JP3811653B2 - 管の複合曲げ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一台でロール曲げと引曲げとを切り替えることができる管の複合曲げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管の曲げ加工装置として、比較的緩いカーブ加工に用いられるロール曲げ装置と、比較的急なカーブ加工に用いられる引曲げ装置とが知られている。
【０００３】
ロール曲げ装置は、図１４に示すように、管ａを長手方向に送り出す送り台ｂと、送り出された管ａの一側面を押圧する成形ロールｃと、成形ロールｃの反対側に配置されたトップロールｄと、トップロールｄとの間に管ａを挟み込むボトムロールｅと、ボトムロールｅの上流側に配置されたガイドロールｆとを備えている。そして、送り台ｂによって送り出される管ａを、その一側面に成形ロールｃを押し付けることで管ａに曲げ荷重を与え、所定の緩い曲率のカーブに変形する。このとき、トップロールｄが曲げ支点となって曲げ荷重を支持し、ボトムロールｅおよびガイドロールｆが曲げ荷重の反力を支持する。
【０００４】
引曲げ装置は、図１５に示すように、管ａの一側面に当接されピンｇ廻りに回動する回転曲げ型ｈと、回転曲げ型ｈとの間に管ａを挟持する締付け型ｉと、締付け型ｉに並設されて曲げ反力を支持する反力型ｊとを備えている。そして、回転曲げ型ｈと締付け型ｉとの間に管ａを挟持し反力型ｊを管ａに当接させた状態で、回転曲げ型ｈをピンｇ廻りに回動させることで、管ａを所定の急な曲率のカーブに変形する。このとき、曲げ反力は、反力型ｊによって支持される。管ａは、回転曲げ型ｈの回動に伴って、回転曲げ型ｈに巻き付けられ、引かれる。
【０００５】
従来、管ａを曲げ加工するときには、その加工曲率に応じて、緩カーブ用のロール曲げ装置と急カーブ用の引曲げ装置とを使い分けていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一つの管ａに曲率が大きい緩カーブ部分と曲率の小さい急カーブ部分とを成形するときには、管ａを一旦ロール曲げ装置から取り外して引曲げ装置にセットし直すか、或いは管ａを一旦引曲げ装置から取り外してロール曲げ装置にセットし直さなければならないため、その度に加工基準がずれて精度の高い製品が得られないという問題があった。
【０００７】
逆に言えば、完成品の精度を所定範囲内に収めるためには、管ａをロール曲げ装置から引曲げ装置に又はその逆に何度もセットし直すことはできないので、製品のカーブデザインの自由度が制限されていた。
【０００８】
また、管ａをロール曲げ装置から引曲げ装置に又はその逆にセットし直すことは、工程間の仕掛かりが必要となると共に工程間のハンドリング時間が必要となり、生産性の悪化に繋がっていた。
【０００９】
また、ロール曲げ装置と引曲げ装置との両装置を工場に設置することは、管ａの加工装置に関して設置スペースの無駄とも考えられる。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、一台の装置で加工基準を動かすことなくロール曲げ加工と引曲げ加工とを行える管の複合曲げ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、管を長手方向に送り出す送り台と、該送り台により送り出された管の一側面を押圧する成形ロールと、該成形ロールに対して管の送り方向上流側に管を挟んで配置されたトップロールと、該トップロールとの間に管を挟み込むボトムロールと、該ボトムロールに対して管の送り方向上流側に並設されたガイドロールと、上記成形ロールをロール曲げ時に管側面に押し付けると共に引曲げ時に管から退避させる移動手段と、上記成形ロールを管から退避させたとき代わりに管の側面に当接される締付け型と、上記トップロールをロール曲げ時に管側面に当接させると共に引曲げ時に管から退避させる退避手段と、上記トップロールを管から退避させたとき代わりに管の側面に当接され上記締付け型との間に管を挟持する回転曲げ型と、該回転曲げ型を管の曲げ方向に回動させる回動手段とを備えたものである。
【００１２】
本発明によれば、ロール曲げ加工するときには、トップロールを管の側面に当接させた状態で、成形ロールを移動手段によって管の側面に押し付け、管を送り台によって送り出す。これにより、曲率の大きい緩いカーブの曲げ加工が可能となる。他方、引曲げ加工するときには、トップロールを退避手段によって管から退避させ、代わりに回転曲げ型を管の側面に当接させる。また、成形ロールを移動手段により管から退避させ、代わりに管の側面に締付け型を当接させる。これにより、管が締付け型と回転曲げ型との間に挟持される。そして、回転曲げ型を管の曲げ方向に回動させる。これにより、曲率の小さい急なカーブの曲げ加工が可能となる。この引曲げ時の曲げ反力は、ボトムロールおよびガイドロールによって支持される。
【００１３】
このように、一台の装置でロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができ、このとき、管を送り台から取り外す必要はない。よって、送り台にクランプされた管の端部（加工基準）が変動することはなく、加工方法を切り替えても、精度の高い曲げ加工が可能となる。従って、完成品の精度を維持しつつ、管のカーブデザインの自由度が広がることになる。また、管をセットし直す必要がないため、生産性が向上する。また、工場内における曲げ加工装置の設置スペースが約半分となる。
【００１４】
また、上記回転曲げ型と締付け型との間に管を挟持したとき、これらの型を一体化するロック機構を備えることが好ましい。これにより、引曲げ時に、回転曲げ型と締付け型との間に管を把持するアクチュエータの把持力が不要となる。
【００１５】
また、上記回転曲げ型は、管側面に対してそれぞれ異なった曲率の複数の押当部を有することが好ましい。これにより、引曲げ時に、各押付部を選択して管の側面に当接させることで、各押付部の曲率に応じた管の引曲げ加工が行える。
【００１６】
また、上記成形ロールおよびボトムロールに、各ロールを軸方向に微調節する調節機構を設けることが好ましい。これにより、ロール曲げ加工および引曲げ加工の際に、各ロールを通過する管に生じる反りを矯正できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１８】
図１は本実施形態に係る「管の複合曲げ装置」の平面図、図２は側面図（図１のII-II線矢示図）、図３は図１のIII-III線断面図、図４は正面図（図１のIV-IV線矢示図）である。
【００１９】
この管の複合曲げ装置１は、管２を一台の装置で加工基準を動かすことなくロール曲げ加工と引曲げ加工とを選択して行うものである。以下、この装置の構成について説明する。
【００２０】
管の複合曲げ装置１は、図１および図２に示すように、管２を長手方向に送り出す送り台３を有する。送り台３は、管２の端部をクランプする把持部４を有する台車５と、ガイドレール６が敷設された基台７ａと、台車５をガイドレール６に沿って移動させる駆動手段７とを備える。台車５には、ガイドレールに係合する係合部５ａが設けられている。
【００２１】
駆動手段７は、台車５に接続されたチェーン８と、チェーン８が巻き掛けられたスプロケット９と、スプロケット９を回転するサーボモータ１０とを有する。この構成によれば、サーボモータ１０を回転することで管２をガイドレール６に沿って長手方向に送り出すことができ、サーボモータ１０の回転角度を制御することで台車５の位置、すなわち把持部４にクランプされた管２の端部の位置（加工基準）を正確に制御できる。
【００２２】
また、管の複合曲げ装置１は、図１、図２および図４に示すように、送り台３により送り出された管２の一側面を押圧する成形ロール１１を有する。成形ロール１１は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝１２が形成されており、鉛直な回転軸１３を有する。なお、本実施形態の管２は、図４に示すように異形断面（中心に対して左右非対称）となっているが、円形断面でもよいことは勿論である。
【００２３】
成形ロール１１は、アイドル回転するものに限られることはなく、自転機能すなわち回転軸１３廻りに回転駆動されるようになっていてもよい。この成形ロール１１は、移動手段１４によって、ロール曲げ時に管２の側面に押し付けられ、引曲げ時に管２から退避される。移動手段１４は、成形ロール１１が取り付けられた子台車１５と、子台車１５が水平方向に移動自在に設けられた親台車１６と、親台車１６が上下方向に移動自在に取り付けられた基台１７とを有する。
【００２４】
親台車１６は、基台１７に上下方向に沿って敷設されたガイドレール１８に係合する係合部１９を有し、サーボモータ２０およびボールネジ機構２１等によって、上下動され上下位置が高精度で制御される。これらサーボモータ２０およびボールネジ機構２１等は、成形ロール１１を軸方向に微調節する調節機構（請求項４）を兼用する。この調節機構は、ロール曲げ時に送り出される管２に生じる反りを矯正するものである。
【００２５】
他方、子台車１５は、親台車１６に水平方向（管２の送り方向と直交方向）に敷設されたガイドレール２２に係合する係合部２３を有し、同様にサーボモータ２４およびボールネジ機構２５等によって、水平動され水平位置が高精度で制御される。これにより、適宜、子台車１５を親台車１６に対してガイドレール２２に沿って水平に移動させ、親台車１６を基台１７に対してガイドレール１８に沿って垂直に移動させることで、成形ロール１１を管２の側面に押し付けたり、管２から退避させることができる。
【００２６】
また、管の複合曲げ装置１は、図１に示すように、成形ロール１１に対して管２の送り方向上流側に管２を挟んで配置されたトップロール２６を有する。トップロール２６は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、鉛直な回転軸２７を有する。トップロール２６は、アイドル回転するものに限られず、自転機能を有していてもよい。
【００２７】
このトップロール２６は、退避手段２８によって、ロール曲げ時に管２の側面に当接され、引曲げ時に管２から退避される。退避手段２８は、トップロール２６が取り付けられた移動台２８ａと、移動台２８ａを管２の送り方向に対して水平面内にて斜め上流側に移動自在にガイドするガイドレール２９と、移動台２８ａをガイドレール２９に沿って移動するシリンダ３０とを有する。
【００２８】
この構成によれば、シリンダ３０を伸長させると図１に示すようにトップロール２６が管２の側面に当接する位置に移動され、シリンダ３０を収縮させると図５に示すようにトップロール２６が管２から離間して後述する回転曲げ型５３と干渉しない位置に退避される。ここで、図１に示すようにトップロール２６を管２の側面に当接させたとき、シリンダ３０の伸長ストロークが固定されるようになっている。ロール曲げ時の曲げ荷重を支持するためである。
【００２９】
また、管の複合曲げ装置１は、図１、図２および図３に示すように、トップロール２６との間に管２を挟み込むボトムロール３１を有する。ボトムロール３１は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、鉛直な回転軸３２を有する。ボトムロール３１は、アイドル回転するものに限られず、自転機能を有していてもよい。このボトムロール３１は、図３に示す調節機構３３によって、軸方向に高さが調節される。
【００３０】
調節機構３３は、ロール曲げ時または引曲げ時に送り出される管２に生じる反りを矯正するものであり、当該ボトムロール３１が取り付けられた移動台３４と、移動台３４を基台１７に対して昇降させるサーボモータ３５およびボールネジ機構３６等を有する。すなわち、基台１７には上下方向に沿ってガイドレール３７が設けられており、移動台３４にはこのガイドレール３７に係合する係合部３８が設けられている。
【００３１】
この構成によれば、サーボモータ３５を適宜正逆回転させることにより、移動台３４を基台１７に対してガイドレール３７に沿って昇降させることができ、サーボモータ３５の回転角度を制御することで、移動台３４の高さ即ちボトムロール３１の高さを正確に微調節できる。よって、ボトムロール３１の成形ロール１１または後述するガイドロール３９に対する高さ位置を、ロール曲げ時または引曲げ時に送り出される管２に生じる反りを打ち消す方向（上または下方向）に微妙にずらすことで、管２に生じる反りを矯正できる。
【００３２】
また、管の複合曲げ装置１は、図１、図２および図３に示すように、ボトムロール３１に対して管２の送り方向上流側に並設されたガイドロール３９を有する。ガイドロール３９は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、鉛直な回転軸４０廻りにアイドル回転する。このガイドロール３９は、送り台３によって送り出される管２の側面に当接するように、基台１７に固定されている。
【００３３】
ガイドロール３９は、図例では２個設けられている。後述する管２の引曲げ時（図１３参照）に、曲げ反力をボトムロール３１と共に分散支持し、管２の側面に凹みや傷が生じないようにするためである。但し、ガイドロール３９の個数は、１個でも３個以上でもよい。要は、管２の引曲げ時の曲げ反力を支持する際に、管２の側面に凹みや傷が生じない荷重設計となっていればよい。
【００３４】
また、管の複合曲げ装置１は、成形ロール１１を図１、図２および図４に示す位置から移動手段１４によって図５、図７および図８に示すように移動させて管２から退避させたとき、代わりに管２の側面に当接される締付け型４１を有する。図４および図８に示すように、締付け型４１には、管２の断面にマッチした断面形状の溝４２が形成されており、装着台４３に設けられた蟻溝４４に係合する凸部４５が形成されている。
【００３５】
装着台４３は、移動台４６に鉛直軸４７廻りに回転自在に取り付けられたアーム４８に、その長手方向に移動自在に取り付けられている。すなわち、図２および図７にも示すように、アーム４８にはその長手方向に沿ってガイドレール５０が敷設されており、装着台４３にはガイドレール５０に係合する係合部５１が設けられている。装着台４３は、アーム４８の側部に設けられたシリンダ４９（ロッドレスシリンダ等）によって、ガイドレール５０に沿って移動される。
【００３６】
これらシリンダ４９やガイドレール５０等が、締付け型４１用の移動手段５２を構成する。この構成によれば、ロッドレスシリンダ４９を適宜作動させることで、装着台４３がアーム４８のガイドレール５０に沿って移動し、装着台４３に設けられた締付け型４１が、図４に示すように管２から離間されたり、図８に示すように管２の側面に当接されたりする。なお、図例とは断面形状の異なった管２の曲げ加工をするときには、締付け型４１を装着台４３の蟻溝４４から取り外し、別の締付け型４１を装着することになる。
【００３７】
また、管の複合曲げ装置１は、トップロール２７を図１に示す状態から退避手段２８のシリンダ３０によって図５に示すように移動させて管２から退避させたとき、代わりに管２の側面に当接される回転曲げ型５３を有する。回転曲げ型５３は、図４および図８にも示すように、管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、上記締付け型４３との間に管２を挟持するものである。また、回転曲げ型５３は、図６、図４および図８にも示すように、移動台４６に鉛直に配置されたピン４７廻りに回動自在に設けられている。
【００３８】
この回転曲げ型５３は、図４および図８に示すように、回動手段５４によって上記ピン４７廻りに回転され、回動位置が高精度で位置決めされる。回動手段５４は、移動台４６の下部に設けられたサーボモータ５５と、サーボモータ５５の回転を減速するギヤ機構と、ギヤ機構の出力スプロケットと回転曲げ型４６に設けられた入力スプロケットとに巻き掛けられた無端チェーン５６（図１参照）とを有する。なお、回転曲げ型５３とアーム４８とは、ピン４７廻りに相互に回動自在となっている。
【００３９】
この構成によれば、サーボモータ５５を適宜回転させることで、回転曲げ型５３が移動台４６に対してピン４７廻りに回動する。このとき、図８に示すように、回転曲げ型５３と締付け型４１との間に管２を挟持していると、アーム４８もピン４７廻りに一体的に回動することになる。他方、図４に示すように、回転曲げ型５３が締付け型４１から離間されていると、回転曲げ型５３のみがピン４７廻りに回動し、アーム４８は回動することなく図１に示すシリンダ７７によって位置が保持される。アーム４８と回転曲げ型５３とが、ピン４７廻りに相互に回転自在となっているからである。
【００４０】
移動台４６は、管２の送り方向と直交する方向に移動自在に、基台５７に設けられている。すなわち、図１および図５に示すように、基台５７には管２の送り方向と直交する方向にガイドレール５８が水平に敷設されており、移動台４６にはガイドレール５８に係合する係合部が設けられている。移動台４６は、基台５７に設けられたサーボモータ６０およびボールネジ機構６１等によって、ガイドレール５８に沿って移動され高精度で位置決めされる。
【００４１】
これらサーボモータ６０およびボールネジ機構６１やガイドレール５８等が、回転曲げ型５３用の退避手段６２を構成する。この構成によれば、サーボモータ６０を適宜回転させることによって、移動台４６をガイドレール５８に沿って管２の送り方向と直交する方向に移動させることができる。これにより、移動台４６に取り付けられた回転曲げ型５３を、図４に示すように管２から離間した位置から図８に示すように管２に当接させる位置まで、精度よく移動させることができる。
【００４２】
以上の構成からなる本実施形態の作用を説明する。
【００４３】
上記管の複合曲げ装置１によるロール曲げ加工を説明する。この場合、先ず、図１乃至図４に示すように、管２の端部を送り台３の把持部４にクランプする。管２の内部には、図１に示すように、その断面積にマッチした形状の中子７０が収容される。中子７０は、管２の曲げ成形時に管２が潰れないようにするためのものであり、管２内のロッド７１を介して送り台３の後方に配置されたシリンダ（図示せず）に直結されており、シリンダによってその位置が調節されるようになっている。
【００４４】
そして、トップロール２６をシリンダ３０によって管２の側面に当接させる位置に移動する。このとき、回転曲げ型５３は、図１および図４に示すように、サーボモータ６０およびボールネジ機構６１によって管２から離間され、トップロール２６と干渉しないようになっている。また、締付け型４１は、図４に示すように、ロッドレスシリンダ４９の作動によってアーム４８に沿って移動されて管２から離間され、成形ロール１１と干渉しないようになっている。この状態を図１２(a)に示す。
【００４５】
その後、図１２(b)に示すように、成形ロール１１を水平方向に移動させて管２の側面に押し付け、管２を送り台３によって長手方向に送り出す。これにより、図１２(c)に示すように、送り台３によって送り出される管２が、その一側面に成形ロール１１が押し付けられることで管２に曲げ荷重が与えられ、所定の緩い曲率のカーブに変形される。このとき、トップロール２６が曲げ支点となって曲げ荷重を支持し、ボトムロール３１およびガイドロール３９が曲げ荷重の反力を支持する。
【００４６】
成形ロール１１は、管２を送り台３によって送り出している間、その位置が固定されてもよいし、移動されてもよい。すなわち、曲率を変化させたいときには、成形ロール１１の位置を子台車１５の移動によって変えることで対応可能であり、このとき生じる異曲率間の徐変部は、送り台３の送り速度と成形ロール１１の移動速度とを適正値とすることで、滑らかに仕上げることができる。
【００４７】
次いで、引曲げ加工する場合には、図１２(d)に示すように、トップロール２６を管２から引き離す。そして、成形ロール１１を、管２から離間する方向に水平移動させ、さらに垂直下方に移動させることで、管２から引き離す。すなわち、成形ロール１１を、図４の位置から図８の位置に移動させる。
【００４８】
そして、図１３(a)に示すように、回転曲げ型５３を管２の一側面に当接させ、締付け型４１を管２の他側面に当接させる。ここで、トップロール２６を管２から引き離すのは回転曲げ型５３との干渉を避けるためであり、成形ロール１１を管２から引き離すのは締付け型４１との干渉を避けるためである。また、送り台３の把持部４における管２のクランプは、緩めることなく継続把持しておく。
【００４９】
この引曲げ加工時の各構成部品の配置を、図５乃至図８に示す。図示するように、トップロール２６は、その移動台２８ａが図１の位置からシリンダ３０によって図５の位置まで移動されて管２から退避される。そして、回転曲げ型５３は、その移動台４６が図４の位置からサーボモータ６０およびボールネジ機構６１等によって図８の位置に移動され、管２の側面（トップロール２６が当接していた部分の近傍）に当接される。ここで、回転曲げ型５３を管２のトップロール２６が当接していた部分の近傍に当接するのは、後述する引曲げ時の反力を対向するボトムロール３１とそれに並設されたガイドロール３９とで的確に支持するためである。
【００５０】
回転曲げ型５３は、図例では、図６にも示すように、管２の側面に対してそれぞれ異なった曲率の２個の押当部７５、７６を有する。よって、当該回転曲げ型５３をピン４７廻りに回転（180度）させることで、所望の曲げ曲率に応じた押当部７５、７６を選択して管２の側面に当接させることができる。各押当部７５、７６は、管２の側面を締付け型４１との間に把持する把持部分７５ａ、７６ａと、それに繋げて形成されピン４７を中心とした円弧部分７５ｂ、７６ｂとを有する。なお、当接部７５、７６は、１個でも３個以上でもよいことは勿論である。
【００５１】
他方、成形ロール１１は、図４の位置から子台車１５を管２から離間させる方向に水平移動させ親台車１６下降させることで図８の位置まで移動され、管２の斜め下方に退避される。そして、この成形ロール１１の代わりに、締付け型４１が管２の側面に当接される。すなわち、締付け型４１は、図４の位置からアーム４８に付設されたロッドレスシリンダ４９によって図８の位置に移動され、管２の側面に当接される。こうして、締付け型４１と回転曲げ型５３との間に管２が挟持され、図１３(a)の状態となる。
【００５２】
そして、図１３(b)に示すように、回転曲げ型５３をピン４７廻りに管２の曲げ方向に回動させ、回転曲げ型５３の押当部７５の円弧部分７５ｂに管２を巻き付けるようにし、送り台３をその軸力（押出力）を制御して管２の引きに追従させる。この送り台３は、管２を積極的に押し出すことはせず、回転曲げ型５３に巻き付けられて引かれる管２に追従して移動する。これにより、回転曲げ型５３と締付け型４１とが、図５に仮想線ｘで示すようにアーム４８を介して一体となってピン４７廻りに回動し、これら型４１、５３間に挟持された管２が、図６に示すように回転曲げ型５３の押当部７５の円弧部分７５ｂの曲率に応じた所定の急な曲率のカーブに引曲げ変形される（図１３(b)）。
【００５３】
このとき、送り台３の把持部４における管２のクランプは、前述のロール曲げ加工のときから一回も取り外す必要はないので、加工基準となる送り台３に接する管２の端部が変動しない。よって、加工方法をロール曲げ成形から引曲げ成形に切り替えても、すなわち管２に複合曲げを施しても、精度の高い曲げ加工が可能となる。逆をいえば、このような管２の複合曲げを行っても完成品の精度を維持できるので、管２のカーブデザインの自由度が広がることになる。また、加工方法を切り替える際に管２を送り台３にクランプし直す必要がないため、生産性が向上する。また、一台の装置でロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができるので、工場内における曲げ加工装置の設置スペースが約半分となる。
【００５４】
また、図１３(b)に示すように、この引曲げ時の曲げ反力は、ボトムロール３１およびガイドロール３９によって的確に支持される。何故なら、トップロール２６を管２から離間させ、代わりにその近傍に回転曲げ型５３を当接させているので、ボトムロール３１およびガイドロール３９は、図１２に示すロール曲げ加工時の曲げ反力を支持する機能のみならず、図１３に示す引曲げ加工時の曲げ反力を支持する機能をも的確に発揮できるからである。仮に、回転曲げ型５３をトップロール２６よりも管２の送り方向下流のかなり離れた位置に配置したとすると、その回転曲げ型５３の曲げ反力をボトムロール３１およびガイドロール３９で支持できなくなるばかりでなく、未拘束部分が長く（多く）なるため、管２が外側に膨らむ等、所定外の変形を生じる虞がある。
【００５５】
こうして、管２の引曲げ加工が終了したならば、図１３(c)に示すように、先ず、締付け型４１をロッドレスシリンダ４９によってアーム４８に沿って移動させ管２から離間（アンクランプ）させる。そして、管２を送り台３によって前方に所定長さ送り出す。回転曲げ型５３の回動角度を元の角度に戻す際、屈曲された管２が邪魔にならないようにするためである。なお、この管２の前方への送り出しは、曲げ角度や曲げ形状などによっては、不要となることもある。
【００５６】
その後、回転曲げ型５３および締付け型４１が装着されたアームを、図５に仮想線ｘで示す回動状態（引曲げ状態）から、シリンダ７７によってピン４７廻りに回動させ、実線で示す元の状態に戻す。そして、回転曲げ型５３が装着された移動台４６を、図５に示す位置からサーボモータおよびボールネジ機構等によって図１の位置まで移動させ、管２から離間させる（図１３(c)参照）。その後、管２を送り台３の把持部４から取り外せば、ロール曲げ加工によって成形された緩いカーブに繋げて引曲げ加工によって成形された急なカーブを有する管２を、一台のベンディングマシンで精度よく製造することができる。
【００５７】
また、さらに続けて引曲げ加工で緩いカーブを成形するときには、図１３(c)の状態から、管２を送り台３からアンクランプせずに、図１３(d)に示すように、回転曲げ型５３をピン４７廻りに180度回動させ、反対側の押当部７６（曲率小）を管２に当接させ、同様の手順を行えばよい。また、その後、再びロール曲げ加工を行うときには、図１２(a)に示すように、回転曲げ型５３および締付け型４１を管２から引き離し、再びトップロール２６を管２に当接させ成形ロール１１を管２に押し付け、図１２の手順を繰り返せばよい。これにより、様々なアールを有する複雑な形状の管２を、基準位置（管２の送り台３への把持部）をずらすことなく、一台の機械で精度よく製造できる。
【００５８】
ところで、図１３(b)に示す引曲げ加工時には、管２を把持する回転曲げ型５３と締付け型４１とには、それらを離間させるような反力が生じる。よって、この反力に抗して即ち両型５３、４１が開かないように、締付け型４１を図８に示すシリンダ４９によって回転曲げ型５３に押し付ける必要がある。しかし、引曲げ加工中に常にシリンダ４９に作動力（管２の把持力）を加えることはエネルギ効率上妥当ではない。そこで、本実施形態では、図１１に示すように、回転曲げ型５３と締付け型４１との間に管２を挟持したとき、これらの型５３、４１を一体化するロック機構８０を設けている。
【００５９】
図１１に示すように、回転曲げ型５３の上下面と締付け型４１との上下面には、両型５３、４１の近接位置を定めるストッパ８１、８２が、それぞれ設けられている。回転曲げ型５３に設けられたストッパ８１は、後述する固定爪８３の係合部も兼ねる。締付け型４１は、その凸部４５を介して、装着台４３の蟻溝４４に装着されている。装着台４３の上下面には、金具８４がそれぞれ取り付けられている。金具８４には、リンク８５がピン８６を介して回動自在に枢支されている。リンク８５の中央部には、ピン８７を介して固定爪８３が枢支されている。
【００６０】
リンク８５の先端部には、把持シリンダ８８のロッド部８９にピン９０で枢支された金具９１が、ピン９２を介して枢支されている。また、固定爪８３とリンク８５との間には、固定爪８３をピン８７廻りにストッパ８１から離間する方向に回動させるためのバネ９３が介設されている。また、装着台４３の側面には、図１１(b)に示すように、把持シリンダ８９を収縮させたとき、固定爪８３の端部が当接されて固定爪８３をピン８７廻りにストッパ８１に係合させる方向に回動する回動用金具９４が、設けられている。
【００６１】
この構成によれば、図１１(a)に示すように、把持シリンダ８８を伸長させると、固定爪８３がバネ９３に引かれてピン８７廻りに可動され、ストッパ８１から離れた状態となる。通常時（図４に示すロール曲げ加工時等）には、この状態で待機することになる。そして、引曲げ加工に際して、締付け型４１をシリンダ４９によって管２の側面に当接させた後、図１１(b)に示すように、把持シリンダ８８を収縮させると、固定爪８３の端部が回動用金具９４に当接し、固定爪８３がピン８７廻りに回動されてストッパ８１に係合する。
【００６２】
これにより、締付け型４１と回転曲げ型５３とが一体化される。よって、以降、縦付け型４１を移動するシリンダ４９に作動力を付与しなくても、引曲げ時に締付け型４１と回転曲げ型５３とが開くことはない。但し、図１１の構成においても、厳密には、蟻溝４４と凸部４５との間に両者の移動のための隙間が設定されているため、その隙間の範囲で両型４１、５３が相対移動して、管２のクランプが緩む場合が考えられる。そこで、図９に示すように、装着台４３に、締付け型４１を上記隙間の範囲で左方に移動させる押え機構１００を設けた方がよい。
【００６３】
押え機構１００は、締付け型４１を装着台４３に対して左方に移動させる単なるシリンダでもよいが、図１０に示すようなトグル式のリンク機構が好ましい。トグル式のリンク機構は、装着台４３にピン１０１で枢支された第１リンク１０２と、第１リンク１０２の先端部にピン１０３で枢支された第２リンク１０４と、第２リンク１０４の先端部にピン１０５で枢支された固定部１０６と、ピン１０３に接続されたシリンダ１０７とを有する。シリンダ１０７は、そのヘッド部がピン１０８を介して装着台４３に枢支されている。固定部１０６は、装着台４３に固設されている。
【００６４】
このトグル式のリンク機構は、図９(a)に示す通常時には、図１０(a)に示すようにシリンダ１０７を収縮させ、第１リンク１０２と第２リンク１０４とに角度を付けておく。そして、図９(b)に示すクランプ時には、図１０(b)に示すようにシリンダ１０７を伸長させ、第１リンク１０２と第２リンク１０４と直線状態とすることで、締付け型４１を上記隙間（蟻溝４４と凸部４５との隙間）の範囲で左方に移動させることができ、管２のクランプの緩みを防止できる。このとき、直線状態となった第１および第２リンク１０２、１０４とシリンダ１０７とは、直交配置の状態となる。よって、図１０(b)の状態では、シリンダ１０７にクランプの反力が加わることはなく、シリンダ１０７に作動力を付与し続けなくともよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、ロール曲げ加工および引曲げ加工される管２が、図４および図８に示すように異形断面（断面中心に対して左右非対称）となっているので、管２が各ロール１１、３１、３９、２６に挟まれながら長手方向に送り出されると、反りが発生し易い。そこで、本実施形態では、図１２に示すロール曲げ加工時には、成形ロール１１およびボトムロール３１の少なくとも一方を、図３に示す調整機構３３や親台車１６等によって極く僅か微妙に上下させて各ロール１１、３１の相対位置をずらすことで、管２に生じる反りを打ち消すようにしている。また、図１３に示す引曲げ加工時には、ボトムロール３１を図３に示す調整機構３３によって極く僅か微妙に上下させ、ガイドロール３９に対する相対位置をずらすことで管２に生じる反りを打ち消すようにしている。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る管の複合曲げ装置によれば、次のような効果を発揮できる。
【００６７】
(1)請求項１に記載の発明によれば、管の加工基準を変動させることなくロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができるので、精度の高い複合曲げ製品を製造できる。逆をいえば、完成品の精度を維持しつつ、ロール曲げ加工と引曲げ加工とを複数回切り替えることができるので、管のカーブデザインの自由度が広がる。また、ロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替える際、管をセットし直す必要がないので、生産性が向上する。また、一台の装置でロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができるので、工場内における曲げ加工装置の設置スペースが約半分となる。
【００６８】
(2)請求項２に記載の発明によれば、引曲げ時に、回転曲げ型と締付け型との間に管を把持するアクチュエータの把持力が不要となる。そして、両型（回転曲げ型、締付け型）の開きがない安定した引曲げ加工を行うことができる。
【００６９】
(3)請求項３に記載の発明によれば、引曲げ時に、回転曲げ型の各押付部を選択して管の側面に当接させることで、各押付部の曲率に応じたバリエーションに富んだ管の引曲げ加工が行える。
【００７０】
(4)請求項４に記載の発明によれば、成形ロールおよびボトムロールを適宜軸方向に微妙に高さ調節することで、ロール曲げ加工および引曲げ加工の際に、各ロールを通過する管に生じる反りを矯正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る管の複合曲げ装置のロール曲げ加工時の平面図である。
【図２】図１のII-II線矢示図である。
【図３】図１のIII-III線断面図である。
【図４】図１のIV-IV線矢示図である。
【図５】上記管の複合曲げ装置の引曲げ加工時の平面図である。
【図６】回転曲げ型の平面図である。
【図７】図５のVII-VII線矢示図である。
【図８】図５のVIII-VIII線矢示図である。
【図９】ロック機構の説明図である。
【図１０】トグル機構の説明図である。
【図１１】ロック機構の別の説明図である。
【図１２】上記管の複合曲げ装置によるロール曲げ加工の工程を示す説明図である。
【図１３】上記管の複合曲げ装置による引曲げ加工の工程を示す説明図である。
【図１４】従来のロール曲げ加工の工程を示す説明図である。
【図１５】従来の引曲げ加工の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 管の複合曲げ装置
２ 管
３ 送り台
１１ 成形ロール
１４ 移動手段
１６ 調節機構としての親台車
２６ トップロール
２８ 退避手段
３１ ボトムロール
３３ 調節機構
３９ ガイドロール
４１ 締付け型
５３ 回転曲げ型
５４ 回動手段
７５ 押当部
７６ 押当部
８０ ロック機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、一台でロール曲げと引曲げとを切り替えることができる管の複合曲げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管の曲げ加工装置として、比較的緩いカーブ加工に用いられるロール曲げ装置と、比較的急なカーブ加工に用いられる引曲げ装置とが知られている。
【０００３】
ロール曲げ装置は、図１４に示すように、管ａを長手方向に送り出す送り台ｂと、送り出された管ａの一側面を押圧する成形ロールｃと、成形ロールｃの反対側に配置されたトップロールｄと、トップロールｄとの間に管ａを挟み込むボトムロールｅと、ボトムロールｅの上流側に配置されたガイドロールｆとを備えている。そして、送り台ｂによって送り出される管ａを、その一側面に成形ロールｃを押し付けることで管ａに曲げ荷重を与え、所定の緩い曲率のカーブに変形する。このとき、トップロールｄが曲げ支点となって曲げ荷重を支持し、ボトムロールｅおよびガイドロールｆが曲げ荷重の反力を支持する。
【０００４】
引曲げ装置は、図１５に示すように、管ａの一側面に当接されピンｇ廻りに回動する回転曲げ型ｈと、回転曲げ型ｈとの間に管ａを挟持する締付け型ｉと、締付け型ｉに並設されて曲げ反力を支持する反力型ｊとを備えている。そして、回転曲げ型ｈと締付け型ｉとの間に管ａを挟持し反力型ｊを管ａに当接させた状態で、回転曲げ型ｈをピンｇ廻りに回動させることで、管ａを所定の急な曲率のカーブに変形する。このとき、曲げ反力は、反力型ｊによって支持される。管ａは、回転曲げ型ｈの回動に伴って、回転曲げ型ｈに巻き付けられ、引かれる。
【０００５】
従来、管ａを曲げ加工するときには、その加工曲率に応じて、緩カーブ用のロール曲げ装置と急カーブ用の引曲げ装置とを使い分けていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一つの管ａに曲率が大きい緩カーブ部分と曲率の小さい急カーブ部分とを成形するときには、管ａを一旦ロール曲げ装置から取り外して引曲げ装置にセットし直すか、或いは管ａを一旦引曲げ装置から取り外してロール曲げ装置にセットし直さなければならないため、その度に加工基準がずれて精度の高い製品が得られないという問題があった。
【０００７】
逆に言えば、完成品の精度を所定範囲内に収めるためには、管ａをロール曲げ装置から引曲げ装置に又はその逆に何度もセットし直すことはできないので、製品のカーブデザインの自由度が制限されていた。
【０００８】
また、管ａをロール曲げ装置から引曲げ装置に又はその逆にセットし直すことは、工程間の仕掛かりが必要となると共に工程間のハンドリング時間が必要となり、生産性の悪化に繋がっていた。
【０００９】
また、ロール曲げ装置と引曲げ装置との両装置を工場に設置することは、管ａの加工装置に関して設置スペースの無駄とも考えられる。
【００１０】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、一台の装置で加工基準を動かすことなくロール曲げ加工と引曲げ加工とを行える管の複合曲げ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、管を長手方向に送り出す送り台と、該送り台により送り出された管の一側面を押圧する成形ロールと、該成形ロールに対して管の送り方向上流側に管を挟んで配置されたトップロールと、該トップロールとの間に管を挟み込むボトムロールと、該ボトムロールに対して管の送り方向上流側に並設されたガイドロールと、上記成形ロールをロール曲げ時に管側面に押し付けると共に引曲げ時に管から退避させる移動手段と、上記成形ロールを管から退避させたとき代わりに管の側面に当接される締付け型と、上記トップロールをロール曲げ時に管側面に当接させると共に引曲げ時に管から退避させる退避手段と、上記トップロールを管から退避させたとき代わりに管の側面に当接され上記締付け型との間に管を挟持する回転曲げ型と、該回転曲げ型を管の曲げ方向に回動させる回動手段とを備えたものである。
【００１２】
本発明によれば、ロール曲げ加工するときには、トップロールを管の側面に当接させた状態で、成形ロールを移動手段によって管の側面に押し付け、管を送り台によって送り出す。これにより、曲率の大きい緩いカーブの曲げ加工が可能となる。他方、引曲げ加工するときには、トップロールを退避手段によって管から退避させ、代わりに回転曲げ型を管の側面に当接させる。また、成形ロールを移動手段により管から退避させ、代わりに管の側面に締付け型を当接させる。これにより、管が締付け型と回転曲げ型との間に挟持される。そして、回転曲げ型を管の曲げ方向に回動させる。これにより、曲率の小さい急なカーブの曲げ加工が可能となる。この引曲げ時の曲げ反力は、ボトムロールおよびガイドロールによって支持される。
【００１３】
このように、一台の装置でロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができ、このとき、管を送り台から取り外す必要はない。よって、送り台にクランプされた管の端部（加工基準）が変動することはなく、加工方法を切り替えても、精度の高い曲げ加工が可能となる。従って、完成品の精度を維持しつつ、管のカーブデザインの自由度が広がることになる。また、管をセットし直す必要がないため、生産性が向上する。また、工場内における曲げ加工装置の設置スペースが約半分となる。
【００１４】
また、上記回転曲げ型と締付け型との間に管を挟持したとき、これらの型を一体化するロック機構を備えることが好ましい。これにより、引曲げ時に、回転曲げ型と締付け型との間に管を把持するアクチュエータの把持力が不要となる。
【００１５】
また、上記回転曲げ型は、管側面に対してそれぞれ異なった曲率の複数の押当部を有することが好ましい。これにより、引曲げ時に、各押付部を選択して管の側面に当接させることで、各押付部の曲率に応じた管の引曲げ加工が行える。
【００１６】
また、上記成形ロールおよびボトムロールに、各ロールを軸方向に微調節する調節機構を設けることが好ましい。これにより、ロール曲げ加工および引曲げ加工の際に、各ロールを通過する管に生じる反りを矯正できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１８】
図１は本実施形態に係る「管の複合曲げ装置」の平面図、図２は側面図（図１のII-II線矢示図）、図３は図１のIII-III線断面図、図４は正面図（図１のIV-IV線矢示図）である。
【００１９】
この管の複合曲げ装置１は、管２を一台の装置で加工基準を動かすことなくロール曲げ加工と引曲げ加工とを選択して行うものである。以下、この装置の構成について説明する。
【００２０】
管の複合曲げ装置１は、図１および図２に示すように、管２を長手方向に送り出す送り台３を有する。送り台３は、管２の端部をクランプする把持部４を有する台車５と、ガイドレール６が敷設された基台７ａと、台車５をガイドレール６に沿って移動させる駆動手段７とを備える。台車５には、ガイドレールに係合する係合部５ａが設けられている。
【００２１】
駆動手段７は、台車５に接続されたチェーン８と、チェーン８が巻き掛けられたスプロケット９と、スプロケット９を回転するサーボモータ１０とを有する。この構成によれば、サーボモータ１０を回転することで管２をガイドレール６に沿って長手方向に送り出すことができ、サーボモータ１０の回転角度を制御することで台車５の位置、すなわち把持部４にクランプされた管２の端部の位置（加工基準）を正確に制御できる。
【００２２】
また、管の複合曲げ装置１は、図１、図２および図４に示すように、送り台３により送り出された管２の一側面を押圧する成形ロール１１を有する。成形ロール１１は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝１２が形成されており、鉛直な回転軸１３を有する。なお、本実施形態の管２は、図４に示すように異形断面（中心に対して左右非対称）となっているが、円形断面でもよいことは勿論である。
【００２３】
成形ロール１１は、アイドル回転するものに限られることはなく、自転機能すなわち回転軸１３廻りに回転駆動されるようになっていてもよい。この成形ロール１１は、移動手段１４によって、ロール曲げ時に管２の側面に押し付けられ、引曲げ時に管２から退避される。移動手段１４は、成形ロール１１が取り付けられた子台車１５と、子台車１５が水平方向に移動自在に設けられた親台車１６と、親台車１６が上下方向に移動自在に取り付けられた基台１７とを有する。
【００２４】
親台車１６は、基台１７に上下方向に沿って敷設されたガイドレール１８に係合する係合部１９を有し、サーボモータ２０およびボールネジ機構２１等によって、上下動され上下位置が高精度で制御される。これらサーボモータ２０およびボールネジ機構２１等は、成形ロール１１を軸方向に微調節する調節機構（請求項４）を兼用する。この調節機構は、ロール曲げ時に送り出される管２に生じる反りを矯正するものである。
【００２５】
他方、子台車１５は、親台車１６に水平方向（管２の送り方向と直交方向）に敷設されたガイドレール２２に係合する係合部２３を有し、同様にサーボモータ２４およびボールネジ機構２５等によって、水平動され水平位置が高精度で制御される。これにより、適宜、子台車１５を親台車１６に対してガイドレール２２に沿って水平に移動させ、親台車１６を基台１７に対してガイドレール１８に沿って垂直に移動させることで、成形ロール１１を管２の側面に押し付けたり、管２から退避させることができる。
【００２６】
また、管の複合曲げ装置１は、図１に示すように、成形ロール１１に対して管２の送り方向上流側に管２を挟んで配置されたトップロール２６を有する。トップロール２６は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、鉛直な回転軸２７を有する。トップロール２６は、アイドル回転するものに限られず、自転機能を有していてもよい。
【００２７】
このトップロール２６は、退避手段２８によって、ロール曲げ時に管２の側面に当接され、引曲げ時に管２から退避される。退避手段２８は、トップロール２６が取り付けられた移動台２８ａと、移動台２８ａを管２の送り方向に対して水平面内にて斜め上流側に移動自在にガイドするガイドレール２９と、移動台２８ａをガイドレール２９に沿って移動するシリンダ３０とを有する。
【００２８】
この構成によれば、シリンダ３０を伸長させると図１に示すようにトップロール２６が管２の側面に当接する位置に移動され、シリンダ３０を収縮させると図５に示すようにトップロール２６が管２から離間して後述する回転曲げ型５３と干渉しない位置に退避される。ここで、図１に示すようにトップロール２６を管２の側面に当接させたとき、シリンダ３０の伸長ストロークが固定されるようになっている。ロール曲げ時の曲げ荷重を支持するためである。
【００２９】
また、管の複合曲げ装置１は、図１、図２および図３に示すように、トップロール２６との間に管２を挟み込むボトムロール３１を有する。ボトムロール３１は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、鉛直な回転軸３２を有する。ボトムロール３１は、アイドル回転するものに限られず、自転機能を有していてもよい。このボトムロール３１は、図３に示す調節機構３３によって、軸方向に高さが調節される。
【００３０】
調節機構３３は、ロール曲げ時または引曲げ時に送り出される管２に生じる反りを矯正するものであり、当該ボトムロール３１が取り付けられた移動台３４と、移動台３４を基台１７に対して昇降させるサーボモータ３５およびボールネジ機構３６等を有する。すなわち、基台１７には上下方向に沿ってガイドレール３７が設けられており、移動台３４にはこのガイドレール３７に係合する係合部３８が設けられている。
【００３１】
この構成によれば、サーボモータ３５を適宜正逆回転させることにより、移動台３４を基台１７に対してガイドレール３７に沿って昇降させることができ、サーボモータ３５の回転角度を制御することで、移動台３４の高さ即ちボトムロール３１の高さを正確に微調節できる。よって、ボトムロール３１の成形ロール１１または後述するガイドロール３９に対する高さ位置を、ロール曲げ時または引曲げ時に送り出される管２に生じる反りを打ち消す方向（上または下方向）に微妙にずらすことで、管２に生じる反りを矯正できる。
【００３２】
また、管の複合曲げ装置１は、図１、図２および図３に示すように、ボトムロール３１に対して管２の送り方向上流側に並設されたガイドロール３９を有する。ガイドロール３９は、その側面に管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、鉛直な回転軸４０廻りにアイドル回転する。このガイドロール３９は、送り台３によって送り出される管２の側面に当接するように、基台１７に固定されている。
【００３３】
ガイドロール３９は、図例では２個設けられている。後述する管２の引曲げ時（図１３参照）に、曲げ反力をボトムロール３１と共に分散支持し、管２の側面に凹みや傷が生じないようにするためである。但し、ガイドロール３９の個数は、１個でも３個以上でもよい。要は、管２の引曲げ時の曲げ反力を支持する際に、管２の側面に凹みや傷が生じない荷重設計となっていればよい。
【００３４】
また、管の複合曲げ装置１は、成形ロール１１を図１、図２および図４に示す位置から移動手段１４によって図５、図７および図８に示すように移動させて管２から退避させたとき、代わりに管２の側面に当接される締付け型４１を有する。図４および図８に示すように、締付け型４１には、管２の断面にマッチした断面形状の溝４２が形成されており、装着台４３に設けられた蟻溝４４に係合する凸部４５が形成されている。
【００３５】
装着台４３は、移動台４６に鉛直軸４７廻りに回転自在に取り付けられたアーム４８に、その長手方向に移動自在に取り付けられている。すなわち、図２および図７にも示すように、アーム４８にはその長手方向に沿ってガイドレール５０が敷設されており、装着台４３にはガイドレール５０に係合する係合部５１が設けられている。装着台４３は、アーム４８の側部に設けられたシリンダ４９（ロッドレスシリンダ等）によって、ガイドレール５０に沿って移動される。
【００３６】
これらシリンダ４９やガイドレール５０等が、締付け型４１用の移動手段５２を構成する。この構成によれば、ロッドレスシリンダ４９を適宜作動させることで、装着台４３がアーム４８のガイドレール５０に沿って移動し、装着台４３に設けられた締付け型４１が、図４に示すように管２から離間されたり、図８に示すように管２の側面に当接されたりする。なお、図例とは断面形状の異なった管２の曲げ加工をするときには、締付け型４１を装着台４３の蟻溝４４から取り外し、別の締付け型４１を装着することになる。
【００３７】
また、管の複合曲げ装置１は、トップロール２７を図１に示す状態から退避手段２８のシリンダ３０によって図５に示すように移動させて管２から退避させたとき、代わりに管２の側面に当接される回転曲げ型５３を有する。回転曲げ型５３は、図４および図８にも示すように、管２の断面にマッチした断面形状の溝が形成されており、上記締付け型４３との間に管２を挟持するものである。また、回転曲げ型５３は、図６、図４および図８にも示すように、移動台４６に鉛直に配置されたピン４７廻りに回動自在に設けられている。
【００３８】
この回転曲げ型５３は、図４および図８に示すように、回動手段５４によって上記ピン４７廻りに回転され、回動位置が高精度で位置決めされる。回動手段５４は、移動台４６の下部に設けられたサーボモータ５５と、サーボモータ５５の回転を減速するギヤ機構と、ギヤ機構の出力スプロケットと回転曲げ型４６に設けられた入力スプロケットとに巻き掛けられた無端チェーン５６（図１参照）とを有する。なお、回転曲げ型５３とアーム４８とは、ピン４７廻りに相互に回動自在となっている。
【００３９】
この構成によれば、サーボモータ５５を適宜回転させることで、回転曲げ型５３が移動台４６に対してピン４７廻りに回動する。このとき、図８に示すように、回転曲げ型５３と締付け型４１との間に管２を挟持していると、アーム４８もピン４７廻りに一体的に回動することになる。他方、図４に示すように、回転曲げ型５３が締付け型４１から離間されていると、回転曲げ型５３のみがピン４７廻りに回動し、アーム４８は回動することなく図１に示すシリンダ７７によって位置が保持される。アーム４８と回転曲げ型５３とが、ピン４７廻りに相互に回転自在となっているからである。
【００４０】
移動台４６は、管２の送り方向と直交する方向に移動自在に、基台５７に設けられている。すなわち、図１および図５に示すように、基台５７には管２の送り方向と直交する方向にガイドレール５８が水平に敷設されており、移動台４６にはガイドレール５８に係合する係合部が設けられている。移動台４６は、基台５７に設けられたサーボモータ６０およびボールネジ機構６１等によって、ガイドレール５８に沿って移動され高精度で位置決めされる。
【００４１】
これらサーボモータ６０およびボールネジ機構６１やガイドレール５８等が、回転曲げ型５３用の退避手段６２を構成する。この構成によれば、サーボモータ６０を適宜回転させることによって、移動台４６をガイドレール５８に沿って管２の送り方向と直交する方向に移動させることができる。これにより、移動台４６に取り付けられた回転曲げ型５３を、図４に示すように管２から離間した位置から図８に示すように管２に当接させる位置まで、精度よく移動させることができる。
【００４２】
以上の構成からなる本実施形態の作用を説明する。
【００４３】
上記管の複合曲げ装置１によるロール曲げ加工を説明する。この場合、先ず、図１乃至図４に示すように、管２の端部を送り台３の把持部４にクランプする。管２の内部には、図１に示すように、その断面積にマッチした形状の中子７０が収容される。中子７０は、管２の曲げ成形時に管２が潰れないようにするためのものであり、管２内のロッド７１を介して送り台３の後方に配置されたシリンダ（図示せず）に直結されており、シリンダによってその位置が調節されるようになっている。
【００４４】
そして、トップロール２６をシリンダ３０によって管２の側面に当接させる位置に移動する。このとき、回転曲げ型５３は、図１および図４に示すように、サーボモータ６０およびボールネジ機構６１によって管２から離間され、トップロール２６と干渉しないようになっている。また、締付け型４１は、図４に示すように、ロッドレスシリンダ４９の作動によってアーム４８に沿って移動されて管２から離間され、成形ロール１１と干渉しないようになっている。この状態を図１２(a)に示す。
【００４５】
その後、図１２(b)に示すように、成形ロール１１を水平方向に移動させて管２の側面に押し付け、管２を送り台３によって長手方向に送り出す。これにより、図１２(c)に示すように、送り台３によって送り出される管２が、その一側面に成形ロール１１が押し付けられることで管２に曲げ荷重が与えられ、所定の緩い曲率のカーブに変形される。このとき、トップロール２６が曲げ支点となって曲げ荷重を支持し、ボトムロール３１およびガイドロール３９が曲げ荷重の反力を支持する。
【００４６】
成形ロール１１は、管２を送り台３によって送り出している間、その位置が固定されてもよいし、移動されてもよい。すなわち、曲率を変化させたいときには、成形ロール１１の位置を子台車１５の移動によって変えることで対応可能であり、このとき生じる異曲率間の徐変部は、送り台３の送り速度と成形ロール１１の移動速度とを適正値とすることで、滑らかに仕上げることができる。
【００４７】
次いで、引曲げ加工する場合には、図１２(d)に示すように、トップロール２６を管２から引き離す。そして、成形ロール１１を、管２から離間する方向に水平移動させ、さらに垂直下方に移動させることで、管２から引き離す。すなわち、成形ロール１１を、図４の位置から図８の位置に移動させる。
【００４８】
そして、図１３(a)に示すように、回転曲げ型５３を管２の一側面に当接させ、締付け型４１を管２の他側面に当接させる。ここで、トップロール２６を管２から引き離すのは回転曲げ型５３との干渉を避けるためであり、成形ロール１１を管２から引き離すのは締付け型４１との干渉を避けるためである。また、送り台３の把持部４における管２のクランプは、緩めることなく継続把持しておく。
【００４９】
この引曲げ加工時の各構成部品の配置を、図５乃至図８に示す。図示するように、トップロール２６は、その移動台２８ａが図１の位置からシリンダ３０によって図５の位置まで移動されて管２から退避される。そして、回転曲げ型５３は、その移動台４６が図４の位置からサーボモータ６０およびボールネジ機構６１等によって図８の位置に移動され、管２の側面（トップロール２６が当接していた部分の近傍）に当接される。ここで、回転曲げ型５３を管２のトップロール２６が当接していた部分の近傍に当接するのは、後述する引曲げ時の反力を対向するボトムロール３１とそれに並設されたガイドロール３９とで的確に支持するためである。
【００５０】
回転曲げ型５３は、図例では、図６にも示すように、管２の側面に対してそれぞれ異なった曲率の２個の押当部７５、７６を有する。よって、当該回転曲げ型５３をピン４７廻りに回転（180度）させることで、所望の曲げ曲率に応じた押当部７５、７６を選択して管２の側面に当接させることができる。各押当部７５、７６は、管２の側面を締付け型４１との間に把持する把持部分７５ａ、７６ａと、それに繋げて形成されピン４７を中心とした円弧部分７５ｂ、７６ｂとを有する。なお、当接部７５、７６は、１個でも３個以上でもよいことは勿論である。
【００５１】
他方、成形ロール１１は、図４の位置から子台車１５を管２から離間させる方向に水平移動させ親台車１６下降させることで図８の位置まで移動され、管２の斜め下方に退避される。そして、この成形ロール１１の代わりに、締付け型４１が管２の側面に当接される。すなわち、締付け型４１は、図４の位置からアーム４８に付設されたロッドレスシリンダ４９によって図８の位置に移動され、管２の側面に当接される。こうして、締付け型４１と回転曲げ型５３との間に管２が挟持され、図１３(a)の状態となる。
【００５２】
そして、図１３(b)に示すように、回転曲げ型５３をピン４７廻りに管２の曲げ方向に回動させ、回転曲げ型５３の押当部７５の円弧部分７５ｂに管２を巻き付けるようにし、送り台３をその軸力（押出力）を制御して管２の引きに追従させる。この送り台３は、管２を積極的に押し出すことはせず、回転曲げ型５３に巻き付けられて引かれる管２に追従して移動する。これにより、回転曲げ型５３と締付け型４１とが、図５に仮想線ｘで示すようにアーム４８を介して一体となってピン４７廻りに回動し、これら型４１、５３間に挟持された管２が、図６に示すように回転曲げ型５３の押当部７５の円弧部分７５ｂの曲率に応じた所定の急な曲率のカーブに引曲げ変形される（図１３(b)）。
【００５３】
このとき、送り台３の把持部４における管２のクランプは、前述のロール曲げ加工のときから一回も取り外す必要はないので、加工基準となる送り台３に接する管２の端部が変動しない。よって、加工方法をロール曲げ成形から引曲げ成形に切り替えても、すなわち管２に複合曲げを施しても、精度の高い曲げ加工が可能となる。逆をいえば、このような管２の複合曲げを行っても完成品の精度を維持できるので、管２のカーブデザインの自由度が広がることになる。また、加工方法を切り替える際に管２を送り台３にクランプし直す必要がないため、生産性が向上する。また、一台の装置でロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができるので、工場内における曲げ加工装置の設置スペースが約半分となる。
【００５４】
また、図１３(b)に示すように、この引曲げ時の曲げ反力は、ボトムロール３１およびガイドロール３９によって的確に支持される。何故なら、トップロール２６を管２から離間させ、代わりにその近傍に回転曲げ型５３を当接させているので、ボトムロール３１およびガイドロール３９は、図１２に示すロール曲げ加工時の曲げ反力を支持する機能のみならず、図１３に示す引曲げ加工時の曲げ反力を支持する機能をも的確に発揮できるからである。仮に、回転曲げ型５３をトップロール２６よりも管２の送り方向下流のかなり離れた位置に配置したとすると、その回転曲げ型５３の曲げ反力をボトムロール３１およびガイドロール３９で支持できなくなるばかりでなく、未拘束部分が長く（多く）なるため、管２が外側に膨らむ等、所定外の変形を生じる虞がある。
【００５５】
こうして、管２の引曲げ加工が終了したならば、図１３(c)に示すように、先ず、締付け型４１をロッドレスシリンダ４９によってアーム４８に沿って移動させ管２から離間（アンクランプ）させる。そして、管２を送り台３によって前方に所定長さ送り出す。回転曲げ型５３の回動角度を元の角度に戻す際、屈曲された管２が邪魔にならないようにするためである。なお、この管２の前方への送り出しは、曲げ角度や曲げ形状などによっては、不要となることもある。
【００５６】
その後、回転曲げ型５３および締付け型４１が装着されたアームを、図５に仮想線ｘで示す回動状態（引曲げ状態）から、シリンダ７７によってピン４７廻りに回動させ、実線で示す元の状態に戻す。そして、回転曲げ型５３が装着された移動台４６を、図５に示す位置からサーボモータおよびボールネジ機構等によって図１の位置まで移動させ、管２から離間させる（図１３(c)参照）。その後、管２を送り台３の把持部４から取り外せば、ロール曲げ加工によって成形された緩いカーブに繋げて引曲げ加工によって成形された急なカーブを有する管２を、一台のベンディングマシンで精度よく製造することができる。
【００５７】
また、さらに続けて引曲げ加工で緩いカーブを成形するときには、図１３(c)の状態から、管２を送り台３からアンクランプせずに、図１３(d)に示すように、回転曲げ型５３をピン４７廻りに180度回動させ、反対側の押当部７６（曲率小）を管２に当接させ、同様の手順を行えばよい。また、その後、再びロール曲げ加工を行うときには、図１２(a)に示すように、回転曲げ型５３および締付け型４１を管２から引き離し、再びトップロール２６を管２に当接させ成形ロール１１を管２に押し付け、図１２の手順を繰り返せばよい。これにより、様々なアールを有する複雑な形状の管２を、基準位置（管２の送り台３への把持部）をずらすことなく、一台の機械で精度よく製造できる。
【００５８】
ところで、図１３(b)に示す引曲げ加工時には、管２を把持する回転曲げ型５３と締付け型４１とには、それらを離間させるような反力が生じる。よって、この反力に抗して即ち両型５３、４１が開かないように、締付け型４１を図８に示すシリンダ４９によって回転曲げ型５３に押し付ける必要がある。しかし、引曲げ加工中に常にシリンダ４９に作動力（管２の把持力）を加えることはエネルギ効率上妥当ではない。そこで、本実施形態では、図１１に示すように、回転曲げ型５３と締付け型４１との間に管２を挟持したとき、これらの型５３、４１を一体化するロック機構８０を設けている。
【００５９】
図１１に示すように、回転曲げ型５３の上下面と締付け型４１との上下面には、両型５３、４１の近接位置を定めるストッパ８１、８２が、それぞれ設けられている。回転曲げ型５３に設けられたストッパ８１は、後述する固定爪８３の係合部も兼ねる。締付け型４１は、その凸部４５を介して、装着台４３の蟻溝４４に装着されている。装着台４３の上下面には、金具８４がそれぞれ取り付けられている。金具８４には、リンク８５がピン８６を介して回動自在に枢支されている。リンク８５の中央部には、ピン８７を介して固定爪８３が枢支されている。
【００６０】
リンク８５の先端部には、把持シリンダ８８のロッド部８９にピン９０で枢支された金具９１が、ピン９２を介して枢支されている。また、固定爪８３とリンク８５との間には、固定爪８３をピン８７廻りにストッパ８１から離間する方向に回動させるためのバネ９３が介設されている。また、装着台４３の側面には、図１１(b)に示すように、把持シリンダ８９を収縮させたとき、固定爪８３の端部が当接されて固定爪８３をピン８７廻りにストッパ８１に係合させる方向に回動する回動用金具９４が、設けられている。
【００６１】
この構成によれば、図１１(a)に示すように、把持シリンダ８８を伸長させると、固定爪８３がバネ９３に引かれてピン８７廻りに可動され、ストッパ８１から離れた状態となる。通常時（図４に示すロール曲げ加工時等）には、この状態で待機することになる。そして、引曲げ加工に際して、締付け型４１をシリンダ４９によって管２の側面に当接させた後、図１１(b)に示すように、把持シリンダ８８を収縮させると、固定爪８３の端部が回動用金具９４に当接し、固定爪８３がピン８７廻りに回動されてストッパ８１に係合する。
【００６２】
これにより、締付け型４１と回転曲げ型５３とが一体化される。よって、以降、縦付け型４１を移動するシリンダ４９に作動力を付与しなくても、引曲げ時に締付け型４１と回転曲げ型５３とが開くことはない。但し、図１１の構成においても、厳密には、蟻溝４４と凸部４５との間に両者の移動のための隙間が設定されているため、その隙間の範囲で両型４１、５３が相対移動して、管２のクランプが緩む場合が考えられる。そこで、図９に示すように、装着台４３に、締付け型４１を上記隙間の範囲で左方に移動させる押え機構１００を設けた方がよい。
【００６３】
押え機構１００は、締付け型４１を装着台４３に対して左方に移動させる単なるシリンダでもよいが、図１０に示すようなトグル式のリンク機構が好ましい。トグル式のリンク機構は、装着台４３にピン１０１で枢支された第１リンク１０２と、第１リンク１０２の先端部にピン１０３で枢支された第２リンク１０４と、第２リンク１０４の先端部にピン１０５で枢支された固定部１０６と、ピン１０３に接続されたシリンダ１０７とを有する。シリンダ１０７は、そのヘッド部がピン１０８を介して装着台４３に枢支されている。固定部１０６は、装着台４３に固設されている。
【００６４】
このトグル式のリンク機構は、図９(a)に示す通常時には、図１０(a)に示すようにシリンダ１０７を収縮させ、第１リンク１０２と第２リンク１０４とに角度を付けておく。そして、図９(b)に示すクランプ時には、図１０(b)に示すようにシリンダ１０７を伸長させ、第１リンク１０２と第２リンク１０４と直線状態とすることで、締付け型４１を上記隙間（蟻溝４４と凸部４５との隙間）の範囲で左方に移動させることができ、管２のクランプの緩みを防止できる。このとき、直線状態となった第１および第２リンク１０２、１０４とシリンダ１０７とは、直交配置の状態となる。よって、図１０(b)の状態では、シリンダ１０７にクランプの反力が加わることはなく、シリンダ１０７に作動力を付与し続けなくともよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、ロール曲げ加工および引曲げ加工される管２が、図４および図８に示すように異形断面（断面中心に対して左右非対称）となっているので、管２が各ロール１１、３１、３９、２６に挟まれながら長手方向に送り出されると、反りが発生し易い。そこで、本実施形態では、図１２に示すロール曲げ加工時には、成形ロール１１およびボトムロール３１の少なくとも一方を、図３に示す調整機構３３や親台車１６等によって極く僅か微妙に上下させて各ロール１１、３１の相対位置をずらすことで、管２に生じる反りを打ち消すようにしている。また、図１３に示す引曲げ加工時には、ボトムロール３１を図３に示す調整機構３３によって極く僅か微妙に上下させ、ガイドロール３９に対する相対位置をずらすことで管２に生じる反りを打ち消すようにしている。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る管の複合曲げ装置によれば、次のような効果を発揮できる。
【００６７】
(1)請求項１に記載の発明によれば、管の加工基準を変動させることなくロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができるので、精度の高い複合曲げ製品を製造できる。逆をいえば、完成品の精度を維持しつつ、ロール曲げ加工と引曲げ加工とを複数回切り替えることができるので、管のカーブデザインの自由度が広がる。また、ロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替える際、管をセットし直す必要がないので、生産性が向上する。また、一台の装置でロール曲げ加工と引曲げ加工とを切り替えることができるので、工場内における曲げ加工装置の設置スペースが約半分となる。
【００６８】
(2)請求項２に記載の発明によれば、引曲げ時に、回転曲げ型と締付け型との間に管を把持するアクチュエータの把持力が不要となる。そして、両型（回転曲げ型、締付け型）の開きがない安定した引曲げ加工を行うことができる。
【００６９】
(3)請求項３に記載の発明によれば、引曲げ時に、回転曲げ型の各押付部を選択して管の側面に当接させることで、各押付部の曲率に応じたバリエーションに富んだ管の引曲げ加工が行える。
【００７０】
(4)請求項４に記載の発明によれば、成形ロールおよびボトムロールを適宜軸方向に微妙に高さ調節することで、ロール曲げ加工および引曲げ加工の際に、各ロールを通過する管に生じる反りを矯正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る管の複合曲げ装置のロール曲げ加工時の平面図である。
【図２】図１のII-II線矢示図である。
【図３】図１のIII-III線断面図である。
【図４】図１のIV-IV線矢示図である。
【図５】上記管の複合曲げ装置の引曲げ加工時の平面図である。
【図６】回転曲げ型の平面図である。
【図７】図５のVII-VII線矢示図である。
【図８】図５のVIII-VIII線矢示図である。
【図９】ロック機構の説明図である。
【図１０】トグル機構の説明図である。
【図１１】ロック機構の別の説明図である。
【図１２】上記管の複合曲げ装置によるロール曲げ加工の工程を示す説明図である。
【図１３】上記管の複合曲げ装置による引曲げ加工の工程を示す説明図である。
【図１４】従来のロール曲げ加工の工程を示す説明図である。
【図１５】従来の引曲げ加工の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 管の複合曲げ装置
２ 管
３ 送り台
１１ 成形ロール
１４ 移動手段
１６ 調節機構としての親台車
２６ トップロール
２８ 退避手段
３１ ボトムロール
３３ 調節機構
３９ ガイドロール
４１ 締付け型
５３ 回転曲げ型
５４ 回動手段
７５ 押当部
７６ 押当部
８０ ロック機構
Claims (4)
- 管を長手方向に送り出す送り台と、該送り台により送り出された管の一側面を押圧する成形ロールと、該成形ロールに対して管の送り方向上流側に管を挟んで配置されたトップロールと、該トップロールとの間に管を挟み込むボトムロールと、該ボトムロールに対して管の送り方向上流側に並設されたガイドロールと、上記成形ロールをロール曲げ時に管側面に押し付けると共に引曲げ時に管から退避させる移動手段と、上記成形ロールを管から退避させたとき代わりに管の側面に当接される締付け型と、上記トップロールをロール曲げ時に管側面に当接させると共に引曲げ時に管から退避させる退避手段と、上記トップロールを管から退避させたとき代わりに管の側面に当接され上記締付け型との間に管を挟持する回転曲げ型と、該回転曲げ型を管の曲げ方向に回動させる回動手段とを備えたことを特徴とする管の複合曲げ装置。
- 上記回転曲げ型と締付け型との間に管を挟持したとき、これらの型を一体化するロック機構を備えた請求項１記載の管の複合曲げ装置。
- 上記回転曲げ型は、管側面に対してそれぞれ異なった曲率の複数の押当部を有する請求項１乃至２記載の管の複合曲げ装置。
- 上記成形ロールおよびボトムロールに、各ロールを軸方向に微調節する調節機構を設けた請求項１乃至３記載の管の複合曲げ装置。
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