(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非円形断面の長尺ワーク（２）を直線的に送り出すワークフィーダ（１０）と、
送られてきた長尺ワーク（４）を通す、直線状のワーク導通孔（２７）を有し、前記ワークフィーダ（１０）の供給軸（Ｚ）廻りに旋回可能に設けられ、取付け角度を変更することのできる第１の型（２８）と、
第１の型（２８）から送られてきた長尺ワーク（２）を通すワーク導通孔（３８）を有し、長尺ワーク（２）を曲げる第２の型（３９）とからなる長尺ワークの曲げ・捩り加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は長尺ワークの曲げ・捩り加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の原理図であり、従来の長尺ワークの曲げ・捩り加工装置１００において、長尺ワーク（以下「ワーク」と記す。）１０１をワークフィーダ１０２により図中Ｚ方向に送り出し、固定型１０３がガイドし、可動型１０４で曲げ・捩りを行なう、即ち可動型１０４をＸ軸及びＹ軸方向に移動し、且つ各軸回りに傾けることで曲げ加工を施し、Ｚ軸廻りに回転させることで捩り加工を行なう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、可動型１０４で曲げとＺ軸廻りの捩りとを行なうと、捩りによる曲げ応力が発生して曲げが精度良く行なえない問題がある。以下に図によって説明する。
【０００４】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の作用図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は（ａ）を片持ばりに置き換えた撓み線図、（ｃ）は曲げモーメント線図である。
（ａ）において、ワーク１０１を固定型１０３によりガイドし、可動型１０４により上方に曲げ、且つ捩りトルクＴを付与する。
【０００５】
（ｂ）において、ワーク１０１の図心軸をはりの中立軸とし、この中立軸において、固定型１０３の出口部を点Ａとし、（ａ）に示した可動型１０４の作用点を点Ｐとする。
また、点Ｐから固定型１０３方向に任意の距離ｚをとり、その点を点Ｑとする。
点Ｐに上向きに荷重Ｗが作用することで、点Ｑには曲げモーメントＭ＝Ｗｚが作用する。点Ｐと点Ａとの距離をＬとすると、点Ａに最大曲げモーメントＭ０＝ＷＬが作用する。
曲げモーメントＭにより、中立軸は、点ＡでＺ軸に接し、点Ａから点Ｐ方向にむかいＺ軸直角方向への撓みが大きくなり２次曲線的に撓む。
【０００６】
点Ｐの接線をＫ軸とし、このＫ軸と任意の点Ｑとの距離をｕとすると、点Ｐにおいて与えた捩りトルクＴはＫ軸廻りに作用する。
しかし、この捩りトルクＴは、点Ｐ以外の任意の点Ｑにおいては、距離ｕにより、捩りトルクＴとしてではなく、曲げモーメントＴｍとして作用する。
【０００７】
（ｃ）において、任意の点ＱにおけるＹ方向に生じた曲げモーメントＭと、この曲げモーメントＭと直角方向即ちＸ方向に生じた曲げモーメントＴｍとの合成曲げモーメントをＲとすると、捩りによる曲げモーメントＴｍにより、合成曲げモーメントＲは曲げモーメントＭに対して角度θずれた方向に生じる。同様に、点Ａで生じる最大合成曲げモーメントＲ０は、最大曲げモーメントＭ０に対して角度θ０ずれた方向に生じる。
曲げ加工においては、ワークは概ね最大合成曲げモーメントＲ０の方向に曲がるので、ワーク１０１は与えた曲げ方向に対し少なくとも角度θ０だけずれた方向に曲がる。
従って、曲げ加工と捩り加工とを一個の可動型１０４で行なうと曲げ加工が精度良く行なえないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、長尺ワークに曲げ加工と捩り加工を施す場合に曲げ加工を精度良く行なうことができる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、非円形断面の長尺ワークを直線的に送り出すワークフィーダと、送られてきた長尺ワークを通す、直線状のワーク導通孔を有し、前記ワークフィーダの供給軸廻りに旋回可能に設けられ、取付け角度を変更することのできる第１の型と、この型から送られてきた長尺ワークを通すワーク導通孔を有し、長尺ワークを曲げる第２の型とから長尺ワークの曲げ・捩り加工装置を構成した。
【００１０】
長尺ワークに曲げ加工と捩り加工を施す場合に、第１の型でワークフィーダの供給軸廻りに捩り加工をするので、曲げ加工を捩り加工の影響を受けることなく精度良く行なうことができる。
また、第１の型に捩り機構を設けたので、第２の型を簡単な構成とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の分解斜視図であり、長尺ワークの曲げ・捩り加工装置１は、ワークフィーダ１０と、第１の型部２０と、第２の型部３０と、中子送り部５０とで構成したものであり、以下に各構成を詳しく説明する。
【００１２】
ワークフィーダ１０は、駆動用サーボモータ１１と、このサーボモータ１１の軸端に取付けた駆動用プーリ１２、タイミングベルト１３、従動用プーリ１４と、この従動用プーリ１４で廻されるボールスクリューシャフト１５と、このボールスクリューシャフト１５が回転することによりＺ方向に直線的に移動するスライダ１６と、このスライダ１６に載せた押し金１７とからなる。
なお、ワークフィーダ１０は、押し金１７を２点鎖線で示した長尺のワーク２の後端に当て、第１の型部２０及び第２の型部３０の加工の進行に合わせて長尺のワーク２をＺ軸に沿って直線的に送り出すものである。
【００１３】
第１の型部２０は、支持台２１，２２，２３と、これらの支持台２１，２２，２３にローラ２４…（…は複数を示す。）を介して回転可能に支持した略半円筒形の回転胴２５と、この回転胴２５を図中Ｚ軸廻りに旋回させるボールスクリュー付きサーボモータ２６と、回転胴２５に取付けた第１の型２８と、この第１の型２８に開けたワーク導通口２７とからなる。
【００１４】
第１の型２８は、ワーク２にＺ軸廻りに捩りを与えるものである。
【００１５】
第２の型部３０は、固定壁３１と、この固定壁３１に図中Ｘ方向に移動可能に取付けたＬ字形移動台３２と、このＬ字形型移動台３２に図中Ｙ方向に移動可能に取付けたスライドベース３３，３３と、このスライドベース３３，３３に図中Ｚ方向に移動可能に取付けた門形移動台３４と、この門形移動台３４にＹ軸廻りに旋回可能に支持された回転テーブル３５と、この回転テーブル３５に取付けた受け台３６と、この受け台３６に図中Ｘ軸廻りに旋回可能に支持された固定板３７と、この固定板３７に取付け、中央にワーク２の外形に合せたワーク導通孔３８を開けた第２の型３９と、Ｘ方向移動用サーボモータ４０と、Ｙ方向移動用モータ４１、４２と、Ｚ方向移動用サーボモータ４３と、Ｘ軸廻りの取付け角度変更用サーボモータ４４と、Ｙ軸廻りの取付け角度変更用サーボモータ４５とからなる。
【００１６】
第２の型３９はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に移動可能且つ、Ｙ軸及びＸ軸廻りに旋回可能である。
第１の型２８に捩り機構を設けたので、第２の型３９を簡単な構成とすることができる。
【００１７】
中子送り部５０は、架台５１と、この架台５１に取付けたモータ５２と、このモータ５２により回転するプーリ５３、プーリ５４、タイミングベルト５５と、このタイミングベルト５５と共にＺ方向に移動する移動台５６と、この移動台５６に載ったサーボモータ５７と、このサーボモータ５７によりＺ軸方向に移動するサポートロッド５８とからなる。
中空のワーク２は、曲げ加工の際つぶれ易い。そこで、第２の型３９近傍において中子と称するつぶれ防止材を使用する。その度にサポートロッド５８でワーク２の後部開口から挿入するのが中子送り部５０である。
【００１８】
以上に述べた長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の作用を次に説明する。
図２は本発明に係る長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の作用図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は（ａ）の状態を片持ばりに置き換えた撓み線図、（ｃ）は曲げモーメント線図である。
（ａ）において、ワーク２を、第２の型３９により上方に曲げ、また第１の型２８により捩りトルクＴを付与する。
【００１９】
（ｂ）において、ワーク２の図心軸を中立軸とし、この中立軸において、第１の型２８の出口部を点Ａとし、（ａ）に示した第２の型３９の作用点を点Ｐとする。
また、点Ｐから第１の型２８方向に任意距離ｚをとり、その点を点Ｑとし、点ＱとＺ軸との距離をｙとする。
点Ｐに荷重Ｗが作用することで、点Ｑには曲げモーメントＭ＝Ｗｚが作用する。この曲げモーメントＭにより、中立軸は、点ＡでＺ軸に接し、点Ａから点Ｐ方向にむかい距離ｙが大きくなる２次曲線的に撓む。
点Ｐと点Ａとの距離をＬとすると、点Ａに最大曲げモーメントＭ０＝ＷＬが作用する。
一方第１の型２８で付与された捩りトルクＴは、Ｚ軸廻りに作用し、点Ａ以外の任意の点Ｑには距離ｙにより、捩りトルクＴとしてではなく、曲げモーメントＴｍとして作用する。
【００２０】
（ｃ）において、荷重ＷによるＹ方向に生じた曲げモーメントＭと、この曲げモーメントＭと直角方向即ちＸ方向に生じた曲げモーメントＴｍとの合成曲げモーメントをＲとすると、捩りによる曲げモーメントＴｍにより、合成曲げモーメントＲは曲げモーメントＭに対して角度θずれた方向に生じる。
しかし、点Ａでは曲げモーメントＴｍは発生しないのでθは０（ゼロ）であり、最大曲げモーメントＭ０の作用方向はずれない。
【００２１】
図３（ａ），（ｂ）は長尺ワークの曲げ・捩り加工装置によりワークに作用する合成曲げモーメント線図の比較例である。
（ａ）は図６（ｃ）で示した従来の長尺ワークの曲げ・捩り加工装置によりワークに作用する合成曲げモーメントＲの線図である。
今、塑性変形が起きる曲げモーメントの大きさをＫとすると、曲げ加工はＫを超える合成曲げモーメントＲにより行なわれ、ワークは合成曲げモーメントＲの方向に曲がる。
Ｋを超える合成曲げモーメントＲが発生するのは最大合成曲げモーメントＭ０が発生する点Ａ近傍であり、ワークは曲げ加工として与えた曲げモーメントＭに対して少なくとも角度θ０ずれた方向に曲がる。
この角度θ０により精度良く曲げ加工を行なうことができない。
【００２２】
（ｂ）は図２（ｃ）で示した本発明に係る長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の合成曲げモーメントＲの線図である。
塑性変形が起きる曲げモーメントＫを超える合成曲げモーメントＲが発生する部分は最大曲げモーメントＭ０が発生するＡ点近傍の僅かな部分であり、この範囲においては曲げモーメントＭと合成曲げモーメントＲのずれ角度θはほとんどない。
従って長尺のワーク２に曲げ加工と捩り加工を施す場合に、第１の型２８でワークフィーダ１０の供給軸廻りに捩り加工をするので、第２の型３９による曲げ加工を捩り加工の影響を受けることなく精度良く行なうことができる。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る長尺ワークの曲げ・捩り加工装置による実施例であり、（ａ）は加工後のワークの斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は正面図である。
Ｘ方向に半径ＲＸ、Ｙ方向に半径ＲＹの曲げ加工をし、Ｚ軸廻りに角度αで捩り加工を施したワーク２を示した。
【００２４】
尚、上記実施の形態において、曲げ加工は３次元曲げあるが２次元曲げでも同様である。
また、各駆動部は電動モータであるが油圧モータ、油圧又は空圧シリンダでもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の長尺ワークの曲げ・捩り加工装置は、非円形断面の長尺ワークを直線的に送り出すワークフィーダと、送られてきた長尺ワークを通す、直線状のワーク導通孔を有し、前記ワークフィーダの供給軸廻りに旋回可能に設けられ、取付け角度を変更することのできる第１の型と、この型から送られてきた長尺ワークを通すワーク導通孔を有し、長尺ワークを曲げる第２の型とからなるので、長尺ワークに曲げ加工と捩り加工を施す場合に、第１の型でワークフィーダの供給軸廻りに捩り加工をするため、曲げ加工を捩り加工の影響を受けることなく精度良く行なうことができる。
また、第１の型に捩り機構を設けたので、第２の型を簡単な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の分解斜視図
【図２】本発明に係る長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の作用図
【図３】長尺ワークの曲げ・捩り加工装置によりワークに作用する合成曲げモーメント線図の比較例
【図４】本発明に係る長尺ワークの曲げ・捩り加工装置による実施例
【図５】従来の長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の原理図
【図６】従来の長尺ワークの曲げ・捩り加工装置の作用図
【符号の説明】
１…長尺ワークの曲げ・捩り加工装置、２…ワーク、１０…ワークフィーダ、２０…第１の型部、２４…ローラ、２５…回転胴、２６…サーボモータ、２７…ワーク導通孔、２８…第１の型、３０…第２の型部、３８…ワーク導通孔、３９…第２の型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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