JP4061041B2 - ベンディングロール及びベンディングロールを用いたパイプ成型方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板のロール曲げによる、パイプ製造に関し、特に小径長尺のパイプ製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パイプの製造は、電縫溶接により連続的に製造する方式と、ロール曲げ加工によるベンディングロールにより製造するものがある。前者は製造機械が大がかりで高価であり大量生産に向いている。これに対し後者は、製造機械が安価であるが大量生産に向いていない。ここで、薄肉長尺のパイプを製造しようとすると、従来の電縫溶接により製造する方式では、一般に、溶接する板厚がパイプ径の０．０１倍以上の厚みのものについては成形・溶接を行うことが出来るが、それ以下のものについては一般的にこの方法による製造は向いてない。
【０００３】
一方、ベンディングロールによる場合にあっては、薄手のパイプの成型は容易であるが、長尺の径に対し長いものをベンディングロールで加工しようとした場合、芯ロール自身が長手方向に撓み、ロールの中央部近傍の撓みが大きくなり、この部分のロール押し込み量が小さくなる。この為、パイプ状に金属板を成型した場合、図１５に示すように、製品パイプの長手方向の中央部に隙間が出来る樽状になり、長尺のパイプを成型する時は顕著になる。従って鋼材を用いてパイプを製作しようとする場合、一般的に、パイプの径の約１０倍以上の長尺のパイプをこの方法によって成型することが困難な場合が多かった。係る樽状の変形に対し、特開平０８−１１７８６９号公報に記載のベンディングロールを始めとして、芯ロールにクラウンを設けることや、押しつけロールにバックアップロールを設けて故意に幅方向に撓ませ、芯ロールと押しつけロールが一定の間隔を保つようにして、上記問題を解決しようとするもの等があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の芯ロールにクラウンを設けることや、押しつけロールにバックアップロールを設けて故意に幅方向に撓ませ、芯ロールと押しつけロールが一定の間隔を保つようにして、上記樽状の変形の解消を図ろうとしても、被加工物である小径長尺のパイプを成形しようとした場合には、芯ロール撓みが大きくなりすぎ、上記技術では十分補償できない。例えば直径５０ｍｍで長さ２０００ｍｍのような長尺パイプの成型はロール曲げによる成型は行うことが出来なかった。また、金属板が一つ目の押付ロールにて加工された後、スプリングバッグが生じ、芯ロールと金属板が離れる状態が生じる。本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、各押付けロールの位置で浮き上がることなく確実に芯ロールに沿うように加工が行われ、スプリングバックを未然に防止することによって、小径長尺のパイプを製造できるベンディングロールを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るベンディングロールは、
芯ロールに、ロールを押しつけ、その接触部分に金属板を送り込み曲げ加工を行ないパイプを製造する装置において、
金属製よりなる芯ロールと、
金属板を曲げる際に芯ロールの周りに接触して複数個設置し、表面部を弾性体としている押付ロールとを有するとともに、下記の１）および２）のうちいずれか１つまたは両方の金属板案内手段を有することを特徴とするベンディングロール。
１）押付けロールが介在しない部分の芯ロール開放表面部へ金属板を押しつける位置まで移動する移動機構と、金属板を前記芯ロール開放表面部で芯ロールに沿う内面形状を有し、金属板を芯ロールに押し付けながら滑通するガイド体とを有する金属板案内手段
２）芯ロール円周上での前記芯ロール開放表面部に設けられた芯ロールと同期駆動する金属板案内ベルト、または、芯ロールと複数の押付ロールのそれぞれの間に介在し、金属板を引き入れる側と反対側の芯ロール表面を通るように設けられた、芯ロールと同期駆動する金属板案内ベルト
【０００６】
さらに、（２）前記１）の金属板案内ベルトにおいて、前記案内ベルトが複数に分割されており、前記案内ベルトを芯ロールに接触させ支持するベルトプーリーが干渉する部分の押付ロールのそれぞれに周方向の溝を有することを特徴とする前記（１）に記載のベンディングロールである。
【０００７】
また、（３）前記１）の金属板案内ベルトにおいて、前記案内ベルトの押付ロール側にガイド帯を設け、押付ロール表面にガイド帯を挿入する溝を形成することを特徴とする前記（１）または（２）に記載のベンディングロールである。
【０００８】
（４）加工対象である前記金属板の板厚がパイプ径の０．０１倍未満であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のベンディングロールである。
（５）金属板を送り込み曲げ加工を行う部分が、直径の１０倍以上の幅を有する長尺小径の芯ロールを用いることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のベンディングロールである。
【０００９】
（６）前記（１）〜（５）に記載されたベンディングロールを用いて、パイプ材料となる金属板が、金属製芯ロールと弾性体表面を有する第一の押付ロール間より挟持されかつ曲げ加工されながら進入し、少なくとも第一の押付けロールと第二の押付けロールとの間の芯ロール開放表面部で金属板案内手段によって案内されながら、弾性体表面を有する第二の押付ロールとの接触部分を通り、パイプ状に成形されることを特徴とするパイプ成型方法である。
【００１０】
ここで、金属板を曲げる際に押付ロールを芯ロールの周りに接触して複数個対向設置することで、芯ロールの撓みを打ち消し、製品が樽状になるのを防止する事ができる。また、金属板が一つ目の押付ロールにて加工された後、スプリングバッグが生じ、芯ロールと金属板が離れる状態が生じるが、芯ロールを少なくとも、曲げ加工時に磁性を帯びさせることにより、金属板が芯ロールに磁着し、金属板が芯ロールに添うように加工を行うことが出来、２つ目以降の押しつけロールと芯ロールとの間に先端をうまく挿入することが出来る。更に押付ロール接触部分間に、芯ロール表面部へ押しつける位置まで移動する移動機構を有し、金属板面が容易に滑通するガイド体を設け、或いは芯ロールと同期駆動する案内ベルトを設けることで、同様に金属板を芯ロールと押付ロール間に挿入させることが出来、スムーズな曲げ加工を行うことが出来るように作用する。
【００１１】
また、芯ロールの回転と同期して芯ロールに巻き込まれる巻付ベルトと、芯ロール間に、金属板を巻き込み、芯ロールと押付ロールを主として曲げ加工を行う。この時、巻付ベルトは芯ロールの回転に従って巻き込まれる際に、巻付ベルトには、巻き込み方向に一定の張力を付与するブレーキ機構を有しており、金属板を確実に芯ロールに供給することが出来る。従って金属板は、各押付けロールの位置で浮き上がることなく確実に芯ロールに沿うように加工が行われ、スプリングバックを未然に防止する。また、巻き解き方向駆動機構を有するテンションロールを設けていることより、曲げ加工後に巻付ベルトを芯ロール取付け位置まで逆回転することで、曲げ加工した後の金属板を支障なく取り出すことが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明に係るベンディングロールを説明する。
まず、図１〜６においては金属板案内装置のない状態でその曲げ機構を説明する。
図１〜２は、押付ロールを２個設けている形態を示すもので、図１（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、図２は押付ロールの動作を示す説明図である。この実施形態に係るベンディングロールは、金属板６を送り込み曲げ加工の中心となる芯ロール１と、芯ロール１の上下に２個設けている押付ロール２Ａ，２Ｂと、これらのロールを支持する枠体３よりなる。
【００１３】
芯ロール１は、ベンディングロールに通常の使用されている芯ロール、例えば鉄製等適宜金属製よりなる芯ロール１よりなり、枠体３に回転可能に支持されている。押付ロール２は、通常の押付ロール１の表面部に弾性体２１を設けている。そして、この押付ロール２で芯ロール１を挟むように、上下に１直線上に配置している。ここで、押付ロール２に設ける弾性体２１は、例えばゴム材を用い、その厚みは十分な変形能を持たせるため、一般的には２０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の厚みを設けている。
【００１４】
前述の押付ロール２は、ロール昇降装置４により、昇降可能となっており、芯ロール１に押しつけ可能とすると共に、モータ５０等の適宜動力源により回動可能となっている。ロール押付装置４は、例えば図１（ｂ）に示すように、押付ロール２の両端部を保持する支持体４０のそれぞれの両端に設けているガイド４１が、枠体３の支柱部分の側面に設けているレール４２上をスライド可能となっており、支持体４０の下部に有する油圧等の適宜動力源よりなるシリンダー４３により押付ロールを芯ロールに押しつけ可能となっている。なお上方に位置するロール押付装置４は特に図示はしてないが、前述と同様のロール押付装置４を用いるか、或いは従来使用されているベンディングロールの押付ロールの押付装置を用いる。なお図中６０は、芯ロールのチョックであり、６１は芯ロールのチョック支持装置である。
【００１５】
次に上述のベンディングロールでパイプの製造について述べる。第一の押付ロール２Ａ、第二の押付ロール２Ｂが、芯ロール１から退避した状態から、図２（ａ）の矢印方向に移動し、各押付ロール２が芯ロール１に押しつけるように移動する（図２（ｂ））。この状態からパイプ材料となる金属板６が、芯ロール１と第一の押付ロール２Ａの間より進入し、金属板６は芯ロールと押付ロール２Ａによりロール曲げ加工がされる（図２（ｃ））。次に、金属板６の先端が押付ロール２Ｂに到達したら、更に芯ロール１と押付ロール２Ｂで再度ロール曲げ加工が施され芯ロール１をほぼ１周してロール曲げ加工が終了する（図２（ｄ））。この後、各ロールの回転を止め、押付ロール２Ａ，２Ｂを退避させ、芯ロール１からパイプ状に成型した金属板を抜き出し、端部を図示しない溶接工程を経て製品を完成させる。
【００１６】
図３は、芯ロール１の上方に２個、下方に１個の押付ロール２をそれぞれ設けた３個の押付ロールを用いた形態を示している。また、図４は、図１の形態のロール配置に加えて、芯ロール１の両脇に押付ロール２を設けている形態を示している。なお、図面では、前述２個の押付ロールの場合と同様に下方に位置する押付ロール２にのみ押付ロール押付装置４を記載している。３個の押付ロール２を設けた例は、図５に、４個の押付ロール２を設けた例は、図６に示す如く、芯ロール１と第一の押付ロール２Ａでロール曲げ加工がされた金属板６の先端が第１の実施の形態と異なり、比較的にすぐに次の押付ロール２Ｂに到達することより金属板６が芯ロール１から離れる大きさが少ないうちに次の押付ロールに到達するために金属板６の先端部が曲がったり折れたりすることがなく、スムーズなロール曲げ加工が行える。なお、押付ロール２の数が多いほど仕上がりは良好であるが、５本以上用いることは、押付ロールの取付構造が複雑となり、またロールの単価も必ずしも安くないことよりコストの面からの問題から、４本以下が好ましい。
【００１７】
図７〜８は、金属板案内装置を用いた実施の形態である。ここで、芯ロール１とこれを中心として上下に押付ロール２を設け、芯ロール１の左右に設けた基台７０のレール７１上には、ロール表面部へガイド体７２を押しつける位置まで前進、及び加工品の取り出しに支障のない位置まで後退可能な移動機構７３が載置されている。前記ガイド体は、例えば金属板６や芯ロール１と接触する際、相手に疵をつけないよう硬質ナイロン等の樹脂製の素材を用いることが好ましい。なお、移動機構は、公知のモータ５０等の動力源等を用いる。ここで、金属板６は、芯ロール１と押付ロール２Ｂ間に供給され（図８（ａ））、両ロール間でロール曲げ加工され、金属板６の先端は、金属案内装置７Ａにより芯ロール１の表面に押し付けながら曲げ加工される。（図８（ｂ））。そして金属板６の先端が、押付ロール２Ａを過ぎたとき、金属案内装置７Ｂが前進し、芯ロール１の表面に、金属板６を押付けながら曲げ加工される（図８（ｃ））。 曲げ加工が終了した後芯ロール１から、金属板案内装置７Ａ，７Ｂがそれぞれ後退し、曲げ加工を終えた筒状の金属板を芯ロールから取り外すことが出来る（図８（ｄ）（ｅ））。このように、金属板先端が押えロール間を通過する毎に、その間にあるガイド板が移動し、金属板を押付けることで、曲げ加工がされる。そして、金属板先端はガイド体で押さえられながら、芯ロールに密着するので、次の押えロールへの挿入も無理な変形なく通過することが出来ることより確実に加工を行うことが出来る。
【００１８】
図９〜１４は、案内ベルトを用いた実施の形態である。芯ロール１とこれを中心として上下に押付ロール２を設け、芯ロール１と上下の押付ロール２の接触部分間に、芯ロール１と回転速度と同期駆動する案内ベルト８を設けている。金属板６は、芯ロール１と押付ロール２Ａでロール曲げ加工され、その後金属板６の先端は案内ベルト８と芯ロール１の間に挿入される。そして案内ベルト８は芯ロール１と回転速度と同期駆動されていることより、芯ロール１の回転に伴って、金属板６の先端は、押付ロール２Ｂに受け渡され、スムーズなロール曲げ加工が行われる。案内ベルト８は、例えば芯ロール１に巻きつけても、柔軟になじむようポリエステルやナイロンの繊維基材の表面にウレタンゴム皮膜した繊維布で製作している。なお案内ベルトを設ける位置は、特に限定するものではないが、ロールの樽型に変形する場合にロール中央部の速度が遅くなることより、少なくともロール中央部に設けることが好ましい。
【００１９】
図１０は、金属板６と案内ベルト８との接触部分を多くするための実施の形態で、押付ロール２の弾性体２１に、溝２２を周方向に設けている。そして、この溝２２内には、図示するように芯ロール１の長手方向に分割した案内ベルト８が、ベルトプーリー８０に支持されて挿入している。また、案内ベルトを設ける位置は、図８に示すように芯ロール１の押付ロールを設けてない部分（押付ロール２が上下２個の場合には左右の２箇所）に設けることにより金属板６の先端部分を芯ロール１への密着面を増加させることが出来る。なお、この場合において金属板６の芯ロール１への供給の支障のない位置に案内ベルト８を設けることは言うまでもない。
【００２０】
次に、図１１矢印に示す、案内ベルト８の実施の形態は、押付ロール２Ａ−芯ロール１−押付ロール２Ｂ−テンションロール８１−押付ロール２Ａの経路で案内ベルトを掛ける構成となっている。そして、案内ベルト８をかけていない側（図１１の手前側）の芯ロール１側面に、金属板６を引き入れるために芯ロール１の表面を解放している。このような構成とすることにより、金属板６のスプリングバッグを防止するほか、案内ベルト８が芯ロール１の半周程度を巻き付き保持することより、芯ロール１自体の撓みを未然に防ぐことが出来る。ここで、テンションロール８１は芯ロールと同様に、例えば金属製で形成し、適宜手段でその位置を変更可能とし、案内ベルト８に張力を付加、解除を行うものである。
【００２１】
図１２〜１３に示す実施の形態は、図１１の実施の形態のものに、前述した金属板案内装置を案内ベルトが無い芯ロール表面に対して、設けたものであり、その構成は、図７の実施の形態のものと同様であるので省略する。そして、テンションロール８１を移動させ、案内ベルト８に張力を付加させながら押付ロール２Ａ，２Ｂを芯ロール１に密着する（図１３（ａ））。次いで案内ベルト８を芯ロール１に巻付けた状態で、芯ロール１を駆動し、金属板６を挿入する。金属板６は芯ロール１と押付ロール２Ｂ間を案内ベルト８に挟まれながら通過し、成形される。そして、金属板６は押付ロール２Ｂから出た後も、案内ベルト８に挟まれながら、芯ロール１に密着するので、次の押付ロール２Ａとの間も無理な変形なく通過する（図１３（ｂ））。この後、金属板６は、金属板案内装置７により芯ロール１の表面に押し付けられた状態を維持することより、スプリングバッグを防止することができる。最後にパイプ状に金属板６が成形された後、テンションロール８１を緩め位置に移動させ、押付ロール２Ａ，２Ｂを芯ロール１から開放し、金属板案内装置７が後退することで、ベルトが緩み、芯ロール１から軸方向にパイプ６を取り出すことができる（図１３（ｄ））。
【００２２】
図１４に示す実施の形態は、案内ベルトにガイド帯を設けた構成である。
即ち、案内ベルト８の押付ロール側面に凸状のガイド帯８２を設けている。そして、このガイド帯８２を挿入する溝２３を押付ロール２Ａ，２Ｂに設けている。また、同様の溝８３をテンションロール８１にも設けている。
このガイド帯８２は、押付ロール２Ａ，２Ｂの溝２３に挿入されて、広幅ベルト動作中の蛇行やしわを防止でき、芯ロールに巻付けた金属板がすれることなく無理な変形を生じないので、円筒成形精度を向上させることができる。
【００２３】
【実施例】
いま、上述の図１に示す実施の形態の装置で、芯ロール１が直径５０ｍｍ、押付ロール２が直径４００ｍｍ、ウレタンゴムの材質よりなる弾性材部分の厚さが５０ｍｍで、使用する金属板６は鋼製で厚さ０．５ｍｍ長さ２ｍのものを用い芯ロール１を５００ｍｍ／ｍｉｎで、押付ロール２の押付け力、約１０ｔｏｎでロール曲げ加工を行った。曲げ加工を行った後の金属板６は、端部同士がほぼ一直線上に成型することが出来、中央部の隙間はほとんどなく樽型とはならなかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係るベンディングロールでは、従来成形不可能であった小径で長尺パイプも安定的に生産することが可能となった。本願発明では、芯ロールの撓みを未然に防止出来ることより、出来上がった製品が、いわゆる樽型変形を防止でき小径、長尺のパイプを成型することが出来る。また、本願発明では、金属板自体を芯ロールに押しつけることより、金属板の先端部の押付ロールへのくい込みが良く、仕上がりの良好なパイプを製作できる。さらに、本願発明では金属板が一つ目の押付ロールにて加工された後のスプリングバックを未然に防止することによって、芯ロールから金属板がスプリングバックで浮き上がることなく、確実に芯ロールに沿うように加工が行われ、小径長尺のパイプを製造できるベンディングロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る押付ロールを２個設けたベンディングロールの説明図で，（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】 図１に係るベンディングロールの動作状態を示す説明図である。
【図３】 本発明に係る押付ロールを３個設けたベンディングロールの説明図で，（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】 本発明に係る押付ロールを４個設けたベンディングロールの説明図で，（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】 図３に係るベンディングロールの動作状態を示す説明図である。
【図６】 図４に係るベンディングロールの動作状態を示す説明図である。
【図７】 本発明に係る押付ロール２個間に、金属板案内装置を設けた実施の形態を示す斜視図である。
【図８】 図７に示す実施の形態の動作状態を示す説明図である。
【図９】 本発明に係る押付ロール２個間に、案内ベルトを設けた実施例の斜視図である。
【図１０】 案内ベルトを分割した実施例の説明図で（ａ）は一部切り欠き拡大断面、（ｂ）は一部切り欠き側面図である。
【図１１】 本発明に係る押付ロールを２個間に案内ベルトを設けた実施例の斜視図である。
【図１２】 本発明に係る図１１の実施の形態に金属板案内装置を用いた実施の形態を示す斜視図である。
【図１３】 図１２に示す実施の形態の動作状態を示す説明図である。
【図１４】 図１１に示す実施の形態の案内ベルトにガイド帯を設けた実施の形態を示す斜視図である。
【図１５】 従来のロール曲げ加工で出来た樽型のパイプの斜視図である。

Claims (6)

1. 芯ロールに、ロールを押しつけ、その接触部分に金属板を送り込み曲げ加工を行ないパイプを製造する装置において、
   金属製よりなる芯ロールと、
   金属板を曲げる際に芯ロールの周りに接触して複数個設置し、表面部を弾性体としている押付ロールとを有するとともに、下記の１）および２）のうちいずれか１つまたは両方の金属板案内手段を有することを特徴とするベンディングロール。
   １）押付けロールが介在しない部分の芯ロール開放表面部へ金属板を押しつける位置まで移動する移動機構と、金属板を前記芯ロール開放表面部で芯ロールに沿う内面形状を有し、金属板を芯ロールに押し付けながら滑通するガイド体とを有する金属板案内手段
   ２）芯ロール円周上での前記芯ロール開放表面部に設けられた芯ロールと同期駆動する金属板案内ベルト、または、芯ロールと複数の押付ロールのそれぞれの間に介在し、金属板を引き入れる側と反対側の芯ロール表面を通るように設けられた、芯ロールと同期駆動する金属板案内ベルト
2. 前記２）の金属板案内ベルトにおいて、前記案内ベルトが複数に分割されており、前記案内ベルトを芯ロールに接触させ支持するベルトプーリーが干渉する部分の押付ロールのそれぞれに周方向の溝を有する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２）の金属板案内ベルトにおいて、前記案内ベルトの押付ロール側にガイド帯を設け、押付ロール表面にガイド帯を挿入する溝を形成することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のベンディングロール。
4. 加工対象である前記金属板の板厚がパイプ径の０．０１倍未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のベンディングロール。
5. 金属板を送り込み曲げ加工を行う部分が、直径の１０倍以上の幅を有する長尺小径の芯ロールを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のベンディングロール。
6. 前記請求項１〜５に記載されたベンディングロールを用いて、パイプ材料となる金属板が、金属製芯ロールと弾性体表面を有する第一の押付ロール間より挟持されかつ曲げ加工されながら進入し、少なくとも第一の押付けロールと第二の押付けロールとの間の芯ロール開放表面部で金属板案内手段によって案内されながら、弾性体表面を有する第二の押付ロールとの接触部分を通り、パイプ状に成形されることを特徴とするパイプ成型方法。

Images