JP3145397B2 - 板わん曲装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、板のわん曲特に小径の鋼管を曲げ加工する
ための装置に関する。本発明は同様に、例えば街路照明
に利用できるポールといったさまざまな利用分野に適し
た均一なテーパのついた管形材の形成にも関する。

本願発明者は、同発明者に対する米国特許明細書第3,
879,994号及び欧州特許明細書第0029345に開示されてい
るもののような、板を曲げ加工し円筒構造の管を形成す
るための装置及び方法を考案してきた。この米国特許明
細書においては、単に回転可能なマンドレル（心軸）の
まわりで板を曲げることによってほぼ円筒形の管を形成
するための板圧延方法が開示されている。

鋼板は、マンドレルの円筒形表面に沿って軸方向に延
びるグリッパリブのフランジの下に板の縁部を係合させ
ることによって圧延される。このマンドレルは、その表
面のまわりに板を前送りして湾曲させるべく回転させら
れる。

マンドレルのまわりで約180度板を湾曲させ、次に板
の反対側の縁部をマンドレルと係合させ残りの180゜を
湾曲させて完全なシリンダを形成することによって、こ
の方法を用いて完全な管を形成することが可能である。

本発明は、以前の特許で記述したものに幾分か類似す
るグリッパをもつテーパ付きマンドレル上で形成されう
るテーパ管の製造に特定的に関連するものである。単に
テーパ付きマンドレルを形成し次にマンドレルのまわり
で板を湾曲させその結果テーパ管を形成することも可能
であることがわかっているが、与えられたいずれかのマ
ンドレルを用いて異なるテーパ、異なる管厚みを提供す
ることは困難である。

本発明はその１つの態様において、圧延された管特に
異なるテーパ、厚み及び直径範囲を有する管を同じマン
ドレル上で製造するための方法及び装置を提供しようと
している。

本発明のもう１つの目的は、板の縁部をつかむための
グリッパを有するマンドレル上へと鋼板が引き抜かれる
タイプで、しかもこのグリッパの場所の如何に関わらず
圧延作業中板に対して圧力を加えるための改良型手段を
含む管圧延装置を提供することにある。

本発明のさらに限定的な目的は、テーパのついた又は
円錐台形の管の形成を可能にするマンドレルを提供する
ことにあり、ここでこのマンドレルのテーパ及び直径
は、可変的範囲の管サイズ及びテーパ角を形成するよう
変化しうる。

本発明に従うと、フレーム内に載置された回転可能な
マンドレル、 マンドレルが回転させられたときこのマンドレルの回
りに曲げ加工すべき板の縁部をつかむように適合され
た、マンドレルに沿って軸方向に延びるマンドレル上の
グリッパリブ、 マンドレルの真下に載置され板の表面と接触して板及
びマンドレルに対して上向きの力を加えるよう適合さ
れ、しかも、板の係合中グリッパとからまずかつこの板
に対し大きな圧搾力を加えるよう側面方向に移動可能で
あるような単一の加圧ローラ、 を含む板圧延装置が提供される。

この単一のローラは前記板に圧力を加え、かくして望
ましくない横力を防ぎ、グリッパが付近に無いときマン
ドレルの中心と直接心合せされた状態になるよう調整可
能である。

又単一の加圧ローラは特に、強い力を必要とする小さ
な厚壁管たとえば電柱として使用するのに適したテーパ
管の製造に用いるのに適している。

本発明は、テーパ付きポールの製造に関連してより限
定的に記述されるが、その最も広範な態様においては、
平行な壁の管に対して適用可能である。

本発明のさらに限定的な態様においては、単純かつ有
効な方法で中空のテーパ管又は円錐台形の管を形成する
のに適したマンドレルが提供されている。

本発明に従うと、中空のテーパ付きの管の形成に適
し、直列形に載置されたディスク様の一連の積層物を含
み、各積層物は、全体としてとらえた積層物構成がほぼ
円錐台の又は円錐体を形成するように片側では隣接する
ものよりもやや小さくもう一方の側のものよりはやや大
きい直径を有しているようなマンドレルにおいて、積層
物と枠組の相対的動作に抵抗するようにこれらの積層物
が上に載置されている枠組を含み、又板材の縁部部分と
係合するためのグリッパ棒を含み、さらにその回転時点
で板をテーパのついた湾曲した形材へと成形加工し究極
的にはこの板の相対する両縁部部分を曲げ加工した後に
テーパ付き管を形成するように適合させられているよう
なマンドレルが提供される。

有利なことに、ディスク様の積層物は、このマンドレ
ルの全長にわたり延びている１本のシャフト上に回転不
可能な形で載置されており、これらの積層物は望ましい
テーパ角を成すよう互いから予め定められた距離だけ離
して置かれている。これらの積層物の間の離隔距離は、
本発明に従うと、こうして形成された円錐台形のテーパ
角を変化させるべき、変えることができる。

有利なことに、これらの積層物は、積層物のいくつか
又は各々に連結された少なくとも１本のスペーサ棒によ
り離隔されている。このスペーサ棒は、マンドレルのま
わりでの究極的曲げ加工のため平坦な板の縁部と係合す
るようにグリッパプレートが適合させられているような
板曲げ加工用マンドレルを形成するよう、グリッパプレ
ートを装着するのに利用することができる。

本発明のさらにもう１つの態様においては、少なくと
も板曲げ加工プロセスのいくつかの段階において同様に
マンドレル上の金属板に圧力を加えるマンドレルの上面
に隣接して、上部ローラ手段が位置づけられている。

この上部ローラ手段は、マンドレルの上で長手方向に
延びる梁部材を含む機械のフレーム部分から支持されて
いる。このマンドレルは同様に、曲げ加工作業中にマン
ドレルが回転できるようにする適切な軸受手段をも含ん
でいる。

機械のこの態様については、前述した本願発明者の先
行特許中に完全に記述されており、ここでは参考として
これを内含させている。

本発明のもう１つの目的は、異なる直径でそれぞれの
テーパ角をもつ管状部材を同一の機械から製造できるよ
うにするような前述のタイプの装置を提供することにあ
る。

従って、本発明は好ましい一実施態様において、ベー
ス部分、直立した相対する端部部分及び上部可動支持部
材を有するフレーム手段を含み、この直立した相対する
端部部分にはテーパ付きマンドレルの相対する端部をジ
ャーナル留めするためのジャーナル手段が含まれ、これ
らのジャーナル手段のうちの少なくとも１つは上方又は
下方に移動可能であり、前記ベース部分から装着された
下部ローラ手段は、テーパつきマンドレルの隣接する下
部面に対して平行でかつこのマンドレルとこのローラ手
段の間に置かれた金属板に対して圧力を加えるよう適合
された板係合ゾーンを有しており、又前記可動支持部材
から装着された上部ローラ手段は、前記マンドレルの隣
接する上部表面に対し平行な板係合ゾーンを有している
ような機械において、ジャーナル手段の動きに応答して
支持部材を動かし（又はその逆）、かくして支持部材及
び隣接する前記可動ジャーナル手段がこのジャーナル手
段の動きの２倍の距離だけ上方又は下方に移動させられ
るようにするための手段を特徴とする機械を提供してい
る。

有利なことに、マンドレルの両端部は、前述のように
支持部材の端部の動きと同じ割合で移動できる。このよ
うにして、異なるマンドレルのために板係合用ローラ及
びそれに類するものを入念に調整する必要なく同じ機械
の中でさまざまなマンドレルの直径及びテーパ角に対応
することが可能である。当然のことながら、適当な形状
のマンドレルでこの機械を用いて円筒形の管状部材を製
造することも可能である。

本発明について、以下に添付図面を参考にしながらさ
らに詳細に説明する。

図１から４は、単一の加圧ローラを用いて円筒形又は
テーパ付きであると考えられるマンドレル上で板を圧延
する段階の概略図を示している。

図５は、単一の加圧ローラを側面方向に移動させる代
替的手段を示す、本発明の第２の実施態様である。

図６は、可変的テーパのマンドレルを形成するための
ディスク配置の概略図である。

図７は、やや異なるテーパを形成するための図６のデ
ィスクの配置の概略図である。

図8a、8b及び8cは、スペーサ棒を伴う又は伴わない単
一のディスク及びその断面の標準図である。

図９は、標準的なスペーサ棒を示す。

図10は、マンドレル及びスペーサ棒の構成の一部分の
斜視図である。

図11は、スペーサ棒の断面図を示す。

図12は、グリッパプレートがとり付けられた状態での
スペーサ棒の断面図を示す。

図13は、テーパ付きマンドレルを示す概略的な側面立
面図である。

図14は、上部支持梁との関係におけるマンドレル端部
の望ましい比例動作を達成する１つの実施態様を示す。

図15は、単一のローラーの支持構造の端面正面図を示
す。

図１乃至５を参照すると、マンドレル11は、加圧ロー
ラ15と荷重テーブルに隣接する中心の間に固定された形
で装置されている。

このマンドレルは、板10と係合するためのグリッパ棒
14を含んでいる。

加圧ローラ（15）は、グリッパ棒内に挿入されてはい
るもののグリッパ棒とのからみを起こさないように位置
づけされている板に対し圧力を加えるべく、マンドレル
の中心線11aから側面方向に移動させられる。グリッパ
棒14内に装着された板の縁部部分への加圧及び反時計回
りでのマンドレル11の回転はマンドレルのまわりで板を
引き抜き、板はマンドレルの湾曲に従わざるを得なくな
り図４及び図５に概略的に示されているように中空の管
形材を形成することになる。

図４に示されているローラ15は、マンドレル上の板の
表面に対して圧力を加えるよう作用しさらにその上図
１、図２又は図３に示されているようにグリッパ棒14の
位置に応じてマンドレルの中心の片側からもう一方の側
へのローラの側面方向の動きを可能にするような油圧式
起動用シリンダ16の上に載置されている。

図５を参照すると、単一のローラ15は、ねじ17を起動
させることによりマンドレルとの関係において側面方向
に移動できるように載置されている。

このマンドレルは、グリッパとの関係における板の場
所に応じて、ローラの側面方向動作を可能にしかくして
マンドレルの回転中のグリッパ14との接触を避けるべ
く、垂直軸内を移動することができる。

従って、マンドレルひいてはマンドレルの中心を通し
てローラ15に対して、無視できるほどの横力で、極めて
高い垂直力を加えることが可能である。

従って、圧延作業中にさらに精確な板の管形成が確保
できるようマンドレルに対し振れ制限力を加えるため、
マンドレルの上にマンドレル偏向リミター20,21を位置
づけることができる。このことは、成形作業中に多大な
力を必要とする高い壁厚をもつ小さな直径のテーパ管を
製造するにあたって、特に重要である。これらの状況の
下では、最小の横力がマンドレルに加わることが絶対に
必要である。従って、圧延作業の非常に重要な時期にお
いて、それぞれのローラの近くにある場合にグリッパプ
レートとからみを起こさないようマンドレル偏向リミタ
20,21及び単一の加圧ローラ15が移動できるということ
が絶対必要である。

マンドレル偏向装置の詳しい説明は、本出願と同時に
提出された本出願の発明者の同時係属出願PCT/AU90/001
06に記載されており、その中の開示は従って相互引用に
より本明細書に記載されている。

図６から図12までを参照すると、これらの図は、さま
ざまな直径、テーパ角及び壁厚のテーパ管の形成を可能
にするテーパのついたマンドレルの構成の一連の概略図
を示している。マンドレルは、回転不可能な関係でマン
ドレルに沿って直列形にディスク11′が上に載置されて
いるような１本のシャフト100を含んでいる。

ディスクはこのシャフト100上に載置され、前記ディ
スク積層物の周囲に取りつけられ適当なネジ固定手段に
よりその中に固定された一連のスペーサ棒12によって一
定の距離だけ離隔されている。

図10は、スペーサ棒12の構成及びこのスペーサ棒をデ
ィスクに固定するための標準的なネジ固定手段13を、さ
らに詳しく示す。

各々全てのディスク積層物の上にネジ固定手段を具備
することは、板曲げ加工作業において特定のマンドレル
が遭遇する可能性の高い力に応じて、不可欠なことでは
ない、ということがわかるだろう。

スペース棒は、図12に示されているようにグリッパプ
レート14を受入れるよう変更されるべく適合されている
が、図11では、固定用ねじ13を収容するためのアパーチ
ャ（開口部）を有するスペーサ棒の標準的な断面が示さ
れている。

前述のように、このスペーサ棒12は、一定の間隔ｇで
棒上に形成される歯ｔを含んでいても良い。望みに応じ
てのマンドレル上の積層物のテーパ度によって異なる間
隔どりでディスク様の積層物を固定するために利用する
目的で異なる間隔どりｇのさまざまなスペーサ棒を形成
することができる、ということがわかるだろう。

従って、本発明は、ディスク様の積層物の直径及びス
ペーサ棒上の積層物の間隔どりに従って異なる直径及び
異なるテーパ角をもつマンドレルの形成を可能にするも
のである。

ここで図13を参照すると、テーパーつきパイプを形成
するためのテーパーつきマンドレルの支持構造が概略側
面図で示されており、この支持構造はマンドレル23の上
方に配設され端部フレーム24,25によってその各端部が
担持された全長梁又は箱型桁22に取付けられた偏向リミ
ター20,21すなわち第２の圧力ローラ手段20,21を有して
いる。

図14は図13に示される支持構造の一端部を斜視図で示
している。

上記したように、マンドレル偏向リミターは同日出願
の同時係属出願PCT/AU90/00106にさらに詳細に記載され
ている。

桁22の両端部は端部フレーム24,25に対し相互に独立
して上方又は下方に動くことができる。

これにより異なったテーパーのマンドレル又は円筒形
のマンドレルを選択して用いることができる。梁又は桁
22は便利には各端部が端部フレーム24,25に、梁の両端
部とマンドレルのためのジャーナル手段26との間で所望
の比例運動をするチェーン駆動機構によって、取付けら
れる。この結果、マンドレル駆動装置の中心線の垂直方
向の変位ΔＨにより梁22の端部に２ΔＨの垂直方向の変
位が生じ、そのため１つの大きさのマンドレルを形成す
る間とこのマンドレルを他のマンドレルに交換する間の
マンドレルの運動と梁22の運動との間の正しい相互関係
を維持することができる。

図15を参照すると、この図はグリッパの場所及び成形
加工プロセス中の異なる段階によっての３つの代替位置
における単純なローラを示している。

ローラ15の左側の位置70は、半円の第１の部分の形成
中の図１に示されているプロセス段階に相応する。

ローラ15の右側位置72は、プレート成形プロセスの第
２の半円の初期段階を形成するべく、図３に示されたプ
ロセス段階に相応する。

中央位置71は、湾曲した板をほぼ管状になるまで成形
を完成するのに用いられる。この位置においては、マン
ドレルと成形中の板の間に大きな力が生成される必要が
あり、この様式では、適用される力がマンドレルの中心
に対し対称であることが不可欠である。

ローラが位置70及び72にあるときに必要とされる力は
比較的小さく、従ってこの段階では応力は過剰ではな
い。

一対の加圧ローラを用いた前の利用分野においては、
作動は、上述のような比較的低い負荷の段階の間単一ロ
ーラ構成の作動と類似していた。

ローラが図15に示されている位置71にあるときに単一
ローラ構成の作動の重要かつ意義深い特長が見られるの
は、最終的成形高負荷段階の間である。

２本の加圧ローラを用いた前のケースではマンドレル
と板の間に摩擦を生成するのに必要な大きな力を及ぼす
ためマンドレルのレベルを低下させることが必要であっ
たのに対し、単一ローラが位置71で使用されているとき
必要とされる摩擦を生成するためにマンドレルを降下さ
せる必要は無い。

この特徴は、２本の加圧ローラ間でマンドレルを降下
させるときに過度の偏向が起こりうることから、小さな
直径の長尺製品の成形加工において必要不可欠であるこ
とがわかっている。これらの偏向は、単一の加圧ローラ
が使用される場合、ほぼ除去され又容易に補正可能であ
る。

もう１つの重要な特徴は、単一加圧ローラの偏心度を
設定することによってさまざまな鋼板を成形加工できる
という点にある。

従って、単一のローラは、等分布荷重で円筒形又はテ
ーパのついたマンドレルとの実線接触を可能にする。

すぐれたサポートと共に、比較的大きなローラを使用
することができる。

マンドレルは、成形作業中ほぼ一定の高さに維持され
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−111524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−119424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−51061（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−502175（ＪＰ，Ａ) 実公 昭61−35299（ＪＰ，Ｙ２) 西独国特許出願公開2133016（ＤＥ, Ａ１) 西独国特許出願公開2631219（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 5/14

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム（24,25）内にその長手方向軸線
   の周りに回転自在に取付けられたマンドレル（11）と、
   マンドレルに取付けられマンドレルの軸線に沿って延び
   マンドレルが回転された時マンドレルの周りにわん曲さ
   れる板（10）の縁を掴むグリッパリブ（14）と、マンド
   レルの軸方向に平行にかつマンドレルの下側に取付けら
   れ板の表面に接触し板とマンドレルとに圧搾力を加える
   圧力ローラ手段（15）とを具備する板わん曲装置であっ
   て、前記板の一方の縁がグリッパリブによって掴まれ前
   記板をマンドレルの周りに約180゜にわたってわん曲さ
   せ、次に前記板の他方の縁がグリッパリブによって掴ま
   れ前記板の残りを180゜わん曲させて完全な円筒体を形
   成する板のわん曲装置において、圧力ローラ手段が単一
   の圧力ローラからなり、該圧力ローラが、グリッパリブ
   （14）の位置が板わん曲作用の間前記単一の圧力ローラ
   に近接しているか否かに応じてマンドレルの長手方向軸
   線（11a）を通って延びる垂直平面に対して横方向に移
   動可能でグリッパリブと衝突せずかつ前記圧搾力を前記
   板（10）に加えないようにし、また前記マンドレルが直
   列形式に取付けられた一連のディスク状の複数の積層体
   （11′）を含み、各積層体は全体構造が円錐台又は円錐
   体を形成するよう一側では隣接積層体より小さく他側で
   は隣接積層体より大きい直径を有し、さらに前記マンド
   レルは前記積層体が取付けられるシャフト（100）を有
   し、積層体は該シャフト（100）との相対運動が阻止さ
   れるよう取付けられ、前記マンドレルはマンドレルの回
   転により板をテーパーつきのわん曲した断面に形成し最
   終的には前記板をマンドレルの周りに約180゜にわたっ
   てわん曲させ次に板の反対側の縁をマンドレルに係合さ
   せ板の残りの部分をわん曲させて完全なパイプを形成す
   ることによりテーパーつきのパイプを形成するようにし
   ていることを特徴とする板わん曲装置。
2. 【請求項２】単一の圧力ローラ（15）が、マンドレル
   （11）に不利な横方向の力を生じない前記板（10）に直
   角の圧力を加えまたグリッパリブ（14）が圧力ローラ
   （15）に近接していない時マンドレルの中心（11a）と
   直接整列するよう調節することができる請求項１に記載
   の板わん曲装置。
3. 【請求項３】ディスク状の複数の積層体（11′）が前記
   マンドレル（11）の全長にわたって延びる前記シャフト
   （10）に回転しないよう取付けられ、前記積層体は一方
   が他方から所定距離の間隔をおいて配置され所望のテー
   パー角（θ_１又はθ_２）を形成するようにしている請求
   項１に記載の板わん曲装置。
4. 【請求項４】前記積層体（11′）の間の間隔が円錐台形
   状のテーパーの角度に従って変えられる請求項３に記載
   の板わん曲装置。
5. 【請求項５】積層体（11′）が、板わん曲作用中マンド
   レルによって加えられることのある力の大きさに応じ
   て、積層体の一部又は各々に連結された少なくとも１つ
   のスペーサ棒（12）により間隔をおいて配置されている
   請求項４に記載の板わん曲装置。
6. 【請求項６】スペーサ棒（12）がグリッパリブ（14）を
   マンドレルに取付けるのに用いられる請求項５に記載の
   板わん曲装置。
7. 【請求項７】基板部分と直立の向き合う端部部分（24,2
   5）と可動支持部材（22）とを有するフレーム手段を具
   備し、前記直立の向き合う端部部分（24,25）がテーパ
   ーつきマンドレル（11）の向き合う端部を支持するため
   ジャーナル手段（26）を含み、前記ジャーナル手段（2
   6）の少なくとも一方が上方又は下方に動くことがで
   き、圧力ローラ手段（15）が、テーパーつきマンドレル
   の隣接表面に平行な板係合部分を有する前記基板部分に
   取付けられまた前記マンドレルと第１のローラ手段（1
   5）との間に挿入された金属の板に圧力を加えるように
   され、前記可動支持部材（22）に取付けられた第２のロ
   ーラ手段（20,21）が前記マンドレルの隣接表面に平行
   な板係合部分を有し、板わん曲装置が、ジャーナル手段
   （26）の運動に応じて前記支持部材を動かし又は支持部
   材の運動に応じてジャーナル手段を動かす手段を有し、
   前記可動ジャーナル手段（26）に隣接する支持部材（2
   2）の端部が可動ジャーナル手段（26）の運動距離の２
   倍の距離だけ上方又は下方に動かされるようにすること
   を特徴とする請求項１から６のうちの１項に記載の板わ
   ん曲装置。
8. 【請求項８】マンドレルの両方の端部は支持部材（22）
   の両端部が等しい運動をするように動かされマンドレル
   の変わった直径とテーパー角とが調節できるようにして
   いる請求項７に記載の板わん曲装置。