JP7462487B2 - 金属材の曲げ加工方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属材を複数のロールで曲げ加工する金属材の曲げ加工方法およびその装置に関するものである。

金属板等の金属材を円筒状に曲げ加工するロールベンダー(曲げ加工装置)は、径方向に離間する２本の下ロールと、両下ロールの間の上方に位置する１本の上ロールとを備え、上ロールおよび下ロールで挟持した金属材をロールの回転によって送りつつ、上ロールを下降して金属材を圧下することで曲げ加工するよう構成されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００４－２９８９１１号公報

前記ロールベンダーでは、回転軸線を平行に保持した上下のロール間に、金属材を、その幅方向が前記回転軸線と平行になる姿勢で送り込んで曲げ加工しているが、曲げ加工中に金属材が、その幅方向がロールの回転軸線に対して斜めに傾いてしまい、そのまま加工が進行することで、円筒状に成形された金属材の突き合わされる端部同士が幅方向にずれてしまう問題がある。そして、金属材の端部同士が幅方向にずれた場合は、曲げ加工後に端部同士のずれを矯正する作業が別途必要となり、生産能率が低下する難点が指摘される。

本発明は、前記従来の技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、突き合わされる端部同士が幅方向にずれないように、金属材を曲げ加工することができる金属材の曲げ加工方法およびその装置を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る金属材の曲げ加工方法は、
金属材の移動方向の前後に離間する２本の下ロールと、両下ロール間の上方に位置する上ロールとを備え、これら上ロールと２本の下ロールとの間を通過する金属材を、３本のロールで加圧して円筒状に曲げ加工する曲げ加工方法において、
前記上ロールおよび下ロールの回転軸線を平行に保持して、前記金属材の幅方向を前記回転軸線と平行にして該金属材を、回転する上ロールと２本の下ロールとの間を通過して曲げ加工し、
前記回転軸線に対して幅方向が傾斜するように金属材の姿勢が変化した場合に、上下のロールの回転を停止したもとで、前記上ロールを基準として前記２本の下ロールの姿勢を、高さを変えることなく該２本の下ロールの回転軸線が平行を維持したまま上ロールの回転軸線に対して傾斜するよう変化することで、上ロールと２本の下ロールとで加圧している金属材の幅方向が上ロールの回転軸線と平行になるように金属材の姿勢を矯正するようにしたことを要旨とする。
請求項１の発明では、金属材の曲げ加工に際し、金属材の幅方向がロールの回転軸線に対して傾斜した場合に、上ロールを基準として、２本の下ロールの姿勢を、その回転軸線が上ロールの回転軸線に対して傾斜するように変化して、金属材の姿勢を、その幅方向が上ロールの回転軸線と平行になるように矯正するようにしたので、円筒状に成形された金属材の突き合わされる端部同士が幅方向にずれるのを防ぐことができる。従って、曲げ加工後に矯正する作業を省略することができ、生産能率を向上することができる。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項２の発明に係る金属材の曲げ加工装置は、
金属材の移動方向の前後に離間する２本の下ロールと、両下ロール間の上方に位置する上ロールとを備え、これら上ロールと２本の下ロールとの間を通過する金属材を、３本のロールで加圧して円筒状に曲げ加工する曲げ加工装置において、
前記上ロールを基準として、該上ロールに対して前記２本の下ロールを、高さを変えることなく該２本の下ロールの回転軸線が平行のまま上ロールの回転軸線に対して傾斜する姿勢変化が可能に構成し、
前記上ロールと２本の下ロールとで金属材を加圧している状態で、前記２本の下ロールの姿勢を、該２本の下ロールの回転軸線が平行のまま変化させる駆動手段を備えたことを要旨とする。
請求項２の発明では、金属材の曲げ加工に際し、金属材の幅方向がロールの回転軸線に対して傾斜した場合に、基準の上ロールに対して２本の下ロールの姿勢を、その回転軸線が上ロールの回転軸線に対して傾斜するように駆動手段によって変化することで、上ロールとで加圧している金属材の姿勢を、その幅方向が上ロールの回転軸線と平行になるように矯正することができ、円筒状に成形された金属材の突き合わされる端部同士が幅方向にずれるのを防ぐことができる。従って、曲げ加工後に矯正する作業を省略することができ、生産能率を向上することができる。

本発明に係る金属材の曲げ加工方法およびその装置によれば、突き合わされる端部同士が幅方向にずれないように金属材を曲げ加工することができ、生産能率を向上することができる。

実施例に係る曲げ加工装置の概略図である。 実施例に係る曲げ加工装置の概略断面図である。 実施例に係る曲げ加工装置の制御ブロック図である。 実施例に係る曲げ加工装置によって金属材の姿勢を矯正する状態を示す説明図である。

次に、本発明に係る金属材の曲げ加工方法およびその装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。

図１、図２は、実施例に係る金属材の曲げ加工装置としてのロールベンダー１０を示すものであって、該ロールベンダー１０は、１本の上ロール１２と、２本の下ロール１４,１６とを備え、これら３本のロール１２,１４,１６の間に金属材１８を通過させることで、該金属材１８を円筒状となるように曲げ加工し得るよう構成される。ロールベンダー１０は、基礎フレーム２０に、所要間隔離間して一対の上支持部材２２,２２が昇降可能に支持されると共に、該一対の上支持部材２２,２２間に、前記上ロール１２が回転可能に架設される。各上支持部材２２は、加圧手段としての油圧シリンダ２４により昇降移動するよう構成され、一対の油圧シリンダ２４,２４を同期して作動することで、上ロール１２は下ロール１４,１６に対して近接・離間するよう平行に昇降移動する。また、上ロール１２は、その中心軸Ｏを通って前記２本の下ロール１４,１６の軸心を結んだ線分Ｋに垂直な垂線Ｓに沿って昇降可能に構成されて、金属材１８に付与する曲率に応じた位置(曲げ位置)に、前記油圧シリンダ２４,２４によって移動するよう構成される。油圧シリンダ２４,２４は、図３に示す制御手段２６によって同期して作動するよう制御される。

図１に示す如く、前記一方の上支持部材２２に駆動モータ(駆動手段)２８が配設され、該駆動モータ２８が上ロール１２に連結されており、駆動モータ２８を正転方向および逆転方向に回転駆動することで、上ロール１２を正転方向および逆転方向に回転し得るよう構成される。そして、３本のロール１２,１４,１６で金属材１８を挟持した状態で、駆動モータ２８により上ロール１２を回転することで、金属材１８が所定方向に送られる。

図２に示す如く、前記基礎フレーム２０に、前記上ロール１２の中心軸Ｏと交差する方向(材料移動方向)に移動自在な移動台３０が配設されると共に、上ロール１２の軸方向に離間して移動台３０に立設した一対の下支持部材３２,３２間に、前記下ロール１４,１６が材料移動方向の前後に離間して回転可能に支持されている。移動台３０には油圧シリンダ等の移動手段３４(図３参照)が連結されており、金属材１８の曲げ加工に際し、両下ロール１４,１６を材料移動方向の前後に移動可能に構成される。また、移動台３０は、基礎フレーム２０に対して上下方向の軸線回りに回転可能に支持されると共に、モータ等の矯正用駆動手段(駆動手段)３６(図３参照)によって回転されて、下ロール１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ１を、軸方向において高さを変えることなく上ロール１２の回転軸線Ｎ２に対して傾斜させ得るよう構成される(図４参照)。すなわち、実施例では、上ロール１２を基準として、下ロール(他方のロール)１４,１６の姿勢を変化することで、上ロール１２の回転軸線Ｎ２に対して下ロール１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ１を傾斜させるよう構成される。そして、上ロール１２と下ロール１４,１６とで金属材１８を加圧した状態で、上ロール１２に対して下ロール１４,１６の姿勢を変化することで、該下ロール１４,１６の姿勢変化に伴って金属材１８の姿勢を変化させることができるようになっている。なお、一対の下ロール１４,１６は、その回転軸線Ｎ１,Ｎ１を平行に維持したまま姿勢が変化する。また、移動台３０には、下ロール１４,１６を下側から支持する複数のバックアップロール３８が回転可能に支持されている。

図３に示す如く、前記制御手段２６に、前記油圧シリンダ２４,２４、駆動モータ２８、移動手段３４および矯正用駆動手段３６が、該油圧シリンダ２４,２４、駆動モータ２８、移動手段３４および矯正用駆動手段３６を夫々制御可能に接続される。また、制御手段２６には、前記矯正用駆動手段３６を駆動操作するための操作手段４０が接続され、該操作手段４０を操作することで制御手段２６は、矯正用駆動手段３６を駆動制御して、前記上ロール１２の回転軸線Ｎ２に対して下ロール１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ１を傾斜するように下ロール１４,１６の姿勢を変化するよう構成される(図４参照)。

〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された実施例のロールベンダー１０の作用につき、曲げ加工方法との関係で説明する。なお、図２において左側から右側へ金属材１８を送る方向を正方向、右側から左側へ金属材１８を送る方向を逆方向と指称し、前記駆動モータ２８および各ロール１２,１４,１６の回転方向についても、金属材１８の送り方向との関係で正方向、逆方向を指称するものとする。

前記２本の下ロール１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ１を、前記上ロール１２の回転軸線Ｎ２と平行に保持したもとで、幅方向を回転軸線Ｎ１,Ｎ２と平行とした姿勢の前記金属材１８を、上ロール１２と２本の下ロール１４,１６とで軽く挟持した状態で、上ロール１２を垂線Ｓに沿って所定の量だけ下降すると共に、前記駆動モータ２８を正方向に回転駆動することで、上ロール１２および下ロール１４,１６が正方向に回転して金属材１８は正方向に送られる。これにより、金属材１８は、正方向に送られつつ上ロール１２の加圧下に曲げ加工が漸次進行する。そして、金属材１８が所定長さだけ正方向に送られると、駆動モータ２８を停止した後、上ロール１２を垂線Ｓに沿って所定の量だけ下降すると共に、駆動モータ２８を逆方向に回転駆動することで、上ロール１２および下ロール１４,１６が逆方向に回転して金属材１８は逆方向に送られる。これにより、金属材１８は、逆方向に送られつつ上ロール１２の加圧下に曲げ加工が漸次進行する。

前記金属材１８を正方向または逆方向に送りつつ曲げ加工する際に、金属材１８と各ロール１２,１４,１６との接触抵抗の不均一等を起因として、金属材１８は、その幅方向がロール１２,１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ２に対して傾斜する姿勢に変化する場合がある(図４(ａ),(ｃ)参照)。金属材１８の姿勢変化は、幅寸法が小さいもの程顕著に現われる。実施例のロールベンダー１０では、金属材１８の幅方向がロール１２,１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ２に対して傾斜する姿勢に変化した場合は、前記駆動モータ２８を停止したもとで、前記操作手段４０を操作して矯正用駆動手段３６によって前記移動台３０を回転し、下ロール１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ１を、上ロール１２の回転軸線Ｎ２に対して傾斜させる。これにより、上ロール１２および下ロール１４,１６で挟持されている金属材１８は、下ロール１４,１６の姿勢変化に応じて姿勢が、上ロール１２の回転軸線Ｎ２に幅方向が平行となるように矯正される。具体的に、金属材１８が、図４(ａ)に示す平面視におけるロール１２,１４,１６での加圧領域において、下ロール１４側の部位が下ロール１６側の部位より右側に偏倚するように傾斜した場合、両下ロール１４,１６を、図４(ｂ)に示すように反時計回りに回転するように姿勢変化して、金属材１８の姿勢を幅方向が上ロール１２の回転軸線Ｎ２と平行となるように矯正する。また、金属材１８が、図４(ｃ)に示す平面視におけるロール１２,１４,１６での加圧領域において、下ロール１４側の部位が下ロール１６側の部位より左側に偏倚するように傾斜した場合、両下ロール１４,１６を、図４(ｄ)に示すように時計回りに回転するように姿勢変化して、金属材１８の姿勢を幅方向が上ロール１２の回転軸線Ｎ２と平行となるように矯正する。そして、金属材１８の姿勢を矯正した後、上ロール１２の回転軸線Ｎ２に対し、下ロール１４,１６の回転軸線Ｎ１,Ｎ１が傾斜した状態で曲げ加工を再開する。

このように、前記上ロール１２を垂線Ｓに沿いつつ所要タイミングで下降すると共に、各ロール１２,１４,１６による送りを反転して金属材１８を正方向および逆方向に送る工程を反復すると共に、金属材１８の姿勢が変化した場合は、下ロール１４,１６の姿勢を変化して金属材１８の姿勢を矯正することで、金属材１８は目的とする曲率の円筒状に成形されると共に、該金属材１８の両端部は、幅方向にずれることなく突き合わされる。

実施例のロールベンダー１０は、金属材１８の姿勢が変化した場合は、下ロール１４,１６の姿勢を変化することで金属材１８の姿勢を矯正し得るようにしたので、金属材１８を、両端部が幅方向にずれることなく突き合わされた円筒状に成形することができる。すなわち、成形後の金属材１８を矯正する作業を省略することができ、生産能率を向上することができる。

〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
１．実施例では、上ロールを基準として、下ロールの姿勢を変化することで、金属材の姿勢を矯正するよう構成したが、下ロールを基準として、上ロールの姿勢を変化することで、金属材の姿勢を矯正する構成を採用することができる。上ロールの姿勢を下ロールに対して変化する場合は、上支持部材を基礎フレームに対して上下方向の軸線回りに回転可能に支持し、該上支持部材を矯正用駆動手段によって回転するよう構成すればよい。
２．実施例では、手動操作によってロールの姿勢を変化するよう構成したが、金属材の姿勢変化を検出可能な検出手段を制御手段に接続し、該検出手段の検出情報に応じて制御手段が矯正用駆動手段を制御してロールの姿勢を自動調節する構成を採用することができる。
３．ロールの姿勢を変化する手段は、モータに限らず油圧シリンダ等、各種公知の手段を採用することができる。
４．実施例では、上ロールを加圧手段によって昇降移動するよう構成したが、定位置に保持した上ロールに対して両下ロールを加圧手段(油圧シリンダや電気モータ)によって昇降移動することで、両下ロールに載置した金属材を上ロールとの間で挟持して曲げ加工する構成を採用し得る。
５．実施例では、両下ロールを一定の軸心間距離に保持したもとで一体的に水平方向に移動するよう構成したが、両下ロールを夫々独立して水平方向に移動する構成を採用し得る。
６．実施例では、上ロールを回転駆動して金属材を移動させるよう構成したが、下ロールを駆動モータで回転して金属材を移動するようにしたり、上下のロールを夫々駆動モータで回転して金属材を移動する構成を採用することができる。

１２ 上ロール，１４ 下ロール，１６ 下ロール，１８ 金属材
３６ 矯正用駆動手段(駆動手段)，Ｎ１ 下ロールの回転軸線
Ｎ２ 上ロールの回転軸線

Claims (2)

1. 金属材(18)の移動方向の前後に離間する２本の下ロール(14,16)と、両下ロール(14,16)間の上方に位置する上ロール(12)とを備え、これら上ロール(12)と２本の下ロール(14,16)との間を通過する金属材(18)を、３本のロール(12,14,16)で加圧して円筒状に曲げ加工する曲げ加工方法において、
   前記上ロール(12)および下ロール(14,16)の回転軸線(N1,N2)を平行に保持して、前記金属材(18)の幅方向を前記回転軸線(N1,N2)と平行にして該金属材(18)を、回転する上ロール(12)と２本の下ロール(14,16)との間を通過して曲げ加工し、
   前記回転軸線(N1,N2)に対して幅方向が傾斜するように金属材(18)の姿勢が変化した場合に、上下のロール(12,14,16)の回転を停止したもとで、前記上ロール(12)を基準として前記２本の下ロール(14,16)の姿勢を、高さを変えることなく該２本の下ロール(14,16)の回転軸線(N1,N1)が平行を維持したまま上ロール(12)の回転軸線(N2)に対して傾斜するよう変化することで、上ロール(12)と２本の下ロール(14,16)とで加圧している金属材(18)の幅方向が上ロール(12)の回転軸線(N2)と平行になるように金属材(18)の姿勢を矯正するようにした
   ことを特徴とする金属材の曲げ加工方法。
2. 金属材(18)の移動方向の前後に離間する２本の下ロール(14,16)と、両下ロール(14,16)間の上方に位置する上ロール(12)とを備え、これら上ロール(12)と２本の下ロール(14,16)との間を通過する金属材(18)を、３本のロール(12,14,16)で加圧して円筒状に曲げ加工する曲げ加工装置において、
   前記上ロール(12)を基準として、該上ロール(12)に対して前記２本の下ロール(14,16)を、高さを変えることなく該２本の下ロール(14,16)の回転軸線(N1,N1)が平行のまま上ロール(12)の回転軸線(N2)に対して傾斜する姿勢変化が可能に構成し、
   前記上ロール(12)と２本の下ロール(14,16)とで金属材(18)を加圧している状態で、前記２本の下ロール(14,16)の姿勢を、該２本の下ロール(14,16)の回転軸線(N1,N1)が平行のまま変化させる駆動手段(36)を備えた
   ことを特徴とする金属材の曲げ加工装置。

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