JP5733447B1 - インターロックチューブの製造方法、及び、その製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状を呈するチューブの製造に際し、芯金側をワーク側とする構成に基づき、連続的に効率よく高精度な径寸法のインターロック型フレキシブルチューブを提供する【解決手段】螺旋状に巻き付けられる金属製帯板１０ｃを順次処理・成形される断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状のインターロックチューブであって、巻き付けられる上記金属製帯板の製品径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）と製品長さ（Ｌ）とに基づいて設定時間（Ｔ）が割り出され、割り出された該各値に基づいて各部の動作が制御されると共に、上記該各値が統括され、巻付け用芯金１７の先端側に配置されると共に、巻き付けられた上記金属製帯板のゆるみを阻止するように回転しつつ同期し、かつ上記金属製帯板を解放あるいは緊締自在にチャックする緊締チャック装置２０を有する。また、モータ系における回転速度の補正機能が付加される。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

この発明は、断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状を呈するチューブの製造に際し、製品１本あたりの生産必要時間から設備運転時間を設定する自動成形装置あるいは自動成形システムであって、上記チューブをゆるみなく高精度で容易に成形し、切断時などの加工性に優れ、装置自体の作業効率性の生産向上に優れたインターロックチューブの製造方法、及び、その製造装置に関する。

従来、自動車などの車両の排気管として、図９に示すようなフレキシブルチューブが知られている。すなわち、このフレキシブルチューブ１は、エンジン側からの振動を下流側の部品に伝わらないなどのために用いられるもので、上流側と下流側の部品とを導通するインターロック型フレキシブルチューブ２（以下、インターロックチューブという）を中央に配置すると共に、その外側に蛇腹部を有するベローズ管３を配置し、かつその外側にさらにアウターブレード４を配置し、ベローズ管３とアウターブレード４との両端部３ａ，４ｂはそれぞれインターロックチューブ２の両端部に重なるように曲げられたプロテクタ５が装着された構成とされている。

しかして、このようなフレキシブルチューブ１に用いられるインターロックチューブ２は、平板状の金属製帯板２ａ（図１０参照）を図９中の矢印で引き出されたように、その断面形状がＳ状などのような屈曲状の金属製帯板２ｂ（図１０参照）とされ、その両側部の屈曲部が互いに噛み合うよう螺旋状に巻き付られ、軸方向と径方向にそれぞれ伸縮するという柔軟性を有したインターロックチューブとされている。

また、その成形に際しては、図１０に示すように、アンコイラー６より引き出された一定幅で長尺な平板状の金属製帯板２ａを、オイル塗布装置７から潤滑油を塗布しながら多段ロール成形装置８に送り込むと共に、その上下ロール８ａ，８ｂ間に挿通させ、平板状の金属製帯板２ａを断面Ｓ状などとされる屈曲状（図９の引き出し線で図示）の金属製帯板２ｂとして成形し、この屈曲状の金属製帯板２ｂを巻き付けロール装置９に送り込むと共に、両側部が互いに噛み合うよう螺旋状に巻き付け、図示しないプラズマ切断装置により所定長さに切断をしている。

なお、このようなインターロックチューブは、その断面の形状を円形とするものと多角形とするものとがある。例えば、特許文献１には、断面が円形のものは密閉性が非常に優れているが回転してゆるみ易いという弱点、つまり巻付けがゆるんで外れ易いという弱点を持っている。また、断面が多角形のものは密閉性はあまり良好ではないが剛性および接続した誘導部の振動離脱性を非常に正確に設定でき、多角形端部はホースが所定形状と巻付けを保持し回転して緩まないようにする機能を有するなどが説明されている（同文献の段落［０００２］乃至［０００５］参照）。

すなわち、断面が多角形のインターロックチューブでは、巻付けに際して断面が多角形の芯金を用いて巻付けることとなるが、その芯金の多角形端部に引き掛かけて形成することができる。このような断面が多角形のインターロックチューブとしては、例えば、特許文献２の図２参照、特許文献３の図１２参照などにも示されている。

反面、断面が円形のインターロックチューブは、巻付けに際して断面が円形の芯金を用いて巻付けることとなるが、その円形の故に引き掛かかることができず、チューブの巻付けに際してスプリングバックが生じ、チューブが所定形状の巻付けを良好に保持することができず、推力に対するスプリングバックとの関係上回転し緩んでしまうという恐れがある。また、断面が楕円形状のインターロックチューブも同様の恐れがある。

この問題を解決するために、特許文献４（図１参照）には、インターロックチューブを最終形状よりも小径に巻き取りした後にインターロックチューブに巻き戻し力を付与する、また、最終形状よりも小径に巻き取りした後にインターロックチューブに反回転方向の力を付与するとされており、そして、反回転方向の力を付与する手段はロールまたは弾性部材であることが開示されている。

一方、本願の特許出願人は、以前にインターロック型フレキシブルチューブの製造方法、及び、その製造装置について特許を得た。これは、インターロック型フレキシブルチューブを形成する方式について鋭意研究した結果、金属製帯板を巻き付ける芯金側を固定状態とし、金属製帯板を送り出すアンコイラー側をワーク側とする従来の方式ではなく、芯金側をワーク側とする構成に基づき、連続的に効率よく高精度な径寸法のインターロック型フレキシブルチューブを提供せんとしたものである（同文献の段落［０００９］など参照）。

特開平１１−３４４１６８公報 特開２００４−５２８１０公報 特開２００７−３００２５公報 特開平０８−２１８８６２公報 特許第３６８６９７３号公報

本願の特許出願人は、このような背景に鑑みてさらに鋭意研究の結果、芯金側をワーク側とする構成に基づき、連続的に効率よく高精度な径寸法のインターロック型フレキシブルチューブを提供するものである。すなわち、断面が円形状あるいは断面が多角形状や楕円形状のインターロックチューブの成形においても、スプリングバックを防止すると共に、回転せずにゆるみなく成形することができ、高精度に容易かつ作業効率性よく成形することが可能な自動制御装置を見出したものである。

また、その他にチューブを容易かつ作業効率性よく成形したいという要請がある。例えば、オイル塗布装置を多段ロール成形装置の前段で別途設けるのではなく、多段ロール成形装置の上部側に一体的にオイル塗布機能を持たせつつ作業効率性よく行うと共に、オイル塗布剤も改良を加え水に混合された潤滑油とするなどの作業効率性や経済性などの向上を図りたいという要請がある。さらに、装置本体に連動するインターロックチューブのカット機構は、切断の際に生じるスラグを細かいミスト状のスラグとし、また、チューブの切断の際に発生するスラグの堆積に対し効率のよい優れた除去を行いたいという要請などもある。

この発明は、断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状を呈するチューブの製造に際し、製品１本あたりの生産必要時間から設備運転時間を設定する自動成形装置あるいは自動成形システムであって、チューブをゆるみなく高精度で容易に成形し、切断時などの加工性に優れ、装置自体の作業効率性の生産向上に優れたインターロックチューブの製造方法、及び、その製造装置の提供を目的とする。

この発明は、上記のような目的を達成するために、インターロックチューブの製造方法として、請求項１記載のように、一定幅で長尺な金属製帯板が断面Ｓ状のような屈曲状を呈し、隣り合う両端部分が互いに噛み合うように巻付け用芯金にて螺旋状に巻き付けられ、上記金属製帯板を順次処理する各部が主演算・制御部の指令に基づいて成形される断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状のインターロックチューブであって、巻き付けられる上記金属製帯板の製品径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）と製品長さ（Ｌ）と設定時間（Ｔ）から割り出された数値に基づいて各部の動作が制御されると共に、上記該各値が統括される主演算・制御部と、上記主演算・制御部の指令に基づいて処理され、上記主演算・制御部からのパルス信号により成形部系主軸モータＩＩＩを基準軸として素材送りロールモータＩＩと緊締チャック装置系当金モータＶとが３軸同期制御されるモータ制御部と、巻き付けられた上記金属製帯板のゆるみを阻止するように回転しつつ同期し、かつ上記金属製帯板を解放あるいは緊締自在にチャックする緊締チャック装置と、を備えて成形されることを特徴とする。
また、請求項２記載のように、上記モータ制御部は、上記３軸同期制御に基づいて同期制御される切断部系ピンチロールモータＩＶを備えて成形されることを特徴とする。
また、請求項３記載のように、上記主演算・制御部は、モータ系における回転速度に対し所望の補正値が付加して成形されることを特徴とする。
また、請求項４記載のように、上記主演算・制御部に連動する前処理装置は、アンコイラ−より引き出された平板状の金属製帯板を両側部が屈曲状を呈する金属製帯板に成形する多段ロール成形装置と、その上部側から水と混合された潤滑油であるオイル塗布剤を塗布するオイル塗布装置と、を備えて形成されることを特徴とする。
また、請求項５記載のように、上記主演算・制御部に連動する切断装置は、発生されるスラグの吸引と共に、堆積されたスラグの掻き出しが指令されることを特徴とする。
また、請求項６記載のように、上記主演算・制御部に連動する切断装置は、切断用エアーの噴出が指令されて形成されることを特徴とする。
また、請求項７記載のように、上記主演算・制御部に連動する切断装置は、巻き付けられた上記金属製帯板との接触により切断が開始され、その後直ちに上記金属製帯板との所定距離を保つように離され、しかる後切断の停止が図られるように指令さて成形されることを特徴とする。

インターロックチューブの製造装置として、請求項８のように、一定幅で長尺な金属製帯板が断面Ｓ状のような屈曲状を呈し、隣り合う両端部分が互いに噛み合うように巻付け用芯金にて螺旋状に巻き付けられ、上記金属製帯板を順次処理する各装置が制御装置の指令に基づいて成形される断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状のインターロックチューブであって、巻き付けられる上記金属製帯板の製品径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）と製品長さ（Ｌ）と設定時間（Ｔから割り出された数値に基づいて各装置の動作が制御されると共に、上記該各値が統括される制御装置と、上記制御装置の指令に基づいて処理され、上記制御装置からのパルス信号により成形部系主軸モータＩＩＩを基準軸として素材送りロ−ルモータＩＩと緊締チャック装置系当金モータＶとの３軸同期制御されるモータ系と、巻き付けられた上記金属製帯板のゆるみを阻止するように回転しつつ同期し、かつ上記金属製帯板を解放あるいは緊締自在にチャックする緊締チャック装置と、を備えることを特徴とする。
また、請求項９記載のように、上記モータ系は、上記３軸同期制御に基づいて同期制御される切断部系ピンチロールモータＩＶを備えることを特徴とする。
また、請求項１０記載のように、上記制御装置は、モータ系における回転速度に対し所望の補正値が付加されることを特徴とする。
また、請求項１１記載のように、上記制御装置に連動する前処理装置は、アンコイラ−より引き出された平板状の金属製帯板を両側部が屈曲状を呈する金属製帯板に成形する多段ロール成形装置と、その上部側から水と混合された潤滑油であるオイル塗布剤を塗布するオイル塗布装置と、を備えることを特徴とする。
また、請求項１２記載のように、上記制御装置に連動する切断装置は、発生されるスラグの吸引と共に、堆積されたスラグの掻き出しが指令されることを特徴とする。
また、請求項１３記載のように、上記制御装置に連動する切断装置は、切断用エアーの噴出が指令されることを特徴とする。
また、請求項１４記載のように、上記制御装置に連動する切断装置は、巻き付けられた上記金属製帯板との接触により切断が開始され、その後直ちに上記金属製帯板との所定距離を保つように離され、しかる後切断の停止が図られるように指令されることを特徴とする。

請求項１と請求項８に係る発明によれば、一定幅で長尺な平板状の金属製帯板が断面Ｓ状などの屈曲形状を呈し、かつその両端部分が互いに噛み合うよう螺旋状で断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状のインターロックチューブを得るに際し、製品径とピッチと製品長さと設定時間から割り出されると共に、モータ制御部においては主演算・制御部からのパルス信号により成形部系主軸モータＩＩＩを基準軸として素材送りロ−ルモータＩＩと緊締チャック装置系当金モータＶとが３軸同期制御され、かつ巻付け用芯金の先端側に配置された緊締チャックにより金属製帯板のゆるみを阻止するように回転しつつ同期するので、高精度よく容易かつ作業効率性よく自動成形することができる。
請求項２と請求項９に係る発明によれば、モータ制御部は、請求項１あるいは請求項８の３軸同期制御に基づいて切断部系ピンチロールモータＩＶが同期制御されるので、さらに高精度よく容易かつ作業効率性よく自動成形することができる。
請求項３と請求項１０に係る発明によれば、回転速度の補正機能を有しているので、チューブの素材や成形加工のすべりや機械損失であるメカロス等の影響を少なくし、限りなく正常に近い回転速度となるように調整することができる。
請求項４と請求項１１に係る発明によれば、オイル塗布装置を多段ロール成形装置の前段で別途設けるのではなく、多段ロール成形装置の上部側にオイル塗布機能を持たせ、オ イル塗布剤として水に混合された潤滑油を使用するので、作業効率性や経済性などの向上を図ることができる。
請求項５と請求項１２に係る発明によれば、切断装置によりスラグの吸引と堆積されたスラグの掻き出しを行えるので、完全なスラグの除去を行うことができる。
請求項６と請求項１３に係る発明によれば、切断時に供給されるものは切断用エアーであるので、従来のように高価な不活性ガス（Ａｒ等）やＣｏ ^２ などを使用することがなく極めて経済的であり、低コストに切断を行うことができる。
請求項７と請求項１４に係る発明によれば、巻き付けられた金属製帯板との接触により切断が開始され、その後ただちに金属製帯板との所定距離を保つように離されるので、最適な切断状態が維持され、切れ残りなどの不具合発生を防ぐことができる。

この発明の概略構成を示す説明用平面図である。 この発明におけるモータ系を示す説明図である。 この発明の巻き付け時を示す説明用斜視図である。 この発明の切断時の動作を示す説明図である。 この発明の巻き付け時とカット時を示す縦断面用説明図である。 図４における切断部分を示す説明用平面図である。 ワーク搬送装置を示す説明図である。 この発明の電気的システムを示す説明図である。 従来のフレキシブルチューブを示す半断面図およびその一部で拡大断面図である。 従来のインターロックチューブの製造の概略構成を示す説明図である。

以下、この発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は、この発明の概略構成を示す説明用平面図であり、各装置の動作は、同図に示すように各装置の動作を統括し演算を行う制御装置２５のもとに行われる。また同様に、システムの動作としては、図８に示すようにシステム本体１００の主演算・制御部１０１のもとに行われる。いずれにせよ、製品１本あたりの生産必要時間から設備運転時間を設定するものであり、そのために製品径［ｍｍ］、ピッチ［ｍｍ］、製品長［ｍｍ］、設定時間（設定生産タクトである製品１個の加工目標時間）に基づいて算出設定される。

すなわち、自動車などの排気管として用いられる半製品のインターロックチューブ１０を得るものであって、一定幅で長尺な平板状の金属製帯板１０ａを屈曲状の金属製帯板１０ｂとして成形すると共に、断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状であり、かつ螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃとして成形し、この金属製帯板１０ｃを所定長に切断して半製品のインターロックチューブ（チューブとも称する）１０に記載する以下のような各装置の構成によって得るものである。

しかして、その処理に際しては、図２に示すように、制御装置２５（主演算・制御部１０１）における位置決めユニットの統括のもと、各装置を駆動しチューブである金属製帯板１０を移行させるモータ系Ｉが次のように構成される。金属製帯板の送りを制御する素材送り系ロールモータＩＩ、チューブである金属製帯板１０を巻付ける芯金１７を制御する成形部系主軸モータＩＩＩ、切断芯金１８の下部に位置する切断部系ピンチロールモータＩＶ、緊締チャック装置２０を制御する緊締チャック装置系当金モータＶ、上記した切断部系ピンチロールモータＩＶと緊締チャック装置系当金モータＶに同期移動する切断ユニット系ユニットシフトモータＶＩによって構成されている。

そして、金属製帯板の送りを制御する素材送り系ロールモータＩＩ、チューブである金属製帯板１０を巻付ける芯金１７を制御する成形部系主軸モータＩＩＩ、緊締チャック装置２０を制御する緊締チャック装置系当金モータＶは、位置決めユニットのパルス指令により巻付け用芯金１７を制御する成形部系主軸モータＩＩＩを基準軸とした３軸同期制御が行われている。また、上記をもとにして切断芯金１８の下部に位置する切断部系ピンチロールモータＩＶも同期制御が行われている。すなわち、これらの機能によって、モータ系Ｉの加速や減速の稼働状態での同期制御運転を可能とする。なお、上記処理についてはこれに限定されずこの発明の意図するところに基づいて種々設計変更可能である。

さらに、このモータ系Ｉは、回転速度の補正機能を有している。その理由は、チューブである金属製帯板１０の素材や成形加工のすべりや機械損失であるメカロス等の理由により、必ずしも各軸が同じ速度で回転してもスムーズな搬送ができるとは限らないからで、このために巻付け用芯金１７を制御する成形部系主軸モータＩＩＩの基準軸を除く他の軸に対し、回転速度の補正機能を付加し、限りなく正常に近い回転速度をとなるように調整するものである。すなわち、モータ系Ｉの回転速度は、製品の形状データにより理論値として算出されるが、この理論値に対して「％」で速度補正をかけるものである。例えば、巻付け用芯金１７を制御する成形部系主軸モータＩＩＩの基準軸より、チューブである金属製帯板１０の送りを制御する素材送り系ロールモータＩＩの回転速度を３０％落としたい場合には、ロールモータの回転速度を７０％（１００％→７０％）に設定する等である。

すなわち、主演算・制御部の位置決めユニットは入力された製品パラメータ（製品径、ピッチ、製品長さ、タクトタイム）から算出し、パルス指令（起動・停止）を出すので、素材送り系ロールモータＩＩは位置決めユニットで算出した値＋単独で補正値入力可能である。また、成形部系主軸モータＩＩＩは、補正なしであり位置決めユニットで算出した値で動くこととなる。また、緊締チャック装置系当金モータＶは、位置決めユニットで算出した値＋単独で補正値入力可能である。また、切断部ピンチロールモータＩＶは、位置決めユニットで算出した値＋単独で補正値入力可能である。また、切断ユニット系ユニットモータＶＩは、位置決めユニットで算出した値＋単独で補正値入力可能である。

なお、予備計算としての参考を例示する。
＊ 製品１個に必要な素材の長さ［ｍｍ］
＝（製品径［ｍｍ］×π×（製品長［ｍｍ］÷ピッチ［ｍｍ］）
＊ 素材の送り速度（理論値［ｍｍ／ｍｉｎ］（ライン速度）
＝素材長さ［ｍｍ］÷設定時間［秒］×６０［秒］
＊ ロールモータの速度設定値［ｍｍ／ｍｉｎ］
＝素材送り速度［ｍｍ／ｍｉｎ］×ロール回転補正［％］
主軸の速度設定値［ｒｅｖ／ｍｉｎ］
＝製品長［ｍｍ］÷ピッチ［ｍｍ］÷設定時間［秒］×６０［秒］
・基本軸のため補正はない
・ＪＯＧの速度はｍ／ｍｉｎで設定し動作する
＊ 緊締チャック装置２０である当金モータの速度設定値［ｒｅｖ／ｍｉｎ］
＝製品長［ｍｍ］÷ピッチ［ｍｍ］÷設定時間［秒］×６０［秒］×緊締チャック 装置回転補正［％］
＊ ピンチロールの速度設定値［ｍｍ／ｍｉｎ］
＝素材送り速度［ｍｍ／ｍｉｎ］×ピンチロール回転補正［％］
＊ ユニットシフトの速度設定値［ｍｍ／ｍｉｎ］
＝製品の進み速度［ｍｍ／ｍｉｎ］×シフトユニット補正［％］
＝製品長［ｍｍ］÷設定時間［秒］×６０［秒］×シフトユニット補正［％］

以下、各装置の構造及び動作について、図１を基づき説明する。始めに、アンコイラー１２に設置されている平板状の金属製帯板１０ａがアンコイラー１２より引き出されると共に、多段ロール成形装置１４とオイル塗布装置１５とを備える前処理装置１３に送り込まれる。前処理装置１３における多段ロール成形装置１４は、図１０にも示すように従来装置とほぼ同様な周知の構成の複数段のロール成形装置からなるもので、平板状の金属製帯板１０ａは各段のロール成形装置の間を挿通しつつ、断面Ｓ状などを呈する屈曲状の金属製帯板１０ｂとして順次成形される。

また、この前処理機構１３の多段ロール成形装置１４の上部側には、オイル塗布装置１５が一体的に備えられており、順次成形される屈曲状の金属製帯板１０ｂの表裏面に対して水に混合された潤滑油であるオイル塗布剤が塗布される。

装置本体１１は、前処理機構１３より引き出された屈曲状の金属製帯板１０ｂを巻付け用芯金１７（図３中左側参照）に螺旋状に巻き付ける。すなわち、前処理装置１３より押し出されてきた屈曲状の金属製帯板１０ｂを、可変ガイドロール１６ａ，・・を有する方向可変ガイド装置１６を介してその送り方向を変え、巻付け用芯金１７に螺旋状に巻き付ける。

また、巻付け用芯金１７の元部には、巻回ガイド装置１９が配置されている。この巻回ガイド装置１９は、その軸方向の線上に配置される巻回ガイドローラ１９ａ，・・を有しており、巻付け用芯金１７の外周上で互いに噛み合わされる屈曲状の金属製帯体１０ｂを滑動し螺旋状に巻回する。図３中のＡ方向は巻き込み方向である。

この巻付け用芯金１７は、装置本体１１において接続されているモータ２４の駆動により回転し、送り込まれてきた屈曲状の金属製帯板１０ｂの両端部分を互いに噛み合うよう巻き付ける。なお、巻付け用芯金１７の先端方向の先は切断芯金１８とされており、その切断芯金１８の所定箇所、すなわち後述するようにプラズマ切断装置２１の先端側のカット部２１ａと対向する箇所には、スラグを回収する切断用開口部１８ａが穿設されている（図６参照）。

また、巻付け用芯金１７の先端方向の先には、緊締チャック装置２０が備えられている。この緊締チャック装置２０は、巻付け用芯金１７に巻き付けられた螺旋状の金属製帯板１０ｂをチャックして緊締するもので（図３中Ｂ方向）、着脱自在および開閉自在に取り付けられると共に、螺旋状の金属製帯板１０ｂが逆方向（図３中Ｃ方向）に回転して生ずるスプリングバックや緩みなどを防止する。なお、緊締チャック装置２０の構成は、上記作用をなすものであれば特に限定されず、適宜種々の構成ものを選択することができる。

切断芯金１８の上部側には、移動可能なプラズマ切断装置２１が配置されている。このプラズマ切断装置２１は、上記のように切断芯金１８の上部側に移動可能にユニットシフト（図示略）に配置されるが、その先端側にプラズマアークを噴出するカット部２１ａを有しており、このカット部２１ａの先端開口部のカットノズルからは切断用エアーが噴出され、ステンレス製等の螺旋状の金属製帯体１０ｂを加熱溶融して瞬時に切断する。

このカット部２１ａの放電動作は、図４に示すように、待機状態においては切断芯金１８の上方に位置しており（同図（ａ））、作動状態になるとこのカット部２１ａは下方に移動してカットノズルが一瞬螺旋状の金属帯体１０ｂに接触して放電し（同図（ｂ））、その後直ぐに上方の所定位置に移動し放電しつつ切断を行う（同図（ｃ））。その後、放電は停止されカット部２１ａは初期位置（同図（ａ）に戻る。

このように、このカット部２１ａは、電極と螺旋状の金属製帯体（ワーク）との接触と同時に印加された後、電極と螺旋状の金属製帯体（ワーク）間の距離を適切な関係に保ちつつ切断が行われ、しかる後に切断電流の停止が図られるので、切れ残りや切れ終わった後に放電が止まらず切り口を溶かし過ぎて変形させるなどの発生を防ぐことができる。

また、切断の熱源としては種々のものを活用することができるが、この実施例では好適なものとして、高温のプラズマアークを使用し加熱溶融して瞬時に切断する切断用エアーが使用される。したがって、従来のように高価な不活性ガス（Ａｒ等）やＣｏ^２などを使用することがなく極めて経済的である。

図５と図６に、切断箇所の拡大部分を示す。図５において、螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃの前進方向側の切断箇所には切断芯金１８と緊締チャック装置２０が装着されると共に、この金属製帯板１０ｃと切断芯金１８と緊締チャック装置２０との内部にはスラグ回収装置２２が装着される構成となっており、また、ホース２２ａ、掻き出し装置２２ｂが挿入される構成とされている。また、切断芯金１８の開口部１８ａはスラグ受口であり、プラズマ切断装置２１のカット部２１ａに対向する位置に開設されている。

図６において、Ｋ１は切断開始位置を示す仮想点であり、Ｋ２は切断終了位置を示す仮想点であり、その間の距離は１回転する１ピッチ分を示す。しかして、１ピッチ分だけ金属製帯板１０ｃが回転しながら前進すると、カット部２１ａも１ピッチ分だけ金属製帯板１０ｃ同期して回転しながら移動するので、これにより切断開始位置仮想点Ｋ１と切断終了位置仮想点Ｋ２は両者を結ぶ直線上で切断されることとなる。

上記したように、このスラグ回収装置２２は、ホース２２ａ、掻き出し装置２２ｂ、排出路２２ｃからなるもので、カット部２１ａに対向する切断芯金１８の箇所には、切断の際に発生するスラグを吸引する切断芯金１８の開口部１８ａがスラグ受口として開口されており、さらに、この開口部１８ａから吸引されたスラグを機外に排除するためのホース２２ａとスラグを掻き出す掻き出し装置２２ｂ、掻き出したスラグを排出する排出路２２ｃが準備されている。

なお、巻付け用芯金１７及び切断芯金１８（但し、それ自身は回転しない）の１回転分の移動ピッチ、例えば、切断スタート位置ａと切断終了位置ｂとの距離や切断時間などは、製品径×ピッチ×製品長さ×設定時間により算出設定される。すなわち、ここで設定時間とは製品１本あたりの生産時間（設定生産タクト）を意味し、これを設定・実行することにより計画的で安定した生産を確保することができることとなる。

装置本体１１の最終段階には、ワーク搬出装置２３が備えられている。このワーク搬出装置２３は、Ｙ軸（上下）方向とＸ軸（左右）方向に移動可能であり、その先端部にはワークチャック体２３ａが備わっており、所定寸法に切断された半製品であるインターロックチューブ１０をチャックして搬出領域の回収ボックス２３ｂへ搬送する。なお、このワーク搬出装置２３やワークチャック体２３ａなどの構成は、上記作用をなすものであれば特に限定されず、適宜種々の構成ものを選択することができる。

次に、この発明の電気的システムの構成を、図８に基づき説明する。すなわち、このシステム本体１００としては、各部の動作を統括しその演算を行って制御する主演算・制御部１０１（図１中にあっては符号２５に相当）の指令に基づくものであり、平板状の金属帯板１０ａを屈曲状の金属帯板１０ｂとする指令信号が出力される屈曲成形処理制御部１０２（図１中１３），オイル塗布制御部１０３（図１中１４），モータ制御部１０４（図１中２４），巻付け用芯金１７を制御して螺旋状の屈曲状の金属帯板１０ｃを得る巻回処理制御部１０５（図１中１１），緊締チャック制御部１０６（図１中２０），切断制御部１０７（図１中２１），スラグ制御部１０８（図１中２２），ワーク搬送制御部１０９（図１中２３），アンコイラ−部１１０（図１中１２），入力・表示部１１１などにより構成されている。

主演算・制御部１０１は、上記したように装置に接続される各部の動作を統括し演算を行って制御するものであり、動作の演算は製品径、ピッチ、製品長さ、設定時間（設定生産タクト）及び各部の作動位置状態に基づいて算出設定される。

屈曲成形処理制御部１０２は、動作が作動状態にあるときにはアンコイラ−部１１０からの入力情報や装置内における各部の進行動作により、主演算・制御部１０１の統括指令に基づきアンコイラ−１２から引き出された平板状の金属製帯体１０ａを前処理装置１３内で順次屈曲状の金属製帯体１０ｂとするよう指令される。

オイル塗布制御部１０３は、屈曲成形処理制御部１０２の動作に伴って作動信号が入力されると、多段ロール成形装置１４の屈曲状の金属製帯板１０ｂの表裏面に対して水に混合された潤滑油であるオイル塗布剤を塗布するように指令される。

屈曲状の金属製帯板１０ｂが前処理装置１３から引き出されて装置本体１１に導入される際には、巻付け用芯金１７を動作すべく主演算・制御部１０１からモータ制御部１０４へ指令信号が入力される。

モータ１０４への指令信号により、巻付け用芯金１７の回転動作が開始され、螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃが形成される。万が一、螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃに多段ロール成形装置１４から供給される屈曲状の金属製帯板１０ｂが重なり合った場合、巻回ガイドローラ１９ａが破損する。それを防止するため、巻回ガイドローラ１９ａに掛かる荷重を測定し、設定された値を超えると設備停止することを巻回処理制御部１０５より主演算・制御部１０１への信号を送ることにより行う。

巻付け用芯金１７及び切断芯金１８（但し、それ自身は回転しない）の回転が開始されると、同時に緊締チャック装置２０が回転作動状態になり、製品径とピッチと製品長さと設定時間（設定生産タクト）から割り出された数値に基づいて主演算・制御部１０１の指令により屈曲状の金属製帯板１０ｂの先端部に緊締チャック部２０の装填指令信号が出力される。

螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃは、所定長に達すると主演算・制御部１０１からの指令によりプラズマ切断装置２１からの信号に基づいて主演算・制御部１０１から切断制御部１０７へ指令信号が発せられる。この際には、プラズマ切断装置２１のカット部２１ａは、主演算・制御部１０１からの指令により螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃとは、１回転当たり１ピッチ分巻出し方向に平行に移動追従する。この動作により、螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃには螺旋状ではなく軸線方向に直角な切断を行うこととなる。また、カット部２１ａは、螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯板１０ｃとの距離を、初期位置・接触・所定間隔保持・初期位置とする動作として指令され、切断状態を良好な状態とする。

その後、主演算・制御部１０１からの指令によりスラグ制御部１０８が動作され、スラグ回収装置２２において切断されたスラグが吸引及び掻き出し指令信号が入力される。

この後、主演算・制御部１０１からの指令によりワーク搬送指令部１０９に信号が入力され、これに基づきワークチャック体２３ａが動作を開始し、切断された半製品であるインターロックチューブ１０を保持し、緊締チャック部２０の装填保持が解放され、緊締チャック部２０と巻付け用芯金１７が後退し、インターロックチューブ１０から抜け、ワークチャック体２３ａが動作し、ワーク受け２３ｂに搬送する。

なお、１１１は入力・表示部であり、入力手段や画像表示手段など所望により適宜の手段を備えることが可能である。

このように、この実施例によれば、断面が円形状あるいは断面が多角形状や楕円形状のチューブをゆるみなく高精度で容易に成形するに際し、巻き付けられる金属製帯板と同期して回転する緊締チャック装置を備えるので、例えば、円形状や楕円形状のインターロックチューブであっても回転してゆるむことがなく、ねじれのないチューブを精度よく容易かつ作業効率性よく成形することができる。しかも、その自動成形装置（自動制御手段）は、製作される所定（所望）の製品１本当たりの設定生産タクト、すなわち生産時間を求めるからに当たり、製品径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）と製品長さ（Ｌ）と設定時間（Ｔ）より算出設定されると共に、モータ制御部においては主演算・制御部からのパルス信号により成形部系主軸モータＩＩＩを基準軸として素材送りロ−ルモータＩＩと緊締チャック装置系当金モータＶとが３軸同期制御され、かつ巻付け用芯金の先端側に配置された緊締チャックにより金属製帯板のゆるみを阻止するように回転しつつ同期するので、高精度よく容易かつ作業効率性よく自動成形することができ、計画的で安定した生産を確保することができる。
また、この３軸同期制御に基づいて切断部系ピンチロールモータＩＶが同期制御されるので、さらに高精度よく容易かつ作業効率性よく自動成形することができ、計画的で安定した生産を確保することができる。
さらに、モータ系は回転機能の補正を行うことができるので、チューブである金属製帯板の素材や成形加工のすべりや機械損失であるメカロス等の理由により、必ずしも各軸が同じ速度で回転してもスムーズな搬送ができるとは限らないため、限りなく正常に近い回転速度をとなるように調整を図ることができる。

また、その他にオイル塗布装置を多段ロール成形装置の前段で別途設けるのではなく、多段ロール成形装置の上部側に一体的にオイル塗布機能を持たせつつ作業効率性よく行うと共に、オイル塗布剤も改良を加え水に混合された潤滑油とするなどの作業効率性や経済性などの向上を図るものである。さらに、装置本体に連動するインターロックチューブの切断は、生じるスラグを細かいミスト状のスラグとし、また、チューブの切断の際に発生するスラグの堆積に対し効率のよい優れた除去を行うものである。

したがって、この発明によれば、断面が円形状あるいは断面の多角形状や楕円形状のチューブをゆるみなく高精度で容易に成形し、切断時などの加工性に優れると共に、装置自体の作業効率性に優れたインターロックチューブの自動成形を行うことができるが、上記のような動作を行うものであればこれに限定されず種々の改変・設計変更が可能である。

また、インターロック以外への適用は、空調用等のスパイラルダクト、鋼板を螺旋状に巻いたライナーチューブ、鋼線を螺旋状に巻いたスパイラルチューブにも応用が可能である。

１０ インターロックチューブ用の金属製帯体
１０ａ 平板状の金属製帯体
１０ｂ 屈曲状の金属製帯体
１０ｃ 螺旋状に巻回された屈曲状の金属製帯体
１１ 装置本体
１２ アンコイラ−
１３ 前処理装置
１４ 多段ロール成形装置
１５ オイル塗布装置
１６ 方向可変ガイド装置
１６ａ 可変ガイドローラ
１７ 巻付け用芯金
１８ 切断芯金
１８ａ 芯金開口部
１９ 巻回ガイド装置
１９ａ 巻回ガイドローラ
２０ 緊締チャック装置
２０ａ 緊締チャック体
２１ プラズマ切断装置
２１ａ カット部
２２ スラグ回収装置
２２ａ ホース
２２ｂ 掻き出し装置
２２ｃ 排出路
２３ ワーク搬出装置
２３ａ ワークチャック体
２３ｂ ワーク受け
２４ モータ
２５ 制御装置
２６ 表示装置
１００ システム本体
１０１ 主演算・制御部
１０２ 屈曲成形処理制御部
１０３ オイル塗布制御部
１０４ モータ制御部
１０５ 巻回処理制御部
１０６ 緊締チャック制御部
１０７ 切断制御部
１０８ スラグ制御部
１０９ ワーク搬送制御部
１１０ アンコイラ−部
１１１ 入力・表示部
Ｉ モータ系
ＩＩ 素材送り系ロールモータ
ＩＩＩ 成形部系主軸モータ
ＩＶ 切断部系ピンチロールモータ
Ｖ 緊締チャック装置系当金モータ
ＶＩ 切断ユニット系ユニットシフトモータ

Claims (14)

1. 一定幅で長尺な金属製帯板が断面Ｓ状のような屈曲状を呈し、隣り合う両端部分が互いに噛み合うように巻付け用芯金にて螺旋状に巻き付けられ、上記金属製帯板を順次処理する各部が主演算・制御部の指令に基づいて成形される断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状のインターロックチューブであって、
   巻き付けられる上記金属製帯板の製品径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）と製品長さ（Ｌ）と設定時間（Ｔ）から割り出された数値に基づいて各部の動作が制御されると共に、上記該各値が統括される主演算・制御部と、
   上記主演算・制御部の指令に基づいて処理され、上記主演算・制御部からのパルス信号により成形部系主軸モータＩＩＩを基準軸として素材送りロ−ルモータＩＩと緊締チャック装置系当金モータＶとが３軸同期制御されるモータ制御部と、
   巻き付けられた上記金属製帯板のゆるみを阻止するように回転しつつ同期し、かつ上記金属製帯板を解放あるいは緊締自在にチャックする緊締チャック装置と、
   を備えて成形されることを特徴とするインターロックチューブの製造方法。
2. 上記モータ制御部は、上記３軸同期制御に基づいて同期制御される切断部系ピンチロールモータＩＶを備えて成形されることを特徴とする請求項１記載のインターロックチューブの製造方法。
3. 上記主演算・制御部は、モータ系における回転速度に対し所望の補正値が付加されて成形されることを特徴とする請求項１または２記載のインターロックチューブの製造方法。
4. 上記主演算・制御部に連動する前処理装置は、アンコイラ−より引き出された平板状の金属製帯板を両側部が屈曲状を呈する金属製帯板に成形する多段ロール成形装置と、
   その上部側から水と混合された潤滑油であるオイル塗布剤を塗布するオイル塗布装置と、を備えて形成されることを特徴とする請求項１、２または３記載のインターロックチューブの製造方法。
5. 上記主演算・制御部に連動する切断装置は、発生されるスラグの吸引と共に、堆積されたスラグの掻き出しが指令されて成形されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のインターロックチューブの製造方法。
6. 上記主演算・制御部に連動する切断装置は、切断用エアーの噴出が指令されて形成されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のインターロックチューブの製造方法。
7. 上記主演算・制御部に連動する切断装置は、巻き付けられた上記金属製帯板との接触により切断が開始され、その後直ちに上記金属製帯板との所定距離を保つように離され、しかる後切断の停止が図られるように指令さて成形されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のインターロックチューブの製造方法。
8. 一定幅で長尺な金属製帯板が断面Ｓ状のような屈曲状を呈し、隣り合う両端部分が互いに噛み合うように巻付け用芯金にて螺旋状に巻き付けられ、上記金属製帯板を順次処理する各装置が制御装置の指令に基づいて成形される断面が円形状あるいは多角形状や楕円形状のインターロックチューブであって、
   巻き付けられる上記金属製帯板の製品径（Ｄ）とピッチ（Ｐ）と製品長さ（Ｌ）と設定時間（Ｔ）から割り出された数値に基づいて各装置の動作が制御されると共に、上記該各値が統括される制御装置と、
   上記制御装置の指令に基づいて処理され、上記制御装置からのパルス信号により成形部系主軸モータＩＩＩを基準軸として素材送りロ−ルモータＩＩと緊締チャック装置系当金モータＶとが３軸同期制御されるモータ系と、
   巻き付けられた上記金属製帯板のゆるみを阻止するように回転しつつ同期し、かつ上記金属製帯板を解放あるいは緊締自在にチャックする緊締チャック装置と、
   を備えることを特徴とするインターロックチューブの製造装置。
9. 上記モータ系は、上記３軸同期制御に基づいて同期制御される切断部系ピンチロールモータＩＶを備えることを特徴とする請求項８記載のインターロックチューブの製造装置。
10. 上記制御装置は、モータ系における回転速度に対し所望の補正値が付加されることを特徴とする請求項８または９記載のインターロックチューブの製造装置。
11. 上記制御装置に連動する前処理装置は、アンコイラ−より引き出された平板状の金属製帯板を両側部が屈曲状を呈する金属製帯板に成形する多段ロール成形装置と、
    その上部側から水と混合された潤滑油であるオイル塗布剤を塗布するオイル塗布装置と、を備えることを特徴とする請求項８、９または１０記載のインターロックチューブの製造装置。
12. 上記制御装置に連動する切断装置は、発生されるスラグの吸引と共に、堆積されたスラグの掻き出しが指令されることを特徴とする請求項８、９、１０または１１記載のインターロックチューブの製造装置。
13. 上記制御装置に連動する切断装置は、切断用エアーの噴出が指令されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１または１２記載のインターロックチューブの製造装置。
14. 上記制御装置に連動する切断装置は、巻き付けられた上記金属製帯板との接触により切断が開始され、その後直ちに上記金属製帯板との所定距離を保つように離され、しかる後切断の停止が図られるように指令されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２または１３記載のインターロックチューブの製造装置。

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