(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一テーパ形状の上ロール及び下ロールと、一対のストレート形状のサイドロールとを備え、上ロールと下ロールとを同一径の部分を対向させて下ロールを昇降自在に配置し、各サイドロールの両端をそれぞれ単独で昇降させる装置を配し、前記サイドロールの近傍に、上ロールの軸方向に対し平行に移動する位置決め具を設け、製品となる円錐パイプの小径、大径及び長さの値を制御部に入力すると、上ロールの外周面の展開形状が前記円錐パイプの扇状材料の形状に一致する軸方向の位置と回転数とが求められ、その位置に扇状材料をセットできるように前記位置決め具が移動し、扇状材料を前記位置決め具の内周縁に沿わせて上下ロールの間に挟むと、上ロールが前記制御部の算出した回転数に従って駆動され、その駆動に伴い扇状材料が上下ロールとの間にスリップを生じることなく、内周側と外周側の移動長さの差に応じた速度で送られて、サイドロールの各端の昇降を制御することにより円錐に形成され、端曲げが行われるようにした円錐パイプの製造装置。
【請求項２】
前記一対のサイドロールの昇降制御においては、一方のサイドロールを扇状材料のテーパに平行に上昇させて円錐状の加工進行に追随させ、他方のサイドロールを下降させた状態で加工側に扇状材料を送り込み、その送り方向の反転時には上記と逆の動作をするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の円錐パイプ製造装置。
【請求項３】
前記一対のサイドロールの外周に、複数の環状リングをサイドロールに対し回転自在に設け、各サイドロールと扇状材料との滑りを防止するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の円錐パイプ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホッパ、サイロ、レジューサ等に使用する円錐パイプを、扇状の金属板をロールで曲げることにより製造する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、円錐パイプの製造に際し、ストレート形状の３本又は４本のロールで扇状材料を挟み、その内周縁がロールの軸方向に移動するのを規制しつつ扇状材料を送って円錐状に曲げる装置が用いられているが、このような装置では、扇状材料の送り調整等が難しく、作業者に高度な熟練が要求されるほか、扇状材料は内周側と外周側とで移動長さが異なるため、ロールと材料との間に滑りが生じ、製品の外周面にスリップ痕が残ったり、また、扇状材料の内周縁の移動を規制する際、その端面が潰れたりするという問題がある。
【０００３】
上記のような問題は、製造すべき円錐パイプの仕様に対応したテーパ状ロールで加工すれば生じないが、この場合、製品の種類ごとにロールを用意しておき、これらを交換しなければならず、多大な手間とコストを要する。
【０００４】
これらの問題に対処するため、特開平７−９６３３０号公報では、３本のテーパ状ロールを、それぞれシャフトに対して自由に回転できる状態と、固定された状態とを選択できる複数の分割ロールから構成し、扇状材料の送りに必要な最小限の分割ロールのみをシャフトに固定し、他の分割ロールをシャフトに対し自由に回転可能として前記スリップを抑制し、様々な円錐パイプを製造できるようにした装置が提案されている。
【０００５】
しかしながら、この装置は、固定した分割ロールとの擦れにより製品の外周面に残るスリップ痕が需要者の許容範囲を越える場合には使用できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、様々な円錐パイプをスリップ痕や端面の潰れ等の瑕疵なく容易に製造できる装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するため、この発明に係る装置は、同一テーパ形状の上ロール及び下ロールと、一対のストレート形状のサイドロールとを備え、上ロールと下ロールとを同一径の部分を対向させて下ロールを昇降自在に配置し、各サイドロールの両端をそれぞれ単独で昇降させる装置を配し、前記サイドロールの近傍に、上ロールの軸方向に対し平行に移動する位置決め具を設け、この位置決め具に内周縁を沿わせて所定の位置にセットした扇状材料を上下ロールの間に挟み、上ロールの回転駆動に伴い内周側と外周側の移動長さの差に応じた速度で送りつつ、サイドロールの各端の昇降を制御して円錐に成形し、端曲げを行うこととしたのである。
【０００８】
このように構成すると、様々な製品の扇状材料を上下ロールとの間に滑りを生じさせることなく曲げることができ、また、端曲げを通常の円弧曲げに連続した曲率で行うことができる。
【０００９】
さらに、前記各サイドロールの近傍に、上ロールの軸方向に移動する位置決め具を設け、この位置決め具に扇状材料の内周縁を沿わせることにより、扇状材料を所定の位置にセットできるようにすると、作業性及び精度が向上する。
【００１０】
また、前記サイドロールの外周に複数の環状リングを設けると、サイドロールをテーパ状としなくても、サイドロールと扇状材料との滑りが防止されるので、サイドロールの複雑な制御を行うことなく、良好な仕上がりが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示すように、この発明に係る円錐パイプの製造装置は、同一テーパ形状の上ロール１及び下ロール２と、前後一対のサイドロール３、４とを備えており、サイドロール３、４の両側方には位置決め具５が設けられている。
【００１２】
前記上ロール１と下ロール２とは、図３及び図５に示すように、同一径の部分が対向するように軸線を揃えて配置され、下ロール２は油圧シリンダ６の駆動により昇降する。下ロール２の両端部は球面滑り軸受７を介して油圧シリンダ６の連結杆８に連結され、この連結杆８はフレームに固設されたガイド８ａに案内される。そして、下ロール２が昇降しても、上下ロール１、２の対面部は常に平行に保たれるようになっている。
【００１３】
上ロール１の大径側端部には、図１乃至図３に示すように、減速機付きモータ９が接続され、このモータ９の駆動に伴い上ロール１は回転する。上ロール１の小径側端部は、図６に示すように、シリンダ１０の伸縮に伴いピン１１を軸として起伏する支持片１２により軸受１３を介して支持され、軸受１３の内面は上ロール１の軸端部に対応したテーパとなっている。この支持片１２を伏倒させると、上ロール１の小径側端部は軸受１３から抜け出してフリーとなる。
【００１４】
前記サイドロール３、４は、図２及び図４に示すように、両端部を除いて径が等しいストレート状のものであり、その両端部は、図４及び図５に示すように、それぞれ球面滑り軸受１５を介して油圧シリンダ１４の連結杆１６に連結され、油圧シリンダ１４の駆動により単独に昇降可能とされている。この連結杆１６はフレームに固設されたガイド１６ａに案内され、サイドロール３、４の軸線の傾きは、成形する製品の形状に応じて任意の角度に設定できるようになっている。また、サイドロール３、４の外周には多数の環状リング１７が嵌められており、この環状リング１７として、ころがり軸受が使用されている。
【００１５】
前記位置決め具５は、図２及び図５に示すように、円柱状のロールであり、スライダ１８に上下方向の軸を中心として回動自在に取り付けられている。スライダ１８は、上ロール１の軸方向に延びるレール１９に載置され、同方向のねじ軸２０に螺合している。ねじ軸２０の一端にはサーボモータ２１が接続され、このサーボモータ２１でねじ軸２０を回転させることにより、位置決め具５はスライダ１８と共にレール１９に沿って移動する。
【００１６】
この装置では、図示省略した制御部に製品の仕様を入力すると、油圧シリンダ６、モータ９、油圧シリンダ１４及びサーボモータ２１がプログラムに基づいて自動的に制御される。
【００１７】
いま、上記のような装置を使用して、図７に示すように、小径Ａ、大径Ｂ、長さＬの円錐パイプを製造する場合を考える。この装置の制御部には、製品となる円錐パイプの小径Ａ、大径Ｂ、長さＬを入力する。なお、この小径Ａ及び大径Ｂは製品の内径又は外径であるが、材料の厚さが大きい場合には、その板厚ｔを入力し、位置決め具５の位置算出時に補正する。以下、制御部で行われる処理を、円錐曲げ加工の理論にと共に解説する。
【００１８】
まず、次式により円錐パイプの頂角θを求める。
【００１９】
【数１】
0003547640.tif 000002
【００２０】
ここで、上ロール１の回転時にその外周面の展開形状が上記円錐パイプの扇状材料の形状に一致する場所が上ロール１の軸方向には存在する。この小径端側からの位置ｘと回転数ｎとを求める。
【００２１】
図８に示すように、上ロール１の頂角β、小径Ｃ、大径Ｄは既知であり、位置ｘにおける上ロール１の直径をＥ、そこから円錐パイプの母線の長さｙだけ離れた位置の直径をＦとする。このｙは、図７を参照して、次式により求められる。
【００２２】
【数２】
0003547640.tif 000003
【００２３】
そして、上ロール１において、式（１）と同様に、
【００２４】
【数３】
0003547640.tif 000004
【００２５】
の関係が得られ、式（１）及び式（３）より、
【００２６】
【数４】
0003547640.tif 000005
【００２７】
の関係が得られる。
また、上ロール１の位置ｘ、ｙ及び小径Ｃと直径Ｅ、Ｆとの関係は、
【００２８】
【数５】
0003547640.tif 000006
【００２９】
式（４）のＦ−Ｅに式（７）の右辺を代入し、
【００３０】
【数６】
0003547640.tif 000007
【００３１】
このｙに式（２）の右辺を代入し、
【００３２】
【数７】
0003547640.tif 000008
【００３３】
上ロール１の直径Ｅの部分での周長と円錐パイプの小径側周長とは等しくなることから、
【００３４】
【数８】
0003547640.tif 000009
【００３５】
このＥに式（５）の右辺を代入し、
【００３６】
【数９】
0003547640.tif 000010
【００３７】
の関係が得られる。
上記式（９）及び式（１１）から分かるように、小径Ａ、大径Ｂ、長さＬの値を制御部に入力すると、円錐パイプの扇形材料をセットすべき位置ｘと上ロール１の回転数ｎが算出される。
【００３８】
次に、位置決め具５の位置づけ場所の算出法を図２を参照しつつ解説する。
上述のように、上ロール１に対して扇形材料Ｍをセットすべき位置ｘは求められており、扇形材料Ｍの小径側の半径Ｒは、図７を参照して、
【００３９】
【数１０】
0003547640.tif 000011
【００４０】
により求められることから、その中心Ｏは特定される。
この扇形材料Ｍの中心Ｏから位置決め具５の中心までの距離Ｓは、位置決め具５の半径をｒとすると、
【００４１】
【数１１】
0003547640.tif 000012
【００４２】
このＲに式（１２）の右辺を代入し、
【００４３】
【数１２】
0003547640.tif 000013
【００４４】
扇形材料Ｍの中心Ｏから位置決め具５の中心までの上ロール１の軸線に平行な線に沿った距離Ｑが位置決め具５を位置づけるべき場所であり、この距離Ｑは、
【００４５】
【数１３】
0003547640.tif 000014
【００４６】
で表され、そのＳに式（１４）の右辺を代入し、
【００４７】
【数１４】
0003547640.tif 000015
【００４８】
の関係が得られる。
この式（１６）から分かるように、上記制御部への入力値に基づいて、位置決め具５を位置づけるべき場所が算出され、サーボモータ２１の駆動により位置決め具５がＱ点に位置づけられるので、位置決め具５に扇形材料Ｍの内周縁を沿わせることにより、扇形材料Ｍを容易に所定の場所にセットすることができる。
【００４９】
そして、扇形材料Ｍをセットした後、下ロール２を上昇させて扇形材料Ｍを上下ロール１、２でクランプし、上ロール１を回転させると、下ロール２は従動回転して扇形材料Ｍが送られる。この送りと共に、サイドロール３又は４の各端の上昇を個別に制御することにより、扇状材料Ｍの曲げ径に対応するようにサイドロール３又は４を傾動させつつ上昇させ、前記算出値に従って上ロール１の正逆回転を数回繰り返して扇状材料Ｍの曲げ加工を行う。このとき、加工側の反対側に位置するサイドロール３又は４は下降させておく。
【００５０】
上述の曲げ加工において、扇形材料Ｍは、内周側と外周側の移動長さの差に応じた速度で上下ロール１、２により送られるので、扇形材料Ｍと上下ロール１、２との間に滑りが生じることがない。
【００５１】
また、サイドロール３、４の外周に多数の環状リング１７を設けているので、サイドロール３、４がストレート状のものであっても、その外周と扇形材料Ｍとの間に滑りが生じることがない。
【００５２】
また、扇形材料Ｍは上下ロール１、２でしっかり挟まれて送られるため、途中でずれる恐れがない。このため、成形途中に扇形材料Ｍの送りを案内するガイドロール等を設ける必要がない。
【００５３】
このように、上記装置では、製造すべき種々の製品の仕様を制御部に入力することにより、様々な製品を、外周面にスリップ痕を残したり、端面を潰したりすることなく、美しく仕上げることができる。
【００５４】
なお、理論的には、上下ロール１、２及びサイドロール３、４の長さを無限大にすれば、どのような円錐パイプでも製造することができるが、実際には、需要のある製品を製造可能な範囲内で各ロール１乃至４の寸法を定める。
【００５５】
ところで、上記加工では、扇形材料Ｍの両端部に不十分な成形部が残る。この部分を成形するため、上記装置では、図９（ａ）に示すように、扇形材料Ｍの後端を上下ロール１、２の中心を結ぶ線に合わせ、サイドロール４を上昇させて扇形材料Ｍの後端部の不十分な成形部をプレスする。なお、このとき、サイドロール３は下降させておく。また、図９（ｂ）に示すように、扇形材料Ｍの前端を上下ロール１、２の中心を結ぶ線に合わせ、サイドロール４が下降した状態でサイドロール３を上昇させ、扇形材料Ｍの前端部の不十分な成形部をプレスする。
【００５６】
この装置では、上記のように扇形材料Ｍの端曲げを通常の円弧曲げに連続した曲率で行うことができるので、その境界部が直線状に残ることがない。
【００５７】
そして、上記のように端曲げ加工を行った後、図６に示すように、支持片１２を伏倒させて、上ロール１の自由端から製品を取り出す。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る装置を用いると、扇状材料が内周側と外周側の移動長さの差に応じた速度で送られ、また端曲げも行えるので、高度に熟練した作業者でなくても、様々な円錐パイプをスリップ痕等の瑕疵なく容易に製造できる。
【００５９】
また、ロールを交換する必要がないため、ロール交換に伴う段取り時間が削減でき、ロールの保管場所も不要となり、狭いスペースでも能率よく作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る円錐パイプ製造装置の実施形態の斜視図
【図２】同上の円錐パイプ製造装置の概略平面図
【図３】同上の上下ロールの配置を示す正面図
【図４】同上のサイドロールを示す縦断正面図
【図５】同上の円錐パイプ製造装置の概略縦断側面図
【図６】同上の上下ロールの小径側支持部を示す縦断正面図
【図７】円錐パイプ製品の各部定義の説明図
【図８】上ロールの各部定義の説明図
【図９】端曲げ加工状態の説明図
【符号の説明】
１  上ロール
２  下ロール
３、４  サイドロール
５  位置決め具
６、１４  油圧シリンダ
７、１５  球面滑り軸受
８ａ、１６ａ  ガイド
９  モータ
１７  環状リング
２１  サーボモータ
Ｍ  扇状材料
【図１】
0003547640.tif 000016
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003547640.tif 000019
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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