(57)【要約】【課題】曲げ加工機のみでワークを移動、回転させて曲げ加工し、パイプ成形する際にワークの滑りが生じないように曲げ加工工程の順序を合理的に組合わせて加工精度を向上させ、経費が安く、安定した作業により高品質のパイプを成形し得る方法及び装置を得ることである。【解決手段】上ロール１の下方に、これと平行な２つの下ロール２、２’を配置した曲げ加工機にワークＷを送り、パイプ成形をする際に最初にワークＷの両側の先端部を上下ロール１と、２、２’間で送りながら曲げ加工をし、最先端部はプレス曲げ加工をし、その後ローリング加工により曲げ加工をして、ワークの滑りを各曲げ工程で生じないよう保持して実施することにより精度を格段に向上させて高品質のパイプ成形品を得るようにしたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ加工機の上ロールとこれに平行な下ロールとの間にワークを供給し、そのワークを上下ロールで支持しながらロールの回転により移動させ、その間にロールの加圧により曲げ加工してパイプを成形する工程を、下ロール上に載置したワークを一方向に移動させ、一方の先端部所定長さ位置付近から上下ロールで加圧して押し曲げながら送り、先端部の最先端位置が上下ロール間に到達するとプレス曲げを施し、その後ワークを反対方向に移動させ、他方の先端部所定長さ位置付近から上下ロールで加圧して押し曲げながら送り、先端部の最先端位置が上下ロール間に到達するとプレス曲げを施す両端曲げ工程と、引き続きワークにローリング加工を施す曲げ工程としたパイプ成形方法。
【請求項２】
前記ローリング加工による曲げ工程において、ワークの両先端部以外の長さ部分をパイプの正規径に曲げ加工することを特徴とする請求項１に記載のパイプ成形方法。
【請求項３】
前記一方と他方の両端曲げ工程において、上ロールの位置を２つの下ロールの中央位置から曲げ加工を施す先端部側へ偏らせて曲げ加工するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプ成形方法。
【請求項４】
前記一方と他方の両端曲げ工程において、上ロールの下ロールとの相対位置を先端部の曲げ半径が正規パイプ径となる曲げを与える高さ位置に設定し、先端部の最先端位置ではプレス曲げによる曲げ半径が正規パイプ径となる高さ位置に設定するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のパイプ成形方法。
【請求項５】
前記ローリング加工による曲げ工程に補正曲げ工程を複数回繰り返して施すようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパイプ成形方法。
【請求項６】
上ロールとこれに平行な下ロールを上下に対向配置し、いずれかのロールを他方に対し相対的に上下方向及び水平方向に移動自在に設け、上下ロール間に供給されるワークを支持しながらロールの回転により移動させ、その間にロールの加圧により曲げ加工してパイプを成形するようにロールを回転させ、昇降させるそれぞれのアクチュエータを制御する制御部を備え、制御部は一方及び他方のワーク先端部を所定長さ位置付近から上下ロールで加圧して押し曲げながら送り、最先端位置が上下ロール間に到達するとプレス曲げを施す両端曲げ加工と、これに引き続いてローリング加工による曲げ加工を施して曲げ制御するように構成したパイプ成形装置。
【請求項７】
前記上ロールとこれに平行で互いに平行な２つの下ロールを配置したことを特徴とする請求項６に記載のパイプ成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークの両端の曲げ加工を先行させて高精度のパイプを成形するパイプ成形方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板を曲げ加工機（ベンディングロール）により曲げ加工してパイプを成形する方法は、２つの平行な下ロールの上方に１つの上ロールを垂直及び水平方向へ移動可能に配置した曲げ加工機により従来より行なわれているが、その一例として特許文献１によるパイプ成形方法が公知である。この先行例のパイプ成形方法は、中央部曲げ加工の予備加工及び本加工と両端部曲げ加工とから成る。
【０００３】
中央部の予備曲げ加工では、上ロールを２つの下ロールに対しそのいずれか一方寄りに偏らせてワークの送りに必要な摩擦力が得られる位置まで下降させ、その後上ロールをさらに下降してワークを押し曲げながら本加工で必要な所定の円弧が得られるまでローリング加工を施し、所定の円弧位置でさらにローリング加工をする本加工を施した後、ワークの両先端部にそれぞれプレス曲げ加工を施す両端曲げ加工を行なうことから成る。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６３−３６８５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１のパイプ成形方法では、中央部曲げ加工の後両端部にそれぞれ曲げ加工及びプレス曲げを施すため、一方の先端部の加工が終了すると、ロールを回転させて略円筒状となったワークを移動、回転させて、他方の先端部を上下ロール間に挟み込まなければならない。このとき、曲面に成形されたワークは、２つの下ロール上で滑り易く、このため下ロールの回転量をワークの移動量として回転制御するように設定された曲げ加工機では、滑りにより先端部が設定された通りに加工されず、パイプ成形品としての精度の低下が生じる。
【０００６】
この発明は、上記の問題に留意して、曲げ加工機のみでワークを移動、回転させて曲げ加工し、パイプ成形する際にワークの滑りが生じないように曲げ加工工程の順序を合理的に組合わせて加工精度を向上させ、経費が安く、安定した作業により高品質のパイプを成形し得る方法及び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】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、曲げ加工機の上ロールとこれに平行な下ロールとの間にワークを供給し、そのワークを上下ロールで支持しながらロールの回転により移動させ、その間にロールの加圧により曲げ加工してパイプを成形する工程を、下ロール上に載置したワークを一方向に移動させ、一方の先端部所定長さ位置付近から上下ロールで加圧して押し曲げながら送り、先端部の最先端位置が上下ロール間に到達するとプレス曲げを施し、その後ワークを反対方向に移動させ、他方の先端部所定長さ位置付近から上下ロールで加圧して押し曲げながら送り、先端部の最先端位置が上下ロール間に到達するとプレス曲げを施す両端曲げ工程と、引き続きワークにローリング加工を施す曲げ工程としたパイプ成形方法としたのである。
【０００８】
上記方法を実施する装置として、上ロールとこれに平行な下ロールを上下に対向配置し、いずれかのロールを他方に対し相対的に上下方向及び水平方向に移動自在に設け、上下ロール間に供給されるワークを支持しながらロールの回転により移動させ、その間にロールの加圧により曲げ加工してパイプを成形するようにロールを回転させ、昇降させるそれぞれのアクチュエータを制御する制御部を備え、制御部は一方及び他方のワーク先端部を所定長さ位置付近から上下ロールで加圧して押し曲げながら送り、最先端位置が上下ロール間に到達するとプレス曲げを施す両端曲げ加工と、これに引き続いてローリング加工による曲げ加工を施して曲げ制御するように構成したパイプ成形装置とすることができる。
【０００９】
上記の構成としたこの発明のパイプ成形方法及び装置では、ワークの両端の曲げ加工を先行して行ない、その後両先端部以外の長さ部分の曲げ加工を行なうことにより精度の高い曲げ加工ができる。これは、両先端部以外の部分の曲げが先行して施されたものでは一方から他方への先端部曲げ加工へ移行する際にワークの滑りが生じるのを、両先端部以外の部分の曲げを先端部より後に行なうことにより防止するためである。
【００１０】
従って、曲げ加工はまずワークの先端部に対し、先端部所定長さ位置付近から開始し、曲げ作用により正規パイプ径に曲げ、最先端位置ではさらに上ロールと下ロール間の圧力を高めてプレス曲げにより正規パイプ径に仕上げる。この先端部の曲げ加工はワークの両側のいずれを先に実施してもよい。そして、上記両側の先端部の曲げ加工の後に先端部以外の長さ部分にローリング加工が行なわれる。両先端部以外の部分は未加工状態では平板状であるため、曲げ加工を開始しても上下ロールにより保持したまま曲げ加工が行なわれ、ワークは安定している。従って、曲げ加工の精度が格段に向上し、高品質のパイプ成形品が得られることとなる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、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は実施形態の曲げ加工機（ベンディングロール）の外観斜視図及び各駆動部（アクチュエータ）を制御する制御回路の概略ブロック図を併せて示している。この曲げ加工機は、対向設置されたフレームＦ、Ｆ間に上ロール１と、その下方に上ロール１と平行で前後２つの平行な下ロール２、２’を設けたものである。
【００１２】
上ロール１は、油圧シリンダ１３によって昇降自在に設けられ、モータ１０によって前後に移動自在である。下ロール２、２’はモータ６によって正逆回転される。なお、下ロール２、２’には一般にその下方にバックアップロールが設けられているが、図示簡略化のため省略している。１２は、フレームＦを外方へ傾ける油圧シリンダである。この例ではアクチュエータとしてモータ６、１０、油圧シリンダ１２、１３が設けられている。
【００１３】
上記曲げ加工機は、制御回路５によって作動が制御される。この制御回路５は、数値設定器５ｓからの設定信号に基づいて制御を行なうシーケンサから成る。数値設定器５ａは、ワークＷの移動量に換算する下ロール２、２’の回転量Ｚ（Ｚ１  、Ｚ２  ・・・）を設定する設定器である。数値設定器５ｂは、上ロール１の昇降量Ｙ（Ｙ１  、Ｙ２  、・・・）を設定し、数値設定器５ｃは上ロール１の前後移動量Ｘを設定する設定器である。
【００１４】
これらの設定値Ｚ、Ｙ、Ｘは材料の降伏点、板厚、板幅、曲率半径Ｒの曲げ態様に基づき、数値設定器５ａ〜５ｃで設定された値の信号が制御回路５へ予め入力される。下ロール２、２’はその回転数が回転検出器７からの信号によって検出され、制御回路５内で距離Ｌに換算される。
【００１５】
上ロール１の昇降は、油圧制御回路８により油圧が油圧シリンダ１３へ送られて行なわれ、その昇降量はサイドフレームＦに取付けた位置検出器９により検出される。上ロール１の前後移動量は、フレーム下部に取付けた位置検出器１１により検出される。各モータ６、１０及び油圧シリンダ１３、１２のアクチュエータの作動は制御回路５の指令に基づいて行なわれ、各位置検出器９、１１及び回転検出器７の検出値は制御回路５へ入力される。
【００１６】
上記構成の曲げ加工機による曲げ加工でパイプ成形する方法について、以下図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの動作説明図、及び図３Ａ〜図３Ｅのフローチャートを参照して説明する。曲げ加工機のスタートボタンを押すと、作業者によって予め加工態様を制御モードの中から選択された入力装置から入力される所定信号により制御回路５は制御を開始する。この制御動作において、スタート時の各動作条件がチェックされ、異常があれば「異常メッセージ」が表示される。
【００１７】
異常がなければ、加工準備が完了したものとして、図２Ａ以下の動作が開始される。まず図３ＡのステップＳ１  で図示しないバックアップロールを昇降させてバックアップロールをＳ２  の判定で定位置Ｈ１  に保持し、その後Ｓ３  で材料のワークＷ（鋼板）のストッパ３を上昇させた後、図２Ａの（ａ）図に示すように、上下ロール１と２、２’間にワークＷを後方の下ロール２’から前方の下ロール２へ向けて供給し（Ｓ４  ）、ストッパ３に前端を当ててワークＷを保持する。なお、ストッパ３は装置の一部に下ロール２、２’と平行に配置されている。又、動作開始前には上ロール１は下ロール２、２’より上方の待機位置Ｙ０  に待機しているものとする。
【００１８】
ワークの供給終了信号によりＳ５  で上ロール１を定位置ＹＬ  （図示せず）まで下降させる。Ｓ７  で前方の下ロール２の方へ待機位置Ｘ０  から定位置Ｘ１  へ移動させ（Ｓ８  ）、さらにＳ９  で上ロール１を定位置Ｙ１  まで下降させてワークＷをクランプした後（図２Ａの（ｂ）図参照）、Ｓ１１でストッパ３を下降し、Ｓ１２で下ロール２、２’を駆動してワークＷを移動させ、ワークＷの前端が前方の下ロール２の真上でストッパ３から距離Ｚ１−１  の位置に来るようにする。
【００１９】
この場合、上述したＸ１  、ＹＬ  、Ｙ１  、Ｚ１−１  は予め曲げ態様によって計算されて制御回路５に入力され、記憶されている値であって、その定めた位置に到達後次の動作に自動的に移行する。以下、後述のＹ２  、Ｙ３  ・・・、Ｚ２  、Ｚ３  ・・・等も同様に曲げ態様によって予め計算されて設定される値である。又、図２Ａの（ｂ）図の状態では、未だ上ロール１はワークＷが水平状態に保持される位置Ｙ１  に設定されており、この位置ではワークＷの曲げ作用は与えられていない。
【００２０】
図２Ａの（ｂ）図の状態に設定した後、Ｓ１４で下ロール２、２’を駆動してワークＷを後方へ移動させると同時に、図２Ａの（ｃ）図に示すように、上ロール１を定位置Ｙ２  まで降し（Ｓ１７）、ワークの先端部の所定長さＺ２  に曲げ加工が行なわれる。さらに、図２Ａの（ｄ）図に示すように、ワークＷの先端部の所定長さＺ２  の最先端が前方の下ロール２の真上まで送られて来ると、Ｓ１８で上ロール１をさらに下降させて定位置Ｙ３  まで降ろし（Ｓ１９）、その最先端をプレス曲げする。このプレス曲げでワークＷは正規径に曲げ加工される。
【００２１】
次に、Ｓ２０で上ロール１を定位置Ｙ２−αに上昇させながらＳ２２で下ロール２、２’をワークＷの安定する定位置ＺＣ−１  まで駆動してワークＷを反対方向へ送る（図２Ａの（ｅ）図）。
【００２２】
図２Ａの（ｅ）図に示すワークＷの安定位置ＺＣ−１  を過ぎると、Ｓ２４で上ロール１を定位置Ｙ１  まで上昇させた後、Ｓ２６で上ロール１を後方の下ロール２’の方向へ定位置Ｘ１  に移動させ、Ｓ２８で下ロール２、２’を駆動して定位置Ｚ１−２  までワークＷを送る。そして、ワークＷをさらに送りその反対側の先端部の所定長さＺ３  に対して、図２Ａの（ｃ）図、（ｄ）図、（ｅ）図と全く同じ処理を図２Ｂの（ｇ）〜（ｈ）図、図３ＣのＳ３０〜図３ＤのＳ３９に示すように行なって曲げ加工、プレス曲げを行なう。
【００２３】
以上でワークＷの両側の先端部の曲げ加工が終了すると、Ｓ４０で上ロール１を移動させて定位置の中央へ戻し、Ｓ４２で上ロール１を下降させて定位置Ｙ３  まで降ろし、Ｓ４４で下ロール２、２’を駆動してワークＷを定位置Ｚ１−３  へ、又反対側の定位置へも移動させてワークＷの両側の先端部以外の長さ部分を曲げ加工開始する位置に設定する。
【００２４】
その後、Ｓ４６で上ロール１を定位置Ｙ４  へ、Ｓ５０でＹ５  、Ｓ５４でＹ６  へと少しずつ下降させ、その都度下ロール２、２’を駆動してワークＷの中央部を往復移動させてローリング加工を繰り返し行うと、最終的に図２Ｃの（ｋ）図に示すようにワークＷは真円のパイプとして加工ができる。以上のＳ４６〜Ｓ５６の補正曲げ加工は、一例として３回繰り返すことを示したが、その繰り返し回数は、それぞれのワークの条件に適合する複数回とするのが好ましい。
【００２５】
なお、上記実施形態ではワークＷの両先端部の曲げ加工を先行させ、その後両先端部以外の長さ部分をローリング加工することにより真円の正規径パイプが得られるとしたが、例えば両先端部の曲げ加工で両先端部が正確に正規径の曲げ加工に達していない場合もある。この場合は、例えば前述した定位置Ｙ４  、Ｙ５  、Ｙ６  へ上ロール１を下降し、前記両先端部以外の長さ部分にその都度ローリング加工を行なう際に、曲げ加工が不足している両先端部のいずれか、又は両方に対しローリング加工を延長して施すようにすると良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明のパイプ成形方法及び装置ではワーク両側の先端部の端曲げ加工を先行して行ない、その後両先端部以外の中央部にローリング加工による曲げ加工を行なうようにしたから、両先端部の曲げ加工及び中央部の曲げ加工のいずれの際にもワークは安定して保持したまま曲げ加工が行なわれるため、パイプ成形加工の精度が格段に向上し、このような処理を曲げ加工機だけで行なうことができるためコストが掛からず、安定した作業で高品質のパイプ成形品が得られるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の曲げ加工機の斜視図を含む制御系の概略系統図
【図２Ａ】パイプ成形工程の説明図（両端曲げ加工）
【図２Ｂ】パイプ成形工程の説明図（両端曲げ加工）
【図２Ｃ】パイプ成形工程の説明図（両先端部以外の曲げ加工）
【図３Ａ】パイプ成形工程のフローチャート（両端曲げ加工）
【図３Ｂ】パイプ成形工程のフローチャート（両端曲げ加工）
【図３Ｃ】パイプ成形工程のフローチャート（両端曲げ加工）
【図３Ｄ】パイプ成形工程のフローチャート（両先端部以外の曲げ加工）
【図３Ｅ】パイプ成形工程のフローチャート（両先端部以外の曲げ加工）
【符号の説明】
１  上ロール
２、２’  下ロール
３  ストッパ
５  制御回路
５ｓ  数値設定器
６  モータ
７  回転検出器
８  油圧制御回路
９  位置検出器
１０  モータ
１１  位置検出器
１２、１３  油圧シリンダ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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