JP6986326B2 - ベンディングロール機 - Google Patents

Description

本発明は、トップロールとボトムロールの間に板材を挟み込んで曲げるベンディングロール機に関する。

例えば、船舶の側壁並びに船首や船尾などの船殻には湾曲した金属製板材が用いられる。このように湾曲した板材はトップロールとボトムロールの間に板材を挟み込んで曲げるベンディングロール機を用いて製作される。

また、ベンディングロール機の中には、トップロールの短手方向と平行な水平方向（以下、前後方向と呼称する）にボトムロールを移動可能に設けることで板材の厚みや板材に加える湾曲の程度などに応じてボトムロールの前後方向位置を変更できるものもある。

さらに、トップロールの荷重が板材に作用したときにボトムロールが撓まないようボトムロールを接触支持する支持ロール群が複数設置されているベンディングロール機もある。これらの支持ロール群は、ボトムロールと同様に移動機構によって前後方向に移動可能に構成されている。

特許文献１には、ボトムロールおよび複数の支持ロール群を前後方向に移動させる各移動機構の送り軸間に伝達軸を設置し、各送り軸と各伝達軸の双方にベベルギアを取り付けて噛み合わせることで駆動モータの回転駆動力を各送り軸に順次伝達して駆動するよう構成されたベンディングロール機が開示されている。

特開平６−１８２４４９号公報

上記特許文献１に記載のベンディングロール機では、各伝達軸から各移動機構の送り軸にベベルギアを用いて駆動力を順次伝達する構成であるため駆動モータから離れた末端側の移動機構の送り軸ほど多くのベベルギアの噛み合わせを経てから駆動力が伝達されることとなる。このため、末端側の移動機構の送り軸ほどベベルギアのバックラッシュが積算され送り軸の駆動量が減少し各支持ロール群やボトムロールの前後方向位置に位置ずれが生じ板材を精度よく曲げることができないという問題がある。

本発明は、前後方向におけるボトムロールおよび複数ある支持ロール群の位置ずれを抑制することによって板材を精度よく曲げることが可能なベンディングロール機を提供することを目的とする。

本発明のベンディングロール機は、上下動可能に支持されたトップロールと、トップロールとの間で板材を挟み込むボトムロール部と、ボトムロール部に沿って各々配置されボトムロール部の周面に下方から接触する複数の支持ロール群と、を備えるベンディングロール機であって、ボトムロール部の両端をそれぞれトップロールに直交する水平方向と略平行な方向である前後方向に移動可能に支持する第１軸受部と、複数の支持ロール群を前後方向に移動可能に各々支持する複数の第２軸受部と、第１軸受部および複数の第２軸受部をそれぞれ前後方向に移動させる機能を有する移動軸を各々含む複数の移動機構と、複数の移動機構に各々含まれる移動軸を駆動する機能を各々有する複数の入力軸と、複数の入力軸の間に各々配置された複数の伝達軸とを軸継手を用いて各々連結することにより構成される連動軸と、連動軸を介して複数の移動機構に駆動力を供給することにより複数の支持ロール群およびボトムロール部を前後方向に同じ移動量で移動させる駆動部と、を備えることを特徴とする。

本発明のベンディングロール機において、ボトムロール部は、略平行に配置された第１ボトムロールおよび第２ボトムロールを含み、支持ロール群は、第１ボトムロールの前方に配置された第１支持ロールと、第２ボトムロールの後方に配置された第２支持ロールと、第１ボトムロールおよび第２ボトムロールの間に配置され、第１支持ロール及び第２支持ロールよりも低い位置でボトムロール部に接触するように配置された第３支持ロールから構成されてもよい。

本発明のベンディングロール機において、連動軸に駆動力を供給する複数の駆動ユニットを有し、複数の駆動ユニットは、互いに同期して連動軸を回転駆動するように構成してもよい。

本発明のベンディングロール機によれば、複数の移動機構の入力軸と複数の伝達軸とを各々軸継手を介して接続して構成された連動軸を用いて複数の支持ロール群およびボトムロール部を前後方向に移動させることができる。これにより、連動軸を構成する各移動機構の入力軸と各伝達軸との間でバックラッシュのような隙間による回転量のずれが低減され、連動軸の一端側と他端側とにおいて回転量のずれが生じるのを抑制できる。この結果、各移動機構の移動軸間で生じる前後方向の移動量のずれが低減され、板材をトップロールとボトムロール部の間に挟み込んで精度よく曲げることが可能となる。

本発明の一実施形態であるベンディングロール機の全体構成と、ベンディングロール機に備えられたトップロールおよびボトムロール周辺の構成を示す部分拡大図を一部に示す図である。 図１に含まれるボトムロール部および支持ロール群の上面視における構成を示すとともに、支持ロール群を前後方向に移動させる移動機構の内部構成を示す部分拡大図を一部に含む概略図である。 図２に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図４（ａ）は板材をトップロールとボトムロールの間に差し込む状態を示す図である。図４（ｂ）は、トップロールとボトムロールの間に板材を挟み込んで曲げ加工を行うときの状態を示す図である。

本発明の一実施形態であるベンディングロール機について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、ベンディングロール機におけるトップロールと直交する水平方向と平行をなす方向を「前後方向Ｘ」とし、トップロールに平行な水平方向を「左右方向Ｙ」とする。また、床面の上下方向位置を「床レベルＬ」と表現する。図１は、ベンディングロール機の全体構成図である。図２は、図１に含まれる下ガーダー上面に配置されたボトムロール部および支持ロール群の上面視における概略構成図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。

図１に示すように、ベンディングロール機１０は、上部に手すり１２などが設置された門型フレーム１４と、この門型フレーム１４に昇降可能に支持された上ガーダー（桁）１６と、上ガーダー１６の直下方に設置された下ガーダー１８とを備える。上ガーダー１６は、門型フレーム１４に左右両端を昇降可能に支持されており、その下端面にはトップロール２０と、トップロール２０を接触支持する複数の支持ロール対２２，２４，２６がトップロール２０に沿って等間隔に取り付けられる。

図１に示すように、トップロール２０は、上ガーダー１６の左右両端側で各々軸支され、一端側に設置されている駆動モータ２８によって回転駆動される。支持ロール対２２，２４，２６は同一構成を備えるため支持ロール対２２についてのみ説明する。図３に示すように、支持ロール対２２は、トップロール２０の周面に斜め上方から各々接触するように配置されている。支持ロール対２２は、トップロール２０がボトムロール部３０との間で板材Ｐを挟み込んだときに上方に撓むのを規制する役割を有し、トップロール２０の回転に伴って従動回転する。

図１に示すように、下ガーダー１８は、門型フレーム１４に左右両端を支持されており、その上面が床レベルＬよりもやや低い位置となるようにその全体が埋設状態で設置される。下ガーダー１８は、ボトムロール部３０と、ボトムロール部３０に下方から接触して支持する複数の支持ロール群３２，３４，３６とを上面に備える。ボトムロール部３０は、図２に示すように２本のボトムロール３０Ａ，３０Ｂからなり、ボトムロール３０Ａがトップロール２０よりもやや前方に配置され、ボトムロール３０Ｂがトップロール２０よりもやや後方に配置される。各ボトムロール３０Ａ，３０Ｂは、互いの間隔が一定に保持されるよう左右両端を各々共通の軸受台３８Ａ，３８Ｂ（図１参照）に支持される。各軸受台３８Ａ，３８Ｂは、下ガーダー１８の左右両端に各々設置さており、トップロール２０と平行となるように各ボトムロール３０Ａ，３０Ｂを軸支する。

図１に示すように、各軸受台３８Ａ，３８Ｂは、後述する支持ロール群３２，３４，３６と同様に下ガーダー１８の上面に設置された移動機構４２，４４を介して前後方向Ｘに移動可能に構成される。そして、各ボトムロール３０Ａ，３０Ｂは、門型フレーム１４の外側に設置されている駆動モータ３１とシャフト３１Ａ，３１Ｂ（図２参照）を介して接続される。このシャフト３１Ａは、ユニバーサルジョイント３１Ａ−１，３１Ａ−２が両端側に各々設けられている。シャフト３１Ｂはシャフト３１Ａと同様に構成されている。このため、軸受台３８Ａが前後方向Ｘに移動してもシャフト３１Ａ，３１Ｂを介して各ボトムロール３０Ａ，３０Ｂを駆動モータ３１で回転駆動できる。また、ボトムロール部３０を１本ないし３本以上のボトムロールで構成してもよい。

図２および図３に示すように、支持ロール群３２は、例えば、同一の直径を有する３つの支持ロール３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃから構成されており、前方に配置された支持ロール３２Ａがボトムロール３０Ａの周面に接触し、後方に配置された支持ロール３２Ｂがボトムロール３０Ｂの周面に接触するよう左右方向Ｙに平行な断面が略Ｕ字状をなす軸受台３３に両端を各々軸支される。そして、中央に配置された支持ロール３２Ｃが２つのボトムロール３０Ａ，３０Ｂに各々接触するように軸受台３３に軸支される。また、中央に配置された支持ロール３２Ｃは、前後に配置された支持ロール３２Ａ，３２Ｂよりも低い位置でボトムロール３０Ａ，３０Ｂに接触するよう軸心の位置を高さｔだけ支持ロール３２Ａ，３２Ｂよりも下げて配置される。

このように中央に配置された支持ロール３２Ｃがボトムロール３０Ａ，３０Ｂに接触する位置を前後に配置された支持ロール３２Ａ，３２Ｂよりも低く設定することにより、トップロール２０が板材Ｐ（図４参照）を押圧するときにボトムロール３０Ａ，３０Ｂに作用する押圧力の水平方向の分力を前後の支持ロール３２Ａ，３２Ｂでより受け止め易くしている。これにより、ボトムロール３０Ａ，３０Ｂの前後方向Ｘにおける撓みをさらに抑制できる。本実施形態では、支持ロール群３２を３つの支持ロール３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃで構成しているが、支持ロール群３２を４本以上の支持ロールで構成してもよい。

また、軸受台３３は、図１に示すように、下ガーダー１８の上面に設置されたガイドレールＧＬ１，ＧＬ２によって前後方向Ｘに移動可能に支持されている。他の支持ロール群３４，３６は、上述した支持ロール群３２と構成が同一であるため適宜説明を省略する。

図１に示すように、ベンディングロール機１０は、ボトムロール３０Ａ，３０Ｂおよび各支持ロール３２Ａ〜３２Ｃを各々前後方向Ｘに移動させる複数の移動機構５２，５４，５６を下ガーダー１８の上面の前面側に備える。図２に示すように、これらの移動機構５２，５４，５６それぞれに設けられている入力軸５２Ｂ，５４Ｂ，５６Ｂは、隣接する移動機構の入力軸と伝達軸を介して直列的に接続されており、後述する連動軸の一部を構成する。

ここで、各移動機構５２，５４，５６の構成はいずれも同一であるため移動機構５２を例に挙げて説明する。図２に示すように、移動機構５２はハウジング５２Ａに格納された入力軸５２Ｂと、この入力軸５２Ｂに上面視において直交配置されたねじ軸（移動軸）５２Ｃとを備える。入力軸５２Ｂの中央部には円筒ウォーム５２Ｂ−１が取り付けられている。

一方、ねじ軸５２Ｃは上述した円筒ウォーム５２Ｂ−１と噛み合うよう配置されたウォームホイール５２Ｃ−１の内周面に螺合しており、上述した円筒ウォーム５２Ｂ−１の回転に伴ってウォームホイール５２Ｃ−１が回転するとねじ軸５２Ｃが前後方向Ｘに移動するよう構成される。そして、ねじ軸５２Ｃの後端部には、係合孔が形成された連結部５２Ｃ−２が設けられている。これに対して、軸受台３３から前方に突出しているジョイント部３３Ａの係合孔Ｈが上記連結部５２Ｃ−２の係合孔と重なりあった状態で固定ピンＱが挿入され軸受台３３がねじ軸５２Ｃに連結固定される。

これにより、移動機構５２のねじ軸５２Ｃの移動に伴って軸受台３３を介して支持ロール群３２を前後方向Ｘに移動させることができる。また、ボトムロール３０Ａ，３０Ｂを前後方向Ｘに移動させる移動機構４２，４４（図１参照）も上述した移動機構５２と実質的に同一の構成を備える。

ベンディングロール機１０は、図１に示すように、複数の支持ロール群３２，３４，３６を前後方向Ｘに移動させる駆動部６０を備える。この駆動部６０は、駆動モータ（駆動ユニット）６２，６４と、駆動モータ６２，６４の駆動力を伝達する３つの連動軸６６，６７，６８とを備える。本実施形態では、２つの駆動モータ６２，６４によって連動軸６６〜６８に駆動力を供給しているが、1つ或いは３つ以上の駆動モータを用いてもよい。また、各連動軸６６，６７，６８の構成は実質的にほぼ同一であるため、連動軸６６の構成についてのみ以下において説明する。

この連動軸６６は、図２に示すように、移動機構４２，５２，５４の入力軸４２Ｂ，５２Ｂ，５４Ｂと、その間に各々配置されている伝達軸７２，７４，７６とから構成される。図１の部分拡大図に示すように、入力軸５２Ｂは伝達軸７２，７４と軸継手７３Ａ，７３Ｂによって左右両端が各々連結固定されている。軸継手７３Ａ，７３Ｂは、一例としてフランジ形固定軸継手によって各々構成される。同様に、入力軸４２Ｂ，５４Ｂも伝達軸７２，７４，７６と軸継手を用いて各々連結固定される。また、伝達軸７２は、支持ロール群３２に対応する移動機構５２とボトムロール部３０に対応する移動機構４２との間の高低差を乗り越えて移動機構４２に駆動力を伝達するためにユニバーサルジョイントが両端に各々設けられている。伝達軸７４，７６は、移動機構５２，５４および駆動モータ６２それぞれの間隔に応じた長さに形成されている。

駆動モータ６２は、図２に示すように、左右方向Ｙに延在する駆動軸６３を有する。駆動軸６３の左端部は連動軸６６に接続され、駆動軸６３の右端部は連動軸６７に接続される。また、駆動モータ６２は、一例として電気モータによって構成される。駆動モータ６４も駆動モータ６２と同一の構成を備え、連動軸６７，６８に各々接続される。そして、各駆動モータ６２，６４は、互いに同期して同じ回転方向に同じ回転速度で駆動軸を回転駆動させる。これにより、連動軸６６，６７，６８を介して各移動機構４２，５２，５４，５６のねじ軸４２Ｃ，５２Ｃ，５４Ｃ，５６Ｃを同じ移動量で前後方向Ｘに移動させることができる。

また、駆動モータ６２，６４によって移動機構４２，５２，５４，５６に駆動力を分散供給できるため単一の駆動モータで駆動力を供給する場合よりも駆動モータ１台あたりの駆動トルクの大きさを小さく抑えることができる。さらに、駆動モータ６２，６４から末端の移動機構４２までの距離も短くなるため単一の駆動モータで駆動力を供給する場合と比較して連動軸６６〜６８の捻じれも低減できる。このため、移動機構４２，５２，５４，５６の各ねじ軸４２Ｃ，５２Ｃ，５４Ｃ，５６Ｃの前後方向Ｘの移動量のずれをさらに低減できる。

続いて、図４を参照しつつベンディングロール機１０を用いた板材Ｐに対する曲げ加工の一例について説明する。図４（ａ）は、トップロール２０とボトムロール３０Ａ，３０Ｂの間に板材Ｐを差し込んだ状態を示す図である。図４（ｂ）は、トップロール２０を下降させて板材Ｐを湾曲させつつ後方に送り出す状態を示す図である。

図４（ａ）に示すように、駆動モータ６２，６４（図１参照）を回転駆動することによって軸受台３３および他の軸受台を前方に距離ｄだけ移動させてから、図示しない搬送テーブルなどを用いて板材Ｐを前方からトップロール２０とボトムロール３０Ａ，３０Ｂの間に送り出して差し込む。この距離ｄは、板材Ｐの厚みや板材Ｐに対する曲げ加工の程度などを考慮して適宜設定される。そして、図４（ｂ）に示すように、板材Ｐの前端部がボトムロール３０Ａ，３０Ｂに接触支持された状態でトップロール２０を降下させてボトムロール３０Ａ，３０Ｂとの間で板材Ｐを挟み込む。

そして、トップロール２０およびボトムロール３０Ａ，３０Ｂを駆動モータ２８，３１（図１参照）によって各々回転駆動して板材Ｐを後方に送り出すことで板材Ｐを順次湾曲させる。また、トップロール２０をさらに降下させた上で双方のロール２０，３０Ａ，３０Ｂを各々逆回転させて板材Ｐを前方へ送り返してさらに湾曲させることもできる。なお、同様の手順で、板材Ｐを前後方向Ｘにおいて繰り返し往復移動させることで曲率がより大きくなるように湾曲させることも可能である。

ところで、ボトムロールを接触支持する支持ロール群が複数設けられているような従来のベンディングロール機では、バックラッシュの影響によりボトムロールと複数ある支持ロール群の前後方向の移動量にずれが生じる。移動量にずれが生じるとトップロールに対してボトムロールが平行に保持されない、或いは、ボトムロールと複数の支持ロール群との間に隙間が生じるというような不具合が発生する。これらの不具合は、いずれも板材に対する曲げ加工の精度を低下させ所望の曲率で板材を曲げられないなどの問題が生じる。

これに対して、本実施形態のベンディングロール機１０では、軸継手を介して各移動機構４２，５２，５４の入力軸４２Ｂ，５２Ｂ，５４Ｂ（図２参照）と伝達軸７２，７４，７６（図２参照）とを各々接続して構成された連動軸６６を用いて駆動力を移動機構４２，５２，５４のねじ軸４２Ｃ，５２Ｃ，５４Ｃに伝達することができる。同様に、残りの移動機構に対しても連動軸６７，６８を介して駆動力を伝達することができる。このため、移動機構４２，５２，５４の入力軸４２Ｂ，５２Ｂ，５４Ｂと伝達軸７２，７４，７６との間でバックラッシュのような隙間による位置ずれを生じさせることなく移動機構４２，５２，５４を含む全移動機構のねじ軸に駆動モータ６２，６４の駆動力を伝達することができる。

これにより、駆動モータ６２，６４に近接配置された移動機構５４のねじ軸５４Ｃと、駆動モータ６２，６４から離間した位置に配置された移動機構４２のねじ軸４２Ｃとの間で前後方向Ｘにおける移動量のずれを抑制しつつボトムロール３０Ａ，３０Ｂおよび支持ロール群３２，３４，３６を前後方向Ｘに移動させることができる。このため、前後方向Ｘに沿って移動する際に支持ロール群３２，３４，３６とボトムロール３０Ａ，３０Ｂとの間に隙間ができることがなく、また、トップロール２０に対して平行状態を保ったままボトムロール３０Ａ，３０Ｂを移動させることが可能となる。この結果、板材Ｐに対する曲げ加工を精度よく行うことができる。

ここで、ベンディングロール機による曲げ加工において、板材の前後両端部を曲げる曲げ加工を「端曲げ」と、前後両端部の間の中間領域を曲げる加工を「中曲げ」と呼び区別する場合がある。この端曲げは板材端部に対する加工であるため中曲げよりも高い加工精度、すなわち、ボトムロールやこれを支持する支持ロール群の位置決めを精度よく行う必要がある。

一方、上述したように支持ロール群を複数備える従来のベンディングロール機では、ボトムロールと複数ある支持ロール群の前後方向の移動量にずれが生じるため中曲げよりも高い加工精度が要求される端曲げを行うことができず加工可能な範囲が板材の前後両端部を除いた残余部分に限られている。このため、板材の前後両端部を曲げ加工後に切断するなどして取り除く必要があり加工に手間を要するという問題もある。これに対し、ベンディングロール機１０では、上述したように従来のベンディングロール機よりも高い加工精度で曲げ加工を行うことができるため端曲げを行うことも可能である。このため、板材の前後両端部を切断するなどの加工作業を曲げ加工後に別途行う必要がないという利点もある。

なお、上述したように、本実施形態ではトップロール２０との間で板材Ｐを挟み込むときにボトムロール３０Ａ，３０Ｂの間隔が一定に保持され、ボトムロール３０Ａ，３０Ｂの間隔が狭くならないよう構成されている。このため、例えば、いずれか一方のボトムロールがトップロールに接近するときにボトムロールどうしの間隔が狭くなるよう構成されている従来のベンディングロール機と比較すると、トップロールが板材Ｐを曲げるために必要な荷重を低減できるという利点もある。

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。

１０ ベンディングロール機
２０ トップロール
３０ ボトムロール部
３０Ａ，３０Ｂ ボトムロール
３２，３４，３６ 支持ロール群
３３，３８Ａ，３８Ｂ 軸受台
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ 支持ロール
４２，４４，５２，５４，５６ 移動機構
４２Ｂ，５２Ｂ，５４Ｂ，５６Ｂ 入力軸
４２Ｃ，５２Ｃ，５４Ｃ，５６Ｃ ねじ軸（移動軸）
６２，６４ 駆動モータ（駆動ユニット）
６６，６７，６８ 連動軸
７２，７４，７６ 伝達軸
７３Ａ，７３Ｂ 軸継手

Claims (3)

1. 上下動可能に支持されたトップロールと、前記トップロールとの間で板材を挟み込むボトムロール部と、前記ボトムロール部に沿って各々配置され前記ボトムロール部の周面に下方から接触する複数の支持ロール群と、を備えるベンディングロール機であって、
   前記ボトムロール部の両端をそれぞれ前記トップロールに直交する水平方向と略平行な方向である前後方向に移動可能に支持する第１軸受部と、
   前記複数の支持ロール群を前記前後方向に移動可能に各々支持する複数の第２軸受部と、
   前記第１軸受部および前記複数の第２軸受部をそれぞれ前記前後方向に移動させる機能を有する移動軸を各々含む複数の移動機構と、
   前記複数の移動機構に各々含まれる前記移動軸を駆動する機能を各々有する複数の入力軸と、前記複数の入力軸の間に各々配置された複数の伝達軸とを軸継手を用いて各々連結することにより構成される連動軸と、
   前記連動軸を介して前記複数の移動機構に駆動力を供給することにより前記複数の支持ロール群および前記ボトムロール部を前記前後方向に同じ移動量で移動させる駆動部と、
   を備えることを特徴とするベンディングロール機。
2. 前記ボトムロール部は、略平行に配置された第１ボトムロールおよび第２ボトムロールを含み、
   前記支持ロール群は、前記第１ボトムロールの前方に配置された第１支持ロールと、前記第２ボトムロールの後方に配置された第２支持ロールと、前記第１ボトムロールおよび前記第２ボトムロールの間に配置され、前記第１支持ロール及び前記第２支持ロールよりも低い位置で前記ボトムロール部に接触するように配置された第３支持ロールから構成される、
   請求項１に記載のベンディングロール機。
3. 前記駆動部は、前記連動軸に駆動力を供給する複数の駆動ユニットを有し、
   前記複数の駆動ユニットは、互いに同期して前記連動軸を回転駆動するように構成される、
   請求項１または２に記載のベンディングロール機。

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