JP7447620B2 - パイプベンダー - Google Patents

Description

本開示は、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、パイプを左方向に曲げるのに用いられる左曲げ型と、パイプを右方向に曲げるのに用いられる右曲げ型と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。このようなパイプベンダーは、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。

ここで、蛇行曲げ管のような加工済み品では、曲げ部分における曲げ半径が小さいほど、隣り合う管同士の間隔を狭くすることができるので、結果として加工済み品全体における管の敷設を密にすることができる。パイプに曲げ半径が小さくなる曲げ部分を形成する例として、特許文献１に開示されているパイプベンダーでは、パイプの最小曲げ半径をパイプの径寸法と同等まで設定可能である。

特開昭５９－１１０４２６号公報

しかし、曲げ部分では、曲げ半径が小さいほどパイプの変形抵抗が大きくなるので、例えば曲げ型には、パイプの変形抵抗に伴う荷重が作用する。したがって、パイプベンダー側の構成要素には、パイプの変形抵抗に耐え得る剛性が要求される。

また、パイプベンダーは、すでに曲げ加工が施された加工済み部も同時に旋回させながらパイプを曲げるので、曲げ加工の終盤の工程に近づくにつれて同時に旋回させる加工済み部の大きさや重量も増えていく。そのため、加工済み部の大きさや重量の増加に伴って、パイプの曲げ根元部分に相応の応力が作用し、パイプに意図しない変形が生じるおそれがある。

そこで、本開示は、パイプの加工済み部の旋回時に生じる装置側での荷重やパイプ側での応力を低減するのに有利な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ベンダーは、パイプの曲げ対象部分を巻き付けて回転する曲げ型と、曲げ対象部分を曲げ型に押し付ける締め型と、締め型に押し付けられている曲げ対象部分よりもパイプの曲げ加工後の側で、かつ、少なくとも曲げ外側から、パイプを支持するパイプ支持部と、締め型とパイプ支持部とを設置し、曲げ型の回転軸と同軸で回転する回転テーブルと、を備え、パイプの曲げ加工後の側にある加工済み部が、曲げ加工前の曲げ対象部分と同列に延伸する第１パイプ部と、第１パイプ部と隣り合う第２パイプ部とを含む場合、パイプ支持部の少なくとも一部は、第１パイプ部と第２パイプ部とに挟まれた空間領域の側から第１パイプ部を支持し、空間領域における第１パイプ部と第２パイプ部との最小間隔は、パイプの径と同一であり、パイプベンダーは、パイプ支持部の少なくとも一部を、パイプの曲げ方向が含まれる曲げ平面とは交差する方向に沿って、空間領域に進入させ、又は、空間領域から退出させる支持部駆動機構を備え、パイプ支持部は、支持部駆動機構を介して回転テーブルに設置される。

上記のパイプベンダーでは、支持部駆動機構は、曲げ平面よりも鉛直方向の下方にあってもよい。

本開示によれば、パイプの加工済み部の旋回時に生じる装置側での荷重やパイプ側での応力を低減するのに有利な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。 回転テーブルに取り付けられたパイプ支持機構を示す斜視図である。 一実施形態におけるパイプ支持機構が描画されたパイプベンダーの側面図である。 一実施形態におけるパイプベンダーの作用を説明する図である。 図４のＶ－Ｖ部に相当するパイプとパイプ支持部との位置関係を示す側面図である。

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。

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、回転テーブル１９と、パイプ支持機構３０とを備える。

曲げ型１２は、パイプＰの曲げ対象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を回転軸として回転可能である。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の周断面の曲率半径は、パイプＰの所望の曲げ半径に対応している。本実施形態では、曲げ型１２は、小曲げ半径の曲げ加工にも対応し、パイプＰの曲げ半径がパイプＰの径と同程度となる曲げ加工も可能とする。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、曲げ型１２は、小曲げ半径の曲げ加工を可能とするものに限らず、パイプＰに対してより大きい曲げ半径の曲げ加工を施すものであってもよい。また、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の曲げ対象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の回転軸と同軸で回転可能な回転テーブル１９上に設置される。つまり、締め型１３は、中心軸Ｏ周りの回転テーブル１９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、回転テーブル１９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。つまり、締め型１３は、締め型クランプ機構１４を介して回転テーブル１９に設置されている。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。

図２は、回転テーブル１９と、回転テーブル１９に取り付けられた状態のパイプ支持機構３０とを概略的に示す斜視図である。

回転テーブル１９は、曲げ型１２の回転軸である中心軸Ｏと同軸で回転可能である。回転テーブル１９は、環状部１９ａと、テーブル本体１９ｂとを備える。環状部１９ａは、テーブル本体１９ｂを支持し、曲げ型１２の回転軸部１２ｃ（図３参照）に係合してテーブル本体１９ｂに回転力を与える。テーブル本体１９ｂは、例えばその上面１９ｃに、締め型クランプ機構１４を取り付け可能である。なお、回転テーブルは、締め型クランプ機構１４を介して締め型１３を設置することから、クランプ台とも呼ばれる。また、テーブル本体１９ｂは、例えばその側面１９ｄに、パイプ支持機構３０を取り付け可能である。

パイプ支持機構３０は、回転テーブル１９に設置され、締め型１３の下流側でパイプＰを支持する。パイプ支持機構３０は、パイプ支持部３１と、支持部駆動機構３２と、固定枠３３とを備える。

図３は、曲げ加工動作が開始される直前の、パイプ支持機構３０が含まれる一部位が拡大されたパイプベンダー１の側面図である。図３では、パイプＰは、曲げ型１２と締め型１３とに挟み込まれて保持されているとともに、パイプ支持機構３０のパイプ支持部３１に支持されている。また、曲げ型１２の回転軸部１２ｃは、回転駆動部１２ｄにより回転される。

パイプ支持部３１は、パイプＰを直接的に支持する部材である。パイプ支持部３１は、締め型１３に押し付けられている曲げ対象部分よりもパイプＰの曲げ加工後の側で、かつ、少なくとも曲げ外側から、パイプＰを支持する。

本実施形態では、パイプ支持部３１は、それぞれパイプＰと接触する２つの接触平面を含む。このうち、一方の第１接触平面３１ａは、パイプＰの軸方向と、例えば鉛直方向とで形成される平面である。第１接触平面３１ａは、曲げ外側からパイプＰに接触する。図３に示すパイプベンダー１の状態の例では、パイプＰの軸方向はＸ方向であり、鉛直方向はＺ方向であるので、第１接触平面３１ａは、ＸＺ平面である。他方の第２接触平面３１ｂは、例えば水平面であり、鉛直方向の下方からパイプＰに接触する。図３に示すパイプベンダー１の状態の例では、第２接触平面３１ｂは、ＸＹ平面である。第１接触平面３１ａと第２接触平面３１ｂとは、パイプＰの軸方向とおおよそ平行な一辺で互いに交わるか、又は近接する。

その他、パイプ支持部３１の具体的な形状については後述する。

支持部駆動機構３２は、一端でパイプ支持部３１を支持し、パイプＰに向かう方向にパイプ支持部３１を移動させる。つまり、パイプ支持部３１は、支持部駆動機構３２を介して回転テーブル１９に設置される。支持部駆動機構３２は、例えば直動機構であってもよい。この場合、支持部駆動機構３２は、可動部３４と、直動式アクチュエーター３５と、基台３６と、リニアガイド３７とを備える。

可動部３４は、パイプ支持部３１を支持し、一方向に沿って直動可能である。可動部３４は、図３に示すように複数の部材を組み合わせて構成されてもよいし、１つの部材で形成されるものであってもよい。一例として、可動部３４は、パイプ支持部３１を着脱可能に保持する保持部材３４ａと、直動式アクチュエーター３５の可動シャフト３５ａに接続される可動部本体３４ｂと、保持部材３４ａを可動部本体３４ｂに固定する固定部材３４ｃとを備える。パイプ支持部３１は、例えば、不図示の複数のボルトを介して保持部材３４ａに取り付けられる。したがって、作業者は、パイプ支持部３１を容易に交換可能である。

直動式アクチュエーター３５は、例えば、油圧式のシリンダーである。ただし、直動式アクチュエーター３５は、これに限定されるものではなく、電動式のシリンダー等であってもよい。

基台３６は、直動式アクチュエーター３５の本体を固定する。また、基台３６は、固定枠３３に固定される。つまり、支持部駆動機構３２は、基台３６を介して固定枠３３に取り付けられる。ここで、基台３６は、図２に例示されているような位置決め機構３８を介して固定枠３３に固定されてもよい。位置決め機構３８は、曲げ型１２と締め型１３とに挟み込まれて保持されているパイプＰに対するパイプ支持部３１及び支持部駆動機構３２の位置を調整することができる。

リニアガイド３７は、ガイドレール３７ａと、ガイドレール３７ａ上を移動するスライドブロック３７ｂとを備える。ガイドレール３７ａは、基台３６の表面に固定されている。スライドブロック３７ｂは、可動部本体３４ｂに接続されている。これにより、パイプ支持部３１は、直動式アクチュエーター３５の直進運動に合わせて滑らかに移動することができる。

固定枠３３は、支持部駆動機構３２を回転テーブル１９に固定する。固定枠３３の形状は、適切な剛性が維持されるものであるならば、限定されるものではない。本実施形態では、一例として、支持部駆動機構３２が位置決め機構３８を介して固定枠３３に固定されるものとしている。ここで、位置決め機構３８が採用されない場合には、支持部駆動機構３２は、固定枠３３に直接固定されてもよい。

その他、パイプ支持部３１の移動方向や、支持部駆動機構３２の設置姿勢などについては後述する。

搬送部２０は、図１に示すように、上流テーブル２１上に、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２２を備える。また、パイプ搬送装置２２は、パイプＰをその中心軸回りに回転させることができるものであってもよい。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の曲げ方向を所望の方向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２２によるパイプ搬送動作などを制御する。ここで、曲げ加工部１０における曲げ加工動作には、パイプ支持機構３０における支持部駆動機構３２の駆動動作も含まれる。

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２２により曲げ加工部１０に搬送され、パイプＰの曲げ対象部分が曲げ型１２に対して適切な位置に配置される。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。また、パイプ支持機構３０のパイプ支持部３１は、図３に示すように、第１接触平面３１ａと第２接触平面３１ｂとがそれぞれパイプＰに接触する状態で、パイプＰを支持する。

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、締め型クランプ機構１４、回転テーブル１９及びパイプ支持機構３０、並びに、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移動する。

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２２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４参照）等の連続曲げ管を製作することができる。

次に、パイプ支持機構３０を採用したことによる曲げ加工時のパイプベンダー１の作用について説明する。

図４は、曲げ加工の例えば中盤や終盤の工程を行うときのパイプベンダー１の作用を説明する平面図である。ここで、中盤や終盤の工程とは、すでに複数回の曲げ加工が施されていることで加工済み部Ｐ１が蛇行曲げ管となっているパイプＰに対して、さらに曲げ加工を施す工程をいう。特に終盤の工程では、加工済み部Ｐ１は、最終の製品形状に近い形になっている。また、加工済み部Ｐ１は、不図示の床面に載置されており、曲げ加工時には床面上を移動する。

まず、比較のために、パイプ支持機構３０がパイプベンダー１に設置されていない場合を想定する。このとき、本実施形態のような小曲げ半径の曲げ加工を行う場合には、曲げ半径が比較的大きい場合に比べて、パイプＰの曲げ対象部分で変形抵抗が大きくなる。そのため、曲げ対象部分近傍にある、例えば、曲げ型１２や締め型１３等の金型類、又は、曲げ型１２の回転駆動部１２ｄや締め型クランプ機構１４等の駆動機構類には、過剰な荷重が作用することもあり得る。このような過剰な荷重に耐え得るようにするために、上記の金型類や駆動機構類に要求される剛性は、より大きくなる。

また、パイプベンダー１は、加工済み部Ｐ１も同時に旋回させながらパイプＰを曲げるので、曲げ加工の終盤の工程に近づくにつれて、同時に旋回させる加工済み部Ｐ１の大きさや重量も増えていく。そのため、加工済み部Ｐ１の旋回により慣性抵抗や摩擦抵抗などの抵抗が生じ、その抵抗に起因して、パイプＰの曲げ対象部分には曲げ荷重が作用する。つまり、パイプ支持機構３０が設置されていない場合には、パイプＰは、曲げ型１２と締め型１３とで挟まれた部分の端部を固定端とし、かつ、曲げ荷重Ｍが加工済み部Ｐ１の旋回方向とは反対の方向に作用するような片持ち梁に類似した状態にある。この状態では、固定端にあるパイプＰの根元部分には、曲げ荷重Ｍに相応の応力が作用する。

これに対して、本実施形態では、パイプベンダー１がパイプ支持機構３０を設置している。パイプ支持機構３０に含まれるパイプ支持部３１は、第１の支持条件として、締め型１３に押し付けられている曲げ対象部分よりもパイプＰの曲げ加工後の側でパイプＰを支持する。具体的には、パイプ支持部３１によるパイプＰの支持位置は、曲げ型１２と締め型１３とで挟まれた部分の端部を固定端として、固定端から距離Ｌだけ軸方向の前方に離間した位置となる。ここで、固定端は、本実施形態では、クランプ部１２ｂにおける最も加工済み部Ｐ１側に近い端面１２ｅに接する位置に相当する。

また、パイプ支持部３１は、第２の支持条件として、少なくとも曲げ外側からパイプＰを支持する。図４に示す曲げ加工の例では、曲げ方向は、白抜きの矢印で表されている加工済み部Ｐ１の旋回方向に相当する。曲げ外側は、この曲げ方向に基づいて規定される。本実施形態では、パイプ支持部３１において曲げ外側からパイプＰを支持する部位は、第１接触平面３１ａである。つまり、パイプ支持部３１は、少なくとも、旋回方向に沿って加工済み部Ｐ１を押圧することができる。また、パイプ支持部３１は、少なくとも、旋回方向とは反対の方向に沿って生じる加工済み部Ｐ１の曲げ荷重Ｍを受け止めることができる。

ここで、図４では、パイプ支持部３１が第１の支持条件と第２の支持条件とを満足してパイプＰを支持する位置が、便宜的に三角形で描画した支点Ｓで表されている。つまり、本実施形態では、パイプＰでは、曲げ型１２と締め型１３とで挟まれた部分の端部を固定端とし、かつ、曲げ荷重Ｍが加工済み部Ｐ１の旋回方向とは反対の方向に作用する点については、パイプ支持機構３０を採用しない場合と同様である。これに対して、本実施形態では、パイプＰは、さらに固定端から距離Ｌだけ離間した支点Ｓでも支持されることになる。そのため、加工済み部Ｐ１の旋回により生じた曲げ荷重Ｍを、直接的には、固定端が受けるのではなく、固定端から離間したパイプ支持部３１が受けることになる。

したがって、小曲げ半径の曲げ加工が行われる場合であっても、パイプＰが受ける変形抵抗は、パイプＰの曲げ対象部分だけでなく、パイプＰのパイプ支持部３１上の部分にもかかる。そのため、パイプＰの曲げ対象部分近傍にある金型類や駆動機構類に作用する荷重が、パイプ支持機構３０を採用しない場合よりも抑制される。

また、加工済み部Ｐ１の旋回により生じた曲げ荷重Ｍに相応の応力は、固定端にあるパイプＰの根元部分だけでなく、当該根元部分から離間したパイプ支持部３１にもかかる。つまり、固定端にあるパイプＰの根元部分にかかる応力が、パイプ支持機構３０を採用しない場合よりも緩和される。

次に、パイプ支持部３１の形状や移動方向、及び、支持部駆動機構３２の設置姿勢について具体的に説明する。

図５は、図４のＶ－Ｖ部に相当するパイプＰとパイプ支持部３１との位置関係を示す一部拡大図である。図５では、蛇行曲げ管状の加工済み部Ｐ１のうち、曲げ加工前の曲げ対象部分と同列に延伸する第１パイプ部Ｐ１１と、第１パイプ部Ｐ１１と隣り合う第２パイプ部Ｐ１２との断面が描画されている。第２パイプ部Ｐ１２は、第１パイプ部Ｐ１１から折り返して、かつ、第１パイプ部Ｐ１１と平行に延伸している。また、図５では、曲げ型１２及び締め型１３の側面と、第１パイプ部Ｐ１１及び第２パイプ部Ｐ１２近傍でのパイプ支持部３１の側面が描画されている。

上記のとおり、本実施形態の例では、パイプベンダー１は、小曲げ半径の曲げ加工を行う。この場合、加工済み部Ｐ１では、隣り合うパイプ部同士が互いに近接している。図５に示すように、パイプ支持機構３０が支持対象とする第１パイプ部Ｐ１１と、第１パイプ部Ｐ１１と隣り合う第２パイプ部Ｐ１２との間隔は、パイプＰの径Ｄの大きさと同等である。このような隣り合うパイプ部同士の間隔が比較的狭い場合でもパイプ支持機構３０をパイプベンダー１に適用させるために、パイプ支持部３１の形状や移動方向等は、以下のように設定される。

まず、締め型１３に押し付けられる側のパイプＰの側面に隣接する空間領域ＶＳが存在すると仮定する。空間領域ＶＳの断面範囲として、パイプＰの断面と同一平面上にある矩形断面を想定すると、当該矩形断面の辺寸法は、パイプＰの径Ｄと同一である。図５に示す例では、空間領域ＶＳの矩形断面が一点鎖線で表されている。締め型１３に押し付けられる側のパイプＰは、この場合、第１パイプ部Ｐ１１に相当する。空間領域ＶＳのパイプＰの軸方向に沿った長さ方向の範囲は、加工済み部Ｐ１の具体的形状にもよるため、任意である。ただし、空間領域ＶＳは、締め型１３には接触しない。これらの条件に基づいて仮定された空間領域ＶＳによれば、加工済み部Ｐ１が小曲げ半径の曲げ加工で形成された場合でも、第１パイプ部Ｐ１１と隣り合う第２パイプ部Ｐ１２が空間領域ＶＳ内に大きく進入することは、ほぼない。すなわち、空間領域ＶＳは、本実施形態における加工済み部Ｐ１に限らず、様々な形状形態の加工済み部に設定可能である。

そして、パイプ支持部３１は、その少なくとも一部が空間領域ＶＳの側からパイプＰを支持することが可能な形状を有する。本実施形態では、パイプ支持部３１は、第１接触平面３１ａによって少なくとも曲げ外側からパイプＰを支持する必要があるため、一部に第１接触平面３１ａを有する壁部３１ｃを含む。壁部３１ｃは、図５に示すように、第１接触平面３１ａが第１パイプ部Ｐ１１に接触している状態で、空間領域ＶＳに収容される形状を有する。壁部３１ｃが空間領域ＶＳに収容されているということは、壁部３１ｃすなわちパイプ支持部３１が第２パイプ部Ｐ１２には接触していないということを意味する。

一方、一連の曲げ加工の工程では、１つ１つの曲げ加工動作に合わせて、図４に示すような加工済み部Ｐ１を旋回させる動作が繰り返されるとともに、パイプ支持部３１が支持対象とするパイプ部もその都度変更される。つまり、パイプ支持部３１を常時、１つの空間領域ＶＳに収容させておくことができないので、パイプ支持機構３０は、空間領域ＶＳにパイプ支持部３１を進入させるとともに、その空間領域ＶＳからパイプ支持部３１を退出させるという動作を要する。そこで、パイプ支持機構３０は、パイプ支持部３１の少なくとも一部である壁部３１ｃを、空間領域ＶＳに進入させ、又は、空間領域ＶＳから退出させる支持部駆動機構３２を備える。

ここで、図５に示すように、パイプＰの曲げ方向が含まれる曲げ平面ＢＰを想定する。曲げ方向とは、曲げ型１２に形成されている周溝１２ａの形状に依存し、パイプＰが曲げ型１２によって曲げられる方向をいう。ただし、加工済み部Ｐ１の局所によっては、パイプ搬送装置２２が、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の曲げ方向を曲げ型１２の周溝１２ａの形状とは異なる方向に調整することができる。また、曲げ平面ＢＰは、加工済み部Ｐ１を構成する各パイプ部が並ぶ平面とも表現可能である。図５では、曲げ平面ＢＰは、曲げ型１２の周溝１２ａの最小周断面と、第１パイプ部Ｐ１１の中心軸と、第２パイプ部Ｐ１２の中心軸とをそれぞれ含む１つの平面として例示されている。

この場合、支持部駆動機構３２は、曲げ平面ＢＰとは交差する方向に沿ってパイプ支持部３１を移動させる。つまり、パイプ支持部３１の移動方向、すなわち、壁部３１ｃが空間領域ＶＳへの進入又は退出を行う方向は、曲げ平面ＢＰとは交差する方向に沿うことになる。曲げ平面ＢＰに交差する方向は、曲げ平面ＢＰに対して垂直に交差する方向であってもよいし、曲げ平面ＢＰに対して９０°以外の角度θを持って交差する方向であってもよい。パイプ支持部３１の移動方向をこのように規定することで、例えば、壁部３１ｃが空間領域ＶＳに進入するときに、第２パイプ部Ｐ１２に接触しづらくなる。

また、支持部駆動機構３２は、曲げ平面ＢＰよりも鉛直方向の下方からパイプ支持部３１の壁部３１ｃを空間領域ＶＳに進入可能とする。つまり、支持部駆動機構３２は、曲げ平面ＢＰよりも鉛直方向の下方にある。上記のとおり、パイプベンダー１は、パイプＰの曲げ方向を、曲げ型１２の形状により規定される方向以外の方向に調整することができる。したがって、加工済み部Ｐ１の所望の形状によっては、曲げ加工時に、加工済み部Ｐ１の大部分が床面に載置されている状態であっても、局所的には床面から浮き上がっている部分が存在することもあり得る。このとき、もし壁部３１ｃが曲げ平面ＢＰよりも鉛直方向の上方から空間領域ＶＳに進入させられるとすると、パイプ支持部３１が、床面から浮き上がっている加工済み部Ｐ１の一部と干渉するおそれがある。これに対して、本実施形態のように、壁部３１ｃが曲げ平面ＢＰよりも鉛直方向の下方から空間領域ＶＳに進入するものとすれば、パイプ支持部３１が、床面から浮き上がっている加工済み部Ｐ１の一部に干渉することを予め回避させることができる。

上記のとおり、パイプ支持部３１の移動方向は、曲げ平面ＢＰとは交差する方向に沿って、かつ、壁部３１ｃが曲げ平面ＢＰよりも鉛直方向の下方から空間領域ＶＳに向かうような方向である。また、曲げ平面ＢＰに交差する方向は、曲げ平面ＢＰに対して垂直に交差する方向に限らないので、ここでいう鉛直方向の下方とは、必ずしも鉛直方向に沿った真下だけを意味するのではない。この点、本実施形態では、支持部駆動機構３２は、曲げ平面ＢＰに対して角度θ分傾斜した、鉛直方向の斜め下方から壁部３１ｃを空間領域ＶＳに進入させる。そして、支持部駆動機構３２は、本実施形態では、直動式アクチュエーター３５の直進運動に合わせてパイプ支持部３１を移動させる構成を有する。この場合、支持部駆動機構３２は、図３や図５に示すように、パイプ支持部３１が支持している部分のパイプＰの断面と同一平面で見たときに、角度θの傾きに合わせて傾斜した姿勢で固定枠３３又は回転テーブル１９に対して設置されることになる。このような設置姿勢によれば、水平方向で考えた場合、パイプ支持部３１が支持している部分のパイプＰに対する支持部駆動機構３２の各部からの距離は、上部のパイプ支持部３１で最も近く、下部に行くにつれて遠くなる。したがって、パイプ支持機構３０では、パイプ支持部３１の真下の領域が空間領域とあるので、例えば、回転テーブル１９の側面１９ｄにパイプ支持機構３０を取り付けたとしても、回転テーブル１９の回転時に曲げ型１２の回転駆動部１２ｄに干渉しづらい。

また、本実施形態では、パイプ支持部３１は、壁部３１ｃに設けられている第１接触平面３１ａに加えて、第１接触平面３１ａに対して垂直な第２接触平面３１ｂを含む。したがって、支持部駆動機構３２がパイプ支持部３１を第１パイプ部Ｐ１１に向けて移動させると、パイプ支持部３１は、第１接触平面３１ａと第２接触平面３１ｂとの２つの面で接触することになる。これにより、パイプ支持部３１は、第１パイプ部Ｐ１１を容易にかつ安定した姿勢で支持することができる。

なお、パイプ支持部３１における第１パイプ部Ｐ１１と接触する部位の形状は、上記例示したような第１接触平面３１ａ及び第２接触平面３１ｂで構成されるものに限られない。パイプ支持部３１における第１パイプ部Ｐ１１と接触する部位の形状は、少なくとも曲げ外側からパイプＰを支持することができるのであれば、例えば、一部がパイプＰの外周形状に近似した曲面で構成されるものであってもよい。

一方、本実施形態のように、支持部駆動機構３２がパイプ支持部３１を曲げ平面ＢＰに対して角度θ分傾斜した方向で移動させる場合、壁部３１ｃの形状によっては、移動時に第２パイプ部Ｐ１２と干渉することも考えられる。そこで、壁部３１ｃにおける第２パイプ部Ｐ１２に面する側の面を傾斜外面３１ｄとしてもよい。本実施形態では、傾斜外面３１ｄの傾斜角度は、一例として、パイプ支持部３１の移動方向の角度θと同一である。このようなパイプ支持部３１の形状によれば、図５に示すように、支持部駆動機構３２が鉛直方向の斜め下方から壁部３１ｃを空間領域ＶＳに進入させるときに、壁部３１ｃが第２パイプ部Ｐ１２と干渉することが回避される。

なお、本実施形態では、傾斜外面３１ｄを単なる平面として表しているが、例えば、第２パイプ部Ｐ１２との接触を回避するのに好適な曲面を含むものであってもよい。

次に、本実施形態に係るパイプベンダー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ベンダー１は、パイプＰの曲げ対象部分を巻き付けて回転する曲げ型１２と、曲げ対象部分を曲げ型１２に押し付ける締め型１３とを備える。パイプベンダー１は、締め型１３に押し付けられている曲げ対象部分よりもパイプＰの曲げ加工後の側で、かつ、少なくとも曲げ外側から、パイプＰを支持するパイプ支持部３１を備える。また、パイプベンダー１は、締め型１３とパイプ支持部３１とを設置し、曲げ型１２の回転軸と同軸で回転する回転テーブル１９を備える。

このようなパイプベンダー１によれば、上記例示したように、小曲げ半径の曲げ加工が行われる場合であっても、パイプＰが受ける変形抵抗が、パイプＰの曲げ対象部分だけでなくパイプ支持部３１上の部分にもかかる。したがって、パイプＰの曲げ対象部分近傍にある装置側の金型類や駆動機構類に作用する荷重を、パイプ支持部３１を含むパイプ支持機構３０を採用しない場合よりも抑制させることができる。これにより、上記の金型類や駆動機構類に要求される剛性が大きくなることを抑えることができるので、例えば、パイプベンダー１の大型化を抑えつつ、旋回能力を向上させることができる。

また、上記例示したように、加工済み部Ｐ１の旋回により生じた曲げ荷重Ｍに相応の応力は、固定端にあるパイプＰの根元部分だけでなく、当該根元部分から離間したパイプ支持部３１にもかかる。したがって、固定端にあるパイプＰの根元部分にかかる応力を、パイプ支持部３１を含むパイプ支持機構３０を採用しない場合よりも緩和することができる。これにより、例えば、曲げ加工時にパイプＰが破損することを予め回避させることができる。

このように、本実施形態によれば、パイプＰの加工済み部Ｐ１の旋回時に生じる装置側での荷重やパイプＰ側での応力を低減するのに有利なパイプベンダー１を提供することができる。

また、パイプＰの曲げ加工後の側にある加工済み部Ｐ１が、曲げ加工前の曲げ対象部分と同列に延伸する第１パイプ部Ｐ１１と、第１パイプ部Ｐ１１と隣り合う第２パイプ部Ｐ１２とを含む場合を想定する。この場合、パイプベンダー１では、パイプ支持部３１の少なくとも一部は、第１パイプ部Ｐ１１と第２パイプ部Ｐ１２とに挟まれた空間領域ＶＳの側から第１パイプ部Ｐ１１を支持してもよい。また、空間領域ＶＳにおける第１パイプ部Ｐ１１と第２パイプ部Ｐ１２との最小間隔は、パイプＰの径Ｄと同一であってもよい。

ここで、パイプ支持部３１の少なくとも一部とは、例えば、上記例示でいう壁部３１ｃに相当する。このようなパイプベンダー１によれば、壁部３１ｃが空間領域ＶＳの側からパイプＰを支持するため、小曲げ半径の曲げ加工を実施する場合であっても、パイプ支持部３１が加工済み部Ｐ１の意図しない部位に接触することを回避させることができる。

なお、図５では、矩形断面の四辺の各寸法がそれぞれパイプＰの径Ｄと同一となる空間領域ＶＳを例示した。図５に示すような実施形態が、空間領域ＶＳにおける第１パイプ部Ｐ１１と第２パイプ部Ｐ１２との最小間隔がパイプＰの径Ｄと同一となる場合の一例に相当する。これに対して、少なくとも空間領域ＶＳにおける上記の最小間隔がパイプＰの径Ｄと同一であればよいので、パイプベンダー１は、第１パイプ部Ｐ１１と第２パイプ部Ｐ１２との間隔がパイプＰの径Ｄ以上となるような曲げ加工にも当然に対応することができる。例えば、パイプベンダー１は、一般的に小曲げ半径に分類されるような、パイプＰの曲げ半径がパイプＰの径Ｄの１．５～２倍程度となる曲げ加工も実施することができる。また、パイプベンダー１は、一般的に小曲げ半径に分類されないような大きな曲げ半径となる曲げ加工も実施することができる。さらに、パイプベンダー１は、曲げ加工時に第２パイプ部Ｐ１２が局所的に床面から浮き上がっているような場合でも、同様に曲げ加工を実施することができる。

また、パイプベンダー１は、パイプ支持部３１の少なくとも一部を、パイプＰの曲げ方向が含まれる曲げ平面ＢＰとは交差する方向に沿って、空間領域ＶＳに進入させ、又は、空間領域ＶＳから退出させる支持部駆動機構３２を備えてもよい。ここで、パイプ支持部３１は、支持部駆動機構３２を介して回転テーブル１９に設置されてもよい。

このようなパイプベンダー１によれば、支持部駆動機構３２を備えるので、曲げ加工時にパイプ支持部３１を空間領域ＶＳに進入させ、曲げ加工時以外の時には、パイプ支持部３１を空間領域ＶＳから退出させることができる。そして、支持部駆動機構３２は、回転テーブル１９に設置されている。したがって、パイプ支持部３１が締め型１３から必要以上に離間することがなく、結果としてパイプベンダー１の大きさをコンパクトにしながら、上記の荷重の低減等の効果を好適に奏するものとすることができる。また、パイプ支持部３１の回転動作は、締め型１３を回転させる回転テーブル１９により行われるので、パイプ支持部３１すなわち支持部駆動機構３２を回転させるための別の回転テーブルを準備する必要がなく、パイプベンダー１の構成の簡略化に有利となる。

さらに、パイプベンダー１では、支持部駆動機構３２は、曲げ平面ＢＰよりも鉛直方向の下方にあってもよい。

上記例示のとおり、加工済み部Ｐ１の所望の形状によっては、曲げ加工時に局所的に床面から浮き上がっている部分が存在することもあり得る。これに対して、パイプベンダー１によれば、支持部駆動機構３２は、曲げ平面ＢＰよりも鉛直方向の下方からパイプ支持部３１を移動させるので、パイプ支持部３１が、床面から浮き上がっている加工済み部Ｐ１の一部に干渉することを予め回避させることができる。

なお、上記の実施形態では、パイプ支持機構３０において、支持部駆動機構３２が直動式アクチュエーター３５の直進運動に合わせてパイプ支持部３１を移動させる、いわゆる直動案内方式が採用されるものとした。しかし、本開示では、パイプ支持機構３０に採用される案内方式は、これに限られるものではなく、例えば、四節リンク機構を用いてパイプ支持部３１を移動させるものなど、他の案内方式が採用されてもよい。

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
１２ 曲げ型
１３ 締め型
１９ 回転テーブル
３１ パイプ支持部
３１ｃ 壁部
３２ 支持部駆動機構
ＢＰ 曲げ平面
Ｄ 径
Ｏ 中心軸
Ｐ パイプ
Ｐ１ 加工済み部
Ｐ１１ 第１パイプ部
Ｐ１２ 第２パイプ部
ＶＳ 空間領域

Claims (2)

1. パイプの曲げ対象部分を巻き付けて回転する曲げ型と、
   前記曲げ対象部分を前記曲げ型に押し付ける締め型と、
   前記締め型に押し付けられている前記曲げ対象部分よりも前記パイプの曲げ加工後の側で、かつ、少なくとも曲げ外側から、前記パイプを支持するパイプ支持部と、
   前記締め型と前記パイプ支持部とを設置し、前記曲げ型の回転軸と同軸で回転する回転テーブルと、を備え、
   前記パイプの曲げ加工後の側にある加工済み部が、曲げ加工前の前記曲げ対象部分と同列に延伸する第１パイプ部と、前記第１パイプ部と隣り合う第２パイプ部とを含む場合、
   前記パイプ支持部の少なくとも一部は、前記第１パイプ部と前記第２パイプ部とに挟まれた空間領域の側から前記第１パイプ部を支持し、
   前記空間領域における前記第１パイプ部と前記第２パイプ部との最小間隔は、前記パイプの径と同一であり、
   前記パイプベンダーは、前記パイプ支持部の少なくとも一部を、前記パイプの曲げ方向が含まれる曲げ平面とは交差する方向に沿って、前記空間領域に進入させ、又は、前記空間領域から退出させる支持部駆動機構を備え、
   前記パイプ支持部は、前記支持部駆動機構を介して前記回転テーブルに設置される、パイプベンダー。
2. 前記支持部駆動機構は、前記曲げ平面よりも鉛直方向の下方にある、請求項１に記載のパイプベンダー。

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