(57)【要約】【課題】成形ロールに対して回転駆動力を入力するための機構を簡単に、精度よく作製できる成形ロールを備えたロールフォーミング装置を提供する。【解決手段】成形ロール２に対して回転力伝達手段１から回転駆動力が入力されるロールフォーミング装置。前記成形ロール２は、前記回転力伝達手段１が当該成形ロール２に向かって延びてくる側にロール側掛合手段４を備えている。前記回転力伝達手段１は、前記成形ロール２に向かって延びる先端側に入力側掛合手段３を備えている。前記ロール側掛合手段４と入力側掛合手段３とが掛合されて、前記回転力伝達手段１から前記成形ロール２への回転駆動力入力が行われる。
2009035106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形ロールに対して回転力伝達手段から回転駆動力が入力されるロールフォーミング装置であって、
前記成形ロールは、前記回転力伝達手段が当該ロールに向かって延びてくる側にロール側掛合手段を、
前記回転力伝達手段は、前記成形ロールに向かって延びる先端側に入力側掛合手段を
それぞれ備えており、
前記ロール側掛合手段と入力側掛合手段とが掛合されて、前記回転力伝達手段から前記成形ロールへの回転駆動力入力が行われるロールフォーミング装置。
【請求項２】
アイドラーロールの回転支持軸を支持する支持部を有するアイドラーロール支持具が配備されているロールフォーミング装置であって、
前記アイドラーロール支持具の支持部は、前記回転支持軸を支持している位置より被成形材の進行方向に見て下流側に、前記支持部の前記被成形材に対向する側の面から前記支持部の内側に向かって、前記被成形材が進行する方向と交差する方向に延びる溝条を備えている
ことを特徴とするロールフォーミング装置。
【請求項３】
回転力伝達手段から回転駆動力の入力を受ける成形ロールの、前記回転力伝達手段が当該成形ロールに向かって延びてくる側にロール側掛合手段が配備されているとともに、
前記回転力伝達手段の前記成形ロールに向かって延びる先端側に入力側掛合手段が配備されていて、
前記ロール側掛合手段と入力側掛合手段とが掛合されて、前記回転力伝達手段から回転駆動力の入力が行われる成形ロール
が、少なくとも一組以上配備されているとともに、
アイドラーロールの回転支持軸を支持する支持部を有するアイドラーロール支持具における前記支持部が、前記回転支持軸を支持している位置より被成形材の進行方向に見て下流側に、前記支持部の前記被成形材に対向する側の面から前記支持部の内側に向かって、前記被成形材が進行する方向と交差する方向に延びる溝条を備えており、当該アイドラーロール支持具の支持部によって回転支持軸が支持されるアイドラーロール
が、少なくとも一組以上配備されている
ことを特徴とするロールフォーミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成形ロールにより被成形材のフォーミング加工を行うロールフォーミング装置に関する。特に、本発明は、各種金属管の断面形状を異なる断面形状に成形する異形管成形、各種金属管の径を小さくする縮径成形に適したロールフォーミング装置に関する。【０００２】
なお、この発明において、被成形材を単に「ワーク」と表現することがある。
【背景技術】
【０００３】
従来、成形ロールによりワークのフォーミング加工を行うロールフォーミング装置は、図１５、図１７図示のように、それぞれ一対の成形ロール１０１、１０２を備えているロールスタンド１０３を、図１６図示のように、複数台タンデムに配置するものであった。モーター１０４からの回転力は、各ロールスタンド１０３ごとに配備されているギアボックス１０５を介して入力していた。そして、この複数台タンデムに配置されているロールスタンド１０３に、金属製パイプのようなワークを、漸進的かつ連続的に前進させていた。【０００４】
回転駆動力入力軸１０６の円筒側面には入力側掛合手段が配備されていた。回転駆動力入力軸１０６が装入される成形ロール１０１、１０２の中央部の孔の内壁にはロール側掛合手段が配備されていた。成形ロール１０１、１０２への回転駆動力の入力は、入力側掛合手段と、ロール側掛合手段とを掛合させて行われていた。ここで、入力側掛合手段としては、例えば、キー、ロール側掛合手段としては、例えば、キー溝が採用される。【０００５】
すなわち、従来のロールフォーミング装置においては、回転駆動力入力軸１０６の円筒側面に備えられている入力側掛合手段と、成形ロール１０１、１０２の中央部の孔の内壁に形成されているロール側掛合手段とを掛合させていた。そして、このようにして成形ロール１０１、１０２への回転力入力が行われていた。このような従来のロールフォーミング装置においては、例えば、成形ロール１０１、１０２の中央部の孔の内壁にロール側掛合手段としてキー溝を形成するために複雑且つ多くの製造工程を要していた。このため、成形ロール１０１、１０２に対して回転駆動力を入力するための機構を精度よく作製することが難しかった。【０００６】
また、成形ロール１０１、１０２を交換する場合には、回転駆動力入力軸１０６及び、成形ロール１０１、１０２に付与されているキーおよびキー溝のために、回転駆動力入力軸１０６を支持しているスタンド１０３の一方を回転駆動力入力軸１０６およびベース１０７から離脱していた。図１６図示の例では、固定されているギアボックス１０５に近い方のスタンド１０３を固定スタンドとし、当該固定スタンド１０３を挟んで、ギアボックス１０５から離れている方のスタンド１０３を回転駆動力入力軸１０６およびベース１０７から離脱して成形ロール１０１、１０２を交換していた。【０００７】
このためロール交換や、その段取りに多くの時間が必要であった。更に、回転駆動力入力軸１０６にキーを嵌め込むためのキー溝がある為、強度が弱くなるという問題があった。また、ロール穴内にキーが存在している状態で回転を伝達するため、冷間加工といえども成形ロールの温度が上昇していた。このため、焼き付きなどが発生しやすく、回転駆動力入力軸１０６を傷めるだけでなく、ロール軸穴を痛める結果にもなっていた。焼き付きなどが発生すると、ロール交換及び修理に多大な時間を要するといった問題があった。【０００８】
また、従来、ロールフォーミング装置に備えられているアイドラーロールにおいては、ワークがアイドラーロールを通過して進行していくときに、アイドラーロールが当該ワークの進行方向と交差する方向に広がることを抑える必要があった。そこで、形状が大きく、剛性の強い支持部によってアイドラーロールの回転支持軸を支える必要があった。例えば、アイドラーロールがワークの進行方向と直交する方向する方向に広がることを抑えるために、形状が大きく剛性の強い支持部によってアイドラーロールの回転支持軸を支える必要があった。
【特許文献１】特開２００５−２８８５０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、成形ロールに対して回転駆動力を入力するための機構を簡単に、精度よく作製することができる成形ロールを備えたロールフォーミング装置を提供することを目的にしている。【００１０】
また、本発明は、従来のロールフォーミング装置では達成することが困難であった高効率、高精度での異形管成形、縮径成形が可能で、なおかつ、従来にないコンパクトな構成で、短時間にてロール交換を実現できるロールフォーミング装置を提供することを目的にしている。【００１１】
更に、本発明は、従来のアイドラーロール支持部に比較して非常に小型の支持部でアイドラーロールの回転支持軸を支持することが可能なアイドラーロールを備えたロールフォーミング装置を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明が提供するロールフォーミング装置は、
成形ロールに対して回転力伝達手段から回転駆動力が入力されるロールフォーミング装置であって、
前記成形ロールは、前記回転力伝達手段が当該ロールに向かって延びてくる側にロール側掛合手段を、
前記回転力伝達手段は、前記成形ロールに向かって延びる先端側に入力側掛合手段を
それぞれ備えており、
前記ロール側掛合手段と入力側掛合手段とが掛合されて、前記回転力伝達手段から前記成形ロールへの回転駆動力入力が行われるものである（請求項１）。【００１３】
また、
アイドラーロールの回転支持軸を支持する支持部を有するアイドラーロール支持具が配備されているロールフォーミング装置であって、
前記アイドラーロール支持具の支持部は、前記回転支持軸を支持している位置より被成形材の進行方向に見て下流側に、前記支持部の前記被成形材に対向する側の面から前記支持部の内側に向かって、前記被成形材が進行する方向と交差する方向に延びる溝条を備えている
ことを特徴とするロールフォーミング装置である（請求項２）。【００１４】
更に、
回転力伝達手段から回転駆動力の入力を受ける成形ロールの、前記回転力伝達手段が当該成形ロールに向かって延びてくる側にロール側掛合手段が配備されていると共に、
前記回転力伝達手段の前記成形ロールに向かって延びる先端側に入力側掛合手段が配備されていて、
前記ロール側掛合手段と入力側掛合手段とが掛合されて、前記回転力伝達手段から回転駆動力の入力が行われる成形ロール
が、少なくとも一組以上配備されているとともに、
アイドラーロールの回転支持軸を支持する支持部を有するアイドラーロール支持具における前記支持部が、前記回転支持軸を支持している位置より被成形材の進行方向に見て下流側に、前記支持部の前記被成形材に対向する側の面から前記支持部の内側に向かって、前記被成形材が進行する方向と交差する方向に延びる溝条を備えており、当該アイドラーロール支持具の支持部によって回転支持軸が支持されるアイドラーロール
が、少なくとも一組以上配備されている
ことを特徴とするロールフォーミング装置である（請求項３）。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、成形ロールに対して回転駆動力を入力するための機構を簡単に、精度よく作製することができる成形ロールを備えたロールフォーミング装置を提供することができる。【００１６】
また、この発明によれば、従来のロールフォーミング装置では達成することが困難であった高効率、高精度での異形管成形、縮径成形が可能な、ロールフォーミング装置を提供することができる。同時に、この発明によれば、成形ロールを安価に製作することができるロールフォーミング装置を提供することができる。また、従来にないコンパクトな構成で高効率、高精度での異形管成形、縮径成形を実現できるロールフォーミング装置を提供することができる。【００１７】
更に、本発明によれば、従来のアイドラーロール支持部に比較して非常に小型の支持部でアイドラーロールの回転支持軸を支持することが可能なアイドラーロールを備えたロールフォーミング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を各実施例につき説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図３を参照して、本発明のロールフォーミング装置に採用される成形ロールと、当該成形ロールに対して回転力を入力する回転力伝達手段との結合形態を説明する。【００２０】
図３図示のように、回転力伝達手段たるターンテーブル１は、入力側掛合手段を備えている。入力側掛合手段は、成形ロール２に向かって延びるターンテーブル１の先端側（図１中、上側）に配備されている。図示の実施形態では、この入力側掛合手段は、図１中、ターンテーブル１の上側方向に突出するキー３である。【００２１】
一方、成形ロール２は、ロール側掛合手段を備えている。ロール側掛合手段は、図３図示のように、成形ロール２のターンテーブル１が成形ロール２に向かって延びてくる側（図１中、下側）に配備されている。図示の実施形態では、このロール側掛合手段は、図１中、キー３が嵌装される溝４である。【００２２】
図２図示のように、ターンテーブル１のキー３を、成形ロール２に形成されている溝４に嵌め込む。これにより、成形ロール２と、成形ロール２に対して回転力を入力する回転力伝達手段たるターンテーブル１との結合を図ることができる。【００２３】
次いで、図１図示のように、成形ロール２の中央部に形成されている孔５及び、ターンテーブル１の中央に形成されている孔６に支持軸７を挿入する。【００２４】
図示の実施形態では、成形ロール２を、図２中、上側方向から下側方向に向けておさえるため、中央に貫通孔３１を有するカラー３０を矢印３２のように支持軸７に装着している。カラー３０は、成形ロール２を、図２中、上側方向から下側方向に向けておさえるために用いられる。そこで、同様の機能を発揮できるものであれば、添付図面に図示のカラー３０に留まらず、種々の形態のものを採用できる。【００２５】
図１３、図１４は、図２、図３を用いて前述した結合形態とは異なる他の結合形態を説明するものである。【００２６】
図１３、図１４図示の、本発明のロールフォーミング装置に採用される成形ロール２と、成形ロール２に対して回転力を入力する回転力伝達手段との結合形態は次の通りである。【００２７】
回転力伝達手段たるターンテーブル１は、入力側掛合手段を備えている。入力側掛合手段は、成形ロール２に向かって延びるターンテーブル１の先端側（図１３中、上側）に配備されている。図示の実施形態では、この入力側掛合手段は、図２、図３図示の実施形態と同じく、図１３中、ターンテーブル１の上側方向に突出するキー３である。【００２８】
また、成形ロール２は、ロール側掛合手段を備えている。ロール側掛合手段は、図１４図示のように、成形ロール２のターンテーブル１が成形ロール２に向かって延びてくる側（図１４中、下側）に配備されている。図示の実施形態では、このロール側掛合手段は、図３図示の実施形態と同じく、図１４中、キー３が嵌装される溝４である。【００２９】
図１３、図１４図示の実施形態が、図２、図３図示の実施形態と相違している点は、成形ロール２の中央部に形成されている孔が、図２、図３図示の実施形態の場合のように、支持軸７が挿入される貫通孔ではないことである。図１３、図１４図示の実施形態では、成形ロール２の中央部に形成されている孔は、中央突起１ａ、中央突起７ａを支持する役割を果たすための凹部でしかない。【００３０】
なお、図１３、図１４図示の実施形態においては、図１３図示のように、成形ロール２に向かうターンテーブル１の中央に中央突起１ａが配備され、支持軸７の成形ロール２に向かう先端に中央突起７ａが配備されている。【００３１】
図１３、図１４図示の実施形態の場合、成形ロール２を上側からターンテーブル１に装着し、ターンテーブル１の中央突起１ａの先端で成形ロール２の下側面に形成されている凹部５ａを支持する。このとき、同時に、ターンテーブル１のキー３が、成形ロール２に形成されている溝４に嵌め込まれ、成形ロール２と、成形ロール２に対して回転力を入力する回転力伝達手段たるターンテーブル１との結合が図られる。【００３２】
次いで、成形ロール２を、上側方向から下側方向に向けておさえるため、支持軸７の中央突起７ａを成形ロール２の上側面に形成されている凹部５ｂに装着する。【００３３】
先端に中央突起７ａを備えている支持軸７、ターンテーブル１の中央突起１ａは、成形荷重を支えると共に、成形ロール２を上下から支持するために用いられている。そこで、同様の機能を発揮できるものであれば、図１３、１４図示の、先端に中央突起７ａを備えている支持軸７、ターンテーブル１の中央突起１ａに留まらず、種々の形態のものを採用できる。【００３４】
なお、図２、図３、図１３、図１４いずれの実施形態においても、回転力伝達手段たるターンテーブル１に対しては、例えば、図１図示のように、ユニバーサルジョイント８を介して回転駆動源から回転伝達を行うことができる。ここで、回転駆動源としては、例えば、サーボモーターを使用できる。【００３５】
すなわち、本発明では、成形ロール２と、ユニバーサルジョイント８を介して回転駆動源 (例えば、サーボモーター)から回転伝達を受けるターンテーブル１との間を、ロール側掛合手段(溝４)と、入力側掛合手段(キー３)とによって掛合している。ここで、ロール側掛合手段(溝４)は、成形ロール２のターンテーブル１が成形ロール２に向かって延びてくる側に形成されている。また、入力側掛合手段(キー３)は、成形ロール２に向かって延びるターンテーブル１の先端側に形成されている。そして、このような結合形態によって成形ロール２への回転力入力が行われる。なお、前記において、成形ロール２に向かって延びるターンテーブル１の先端側は、回転駆動源(例えば、サーボモーター)が配置されている側の反対側ということになる。【００３６】
本発明においては、図２、図３図示の実施形態の場合、成形ロール２の中央部に形成されている孔５及び、ターンテーブル１の中央に形成されている孔６に挿入されている支持軸７は成形荷重を支える機能を発揮することのみが期待されているものになる。【００３７】
また、図１３、図１４図示の実施形態の場合も、中央突起７ａが成形ロール２の上側面に形成されている凹部５ｂに装着される支持軸７は、成形荷重を支える機能を発揮することのみが期待されているものになる。【００３８】
このため、支持軸７の径や長さを従来よりも著しく小さくすることができる。【００３９】
従来は、図１５、図１６図示のように、回転駆動力入力軸１０６によって成形ロール１０１、１０２への回転駆動力の入力を行っていた。そして、このシャフトである回転駆動力入力軸１０６にキーを取り付けるために、キー溝を用意しなければならなかった。これにより、キー溝が形成されている部分における回転駆動力入力軸１０６の径は小さくなり、これが実際のシャフト径となっていた。実際のシャフト径が強度に比例するので、強度を確保するためには、キー溝部分で径が小さくなることを考慮して回転駆動力入力軸１０６の径を大きくする必要があった。【００４０】
従来方式では、シャフトにキーをはめ込む為のキー溝及び固定する為のネジ用穴加工を施す為、溝内部隅部或いはネジ用穴を起点にクラックが生じ、割れ等が発生することがあった。【００４１】
本発明では、上述したように、支持軸７の径を従来よりも著しく小さくすることができる。そこで、成形ロール２の中央部に形成されている孔５の径などの仕上がり公差を従来より大きく設定しても、支持軸７、成形ロール２の中央部に形成されている孔５の真円度に留意すれば、ロール成形品の十分な製品品質を確保することが可能になる。【００４２】
また、本発明では、図２、３、１３、１４に例示した結合形態を採用しているので、成形ロールを交換するごとに支持軸７を取り外すことになる。そこで、成形ロールを交換する際に、支持軸７に傷、等、不具合が見つかった場合はすぐに支持軸７を交換できる。【００４３】
図１５〜図１７に図示されているように、従来の方式では、スタンド１０３を介してユニバーサルジョイントと回転駆動力入力軸１０６が締結されていた。従来、これらを離脱、交換するには相当の時間を要していた。【００４４】
図１５〜図１７に図示されている従来方式に採用されていた回転駆動力入力軸１０６の製作工程、製作費用に比較して、図２、３、１３、１４に例示した本発明の結合形態に採用される支持軸７の製作工程、製作費用ははるかに少なく、低額である。【００４５】
また、図１３、図１４図示の本発明の実施形態の場合は、ターンテーブル１の中央に配備されている中央突起１ａと、支持軸７の先端に配備されている中央突起７ａとでこれらに対向する面にそれぞれ凹部５ａ、５ｂを備えている成形ロール２を支持する。そこで、図２、図３図示の実施形態のように成形ロール２を貫通する孔５を形成する必要がない。すなわち、成形ロール２の図１３、１４中、上下面に中央突起１ａ、中央突起７ａの先端によって支持される凹部５ａ、５ｂなどが存在していれば、中央突起１ａと中央突起７ａとによって支持されて成形ロール２は回転する。このため、凹部５ａ、５ｂを形成する穴・溝などの形状に留意するだけで、ロール成形品の十分な製品品質を確保することが可能になる。また、従来に比べ遥かに安価に成形ロールを製作することが出来る。【００４６】
図１図示の状態で、支持軸７からカラー３０を抜き取り、ターンテーブル１及び、成形ロール２から支持軸７を抜き取るか、あるいはカラー３０の上側端面より上に持ち上げカラー３０を取り去る。次いで、図２の下側に図示した状態になっている成形ロール２をターンテーブル１から抜き取ることにより、簡単に成形ロール２を取り外し、他の成形ロールに変更することができる。【００４７】
図１３、図１４図示の実施形態においても、中央突起７ａを先端に備えている支持軸７を上方に上げれば、成形ロール２は開放される。この状態で、成形ロール２を上方に少し上げれば、ターンテーブル１との結合状態も開放されて完全にフリーとなる。こうして、簡単に成形ロール２を取り外し、他の成形ロールに変更することができる。【００４８】
特に、図１３、図１４図示の実施形態では、図２、図３図示の実施形態のように、成形ロール２の中央を貫通している孔５に支持軸７を挿入することなしに成形ロール２を支持し、回転させることができる。そこで、成形ロール２を取り外し、他の成形ロールに変更するにあたっても、支持軸７を成形ロール２の中央の孔５から引き抜く必要がない。このため、ロール脱着時間を著しく短くすることが出来る。【００４９】
図１〜図３図示の実施形態であれば、支持軸７を図中、上側方向にカラー３０の上側端面より上に持ち上げて支持軸７を抜き取り、カラー３０も取り去り、成形ロール２を上側に若干持ち上げるだけで簡単に成形ロール２を他の成形ロールに交換することができる。【００５０】
また、図１３、図１４図示の実施形態においても、簡単に成形ロール２を取り外し、他の成形ロールに変更することができる。【００５１】
図１５〜図１７図示のように、従来のロールフォーミング装置では、各ロールスタンド１０３ごとにギアボックス１０５が配備されている。各ギアボックス１０５からは、成形ロール１０１、１０２に向かって回転駆動力入力軸１０６が延び、各成形ロール１０１、１０２の中央の孔に装入される。各回転駆動力入力軸１０６はその円筒側面に入力側掛合部を備えている。各成形ロール１０１、１０２は、その中央の孔の内壁にロール側掛合部を備えている。そして、入力側掛合部と、ロール側掛合部との間の掛合によりモーター１０４からの回転駆動力を各成形ロール１０１、１０２に伝達していた。このような従来のロールフォーミング装置における成形ロールでは、成形ロールの交換に多大な時間と労力を要せざるを得なかった。特に、回転駆動力入力軸１０６を支持する非常に重くて大きいスタンド１０３（図１６中、固定されているギアボックス１０５から離れている側のスタンド１０３）を成形機本体ベースから離脱させて成形ロールを交換するため、多大な時間と労力を要せざるを得なかった。【００５２】
本発明では、図１図示の実施形態に示すように、成形ロール２に対して回転力を入力する回転力伝達手段としてのターンテーブル１は、サーボモーター（不図示）により駆動されている。そして、サーボモーターからターンテーブル１への回転伝達はユニバーサルジョイント８によって行われている。【００５３】
図示の実施形態のようにユニバーサルジョイント８を使用することにより、サーボモーターとターンテーブル１との間の脱着を容易にすることができる。そして、支持軸７、成形ロール２が嵌合されたターンテーブル１の位置を自由に選ぶことができる。【００５４】
図４は、成形ロール２が左右に一対配備されてロールフォーミング装置における成形スタンドを構成している状態の正面図である。成形スタンドは脚１１、１１で支えられているベッド１０から構成されている。また、成形ロール２は、床面上に配置されているサーボモーター９からユニバーサルジョイント８、ターンテーブル１を介して回転伝達を受けている。図４における左右一対の成形ロール２、２は、図１〜図３あるいは、図１３、図１４を用いて説明する結合形態を備えたものである。【００５５】
図５は、成形ロール２、２が左右に一対配備されていると供に、この左右一対の成形ロール２、２に直交するように、図中、上下に一対のアイドラーロール１２、１２が配備されてロールフォーミング装置における成形スタンドが構成されている状態の正面図である。図５における左右一対の成形ロール２、２は、図１〜図３あるいは、図１３、図１４を用いて説明する結合形態を備えたものである。【００５６】
ユニバーサルジョイント８を使用することにより、床面上に配置されているサーボモーター９に結合されている側を固定点としてユニバーサルジョイント８を矢印５０、５１で示すように移動させる。これにより、支持軸７及び成形ロール２が嵌合されたターンテーブル１の位置を矢印５２、５３で示す方向に任意に移動させることが可能になる。これによって、支持軸７、成形ロール２が嵌合されたターンテーブル１の位置を自由に選ぶことができる。【００５７】
なお、図４、図５図示の実施形態に留まらず、図１〜図３あるいは、図１３、図１４を用いて説明する成形ロール２及び、アイドラーロール１２を任意の数、組み合わせてロールフォーミング装置における成形スタンドを構成することができる。【００５８】
本発明によれば、以上に説明したように、成形ロール２のターンテーブル１が成形ロール２に向かって延びてくる側に形成されているロール側掛合手段(溝４)と、成形ロール２に向かって延びるターンテーブル１の先端側に形成されている入力側掛合手段（キー３）とが掛合される。これにより、回転駆動力を入力するターンテーブル１から成形ロール２への回転力入力が行われる。【００５９】
そして、支持軸７は、図２、図３図示の実施形態、図１３、図１４図示の実施形態のいずれの場合であっても、成形荷重を支える機能を発揮することのみに利用される。そこで、前記のように極めて簡単にロール交換を行うことができる。【００６０】
従来のロールフォーミング装置では、図１６図示のように、タンデムに配置された多段のスタンド１０３に装着された複数の成形ロール１０１、１０２は、一般的に、１つのモーター１０４で同時に駆動されていた。すなわち、多段のスタンド１０３に装着された成形ロール１０１、１０２は、すべて同じ回転スピードで回転していた。また、各成形ロール１０１、１０２は、金属製パイプのようなワークを加工する上で、理想的には、ワークを成形しながら、進行方向にワークを押している。しかし、タンデムに配置された多段のスタンド１０３の上流側で、少しでも押し込み力が変わると、下流側のスタンドの成形スピードでは追いつかず、結果として、上流側の押し込み力に対して、ブレーキになることがある。ギアボックス１０５による回転伝達の限界がここにあり、ロール径やロールプロフィール（形状）により極端に周速差が発生するとギアボックス１０５内のギアの消耗が大変大きくなり、メンテナンス周期が短くなる。すなわち、全部のロール径に十分配慮しなければならない。このため、従来方式では、成形エネルギーを無駄使いしていた。【００６１】
これの解決を目指して、従来は、図１７図示のように、各シャフトそれぞれにサーボモーター１１０（通常のモーターでも可）をつけ、ユニバーサルジョイントを介して回転駆動力を成形ロールに伝達する方式も試みられていた。この方式では、ユニバーサルジョイントが固定端を中心として矢印１２０、１２１方向に移動できることにより、成形ロールを矢印１２３、１２４方向へ移動させ、一対のロールの間隔を調整することができる。しかし、このようにサーボモーター１１０によって各成形ロールへの回転駆動力を与えようとすると構造が大型化してしまう。例えば、図１７図示の実施形態では、上下２つのサーボモーター本体の積算高さがスタンド高さに比べ高くなり、センターを合わす為、スタンドベッドと駆動モーターベッドを分割せざるを得ず、それぞれのベッドを強力に締結しなければならなかった。更に、機械レイアウトの関係上、各スタンドの間を広くし、機械（ベット）の大きさを成形方向に長くすることが必要になる。【００６２】
本発明によれば、図４図示のように、成形ロール２と、ユニバーサルジョイント８を介してサーボモーター９から回転伝達を受けるターンテーブル１との間は、ロール側掛合手段（溝４）と、入力側掛合手段(キー３)とで掛合されている。なお、ロール側掛合手段（溝４）は、成形ロール２のターンテーブル１が成形ロール２に向かって延びてくる側に形成されている。入力側掛合手段(キー３)は、ロール２に向かって延びるターンテーブル１の先端側に形成されている。このような結合形態により、成形ロール２への回転力入力が行われる構造になっている。そこで、サーボモーターによって各成形ロール２への回転駆動力を与えるようにしても構造を大型化する必要がなくなる。【００６３】
ロールフォーミング装置において、駆動ロールはアイドラーロールに比べ金属製パイプのようなワークに対しフィード力を加える為、大きいものになる。図１５〜図１７図示の従来のロールフォーミング装置では、駆動ロールをスタンド縦方向に配置する為、上方に高くなっていた。本発明によれば図４、図５図示のように、駆動ロールは横置きに配置することができ、上下方向の機械寸法を従来のものに比べて低くすることができるようになった。【００６４】
すなわち、本発明によれば、構造を大型化することなしにサーボモーターによって各成形ロール２、２への回転駆動力を与えることが可能になる。【００６５】
なお、サーボモーターによって回転駆動力を与えることにより、成形時の回転数、回転速度、トルクなどを把握し、最適な成形条件での加工が実現できる。【００６６】
図４、図５図示の本発明のロールフォーミング装置によれば、左右一対の成形ロール２を、図１２中、矢印で示した方向に回転させることにより、加工を加えた金属製パイプなどのワーク２５の断面形状は図１２中、左側に図示したように、上下方向に長い矩形状にすることができる。【００６７】
図１５〜図１７図示の従来のロールフォーミング装置で金属製パイプなどのワーク２５を加工した場合、加工を加えたワーク２５の断面形状は図１１中、左側に図示したように、左右方向に長い矩形状になっていた。【００６８】
管成形において、従来では、駆動ロールはロール軸が水平な水平ロールであり、該ロールは成形をすると共に推進力を与えるものであった。その結果、推進力を得るためにロール軸が垂直な垂直ロールであるアイドラーロールは、水平ロールに比べて小さくしなければならなかった。推進力を与える為、より多く成形するのが上下方向であるので、製品断面において、図１１中、左側に図示したように、横長になっていた。【００６９】
この発明のロールフォーミング装置によれば、前述し、図１２中、左側に図示したように、加工を加えた金属製パイプなどのワーク２５の断面形状を上下方向に長い矩形状にすることができる。そこで、成形パスラインからロールセッティング位置を変更することにより、横に曲げながら成形することが可能になる。【００７０】
従来の方式での曲げながら成形する方法では、上向き、または下向きに成形しなければならない製品があり、製品を得るために多大な設備を必要とした。本発明の方式によれば、水平方向に製品を成形しつつ曲げる為、成形機を出た製品部分を支えるのみで加工を行うことができる。そこで、本発明の方式は、例えば、自動車のバンパーフレーム等の成形加工に適している。【００７１】
以上に説明したこの実施例では、回転力伝達手段たるターンテーブル１が備えている入力側掛合手段が、図１中、ターンテーブル１の上側方向に突出するキー３、成形ロール２が備えているロール側掛合手段が、前記のキー３が嵌装される溝４である場合について説明した。【００７２】
しかし、これとは逆に、成形ロール２が備えているロール側掛合手段がキーであって、ターンテーブル１が備えている入力側掛合手段が、当該キーが嵌装される溝であってもよい。【００７３】
また、回転力伝達手段たるターンテーブル１が備えている入力側掛合手段と、成形ロール２が備えているロール側掛合手段とが掛合されて、回転力伝達手段たるターンテーブル１から成形ロール２への回転駆動力入力が行われるものであれば、キーや溝だけに限らず、種々の形態の入力側掛合手段、ロール側掛合手段を採用することができる。【００７４】
更に、図１〜図３図示の実施例においては、支持軸７によって支持されている成形ロール２に対して、支持軸７の外周面に対して外側から接触するように配置されている円筒状の駆動軸を有する回転力伝達手段から回転駆動力が入力される場合にについて説明した。図示の実施形態では、ターンテーブル１およびターンテーブル１に下側から連続している円筒状部分が、支持軸７の外周面に対して外側から接触するように配置されている円筒状の駆動軸を有する回転力伝達手段になる。【００７５】
これに替えて、回転力伝達手段たるターンテーブル１は孔６を備えておらず、支持軸７はカラー３０の孔３１及び、成形ロール２の孔５の中にのみ装入されていて、支持軸７の先端が、ターンテーブル１の上側平坦面に当接している形態にすることもできる。この場合も、ターンテーブル１の上側方向に突出するキー３が、成形ロール２が備えている溝４に掛合されて、回転力伝達手段たるターンテーブル１から成形ロール２への回転駆動力入力が行われる。
【実施例２】
【００７６】
図６、図７は、本発明のロール及び、ロールの支持機構を説明するものである。特に、本発明におけるロールフォーミング装置に配備することができるアイドラーロール支持具２０を説明するものである。【００７７】
図６、図７図示のように、アイドラーロール２２は、従来公知のアイドラーロールと同じく、回転支持軸２３がアイドラーロール支持具２０の支持部２１によって支持されているものである。【００７８】
支持部２１は、図６、図７図示のように、溝条２４を備えている。この溝条２４は、回転支持軸２３を支持している位置よりワーク２５の進行方向Ｗに見て下流側（図７中、右側）に形成されている。そして、溝条２４は、支持部２１のワーク２５に対向する側の面（図７中、下側面）から支持部２１の内側（図７中、上側）に向かって、ワーク２５が進行する方向Ｗと交差する方向に延びている。【００７９】
従来のアイドラーロールにおいては、図８、図９図示のような支持機構が採用されていた。【００８０】
図８図示の場合、ワーク２５が矢印Ｗ方向に進行すると、支持部２１にはベクトルＳ、Ｔで示す方向の合力である力Ｆが加わる。このため、符号２０ｂで示す部分を固定側にすると、ロール２２が希望の位置に止まらずワーク２５を成形する反対側に広がり、不具合を生じる。一方、固定側を符合２０ａで示す部分にするとロール２２を希望する位置にとどめておくことができる。但し、若干、図８中、上の方向に動く。この場合、機械全体が大変大きくなる。【００８１】
図９図示の場合、図８と同様に符号２０ａで示す部分を固定側にすれば同様の効果を得られる。しかし、そのような形状にすると、符号２０ｂで示す部分を固定側にしても、支持部２１自身がワーク２５の方向に沈み込む（自動的に締まる）。但し、これを実現するためには、ベクトルＴ方向の長さＨを長くする必要があった。あるいは、強度に十分配慮しないと希望の位置にとまらなかったり、破壊するおそれがあった。【００８２】
このように、対向する一対のアイドラーロール２２の間にワーク２５が進入してきた場合に対向するアイドラーロール２２同士の間の間隔が広がらないようにするため、従来は、図９図示のような支持機構が採用されていた。これは図８図示の構造のものよりは、図９中、符号Ｌで示される間隔を大きくすることにより、モーメントを利用してベクトルＴ方向の力を抑え、変動を少なくしようとするものである。【００８３】
この図９図示の場合には、支持部２１の形状、構造を大きくせざるを得なかった。たとえば、ワーク２５の進行方向Ｗに対して、アイドラーロール２２が配備されているスタンドの前、あるいは後ろに配備される成形スタンドの１．５〜２倍の大きさのスタンド構造にしなければならない、という問題があった。【００８４】
図６、図７図示の本発明のアイドラーロール支持具２０によれば、アイドラーロール２２の回転支持軸２３を支持する支持部２１は、溝条２４を備えている。この溝条２４は、支持部２１の、回転支持軸２３を支持している位置よりワーク２５の進行方向Ｗに見て下流側（図７中、右側）に形成されている。また、溝条２４は、支持部２１のワーク２５に対向する側の面（図７中、下側面）から支持部２１の内側（図７中、上側）に向かって、ワーク２５が進行する方向Ｗと交差する方向に延びている。【００８５】
そこで、金属製の管などのワーク２５がＷ方向に進行したときに、回転支持軸２３は溝条２４の基端（図７において、溝条２４の上端）を回転中心として、矢印Ｒで示すように移動する。すなわち、回転支持軸２３は、溝条２４の先端（図７において、溝条の下端）を狭める方向に移動する。このため、支持部２１の先端側（図７中、左端側）は、矢印Ｐで示す方向に移動する。そこで、対向する一対のアイドラーロール２２の間にワーク２５が進入してくると、対向する一対のアイドラーロール２２同士の間の間隔が広がることなく、狭まるようになる。成形加工強度・成形力が大きい時は、密着して、それ以上変形・間隔が狭くなることがないため、希望の位置により近く固定することができる。【００８６】
このように、溝条２４は、ワーク２５がＷ方向に進行したときに、回転支持軸２３が溝条２４の基端を回転中心として、矢印Ｒで示すように、溝条２４の先端を狭める方向に移動することを可能ならしめるものである。そこで、これを可能とするものであれば、溝条２４はその幅の大きさ（図７中、溝条２４の左右方向の幅）が、極めて小さい、細い切込みで十分である。【００８７】
また、図６、図７図示の実施形態では、溝条２４は、ワーク２５が進行する方向Ｗと直交するように延びている。溝条２４が延びる方向が、ワーク２５が進行する方向Ｗと交差する形態はこれに限られない。前述したように、矢印Ｒで示すように、溝条２４の先端を狭める方向に移動することを可能ならしめるものであればよい。すなわち、溝条２４が延びる方向は、ワーク２５が進行する方向Ｗと所定の角度をもって交差するものであればよい。また、所定の角度をもって、ワーク２５が進行する方向Ｗと交差するように延びる溝条であればよいので、図示の例のように直線状に延びる溝条に留まらず、曲線状に延びる溝条であってもよい。【００８８】
なお、この実施例では、本発明のロールフォーミング装置に配備することのできるアイドラーロール支持具２０、アイドラーロール２２について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。【００８９】
図示し、前述したアイドラーロール支持具２０は、当然に、ワークのパスライン調整用ガイドロールや、形状定形用サイジングロール、或いは、曲がり調整用のタークスヘッドロール用としても使用できる。【００９０】
また、アイドラーロール等、としてではなく、駆動ロールとして使用することも可能である。【００９１】
更に、このようなアイドラーロール、ガイドロール、駆動ロールは、ロールフォーミング装置以外の成形機にも、当然に、使用することができる。【００９２】
すなわち、この実施例で説明している発明は、ロールフォーミング装置、等の種々の成形機に使用されるロール（例えば、アイドラーロール、ガイドロール、駆動ロールなど）の回転支持軸を支持する支持部に、この実施例で説明したのと同様に適用できるものである。【００９３】
ようするに、この実施例で説明している発明は、ロールの回転支持軸を支持する支持部が、当該回転支持軸を支持している位置より被成形材の進行方向に見て下流側に、前記支持部の前記被成形材に対向する側の面から前記支持部の内側に向かって、前記被成形材が進行する方向と交差する方向に延びる溝条を備えていることを特徴とするロール（例えば、アイドラーロール、ガイドロール、駆動ロール）に関するものである。【００９４】
また、この実施例で説明している発明は、ロールの回転支持軸を支持する支持部が、当該回転支持軸を支持している位置より被成形材の進行方向に見て下流側に、前記支持部の前記被成形材に対向する側の面から前記支持部の内側に向かって、前記被成形材が進行する方向と交差する方向に延びる溝条を備えていることを特徴とするロール（例えば、アイドラーロール、ガイドロール、駆動ロール）の支持機構に関するものである。【００９５】
このようなロール及び、ロールの支持機構においては、前述したように、ワーク２５が図７中、Ｗ方向に進行したときに、回転支持軸２３は溝条２４の基端（図７において、溝条２４の上端）を回転中心として、矢印Ｒで示すように移動する。すなわち、回転支持軸２３は、溝条２４の先端（図７において、溝条の下端）を狭める方向に移動する。このため、支持部２１の先端側（図７中、左端側）は、矢印Ｐで示す方向に移動する。【００９６】
そこで、このようなロールが一対、対向して配備されている間にワーク２５が進入してくると、対向する一対のロール同士の間の間隔が広がることなく、狭まるようになる。また、このようなロールの支持機構によって支持されている対向する一対のロールの間にワーク２５が進入してくると、対向する一対のロール同士の間の間隔が広がることなく、狭まるようになる。【００９７】
図１８、図１９は、この実施例で説明しているロール、ロールの支持機構が、駆動ロールとして使用される場合の一例を説明するものである。図１３、図１４を用いて実施例１で説明したように、ターンテーブル１の先端側に形成されている入力側掛合手段（キー３）と、成形ロール２のロール側掛合手段(溝４) とが掛合されている。これにより、回転駆動力を入力するターンテーブル１から成形ロール２への回転力入力が行われる。なお、図１８、図１９において、実施例１及び図１３、図１４で説明したものと共通する部材には共通する符号を付けてその説明を省略する。【００９８】
支持軸７及び、ターンテーブル１に対して矢印Ｑ方向（図１８）に回転する回転駆動力を与える支持軸１ｂは、この実施例２で説明したアイドラーロール支持具２０と同一の構造を有する支持具２０ｄの孔２０ｅ（図１９）に挿入され、孔２０ｅによって支持される。図１９において矢印Ｘ方向に前進するワーク２５は、図１８では紙面の表面から裏面に向かう方向に前進する。そこで、支持軸７、支持軸１ｂを支持する支持具２０ｄ、２０ｄは、いずれも図１８中、紙面の裏面側において、図１９に図示されているように溝条２４を備えている。【００９９】
これによって駆動ロールとして使用される成形ロール２が矢印Ｑ方向（図１８）に回転し、ワークが矢印Ｘ方向（図１９）に進行するとき、孔２０ｅに支持されている支持軸１ｂは、矢印Ｐ方向に移動する。こうして、図１８において、成形ロール２の下側に対向して配置される成形ロール２（不図示）との間の間隔が広がることはない。【０１００】
このように、この実施例で説明している発明に係るロール及び、ロールの支持機構によれば、従来のアイドラーロール、ガイドロール、駆動ロール、等のロールの支持部に比較して非常に小型の支持部でロールの回転支持軸を支持することが可能になる。【０１０１】
また、この図１８、図１９図示の実施形態においても、実施例１で説明したように、支持軸７を矢印７ｃの方向に支持具２０ｄを越えて抜き去れば簡単に成形ロール２を交換することができる。
【実施例３】
【０１０２】
図１０を用いて、ユニット化された本発明のロールフォーミング装置の一例を説明する。【０１０３】
本発明のロールフォーミング装置は、図４あるいは図５で説明した成形スタンドと、図６を用いて説明したアイドラーロール支持具２０によって支持されるアイドラーロール２２を組み合わせて構成することができる。【０１０４】
図１０図示の実施形態は、図面の前方から奥方向に向かって、図４で説明した成形スタンド、次いで、図６を用いて説明したアイドラーロール支持具２０によって支持されるアイドラーロール２２が配置されているものである。【０１０５】
図１０では省略しているが、アイドラーロール支持具２０によって支持されるアイドラーロール２２の奥側には、更に、図４で説明した成形スタンド、あるいは、図５で説明した成形スタンドを配置することができる。【０１０６】
すなわち、図１０に図示されているユニット化された本発明のロールフォーミング装置には、以下のようにして回転力伝達手段から回転駆動力の入力を受ける成形ロール２が、少なくとも一組以上配備されている。この成形ロール２は、回転力伝達手段たるターンテーブル１から回転駆動力の入力を受けるものである。成形ロール２は、ターンテーブル１が成形ロール２に向かって延びてくる側にロール側掛合手段たる溝４を備えている。一方、ターンテーブル１は、成形ロール２に向かって延びる先端側に入力側掛合手段たるキー３を備えている。そして、前記のキー３と溝４とが掛合されて、ターンテーブル１から成形ロール２に回転駆動力の入力が行われる。【０１０７】
また、図１０に図示されているユニット化された本発明のロールフォーミング装置には、次のようなアイドラーロール支持具２０に回転支持軸２３が支持されるアイドラーロール２２が、少なくとも一組以上配備されている。【０１０８】
このアイドラーロール支持具２０における、アイドラーロール２２の回転支持軸２３を支持する支持部２１は、溝条２４を備えている。溝条２４は、支持部２１の回転支持軸２３を支持している位置よりワーク２５の進行方向に見て下流側に形成されている。そして、溝条２４は、支持部２１のワーク２５に対向する側の面から支持部２１の内側に向かって、ワーク２５が進行する方向と交差する方向に延びている。この支持部２１によってアイドラーロール２２の回転支持軸２３が支持されている。【０１０９】
図１０中、図１〜図７で説明した実施例の装置における構成部材と同一の部分には同一の符号を付けて、その説明を省略する。【０１１０】
図１０に図示されているユニット化されたロールフォーミング装置における図面前方に図示している図４図示の成形スタンド、図示を省略している図面奥方に配置される図４図示の成形スタンドあるいは図５図示の成形スタンドも、成形ロール２をサーボモーター９で回転駆動するものである。そこで、トルク、回転数を簡単に希望するものに設定し、また変更することができる。【０１１１】
また、図１０図示のようにユニット化した本発明のロールフォーミング装置を、図１０図示のように１ユニットだけでなく、金属管のようなワークが進行する方向に複数ユニット設置して、連続的に目的とする加工を行うようにすることができる。【０１１２】
いずれの場合であっても、床面上に配置しているサーボモーター９、ユニバーサルジョイント８の部分は、簡単にターンテーブル１から切り離すことができる。そこで、例えば、サーボモーター９の下端側にキャスターを取り付けておき、サーボモーター９、ユニバーサルジョイント８をターンテーブル１から切り離して、他の場所に移動することができる。【０１１３】
同様に、サーボモーター９の下端側にキャスターを取り付けておき、支柱１１を床面上に浮かび上がらせて、当該サーボモーター９の下端側のキャスターにより、図１０図示のユニット全体を希望する場所に簡単に移動させることができる。【０１１４】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明のロールフォーミング装置に採用されている成形ロールが回転力伝達手段と結合している状態を説明する正面図。
【図２】図１において、回転力伝達手段と結合している成形ロールに対して回転支持軸が挿入される状態を説明する正面図。
【図３】図１において、回転支持軸、成形ロール、回転力伝達手段の結合形態を説明する斜視図。
【図４】本発明のロールフォーミング装置に採用される一対の成形ロールの配置形態を示す正面図。
【図５】本発明のロールフォーミング装置に採用される一対の成形ロールの他の配置形態を示す正面図。
【図６】本発明のロールフォーミング装置に採用されるアイドラーロール支持具によって支持されるアイドラーロールの配置形態の一例を示す斜視図。
【図７】本発明のロールフォーミング装置に採用されるアイドラーロール支持具を説明する側面図。
【図８】従来のアイドラーロールの支持構造を説明する側面図。
【図９】従来のアイドラーロールの支持構造を説明する他の側面図。
【図１０】ユニット化された本発明のロールフォーミング装置の一例を説明する斜視図。
【図１１】成形ロールの回転方向と従来方式のロールフォーミングによって加工された製品の断面形状との関係を説明する概略図。
【図１２】成形ロールの回転方向と本発明の方式のロールフォーミングによって加工された製品の断面形状との関係を説明する概略図。
【図１３】本発明のロールフォーミング装置における、回転支持軸、成形ロール、回転力伝達手段の結合形態を説明する他の斜視図。
【図１４】図１３の状態を別の角度から表わした斜視図。
【図１５】従来のロールフォーミング装置の配置構成を説明する正面図。
【図１６】従来のロールフォーミング装置の配置構成を説明する平面図。
【図１７】従来のロールフォーミング装置において回転駆動手段としてサーボモーターが採用されている場合の配置構成を説明する正面図。
【図１８】この発明におけるロール及びロール支持機構の一例を説明する正面図。
【図１９】図１８の一部を省略した側面図。
【符号の説明】
【０１１６】
１  ターンテーブル
２  成形ロール
３  入力側掛合手段(キー)
４  ロール側掛合手段（溝)
５  成形ロールの中央部に形成されている孔
６  ターンテーブルの中央に形成されている孔
７  支持軸
８  ユニバーサルジョイント
９  サーボモーター
１２  アイドラーロール
２０  アイドラーロールの支持具
２１  アイドラーロールの支持部
２２  アイドラーロール
２３  アイドラーロールの回転支持軸
２４  溝条
２５  被成形材（ワーク）
【図１】
2009035106.tif 000003
【図２】
2009035106.tif 000004
【図３】
2009035106.tif 000005
【図４】
2009035106.tif 000006
【図５】
2009035106.tif 000007
【図６】
2009035106.tif 000008
【図７】
2009035106.tif 000009
【図８】
2009035106.tif 000010
【図９】
2009035106.tif 000011
【図１０】
2009035106.tif 000012
【図１１】
2009035106.tif 000013
【図１２】
2009035106.tif 000014
【図１３】
2009035106.tif 000015
【図１４】
2009035106.tif 000016
【図１５】
2009035106.tif 000017
【図１６】
2009035106.tif 000018
【図１７】
2009035106.tif 000019
【図１８】
2009035106.tif 000020
【図１９】
2009035106.tif 000021
【国際調査報告】
2009035106.tif 000022
2009035106.tif 000023
2009035106.tif 000024
2009035106.tif 000025