(57)【要約】【課題】主ロールにおける軸方向の複数の位置で副ロールから離れる方向の変位を規制することができるようにして、ワークを全長にわたって均一な径の長尺かつ小径の円筒形状に成形する。【解決手段】副ロール３を成形位置に位置させて主ロール２をワークＷの第１の端部Ｗ１から中央部Ｗ３まで接触する間に正転させる正転工程と、副ロール３を退避位置に位置させて主ロール２をワークＷの中央部Ｗ３から第２の端部Ｗ２まで接触する間に正転させる搬送工程と、副ロール３を成形位置に位置させて主ロール２をワークＷの第２の端部Ｗ２から中央部Ｗ３まで接触する間に逆転させる逆転工程と、をこの順に行い、副ロール３を主ロール２の回転方向と逆方向に回転させる。ワークＷが主ロール２の周面における副ロール３の反対側を通過することがない。【選択図】図２
2010029900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑性板状素材のワークを曲げ加工により所定の半径の円筒形状に成形する円筒成形装置であって、
フレームと、
前記フレームに回転自在に支持され、前記所定の半径よりも小さい半径の主ロールと、
表面が前記主ロールの周面との間でワークを挟むように配置された押圧部材であって、表面を前記主ロールの軸方向に直交する方向に沿って移動自在にして前記フレームに支持された押圧部材と、
前記主ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給する第１の駆動源と、
前記押圧部材の表面が正逆両方向に移動する移動力を前記押圧部材に選択的に供給する第２の駆動源と、
前記主ロールの周面と前記押圧部材の表面との相対位置を、互いの間に挟持されたワークの曲率半径が前記所定の半径よりも小さくなる位置まで近接した成形位置、又は互いの間隔がワークの厚さよりも大きい退避位置に選択的に変化させる移動機構と、
前記第１及び第２の駆動源及び前記移動機構の動作を制御する制御部であって、前記曲げ加工時に、前記成形位置で前記主ロールの周面がワークの第１の端部から中央部までに接触する間に前記主ロールを正転させる正転処理と、前記退避位置で前記主ロールの周面がワークの中央部から第２の端部まで接触する間に前記主ロールを正転させる搬送処理と、前記成形位置で前記主ロールの周面がワークの第２の端部から中央部まで接触する間に前記主ロールを逆転させる逆転処理と、をこの順に行うとともに、前記各処理で前記押圧部材の表面を前記主ロールの周面と同方向に移動させる制御部と、を備えた円筒成形装置。
【請求項２】
前記押圧部材は、それぞれの軸方向を前記主ロールの軸方向に平行にして前記フレームに回転自在に支持された２本の副ロールであり、
第２の駆動源は、前記２本の副ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給し、
前記移動機構は、前記２本の副ロールを、前記主ロール及び前記２本の副ロールのそれぞれとワークとの接触点の位置によって定まるワークの曲率半径が前記所定の半径よりも小さくなる位置まで前記主ロールに近接した成形位置、又は前記２本の副ロールの各軸を結ぶ線に直交する方向における前記主ロールの周面と前記２本の副ロールの周面との間隔がワークの厚さよりも大きい退避位置に選択的に移動させ、
前記制御部は、前記正転処理で前記２本の副ロールを前記成形位置に位置させて前記主ロールの周面がワークの第１の端部から中央部まで接触する間に前記主ロールを正転させ、前記搬送処理で前記２本の副ロールを前記退避位置に位置させて前記主ロールの周面がワークの中央部から第２の端部まで接触する間に前記主ロールを正転させ、前記逆転処理で前記２本の副ロールを前記成形位置に位置させて前記主ロールの周面がワークの第２の端部から中央部まで接触する間に前記主ロールを逆転させるとともに、前記各処理で前記２本の副ロールを前記主ロールの回転方向と逆方向に回転させる制御部と、を備えた請求項１に記載の円筒成形装置。
【請求項３】
前記主ロールを挟んで前記２本の副ロールの反対側で前記主ロールの周面の一部に軸方向の少なくとも複数の位置で当接する支持体と、
前記フレームに固定され、前記支持体を挟んで前記主ロールの反対側で前記支持体を軸方向の少なくとも複数の位置で保持する固定部材と、
をさらに備えた請求項２に記載の円筒成形装置。
【請求項４】
前記２本の副ロールを前記主ロールに向けて付勢する弾性部材をさらに備えた請求項２又は３に記載の円筒成形装置。
【請求項５】
可塑性板状素材のワークを曲げ加工により所定の半径の円筒形状に成形する円筒成形方法であって、
前記所定の半径よりも小さい半径の主ロールと、表面が前記主ロールの周面との間でワークを挟むように配置された押圧部材であって表面を前記主ロールの軸方向に直交する方向に沿って移動自在にして前記フレームに支持された押圧部材と、前記主ロールの周面と前記押圧部材の表面との相対位置を、それぞれの間に挟持されたワークの曲率半径が前記所定の半径よりも小さくなる位置まで近接した成形位置と、それぞれの間隔がワークの厚さよりも大きい退避位置と、に変化させる移動機構と、を準備した後、
前記成形位置で前記主ロールの周面がワークの第１の端部から中央部まで接触する間に前記主ロールを正転させる正転工程と、前記退避位置で前記主ロールの周面がワークの中央部から第２の端部まで接触する間に前記主ロールを正転させる搬送工程と、前記成形位置で前記主ロールの周面がワークの第２の端部から中央部まで接触する間に前記主ロールを逆転させる逆転工程と、をこの順に行い、前記各工程で前記押圧部材の表面を前記主ロールの周面と同方向に移動させる円筒成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可塑性板状素材のワークを曲げ加工により円筒形状に成形する円筒成形装置及び円筒成形方法に関し、特に、ワークを小径かつ長尺の円筒に成形する円筒成形装置及び円筒成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板等の可塑性板状素材のワークを円筒形状に成形する際には、複数のロールを回転自在に備えた円筒成形装置が用いられる。
【０００３】
第１の円筒成形装置として、１本の主ロールと複数の副ロールとをそれぞれ回転自在に支持したものがある（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、主ロールと複数の副ロールのそれぞれとの間にワークを順に通過させ、ワークを主ロール側に湾曲させて円筒形状に成形する。
【０００４】
また、第２の円筒成形装置として、硬質の主ロールと弾性ロールとを圧接させて回転させるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照。）。この装置では、両者のニップ間にワークを通過させ、ワークを硬質ロールの周面に巻き付かせて円筒形状に成形する。
【特許文献１】特開２００４−０３４０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３０３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、第１の円筒成形装置では、主ロールの周面に沿ってワークが湾曲するため、主ロールは両端のみで支持された状態で全長にわたってワークを挟んで副ロールから押圧力を受ける。このため、長尺の円筒を成形すべく軸長の長い主ロールを用いると、主ロールにおける軸方向の中間部分が副ロールから離れる方向に撓む。
【０００６】
また、第２の円筒成形装置でも、主ロールの周面にワークが巻き付くため、主ロールは両端でのみ支持された状態で全長にわたってワークを挟んで弾性ロールから押圧力を受ける。このため、長尺の円筒を成形すべく軸長の長い主ロールを用いると、主ロールにおける軸方向の中間部分が弾性ロールから離れる方向に撓む。
【０００７】
特に、小径の円筒を形成する場合には、主ロールの径も小さくする必要があり、主ロールは剛性の低下によって軸方向の中間部分がより撓み易くなる。
【０００８】
主ロールに撓みを生じると、撓み量に応じてワークの径が変化し、ワークを全長にわたって均一な径の長尺かつ小径の円筒に成形することができない。
【０００９】
この発明の目的は、主ロールにおける軸方向の複数の位置で副ロールから離れる方向の変位を規制することができ、ワークを全長にわたって均一な径の長尺かつ小径の円筒形状に成形できる円筒成形装置及び円筒成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明の円筒成形装置は、主ロール、押圧部材、第１及び第２の駆動源、移動機構、制御部を備えている。主ロールは、フレームに回転自在に支持され、ワークを成形すべき円筒形状の所定の半径よりも小さい半径にされている。押圧部材は、表面が主ロールの周面との間でワークを挟むように配置され、表面を主ロールの軸方向に直交する方向に沿って移動自在にしてフレームに支持される。第１の駆動源は、主ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給する。第２の駆動源は、押圧部材の表面が正逆両方向に移動する移動力を押圧部材に選択的に供給する。移動機構は、主ロールの周面と押圧部材の表面との相対位置を、互いの間に挟持されたワークの曲率半径が所定の半径よりも小さくなる位置まで近接した成形位置、又は互いの間隔がワークの厚さよりも大きい退避位置に選択的に変化させる。
【００１１】
制御部は、第１及び第２の駆動源及び移動機構の動作を制御する。制御部は、曲げ加工時に、成形位置で主ロールの周面がワークの第１の端部から中央部までに接触する間に主ロールを正転させる正転処理、退避位置で主ロールの周面がワークの中央部から第２の端部まで接触する間に主ロールを正転させる搬送処理、成形位置で主ロールの周面がワークの第２の端部から中央部まで接触する間に主ロールを逆転させる逆転処理をこの順に行うとともに、各処理で押圧部材の表面を主ロールの周面と同方向に移動させる。
【００１２】
この構成により、ワークは、正転処理時に、第１の端部から中央部までの間が、主ロールと押圧部材との間を通過する際に、所定の半径よりも小さい曲率半径の円弧状に湾曲する。また、ワークは、逆転処理時に、中央部から第２の端部までの間が、主ロールと押圧部材との間を通過する際に、所定の半径よりも小さい曲率半径の円弧状に湾曲する。
【００１３】
ワークは、主ロールと押圧部材との間を通過すると、曲げによって発生した反力により、スプリングバックと呼ばれる復元方向の変形を生じ、湾曲の曲率半径が大きくなる。主ロールはワークを成形すべき円筒形状の所定の半径よりも小さい半径にされており、主ロールと弾性部材との接触点の位置によって定まる曲率半径も所定の半径より小さい。このため、主ロールの半径を適宜調整することにより、逆転工程後のワークは、全体として所定の半径の円筒形状となる。
【００１４】
また、ワークは、第１の端部から中央部までの部分と、中央部から第２の端部までの部分と、を正転処理と逆転処理のそれぞれで反対方向に搬送されつつ２回に分けて曲げられる。一方、上記のスプリングバックによってワークの端部は曲げの曲率半径の中心位置から遠ざかる方向に変位する。これらから、主ロールの周方向についてワークの端部が１８０度の角度範囲を超えることがなく、主ロールを挟んで弾性部材の反対側で、ワークの端部が主ロールの周面とワークとの接触点における法線の延長線を通過することがない。
【００１５】
この構成において、押圧部材を、それぞれの軸方向を主ロールの軸方向に平行にしてフレームに回転自在に支持された２本の副ロールとし、第２の駆動源を、２本の副ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給するものとすることが好ましい。この場合に、移動機構を、２本の副ロールを主ロール及び２本の副ロールのそれぞれとワークとの接触点の位置によって定まるワークの曲率半径が所定の半径よりも小さくなる位置まで主ロールに近接した成形位置、又は２本の副ロールの各軸を結ぶ線に直交する方向における主ロールの周面と２本の副ロールの周面との間隔がワークの厚さよりも大きい退避位置に選択的に移動させる。また、制御部は、正転処理で２本の副ロールを成形位置に位置させて主ロールの周面がワークの第１の端部から中央部まで接触する間に主ロールを正転させ、搬送処理で２本の副ロールを退避位置に位置させて主ロールの周面がワークの中央部から第２の端部まで接触する間に主ロールを正転させ、逆転処理で２本の副ロールを成形位置に位置させて主ロールの周面がワークの第２の端部から中央部まで接触する間に主ロールを逆転させるとともに、各処理で２本の副ロールを主ロールの回転方向と逆方向に回転させる。
【００１６】
この構成により、ワークは、正転処理時に、第１の端部から中央部までの間が、主ロールと２本の副ロールとの間を通過する際に、主ロールと２本の副ロールとの接触点の位置によって定まる曲率半径の円弧状に湾曲する。また、ワークは、逆転処理時に、中央部から第２の端部までの間が、主ロールと２本の副ロールとの間を通過する際に、主ロールと２本の副ロールとの接触点の位置によって定まる曲率半径の円弧状に湾曲する。
【００１７】
ワークは、主ロールと２本の副ロールとの間を通過すると、曲げによって発生した反力により、スプリングバックと呼ばれる復元方向の変形を生じ、湾曲の曲率半径が大きくなる。主ロールはワークを成形すべき円筒形状の所定の半径よりも小さい半径にされており、主ロールと２本の副ロールとの接触点の位置によって定まる曲率半径も所定の半径より小さくされている。このため、主ロールの半径及び成形工程時の主ロール及び２本の副ロールの位置関係を適宜調整することにより、逆転工程後のワークは、全体として所定の半径の円筒形状となる。
【００１８】
また、ワークは、第１の端部から中央部までの部分と、中央部から第２の端部までの部分と、を正転工程と逆転工程のそれぞれで反対方向に搬送されつつ２回に分けて曲げられる。一方、上記のスプリングバックによってワークの端部は曲げの曲率半径の中心位置から遠ざかる方向に変位する。これらから、主ロールの周方向についてワークの端部が１８０度の角度範囲を超えることがなく、主ロールを挟んで副ロールの反対側で、ワークの端部が主ロールの周面とワークとの接触点における法線の延長線を通過することがない。
【００１９】
この構成において、主ロールを挟んで２本の副ロールの反対側で主ロールの周面の一部に軸方向の少なくとも複数の位置で当接する支持体と、支持体を挟んで主ロールの反対側で支持体を軸方向の少なくとも複数の位置で保持する固定部材と、をさらに備えることが好ましい。これによって、主ロールの軸方向について長尺のワークを小径の円筒形状に成形する場合でも、主ロールの実方向の中間部分に撓みを生じることがなく、主ロールにおける軸方向の複数の位置で副ロールから離れる方向の変位を規制することができ、ワークを全長にわたって均一な径の長尺かつ小径の円筒形状に成形できる。
【００２０】
この場合にも、ワークは第１の端部から中央部までの部分と中央部から第２の端部までの部分とを反対方向に搬送されつつ２回に分けて曲げられ、主ロールを挟んで副ロールの反対側でワークの端部が主ロールの周囲を通過することがない。したがって、２本の副ロールの反対側に位置する支持体及び固定部材がワークの第１の端部又は第２の端部の変位に干渉することはなく、ワークを全体として円筒形状に成形することができる。但し、成形処理後のワークには、第１の端部と第２の端部との間に少なくとも主ロールの周方向における支持部材の幅の間隙が形成されるが、後加工によって間隙を狭めた後に第１の端部と第２の端部との間を溶接することで閉断面の円筒を形成することができる。
【００２１】
また、２本の副ロールを主ロールに向けて付勢する弾性部材をさらに備えることが好ましい。これによって、正転工程終了後の搬送工程で主ロールと退避位置に位置している２本の副ロールとの間に挟持してワークを確実に搬送することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、ワークを曲げ加工時のスプリングバックを考慮した所定の半径よりも小さい曲率半径に湾曲させることで、所定の半径の円筒形状に成形することができる。また、ワークを周方向に２分割にしたそれぞれの範囲で互いに反対方向に搬送しながら曲げることで、ワークの端部が主ロールの周方向について１８０度の角度範囲を超えないようにすることができる。主ロールの変位を規制するための部材を、ワークに干渉することなく押圧部材の反対側に配置することができる。これによって、ワークを全長にわたって均一な径の長尺かつ小径の円筒形状に成形できる。さらに、主ロールの半径をワークを成形すべき円筒形状の所定の半径に対して十分に小さくできるため、高張力鋼等の強度の高いワークを用いた長尺かつ小径の円筒製品の成形に好適となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施形態に係る円筒成形装置１０の正面図である。
【００２４】
円筒成形装置１０は、一例として高張力鋼である可塑性板状素材のワークＷを曲げ加工によって円筒形状に成形するものであり、フレーム１、主ロール２、副ロール３、押圧ロール４、第１モータ５、第２モータ６、移動機構７、支持体８、固定部材９を備えている。
【００２５】
フレーム１は、正面視で門型を呈する剛体である。主ロール２は、第１の端部（図１中右側端部）２１でフレーム１に軸支されており、第１モータ５の回転軸に固定されている。前後２本の副ロール３は、主ロール２の下方で軸方向を主ロール２に平行にして保持台３１に軸支されており、両端部のそれぞれにユニバーサルジョイント６１を介して第２モータの回転軸が固定されている。押圧ロール４は、前後方向の３箇所で、軸方向を２本の副ロール３に平行にして保持台３１に軸支されている。保持台３１は、水平方向の移動を規制された状態で、昇降自在にフレーム１に支持されている。
【００２６】
第１モータ５及び第２モータ６は、それぞれこの発明の第１の駆動源及び第２の駆動源であり、一例としてパルスモータで構成されており、フレーム１に取り付けられている。円筒成形装置１０では、合計４個の第２モータ６を備えているが、ワークＷの加工性に応じて、２本の副ロール３のそれぞれの一端部のみ、又は２本の副ロール３の両端部に１つずつ合計２個の第２モータ６を配置してもよい。
【００２７】
保持台３１の下方には、移動機構７が配置されている。移動機構７は、スライダ７１、昇降モータ７２、ボールネジ７３を含む。スライダ７１は、フレーム１に回転を規制された状態で、主ロール２の軸方向に沿って移動自在に保持されている。昇降モータ７２は、一例としてパルスモータであり、回転軸の回転をボールネジ７３に供給する。ボールネジ７３は、スライダ７１の雌ねじ部に一方の側面から螺合している。
【００２８】
昇降モータ７２を正転又は逆転させるとボールネジ７３が回転しつつ雌ねじ部との螺合位置を変える。ボールネジ７３と雌ねじ部との螺合位置の変化により、スライダ７１が主ロール２の軸方向に沿って往復移動する。スライダ７１の上面には、傾斜面７４が形成されている。傾斜面７４には、保持台３１の下面から突出した突起３２が当接している。主ロール２の軸方向に沿ってスライダ７１が往復移動すると、保持台３１が２本の副ロール３及び３本の押圧ロール４とともに上下移動する。
【００２９】
図２は、円筒成形装置１０の要部の側面断面図である。固定部材９の下端部に固定された支持体８は、メタル８１を介して主ロール２の周面の上側に当接している。固定部材９はフレーム１に固定されているため、主ロール２は支持体８を介して固定部材９により、上方への移動を規制されている。
【００３０】
支持体８は、ワークＷを成形すべき円筒形状の断面よりも小さい断面形状にされている。主ロール２の半径は、ワークＷを形成すべき円筒形状の所定の半径ｄ／２よりも十分に小さくされている。
【００３１】
２本の副ロール３及び３本の押圧ロール４を軸支した保持体３は、上側部材３１Ａと下側部材３１Ｂとで構成されている。上側部材３１Ａと下側部材３１Ｂとの間には、スプリング３３が配置されている。スプリング３３は、この発明の弾性部材である。上側部材３１Ａは、下側部材３１Ｂに対して所定範囲で上下方向に移動自在にされているが、図示しないピンによって下側部材３１Ｂに対する水平方向の移動を規制されている。
【００３２】
上述のように、昇降モータ７２の回転によってスライダ７１が主ロール２の軸方向に沿って移動すると、保持台３１が上下に移動する。移動機構７は、副ロール３を、主ロール２及び２本の副ロール３とワークＷとの接触点の位置によって定まるワークＷの曲率半径が所定の半径ｄ／２よりも十分に小さくなる成形位置と、主ロール２と副ロール３との間を板状のワークＷが通過する退避位置と、の間に移動させる。したがって、退避位置で副ロール３は成形位置よりも主ロール２から離間している。
【００３３】
副ロール３を成形位置から退避位置に下降させる際には、スプリング３３の弾性力により、下側部材３１Ｂの下降速度に比較して上側部材３１Ａの下降速度が遅くなり、副ロール３は徐々に主ロール２から離間する。
【００３４】
ワークＷの曲げ加工時には、副ロール３から主ロール２に大きな押圧力が軸方向の全長にわたって作用する。しかし、主ロール２は、周面の上側で支持体８を介して固定部材８により、上方への変位を軸方向の全長にわたって規制されている。このため、主ロール２は、軸方向の一部においても副ロール３から作用する押圧力によって上方に撓みを生じることがない。
【００３５】
図３は、円筒成形装置１０の制御部１００のブロック図である。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、円筒成形装置１０によるワークＷの曲げ加工時の手順を示す要部の断面図である。制御部１００は、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３を備えたＣＰＵ１０１に、メモリ１０４、モータドライバ１０５〜１０８、スイッチ１０９、センサ１１０を接続して構成されている。
【００３６】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に予め書き込まれたプログラムに従ってモータドライバ１０５〜１０８等を制御する。ＲＡＭ１０３は、所定のメモリエリアをワーキングエリアとして用いられる。メモリ１０４には、曲げ加工時の制御データが書換可能かつ不揮発的に格納されている。
【００３７】
モータドライバ１０５〜１０８のそれぞれには、第１モータ５、第２モータ６、昇降モータ７２及び搬入モータ１２０が接続されている。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０４に格納されている駆動パルス数を参照してモータドライバ１０５〜１０８に駆動データを出力する。モータドライバ１０５〜１０８は、ＣＰＵ１０１から入力された駆動データに基づいて第１モータ５、第２モータ６、昇降モータ７２及び搬入モータ１２０を駆動する。
【００３８】
スイッチ１０９は、ワークＷの曲げ加工の開始の指示操作を受け付ける。センサ１１０は、副ロール３の位置を直接又は保持台３１の位置を介して検出する。一例として、センサ１１０は、退避位置で副ロール３を検出した時にオン信号を出力する。
【００３９】
なお、搬入モータ１１０は、例えばパルスモータであり、主ロール２と副ロール３との間へのワークＷの搬入機構を動作させる。
【００４０】
円筒成形装置１０に電源が投入されると、ＣＰＵ１０１は、センサ１１０の検出信号を読み出し、副ロール３が退避位置にあるか否かを検出する。副ロール３が退避位置にない場合は、センサ１１０が退避位置で副ロール３を検出するまで、昇降モータ７２を逆転させて保持台３１を下降させる。
【００４１】
ＣＰＵ１０１は、副ロール３が退避位置に位置させた状態で、スイッチ１０９の操作を待機する。スイッチ１０９が操作されると、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０８を介して搬入モータ１１０を所定パルス数だけ駆動し、図４（Ａ）に示すように、板状のワークＷをその第１の端部Ｗ１が主ロール２に接する位置まで主ロール２と副ロール３との間に水平方向に搬入する。
【００４２】
次いで、ＣＰＵ１０１は、昇降モータ７２を所定パルス数だけ駆動し、保持台３１を上昇させて副ロール３を成形位置に位置させる。副ロール３が成形位置に達すると、ＣＰＵ１０１は、図４（Ｂ）に示すように、第１モータ５を正転させて主ロール２を図４中反時計方向に回転させるとともに、第２モータ６を逆転させて副ロール３を図４中時計方向に回転させ、正転工程を実行する。これによって、ワークＷは、図４中右方向に移動しつつ、主ロール２の周面に沿って湾曲する。
【００４３】
主ロール２の半径は所定の半径ｄ／２よりも十分に小さく、主ロール２及び副ロール３とワークＷとの接触点の位置で定まるワークＷの湾曲時の曲率半径も所定の半径ｄ／２よりも十分に小さいが、ワークＷには湾曲時に曲げ応力が発生する。この曲げ応力により、ワークＷは主ロール２と右側の副ロール３との間を通過した後に、湾曲方向とは逆方向に変形するスプリングバックを生じる。このスプリングバック後のワークＷの曲率半径の大きさは、主ロール２及び副ロール３とワークＷとの接触点の位置で定まる曲率半径の大きさとワークＷの強度とによって決まる。
【００４４】
したがって、ワークＷの材質及び厚さ、並びに成形後に必要とされるワークＷの所定の半径に基づいて、副ロール３の成形位置を適宜設定することで、スプリングバック後のワークＷの曲率半径を成形後に必要とされるワークＷの所定の半径に一致させることができる。
【００４５】
ワークＷが湾曲しつつ図４中右側に移動し、ワークＷの中央部Ｗ３が主ロール２の周面に当接すると、ＣＰＵ１０１は、昇降モータ７２を所定パルス数だけ逆転駆動し、副ロール３を退避位置まで下降させ、搬送工程を実行する。このタイミングは、例えば、第１モータ５の正転及び第２モータ６の逆転の開始からの第１モータ５の駆動パルス数によって決定される。これによって、ワークＷは、中央部Ｗ３より左側の部分が平板状のままで図４中右側に移動する。
【００４６】
なお、副ロール３は、スプリング３３の弾性力により徐々に下降するため、ワークＷが主ロール２の周面に密着している場合でも、ワークＷを確実に図４中右側に移動させることができる。但し、スプリング３３に代えてダンパー等の他の弾性部材を用いることができ、ワークＷが主ロール２の周面に密着しない場合には弾性部材を省略してもよい。
【００４７】
図４（Ｃ）示すように、ワークＷの第２の端部Ｗ２が主ロール２の周面に当接する位置に達すると、ＣＰＵ１０１は、第１モータ５の正転及び第２モータ６の逆転を一旦停止し、昇降モータ７２を正転させて副ロール３を成形位置まで上昇させる。このタイミングは、例えば、第１モータ５の正転及び第２モータ６の逆転の開始からの第１モータ５の駆動パルス数によって決定される。これとともに、ＣＰＵ１０１は、第１モータ５を逆転させて主ロール２を図４中時計方向に回転させ、第２モータ６を正転させて副ロール３を図４中反時計方向に回転させて逆転工程を実行する。これによって、ワークＷは、図４中左側に移動しつつ、第２の端部Ｗ２より右側の部分が、主ロール２の周面に沿って湾曲する。
【００４８】
図４（Ｄ）に示すように、ワークＷの中央部Ｗ３が再び主ロール２に当接する位置に達した時、ＣＰＵ１０１は第１モータ５の逆転及び第２モータ６の正転を停止し、昇降モータ７２を逆転させて副ロール３を退避位置まで下降させる。このタイミングは、例えば、第１モータ５の逆転及び第２モータ６の正転の開始からの第１モータ５の駆動パルス数によって決定される。
【００４９】
これによって、ワークＷの第２の端部Ｗ２から中央部Ｗ３までの間も第１の端部Ｗ１から中央部Ｗ３までの間と同じ曲率半径で湾曲し、ワークＷが円筒形状に成形される。
【００５０】
図５は、円筒成形装置１０による曲げ加工時のワークＷの変形状態を示す図である。上述のように、ワークＷは、第１の端部Ｗ１から中央部Ｗ３までの間と中央部Ｗ３から第２の端部Ｗ２までの間とに搬送方向に２分割した各範囲を、正転工程と逆転工程とのそれぞれで曲げ加工される。ワークＷは、正転工程時に、第１の端部Ｗ１から中央部Ｗ３までの間が、主ロール２と副ロール３との間を通過する際に、主ロール２との接触点Ｐ１、及び副ロール３との接触点Ｐ２，Ｐ３の位置によって定まる曲率半径Ｒの円弧状に湾曲する。また、ワークＷは、逆転工程時に、中央部Ｗ３から第２の端部Ｗ１までの間が、主ロールと２本の副ロールとの間を通過する際に、主ロール２との接触点Ｐ１、及び副ロール３との接触点Ｐ２，Ｐ３の位置によって定まる曲率半径Ｒの円弧状に湾曲する。
【００５１】
ワークＷは、主ロール２と副ロール３との間を通過すると、曲げによって発生した反力によりスプリングバックを生じ、湾曲の曲率半径が大きくなる。主ロール２はワークＷを成形すべき円筒形状の所定の半径ｄ／２よりも小さい半径にされており、接触点Ｐ１〜Ｐ３の位置によって定まる曲率半径Ｒも所定の半径ｄ／２より小さくされている。このため、主ロール２の半径及び成形工程時の主ロール２及び副ロール３の位置関係をワークＷのスプリングバックを考慮して適宜調整することにより、ワークＷを逆転工程後に全体として所定の半径ｄ／２の円筒形状とすることができる。
【００５２】
また、ワークＷは、第１の端部Ｗ１から中央部Ｗ３までの部分と中央部Ｗ３から第２の端部Ｗ２までの部分とに２分割にして、それぞれ正転工程及び逆転工程で半円形状に曲げられる。正転工程及び逆転工程のそれぞれで第１の端部Ｗ１及び第２の端部Ｗ２は、スプリングバックによって曲げの曲率半径の中心位置Ｃから遠ざかる方向に変位する。したがって、主ロール２の周方向についてワークＷの端部が１８０度の角度範囲を超えることがなく、主ロール２を挟んで副ロール３の反対側で、第１の端部Ｗ１及び第２の端部Ｗ２が接触点Ｐ１における法線Ｌの延長線を通過することがない。
【００５３】
このため、主ロール２の周囲における副ロール３の反対側に、主ロール２の副ロール３から離れる方向への撓みを防止するための固定部材９を配置するためのスペースを確保できる。これによって、例えば、高張力鋼等の強度の大きい素材のワークＷを、全長にわたって均一な径の長尺かつ小径の円筒形状に成形することができる。
【００５４】
なお、円筒成形装置１０による成形後の円筒形状のワークＷには、第１の端部Ｗ１と第２の端部Ｗ２との間に、少なくとも固定部材８の幅の間隙が形成されている。この間隙が大きい場合には、円筒成形装置１０の後段に上下一対のロールを複数対並べた単管ロール造管装置を配置し、真円度の高い円筒形状にしつつ間隙を狭くした後、間隙部分を溶接することで閉断面の円筒形状とすることができる。
【００５５】
また、２つの副ロールに代えて、単一の押圧部材を備えても良い。押圧部材としては、例えば、ウレタンロール等の弾性体を用いることができるが、必ずしもロール状である必要はなく、主ロールの軸方向に直交する方向に沿って往復移動する表面が平面の弾性体であってもよい。押圧部材は、成形位置でワークを挟んで主ロールと当接することにより、表面に主ロールの曲率半径に略等しい窪みを形成するように弾性変形する。
【００５６】
上述の実施形態の説明は、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、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施形態に係る円筒成形装置の正面図である。
【図２】同円筒成形装置の要部の側面断面図である。
【図３】同円筒成形装置の制御部のブロック図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、円筒成形装置１０によるワークＷの曲げ加工時の手順を示す要部の断面図である。
【図５】円筒成形装置１０による曲げ加工時のワークＷの変形状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  フレーム
２  主ロール
３  副ロール
４  押圧ロール
５  第１モータ（第１の駆動源）
６  第２モータ（第２の駆動源）
７  昇降機構
８  支持体
９  固定部材
１０  円筒成形装置
【図１】
2010029900.tif 000003
【図２】
2010029900.tif 000004
【図３】
2010029900.tif 000005
【図４】
2010029900.tif 000006
【図５】
2010029900.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月9日(2009.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑性板状素材のワークを曲げ加工により所定の半径の円筒形状に成形する円筒成形装置であって、
フレームと、
前記フレームに回転自在に支持され、前記所定の半径よりも小さい半径の主ロールと、
表面が前記主ロールの周面との間でワークを挟むように配置され、それぞれの軸方向を前記主ロールの軸方向に平行にして前記フレームに回転自在に支持された２本の副ロールと、
前記主ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給する第１の駆動源と、
前記２本の副ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給する第２の駆動源と、
前記２本の副ロールを、前記主ロール及び前記２本の副ロールのそれぞれとワークとの接触点の位置によって定まるワークの曲率半径が前記所定の半径よりも小さくなる位置まで前記主ロールに近接した成形位置、又は前記２本の副ロールの各軸を結ぶ線に直交する方向における前記主ロールの周面と前記２本の副ロールの周面との間隔がワークの厚さよりも大きい退避位置に選択的に移動させる移動機構と、
前記主ロールを挟んで前記２本の副ロールの反対側で前記主ロールの周面の一部に軸方向の少なくとも複数の位置で前記主ロールを軸支する支持体であって、断面形状が前記２本の副ロールの反対側が前記主ロールと前記ワークとの接触位置を下端位置とする前記所定の半径の円よりも小さく且つ前記主ロールよりも大きく、前記主ロールを挟んで前記２本の副ロールの反対側が円弧状を呈する支持体と、
前記フレームに固定され、前記支持体を挟んで前記主ロールの反対側で前記支持体を軸方向の少なくとも複数の位置で保持する固定部材と、
前記第１及び第２の駆動源及び前記移動機構の動作を制御する制御部であって、前記曲げ加工時に、前記２本の副ロールを前記成形位置に位置させて前記主ロールの周面がワークの第１の端部から中央部まで接触する間に前記主ロールを正転させる正転処理と、前記２本の副ロールを前記退避位置に位置させて前記主ロールの周面がワークの中央部から第２の端部まで接触する間に前記主ロールを正転させる搬送処理と、前記２本の副ロールを前記成形位置に位置させて前記主ロールの周面がワークの第２の端部から中央部まで接触する間に前記主ロールを逆転させる逆転処理と、をこの順に行うとともに、前記各処理で前記２本の副ロールを前記主ロールの回転方向と逆方向に回転させる制御部と、
を備えた円筒成形装置。
【請求項２】
前記２本の副ロールを前記主ロールに向けて付勢する弾性部材をさらに備えた請求項１に記載の円筒成形装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、可塑性板状素材のワークを曲げ加工により円筒形状に成形する円筒成形装置に関し、特に、ワークを小径かつ長尺の円筒に成形する円筒成形装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明の目的は、主ロールにおける軸方向の複数の位置で副ロールから離れる方向の変位を規制することができ、ワークを全長にわたって均一な径の長尺かつ小径の円筒形状に成形できる円筒成形装置を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明の円筒成形装置は、主ロール、２本の副ロール、第１及び第２の駆動源、移動機構、支持体、固定部材、制御部を備えている。主ロールは、フレームに回転自在に支持され、ワークを成形すべき円筒形状の所定の半径よりも小さい半径にされている。２本の副ロールは、表面が主ロールの周面との間でワークを挟むように配置され、それぞれの軸方向を前記主ロールの軸方向に平行にして前記フレームに回転自在に支持される。第１の駆動源は、主ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給する。第２の駆動源は、２本の副ロールに正逆両方向の回転を選択的に供給する。移動機構は、２本の副ロールを、前記主ロール及び前記２本の副ロールのそれぞれとワークとの接触点の位置によって定まるワークの曲率半径が前記所定の半径よりも小さくなる位置まで前記主ロールに近接した成形位置、又は前記２本の副ロールの各軸を結ぶ線に直交する方向における前記主ロールの周面と前記２本の副ロールの周面との間隔がワークの厚さよりも大きい退避位置に選択的に移動させる。支持体は、主ロールを挟んで２本の副ロールの反対側で主ロールの周面の一部に軸方向の少なくとも複数の位置で主ロールを軸支する支持体であって、断面形状が２本の副ロールの反対側が主ロールとワークとの接触位置を下端位置とする所定の半径の円よりも小さく且つ前記主ロールよりも大きく、主ロールを挟んで２本の副ロールの反対側が円弧状を呈する。固定部材は、フレームに固定され、支持体を挟んで主ロールの反対側で支持体を軸方向の少なくとも複数の位置で保持する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
制御部は、第１及び第２の駆動源及び前記移動機構の動作を制御する。制御部は、曲げ加工時に、２本の副ロールを成形位置に位置させて主ロールの周面がワークの第１の端部から中央部まで接触する間に主ロールを正転させる正転処理と、２本の副ロールを退避位置に位置させて主ロールの周面がワークの中央部から第２の端部まで接触する間に主ロールを正転させる搬送処理と、２本の副ロールを成形位置に位置させて主ロールの周面がワークの第２の端部から中央部まで接触する間に主ロールを逆転させる逆転処理と、をこの順に行うとともに、各処理で２本の副ロールを主ロールの回転方向と逆方向に回転させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
なお、円筒成形装置１０による成形後の円筒形状のワークＷには、第１の端部Ｗ１と第２の端部Ｗ２との間に、少なくとも固定部材９の幅の間隙が形成されている。この間隙が大きい場合には、円筒成形装置１０の後段に上下一対のロールを複数対並べた単管ロール造管装置を配置し、真円度の高い円筒形状にしつつ間隙を狭くした後、間隙部分を溶接することで閉断面の円筒形状とすることができる。