JP7449343B1

JP7449343B1 - ベンディングロール

Info

Publication number: JP7449343B1
Application number: JP2022134241A
Authority: JP
Inventors: 勝利坪田; 椋介南
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2024-03-13
Anticipated expiration: 2042-08-25
Also published as: JP2024039072A

Abstract

【課題】ベンディングロールにおいて簡単な手段で補正成形後の成形物の真円度を向上させる。【解決手段】通常の曲げ成形を受けた成形物を上ロールと各下ロールとで挾持し、その上下ロールの位置を一定に保持した状態で成形物を回転させて、成形物の全周にわたって上ロールが成形物から受ける反力Ｐを測定し、成形物の周方向で反力Ｐが所定の許容上限値Ａを超えた部位に対して補正成形を行う構成とすることにより、成形物をベンディングロールから取り出すことなく成形物の真円度の確認と補正成形を行って、成形物の真円度を確実に向上させることができるようにした。【選択図】図４

Description

本発明は、上ロールと一対の下ロールの間で金属板を往復移動させながら曲げ成形するベンディングロールに関する。

ベンディングロールは、上ロールとこれに平行な一対の下ロールとを備え、上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、各下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら、その一面側（下ロール側）を延ばし他面側（上ロール側）を縮ませて曲げ成形する装置である。

上記のようなベンディングロールでの曲げ成形では、金属板の一面側が下ロールとの摩擦力を受けながら延ばされるため、成形物の周方向で延び量のむらが生じやすく、１～３パスで成形物の真円度を出すことは難しい。また、金属板の機械的性質のバラツキも成形物の真円度を低下させる要因となる。

このため、従来は、通常の曲げ成形の完了後に成形物をベンディングロールから取り出して、作業者が成形物の真円度を確認したうえ、真円度を出すための補正を行っていた。しかし、その真円度の確認には、Ｒゲージ（ガバリ）を成形物の内側面または外側面に当接させて曲率半径を測定する方法がとられることが多く、この方法では作業者の技量が測定精度に大きく影響するという問題があった。また、真円度の補正は、成形物を再度ベンディングロールに取り付けて補正成形（リロール）することによって行われており、成形物をベンディングロールに再度取り付ける作業とリロール後に取り外す作業に多大な時間と労務費を費やしていた。

これに対し、本出願人が特許文献１において提案している曲率半径計測システムを用いれば、通常成形完了後に成形物をベンディングロールから取り出すことなく、成形物の全周にわたって内外径や曲率半径つまり真円度の確認を行うことができる。

すなわち、特許文献１の曲率半径計測システムは、物品の円弧状の板状部の板厚ｔと、凹円弧面上の２つの第１基準点の間の円周方向に沿った長さ（以下、「内円弧長」ともいう。）Ｌ_１と、第１基準点のそれぞれと板厚方向で対向する凸円弧面上の２つの第２基準点の間の円周方向に沿った長さ（以下、「外円弧長」ともいう。）Ｌ_２を測定して、板状部の凹曲面の曲率半径ｒ＝（Ｌ_１・ｔ）／（Ｌ_２－Ｌ_１）を算出するものであり、円筒状の物品であれば、その曲率半径ｒから容易に内径（２×ｒ）や外径（２×ｒ＋２×ｔ）を求められる。したがって、この曲率半径計測システムをベンディングロールに組み込んで、通常成形完了後に成形物の内外径や曲率半径の計測を行うようにすれば、成形物の真円度を確認する作業の負荷とコストを大幅に低減することができる。

特開２０２０－５１８３２号公報

上記特許文献１の曲率半径計測システムを組み込んだベンディングロールにおいて成形物の曲率半径の計測を行う場合は、通常の曲げ成形完了後も成形物を上ロールと各下ロールで挾持したまま各下ロールを回転駆動して、公知の距離センサ等で内円弧長Ｌ_１と外円弧長Ｌ_２を測定することになる。このとき、上ロールおよび各下ロールは、成形物を塑性変形させずに挟持できる位置に設定する必要がある。

ところが、成形物の内円弧長Ｌ_１および外円弧長Ｌ_２の測定中、上ロールおよび各下ロールを設定位置に保持した場合、成形物の周方向位置によって上ロールが成形物を押圧する荷重が変動し、この荷重変動が測定誤差を生じさせる要因となる。そして、その測定誤差は成形物の曲率半径の計測結果の誤差につながり、ひいては補正成形後の成形物の真円度を低下させる要因にもなる。

そこで、本発明は、ベンディングロールにおいて簡単な手段で補正成形後の成形物の真円度を向上させることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、上ロールと、前記上ロールの下方の前後両側に配された一対の下ロールとを備え、前記上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、前記各下ロールまたは上ロールまたは上下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形して円筒状またはＲ形状の成形物とするベンディングロールにおいて、前記曲げ成形を受けた成形物を前記上ロールと各下ロールとで挾持し、その上下ロールの位置を一定に保持した状態で成形物を回転させて、前記成形物の全周にわたって上ロールまたは下ロールが成形物から受ける反力を測定し、前記成形物の周方向で前記反力が所定の許容上限値を超えた部位に対して補正成形を行う構成を採用した。

上記の構成によれば、通常の曲げ成形完了後に、成形物をベンディングロールから取り出すことなく、成形物の真円度を精度よく確認できる。そして、上ロールまたは下ロールが成形物から受ける反力が所定の許容上限値を超えた部位、すなわち真円度を低下させている部位に対して的確に補正成形を行うことにより、確実に成形物の真円度を向上させることができる。

ここで、前記上ロールが成形物から受ける反力の測定は、前記上ロールを昇降させる油圧シリンダに取り付けた圧力センサによって行うことができ、前記下ロールが成形物から受ける反力の測定は、前記下ロールを支持するバックアップロールの軸受部に埋め込んだロードセルによって行うことができる。

また、前記反力の許容上限値を任意に設定可能とし、前記成形物の全周にわたって測定した反力と前記反力の許容上限値をグラフ化して表示し、その表示結果に基づいて前記成形物の真円度の判定を行うようにすれば、成形物の真円度が判定しやすくなり、真円度の要求等に応じた適切な補正成形作業を行えるようになる。

本発明のベンディングロールは、上述したように、金属板の通常の曲げ成形完了後に、その成形物を上ロールと各下ロールとで挾持して回転させ、上ロールまたは下ロールが成形物から受ける反力を測定して、その反力が所定の許容上限値を超えた部位に対して補正成形を行うようにしたものであるから、成形物を取り出すことなく成形物の真円度の確認と補正成形を行うことができ、成形物の真円度を確実に向上させることができる。

実施形態のベンディングロールの正面図図１の左側面図図１のベンディングロールにおける成形物の真円度確認および補正成形のフローチャート図１の上ロールが成形物から受ける反力とその反力の許容上限値の表示例を示すグラフ図３に対応して補正成形の方法を説明するグラフ図１のバックアップロールの軸受部にロードセルを埋め込んだ例を示す要部の左側面の概略図

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は、図１および図２に示すように、上ロール１と、上ロール１の下方の前後両側に上ロール１と平行に配された一対の下ロール２と、各下ロール２を回転駆動するモータ（図示省略）を内蔵したモータケース３と、上ロール１の両端部を支持する左右の上部フレーム４、５と、各下ロール２の両端部を支持する下部フレーム６と、各下ロール２の軸方向中央部を下方の前後両側から支持する２対のバックアップロール７（図６参照）とを備えている。そして、上ロール１を成形条件に応じた前後方向位置に移動させ、上ロール１と各下ロール２の間で金属板を挾持した状態で、各下ロール２を回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形するようになっている。

前記各上部フレーム４、５は略門型に形成されており、それぞれの脚部が下部フレーム６の上面に設けられた軸受部６ａと下部フレーム６の前後面に固定された支持板８との間に配され、その軸受部６ａおよび前後の支持板８とともに前後方向に延びる支軸９を通されている。その支軸９は下部フレーム６の軸受部６ａおよび支持板８に固定されており、各上部フレーム４、５の脚部は支軸９に対して摺動可能となっている。

これにより、図１における左側の上部フレーム４は、前後移動可能で、かつ、成形後の金属板（成形物Ｗ）を取り出すときに、上ロール１の一端部から離れて左側へ回動する（転倒する）転倒フレームとなっている。一方、図１における右側の上部フレーム５は、上ロール１の他端部が軸方向外側へ延長されているので、上ロール１の他端部から離れて回動することはできず、前後移動のみが可能となっている。

また、各上部フレーム４、５の上端部には油圧シリンダ１０がロッド１０ａを下方に向けた姿勢で取り付けられ、そのロッド１０ａの下端が上ロール１の端部を回転自在に支持する軸受１１に接続されており、両油圧シリンダ１０の作動によって上ロール１が昇降するようになっている。そして、各油圧シリンダ１０には、上ロール１が成形物Ｗから受ける反力を測定するための圧力センサ（図示省略）が取り付けられている。なお、上ロール１の上昇は、上ロール１の他端部の延長部分１ａを跨ぐ状態で下部フレーム６に固定された門型のストッパ１２によって規制されている。

前記下部フレーム６は、その一端面の下部に、２段式の油圧シリンダ１３の閉塞側端部が回動可能に取り付けられている。そして、その油圧シリンダ１３の２段目のロッド１３ａの先端が転倒フレームとしての上部フレーム４に回動可能に接続されており、成形物Ｗを取り出す際に、油圧シリンダ１３が回動しながら伸縮することにより、上部フレーム４の転倒・復元動作が行われるようになっている。

このベンディングロールは上記の構成であり、金属板の通常の曲げ成形完了後に成形物Ｗを取り出すことなく真円度を確認し、その確認結果に基づき必要に応じて補正成形を行うことにより、所望の真円度を有する成形物Ｗが得られるようにしている。

ここで、成形物Ｗの真円度の確認は、通常の曲げ成形を受けた成形物Ｗを上ロール１と各下ロール２とで挾持し、その上下ロール１、２の位置を一定に保持した状態で各下ロール２を回転駆動して成形物Ｗを回転させながら、成形物Ｗの全周にわたって上ロール１が成形物Ｗから受ける反力を上ロール１昇降用の油圧シリンダ１０に取り付けた圧力センサで測定し、その反力の測定結果と所定の許容上限値との大小関係を見て真円度を判定する。そして、成形物Ｗの周方向で反力が許容上限値を超えた部位に対して補正成形を行い、目標とする真円度が確保されるまで真円度の確認と補正成形を繰り返す。

図３は、この実施形態における通常の曲げ成形、およびその後の成形物の真円度確認と必要に応じた補正成形を行う制御の具体的な処理手順を示す。

この制御では、成形作業を開始する前に、タッチパネル（ＴＰ）から初期設定を行う（ステップＳ_１）。この初期設定では、通常の曲げ成形における上ロール位置等の設定のほか、真円度判定における反力の許容上限値Ａおよび補正成形における補正領域の変更量Ｂも設定する。ここで、反力の許容上限値Ａは、通常の曲げ成形時の設定圧力に対する比率を入力して設定する。また、補正領域の変更量Ｂとは、反力が許容上限値Ａを超えた部位に対して補正成形を複数回に分けて行う際に、１回ごとに実際の成形対象とする領域（補正領域）の長さを漸減させる量の１／２のことをいう。

そして、まず、通常の曲げ成形（ステップＳ_２）を実施した後、上ロールを反力測定位置に移動させて、曲げ成形した成形物を上ロールと各下ロールとで挾持し（ステップＳ_３）、その上下ロールの位置を一定に保持した状態で成形物を回転させて、成形物の全周にわたって上ロールが成形物から受ける反力Ｐを測定する（ステップＳ_４）。

次に、ステップＳ_４での反力Ｐの測定結果（成形物の周方向位置に対する反力Ｐの変化）と反力の許容上限値Ａを図４に示すようにグラフ化してタッチパネルに表示し（ステップＳ_５）、その表示を見た作業者が成形物の真円度を判定する（ステップＳ_６）。ステップＳ_６で目標の真円度（例えば、成形物の全周で反力Ｐが許容上限値Ａ以下に収まる状態）が確保されていない場合は、測定された反力Ｐが許容上限値Ａを超えた部位のうち、補正成形を施す区間（補正区間）をタッチパネル上で選択する（ステップＳ_７）。そして、選択した補正区間のそれぞれに対して、順次補正成形を実施していく（ステップＳ_８）。なお、真円度判定（ステップＳ_６）は自動で行ってもよい。

ここで、ステップＳ_８の補正成形は、図５に示すように、まず、補正区間全域を補正領域Ｌ_１とし、その補正領域Ｌ_１の範囲に対して、上ロールを反力測定位置から所定量（例えば０．１ｍｍ）だけ押し込んだ状態で成形物を往復移動させる。次に、補正区間の両端からステップＳ_１で設定した変更量Ｂを除いた部位を新たな補正領域Ｌ_２とし、その補正領域Ｌ_２の範囲に対して、上ロールをさらに所定量だけ押し込んで成形物を往復移動させる。この補正領域を変更しての成形を繰り返し、補正領域がなくなれば、次の補正区間の補正成形に移るようにする。

ステップＳ_８の補正成形が成形物の全周について完了すれば、ステップＳ_３に戻って再び反力測定を行い、その結果を表示して真円度を判定する（ステップＳ_４～Ｓ_６）。そして、ステップＳ_６で真円度が目標に達していなければ再度補正成形を行い（ステップＳ_７～Ｓ_８）、目標の真円度が確保されていれば制御を終了する。

なお、最初の真円度判定（ステップＳ_６）において真円度が目標に達していれば、補正成形を行うことなく制御を終了することになる。

このベンディングロールでは、上述したように、通常の曲げ成形の完了後に、成形物Ｗを取り出すことなく、成形物Ｗの真円度を精度よく確認でき、上ロール１が成形物Ｗから受ける反力が所定の許容上限値を超えた部位、すなわち真円度を低下させている部位に対して的確に補正成形を行って、確実に成形物Ｗの真円度を向上させることができる。

また、反力の許容上限値は通常の曲げ成形を行う前の初期設定において任意に設定可能であり、反力測定後には成形物Ｗの全周にわたって測定した反力と反力の許容上限値をグラフ化して表示し、その表示結果に基づいて成形物Ｗの真円度の判定を行うようにしているので、成形物Ｗの真円度が判定しやすく、真円度の要求等に応じた適切な補正成形作業を行うことができる。

そして、上述した実施形態では、上ロール１が成形物Ｗから受ける反力を上ロール１昇降用の油圧シリンダ１０に取り付けた圧力センサで測定したが、図６に示すように、下ロール２を支持するバックアップロール７の軸受部１４にロードセル１５を埋め込んで、このロードセル１５によって下ロール２が成形物Ｗから受ける反力を測定し、その測定結果を用いて成形物Ｗの真円度を判定するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１上ロール
２下ロール
４、５上部フレーム
６下部フレーム
７バックアップロール
１０油圧シリンダ
１４軸受部
１５ロードセル
Ｗ成形物

Claims

上ロールと、前記上ロールの下方の前後両側に配された一対の下ロールとを備え、前記上ロールと各下ロールの間で金属板を挾持した状態で、前記各下ロールまたは上ロールまたは上下ロールを回転駆動することにより、金属板を往復移動させながら曲げ成形して円筒状またはＲ形状の成形物とするベンディングロールにおいて、
前記曲げ成形を受けた成形物を前記上ロールと各下ロールとで挾持し、その上下ロールの位置を一定に保持した状態で成形物を回転させて、前記成形物の全周にわたって上ロールまたは下ロールが成形物から受ける反力を測定し、前記成形物の周方向で前記反力が所定の許容上限値を超えた部位に対して補正成形を行うことを特徴とするベンディングロール。
前記上ロールが成形物から受ける反力の測定は、前記上ロールを昇降させる油圧シリンダに取り付けた圧力センサによって行うことを特徴とする請求項１に記載のベンディングロール。
前記下ロールが成形物から受ける反力の測定は、前記下ロールを支持するバックアップロールの軸受部に埋め込んだロードセルによって行うことを特徴とする請求項１に記載のベンディングロール。
前記反力の許容上限値は任意に設定可能であり、前記成形物の全周にわたって測定した反力と前記反力の許容上限値をグラフ化して表示し、その表示結果に基づいて前記成形物の真円度の判定を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のベンディングロール。