(57)【要約】【課題】  ワーク２８の曲げ加工不良の発生を抑制すること。【解決手段】  曲げ加工装置は、回転可能な曲げ型２０と、ワーク２８を曲げ型２０に固定する固定具４６と、ワーク２８を曲げ型２０に押付ける圧力型３０と、拘束具３８を備えている。拘束具３８は、曲げ型２０と圧力型３０の間の距離が所定距離よりも大きくならないように曲げ型２０と圧力型３０を拘束する。ワーク２８を曲げ型２０に固定するとともに、曲げ型２０と圧力型３０を拘束具３８によって拘束した状態で、圧力型３０によってワーク２８を曲げ型２０に押付けながら、曲げ型２０を回転させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な曲げ型と、ワークを前記曲げ型に固定する固定具と、前記ワークを前記曲げ型に押付ける圧力型と、前記曲げ型と前記圧力型の間の距離が所定距離よりも大きくならないように前記曲げ型と前記圧力型を拘束する拘束具を備えた曲げ加工装置。
【請求項２】
前記曲げ型及び／又は前記圧力型は、前記拘束具を係合させる係合部を有する請求項１に記載の曲げ加工装置。
【請求項３】
前記曲げ型には、その周面に曲げ加工部が形成されており、
前記曲げ型の前記係合部は、前記周面に隣接する面に、前記曲げ加工部の形状に沿って形成されている請求項２に記載の曲げ加工装置。
【請求項４】
前記拘束具は、前記曲げ型及び／又は前記圧力型の前記係合部に係合するとともに回転可能な回転部を有する請求項２又は３に記載の曲げ加工装置。
【請求項５】
ワークを曲げ型に固定するとともに、曲げ型と圧力型の間の距離が所定距離よりも大きくならないように曲げ型と圧力型を拘束した状態で、圧力型によってワークを曲げ型に押付けながら、曲げ型を回転させる曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工装置と曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転可能な曲げ型と、ワークを曲げ型に固定する固定具と、ワークを曲げ型に押付ける圧力型を備えた曲げ加工装置がある。この曲げ加工装置を使用してワークを曲げ加工する場合、まず、固定具によってワークを曲げ型に固定する。そして、曲げ型に固定されたワークを、圧力型によって曲げ型に押付けながら、曲げ型を回転させる。これにより、ワークが曲げ加工される。
【０００３】
このような曲げ加工装置によってワークを曲げ加工した場合に、曲げ部分の外側には引張り応力が加わる。この結果、ワークに割れ等が生じることがある。また、曲げ部分の内側には圧縮応力が加わる。この結果、ワークにしわ、座屈等が生じることがある。このように、ワークを曲げ加工すると、ワークに割れ、しわ座屈等の曲げ加工不良が発生することがある。
【０００４】
ワークの曲げ加工不良の発生を抑制するために、曲げ型の回転位置に応じて、圧力型の加圧力や変位を制御するものがある。例えば、特許文献１には、回転動作中の曲げ型の半径方向の寸法変化に追従させて圧力型の加圧力を制御する曲げ加工装置が記載されている。この曲げ加工装置では、油圧シリンダによって圧力型を移動させる。油圧シリンダは、油圧コントロールユニットによって制御される。油圧コントロールユニットは、曲げ型の回転位置にかかわらず、圧力型がパイプを押付ける力が常に一定となるように油圧シリンダを制御する。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２０４１２０号公報（その公報の図１〜図３、第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように圧力型の加圧力や変位を制御すると、ワークの曲げ加工不良の発生を抑制できる。しかし、上記した制御を行った場合でも、ワークに曲げ加工不良が発生することはある。よって、上記したような制御と併用して、ワークの曲げ加工不良の発生をさらに抑制できる技術の実現が求められていた。
【０００７】
また、上記したような制御を行わずに、簡易な手法でワークの曲げ加工不良の発生を抑制することも求められていた。上記した制御を行うためには、複雑な制御プログラムを作成し、複雑な制御手順を実行しなければならない。また、このような複雑な制御に対応できる高性能な圧力型等の駆動機構を用意しなければならない。特に、曲げ型が曲率半径の異なる複数の曲部を持つような複雑な形状の場合には、これらの問題はより顕著となる。
【０００８】
本発明は、ワークの曲げ加工不良の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様の曲げ加工装置は、回転可能な曲げ型と、ワークを前記曲げ型に固定する固定具と、前記ワークを前記曲げ型に押付ける圧力型と、前記曲げ型と前記圧力型の間の距離が所定距離よりも大きくならないように前記曲げ型と前記圧力型を拘束する拘束具を備えている。
【００１０】
圧力型によってワークを曲げ型に押付けた場合、その加圧力に対してワークが反発し、その反力によって曲げ型と圧力型の間の距離を広げようとする力が働くことがある。この結果、曲げ型と圧力型の間の距離を意図した距離に保った状態でワークを曲げ加工することが困難となり、ワークに曲げ加工不良が発生する場合がある。
これに対し、本態様のような拘束具を備えると、上記のようにワークが反発しても、曲げ型と圧力型の間の距離が所定距離よりも大きくなることを防止できる。よって、曲げ型と圧力型の間の距離を意図した距離に保った状態でワークを曲げ加工できるため、ワークの曲げ加工不良の発生を簡易な手法で抑制できる。
【００１１】
なお、実開昭６４−５４９１４号公報の図３には、アール型（曲げ型に相当）と止め金具が連結具で連結された曲げ加工装置が示されている。しかし、この止め金具は、圧力型とは異なる。
【００１２】
前記曲げ型及び／又は前記圧力型は、前記拘束具を係合させる係合部を有することが好ましい。
本態様によると、曲げ型と圧力型を拘束具によって拘束し易くすることができる。よって、ワークの曲げ加工不良の発生をより簡易な手法で抑制できる。
【００１３】
前記曲げ型には、その周面に曲げ加工部が形成されており、前記曲げ型の前記係合部は、前記周面に隣接する面に、前記曲げ加工部の形状に沿って形成されていることが好ましい。
曲げ型（曲げ加工部）が曲率半径の異なる複数の曲部を持つような複雑な形状の場合であっても、本態様のように形成された曲げ型の係合部に拘束具を係合させることで、曲げ型と圧力型の間の距離が所定距離よりも大きくなることを容易に防止できる。
【００１４】
前記拘束具は、前記曲げ型及び／又は前記圧力型の前記係合部に係合するとともに回転可能な回転部を有することが好ましい。
本態様によると、拘束具の移動や、曲げ型の回転や、圧力型の移動に伴って生じ得る拘束具と曲げ型、及び／又は拘束具と圧力型の間の摩擦抵抗を少なくすることができる。よって、これらの拘束具、曲げ型、圧力型の摩擦による磨耗量を少なくすることができる。このため、拘束具により拘束された曲げ型と圧力型の間の距離が所定距離よりも大きくなることを長期間に亘って精度良く防止できる。
【００１５】
本発明の他の態様の曲げ加工方法は、ワークを曲げ型に固定するとともに、曲げ型と圧力型の間の距離が所定距離よりも大きくならないように曲げ型と圧力型を拘束した状態で、圧力型によってワークを曲げ型に押付けながら、曲げ型を回転させる。
本態様によると、ワークの曲げ加工不良の発生を簡易な手法で抑制できる。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例の曲げ加工装置の要部構成の正面図を示す。図２（ａ）は、図１のII−II線における断面図を示す。図２（ｂ）は、拘束具３８の正面図を示す。この曲げ加工装置は、図１に示すように、曲げ型２０（この例ではフォームドロール）と、固定具４６（この例ではクランプダイ）と、圧力型３０（この例ではプレッシャーレール）と、拘束具３８と、制御装置４８を備えている。この曲げ加工装置は、ワークとしての中空のパイプ（管材ともいえる）２８の引き曲げ加工するために用いられる。
【００１７】
曲げ型２０は、図１の紙面垂直方向に所定の厚みを持った円板状である。曲げ型２０は、中心軸でもある回転軸部２５を有する。回転軸部２５は図示しない支持部に取付けられている。これにより、曲げ型２０は支持部によって支持されている。曲げ型２０は、回転軸部２５を中心として回転可能である。曲げ型２０を回転させる駆動機構に特に限定はない。例えばモータを用いて曲げ型２０を回転させてもよいし、曲げ型２０の回転中心軸を偏心位置に配置し、圧力型３０に負荷する（圧力型３０により加えられる）押付け力によって曲げ型２０を従動的に回転させる機構を用いてもよい。
【００１８】
図２に示すように、曲げ型２０の周面には、溝状の曲げ加工部２１が形成されている。曲げ加工部２１は、曲げ型２０の全周に亘って形成されている。図１には、曲げ加工部２１の輪郭線は図示していないが、その輪郭線は、曲げ型２０の最外周面２６の少し内側の位置にあり、最外周面２６の輪郭線に沿った形状となっている。曲げ加工部２１の図２に示す断面形状は、ほぼ半円状である。曲げ加工部２１には、パイプ２８の概ね上半分が収容される。また、曲げ型２０の側面（曲げ加工部２１又は最外周面２６に隣接する面）には、拘束具３８を係合させるための係合部２２が形成されている。この係合部２２の図２に示す断面形状はＬ字状である。係合部２２は、図１に示すように、最外周面２６（図１には示していないが曲げ加工部２１）に沿ってリング状に形成されている。なお、符号２４は、係合部２２により形成された溝の底面を示す。
【００１９】
曲げ型２０には、固定具４６が取付けられている。固定具４６には、孔状のパイプ挿入部４６ａが形成されている。パイプ２８は、パイプ搬送機構（図示省略）によって搬送される。パイプ搬送機構は、図３と図４に示すように、パイプ２８を図示右向きに搬送して、そのパイプ２８をパイプ挿入部４６ａに挿入する。固定具４６は、パイプ挿入部４６ａにパイプ２８が挿入された状態で、パイプ２８を締付けてクランプする。これにより、パイプ２８は曲げ型２０に対して固定される。
【００２０】
曲げ型２０と対向する位置には、圧力型３０が配置されている。圧力型３０は、図１の上下方向に移動可能である。このように、圧力型３０は、曲げ型２０に接近する向きと離れる向きに移動可能である。圧力型３０を移動させる駆動機構の構成に特に限定はない。例えば流体圧シリンダ装置を用いて圧力型３０を移動させるとよい。
【００２１】
図２に示すように、圧力型３０の周面には、溝状のパイプ収容部３１が形成されている。図１には、パイプ収容部３１の輪郭線は図示していないが、その輪郭線は、圧力型３０の最外周面３６の少し下側の位置にあり、圧力型３０の長手方向（図１の左右方向）に伸びている。パイプ収容部３１の図２に示す断面形状は、ほぼ半円状である。パイプ収容部３１には、パイプ２８の概ね下半分が収容される。また、圧力型３０の側面（パイプ収容部３１又は最外周面３６に隣接する面）には、拘束具３８を係合させるための係合部３２が形成されている。この係合部３２の図２に示す断面形状はＬ字状である。係合部３２は、図１に示すように、最外周面３６（図１には示していないがパイプ収容部３１）に沿って伸びている。なお、符号３４は、係合部３２により形成された溝の底面を示す。
【００２２】
図１と図２に示すように、曲げ型２０と圧力型３０は拘束具３８によって拘束されている。拘束具３８は、図２によく示されるように、板部３９と、２つの車輪４０ａ、４０ｂと、２つの軸棒４２ａ、４２ｂと、２つの軸受け４４ａ、４４ｂを有する。板部３９には、２つの孔が形成されている。各孔には、軸棒４２ａ、４２ｂが挿入されている。各軸棒４２ａ、４２ｂの一端にはそれぞれ、ベアリング（図示省略）を介して車輪４０ａ、４０ｂが取付けられている。車輪４０ａ、４０ｂは回転可能である。各軸棒４２ａ、４２ｂの他端にはそれぞれ、軸受け４４ａ、４４ｂが取付けられている。軸受け４４により、軸棒４２は抜止めされている。
【００２３】
拘束具３８の車輪４０ａは、曲げ型２０の係合部２２により形成された溝に入り込んでおり、係合部２２に係合している。拘束具３８の車輪４０ｂは、圧力型３０の係合部３２により形成された溝に入り込んでおり、係合部３２に係合している。これにより、拘束具３８は、曲げ型２０と圧力型３０を拘束する。この構成によって、曲げ型２０と圧力型３０の間の距離が、距離Ｌよりも大きくならない（距離Ｌ以下となる）ように保たれている。曲げ型２０と圧力型３０の間の距離とは、本実施例では、曲げ型２０の最外周面２６と圧力型３０の最外周面３６との間の距離のうち最も短い距離である。
拘束具３８は、図１の左右方向に移動可能である。拘束具３８を移動させる駆動機構の構成に特に限定はない。また、拘束具３８には、上記した車輪４０ａ、４０ｂが設けられているので、曲げ型２０の回転、圧力型３０の移動、拘束具３８の移動に伴う拘束具３８と曲げ型２０、及び拘束具３８と圧力型３０の摩擦抵抗は小さい。
【００２４】
制御装置４８は、曲げ型２０と、パイプ搬送機構と、圧力型３０と、拘束具３８の動作を制御する。制御装置４８は、曲げ型２０の回転量（回転位置）に応じて圧力型３０の加圧力（押付力ともいえる）や、変位量（位置ともいえる）を制御することが可能である。
【００２５】
次に、上記したパイプ曲げ加工装置を使用したパイプ曲げ加工方法について、図３〜図５と、先に述べた図１を参照して説明する。図３に示すように、最初の状態では、圧力型３０は、曲げ型２０から離れた位置にある。この状態から、図４に示すように、パイプ搬送機構によって、固定具４６のパイプ挿入部４６ａにパイプ２８を挿入する。そして、固定具４６によってパイプ２８を締付けてクランプする。これにより、曲げ型２０にパイプ２８が固定される。
【００２６】
次に、駆動機構によって、圧力型３０を、待機位置（図３に示す位置）から、図４に示すように、曲げ型２０に近接する向きに移動させる。具体的には、圧力型３０のパイプ収容部３１（図２参照）にパイプ２８が収容される位置まで移動させる。但し、この時点では、圧力型３０によってパイプ２８を曲げ型２０に押付ける必要は必ずしもない。
【００２７】
次に、図５に示すように、駆動機構によって、拘束具３８を待機位置（図５の一点鎖線で示す位置）から移動させて、曲げ型２０と圧力型３０に係合させる。これにより、曲げ型２０と圧力型３０の間の距離がＬよりも大きくなることを回避できる。
【００２８】
次に、図１に示すように、圧力型３０によってパイプ２８を曲げ型２０に押付けた状態で、曲げ型２０を回転させる。これにより、パイプ２８は、所望の形状に引き曲げ加工される。この場合、制御装置４８によって、曲げ型２０の回転量に応じて圧力型３０の加圧力又は変位量を制御するようにしてもよい。
【００２９】
圧力型３０によってパイプ２８を曲げ型２０に押付けた場合、その加圧力に対してパイプ２８が反発し、その反力によって曲げ型２０と圧力型３０の間の距離を広げようとする力が働くことがある。この結果、曲げ型２０と圧力型３０の間の距離を意図した距離に保った状態でパイプ２８を曲げ加工することが困難となり、パイプ２８に曲げ加工不良が発生する場合がある。
これに対し、本実施例のような拘束具３８で曲げ型２０と圧力型３０を拘束すると、上記のようにパイプ２８が反発しても、曲げ型２０と圧力型３０の間の距離が所定距離Ｌよりも大きくなることを防止できる。よって、曲げ型２０と圧力型３０の間の距離を意図した距離に保った状態でパイプ２８を曲げ加工できるため、パイプ２８の曲げ加工不良の発生を簡易な手法で抑制できる。
【００３０】
また、本実施例の拘束具３８は、上記したような圧力型３０の加圧力や変位量の制御を行う場合に使用しても、このような制御を行わない場合に使用してもよい。いずれの場合に使用しても、パイプ２８に加工不良が発生することを効果的に抑制できる。
【００３１】
本発明者は、圧力型３０によるパイプ２８の加圧力が一定となるような制御を行うとともに、拘束具３８を使用して曲げ型２０と圧力型３０の間の距離が所定距離も大きくならないようにしながら、曲げ加工を行った。なお、パイプ２８の材料は、引張り強度５９０ＭＰａ級の炭素鋼とした。パイプ２８の直径は７０ｍｍとし、肉厚は２．６ｍｍとした。曲げ型２０の回転軸部２５から曲げ加工部２１（図２参照）までの長さ（曲げ半径）は１８０ｍｍとした。目標曲げ角度は９０度とした。
【００３２】
この結果、パイプ２８には、割れ、しわ、座屈等の曲げ加工不良は発生しなかった。これに対し、拘束具３８で曲げ型２０と圧力型３０を拘束しないで、上記のように圧力型３０によるパイプ２８の加圧力が一定となるような制御のみを行った結果、パイプ２８に曲げ加工不良が発生した。このことからも、本実施例の拘束具３８により曲げ型２０と圧力型３０を拘束することが有効であることがわかる。
【００３３】
図６は、他の例の曲げ型５０を示す。この曲げ型５０は、図１の曲げ加工装置において、曲げ型２０に置き代えて使用できる。この曲げ型５０は、曲げ加工部が曲率半径の異なる３つの曲部Ｒ１〜Ｒ３を有する。なお、曲げ加工部の輪郭線は図示していないが、曲げ型５０の最外周面５６の少し内側の位置にあり、最外周面５６の輪郭線に沿った形状となっている。また、この曲げ型５０には、拘束具３８（図１参照）との係合部５２が形成されている。この係合部５２も、最外周面５６の輪郭線に沿った形状となっている。なお、符号５４の点線は、係合部５２の溝底面を示す。
【００３４】
本実施例の拘束具３８は、上記曲げ型５０に例示するような、曲げ加工部が曲率半径の異なる複数の曲部を有する曲げ型を使用して曲げ加工する場合に特に有益な効果をもたらす。このような曲げ型を使用する場合、上記のような圧力型３０の加圧力や変位量の制御を行うとすると、曲部の曲率の変化に逐次追従して加圧力や変位量に適切に変化させなければならない。しかし、このためには、複雑な制御手法が要求される。
【００３５】
これに対し、本実施例のように、曲げ型５０の係合部５２（図６参照）と圧力型３０の係合部３２（図１参照）に拘束具３８を係合させる構成によると、曲げ型５０に形成する係合部５２の形状を曲げ加工部に沿った形状にすれば、曲げ型５０と圧力型３０の間の距離が所定距離よりも大きくならないようにすることができる。即ち、曲げ型５０の形状が複雑になっても、依然として簡易な手法で曲げ加工不良の発生を効果的に抑制できる。
【００３６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【００３７】
（発明の効果）  本発明によると、ワークの曲げ加工不良の発生を簡易な手法で抑制できる。従って、本発明によると、低コストで曲げ加工の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例の曲げ加工装置の要部構成の正面図を示す。
【図２】（ａ）は図１のII−II線における断面図を示し、（ｂ）は拘束具の正面図を示す。
【図３】本発明の曲げ加工装置の動作の説明図を示す（１）。
【図４】本発明の曲げ加工装置の動作の説明図を示す（２）。
【図５】本発明の曲げ加工装置の動作の説明図を示す（３）。
【図６】曲げ型の他の例を示す。
【符号の説明】
【００３９】
２０：曲げ型
２２：曲げ型の係合部
２４：曲げ型の溝底面
２６：曲げ型の最外周面
２８：パイプ
３０：圧力型
３２：圧力型の係合部
３４：圧力型の溝底面
３６：圧力型の最外周面
３８：拘束具
４０：車輪
４２ａ、４２ｂ：軸棒
４４ａ、４４ｂ：軸受け
４６：固定具
４８：制御装置
【図１】
2005161331.tif 000003
【図２】
2005161331.tif 000004
【図３】
2005161331.tif 000005
【図４】
2005161331.tif 000006
【図５】
2005161331.tif 000007
【図６】
2005161331.tif 000008