(57)【要約】【課題】成形時にワークに生じるスプリングバックを小さくして主ロールの設計を容易にするようにする。【解決手段】第１副ロール２は、シリンダ２１の駆動により、主ロール１の鉛直下方で主ロール１の半径方向に沿って昇降する。第２副ロール３及び第３副ロール４は、シリンダ３１及び４１の駆動によって主ロール１の半径方向に移動し、モータ３２及び４２の駆動によって主ロール１の周方向に移動する。第２副ロール３及び第３副ロール４は、その周面における最も主ロール１に近接する部分が、移動範囲Ｓ１及びＳ２内の任意の点に位置するように移動する。【選択図】図１
2015211983.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管体に成形する管体成形装置であって、
主ロールと、
前記主ロールの周囲における所定の移動範囲内の任意の位置に移動自在にされた複数の副ロールと、
前記主ロールに一定の押圧力で当接した状態で前記任意の位置への移動力を前記複数の副ロールに供給する複数の駆動部と、
主ロールに対する所定の位置に可塑性板状素材のワークを搬入する工程と、
前記複数の副ロールのうちの少なくとも１つの副ロールを、前記ワークを挟んで前記主ロールの周面に一定の押圧力で当接させた状態で、前記主ロールの周面の少なくとも一部に倣って移動させる駆動部と、
を含む管体成形装置。
【請求項２】
可塑性板状素材のワークを曲げ加工により管体に成形する管体成形装置であって、
主ロールと、
前記主ロールと平行にして前記主ロールの鉛直下方に配置され、回転自在、かつ前記主ロールの鉛直方向に移動自在に支持された第１副ロールと、
それぞれ前記主ロールの軸方向に直交する垂直面内で前記第１副ロールを挟んで前記主ロールと平行に配置され、回転自在、かつ垂直面内における前記主ロールの外側で前記主ロールの軸を中心とする２つの同心円の間の任意の位置に移動自在に支持された第２副ロール及び第３副ロールと、
前記第１副ロールに鉛直方向の移動力を供給する第１副駆動部と、
それぞれ前記第２副ロール及び第３副ロールのそれぞれがワークを挟んで前記主ロールに一定の押圧力で当接した状態で、前記第２副ロール及び第３副ロールのそれぞれに垂直面内における前記主ロールの外側で前記主ロールの軸を中心とする２つの同心円の間の任意の位置への移動力を供給する第２駆動部及び第３副駆動部と、を備えた管体成形装置。
【請求項３】
前記主ロールは、軸廻りに回転自在に支持された円柱状を呈し、
前記主ロールに軸廻りの回転を供給する主駆動部を備えた請求項１に記載の管体成形装置。
【請求項４】
前記第２副駆動部及び前記第３副駆動部のそれぞれは、前記第２副ロール及び前記第３副ロールを前記主ロールの半径方向に沿って移動させる直線駆動部と、前記第２副ロール及び前記第３副ロールを前記主ロールの軸廻りに回転させる旋回駆動部と、で構成した請求項３に記載の管体成形装置。
【請求項５】
前記第２副駆動部及び前記第３副駆動部のそれぞれの前記旋回駆動部は、前記主ロールの軸方向における第１の端部側及び第２の端部側に配置した請求項４に記載の管体成形装置。
【請求項６】
前記主ロールは、前記第１〜第３副ロールに対向する加工位置と、前記第１〜第３副ロールに対向しない退避位置と、の間に、軸方向に移動自在にした請求項２乃至５のいずれかに記載の管体成形装置。
【請求項７】
可塑性板状素材のワークを曲げ加工により管体に成形する管体成形装置であって、
軸廻りに回転自在に支持された円形断面の主ロールと、
それぞれ前記主ロールの軸方向に直交する垂直面内で前記主ロールを挟んで前記主ロールと平行に配置され、回転自在、かつ垂直面内における前記主ロールの外側で前記主ロールの中心軸と同一水平面内の軸廻りに所定の角度範囲で前記ワークを挟んで前記主ロールの周面に当接する位置に移動自在に支持された第１副ロール及び第２副ロールと、
前記主ロールに軸廻りの回転を供給する主駆動部と、
それぞれ前記第１副ロール及び第２副ロールのそれぞれがワークを挟んで前記主ロールに一定の押圧力で当接した状態で、前記第１副ロール及び第２副ロールのそれぞれに垂直面内における前記主ロールの外側で前記主ロールの中心軸と同一水平面内の軸廻りに所定の角度範囲で前記ワークを挟んで前記主ロールの周面に当接する位置への移動力を供給する第１副駆動部及び第２副駆動部と、を備えた管体成形装置。
【請求項８】
前記主ロールは、軸廻りに回転自在に支持された円柱状を呈し、
前記主ロールに軸廻りの回転を供給する主駆動部を備えた請求項７に記載の管体成形装置。
【請求項９】
主ロールと、前記主ロールの周囲における所定の移動範囲内の任意の位置に移動自在にされた複数の副ロールと、前記主ロールに一定の押圧力で当接した状態で前記任意の位置への移動力を前記複数の副ロールに供給する複数の駆動部と、を準備し、
主ロールに対する所定の位置に可塑性板状素材のワークを搬入する工程と、
前記複数の副ロールのうちの少なくとも１つの副ロールを、前記ワークを挟んで前記主ロールの周面に一定の押圧力で当接させた状態で、前記主ロールの周面の少なくとも一部に倣って移動させる工程と、
を含む管体成形方法。
【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管体に成形する管体成形装置及び管体成形方法に関する。
【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の管体に成形する際には、複数のロールを回転自在に備えた管体成形装置が用いられる。
【０００３】
第１の管体成形装置として、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の管体成形装置として、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、主ロールと弾性ロールとのニップ間にワークを通過させ、ワークを主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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、第１及び第２の管体成形装置では、主ロールと複数の副ロールとがワークを挟んで圧接した状態で、主ロールを回転させることによってワークを円筒形状の管体に成形するため、ワークに大きな内部応力が生じ、所謂スプリングバックによって成形後にワークの径が拡大する。このため、主ロールの外径を所望の管体の内径よりも小さく設定する必要があり、主ロールの設計が困難になる。
【０００６】
この発明の目的は、成形時にワークに生じるスプリングバックを小さくして主ロールの設計を容易にすることができる管体成形装置及び管体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】
【０００７】
この発明の管体成形装置は、主ロール、第１〜第３副ロール、主駆動部、第１〜第３副駆動部を備えている。主ロールは、軸廻りに回転自在に支持されている。第１副ロールは、主ロールと平行にして主ロールの鉛直下方に配置され、回転自在、かつ主ロールの鉛直方向に移動自在に支持されている。第２副ロール及び第３副ロールは、それぞれ主ロールの軸方向に直交する垂直面内で第１副ロールを挟んで主ロールと平行に配置され、回転自在、かつ垂直面内における主ロールの外側で主ロールの軸を中心とする２つの同心円の間の任意の位置に移動自在に支持されている。主駆動部は、主ロールに軸廻りの回転を供給する。第１副駆動部は、ワークを挟んで主ロールを一定の圧力で押圧する状態を維持しつつ第１副ロールに鉛直方向の移動力を供給する。第２駆動部及び第３副駆動部は、それぞれ第２副ロール及び第３副ロールにワークを挟んで主ロールを一定の圧力で押圧する状態を維持しつつ垂直面内における主ロールの外側で主ロールの軸を中心とする２つの同心円の間の任意の位置への移動力を供給する。
【０００８】
主ロールと第１副ロールとによって可塑性板状素材のワークを挟持した状態で、第２副駆動部及び第２副駆動部を選択的に動作させると、主ロールの外形に倣って第２副ロール及び第３副ロールが変位し、主ロールの外形に応じた形状にワークが変形する。
【０００９】
この構成において、第２副駆動部及び第３副駆動部のそれぞれは、第２副ロール及び第３副ロールを主ロールの半径方向に沿って移動させる直線駆動部と、第２副ロール及び第３副ロールを主ロールの軸廻りに回転させる旋回駆動部と、で構成することができる。直線駆動部と旋回駆動部とを適宜動作させることにより、第２副ロール及び第３副ロールのそれぞれを垂直面内における主ロールの外側で主ロールの軸を中心とする２つの同心円の間の任意の位置へ移動させることができる。
【００１０】
また、第２副駆動部及び第３副駆動部のそれぞれの旋回駆動部は、主ロールの軸方向における第１の端部側及び第２の端部側に配置することが好ましい。第２副ロール及び第３副ロールのそれぞれを垂直面内における主ロールの外側で主ロールの軸を中心とする２つの同心円の間の任意の位置へ移動させるための機構を最もコンパクトに配置することができる。
【００１１】
さらに、主ロールは、第１〜第３副ロールに対向する加工位置と、第１〜第３副ロールに対向しない退避位置と、の間に、軸方向に移動自在にすることが好ましい。成形後のワークを容易に取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、成形時にワークに生じるスプリングバックを小さくして主ロールの設計を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る管体成形装置の構成を示す概略の正面図である。
【図２】同管体成形装置の平面断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｈ）は、同管体成形装置による円筒形状の管体の成形工程を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｈ）は、同管体成形装置による長円断面形状の管体の成形工程を示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、同管体成形装置による楕円断面形状の管体の成形工程を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、同管体成形装置による矩形断面形状の管体の成形工程を示す図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第２の実施形態に係る管体成形装置の構成を示す概略の正面図及び側面断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｆ）は、同第２の実施形態に係る管体成形装置による円筒形状の管体の成形工程を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、この発明の実施形態に係る管体成形装置を、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１に示すように、この発明の第１の実施形態に係る管体成形装置１００は、主ロール１、第１副ロール２、第２副ロール３、第３副ロール４を備え、可塑性板状素材のワークＷを主ロール１と第１副ロール２、第２副ロール３及び第３副ロール４の間に配置して管体に成形する。
【００１６】
第１副ロール２は、主ロール１に平行にして配置されている。第１副ロール２は、主ロール１の鉛直下方で、シリンダ２１によって主ロール１の半径方向に沿って昇降自在にされている。シリンダ２１は、第１副ロール２を主ロール１の鉛直下方における半径方向に沿って昇降させる。第１副ロール２は、その周面の最上部が第１の円周Ｒ１上に一致する位置と第２の円周Ｒ２上に一致する位置との間で移動する。
【００１７】
第２副ロール３及び第３副ロール４は、第１副ロール２を挟む位置で、主ロール１に平行にして配置されている。第２副ロール３及び第３副ロール４は、シリンダ３１及びシリンダ４１によって半径方向に沿って移動自在にされている。また、第２副ロール３及び第３副ロール４は、モータ３２及び４２、出力ギア３２１及び４２１、伝達ギア３３及び４３、駆動ギア３４及び４４により、主ロール１の周方向に沿ってシリンダ３１及びシリンダ４１とともに旋回自在にされている。主ロール１、第１副ロール２、第２副ロール３及び第３副ロール４は、何れも例えばクロムモリブデン鋼を素材とする剛体である。
【００１８】
シリンダ３１及びシリンダ４１は、第２副ロール３及び第３副ロール４を主ロール１の半径方向に沿って移動させる。第２副ロール３及び第３副ロール４は、その周面の最も主ロール１に近接する部分が第１の円周Ｒ１上に一致する位置と第２の円周Ｒ２上に一致する位置との間で移動する。
【００１９】
モータ３２及び４２のそれぞれの出力軸の回転は、出力ギア３２１及び４２１、並びに伝達ギア３３及び４３を介して、駆動ギア３４及び４４に伝達される。なお、駆動ギア３４は、駆動ギア４３と同一位置で背面側に配置されているため、図１には現れない。
【００２０】
モータ３２及び４２のそれぞれは、第２副ロール３及び第３副ロール４を、シリンダ３１及びシリンダ４１による移動方向が主ロールの鉛直下方から４５度の角度となる初期位置Ｂ１及びＢ２から上方に約１６０度の角度となる上限位置Ｕ１及びＵ２までの範囲で、主ロール１の半径方向に沿って移動させる。但し、この範囲は一例であり、これに限るものではない。
【００２１】
したがって、第２副ロール３及び第３副ロール４は、それぞれシリンダ３１及び４１、並びにモータ３２及び４２の駆動により、その周面における最も主ロール１に近接する部分が、図１中ハッチングを施した移動範囲Ｓ１、及びこれと主ロール１の中心を通る垂線について線対称である移動範囲Ｓ２内の任意の点に位置するように移動する。この時、第２副ロール３及び第３副ロール４は、シリンダ３１及び４１によってワークＷを挟んで一定の圧力で主ロール１の周面を押圧することができ、主ロール１の周面に倣って移動させることができる。
【００２２】
この発明の第１副駆動部であるシリンダ２１、並びにこの発明の直線駆動部であるシリンダ３１及びシリンダ４１は、第１副ロール２、第２副ロール３及び第３副ロール４のそれぞれが一定の圧力でワークＷを主ロール１との間に挟持するように構成されている。シリンダ２１、シリンダ３１及びシリンダ４１は、リリーフ弁を備えたエアシリンダ又は油圧シリンダで構成することができる外、ボールネジ及びモータによって構成することもできる。また、この発明の旋回駆動部は、モータ３２及び４２、出力ギア３２１及び４２１、伝達ギア３３及び４３、駆動ギア３４及び４４によって構成するものに限らない。
【００２３】
ワークＷを管体に成形する際には、第１副ロール２の周面と主ロール１の周面との間でワークＷの厚みに応じた一定の圧力でワークＷを加圧できるように、シリンダ２１を駆動して第１副ロール２を移動させる。これとともに、シリンダ３１及び４１を駆動して第２副ロール３及び第３副ロール４を主ロール１から離間させ、ワークＷを主ロール１と第１副ロール２との間に水平方向に搬入する。
【００２４】
図２に示すように、管体成形装置１００は、前面側フレーム１１０、背面側フレーム１、サブフレーム１３０、サブフレーム１４０を備えている。図２において、第２副ロール３及び第３副ロール４は、それぞれ図１に示す初期位置Ｂ１及びＢ２から４５度上方に回転した水平位置に位置している。
【００２５】
前面側フレーム１１０は、ベアリング１１１を介してサブフレーム１４０を回転自在に支持している。背面側フレーム１２０は、ベアリング１２１を介してサブフレーム１３０を回転自在に支持している。前面側フレーム１１０及び背面側フレーム１２０は、図示しないメインフレームの上面に立設されている。
【００２６】
サブフレーム１３０とサブフレーム１４０とは、平面視において回転対称となる形状を呈している。以下に、主としてサブフレーム１３０について説明する。サブフレーム１３０は、本体１３１、ボス部１３２及び延出部１３３を一体的に備えている。
【００２７】
本体１３１は、主ロール１側が開放した中空筐体であり、内部に支持部材１３４を収納している。支持部材１３４は、主ロール１側に軸受１３５を介して第２副ロール３を軸支している。支持部材１３４は、両端部において本体１３１のガイド溝１３６に嵌合し、本体１３１内で主ロール１の半径方向に沿って第２副ロール３とともに移動自在にされている。支持部材１３４には、本体１３１に固定されたシリンダ３１のロッド３１１が係止されている。シリンダ３１を駆動すると、ロッド３１１が支持部材１３４及び第２副ロール３ととともに主ロール１の半径方向に沿って移動する。
【００２８】
ボス部１３２は、本体１３１の背面側に突出する円筒形状を呈し、背面側フレーム１４０よりも背面側に突出した部分に、駆動ギア３４が同心上に固定されている。サブフレーム１３０は、ボス部１３１において背面側フレーム１２０に支持されている。駆動ギア３４には、図示しないメインフレームの上面に固定されたモータ３２の出力ギア３２１が噛合している。
【００２９】
延出部１３３は、本体１３１の前面側に突出する部分環状を呈し、ベアリング１４６を介してサブフレーム１４０のボス部１４２に回転自在に外嵌している。
【００３０】
サブフレーム１４０は、サブフレーム１３０と同様に構成されている。サブフレーム１４０は、ボス部１４２において前面側フレーム１２０にベアリング１２１を介して軸支され、延出部１４３においてベアリング１３６を介してサブフレーム１３０のボス部１３２に回転自在に外嵌している。ボス部１４２において前面側フレーム１１０の前面側に露出した部分には、駆動ギア４４が同心上に固定されている。駆動ギア４４には、図示しないメインフレームの上面に固定されたモータ４２の出力ギア４２１が噛合している。
【００３１】
サブフレーム１４０の本体１４１内において、軸受１４５を介して第３副ロール４を回転自在に支持する支持部材１４４が、ガイド溝１４６に沿って移動自在にされている。軸支するシリンダ４１を駆動すると、ロッド４１１が支持部材１４４及び第３副ロール４ととともに主ロール１の半径方向に沿って移動する。
【００３２】
主ロール１は、メインフレームの上面に立設した図示しない支持フレームに、軸方向に沿って移動自在に軸支されている。主ロール１は、管体成形装置１００の前面側からサブフレーム１４０のボス部１４２及びサブフレーム１３０のボス部１３２を順に貫通し、ボス部１４２においてスライドブッシュ１４７に軸支され、ボス部１３２においてベアリング１３７に軸支されている。
【００３３】
主ロール１において前面側フレーム１１０の前面側に露出した部分には、シリンダ１１に係合している。主ロール１は、シリンダ１１の駆動により、図２に示す成形位置と第２副ロール３及び第３副ロール４に対向しない退避位置との間において、軸方向に移動する。主ロール１の前面側の端部には、駆動ギア１２が同心上に固定されている。駆動ギア１２には、モータ１３の出力軸に固定された出力ギア１３１が噛合している。主ロール１は、モータ１３の駆動に応じて、軸廻りに正逆転する。
【００３４】
管体成形装置１００は、この発明の旋回駆動部であるモータ３２、駆動ギア３４及び出力ギア３２１と、モータ４２、駆動ギア４４及び出力ギア４２１と、をそれぞれ背面側フレーム１２０の背面側（主ロール１の軸方向における第１の端部側）と、前面側フレーム１１０の前面側（主ロール１の軸方向における第２の端部側）と、に配置しているため、第２副ロール３及び第３副ロール４のそれぞれを垂直面内における主ロール１の外側で主ロール１の軸を中心とする２つの同心円の間の任意の位置へ移動させるための機構を最もコンパクトに配置することができる。
【００３５】
図３（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、ワークＷを主ロール１の外径に応じた円筒形状の管体に成形する際には、主ロール１を反時計方向に回転させつつ、ワークＷを主ロール１と第１副ロール２との間に水平方向に搬入する（図３（Ａ））。搬入方向におけるワークＷの中央部が主ロール１と第１副ロール２との間に達した時に主ロール１の回転を停止し、第２副ロール３及び第３副ロール４を主ロール１の半径方向に沿って主ロール１に近接させ、ワークＷをＶ字状に変形させる（図３（Ｂ））。
【００３６】
主ロール１と第１副ロール２、第２副ロール３及び第３副ロール４との間にワークＷを挟持した状態のまま、第３副ロール４を主ロール１の周方向に沿って主ロール１の周面に倣うように反時計方向に旋回させ、ワークＷの図中右半分を主ロール１の外周に沿う円弧状に変形させる（図３（Ｃ））。この時、第３副ロール４をその中心が主ロール１の中心を超える位置まで移動させる。第３副ロール４は、図１に示したシリンダ４１によって一定の圧力で主ロール１方向に押圧されているため、搬入方向におけるワークＷの先端を主ロール１の外周面に確実に圧着させる。また、第１副ロール２及び第２副ロール３がワークＷを挟んで主ロール１に圧接しているため、ワークＷが主ロール１の軸廻りに回転することがない。
【００３７】
次いで、第３副ロール４を主ロール１の半径方向に沿って主ロール１から離間する方向に移動させ（図３（Ｄ））、第３副ロール４をワークＷに接触しない位置で主ロール１の周方向に沿って時計方向に初期位置まで移動させる（図３（Ｅ））。この後、第３副ロール４を主ロール１の半径方向に沿って移動させ、主ロール１との間にワークＷを一定の圧力で挟持させる（図３（Ｆ））。
【００３８】
さらに、第２副ロール３及び第３副ロール４との間にワークＷを挟持した状態のまま、第２副ロール３を主ロール１の周方向に沿って主ロール１の周面に倣うようにその中心が主ロール１の中心を超える位置まで時計方向に移動させ、ワークＷの図中左半分を主ロール１の外周に沿う円弧状に変形させる（図３（Ｇ））。この後、第２副ロール３をワークＷに接触しない位置で主ロール１の周方向に沿って反時計方向に初期位置まで移動させ、第１副ロール２及び第３副ロール４とともに主ロール１から離間させる（図３（Ｈ））。この状態で、主ロール１を軸方向に退避位置まで移動させることにより、円筒形状の管体に成形されたワークＷを取り出す。
【００３９】
平板状のワークＷを円筒形状の管体に成形する方法として、主ロール１と副ロール２〜４との間でワークＷを加圧した状態で、主ロール１を回転させることもできる。しかし、この方法ではワークＷに大きな内部応力が生じ、所謂スプリングバックによって主ロール１の外径とワークＷの内径との差が大きくなる。
【００４０】
これに対して、図３（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、主ロール１の回転を停止させた状態で第２副ロール３及び第３副ロール４をワークＷに対する加圧状態を維持しつつ主ロール１の周方向に旋回させると、ワークＷに生じる内部応力を小さくすることができる。これによって、ワークＷを主ロール１の外径に近い内径の円筒形状の管体に成形することができ、主ロール１の外径の決定にスプリングバックによる誤差を考慮する必要がなく、主ロール１の設計が容易になる。
【００４１】
図４（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、ワークＷを主ロール１の外径の円弧を有する長円断面形状の管体に成形する際には、主ロール１を反時計方向に回転させつつ、ワークＷを主ロール１と第１副ロール２との間に水平方向に搬入する（図４（Ａ））。搬入方向におけるワークＷの中央部が主ロール１と第１副ロール２との間に達した時に主ロール１の回転を停止し、第２副ロール３及び第３副ロール４を主ロール１の半径方向に沿って主ロール１に近接させ、ワークＷをＶ字状に変形させる（図４（Ｂ））。
【００４２】
主ロール１と第１副ロール２、第２副ロール３及び第３副ロール４との間にワークＷを挟持した状態のまま、第３副ロール４を主ロール１の周方向に沿って主ロール１の周面に倣うように反時計方向に旋回させ、ワークＷの図中右半分に主ロール１の外周に沿う半円弧部分を形成する（図４（Ｃ））。この時、第１副ロール２及び第２副ロール３がワークＷを挟んで主ロール１に圧接しているため、ワークＷが主ロール１の軸廻りに回転することがない。
【００４３】
この状態で第３副ロール４を主ロール１から離間させ（図４（Ｄ））、第２副ロール３を主ロール１から離間させつつ第３副ロール４を水平に移動させながら主ロール１を反時計方向に４５度回転させ、ワークＷの左半分を水平にする（図４（Ｅ））。さらに、第１副ロール２及び第３副ロール４が主ロール１を挟んで互いに対向する位置でワークＷを挟んで主ロール１に圧接し、かつ第２副ロール３がワークＷに当接している状態で、主ロール１を反時計方向に回転させてワークＷを所定量だけ右側に搬送する（図４（Ｆ））。
【００４４】
この後、第２副ロール３を主ロール１の半径方向に沿って主ロール１に近接させ（図４（Ｇ））、さらに第２副ロール３を主ロール１の外周に倣って旋回させ、ワークＷの左側に半円弧部分を形成する（図４（Ｈ））。第２副ロール３の旋回動作の後半部分では、第３副ロール４を右方向に移動させることで互いの干渉を回避する。
【００４５】
長円断面の管体を形成する際にも、図３（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、主ロール１を回転させることなく、第２副ロール３及び第３副ロール４をワークＷに対する加圧状態を維持しつつ主ロール１の周方向に旋回させることで、ワークＷを変形させることができる。ワークＷに生じる内部応力を小さくすることができ、主ロール１の外径の決定にスプリングバックによる誤差を考慮する必要がなく、主ロール１の設計が容易になる。
【００４６】
また、ワークＷに円弧状の変形を与える際、及びワークＷを移動させる際に、第１副ロール２と第２副ロール３又は第３副ロール４とでワークＷを主ロール１との間に挟持しているため、ワークＷの予期しない変位を防止できる。
【００４７】
管体成形装置１００は、主ロール１の回転を停止した状態で、第２副ロール３及び第３副ロール４を主ロール１に向けて一定の押圧力を作用させた状態で主ロール１の外周に倣うように移動させることで、ワークＷを所望の断面形状の管体に成形する。成形後の管体の外周面が移動範囲Ｓ１及びＳ２内に位置することを条件に、円形以外の断面形状の主ロールを用いることにより、円形以外の断面形状を呈する管体を成形できる。
【００４８】
図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、楕円形の主ロール１Ａを用いてワークＷを楕円断面の管体に成形することができる。ワークＷを搬入方向における中央部が主ロール１Ａと第１副ロール２との対向部分に位置するように搬入し（図５（Ａ））、第２副ロール３及び第３副ロール４を主ロール１Ａに向けて移動させて第１副ロール２を挟んで第２副ロール３と第３副ロール４との間でワークＷを主ロール１Ａの外周面に沿わせる（図５（Ｂ））。
【００４９】
この後、第１副ロール２及び第３副ロール４によるワークＷの押圧を継続したまま、第２副ロール３を主ロール１Ａの左側の周面に倣うように移動範囲Ｓ１内を移動させ、ワークＷの左半分を半楕円形状に成形する（図５（Ｃ））。
【００５０】
さらに、第２副ロール３をワークＷに接触しないようにして初期位置に戻し、第１副ロール２及び第２副ロール３によるワークＷの押圧を継続したまま、第３副ロール４を主ロール１Ａの右側の周面に倣うように移動範囲Ｓ２内を移動させ、ワークＷの右半分を半楕円形状に成形する（図５（Ｄ））。
【００５１】
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、矩形断面の主ロール１Ｂを用いてワークＷを矩形断面の管体に成形することもできる。ワークＷを搬入方向における中央部が主ロール１Ｂと第１副ロール２との対向部分に位置するように搬入し（図６（Ａ））、第２副ロール３及び第３副ロール４を主ロール１Ｂの左側面及び右側面に向けて移動させ、第１副ロール２を挟んで第２副ロール３と第３副ロール４との間でワークＷを主ロール１Ｂの３面に沿わせる（図６（Ｂ））。
【００５２】
この後、第１副ロール２及び第３副ロール４によるワークＷの押圧を継続したまま、第２副ロール３を主ロール１Ｂの左側面及び上面に倣うように移動範囲Ｓ１内を移動させ、ワークＷの左半分をコの字形状に成形する（図６（Ｃ））。
【００５３】
さらに、第２副ロール３をワークＷに接触しないようにして初期位置に戻し、第１副ロール２及び第２副ロール３によるワークＷの押圧を継続したまま、第３副ロール４を主ロール１Ｂの右側面及び上面に倣うように移動範囲Ｓ２内を移動させ、ワークＷの右半分をコの字形状に成形する（図６（Ｄ））。
【００５４】
図３〜図６に示す成形工程によってワークＷの所望の形状に成形した後、主ロール１を図２に示す加工位置から第１〜第３副ロール２〜４に対向しない退避位置まで軸方向に沿って移動させることにより、ワークＷを容易に取り出すことができる。
【００５５】
また、第２副ロール３及び第３副ロール４を初期位置に戻す際に、一旦主ロール１，１Ａ，１Ｂから離間する方向に移動させることで、第２副ロール３及び第３副ロール４とワークＷとが接触しないようにしているため、ワークＷの損傷を防止できる。
【００５６】
さらに、図３〜図６では、何れもワークＷを外側に凸となる断面形状の管体に成形する場合について説明したが、管体成形装置１００を用いて、周面の一部が内側に凸となる断面形状の管体を成形することもできる。
【００５７】
加えて、第１副ロール２は、必ずしも円形断面の回転体である必要はない。ワークＷを水平方向に搬送する搬送手段を別途備えることにより、第１副ロール２に代えて主ロール１，１Ａ，１Ｂに接離自在の当接部材を用いることもできる。第１副ロール２又は当接部材に加えて搬送手段を備える場合には、主ロール１の回転によらずに成形中のワークＷを水平方向に移動させることができるため、例えば正方形断面の主ロールを用いて長方形断面の管体を成形できる。
【００５８】
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この発明の第２の実施形態に係る管体成形装置２００は、主ロール２０１、支持ロール２０２、第１及び第２副ロール２０３，２０４、昇降用モータ２４０及び回転用モータ２５０を備えている。主ロール２０１は、中心軸を水平にして、基台２１０に下端部を固定した左右のプレート２１１，２１２に回転自在に支持されている。支持ロール２０２は、主ロール２０１の鉛直下方で主ロール２０１と平行にして基台２１０から延出した支持体２１５に支持されている。
【００５９】
第１副ロール２０３は、略Ｌ字状を呈する左右のアングル２２１，２２２に回転自在に支持されている。第２副ロール２０４は、アングル２２１，２２２と同一形状の左右のアングル２３１，２３２に回転自在に支持されている。アングル２２１，２２２は、バー２２３によって連結されており、長孔２２５を貫通する軸２２４により、一体的に回転自在に支持されている。軸２２４は、プレート２１１，２１２により、中心軸を主ロール２０１と同じ高さ位置で平行に支持されている。アングル２３１，２３２は、バー２３３によって連結されており、長孔２３５を貫通する軸２３４により、一体的に回転自在に支持されている。軸２３４は、プレート２１１，２１２により、中心軸を主ロール２０１と同じ高さ位置で平行に支持されている。
【００６０】
回転用モータ２５０は、この発明の主駆動部であり、プレート２１２の外側に配置されており、主ロール２０１に回転を供給する。
【００６１】
昇降用モータ２４０は、管体成形装置２００の上部に配置され、プレート２１１，２１２の上面を連結するフレーム２１３に下端を固定したガイドレール２１４により、昇降自在に支持されている。昇降用モータ２４０から鉛直下方に延出した回転軸２４２の下端には、支持体２４１が回転自在に配置されている。回転軸２４２は、内部にフレーム２１３の長手方向に中央部に固定されたスクリューネジ２４３に螺合する雌ネジ部が形成されている。
【００６２】
バー２２３には、長手方向の中央部に連結板２２６が固定されている。連結板２２６は、上端部を支持体２４１に軸支されたリンク２２７の下端部を軸支している。バー２３３には、長手方向の中央部に連結板２３６が固定されている。連結板２３６は、上端部を支持体２４１に軸支されたリンク２３７の下端部を軸支している。リンク２２７及びリンク２３７のそれぞれの上端部は、支持体２４１における回転軸２４２を挟んだ両側に軸支されている。
【００６３】
昇降用モータ２４０を駆動すると、回転軸２４２が回転し、ガイドレーの２１４によって回転を規制された昇降用モータ２４０は支持体４２１及び回転軸２４２とともにスクリューネジ２４３に沿って昇降する。支持体２４１が図７（Ｂ）に実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に下降すると、リンク２２７及び２３７の下端部が互いに離間する方向に移動し、アングル２２１，２２２及びアングル２３１，２３２をそれぞれ軸２２４及び軸２３４廻りに回転させる。これによって、第１副ロール２０３及び第２副ロール２０４が、図７（Ｂ）中実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に変位する。
【００６４】
第１及び第２幅ロール２０３，２０４は、中心軸が主ロール２０１の中心軸と同一水平面内に位置する軸２２４，２３４廻りに旋回し、上昇しつつ主ロール２０１に接近する。軸２２４，２３４は第１及び第２幅ロール２０３，２０４を軸支するアングル２２１，２２２及びアングル２３１，２３２の長孔２２５，２３５を貫通しており、アングル２２１，２２２及びアングル２３１，２３２は、軸２２４，２３４に対して長孔２２５，２３５に沿って移動自在にされている。
【００６５】
支持体２４１の下降は、リンク２２７，２３７を介してアングル２２１，２２２及びアングル２３１，２３２の上端部を互いに離間させる方向に作用し、アングル２２１，２２２及びアングル２３１，２３２の下端部を互いに接近させる方向に作用する。支持体２４１を下降させると、アングル２２１，２２２及びアングル２３１，２３２の下端部に軸支された第１及び第２副ロール２０３，２０４は、互いに接近する方向に付勢され、長孔２２５，２３５の長手方向の長さの範囲内で、アングル２２１，２２２及びアングル２３１，２３２の下端部とともに互いに接近する。
【００６６】
各部の寸法を調整することで、第１及び第２幅ロール２０３，２０４の中心軸が主ロール２０１の中心軸と同一水平面に位置した時から所定量上方に移動するまでの間にわたって、第１及び第２幅ロール２０３，２０４を主ロール２０１と当接させることができる。なお、長孔２２５，２３５の長手方向の長さは、さらに管体に成形すべきワークの板厚を考慮して決定される。
【００６７】
上記の構成において、アングル２２１，２２２、リンク２２７、昇降用モータ２４０、支持体２４１、回転軸２４２、スクリューネジ２４３がこの発明の第１副駆動部に相当し、アングル２３１，２３２、リンク２３７、昇降用モータ２４０、支持体２４１、回転軸２４２、スクリューネジ２４３がこの発明の第２副駆動部に相当する。
【００６８】
管体成形装置２００を用いて金属製板材であるワークＷを管体に成形する際には、図８（Ａ）に示すように、第２及び第３副ロール２０３，２０４を最も下方に位置させて状態で、主ロール２０１と支持ロール２０２、第１及び第２副ロール２０２，２０４との間にワークＷを搬入する。
【００６９】
この状態で、昇降用モータ２４０を駆動し、図８（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、第１及び第２副ロール２０３，２０４を上昇させる。第１及び第２幅ロール２０３，２０４は、中心軸が主ロール２０１の中心軸と同一水平面内に位置する軸２２４，２３４廻りに旋回し（図７（Ｂ）参照。）、上昇しつつ主ロール２０１に接近する。
【００７０】
この間に、第１及び第２幅ロール２０３，２０４は、中心軸が主ロール２０１の中心軸と同一水平面に位置した時から所定量上方の上限位置に達するまでの間にわたってワークＷを挟んで主ロール２０１に当接し、ワークＷは主ロール２０１の周面に倣って変形する。
【００７１】
第１及び第２幅ロール２０３，２０４が上限位置に達した後、図８（Ｅ）に示すように、回転用モータ２５０を駆動して主ロール２０１を矢印Ｃ１方向に回転させると、ワークＷが第１及び第２幅ロール２０３，２０４とともに回転し、ワークＷの第１の端部Ｗ１側が主ロール２０１の周面に倣って円弧状に変形する。
【００７２】
この後、図８（Ｆ）に示すように、回転用モータ２５０を逆方向に駆動して主ロール２０１を矢印Ｃ２方向に回転させると、ワークＷが第１及び第２幅ロール２０３，２０４とともに回転し、ワークＷの第２の端部Ｗ２側が主ロール２０１の周面に倣って円弧状に変形し、ワークＷが円筒形状に成形される。
【００７３】
このように、管体成形装置２００によれば、金属平板のワークＷを主ロール２０１の外径を内径とする円筒に容易に成形することができる。ワークＷは、所定の角度範囲で主ロール２０１と第１及び第２副ロール２０３，２０４との間に挟持されて主ロール２０１の周面に倣って変形される。このため、成形時にワークＷに生じるスプリングバックを小さくすることができ、主ロール２０１をワークＷの所望の内径に等しくすることができ、主ロール２０１の設計を容易にすることができる。また、円筒形状に成形されたワークＷの後加工を簡略化できる。
【００７４】
なお、円筒形状に成形後のワークＷは、回転用モータ２５０を支持していないプレート２１１から外側に抜き出す。また、支持ロール２０１は、ワークＷの搬入に寄与させない場合には、回転自在とする必要はなく、円柱形状とする必要もない。
【００７５】
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。
【符号の説明】
【００７６】
１−主ロール
２−第１副ロール
３−第２副ロール
４−第３副ロール
１１−シリンダ
２１−シリンダ
３１，４１−シリンダ
３２，４２−モータ
１００−管体成形装置
２００−管体成形装置
２０１−主ロール
２０３−第１副ロール
２０４−第２副ロール
２２１，２２２，２３１，２３２−アングル
２２７，２３７−リンク
２４０−昇降用モータ
２４１−支持体
２４２−回転軸
２４３−スクリューネジ
２５０−回転用モータ
【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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【図７】
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【図８】
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