JP7447597B2 - パイプ延長治具、パイプ搬送装置及びパイプベンダー - Google Patents

Description

本開示は、パイプ延長治具、パイプ搬送装置及びパイプベンダーに関する。

従来、鋼管等のパイプを所望の形状に曲げる装置として、パイプベンダーが存在する。特許文献１は、パイプを曲げ型に向けて搬送するパイプ搬送装置を備えたパイプベンダーに関連する技術を開示している。特許文献１に開示されているパイプベンダーは、直管状である加工前のパイプに対して、最終的に蛇行曲げ管のような複雑な形状となるように連続的に曲げ加工を施すことができる。

特許文献１に開示されているパイプベンダーでは、連続曲げ加工の終盤になると、残りのパイプの長さが短くなり、曲げ加工前のパイプを一時的に支持するためのパイプの掴み代が不足する場合がある。そこで、パイプの掴み代の不足分を充足させるために、パイプの最後端に接続させてパイプの見かけ上の長さを延長させるパイプ延長治具が用いられる。

特開２０１４－８５３１号公報

しかし、従来のパイプ延長治具では、パイプに対する取り付けや、パイプ搬送装置に対する取り付けは、人手により行われるため、パイプベンダーを一時停止させる時間が長くなり、結果的にパイプの曲げ加工が完了するまでのタクトタイムが長くなる場合がある。

そこで、本開示は、タクトタイムの短縮化に有利なパイプ延長治具、パイプ搬送装置及びパイプベンダーを提供することを目的とする。

本開示に係るパイプ延長治具は、パイプの一端と連続し、パイプの見かけ上の長さを延長する直管部と、直管部の内部を移動するロッドと、ロッドの第１端部に接続され、パイプの内部に進入可能で、かつ、先端からロッドの側の後端に向かって径が小さくなるテーパ部と、第１端部とは反対側にあるロッドの第２端部に接続され、直管部とは反対側から外部に露出する把持軸の回転運動をロッドの直線運動に変換する駆動部と、テーパ部の外周面に内面が当接し、テーパ部の移動に合わせてテーパ部の移動方向とは交差する方向に外面が変位するコレットと、を備え、駆動部は、把持軸と該把持軸と同軸のネジ部とを有する回転軸と、ネジ部と係合するナット部を有し、ネジ部の軸方向に沿って直進する直進部と、を備え、直進部は、ロッドの第２端部に接続される。

本開示に係るパイプ搬送装置は、軸中心に合わせて第１中空部を有し、該第１中空部を貫通しているパイプを複数のチャック爪を用いて把持するパワーチャックと、パワーチャックに接続され、内部にパイプを貫通させる第１管状部材と、パイプを貫通させる第２中空部を有し、第１管状部材に接続されて、第１管状部材を軸方向に直進運動させることで、チャック爪によるパイプの把持動作と開放動作とを行わせるシリンダーと、パワーチャックに接続され、内部に第１管状部材を貫通させる第２管状部材と、第２管状部材に中心軸周りの回転力を与えて、パワーチャックを回転させるモーターと、シリンダーとモーターとを支持し、パワーチャックに把持されているパイプの延伸方向に沿って移動する台車と、を備える。

上記のパイプ搬送装置では、モーターは、第１管状部材を貫通させる第３中空部を有し、第２管状部材に接続されて、第２管状部材を中心軸周りに回転させるものとしてもよい。

本開示に係るパイプベンダーは、曲げ型にパイプを巻き付けることでパイプを曲げる曲げ加工部と、曲げ加工部に向けてパイプを搬送するパイプ搬送装置と、を備え、パイプ搬送装置は、上記のパイプ搬送装置である。

上記のパイプベンダーは、パイプの一端に接続され、パイプの見かけ上の長さを延長するパイプ延長治具を備え、パイプ延長治具は、上記のパイプ延長治具であり、パイプ延長治具に含まれる把持軸は、パイプ搬送装置に含まれる複数のチャック爪に把持されてもよい。

本開示によれば、タクトタイムの短縮化に有利なパイプ延長治具、パイプ搬送装置及びパイプベンダーを提供することができる。

一実施形態に係るパイプベンダーの平面図である。 一実施形態に係るパイプ搬送装置の斜視図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ部に対応するパイプ搬送装置の断面図である。 パイプ延長治具を装着した状態のパイプベンダーを示す図である。 一実施形態に係るパイプ延長治具の斜視図である。 図５におけるＶＩ－ＶＩ部に対応するパイプ延長治具の断面図である。 パイプ曲げ加工の終盤の工程を示す図である。

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、実質的に同一の機能及び構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。

（パイプベンダー）
図１は、一実施形態に係るパイプベンダー１の概略構成を示す平面図である。パイプベンダー１は、ワークであるパイプＰを曲げる装置である。パイプＰは、例えば、各種規格に準じた一般的な鋼管である。以下の各図では、一例として、鉛直方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な水平面内において、曲げ加工前のパイプＰを曲げ加工部１０へ搬送する搬送方向Ｆに並行となるＸ軸を取り、Ｘ軸に垂直な方向にＹ軸を取る。

パイプベンダー１は、概略的に分類すると、パイプＰに曲げ加工を施す曲げ加工部１０と、曲げ加工部１０に向けてパイプＰを搬送する搬送部２０とを備える。なお、曲げ加工部１０と搬送部２０とは、パイプベンダー１において必ずしも明確に分けられている必要はなく、一つに統合されていてもよい。また、曲げ加工部１０及び搬送部２０は、それぞれ、その上部をパイプＰが通過するテーブルを備える。搬送部２０が備えるテーブルが上流テーブル２１であり、パイプＰの搬送方向Ｆの上流側に位置する。一方、曲げ加工部１０が備えるテーブルが下流テーブル１１であり、搬送方向Ｆの下流側に位置する。

曲げ加工部１０は、曲げ型１２と、締め型１３と、締め型クランプ機構１４と、圧力型１５と、圧力型クランプ機構１６と、バックブースター１７とを備える。

曲げ型１２は、パイプＰの曲げられる部分が押し付けられた状態で回転することで、パイプＰを曲げる型である。曲げ型１２は、円柱又は円板状の外形を有し、下流テーブル１１上で中心軸Ｏを中心に回転可能である。曲げ型１２の外周には、パイプＰの外周面を当接させる周溝１２ａが形成されている。周溝１２ａの断面形状は、パイプＰの円形断面に対応した半円形である。周溝１２ａの曲率半径は、パイプＰの所望の曲げ形状に対応している。また、曲げ型１２は、外周の一部に、直線状に延出されたクランプ部１２ｂを有する。つまり、クランプ部１２ｂでの周溝１２ａは、例外的に直線状である。図１において実線で示される曲げ型１２の位置が初期回転位置である。初期回転位置では、クランプ部１２ｂは搬送方向Ｆに沿って延出している。なお、本実施形態における曲げ型１２は、円柱又は円板状の外形を有するものとしているが、これに代えて、角が曲げられた四角柱又は四角板のような他の外形を有していてもよい。

締め型１３は、パイプＰの曲げられる部分よりも先端側の部分を曲げ型１２に押し付けて曲げ型１２とともに回転する型である。なお、締め型は、クランプ型とも呼ばれる。締め型１３は、曲げ型１２と一体に回転可能なクランプ台１３ａ上に設置される。つまり、締め型１３は、中心軸Ｏ周りのクランプ台１３ａの回転駆動に伴って回転する。締め型１３は、曲げ型１２のクランプ部１２ｂとの対向面に、パイプＰの円形断面に対応する半円形断面の押圧溝１３ｂを有する。締め型１３は、曲げ型１２に対して近づいたり離れたりすることが可能である。図１において実線で示される締め型１３の位置が初期位置である。

締め型クランプ機構１４は、クランプ台１３ａ上に設置され、曲げ型１２に向かう方向に締め型１３を移動させる。締め型クランプ機構１４は、曲げ型１２の周溝１２ａと締め型１３の押圧溝１３ｂとの間にパイプＰが存在するときに締め型１３を移動させることでパイプＰを加圧し、パイプＰを曲げ型１２と締め型１３とでクランプさせることができる。

圧力型１５は、下流テーブル１１上で、かつ、締め型１３の上流側に設置され、パイプＰの曲げ外側と接触し、曲げ加工によるパイプＰからの反力を受け止める型である。圧力型１５は、パイプＰとの接触面に、パイプＰの円形断面に対応する半円形断面の直線溝１５ａを有する。圧力型１５は、パイプＰに対して近づいたり離れたりすることが可能である。また、圧力型１５は、パイプＰの移動に追従して、搬送方向Ｆに受動的に移動可能である。

圧力型クランプ機構１６は、下流テーブル１１上に設置され、パイプＰに向かう方向に圧力型１５を移動させる。圧力型クランプ機構１６は、曲げ型１２の中心軸Ｏ及び搬送方向Ｆの双方に対して直角な押圧方向に圧力型１５を押し出し、圧力型１５にパイプＰの反力を受け止めさせることができる。圧力型クランプ機構１６が設けられていることで、圧力型１５は、曲げ加工によりパイプＰが軸方向に引かれるのと一体で搬送方向Ｆに移動可能である。

バックブースター１７は、下流テーブル１１上で、かつ、圧力型１５の上流側に設置され、曲げ加工時にパイプＰをクランプしながら搬送方向Ｆに押し出すことで、パイプＰに軸圧縮力を作用させる。バックブースター１７は、例えば、パイプＰを挟み込むことが可能な一対のクランパである。クランパ同士の対向面には、それぞれ、パイプＰの円形断面に対応する半円形断面のクランプ溝１７ａが形成されている。

搬送部２０は、上流テーブル２１上に、パイプ搬送装置３０を備える。

（パイプ搬送装置）
図２は、一実施形態に係るパイプ搬送装置３０の概略構成を示す斜視図である。図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ部に対応し、チャック爪３８に把持されているパイプＰの延伸方向と鉛直方向とを含む平面で切断したパイプ搬送装置３０の断面図である。

パイプ搬送装置３０は、搬送方向Ｆに沿ってパイプＰを曲げ加工部１０に搬送する。パイプ搬送装置３０は、パワーチャック３１と、第１管状部材３２と、シリンダー３３と、第２管状部材３４と、モーター３５と、台車３６と、レール３７とを備える。

パワーチャック３１は、第１中空部３１ａを有し、第１中空部３１ａを貫通しているパイプＰを複数のチャック爪３８を用いて把持する。第１中空部３１ａは、パワーチャック３１の軸中心と同軸に設けられている。つまり、パワーチャック３１は、チャック爪３８に把持されたパイプＰをおおよその軸中心として回転可能である。複数のチャック爪３８は、パワーチャック３１の軸中心に対して放射状に配置され、放射方向に沿って移動可能である。本実施形態では、チャック爪３８は、一例として３つ存在するものとしているが、これに限定されるものではない。

第１管状部材３２は、パワーチャック３１の第１中空部３１ａと同軸状に配置され、内部にパイプＰを貫通させる。パイプＰは、第１管状部材３２の内部を貫通しているとき、第１管状部材３２に接触しない。第１管状部材３２のパイプＰが排出される側の第１開口部３２ａは、パワーチャック３１内の不図示のくさび機構に接続される。くさび機構は、一般に旋盤等の工作機械に用いられるパワーチャックに採用され、外部から入力された直進運動を複数のチャック爪３８の開閉運動に変換する機構である。一方、第１管状部材３２のパイプＰが導入される側の第２開口部３２ｂは、シリンダー３３の可動部に接続される。

シリンダー３３は、パイプＰを貫通させる第２中空部３３ａを有し、第２中空部３３ａの軸方向に沿って不図示の可動部を可動させることが可能な中空シリンダーである。シリンダー３３の可動部は、上記のとおり、第１管状部材３２の第２開口部３２ｂに接続される。シリンダー３３が可動部を可動させると、第１管状部材３２が軸方向に直進運動し、パワーチャック３１内のくさび機構が稼働する。チャック爪３８は、くさび機構の稼働により開閉する。つまり、シリンダー３３は、適宜、チャック爪３８にパイプＰの把持動作（クランプ）と開放動作（アンクランプ）とを行わせることができる。

第２管状部材３４は、第１管状部材３２と同軸状に配置され、内部に第１管状部材３２を貫通させる。第２管状部材３４は、パイプＰが排出される側の開口に合わせて第１フランジ３４ａを有する。第１フランジ３４ａは、パワーチャック３１の下流側に接続される。また、第２管状部材３４は、パイプＰが導入される側の開口に合わせて第２フランジ３４ｂを有する。第２フランジ３４ｂは、モーター３５の回転部に接続される。

モーター３５は、第２管状部材３４を貫通させる第３中空部３５ａを有し、第２管状部材３４に中心軸周りの回転力を与えることで、パイプＰを把持した状態のパワーチャック３１を回転させる中空型のダイレクトドライブモーターである。本実施形態では、モーター３５は、パワーチャック３１とシリンダー３３との間に配置される。モーター３５の回転部は、上記のとおり、第２管状部材３４の第２フランジ３４ｂに接続される。モーター３５が回転部を回転させると、直接的に第２管状部材３４が中心軸周りに回転運動し、パワーチャック３１が回転する。

モーター３５は、中空型のダイレクトドライブモーターであることから、パイプ搬送装置３０を小型化又は軽量化するのに有利である。ただし、モーター３５に代えて、例えば、プーリーやベルト等の伝達機構を介してパワーチャック３１を回転させるモーターを採用してもよい。

台車３６は、シリンダー３３、第２管状部材３４及びモーター３５を設置し、パイプＰの搬送方向Ｆに沿って移動したり位置決めしたりする。パイプＰの搬送方向Ｆは、パワーチャック３１のチャック爪３８に把持されているパイプＰの延伸方向に沿った方向となる。このとき、台車３６の移動可能な方向には、搬送方向Ｆと同一方向のほか、搬送方向Ｆと反対方向も含まれる。台車３６は、例えば、台車本体３６ａと、第１取付部３６ｂと、第２取付部３６ｄとを備える。

台車本体３６ａは、第１取付部３６ｂ及び第２取付部３６ｄを支持し、かつ、レール３７に沿って移動可能である。第１取付部３６ｂは、搬送方向Ｆに沿って貫通する第１取付穴部３６ｃを有する。第２管状部材３４は、第１取付穴部３６ｃに回転可能に取り付けられる。第２取付部３６ｄは、第１取付部３６ｂよりも搬送方向Ｆの上流側にあり、第１取付穴部３６ｃと同軸状に、第２取付穴部３６ｅを有する。モーター３５が中空型のダイレクトドライブモーターである場合には、モーター３５は、第３中空部３５ａが第２取付穴部３６ｅと同軸状で、第１取付部３６ｂと第２取付部３６ｄとの間に位置するように、第２取付部３６ｄの一側面に取り付けられてもよい。また、シリンダー３３は、第２中空部３３ａが第２取付穴部３６ｅと同軸状となり、かつ、第２取付部３６ｄを挟んでモーター３５の反対側に位置するように、第２取付部３６ｄの一側面に取り付けられてもよい。

パイプ搬送装置３０の構成によれば、第１中空部３１ａ、第２中空部３３ａ、第３中空部３５ａ、第１取付穴部３６ｃ及び第２取付穴部３６ｅが同軸状に並び、その空間に直管状のパイプＰを非接触で貫通させることができる。

レール３７は、上流テーブル２１上に、搬送方向Ｆに沿って敷設されている。レール３７の設置本数は限定されるものではなく、本実施形態では、一例として２つのレール３７が並列に配置されている。これに対して、台車本体３６ａは、レール３７に案内されて回転移動する複数の車輪３９を備える。車輪３９とレール３７との組み合わせにより、台車本体３６ａは、搬送方向Ｆに沿って移動可能となる。なお、台車本体３６ａを移動させるための機構は、このような車輪３９及びレール３７を用いるものに限らず、例えばリニアガイドを用いてもよい。

台車３６の初期位置は、図１に示される位置である。チャック爪３８は、この初期位置においてパイプＰを把持する。チャック爪３８がパイプＰを把持した状態で、台車３６がレール３７上を搬送方向Ｆに沿って移動すると、パイプＰが搬送方向Ｆに沿って曲げ加工部１０に向かって搬送されることになる。所定の位置までパイプＰを搬送させた後は、チャック爪３８がパイプＰを開放し、台車３６は、レール３７上を搬送方向Ｆとは反対方向に移動し、初期位置に戻る。

また、パイプ搬送装置３０は、チャック爪３８にパイプＰを把持させた状態で、モーター３５にパワーチャック３１を回転させることで、パイプＰをその中心軸回りに回転させることができる。パイプＰをその中心軸回りに所望の量だけ回転させることで、パイプＰの曲げの向きを所望の向きに調整することができる。

そして、パイプベンダー１は、不図示の制御部を含む。制御部は、作業者の指示に基づいて、曲げ加工部１０における曲げ加工動作や、搬送部２０におけるパイプ搬送装置３０によるパイプ搬送動作などを制御する。

次に、パイプベンダー１における基本的な曲げ加工動作について説明する。

加工対象であるパイプＰは、予め、パイプ搬送装置３０により曲げ加工部１０に搬送され、パイプＰの曲げ加工部分が曲げ型１２に対して適切な位置に配置される。そして、曲げ型１２及び締め型１３、並びに、バックブースター１７は、図１に示される初期位置においてパイプＰを把持する。パイプＰが曲げ型１２等に把持されると、パイプ搬送装置３０は、図１に示すように初期位置に戻る。このとき、チャック爪３８は、パイプＰを把持していない。

次に、曲げ型１２及び締め型１３は、パイプＰの一部を把持したまま、中心軸Ｏ回りに一体的に回転移動する。パイプＰは、曲げ型１２及び締め型１３の回転により、搬送方向Ｆに引かれつつ、周溝１２ａに巻き付けられて曲げられる。このとき、曲げ型１２及び締め型１３の回転移動に伴ってパイプＰに作用する引張力を相殺するために、バックブースター１７は、曲げ型１２及び締め型１３の回転移動に同期させてパイプＰを搬送方向Ｆに繰り出し、パイプＰに軸圧縮力を発生させる。バックブースター１７は、この軸圧縮力によりパイプＰの送りを制御することで、パイプＰの扁平化や曲げ外側の薄肉化を抑えることができる。なお、図１では、回転移動した曲げ型１２、締め型１３、クランプ台１３ａ及び締め型クランプ機構１４と、曲げられたパイプＰの一例を二点鎖線で示している。

同時に、パイプＰを側方から押圧している圧力型１５は、パイプＰの軸方向の移動に追従して受動的に移動する。このとき、圧力型１５には、圧力型クランプ機構１６による押圧力と、曲げ加工による反力とが作用している。圧力型１５によりパイプＰの曲げ外側を押さえることでパイプＰの曲げを周溝１２ａの形状に正確に倣わせることができ、バックブースター１７によるパイプＰの送りも制御することで、パイプＰの曲げ外側の薄肉化が抑えられる。

パイプベンダー１は、曲げ加工部１０における曲げ加工動作と、搬送部２０におけるパイプ搬送装置３０によるパイプＰの搬送動作とを組み合わせた連続曲げ加工を行うことで、最終的には、蛇行曲げ管（図７参照）等の連続曲げ管を製作することができる。

（パイプ延長治具）
パイプベンダー１による連続曲げ加工の終盤では、残りのパイプＰの長さが短くなることで、曲げ加工前のパイプＰを一時的に支持するためのパイプＰの掴み代が不足する場合がある。本実施形態では、このようなパイプＰの掴み代の不足分を充足させるために、パイプＰの最後端に接続させてパイプＰの見かけ上の長さを延長させる以下のようなパイプ延長治具を採用する。

図４は、一実施形態に係るパイプ延長治具４０をパイプＰの最後端に装着した状態のパイプベンダー１を示す平面図である。図５は、パイプ延長治具４０の概略構成を示す斜視図である。図６は、図５おけるＶＩ－ＶＩ部に対応し、延長部４１の本体を構成する直管部５０の延伸方向と鉛直方向とを含む平面で切断したパイプ延長治具４０の断面図である。

パイプ延長治具４０は、延長部４１と、延長部４１の一方の端部に位置する接続部４２と、延長部４１の他方の端部に位置する操作部４３とを備える。延長部４１は、パイプＰと同様の外観形状を有し、パイプＰにパイプ延長治具４０が取り付けられたときに、パイプＰの見かけ上の長さを延長する。接続部４２は、パイプＰの一端にパイプ延長治具４０を接続する。また、操作部４３は、接続部４２に、パイプＰに対する接続動作又は開放動作を行わせる。

延長部４１は、直管部５０と、ロッド５１とを含む。

直管部５０は、パイプＰの一端と連続し、パイプＰの見かけ上の長さを延長する。直管部５０の外周面５０ａの形状は、おおよそパイプＰの外形に一致する。つまり、直管部５０は、鋼管であってもよい。この場合、直管部５０の外径は、パイプＰの外径と同一とし得るが、若干の大小差は許容される。直管部５０の端面のうち、パイプＰに接続される側の第１端面５０ｃは、直管部５０の内部と外部とで連通する先端穴５０ｅを有する。一方、直管部５０の端面のうち、第１端面５０ｃとは反対側の第２端面５０ｄは、操作部４３に含まれる筐体５４の第１開口面５４ｂに固定される。

ロッド５１は、直管部５０の内部に配置され、直管部５０の延伸方向に沿って移動可能である。ロッド５１の端部のうち、パイプＰに接続される側の第１端部５１ａは、直管部５０の先端穴５０ｅを貫通し、接続部４２に含まれるテーパ部５２に接続される。一方、ロッド５１の端部のうち、第１端部５１ａとは反対側の第２端部５１ｂは、操作部４３に含まれる駆動部５５の直進部５６の一部に、接続部材５８を介して連結される。また、ロッド５１は、第１端部５１ａの近傍に、一部が直管部５０の内周面５０ｂと接触して摺動可能な摺動部５１ｃを備えてもよい。

接続部４２は、テーパ部５２と、コレット５３とを含む。

テーパ部５２は、パイプＰの内部に進入可能で、かつ、先端からロッド５１の側の後端に向かって径が小さくなる円錐柱状の部材である。テーパ部５２は、ロッド５１の第１端部５１ａに同軸状に接続される。つまり、テーパ部５２は、直管部５０の延伸方向に沿って、ロッド５１と一体的に移動可能である。なお、テーパ部５２は、ロッド５１と別体であり、組み立て時に接続されるものであってもよいし、予めロッド５１と一体であってもよい。

コレット５３は、テーパ部５２の外周面に内面が当接し、テーパ部５２の移動に合わせてテーパ部５２の移動方向とは交差する方向に外面が変位する部材である。コレット５３は、テーパ部５２を中心として放射状に複数個設置されている。テーパ部５２の径が小さい根元部にコレット５３がある場合には、テーパ部５２は、コレット５３を保持したまま、コレット５３ごとパイプＰの内部に進入可能である。

操作部４３は、筐体５４と、駆動部５５とを含む。

筐体５４は、直管部５０を支持し、かつ、駆動部５５を収容する。筐体５４の外形は、本実施形態では、直管部５０の延伸方向を長手方向とする直方体状としているが、例えば、直管部５０の延伸方向を軸方向とする円柱状であってもよい。

また、筐体５４は、駆動部５５の主要部が収容される空間を形成する第１内面５４ａと、前述した接続部材５８が摺動可能に接触する第２内面５４ｃとを有する。第１内面５４ａで形成される第１空間と、第２内面５４ｃで形成される第２空間とは、筐体５４内で連続している。筐体５４は、第１内面５４ａが外部に開放される側に、第２開口面５４ｄを有する。第２開口面５４ｄは、直管部５０が固定される第１開口面５４ｂとは、直管部５０の延伸方向の反対側にある。第２開口面５４ｄには、筐体５４の内部に駆動部５５が収容された後に、蓋体６１が取り付けられる。蓋体６１は、駆動部５５に含まれる回転軸５７の一部が貫通する後端穴６１ａを有する。一方、直管部５０の延伸方向に対して垂直な断面形状について、第２内面５４ｃで形成される第２空間の断面形状は、おおよそ、直管部５０の内部空間と断面形状と同等であってもよい。

駆動部５５は、直管部５０とは延伸方向の反対側から外部に露出する把持軸５７ｂの回転運動をロッド５１の直線運動に変換するユニットである。駆動部５５は、例えば、直進機構としての直進部５６及びナット部５９と、回転機構としての回転軸５７とを含む。なお、回転運動を直線運動に変換可能なものであれば、駆動部５５として他の機構のユニットを採用してもよい。

直進部５６は、互いに直管部５０の延伸方向に沿って連続する、第１開口面５４ｂ側にある第１連結端部５６ａと、第２開口面５４ｄ側にある第２連結端部５６ｂとを有する。

第１連結端部５６ａは、ロッド５１と同軸状に配置された軸状部材であり、前述のとおり、接続部材５８を介してロッド５１の第２端部５１ｂに連結される。この場合、ロッド５１の第１端部５１ａ側は、摺動部５１ｃを介して、固定面である直管部５０の内周面５０ｂに支持される。一方、ロッド５１の第２端部５１ｂ側は、接続部材５８を介して、固定面である筐体５４の第２内面５４ｃに支持される。これにより、ロッド５１は、直管部５０内を滑らかに移動することができる。

第２連結端部５６ｂは、内周面５６ｃと外周面５６ｄとを有する筒状部材である。内周面５６ｃで形成される空間側には、第２連結端部５６ｂの軸方向と同軸状に、ナット部５９が設置される。外周面５６ｄは、摺動部材６０を介して、筐体５４の第１内面５４ａと摺動可能に接触している。

回転軸５７は、筐体５４側に位置するネジ部５７ａと、蓋体６１を挟んで外部側に位置する把持軸５７ｂとを含む。ネジ部５７ａは、例えば台形ネジが形成され、直進部５６に含まれるナット部５９に係合する。つまり、第２連結端部５６ｂにおける内周面５６ｃで形成される空間には、回転軸５７の一部が収容される。把持軸５７ｂは、回転軸５７に対して回転力を与えやすくするために、例えば、外周部に複数の平面溝が施された軸部である。

次に、パイプ延長治具４０の基本的な動きについて説明する。ここでは、予め、図６に示すように、パイプ延長治具４０の接続部４２がパイプＰの最後端の内部空間に収容されて、延長部４１の直管部５０とパイプＰとが同軸状に連続していると想定する。以下、パイプ延長治具４０の延伸方向は、図中、Ｘ方向に沿っている。

接続部４２とはパイプ延長治具４０の延伸方向で反対側にある操作部４３の把持軸５７ｂに回転力が加えられると、回転軸５７の回転運動は、ネジ部５７ａを介して直進部５６側のナット部５９に伝達する。これにより、直進部５６は、図６中の白抜きの矢印で示すように、パイプ延長治具４０の延伸方向に沿って、かつ、把持軸５７ｂ側に向かって、直進運動を行う。直進部５６の第１連結端部５６ａは、接続部材５８を介してロッド５１に接続されているので、直進部５６の移動に伴い、ロッド５１も一体的に同方向に移動する。一方、ロッド５１には、第１連結端部５６ａとは反対側に、接続部４２に含まれるテーパ部５２が接続されているので、このとき、テーパ部５２は、ロッド５１と一体的に同方向に移動して、直管部５０側に引き込まれる。接続部４２では、テーパ部５２の引き込みに伴って、コレット５３が、テーパ部５２の傾斜の変化に合わせて、図６中の白抜きの矢印で示すようにパイプＰの内周面に向かって移動する。最終的に、コレット５３がパイプＰの内周面と接触して押圧することで、接続部４２がパイプＰの内部に保持される。これにより、パイプ延長治具４０は、パイプＰに連結され、パイプＰの最後端側の長さが、見かけ上、パイプ延長治具４０の延長部４１の長さ分延長されたことになる。一方、把持軸５７ｂに逆方向の回転力が加えられれば、接続部４２では、テーパ部５２が直管部５０から引き離される方向に移動して、コレット５３がパイプＰの内周面から離れるので、パイプ延長治具４０は、パイプＰから取り外し可能となる。

次に、パイプ延長治具４０を用いた、パイプベンダー１における曲げ加工の終盤の工程について説明する。ここでいう終盤の工程とは、具体的には、パイプＰに対して最後の曲げ加工を施す工程である。したがって、パイプＰの加工済み部分は、すでに、最終の製品形状に近い蛇行曲げ管となっている（図７参照）。

まず、パイプベンダー１においてパイプＰに対して連続曲げ加工が施され、残りのパイプＰの長さが短くなった段階で、例えば作業者が、パイプ延長治具４０をパイプ搬送装置３０に取り付けさせる。ここで、本実施形態に係るパイプ搬送装置３０は、チャック爪３８を用いたパワーチャック３１でパイプＰを把持する。そこで、作業者は、ここでは、パイプ搬送装置３０のチャック爪３８に、パイプＰに代えてパイプ延長治具４０の把持軸５７ｂを把持させる。

次に、曲げ加工部１０においてバックブースター１７等にパイプＰを把持させた状態で、パイプ搬送装置３０の台車３６を搬送方向Ｆに沿って移動させることで、パイプ延長治具４０の接続部４２を、パイプＰの最後端の内部に収容させる。

次に、パイプ搬送装置３０は、パワーチャック３１を回転させることで、パイプ延長治具４０の把持軸５７ｂを回転させる。このとき、直管部５０をパイプＰに対してある程度押し付けた状態で接触させておくことで、把持軸５７ｂが回転しても、延長部４１及び操作部４３の軸回転が抑えられる。この把持軸５７ｂの回転により、上記のとおり、パイプ延長治具４０の接続部４２がパイプＰに固定され、パイプ延長治具４０がパイプＰの最後端に連結される。図４は、このときのパイプベンダー１及びパイプ延長治具４０の状態、すなわち、パイプベンダー１においてパイプ延長治具４０の準備が完了した状態を示している。

図７は、パイプベンダー１においてパイプ延長治具４０を用いて行われる曲げ加工の終盤の工程を時系列で示す概略図である。

まず、図７（ａ）に示すように、バックブースター１７等によるパイプＰの把持を開放させた状態で、パイプ搬送装置３０は、搬送方向Ｆに沿って台車３６の移動を開始させる。台車３６の移動に伴い、パイプ延長治具４０、及び、加工済み部を含むパイプＰ全体が、図７（ｂ）に示すように移動する。パイプ搬送装置３０は、パイプＰが曲げ位置に到達したら、台車３６を停止させる。このとき、バックブースター１７には、パイプＰに代わり、パイプ延長治具４０の延長部４１を構成する直管部５０が位置する。そして、台車３６の停止後、バックブースター１７は、直管部５０を把持する。これにより、パイプ延長治具４０は、バックブースター１７に支持されることになる。

そして、図７（ｃ）に示すように、曲げ加工部１０は、パイプＰに対して曲げ加工を施す。このとき、パイプ延長治具４０は、バックブースター１７とともに移動する。例えば曲げ加工の終了後、パイプ搬送装置３０は、パワーチャック３１を逆方向に回転させることで、パイプ延長治具４０の把持軸５７ｂの把持を解除してもよい。そして、台車３６も、初期位置へと戻る。

もし、パイプ延長治具４０を用いない場合、図７（ｂ）からわかるように、バックブースター１７はパイプＰを把持することができず、また、図７（ｃ）からわかるように、圧力型１５も曲げ加工時にパイプＰの反力を受けることができない。つまり、パイプ延長治具４０を用いない場合には、パイプベンダー１は、パイプＰの最後端の近傍を曲げることが難しい。これに対して、パイプベンダー１は、上記のように、パイプ延長治具４０を用いることで、パイプＰの最後端の近傍も所望の形状に曲げることができる。

次に、本実施形態に係るパイプ延長治具４０、パイプ搬送装置３０及びパイプベンダー１による効果について説明する。

本実施形態に係るパイプ延長治具４０は、パイプＰの一端と連続し、パイプＰの見かけ上の長さを延長する直管部５０と、直管部５０の内部を移動するロッド５１とを備える。パイプ延長治具４０は、ロッド５１の第１端部５１ａに接続され、パイプＰの内部に進入可能で、かつ、先端からロッド５１の側の後端に向かって径が小さくなるテーパ部５２を備える。パイプ延長治具４０は、第１端部５１ａとは反対側にあるロッド５１の第２端部５１ｂに接続され、直管部５０とは反対側から外部に露出する把持軸５７ｂの回転運動をロッド５１の直線運動に変換する駆動部５５を備える。また、パイプ延長治具４０は、テーパ部５２の外周面に内面が当接し、テーパ部５２の移動に合わせてテーパ部５２の移動方向とは交差する方向に外面が変位するコレット５３を備える。

このようなパイプ延長治具４０によれば、延伸方向の一方にある把持軸５７ｂの把持及び操作のみで、パイプ搬送装置３０によるパイプ延長治具４０の支持と、パイプＰに対するパイプ延長治具４０の連結とを行うことができる。特に、パイプ延長治具４０では、パイプＰの内部にテーパ部５２とコレット５３とを進入させた後に、直管部５０の姿勢を維持した状態で把持軸５７ｂを回転させることで、パイプＰとの連結が行われる。つまり、パイプ延長治具４０のパイプＰと連結される側においては、作業者等が直接的に作業を行う必要がない。

この点、従来のパイプ延長治具では、パイプ延長治具のパイプＰと連結される側において、パイプＰにパイプ延長治具を連結させるための第１の作業を直接的に行う必要がある。さらに、パイプ延長治具のパイプ搬送装置に支持される側において、パイプ搬送装置にパイプ延長治具を支持させるための第２の作業を直接的に行う必要がある。これに対して、本実施形態に係るパイプ延長治具４０では、パイプ搬送装置３０に支持される側での作業のみで、パイプ延長治具４０を用いた曲げ工程の準備が完了する。したがって、本実施形態によれば、従来よりも短い時間でパイプ延長治具４０の準備が完了することになり、結果として、パイプベンダー１を一時停止させる時間を短くすることができる。

このように、本実施形態によれば、タクトタイムの短縮化に有利なパイプ延長治具４０を提供することができる。

また、パイプ延長治具４０では、駆動部５５は、把持軸５７ｂと、該把持軸５７ｂと同軸のネジ部５７ａとを有する回転軸５７と、ネジ部５７ａと係合するナット部５９を有し、ネジ部５７ａの軸方向に沿って直進する直進部５６とを備えてもよい。このとき、直進部５６は、ロッド５１の第２端部５１ｂに接続されるものとしてもよい。

このようなパイプ延長治具４０によれば、直進部５６及び回転軸５７を直管部５０と同軸状に配置することができるので、例えば、パイプ延長治具４０の形状や構成の簡略化や小型化を図ることができる。

次に、本実施形態に係るパイプ搬送装置３０は、軸中心に合わせて第１中空部３１ａを有し、該第１中空部３１ａを貫通しているパイプＰを複数のチャック爪３８を用いて把持するパワーチャック３１を備える。パイプ搬送装置３０は、パワーチャック３１に接続され、内部にパイプＰを貫通させる第１管状部材３２を備える。パイプ搬送装置３０は、パイプＰを貫通させる第２中空部３３ａを有し、第１管状部材３２に接続されて、第１管状部材３２を軸方向に直進運動させることで、チャック爪３８によるパイプＰの把持動作と開放動作とを行わせるシリンダー３３を備える。パイプ搬送装置３０は、パワーチャック３１に接続され、内部に第１管状部材３２を貫通させる第２管状部材３４を備える。パイプ搬送装置３０は、第２管状部材３４に中心軸周りの回転力を与えて、パワーチャック３１を回転させるモーターを備える。また、パイプ搬送装置３０は、シリンダー３３とモーターとを支持し、パワーチャック３１に把持されているパイプＰの延伸方向に沿って移動する台車３６を備える。

従来のパイプベンダーに採用されているパイプ搬送装置では、パイプＰは、パイプＰの外径に合わせた金型により把持されることで支持される。したがって、従来のパイプ搬送装置では、加工対象のパイプＰの外径が変わるごとに、金型の交換作業を行なう必要がある。また、このような金型は使い続けられることで摩耗し、一方、パイプＰの外径にも公差があるため、金型とパイプＰの外径とが合わない場合には、クランプ力が不足して、パイプＰの搬送動作中や軸周りの回転動作中にパイプＰが金型上で滑ることがあり得る。

これに対して、本実施形態に係るパイプ搬送装置３０では、パワーチャック３１を用いてパイプＰを把持する。パワーチャック３１は、径方向に大きくストロークするチャック爪３８により、円筒状のワークとしてのパイプＰを把持する。したがって、パイプ搬送装置３０によれば、加工対象であるパイプＰ等の外径が一律ではなくても把持することができ、把持可能なワークの外径の適用範囲を広くすることができる。つまり、パイプ搬送装置３０では、従来の金型交換のような作業を要しない。

また、パイプ搬送装置３０では、モーター３５は、第１管状部材３２を貫通させる第３中空部３５ａを有し、第２管状部材３４に接続されて、第２管状部材３４を中心軸周りに回転させるものとしてもよい。

このようなパイプ搬送装置３０によれば、図２や図３等を用いて説明したように、パイプＰの搬送方向Ｆに沿って、パワーチャック３１やシリンダー３３などの各構成要素に対してモーター３５を同軸状に配置することができる。したがって、例えば、パイプ搬送装置３０の構成の簡略化や小型化を図ることができる。

次に、本実施形態に係るパイプベンダー１は、曲げ型１２にパイプＰを巻き付けることでパイプＰを曲げる曲げ加工部１０と、曲げ加工部１０に向けてパイプＰを搬送するパイプ搬送装置３０とを備える。

このようなパイプベンダー１によれば、上記のパイプ搬送装置３０を備えるので、例えば、従来の金型交換のような作業を要しないことによる作業の簡略化を実現することができる。

また、パイプベンダー１は、パイプＰの一端に接続され、パイプＰの見かけ上の長さを延長するパイプ延長治具４０を備え、パイプ延長治具４０に含まれる把持軸５７ｂは、パイプ搬送装置３０に含まれる複数のチャック爪３８に把持されてもよい。

このようなパイプベンダー１によれば、パイプ延長治具４０を取り付けるとき、パイプ搬送装置３０の動作のみで、パイプ延長治具４０をパイプＰに連結させ、パイプ延長治具４０を用いた曲げ加工の終盤の準備を行うことができる。具体的には、まず、パイプ搬送装置３０のチャック爪３８による把持位置に、パイプ延長治具４０の把持軸５７ｂが合わせられさえすれば、チャック爪３８の把持動作により、パイプ搬送装置３０のパワーチャック３１にパイプ延長治具４０が把持される。次に、パイプ搬送装置３０がパイプＰに向けて移動することで、パイプＰの最後端の内部に、パイプ延長治具４０の接続部４２が収容される。そして、パイプ搬送装置３０がパワーチャック３１を回転させることで把持軸５７ｂを回転させることで、パイプＰに対してパイプ延長治具４０を連結させることができる。

したがって、パイプ延長治具４０の効果に関連して、パイプベンダー１は、タクトタイムの短縮化に有利となり得る。さらに、このようなパイプ延長治具４０の準備工程は、把持範囲が広くなったパイプ搬送装置３０により、ワークの外径の相違や公差の影響を受けることなくワークを把持可能となったことで成り立つものと言える。したがって、本実施形態に係るパイプ搬送装置３０も、タクトタイムの短縮化に有利となるものである。

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

１ パイプベンダー
１０ 曲げ加工部
１２ 曲げ型
３０ パイプ搬送装置
３１ パワーチャック
３１ａ 第１中空部
３２ 第１管状部材
３３ シリンダー
３３ａ 第２中空部
３４ 第２管状部材
３５ モーター
３５ａ 第３中空部
３６ 台車
３８ チャック爪
４０ パイプ延長治具
５０ 直管部
５１ ロッド
５１ａ 第１端部
５１ｂ 第２端部
５２ テーパ部
５３ コレット
５５ 駆動部
５６ 直進部
５７ 回転軸
５７ａ ネジ部
５７ｂ 把持軸
５９ ナット部
Ｐ パイプ

Claims (5)

1. パイプの一端と連続し、前記パイプの見かけ上の長さを延長する直管部と、
   前記直管部の内部を移動するロッドと、
   前記ロッドの第１端部に接続され、前記パイプの内部に進入可能で、かつ、先端から前記ロッドの側の後端に向かって径が小さくなるテーパ部と、
   前記第１端部とは反対側にある前記ロッドの第２端部に接続され、前記直管部とは反対側から外部に露出する把持軸の回転運動を前記ロッドの直線運動に変換する駆動部と、
   前記テーパ部の外周面に内面が当接し、前記テーパ部の移動に合わせて前記テーパ部の移動方向とは交差する方向に外面が変位するコレットと、
   を備え、
   前記駆動部は、
   前記把持軸と該把持軸と同軸のネジ部とを有する回転軸と、
   前記ネジ部と係合するナット部を有し、前記ネジ部の軸方向に沿って直進する直進部と、
   を備え、
   前記直進部は、前記ロッドの前記第２端部に接続される、パイプ延長治具。
2. 軸中心に合わせて第１中空部を有し、該第１中空部を貫通しているパイプを複数のチャック爪を用いて把持するパワーチャックと、
   前記パワーチャックに接続され、内部に前記パイプを貫通させる第１管状部材と、
   前記パイプを貫通させる第２中空部を有し、前記第１管状部材に接続されて、前記第１管状部材を軸方向に直進運動させることで、前記チャック爪による前記パイプの把持動作と開放動作とを行わせるシリンダーと、
   前記パワーチャックに接続され、内部に前記第１管状部材を貫通させる第２管状部材と、
   前記第２管状部材に中心軸周りの回転力を与えて、前記パワーチャックを回転させるモーターと、
   前記シリンダーと前記モーターとを支持し、前記パワーチャックに把持されている前記パイプの延伸方向に沿って移動する台車と、
   を備える、パイプ搬送装置。
3. 前記モーターは、前記第１管状部材を貫通させる第３中空部を有し、前記第２管状部材に接続されて、前記第２管状部材を中心軸周りに回転させる、請求項２に記載のパイプ搬送装置。
4. 曲げ型にパイプを巻き付けることで前記パイプを曲げる曲げ加工部と、
   前記曲げ加工部に向けて前記パイプを搬送するパイプ搬送装置と、
   を備え、
   前記パイプ搬送装置は、請求項２又は３に記載のパイプ搬送装置である、パイプベンダー。
5. 前記パイプの一端に接続され、前記パイプの見かけ上の長さを延長するパイプ延長治具を備え、
   前記パイプ延長治具は、請求項１に記載のパイプ延長治具であり、
   前記パイプ延長治具に含まれる把持軸は、前記パイプ搬送装置に含まれる前記複数のチャック爪に把持される、請求項４に記載のパイプベンダー。

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