(57)【要約】【課題】位置決め精度を向上すると共に、金属板の傷付きを防止し得るロールベンダーを提供する。【解決手段】上ロール１０は第１電動モータＭ１により回転駆動されると共に、２本の下ロール１２,１２は、チェン−スプロケット等の伝達手段で連繋されて、第２電動モータＭ２により回転駆動される。第１電動モータＭ１および第２電動モータＭ２は、制御手段に接続され、制御手段によって両電動モータＭ１,Ｍ２が同期して回転するよう制御される。制御手段は、上ロール１０の周度：Ｖ１、金属板１４から最終的に得られる筒状製品の内径：Ｒ、金属板１４の板厚：Ｍとして、下ロール１２,１２の周速Ｖ２が、  式：Ｖ１・[(Ｒ＋２Ｍ)／Ｒ]により得られる演算値βに、係数αを加算した目標速度ＬＶとなるよう、第２電動モータＭ２を回転制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上ロール(10)と、該上ロール(10)の下方に配設した少なくとも２本の下ロール(12,12)とからなり、これら上ロール(10)と２本の下ロール(12,12)との間に金属板(14)を通過させて、該金属板(14)を筒状に曲げ加工するロールベンダーにおいて、
前記上ロール(10)を回転駆動する可変速制御可能な第１電動モータ(M1)と、
前記下ロール(12,12)を回転駆動する可変速制御可能な第２電動モータ(M2)と、
前記両電動モータ(M1,M2)の加速および減速を同期して行なうよう回転制御する制御手段(16)とを備え、
前記制御手段(16)は、上ロール(10)の周度：Ｖ１、金属板(14)から最終的に得られる筒状製品の内径：Ｒ、金属板(14)の板厚：Ｍとして、下ロール(12,12)の周速Ｖ２が、
式：Ｖ１・[(Ｒ＋２Ｍ)／Ｒ]により得られる演算値(β)に、係数(α)を加算した目標速度(LV)となるよう、前記第２電動モータ(M2)を回転制御する
ことを特徴とするロールベンダー。
【請求項２】
前記係数(α)は、演算値(β)の１〜１０％の範囲内で設定される請求項１記載のロールベンダー。
【請求項３】
前記制御手段(16)は、第２電動モータ(M2)のトルク(T)が、予め設定された規定トルク(RT)を越えた場合は、前記目標速度(LV)に基づく速度制御に優先して規定トルク(RT)となるよう第２電動モータ(M2)を回転制御する請求項１または２記載のロールベンダー。
【請求項４】
前記規定トルク(RT)は、下ロール(12,12)を回転するために必要となる最低トルクに設定される請求項３記載のロールベンダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、１本の上ロールと少なくとも２本の下ロールとにより、金属板を曲げ加工して所要曲率の円筒体を形成するロールベンダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１本の上ロールと、該上ロールの斜め下方の左右に夫々配設した２本の下ロールとの間に所要長さの金属板を通過させ、これら上ロールおよび２本の下ロールによって、該金属板に円筒状の曲げ加工を付与するロールベンダーが広く知られている。このロールベンダーでは、上ロールを所定の範囲内で、該上ロールの中心軸線を通過する垂線に沿って上昇または下降させたり、下ロールを水平方向に左右にシフトすることで、被加工対象物である金属板の曲げ加工を良好な精度で効率良く行なうよう構成される。
【０００３】
前記ロールベンダーにおいては、自由回転する下ロール(従動ロール)に対して上ロールを送りロールとして、該上ロールを電動モータにより回転駆動することで金属板に送りを与えるよう構成される。この場合において、金属板の厚みがかなり薄いときは、その曲げ加工の最中に上ロールからの駆動力が金属板を介して下ロールに確実に伝わらず、該下ロールがスリップして金属板の正確な送りが達成されなかったり、金属板の表面にスリップ傷が発生して商品価値を低下させる問題がある。そこで、従動側の下ロールを油圧モータにより回転駆動するよう構成し、金属板に対して下ロールがスリップするのを防止する構成が採用されている(例えば、特許文献１参照)。すなわち、特許文献１に開示の装置では、金属板の送り速度に応じて油圧モータへの油の供給を調整することで、従動ロール(本発明での下ロール)の回転速度を制御して、該下ロールと金属板との間でのスリップを防止するよう構成している。
【特許文献１】特許第３６１４３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記ロールベンダーでは、上下のロール間において、金属板を正方向および逆方向に送る動作を反復することで円筒状に曲げ加工する場合に、該金属板の先端近傍の部分や後端近傍の部分を正確な円弧に形成するには、該端部を上ロールと左右の下ロールとによる曲がりを付与し得る位置まで正確に移動させる必要がある。この場合において、電動モータにより回転駆動される上ロールは、材料端部を所定位置まで移動して停止する減速時、および反転して所定速度に至るまでの加速時には、所定の加減速カーブに沿って加減速されるので、その回転動作は緩やかに変化し、金属板との間でスリップが発生することは殆どない。しかるに、特許文献１に開示の装置のように油圧モータにより回転駆動される下ロールの場合は、材料端部以外の部分を加工する際の速度変化には対応し得るとしても、前記金属板の端部を所定位置まで移動して停止する際の減速時および停止状態から逆転して所定速度に至る加速時には、その回転動作が急激に変化してしまい、金属板の各端部の位置決め精度が低下する問題がある。従って、端部に正確な円弧を形成できず、この部分を何度も上下のロール間に通過させて矯正する作業を必要とする。また、下ロールの急激な加減速により金属板との間にスリップが発生し、これに起因して金属板の表面に傷が付く問題を招いている。
【０００５】
すなわちこの発明は、従来の技術に係る前記課題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、位置決め精度を向上して材料端部および全周を正確な円弧状にすると共に、金属板の傷付きを防止し得るロールベンダーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係るロールベンダーは、
上ロールと、該上ロールの下方に配設した少なくとも２本の下ロールとからなり、これら上ロールと２本の下ロールとの間に金属板を通過させて、該金属板を筒状に曲げ加工するロールベンダーにおいて、
前記上ロールを回転駆動する可変速制御可能な第１電動モータと、
前記下ロールを回転駆動する可変速制御可能な第２電動モータと、
前記両電動モータの加速および減速を同期して行なうよう回転制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、上ロールの周度：Ｖ１、金属板から最終的に得られる筒状製品の内径：Ｒ、金属板の板厚：Ｍとして、下ロールの周速Ｖ２が、
式：Ｖ１・[(Ｒ＋２Ｍ)／Ｒ]により得られる演算値に、係数を加算した目標速度となるよう、前記第２電動モータを回転制御することを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、下ロールを上ロールと同期して増減速制御することで、金属板の先端および後端の位置決めを正確に行なうことができ、加工精度を向上して正確な円弧状とし得るから、矯正工程を省くことができる。また金属板に対する下ロールのスリップが抑制され、金属板の表面への傷付きを防止して、商品価値を高め得る。
【０００７】
請求項２の発明に係るロールベンダーは、前記係数を、演算値の１〜１０％の範囲内で設定した。
請求項２に係る発明によれば、係数を、演算値の１〜１０％の範囲内で設定したから、金属板の加工精度を向上し得る。
【０００８】
請求項３の発明に係るロールベンダーでは、前記制御手段は、第２電動モータのトルクが、予め設定された規定トルクを越えた場合は、前記目標速度に基づく速度制御に優先して規定トルクとなるよう第２電動モータを回転制御するようにした。
請求項３に係る発明によれば、第２電動モータのトルクが規定トルクを越えた場合には速度よりトルクに基づく制御を優先することで、金属板の加工初期で曲がり少ないときに、第２電動モータのトルクが大きくなり過ぎて、モータに対して過電流となるのを防止し得る。
【０００９】
請求項４の発明に係るロールベンダーは、前記規定トルクを、下ロールを回転するために必要となる最低トルクに設定した。
請求項４に係る発明によれば、下ロールが回転せずに金属板が傷付いたり、材料搬入時に金属材を上下のロール間に送り込むことができなくなることはない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るロールベンダーによれば、下ロールの加減速時に急激な動作を生じないようにして、金属板の前後端部の位置決め精度を向上することができ、金属板を少ない工程で筒状に正確に曲げ加工することができる。またロールと金属板との間でのスリップ発生を抑制し、金属板の表面に傷が付くのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係るロールベンダーにつき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１に示す実施例に係るロールベンダーにおける上ロール１０は、その中心軸を通過する垂線に沿って段階的または連続的に昇降可能となっている。また上ロール１０の垂線を挟んで斜め右側に位置する下ロール１２および該垂線を挟んで斜め左側に位置する下ロール１２は、前記垂線を基準として、材料送り方向または反送り方向へ一体的に変位可能となっている。そして金属板１４の曲げ加工は、例えば特許第３５８９２１２号公報に開示されるように、上ロール１０が垂線に沿いつつ所要タイミングで昇降する動作と、下ロール１２,１２が垂線を基準として金属板１４の送り方向または反送り方向へ所要タイミングで一体的に変位する動作とによって達成される。但し上ロール１０の昇降駆動機構および２本の下ロール１２,１２の変位駆動機構は、公知の構成であるので説明しない。
【００１３】
前記上ロール１０は、ベクトルモータ等の可変速制御可能な第１電動モータＭ１により回転駆動されると共に、２本の下ロール１２,１２は、チェン−スプロケット等の伝達手段(図示せず)で連繋されて、ベクトルモータ等の可変速制御可能な第２電動モータＭ２により回転駆動されるよう構成される。第１電動モータＭ１および第２電動モータＭ２は、図２に示す制御手段１６に接続され、該制御手段１６によって両電動モータＭ１,Ｍ２が同期して回転するよう制御される。すなわち、金属板１４の曲げ加工に際し、その前端および後端を所定位置まで移動して停止し、次いで逆方向に送る際の両電動モータＭ１,Ｍ２の加減速が、予め設定された速度波形に従って同期して行なわれるよう回転制御される(図３参照)。なお、実施例のロールベンダーでは、主として上ロール１０の回転によって金属板１４に送りを付与し、下ロール１２,１２は金属板１４との間でスリップすることなく回転するよう構成される。
【００１４】
前記制御手段１６には、図２に示す如く、上ロール１０の回転速度を検出する第１速度検出器１８および下ロール１２,１２の回転速度を検出する第２速度検出器２０が接続され、制御手段１６は、各速度検出器１８,２０から入力される信号に基づいて、上ロール１０および下ロール１２,１２の周速Ｖ１,Ｖ２が後述する目標速度ＨＶ,ＬＶとなるよう第１電動モータＭ１および第２電動モータＭ２を回転制御する。また制御手段１６には、金属板１４の長さ、板厚Ｍ等、金属板１４を曲げ加工するのに必要な各種データが入力される。更に、制御手段１６には、第２電動モータＭ２のトルクを各種パラメータ(例えば電流値や電圧値)から演算して求めるトルク検出手段２２が接続され、制御手段１６は、トルク検出手段２２で演算された現在のトルク値に基づいて、第２電動モータＭ２を回転制御するよう設定される。なお、上ロール１０の周速Ｖ１に対応する上目標速度ＨＶは、金属板１４の材質や板厚等に応じて予め設定される。
【００１５】
ここで、下ロール１２,１２は、金属板１４から最終的に得られる筒状製品の外周に接触するから、該下ロール１２,１２の周速Ｖ２を、筒状製品の外周の速度(周速)と一致させることで、金属板１４に対して下ロール１２,１２はスリップすることなく回転する。そして、金属板１４は上ロール１０の回転により送られるよう構成され、筒状製品の内周に接触して回転する上ロール１０の周速Ｖ１が、筒状製品の内周の速度と一致することから、筒状製品の外周の速度は、上ロール１０の周速：Ｖ１、筒状製品の内径：Ｒ、金属板１４の板厚：Ｍにより、次式で得られる。
式：Ｖ１・〔(Ｒ＋２Ｍ)／Ｒ〕
従って、下ロール１２,１２の周速Ｖ２が、前記〔式〕で得られる演算値βとなるよう第２電動モータＭ２を回転制御すればよいこととなる。
【００１６】
しかるに、金属板１４を曲げ加工する場合は、金属素材に固有の弾性に起因して曲げ加工後に曲げが若干戻る、所謂「スプリングバック」を考慮して、ロールベンダーに設定される金属板１４を曲げ加工する際の曲率を、最終的に得たい曲率よりも小さめに設定し、曲げ加工が終わってスプリングバックを生じた状態の筒状製品の曲率が、所期の曲率に収まるようにする操作が行なわれる。すなわち、曲げ加工中における金属板１４の内径は、筒状製品の内径Ｒより小さく、その分だけ金属板１４の外周の速度は前記〔式〕で得られる演算値βより速くなる。従って、金属板１４に接触している下ロール１２,１２も金属板１４との摩擦力によって速く回転するため、下ロール１２,１２の周速Ｖ２を前記演算値βとなるよう速度制御しようとすると、第２電動モータＭ２を減速する制御となり、このときに回生電流が発生して発熱したり制御不良を招くおそれがある。そこで、実施例では、前記演算値βに、所定の係数αを加算した値を下目標速度ＬＶとして、下ロール１２,１２の周速Ｖ２が、この下目標速度ＬＶとなるように、前記第２電動モータＭ２を回転制御するよう設定することで、曲げ加工中の金属板１４における外周の速度と下ロール１２,１２の周速Ｖ２とを略一致させるようにしてある。前記係数αは、金属板１４の板厚や表面処理の有・無等による表面状態、その他の条件に応じて、演算値βの１〜１０％の範囲内で設定することで、前記問題の発生を抑制することができる。なお、係数αが演算値βの１％より小さいと、回生電流の発生を抑制する効果が低く、また係数αが演算値βの１０％より大きいと、下ロール１２,１２の周速Ｖ２が速くなり過ぎるおそれがある。但し、係数αを演算値βの５％に設定しておけば、前記条件の変化にある程度対応することができ、汎用性の点で好ましい。
【００１７】
前記金属板１４の加工初期で曲がりが少ないときには、金属板１４における外周の速度は、内周の速度と略同一となる。すなわち、金属板１４における外周の速度は、前述した下目標速度ＬＶより遅くなり、このため金属板１４に接触している下ロール１２,１２の周速も遅くなる。この場合に、下ロール１２,１２を、前記下目標速度ＬＶに基づいてのみ制御(速度制御)しようとすると、制御手段１６は下ロール１２,１２の周速Ｖ２が下目標速度ＬＶとなるよう第２電動モータＭ２を増速する制御となる。しかるに、下ロール１２,１２には金属板１４との間で接触抵抗が作用するから、第２電動モータＭ２には過電流が供給されると共にトルクが増大して効率的な運転がなされなくなるおそれがある。そこで、実施例では、前記トルク検出手段２２で演算された第２電動モータＭ２のトルクＴが、予め設定した規定トルクＲＴを越えた場合は、制御手段１６は、速度制御に優先して、第２電動モータＭ２のトルクＴが規定トルクＲＴとなるように該モータＭ２を回転制御するよう設定してある。
【００１８】
なお、前記規定トルクＲＴは、無負荷状態の下ロール１２,１２の周速Ｖ２が下目標速度ＬＶに保持されている状態での第２電動モータＭ２のトルクＴより高く、かつ下ロール１２,１２を回転するのに必要な最低トルクに設定される。またロールベンダーでは、金属板１４を上下のロール間に供給する際には、下ロール１２,１２による材料送りが行なわれるから、このときに必要となる最低トルクに規定トルクＲＴを設定してもよい。
【００１９】
前記ロールベンダーにより金属板の曲げ加工を実施するには、１本の上ロール１０と２本の下ロール１２,１２とを所要のタイミングで正転方向または逆転方向に回転させ、金属板１４を材料送り方向または反送り方向に必要量だけ前進・後退させる制御が重要となる。この制御を精度良く達成するためには、金属板１４が材料送り方向または反送り方向に前進・後退させられる送り量を正確に知る必要がある。そこで実施例では、２本の下ロール１２,１２の間に、金属板１４の送り量を検出するための計測ロール２４が昇降自在に配設されている。
【００２０】
すなわち、ロールベンダーにおける平行な２本の下ロール１２,１２の間に形成される空間中には、図４および図５に示す如く、その長手方向(下ロール１２,１２の軸方向)の一端部側に、小径の計測ロール２４が昇降部材２６を介して回動自在に枢支されている。昇降部材２６は、ロールベンダーの基礎フレームに固定された基台２８に対して昇降自在に挿通支持してある。また基台２８には、空圧または油圧の流体圧シリンダ３０が鉛直に配設され、該シリンダ３０から延出するピストンロッドの先端が昇降部材２６に連結されている。従って、流体圧シリンダ３０を正逆方向に進退駆動すれば、昇降部材２６は、計測ロール２４と共に一体的に昇降する。なお、図４および図５において符号３２は、両下ロール１２,１２を下側から支えるバックアップロールを示す。
【００２１】
前記流体圧シリンダ３０は、ロールベンダーの稼動時は常に付勢状態に保持され、そのピストンロッドをシリンダバレルから延出させるように設定される。従って、前記計測ロール２４は、常には最大限に上昇して、前記金属板１４が通過する水平なパスラインより僅か上方に延出位置している。なお計測ロール２４は、最大上昇時に金属板１４の下面に接触して、該計測ロール２４はスリップすることなく追従的に自由回転するようになっている。計測ロール２４には、パルス発生器等からなる回転計測手段３４が接続され、金属板１４に対する前記計測ロール２４の追従回転により、該金属板１４の送り量をパルス発生数により検出して、前記制御手段１６に入力するよう構成される。
【００２２】
〔実施例の作用〕
次に、実施例に係るロールベンダーの作用について説明する。
【００２３】
前記ロールベンダーにより金属板１４を断面が真円または楕円となる筒状に曲げ加工する場合は、該金属板１４を上ロール１０と下ロール１２,１２により軽くクランプした状態の下で、上ロール１０と下ロール１２,１２とを同時に正転方向または逆転方向に回転駆動すると共に、該上ロール１０を所定位置まで下降させる。これにより金属板１４は、所定方向へ送られつつ上ロール１０の加圧下に曲げ加工が漸次進行される。このとき前記計測ロール２４は、金属板１４に下方から押し上げ状態で当接しており、前記回転計測手段３４から制御手段１６に入力される信号に基づいて得られる金属板１４の送り量に応じて、前記上ロール１０の上下動、下ロール１２,１２の水平動および上下のロール１０,１２,１２の回転速度や回転方向が制御されることで、金属板１４は最終的に筒状に加工される。なお、前記計測ロール２４は金属板１４に直接当接して、その送り量を計測するためにスリップすることが殆どなく、該金属板１４の送り量は正確に計測される。
【００２４】
前記上ロール１０を回転駆動する第１電動モータＭ１は、制御手段１６により予め設定された上目標速度ＨＶに対応する回転速度で回転するよう制御され、これにより上ロール１０は上目標速度ＨＶと一致する周速Ｖ１で回転して金属板１４を所定方向に送る。なお、上ロール１０の回転速度は、前記第１速度検出器１８により常に監視されており、制御手段１６は、該第１速度検出器１８から入力される信号に基づいて第１電動モータＭ１を回転制御して、上ロール１０が常に上目標速度ＨＶとなるようにする。
【００２５】
前述したように曲げ加工初期の金属板１４の曲がりは少なく、該金属板１４における外周の速度は、前記〔式〕および係数αから得られる前記下目標速度ＬＶより遅く、該金属板１４に接触している前記下ロール１２,１２の周速Ｖ２も、下目標速度ＬＶより遅くなる。従って、前記第２電動モータＭ２は、下ロール１２,１２の周速Ｖ２が下目標速度ＬＶとなるよう制御手段１６により回転制御されるが、下ロール１２,１２は金属板１４と接触しているためにその回転に抵抗が加わり、第２電動モータＭ２のトルクＴが上昇する。そして、前記トルク検出手段２２で演算された第２電動モータＭ２のトルクＴが規定トルクＲＴを越えたときには、下ロール１２,１２の周速Ｖ２を下目標速度ＬＶとなるようにする速度制御に優先して、制御手段１６は第２電動モータＭ２のトルクＴが規定トルクＲＴとなるように第２電動モータＭ２を回転制御する。これにより、第２電動モータＭ２のトルクＴが異常に上昇して過電流が供給される事態の発生は防止される。また規定トルクＲＴは、前記最低トルクに設定してあるから、第２電動モータＭ２に過負荷が加わることもなく、効率的な運転が達成される。
【００２６】
前記金属板１４の曲げ加工が進行し、その内径が最終的な内径Ｒに近づくと、該金属板１４の外周の速度は下目標速度ＬＶに近づく。このとき、金属板１４に接触する下ロール１２,１２も追従して回転されるために、前記第２電動モータＭ２のトルクＴは規定トルクＲＴよりも小さくなる。従って、この場合には、前記下ロール１２,１２の周速Ｖ２が、前記下目標速度ＬＶとなるよう前記制御手段１６が第２電動モータＭ２を回転制御する。下目標速度ＬＶは、前記スプリングバックを考慮して、前述したように〔式〕により演算された演算値βに係数αを加算した値としてあるから、金属板１４に追従して回転しようとする下ロール１２,１２を減速させることで回生電流が発生して発熱したり制御不良を招くことはない。
【００２７】
また前記金属板１４の先端および後端を所定位置まで移動して停止し、次いで逆方向に送る際に、前記下ロール１２,１２を回転駆動する第２電動モータＭ２は、第１電動モータＭ１と同期して減速して停止し、また所定速度となるまで加速するよう制御手段１６で回転制御される(図３参照)。すなわち、下ロール１２,１２の加減速に際して急激な動作がなされないから、スリップの発生は抑制される。従って、金属板１４の両端部の位置決めを精度よく行なうことができ、加工精度を向上して端部および全周を正確な円弧状とし得ると共に、後工程での矯正をなくすか、あるいは必要最低限で済ますことができ、製造能率を向上し得る。また金属板１４に対する下ロール１２,１２のスリップが抑制されることで、金属板１４の表面への傷付きを防止して、商品価値を高め得る。
【００２８】
(変更例)
本願は前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
１. 第１および第２電動モータとしては、ベクトルモータに限らずサーボモータであってもよい。
２. 制御手段の具体的な構成としては、コントローラに接続するベクトルインバータ制御装置(インバータ制御装置で現在のトルクを演算する)に各電動モータを接続し、該ベクトルインバータ制御装置により各電動モータを速度あるいはトルクに基づいて制御する構成を採用し得る。
３.実施例では、上ロールを昇降移動すると共に、２本の下ロールを水平移動する構成のロールベンダーにつき説明したが、そのロール構成はこれに限定されるものでなく、(1)上ロールを定位置に位置固定したまま、２本の下ロールを昇降および水平移動させる構成、(2)２本の下ロールを定位置に位置固定したまま、上ロールを昇降および水平移動させる構成等、その他の構成を採用し得る。更には、１本の上ロールに対して、下方に３本の下ロールを略放射状に配置し、上ロールに対して各下ロールを近接・離間移動する構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適な実施例に係るロールベンダーの概略説明図である。
【図２】実施例のロールベンダーの制御ブロック図である。
【図３】実施例のロールベンダーにおける各電動モータの速度波形を示す説明図である。
【図４】実施例のロールベンダーに設けられる計測ロールの配設部位を示す概略正面図である。
【図５】実施例のロールベンダーに設けられる計測ロールの配設部位を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０ 上ロール，１２ 下ロール，１４ 金属板，１６ 制御手段
Ｍ１ 第１電動モータ，Ｍ２ 第２電動モータ
【図１】
2007029962.tif 000003
【図２】
2007029962.tif 000004
【図３】
2007029962.tif 000005
【図４】
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【図５】
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