JPH10510478A - 管曲げ機用プログラム可能な圧力制御式マンドレル引き抜き装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 管（１４）を曲げる回転可能な曲けダイ（１２）と、曲がりに隣接して管の中へ挿入できるマンドレル（４２）と、マンドレルの後端に固定されたマンドレルロッド（４８）と、を有する管曲げ機（１０）を提供する。マンドレルを直線的に前進後退させるマンドレル引き抜き装置（５６）も含まれる。マンドレル引き抜き装置はマンドレルロッドに連結された線形アクチエータ(２６、３０、３２)及び該線形アクチエータを可変圧力で自動的に駆動するための電子油圧制御装置（６６）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 管曲げ機用プログラム可能な圧力制御式マンドレル引き抜き装置 発明の背景 発明の分野 本発明は一般的には、管曲げ機のマンドレル用マンドレル引き抜き装置に関し 、特に、マンドレルをプログラムされた圧力レベルで前進後退させるマンドレル 引き抜き装置に関する。 関連技術の説明 管曲げ機は当該技術において周知である。或る普通のタイプの機械では、管が 曲げダイとクランプダイとの間に固定され、該曲げダイとクランプダイは一緒に 回転し、管の先導部分をそれと一緒に引いて管を曲げダイのまわりに曲げる。圧 力ダイが管の後部分の外壁に係合して曲げ作業中管の反力に対抗する。 或る機械は管内にマンドレルを置き、管が曲げられながら管がマンドレル上を 引かれるとき（即ち、曲げダイとクランプダイが回転されるとき）、マンドレル は曲がり全体にわたって管の適切な横断面形態を維持するのを助ける。マンドレ ルは比較的薄肉の管を曲げる際に特に重要である。或るマンドレルは可撓性であ り、例えば、互いにリンクされた多ボールを有し、従って、曲がり全体にわたっ て管の適切な横断面形態の維持をさらに確保するためにマンドレルを管と曲げダ イとの接線箇所を越えて延ばすことができる。 マンドレルは典型的には、機械のベッドの端に取付けられたマンドレル引き抜 き装置にマンドレルロッドによって連結される。マンドレルロッドは油圧式マン ドレル引き抜き装置によって前後に移動されて曲げ作業中管の中でマンドレルを 押し、曲げ作業後マンドレルを管から引き抜く。在来のマンドレル引き抜き装置 はマンドレルを一定な圧力のもとに、そして典型的には、管曲げ機の高い装置圧 力で駆動し且つ引き抜く。しかしながら、一定な圧力装置の１つの課題は作業員 の安全性である。マンドレルが比較的高い装置圧力で押されるときには、長くて 細いマンドレルロッドは座屈し、ついには折れることがある。マンドレルロッド を高い圧力で移動させているとき何か障害物に当たると、ロッドが引っ掛かって 折れ、そして恐らくは、高い力で旋回することがある。一定圧力装置の他の課題 は、圧力が十分に高くないために、曲げ作業後マンドレルをしばしば管から引き 抜くことができないことである。従って、マンドレルロッドの折れを減少させ、 及び又は、曲げ作業後管からのマンドレルの取り出しを改善する改良マンドレル 引き抜き装置の要望が当該技術においてある。 発明の概要 本発明は関連技術の上記課題の少なくとも幾つかを解消する管曲げ機を提供す る。管曲げ機は管を曲げる回転可能な曲げダイと、曲がりに隣接して管の中へ挿 入できるマンドレルと、を有する。マンドレルロッドがマンドレルの後端に固定 される。管曲げ機はまたマンドレルを直線的に前進させたり後退させたりするた めのマンドレル引き抜き装置を有する。マンドレル引き抜き装置はマンドレルロ ッドに連結された線形アクチエータ及び線形アクチエータを可変圧力で自動的に 駆動するための電子油圧制御装置を含む。 コントローラはマンドレル引き抜き装置のために複数の予め選択された圧力レ ベルで予めプログラムされるのがよい。好ましくは、マンドレルは装置圧力のレ ベルより下の大変低い圧力で曲げダイの接線箇所まで前方に移動される。接線箇 所に達した後、マンドレル圧力は装置圧力まで増大され、管がマンドレルに差し 込まれる。曲げ作業中、マンドレル圧力を装置圧力に維持してもよいし、或いは 予めプログラムされたプロファイルに従って変化させてもよい。曲げ作業の終わ りに、圧力はマンドレルを管から引き出すために装置圧力以上のレベルまで増大 される。 図面の簡単な説明 本発明のこれら及更なる特徴は以下の説明及び図面を参照して明らかであろう 。 図１は本発明による管曲げ機の平面図である。 図２は図１の管曲げ機のマンドレル引き抜き装置の側面図である。 図３は曲げ作業の初期における曲げダイ、クランプダイ、及び圧力ダイ間の相 関関係を示す平面図である。 図４は１８０°の曲げ作業の完了時における曲げダイ、クランプダイ、及び圧 力ダイ間の相関関係を示す平面図である。 図５は引き抜き装置用の電子油圧制御装置の機能ブロックダイヤグラムである 。 図６は管の曲がり内の可撓性マンドレルの部分断面の平面図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図１は管１４を形成する曲げダイ１２を有する管曲げ機１０を示す。管１４は 曲げ作業中クランプダイ１６によって曲げダイ１２に保持され、クランプダイ１ ６は曲げ作業の前後、アクチエータ１８によって前進後退される。曲げダイ１２ は管曲げ機１０の一端を中心として回転運動可能に取付けられた曲げアーム又は スイングアーム２０に取付けられている。スイングアーム２０はまたクランプダ イ１６及びアクチエータ１８を収容する。スイングアーム２０は駆動装置（図示 せず）によって垂直な回転軸線２２を中心に回転され、駆動装置は曲げ作業中何 時でも曲げダイ１２の角度位置もたらすようにスイングアーム２０の角度位置を 電気的に符号化する。 管１４はまた圧力ダイ２４によって曲げダイ１２に保持され、圧力ダイ２４は 曲げ作業中管１４の反力に対抗する。圧力ダイ２４を管１４の長手方向軸線２８ と平行に水平方向に移動させる圧力ダイ補助ブースト装置２６が設けられている 。圧力ダイ２４の前方移動は曲げ作業中管１４の外壁の前方運動をブースト(援 護)する。 圧力ダイ補助ブースト装置２６はプランジャ又はプッシャー３２を有する高圧 油圧シリンダ３０を備える。シリンダ２８は、プッシャー３２が管１４の長手方 向軸線と平行に移動するように取付けられる。シリンダ２８は、該シリンダ２８ が横方向に水平に移動することができるように、即ち、プッシャー３２の移動方 向と垂直な方向に移動することができるように向けられた一対のスライド３６に よってベース組立体３４に取付けられている。圧力ダイ２４は細長い長方形の板 又はマスター棒３８の一端に取付けられ、マスター棒の他端はギブ組立体４０に よってプッシャー３２に取り付けられている。 管曲げ機１０は又可撓性マンドレル４２を含み、該マンドレルは管１４に挿入 され、そしてマンドレルヘッド４４と、多マンドレルボール４６とを含む。マン ドレルヘッド４４の前方端は管１４と曲げダイ１２の接点とほぼ整合される。特 に、マンドレル４２は管１４が曲げ力に応答して内方に潰れるのを防止するため に、実質的に、曲げられるべき管１４の部分に配置される。マンドレルロッド４ ８がマンドレルヘッド４４から後方に延び、そして曲げ作業中マンドレル４２の 位置決めを固定するために適当な手段で固定される。 代表的な可撓性マンドレル４２を図６にもっと完全に示す。このマンドレルは 後端がマンドレルロッド４８に固定されたマンドレルヘッド４４を有する。マン ドレルリンク５２がマンドレルヘッド４４の前方端にボルト５０で取付けられ、 マンドレルリンク５２はボール・トケット型構造のボールリンク５４に連結され 、それによって、マンドレルボール４６をマンドレルヘッド４４に可撓的に連結 する。所望数のマンドレルボールがこの方法で取り付けられ、図示したマンドレ ル４２はマンドレルボールを４つ有する。例えば、リンク・ピンマンドレル、ケ ーブルマンドレル、又は他の適当なマンドレルのような他の形式の可撓性マンド レルを本発明の範囲内で使用することが出来る。 マンドレルを管１４の長手方向軸線２８に沿ってそして曲がりと接線をなして 水平方向に移動させるマンドレル引き抜き装置５６が設けられる。マンドレル抜 き取り装置５６はマンドレルロッド４８の後端に連結されたピストン６０(図５) を有する高圧油圧シリンダ５８を含む。シリンダ５８は、マンドレルロッド４６ が管１４の長手方向軸線２８に沿って移動するように取り付けられる。シリンダ ５８は、シリンダ５８が横方向に水平に移動することができるように、即ちマン ドルルロッド４６の移動方向と垂直な方向に水平に移動するように向けられた一 対のスライド６４によってベース組立体６２に取付けられている。 マンドレル引き抜き組立体５６は又図５に図式的に示すようにプログラム可能 な電子油圧制御装置６６を含む。制御装置６６はオープンループ型装置であり、 マンドレル４０の移動は制御されるが、マンドレル４０の実際の移動についてフ ィードバックされない。シリンダ５８はピストン６０の両側が圧力下の圧油を受 けるためのポート６８、７０を有する。圧油のポート６８、７０はシリンダ５８ のポート６８、７０に又はポート６８、７０から圧油を差し向ける方向弁７２に 接続される。好ましい実施形態の方向弁７２はパーカー社から、部品番号２ＣＢ Ｂ２ＨＬＴ１４ＡＣ１０として入手できる。圧油は電気モータ７６によって駆動 される可変容積型圧力補償油圧ポンプ７４から供給される。好ましい実施形態の 油圧ポンプ７４は２０ＧＰＭ及び０ー２０００ｐｓｉの定格を有し、モータ７６ は３０ｈｐ及び１８００ｒｐｍの定格を有する。好ましくは、ポンプ７４は管曲 げ機１０内の他の制御装置に使用されるポンプとは別であり、従って、その全容 量がシリンダ５８を駆動するのに利用される。油圧ポンプ７４は圧油リザーバ７ ８に接続されている。 方向弁７２は比例減圧弁８０とともに油圧ポンプ７４に接続される。好ましい 実施形態の比例減圧弁８０はパーカー社から、部品番号Ｔ−３０４７５として入 手できる。比例減圧弁８０は直流０乃至１０ボルトの範囲のコマンド信号で作動 する。比例減圧弁は、直流０ボルトのコマンド信号が２００ｐｓｉのような最小 圧力を得る、範囲の下端を除いて線形に作動し、直流の１０ボルトのコマンド信 号は全圧力を得る。好ましくは、弁８０は約３０００ｐｓｉまでの圧力を制御す ることができる。 マイクロプロセッサーに基づくコントローラ８２が制御信号８４を比例減圧弁 ８０に供給する。加えて、一定な装置圧力、典型的には、約１００ｐｓｉが方向 弁７２と比例減圧弁８０との間の点に入力される。ソフトウエアーにより、オペ レータが比例減圧弁８０について複数の圧力設定のようなデータを入力すること によってコントローラを予めプログラムすることができる。好ましくは、少なく とも３つの圧力設定、即ち、マンドレル４０を前進させるための第１の圧力、即 ち低圧力、第１の圧力よりも高く、一般的には曲げ作業のための、管曲げ機の装 置圧力とほぼ等しい第２の圧力、即ち正常圧力、及びマンドレル４０を管１４か ら引き抜くための、第２の圧力よりも高い第２の第３の圧力、即ち高圧力が入力 される。圧力設定の各々は好ましくは電子油圧装置６６の最大圧力の百分率とし て入力されるが、変形例として、圧力設定をｐｓｉの単位で入力してもよい。曲 げ作業に最適な圧力設定は試行錯誤によって決定される。 曲げ作業の開始に、曲げダイ１２を、クランプ部分８６がマンドレル４２と整 合するように位置決めする。マンドレル４０を前方に移動させてマンドレルヘッ ド４４の前方端を管１４と曲げダイ１２との接線箇所とほぼ整合するように位置 決めする。好ましくは、マンドレル４０を装置圧力よりも低い、非常に低い圧力 で前方に移動させるので、曲げダイ１２の後部、ワイパーダイ、又は落とされた マンドレルボール４４のような障害物がある場合、マンドレル４０の前方移動は マンドレルロッド４６の座屈及び破損なく停止される。この非常に低い圧力は好 ましくは制御装置６６によって与えられマンドレルロッド４６を移動させるのに 必要とされる最小の力である。マンドレル４０が所定のタイムリミット内で完全 に前進していければ、マンドレル４０の前進は停止される。好ましくは、コント ローラ８２は油圧ポンプ７４への電力を遮断するが、コントローラ８２は別のや り方としてマンドレル４０の方向を逆転させてもよい。管１４をマンドレル４０ に差し込んで、曲がりの前方端の所望位置を曲げダイ１２の前方接線箇所に位置 決めし、即ち、曲げダイ１２の曲げ部分８８の始めに位置決めする。管１４の差 し込み中、マンドレル引き抜き装置５６は装置圧力とほぼ等しい圧力にあるのが 好ましい。次いで、管１４を曲げダイ１２とクランプダイ１６との間でクランプ する。圧力ダイ２４を移動させてクランプダイ１６の端と当接関係にし、圧力ダ イの先導端を曲げダイ１２の曲げ部分８８への移行部に位置決めする。 次いで、曲げダイ１２及びクランプダイ１６を例えば、５乃至６ｒｐｍのよう な一定の速度割合でスイングアーム２０によって回転させて管１４をマンドレル ４２上で且つ圧力ダイ２４と曲げダイ１２を通して引っ張り、管１４を曲げる。 同時に、圧力ダイ２４を圧力ダイ補助ブースト装置２６によって直線方向に前進 させて、曲げダイ１２が回転されるとき、管１４に加わる曲げ圧力を維持する。 曲げダイ１２及びクランプダイ１６の回転中、マンドレル４０は装置圧力にほぼ 等しい一定圧力に維持されるか、マンドレル４０を曲げ作業中振動させる必要が あれば、予めプログラムされたプロファイルに従って変えられる。圧力ダイ２４ の作用は管１４の外壁の引き伸ばし又は薄肉を最小にし、マンドレル４２は曲げ 力に応答して管１４の内方潰れを防止する。 図４に示すように、曲げダイ１２を約１８０°回転させた後、マンドレル４２ 及び圧力ダイ２４は曲げダイ１２の後接線又は端部分９０に隣接して位置決めさ れる。曲げ作業の完了で、マンドレル４２を好ましくは装置圧力よりも高い圧力 で曲げダイ１２から遠ざかる方向に後退させる。マンドレル４０は典型的には引 き抜き難い。何故ならばマンドレル４０が管１４の中にあるからである（管１４ はマンドレルヘッド４４及び又はボール４６の周りに僅かに形成されている）。 マンドレルの後退がいったん完了したら、クランプダイを解放して曲げダイ１２ と共にそれらの初期位置に戻し、その時、同じ管又は新しい管を他の曲げのため に位置決めすることができる。 本発明の特定な実施形態を詳細に説明したが、本発明は範囲がそれに対応して 制限されず、請求の範囲の精神及び用語に入るあらゆる変更及び修正を含むこと が理解されよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．管に少なくとも１つの曲がりを付けるための管曲げ機であって、管を曲げる 回転可能な曲げダイと、 前記曲がりに隣接して管の中へ挿入できるマンドレルと、 マンドレルの後端に固定されたマンドレルロッドと、 前記マンドレルを、曲げられる管の部分の中へ直線的に前進させたり後退さ せたりするためのマンドレル引き抜き装置と、を有し、該マンドレル引き抜き装 置は前記マンドレルロッドに連結された線形アクチエータ及び一方の方向に少な くとも２つの圧力の選択を前記マンドレルに与えるために前記線形アクチエータ を可変圧力で自動的に駆動するための電子油圧制御装置を含む、管曲げ機。 ２．前記線形アクチエータは前記マンドレルロッドに連結されたピストン及び該 ピストンの両側のポートを有する油圧シリンダであり、前記電子油圧制御装置は 、圧油を前記シリンダに与えるための油圧ポンプと、圧油を前記油圧ポンプから 前記油圧シリンダの前記ポートの各々に選択的に送るための、前記ポートに連結 された方向弁と、圧油の圧力を変えるための、前記油圧ポンプを前記流れ方向弁 に連結する比例圧力制御弁と、比例圧力制御弁と電気的に連絡していて、圧油の 圧力を設定する制御信号を出すためのコントローラと、を含む、請求の範囲１に 記載の管曲げ機。 ３．前記コントローラへ予めプログラムされるべきデータは前記比例圧力制御弁 のための複数の圧力設定を含む、請求の範囲２に記載の管曲げ機。 ４．前記コントローラは、第１の圧力、前記マンドレルを前記一方の方向に移動 させるための、前記第１の圧力よりも高い第２の圧力、及びマンドレルを他方の 方向に移動させるための、前記第２の圧力よりも高い第３の圧力を含む複数の圧 力設定を有する、請求の範囲１に記載の管曲げ機。 ５．前記圧力設定の各々は前記電子油圧装置の最大圧力の百分率として入力され る、請求の範囲３に記載の管曲げ機。 ６．前記マンドレルは可撓性マンドレルである、請求の範囲１に記載の管曲げ機 。 ７．管を曲げる回転可能な曲げダイを有する管曲げ機用のマンドレル引き抜き装 置であって、 曲げられる管の部分まで管の中へ挿入できる可撓性マンドレルと、 前記可撓性マンドレルの後端に固定されたマンドレルロッドと、 前記マンドレルロッドに連結されたピストン及び該ピストンの両側のポート を有する油圧シリンダと、 予めプログラムされたパラメータに従って前記シリンダを駆動するための電 子油圧制御装置と、を有し、前記電子油圧制御装置は、圧油を前記シリンダに与 えるための油圧ポンプと、圧油を前記油圧ポンプから前記油圧シリンダの前記ポ ートの各々に送るための、前記ポートに連結された方向弁と、圧油の圧力を変え るための、前記油圧ポンプを前記方向弁に連結する比例圧力制御弁と、比例圧力 制御弁と電気的に連絡していて、圧油の圧力を設定する制御信号を出すためのコ ントローラと、を含み、前記油圧シリンダは一方の方向に少なくとも２つの圧力 の選択で前記マンドレルを駆動する、マンドレル引き抜き装置。 ８．前記コントローラへ予めプログラムされたデータは前記比例圧力制御弁のた めの複数の圧力設定を含む、請求の範囲７に記載の管曲げ機。 ９．前記複数の圧力設定は第１の圧力、該第１の圧力よりも高く、前記管曲げ機 の装置圧力とほぼ等しい第２の圧力、及び該第２の圧力よりも高い第３の圧力を 含む、請求の範囲８に記載の管曲げ機。 エータは前記落下型クランプホルダーに直接連結されている、請求の範囲８に 記載の管曲げ機。 10．前記圧力設定の各々は前記電子油圧装置の最大圧力の百分率として入力され る、請求の範囲８に記載の管曲げ機。 11．前記マンドレルは可撓性マンドレルである、請求の範囲７に記載の管曲げ機 。 12．（ａ）マンドレルを第１の圧力で作動するマンドレル引き抜き装置で前記曲 げダイの接線箇所に前方に移動させ、 （ｂ）管をマンドレルに差し込み、 （ｃ）管を第１ダイと第２のダイとの間でクランプし、 （ｄ）前記マンドレルを前記接線箇所まで移動させた後、前記マンドレル引き 抜き装置を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力まで増大させ、 （ｅ）前記クランプダイ及び曲げダイを前記所望角度回転させて曲がりを形成 し、マンドレルは曲がりの部分内にあり、 （ｆ）前記マンドレルを前記管から引き抜く、管の曲げ方法。 13．前記第２の圧力は前記管曲げ機の一定な装置圧力とほぼ等しい、請求の範囲 １２に記載の方法。 14．前記マンドレル引き抜き装置の作動圧力を、前記マンドレルを前記管から引 き抜く段階で、前記第２の圧力よりも高い第３の圧力まで増大させる、請求の範 囲１３に記載の方法。 15．前記マンドレル引き抜き装置の作動圧力を、前記マンドレルを前記管から引 き抜く段階で、前記第２の圧力よりも高い第３の圧力まで増大させる、請求の範 囲１２に記載の方法。 16．前記クランプダイ及び曲げダイを回転させる段階中前記マンドレル引き抜き 装置の圧力を変化させる段階を更に有する、請求の範囲１２に記載の方法。 17．前記第１の圧力はマンドレルを移動させるのに必要とされる最小力とほぼ等 しい、請求の範囲１２に記載の方法。 18．マンドレルが所定タイムリミット内で完全に前進しなかったならば、接線箇 所へのマンドレルの前方移動を自動的に停止させる段階を更に有する、請求の範 囲１２に記載の方法。 19．前記マンドレルには前進方向に少なくとも２つの圧力が与えられる、請求の 範囲１に記載の管曲げ機。 20．前記油圧シリンダは前記マンドレルを前進方向に少なくとも２つの圧力で駆 動する、請求の範囲７に記載のマンドレル引き抜き装置。