JP5627005B2 - ベンディングロール装置 - Google Patents

Description

本発明は、扇形の板状ワークを上下ロール間に通して、所望の円錐面に曲げ成形するベンディングロール装置に関する。

扇形の板状ワークを上下ロール間に通過させて、所望の円錐面を有する円錐筒や部分円錐筒に曲げ成形するベンディングロール装置には、上下ロールを円柱状としたもの（例えば、特許文献１参照）と、上下ロールをテーパ状としたもの（例えば、特許文献２参照）とがある。また、これらのベンディングロール装置には、１本の上ロールに対して、２本の下ロールを配置した３本ロール形式のものと、３本の下ロールを配置した４本ロール形式のものとがある。

特許文献１に記載されたベンディングロール装置は、円柱状の上下ロール間を通過する板状ワークの内側円弧状辺を制動する第１移動規制部材と、加工曲成部を通過した外側円弧状辺の移動方向を規制する第２移動規制部材とを設け、内側円弧状辺側の通過速度を外側円弧状辺側よりも遅くして、所望の円錐面を有する円錐筒に曲げ成形するようにしている。

また、特許文献２に記載されたベンディングロール装置は、テーパ状の上下ロール間を通過する板状ワークの一方の幅端を位置決めする位置決め具を設け、製品となる円錐筒の小径、大径および長さの各寸法に基づいて、板状ワークの幅方向で板状ワークと上下ロールの周速との間に速度差が生じない、すなわちスリップが生じない所定のロール軸方向位置に、板状ワークを位置決めするようにしている。

特開２０００−３３４２６号公報 特許第３５４７６４０号公報

特許文献１に記載されたベンディングロール装置は、板状ワークの幅方向で板状ワークと円柱状の上下ロールの周速と間に速度差が生じ、板状ワークがスリップするので、板状ワークの表裏面に摺り傷が生じやすい問題がある。また、移動規制部材によって、ロールの周速と速度差がある板状ワークの凹円弧状の内側幅端を制動するとともに、速度差によって幅方向に逃げようとする板状ワークの凸円弧状の外側幅端を無理に拘束しているので、板状ワークの幅端部も損傷しやすくなる。

また、特許文献２に記載されたベンディングロール装置は、板状ワークとテーパ状の上下ロールとの間にスリップが生じないので、板状ワークの表裏面に摺り傷が生じる恐れはないが、位置決め具の遊びや、板状ワークのわずかな歪み等によって、板状ワークが所定のロール軸方向位置から一度ずれると、そのままずれが大きくなって、所望の円錐面に曲げ成形できなくなる問題がある。すなわち、位置決め具で凹円弧状の内側幅端を位置決めする場合は、板状ワークが外側幅端側へずれると、外側幅端と内側幅端におけるテーパロールの周速比が小さくなって、板状ワークが内側幅端側の位置決め具から逃げるロール軸方向と直角な真直方向側へ進むようになる。また、凸円弧状の外側幅端を位置決めする場合は、板状ワークが内側幅端側へずれると、外側幅端と内側幅端におけるテーパロールの周速比が大きくなって、板状ワークが外側幅端側の位置決め具から逃げるように、水平面内での傾斜が大きくなる方向へ進むようになる恐れがある。

そこで、本発明の課題は、板状ワークを、上下ロールとの間にスリップを生じさせることなく、所望の円錐面に曲げ成形できるベンディングロール装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、扇形の板状ワークをテーパ状の上下ロール間に通過させ、このロール間に通過させる板状ワークの一方の幅端を所定のロール軸方向位置に位置決めする位置決め手段を設けて、前記板状ワークを所望の円錐面に曲げ成形するベンディングロール装置において、前記位置決め手段を、前記上下ロールの入口側と出口側の両側に設け、前記位置決め手段とロール軸方向で対向させて、前記板状ワークの他方の幅端に転接させ、前記板状ワークを前記位置決め手段側へ油圧アクチュエータによって一定の力で押圧する押圧手段を設けた構成を採用した。

すなわち、板状ワークの一方の幅端を所定のロール軸方向位置に位置決めする位置決め手段とロール軸方向で対向させて、板状ワークの他方の幅端を、位置決め手段側へ押圧する押圧手段を設けることにより、何らかの原因で所定のロール軸方向位置からずれようとする板状ワークを、押圧手段で所定のロール軸方向位置に押し戻し、板状ワークの位置決め手段からの逃げを防止して、板状ワークを所望の円錐面に曲げ成形できるようにした。

前記板状ワークの一方の幅端を位置決めする位置決め手段を、前記板状ワークの幅方向で板状ワークの通過速度と前記上下ロールの周速との間に速度差が生じない前記所定のロール軸方向位置へ移動可能とすることにより、板状ワークと上下ロール間のスリップを防止することができる。

前記板状ワークの幅方向で板状ワークの通過速度と前記上下ロールの周速との間に速度差が生じない位置は、例えば、以下のように求めることができる。図４に示すように、扇形の板状ワークの内側幅端を位置決めする場合を考える。扇形のワークの中心角の中心Ｏをテーパ状のロールの中心線上に設定して、ワークの幅をｂ、曲げ成形される円錐筒または部分円錐筒の製品の小径をｄ_１、大径をｄ_２、ロールの長さをＬ、小径をＤ_１、大径をＤ_２とする。ロールの中心線上におけるロールの小径端からワークの内側幅端までの距離をｘ、このときのワークの内側幅端と外側幅端におけるロール径をそれぞれｙ_１、ｙ_２とすると、ｙ_１、ｙ_２はそれぞれ次式で求められる。
ｙ_１＝Ｄ_１＋（Ｄ_２−Ｄ_１）・ｘ/Ｌ （１）
ｙ_２＝Ｄ_１＋（Ｄ_２−Ｄ_１）・（ｘ＋ｂ）/Ｌ （２）

前記ワークの幅方向でワークの通過速度とロールの周速との速度差が零となる条件は、ワークの外側幅端と内側幅端の円弧長比と、この外側幅端と内側幅端におけるロールの周長比が等しくなるときであるから、次式が求められる。
ｄ_２/ｄ_１＝ｙ_２/ｙ_１ （３）
（３）式に（１）式と（２）式を代入すると次式が得られる。
ｄ_２/ｄ_１＝｛Ｄ_１＋（Ｄ_２−Ｄ_１）・（ｘ＋ｂ）/Ｌ｝/｛Ｄ_１＋（Ｄ_２−Ｄ_１）・ｘ/Ｌ
｝ （４）
（４）式を整理すると、ロールの小径端からワークの内側幅端までの距離ｘが、既知の各値ｂ、ｄ_１、ｄ_２、Ｌ、Ｄ_１、Ｄ_２を用いて、次式で求められる。
ｘ＝ｂ・ｄ_１／（ｄ_２−ｄ_１）−Ｌ・Ｄ_１/（Ｄ_２−Ｄ_１） （５）

（５）式で求めた距離ｘから、ワークのスリップが生じない設置位置を特定することができ、ワークの内側幅端の位置決め位置Ｑは、特定したワーク位置の円弧内側幅端である任意の位置に設定することができる。なお、説明は省略するが、ワークの外側幅端を位置決めする場合も、同様の手順で位置決め位置を設定することができる。

本発明に係るベンディングロール装置は、板状ワークの一方の幅端を所定のロール軸方向位置に位置決めする位置決め手段とロール軸方向で対向させて、板状ワークの他方の幅端を、位置決め手段側へ押圧する押圧手段を設けたので、板状ワークの位置決め手段からの逃げを防止して、板状ワークを所望の円錐面に曲げ成形することができる。

ベンディングロール装置の実施形態を示す正面図 図１の一部省略平面図 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２のIIIa−IIIa線と、IIIb−IIIb線に沿った矢視図 板状ワークの内側幅端を位置決めする方法を説明する概念図

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装置は、図１および図２に示すように、テーパ状の１本の上ロール１と、同じテーパ状の２本一対の下ロール２を備えた３本ロール形式のものであり、扇形の板状ワークＷを上ロール１と下ロール２の間で往復パスさせて、パス数の増加に伴って形成される円錐面の曲率を大きくし、円錐筒の製品Ｓに曲げ成形する。

前記上ロール１は、大径側の軸受箱３ａをシリンダ４ａで上方から押し下げられるとともに、小径側の軸受箱３ｂをシリンダ４ｂで下方から引き下げられ、大径側と小径側のフレーム(図示省略)に沿って昇降する。この上ロール１の昇降位置は、パス数の増加に伴って下ロール２に接近する下降位置に設定される。なお、小径側のフレームは、成形された円錐筒の製品Ｓを上下ロール１、２の間から抜き出すために、転倒可能とされている。

前記一対の下ロール２は、大径側と小径側を上ロール１と同じ向きにして上ロール１の両側斜め下方に配置され、往パスと復パスに応じて、それぞれモータ(図示省略)で正逆方向に回転駆動される。この下ロール２の回転駆動によって、ワークＷは凹円弧状の内側幅端を上下ロール１、２の小径側に向けて往復パスされる。

前記上下ロール１、２の小径側の入口側と出口側には、ワークＷの凹円弧状の内側幅端を位置決めする位置決め手段６が設けられている。この位置決め手段６は、サーボモータ６ａで回転駆動されるねじ軸６ｂに螺合されたナット６ｃに縦向きのローラ６ｄを取付けたものであり、上ロール１の軸と平行に向けたねじ軸６ｂに沿ってローラ６ｄを移動させて、所定のロール軸方向位置（図４に示したＱ点）でワークＷの内側幅端に転接させ、上下ロール１、２間を通過するワークＷのロール軸方向位置を位置決めする。したがって、図４について説明したように、ワークＷの幅方向でワークＷの通過速度と上下ロール１、２の周速との間に速度差が生じることはない。

前記上下ロール１、２の大径側の入口側と出口側には、ワークＷの凸円弧状の外側幅端を押圧する押圧手段７が設けられている。この押圧手段７は、油圧モータ７ａの出力軸に設けたピニオン７ｂと噛み合い、上ロール１の軸と平行に向けたラック７ｃの先端に縦向きのローラ７ｄを取付けたものであり、位置決め手段６のローラ６ｄとロール軸方向で対向する位置で、ローラ７ｄをワークＷの外側幅端に転接させて押圧するようになっている。この油圧モータ７ａに圧力源から油を供給する配管には、所定の圧力になると油を逃がすリリーフ弁が設けられており、一定の力でワークＷを押圧するようになっている。したがって、ワークＷの位置決め手段６からの逃げを防止して、各パスでのワークＷを所望の円錐面に曲げ成形することができる。なお、ローラ７ｄは、位置決め手段６のローラ６ｄと、ワークＷの幅方向で対向する位置で外側幅端を押圧するようにしてもよい。

図３（ａ）に示すように、前記入口側と出口側の位置決め手段６の各ローラ６ｄは、上側を上ロール１側へ内向きに傾斜させて取付けられている。この理由は、ワークＷの内側幅端は、パス回数が進んで曲げ成形の湾曲が大きくなると、水平面内で上ロール１の小径側へせり出すように上方へ湾曲するので、このロール小径側へせり出して湾曲する内側幅端が、所定の位置決め位置よりもロール小径側の余分な箇所で各ローラ６ｄに当たらないようにするためである。また、このように内向きに傾斜させることにより、ワークＷの内側幅端を各ローラ６ｄに直角に近い角度で当接させて、各ローラ６ｄをスムーズに転接させることができる。

図３（ｂ）に示すように、前記入口側と出口側の押圧手段７の各ローラ７ｄも、上側を上ロール１側へ内向きに傾斜させて取付けられている。この理由は、ワークＷの外側幅端を各ローラ７ｄに直角に近い角度で当接させて、各ローラ７ｄをスムーズに転接させるためである。なお、ワークＷの外側幅端は、曲げ成形の湾曲が大きくなると、水平面内で上ロール１の大径側から逃げるように上方へ湾曲するので、各ローラ７ｄに余分な箇所で当たる心配はない。

上述した実施形態では、ワークの凹円弧状の内側幅端を位置決め手段で位置決めし、凸円弧状の外側幅端を押圧手段で押圧するようにしたが、逆に、外側幅端を位置決め手段で位置決めし、内側幅端を押圧手段で押圧することもできる。また、押圧手段のアクチュエータは、実施形態の油圧モータに限定されることはなく、油圧シリンダ等の他のアクチュエータとすることもできる。

上述した実施形態では、位置決め手段と押圧手段を、いずれもローラをワークの幅端に当接させるものとしたが、単なる棒状や筒状の部材をワークの幅端に当接させるものとしてもよい。

上述した実施形態では、上ロールの両側斜め下方に２本の下ロールを配置した３本ロール形式のベンディングロール装置としたが、本発明に係るベンディングロール装置は、上ロールの直下にもう１本の下ロールを配置した４本ロール形式のものとすることもできる。また、ベンディングロール装置で曲げ成形する製品を円錐筒としたが、曲げ成形する製品は、半円錐筒等の部分円錐筒のものとしてもよい。

１ 上ロール
２ 下ロール
３ａ、３ｂ 軸受箱
４ａ、４ｂ シリンダ
６ 位置決め手段
６ａ サーボモータ
６ｂ ねじ軸
６ｃ ナット
６ｄ ローラ
７ 押圧手段
７ａ 油圧モータ
７ｂ ピニオン
７ｃ ラック
７ｄ ローラ

Claims (2)

1. 扇形の板状ワークをテーパ状の上下ロール間に通過させ、このロール間に通過させる板状ワークの一方の幅端を所定のロール軸方向位置に位置決めする位置決め手段を設けて、前記板状ワークを所望の円錐面に曲げ成形するベンディングロール装置において、前記位置決め手段を、前記上下ロールの入口側と出口側の両側に設け、前記位置決め手段と対向させて、前記板状ワークの他方の幅端に転接させ、前記板状ワークを前記位置決め手段側へ油圧アクチュエータによって一定の力で押圧する押圧手段を設けたことを特徴とするベンディングロール装置。
2. 前記板状ワークの一方の幅端を位置決めする位置決め手段を、前記板状ワークの幅方向で板状ワークの通過速度と前記上下ロールの周速との間に速度差が生じない前記所定のロール軸方向位置へ移動可能とした請求項１に記載のベンディングロール装置。

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