolving arm 1 fixed at the initial position and the chuck 13 fixed in the pass line, only the slide table 7 is moved. Thereby, the reduction gear 4 which is the rotation axis of the swing arm 1
Is moved in a direction perpendicular to the pass line, and the turning radius of the swing arm 1 is adjusted.

【0022】被曲げ材の曲げ半径に応じて旋回アーム1
の回転半径が調節されると、ボルト3,3および9,9
を締めて旋回アーム1およびスライド台7を固定する。
チャック13およびキャリッジ17におけるチャック1
7aを開放した状態で、被曲げ材を後端部から内側の拘
束ロール14と外側の拘束ロール15,16との間に通
し、その曲げ開始点が基準線に一致するまで被曲げ材を
パスラインに挿入する。チャック13を閉じて被曲げ材
の曲げ開始点近傍をクランプすると共に、その後端部を
チャック17aによりクランプする。
Swivel arm 1 according to the bending radius of the material to be bent
Are adjusted, the bolts 3, 3 and 9, 9
To fix the turning arm 1 and the slide table 7.
Chuck 1 in chuck 13 and carriage 17
In the state where 7a is opened, the material to be bent is passed from the rear end to between the inner restraining roll 14 and the outer restraining rolls 15 and 16, and the bent material is passed until the bending start point coincides with the reference line. Insert into line. The chuck 13 is closed to clamp the vicinity of the bending start point of the material to be bent, and the rear end is clamped by the chuck 17a.

【0023】こうして被曲げ材のセットが終わると、旋
回アーム1を前方へ回転させるべく、モータ5を作動さ
せる。旋回アーム1の回転により、チャック13が旋回
して被曲げ材が前進しながら内側へ曲げ加工される。チ
ャック13の旋回速度、即ち旋回アーム1の周速度は、
パルスエンコーダ10により測定される旋回アーム1の
回転角度から求められる。内側の拘束ロール14は、曲
げ加工される被曲げ材を内側から支持し、その孔型は被
曲げ材の楕円化を抑える。外側の拘束ロール15,16
は被曲げ材をガイドしてこれを基準線に直角に進入させ
る。
When the setting of the material to be bent is completed, the motor 5 is operated to rotate the turning arm 1 forward. By the rotation of the turning arm 1, the chuck 13 turns and the material to be bent is bent inward while moving forward. The turning speed of the chuck 13, that is, the peripheral speed of the turning arm 1 is
It is obtained from the rotation angle of the swing arm 1 measured by the pulse encoder 10. The inner constraining roll 14 supports the material to be bent from the inside, and its hole shape suppresses the bending of the material to be bent. Outer restraining rolls 15, 16
Guides the material to be bent and makes it enter at right angles to the reference line.

【0024】被曲げ材が曲げ加工されるとき、可変速モ
ータ20を作動させてキャリッジ17を被曲げ材の移動
方向に並進駆動する。キャリッジ17の並進速度は旋回
アーム1の周速度より遅く、また速くして曲げ加工中の
被曲げ材に軸方向の引張力または圧縮力を付加する。
When the material to be bent is bent, the variable speed motor 20 is operated to translate and drive the carriage 17 in the moving direction of the material to be bent. The translation speed of the carriage 17 is slower and faster than the peripheral speed of the revolving arm 1 to apply an axial tensile force or a compressive force to the material to be bent during bending.

【0025】図8は、引張力・圧縮力が偏平の抑制に寄
与する理由を説明するための応力分布図であり、(a)
は曲げのみ、(b)は曲げ+引張、(C)は曲げ+圧縮
の場合を示す。
FIG. 8 is a stress distribution diagram for explaining the reason why the tensile force and the compressive force contribute to the suppression of flattening.
Shows the case of bending only, (b) shows the case of bending + tension, and (C) shows the case of bending + compression.

【0026】曲げのみの場合、曲げモーメントによる応
力は、外側で引張、内側で圧縮の分布となり、それぞれ
絶対値は等しく、外表面および内表面で最大値をとる。
この応力が降伏応力σyを超えると、外側部分で伸び、
内側部分で縮むという内外双方での塑性変形となるた
め、曲げにより生じる偏平は大きい。なお、このときの
曲げモーメントMaは、被曲げ材の断面係数をZとする
と、Ma=Z・σyである。
In the case of bending only, the stress due to the bending moment has a distribution of tension on the outer side and a distribution of compression on the inner side. The absolute values are equal and the maximum values are at the outer surface and the inner surface.
When this stress exceeds the yield stress σy, it elongates at the outer part,
Since the plastic deformation occurs on both the inside and the outside such that the inside part shrinks, the flatness caused by bending is large. The bending moment Ma at this time is Ma = Z · σy, where Z is the section modulus of the material to be bent.

【0027】曲げ+引張の場合、引張力Ftを付与して
いるため、引張応力σtが作用しており、曲げモーメン
トを加えると、外表面の応力が最大値となる。この応力
が降伏応力σyを超えると外側で塑性変形(伸び)が始
まるが、内側は弾性域内にある。このときの曲げモーメ
ントMbは、被曲げ材の断面係数をZとすると、Mb=
Z(σy−σt)である。
In the case of bending + tensile, since a tensile force Ft is applied, a tensile stress .sigma.t acts, and when a bending moment is applied, the stress on the outer surface reaches a maximum value. When this stress exceeds the yield stress σy, plastic deformation (elongation) starts on the outside, but the inside is within the elastic range. The bending moment Mb at this time is represented by Mb =
Z (σy−σt).

【0028】曲げ+圧縮の場合、圧縮Mcを付与してい
るため、圧縮応力σcが作用しており、曲げモーメント
を加えると、内表面の応力が最大値となる。この応力が
降伏応力σyを超えると内側で塑性変形(縮み)が始ま
るが、外側は弾性域内にある。このときの曲げモーメン
トMcは、被曲げ材の断面係数をZとすると、Mb=Z
(σy−σc)である。
In the case of bending + compression, since compression Mc is applied, a compression stress σc is acting, and when a bending moment is applied, the stress on the inner surface reaches a maximum value. When this stress exceeds the yield stress σy, plastic deformation (shrinkage) starts on the inside, but the outside is within the elastic range. The bending moment Mc at this time is Mb = Z, where Z is the section modulus of the material to be bent.
(Σy-σc).

【0029】軸方向応力が存在する図8(a),(b)
の場合、塑性変形を開始する曲げモーメントMb,Mc
は、いずれも軸方向応力が存在しない図8(a)の場合
の曲げモーメントMaより小さい。このように、曲げモ
ーメントが小さいと、外側と内側の応力差が小さくなる
こと、および前述の外側、内側のいずれかが弾性域内に
ある状態で曲げ加工がされることになり、曲げ加工それ
自体によって生じる偏平の程度は小さい。
FIGS. 8A and 8B in which an axial stress exists.
In the case of, bending moments Mb and Mc at which plastic deformation starts
Is smaller than the bending moment Ma in the case of FIG. 8A where no axial stress exists. As described above, when the bending moment is small, the stress difference between the outside and the inside becomes small, and the bending is performed in a state where either the outside or the inside is within the elastic range, and the bending itself is performed. The degree of flattening caused by this is small.

【0030】従って、キャリッジ17の並進速度を旋回
アーム1の周速度より遅くし、曲げ加工中の被曲げ材に
軸方向の引張力を付加すると、曲げ加工それ自体によっ
て生じる偏平の程度が小さくなる。しかも、被曲げ材が
内側の拘束ロール14の孔型に強く押し込まれるから、
被曲げ材の楕円化が拘束ロール14の孔型によって確実
に防止される。
Therefore, when the translation speed of the carriage 17 is made lower than the peripheral speed of the revolving arm 1 and an axial tensile force is applied to the material to be bent during bending, the degree of flatness caused by the bending itself becomes smaller. . Moreover, since the material to be bent is strongly pushed into the hole shape of the inner restraining roll 14,
Ovalization of the material to be bent is reliably prevented by the hole shape of the constraint roll 14.

【0031】一方、キャリッジ17の並進速度を旋回ア
ーム1の周速度より速くし、曲げ加工中の被曲げ材に軸
方向の圧縮力を付加すると、曲げ加工それ自体によって
生じる偏平の程度は小さいものの、被曲げ材が内側の拘
束ロール14の孔型の溝底から浮き上がり、拘束ロール
14の孔型による楕円化防止効果は小さくなる。しか
し、曲げ内側の圧縮変形により曲げ加工されることとな
るため、被曲げ材が管の場合、外側の肉厚減少が防止さ
れる。
On the other hand, if the translation speed of the carriage 17 is made higher than the peripheral speed of the revolving arm 1 and an axial compressive force is applied to the material to be bent during bending, the flatness caused by the bending itself is small. In addition, the material to be bent floats up from the bottom of the groove of the constraining roll 14 on the inner side, and the ovalization preventing effect by the hole shape of the constraining roll 14 decreases. However, since bending is performed by compressive deformation inside the bend, when the material to be bent is a pipe, a decrease in the outside thickness is prevented.

【0032】このように、楕円化防止を優先するか、あ
るいは管の曲げ外側の減肉防止を優先するかによって、
旋回アーム1の周速度に対するキャリッジ17の並進速
度の遅速を決定する。
As described above, depending on whether priority is given to prevention of ellipticality or to prevention of wall thinning outside the bending of the pipe,
The translation speed of the carriage 17 with respect to the peripheral speed of the turning arm 1 is determined to be slow.

【0033】また、被曲げ材はチャック13によってク
ランプされ、被曲げ材とチャック13のスリップを排除
できるので、その曲げ半径および曲げ角度に誤差が生じ
ない。
Further, since the material to be bent is clamped by the chuck 13 and the slip between the material to be bent and the chuck 13 can be eliminated, no error occurs in the bending radius and the bending angle.

【0034】被曲げ材が所定の半径および角度に曲げ加
工されると、旋回アーム1の回転およびキャリッジ17
の前進を停止し、チャック13およびキャリッジ17に
おけるチャック17aを開放する。そして、被曲げ材の
未加工部を拘束ロール14と拘束ロール15,16の間
を通してパスライン外へ抜き出す。
When the material to be bent is bent to a predetermined radius and angle, the rotation of the swing arm 1 and the carriage 17
Is stopped, and the chuck 13a of the carriage 13 and the chuck 13 are released. Then, the unprocessed portion of the material to be bent is drawn out of the pass line through the constraining roll 14 and the constraining rolls 15 and 16.

【0035】旋回アーム1は回転速度、回転半径および
回転角度を任意に調節できるので、異なる曲げ半径およ
び曲げ角度の曲げ加工を所要の速度で行うことができ
る。
Since the rotation speed, the rotation radius and the rotation angle of the revolving arm 1 can be arbitrarily adjusted, it is possible to perform bending at different bending radii and bending angles at required speeds.

【0036】曲げ精度を上げるために、旋回アーム1の
回転軸は、パスラインに直角な基準線上を移動すること
により曲げ半径を変更し、且つ、内側の拘束ロール14
の回転中心は、この基準線上に位置する。内側の拘束ロ
ール14の外径は、被曲げ材との接触面を広くしてその
偏平防止効果を高めるために、最小曲げ半径の2倍より
小さい範囲内で出来るだけ大きくするのが良い。
In order to increase the bending accuracy, the swing arm 1
The rotation axis moves on a reference line perpendicular to the pass line
The bending radius is changed by the
Is located on this reference line. The outer diameter of the inner constraining roll 14 is preferably as large as possible within a range of less than twice the minimum bending radius in order to increase the contact surface with the material to be bent and enhance its flattening prevention effect.

【0037】外側の拘束ロール15,16は被曲げ材に
対するガイド効果を高めるために、図示のようにパスラ
インに沿って複数個並べ、且つ基準線に接近させるのが
良い。外側の拘束ロール15,16の幾何学的な制約は
特にないが、前述したように下流側の拘束ロール15の
中心を基準線に近づけることがガイド効果を高めること
から、外径を極端に大きくすることは避けた方が良い。
拘束ロール15の中心が基準線から離れるとこの部分で
被曲げ材にたわみが生じる。
In order to enhance the guiding effect on the material to be bent, a plurality of the outer constraining rolls 15 and 16 are preferably arranged along the pass line as shown in the figure and close to the reference line. Although there is no particular geometrical constraint on the outer constraining rolls 15 and 16, as described above, since the guide effect is enhanced by bringing the center of the downstream constraining roll 15 closer to the reference line, the outer diameter is extremely large. You should avoid doing it.
When the center of the constraining roll 15 departs from the reference line, the bent material bends at this portion.

【0038】拘束ロール14および15,16における
孔型は、図6に示すように、被曲げ材の偏平化をより効
果的に抑えるために、ロールをつば出し形状として、被
曲げ材を収容する以上の深さとするのが良い。
As shown in FIG. 6, the hole shape of the constraining rolls 14, 15, and 16 accommodates the material to be bent in a rolled shape so as to more effectively suppress the flattening of the material to be bent. It is better to have the above depth.

【0039】次に、本曲げ装置の試験結果を説明する。
試験装置の仕様および試験条件を表1に示す。
Next, test results of the present bending apparatus will be described.
Table 1 shows the specifications and test conditions of the test apparatus.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】被曲げ材は加圧水型原子炉の蒸気発生器管
に使用される高精密管である。拘束ロールにおける孔型
の直径は被曲げ材の外径より僅かに大きくしている。キ
ャリッジの並進速度は、旋回アームの周速度47、1m
m/sec (一定)に対して同一以下の47.1〜46.1m
m/sec とした。これによりキャリッジの送り量は、旋
回アームの作動周長1600mm(一定)より0〜20
mm小さくなる。曲げ加工後、図6に示す曲げ部の長径
方向の外径D1 、短径方向の外径D2 、および楕円量
(D1 −D2 )を調査した。その結果を図7に示す。
The material to be bent is a high precision tube used for a steam generator tube of a pressurized water reactor. The diameter of the hole shape in the constraining roll is slightly larger than the outer diameter of the material to be bent. The translation speed of the carriage is the peripheral speed of the swing arm 47, 1 m
47.1 to 46.1 m below the same for m / sec (constant)
m / sec. As a result, the feed amount of the carriage becomes 0 to 20 from the operating circumference of the turning arm of 1600 mm (constant).
mm. After bending was investigated outer diameter D 1 of the major axis direction of the bent portion shown in FIG. 6, the outer diameter D 2 of the minor axis, and the ellipse amount (D 1 -D 2). FIG. 7 shows the result.

【0042】拘束ロールにおける孔型の直径が被曲げ材
の外径より大きいことに起因して0.2mmの楕円量は避
け得ない。即ち、本試験装置の場合、0.2mmが楕円化
の規制限界である。
An elliptical amount of 0.2 mm is inevitable due to the diameter of the groove in the constraining roll being larger than the outer diameter of the material to be bent. That is, in the case of the present test apparatus, 0.2 mm is the limit of the ovalization.

【0043】キャリッジの送り量が旋回アームの作動周
長に等しい場合、即ち、キャリッジの並進速度と旋回ア
ームの周速度が同一で、被曲げ材に軸方向の引張力が付
加されない場合には、曲げモーメントが大きいこと、お
よび曲げ加工中の被曲げ材が内側の拘束ロールにおける
孔型の溝底から浮き上がることにより、前記規制限界よ
りはるかに大きい0.4mmの楕円量を生じた。
When the feed amount of the carriage is equal to the working circumference of the swing arm, that is, when the translation speed of the carriage and the circumferential speed of the swing arm are the same and no tensile force is applied to the material to be bent, Due to the large bending moment and the fact that the material to be bent during the bending process lifts up from the groove bottom of the inner constraining roll, an elliptical amount of 0.4 mm, which is much larger than the regulation limit, was generated.

【0044】キャリッジの送り量を旋回アームの作動周
長より小さくして被曲げ材に軸方向の引張力を付加した
場合には、曲げ部の楕円化が抑えられ、送り量と作動周
長の差である引張量が5mmのときは0.3mm弱に、1
0mm以上のときは前記規制限界である0.2mmまで楕
円量が低減され、10mm以上で前記蒸気発生器管の要
求仕様を要求する真円度が確保された。
When an axial tensile force is applied to the material to be bent by making the feed amount of the carriage smaller than the working circumference of the revolving arm, elliptical bending of the bent portion is suppressed, and the feed amount and the working circumference are reduced. When the difference in tension is 5 mm, the difference is slightly less than 0.3 mm and 1
At 0 mm or more, the elliptical amount was reduced to the regulation limit of 0.2 mm, and at 10 mm or more, the roundness required for the required specifications of the steam generator tube was secured.

【0045】また、前記蒸気発生器管は、曲げ半径が4
46.18mmから1520.00mmまで34種類のU字
曲げ加工を必要とするが、本曲げ装置を使用することに
より、部品の取り替えを要することなく全ての曲げ加工
を行うことができた。
The steam generator tube has a bending radius of 4
34 types of U-shaped bending from 46.18 mm to 1520.00 mm are required, but by using this bending apparatus, all bending can be performed without requiring replacement of parts.

【0046】なお、上記試験例は被曲げ材に引張力を付
加するが、圧縮力を付加することによっても引張力また
は圧縮力を付加しない場合に比べて被曲げ材の楕円化を
抑えることができ、また曲げ外側の肉厚減少を小さくす
ることができる。
In the above test example, a tensile force is applied to the material to be bent. However, even if a compressive force is applied, the ellipticity of the material to be bent can be suppressed as compared with a case where no tensile or compressive force is applied. It is possible to reduce the thickness reduction outside the bending.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の管棒材の曲げ装置は、曲げ型を使用せず、旋回アーム
の回転半径および回転角度の変更により曲げ半径および
曲げ角度を任意に調節できるユニバーサルタイプである
ため、多くの曲げ型をストックする必要がある型あり装
置に比して設備が著しく安い。また、型を使用しないユ
ニバーサルタイプであるにもかかわらず、被曲げ材をス
リップのないチャックによりクランプし、且つ、曲げ加
工中の被曲げ材に制御された軸方向応力を意図的に付加
できることにより、型あり装置に匹敵する高い加工精度
を確保することができる。従って、これまでは型あり装
置でしか曲げ加工ができず、しかも数十種に及ぶ曲げ型
を必要としていた加圧水型原子炉用蒸気発生器管の如き
高精度多品種管の曲げ加工に適用して、多大のコスト低
減効果を挙げることができる。
As is apparent from the above description, the bending apparatus for a tube rod according to the present invention does not use a bending die, but can change the bending radius and the bending angle by changing the turning radius and the turning angle of the swing arm. Because it is a universal type that can be adjusted to a wide range, the equipment is remarkably cheaper than a mold-type device that needs to stock many bending dies. Despite being a universal type that does not use a mold, the material to be bent is clamped with a slip-free chuck, and a controlled axial stress is intentionally applied to the material being bent.
The ability, it is possible to secure a high processing accuracy comparable to mold located device. Therefore, it has been applied to the bending of high-precision multi-product pipes, such as steam generator tubes for pressurized water reactors, which used to be able to bend only with a die-forming device and required several dozen types of bending dies. Thus, a great cost reduction effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の曲げ装置の一例を示す平面図ずある。FIG. 1 is a plan view showing an example of a bending device of the present invention.

【図2】図1のA−A線矢視図である。FIG. 2 is a view taken along the line AA of FIG. 1;

【図3】図1のB−B線矢視図である。FIG. 3 is a view taken in the direction of arrows BB in FIG. 1;

【図4】図1のC−C線矢視図である。FIG. 4 is a view taken along line CC of FIG. 1;

【図5】図1のD−D線矢視図である。FIG. 5 is a view taken along line DD in FIG. 1;

【図6】拘束ロールの孔型を示す拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view showing a groove type of a constraining roll.

【図7】引張力が楕円化に及ぼす影響を調査した結果を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the results of investigating the effect of tensile force on ellipticality.

【図8】引張力・圧縮力が偏平化の抑制に寄与する理由
を説明するための応力分布図である。
FIG. 8 is a stress distribution diagram for explaining the reason why tensile force and compressive force contribute to suppression of flattening.

【図9】従来の型なし装置における曲げ加工の説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory view of a bending process in a conventional dieless apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 旋回アーム 2 回転テーブル 4 減速機 5 モータ 7 スライド台 8 固定ベース 13 チャック 14 内側の拘束ロール 15,16 外側の拘束ロール 17 キャリッジ 18 リニアウエイ 19 送り軸 20 モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating arm 2 Rotary table 4 Reduction gear 5 Motor 7 Slide base 8 Fixed base 13 Chuck 14 Inner constraining roll 15, 16 Outer constraining roll 17 Carriage 18 Linear way 19 Feed shaft 20 Motor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 曲げ型を使用せずに管棒材を曲げ加工す
る管棒材の曲げ装置であって、 回転軸より先端側に設けたチャックにより前記被曲げ材
をクランプし、前記回転軸を中心として所定速度で強制
的に回転駆動されることにより被曲げ材を曲げ加工する
と共に、その曲げ半径を変更するべく前記回転軸が、曲
げ加工前の被曲げ材が配置されるパスラインに直角な線
上を移動して、回転軸から前記クランプまでの距離を変
更する旋回アームと、 旋回アームにより曲げ加工される被曲げ材の内側に位置
して被曲げ材を支持し、外面形状に対応する孔型を外周
面に有すると共に、回転中心が前記線上に位置する内側
拘束ロールと、旋回アームにより曲げ加工される被曲げ材の外側に位置
して前記パスライン内の被曲げ材を支持し、該被曲げ材
の外面形状に対応する孔型を外周面に有する外側の拘束
ロールと、 パスライン内に配置された 被曲げ材の後端部をクランプ
し、曲げ加工中にパスラインに沿って被曲げ材が移動す
る方向に並進駆動されると共に、その並進駆動速度が
回アームの回転駆動速度に対して制御されることにより
加工中の被曲げ材に制御された軸方向の引張力または圧
縮力を付与するキャリッジとを具備することを特徴とす
る管棒材の曲げ装置。
1. A tube rod is bent without using a bending die.
A bending device for bending a tube rod material , wherein the material to be bent is clamped by a chuck provided at a distal end side of a rotating shaft, and is forced at a predetermined speed around the rotating shaft.
Bending to be bent material by being rotated drive
At the same time , the rotating shaft is bent to change the bending radius.
Line perpendicular to the path line where the material to be bent is placed
Move up to change the distance from the rotation axis to the clamp.
A turning arm to be bent, which is positioned inside the material to be bent to be bent by the turning arm, supports the material to be bent, has a hole shape corresponding to the outer surface shape on the outer peripheral surface, and the rotation center is located on the line. Inside
And constraining rolls, positioned outside of the bending member is bent by the turning arm
To support the material to be bent in the pass line,
Outer Constraint with Hole on Outer Peripheral Surface Corresponding to External Shape
The roll and the rear end of the material to be bent disposed in the pass line are clamped, and the material to be bent is translated in the direction in which the material to be bent moves along the path line during bending, and the translation drive speed is rotated.
A carriage that applies controlled axial tension or compression to the material being bent by being controlled with respect to the rotational drive speed of the rotating arm. apparatus.
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