(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げロールと、
パイプ内に挿入されるマンドレルを前進、後退させる第１のアクチュエーターと、
パイプを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、
パイプ送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に可動の圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交する方向に移動させる第３のアクチュエーターと、
圧力型の下流側で曲げロールに対して進退する方向および曲げロールまわりに可動の締め型、および締め型を曲げロールに対して進退させる第４のアクチュエーターと、
締め型と第４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲げロールまわりに回動させる第５のアクチュエーターと、
圧力型と第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパイプ送り方向に移動させる第６のアクチュエーターと、
各アクチュエーターに設置されパイプ反力を計測可能なロードセルと、
各アクチュエーターに設置されアクチュエーターの動作量を測定可能な計測器および曲げロールに設置されパイプの曲げ角を測定可能な計測器と、
前記ロードセルおよび前記計測器と接続された制御装置と、
からなるパイプ曲げ加工装置を用いて実施するパイプ曲げ加工方法であって、
前記第１のアクチュエーターでマンドレルを前進させて停止させ、前記ロードセルでパイプ反力を検出するとともに、前記計測器でアクチュエーターの動作量および曲げ角を検出し、検出値を前記制御装置に入力して前記制御装置にて演算を実行し、該演算に従って前記各アクチュエーターを制御することにより、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御する工程を備え、
該工程は、
（イ）第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より小なら第６のアクチュエータを加速し、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より大なら第６のアクチュエータを減速することにより、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度と第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度とが等速となるように第６のアクチュエーターによりパイプの送り速度を制御する曲げ速度安定化制御工程と、
（ロ）第３のアクチュエーターに設置されたロードセルおよび第４のアクチュエーターに設置されたロードセルの値がほぼ一定となるように第３のアクチュエーターと第４のアクチュエーターの加圧力を制御する曲げ精度保証制御工程と、
を有するパイプ曲げ加工方法。
【請求項２】
第５のアクチュエーターの動作量を検出し、曲げ角を検出してパイプの接線方向移動量に換算し、第５のアクチュエーターの動作量と曲げ角のパイプ接線方向移動量が等しいことを確認する請求項１記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項３】
第２のアクチュエーターの動作量を検出して第２のアクチュエーターの動作速度を演算し、曲げ角を検出してパイプの接線方向移動量に換算しさらに曲げ速度を演算し、第２のアクチュエーターの動作速度が曲げ速度と等しくなるように第６のアクチュエーターを増圧または減圧する請求項１記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項４】
測定パルスがＯＮの時に、第３のアクチュエーターに設けたロードセルの値を検出し、
測定パルスがＯＦＦの時に、第３のアクチュエーターの加圧力を読み込み、第３のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第３のアクチュエーターの加圧力との差を演算し、該差が０でない時に予め記憶してある第３のアクチュエーターの加圧力増分データを読み込んで第３のアクチュエーターの増分した加圧力をパルス状にパイプに加え、第３のアクチュエーターへのパイプ反力の増加が０に近づくようにする請求項１記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項５】
測定パルスがＯＮの時に、第４のアクチュエーターに設けたロードセルの値を検出し、
測定パルスがＯＦＦの時に、第４のアクチュエーターの加圧力を読み込み、第４のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第４のアクチュエーターの加圧力との差を演算し、該差が０でない時に予め記憶してある第４のアクチュエーターの加圧力増分データを読み込んで第４のアクチュエーターの増分した加圧力をパルス状にパイプに加え、第４のアクチュエーターへのパイプ反力の増加が０に近づくようにする請求項１記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項６】
パイプ曲げ加工の最終段階に、第５のアクチュエーターのロードセルの値を計測し、第５のアクチュエーターの加圧力を読み込み、第５のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第５のアクチュエーターの加圧力との差を演算し、該差が０でない時に予め記憶してある第５のアクチュエーターの加圧力増分データを読み込んで第５のアクチュエーターの増分した加圧力をパルス状にパイプに加え、パイプのスプリングバックをとる請求項１記載のパイプ曲げ加工方法。
【請求項７】
曲げロールと、
パイプ内に挿入されるマンドレルを前進、後退させる第１のアクチュエーターと、
パイプを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、
パイプ送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に可動の圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交する方向に移動させる第３のアクチュエーターと、
圧力型の下流側で曲げロールに対して進退する方向および曲げロールまわりに可動の締め型、および締め型を曲げロールに対して進退させる第４のアクチュエーターと、
締め型と第４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲げロールまわりに回動させる第５のアクチュエーターと、
圧力型と第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパイプ送り方向に移動させる第６のアクチュエーターと、
各アクチュエーターに設置されパイプ反力を計測可能なロードセルと、
各アクチュエーターに設置されアクチュエーターの動作量を測定可能な計測器および曲げロールに設置されパイプの曲げ角を測定可能な計測器と、
前記ロードセルおよび前記計測器と接続され、前記第２〜第６の各アクチュエーターを制御することにより、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御可能な制御装置と、
を備え、
該制御装置は、
（イ）第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より小なら第６のアクチュエータを加速し、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より大なら第６のアクチュエータを減速することにより、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度と第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度とが等速となるように第６のアクチュエーターによりパイプの送り速度を制御する曲げ速度安定化制御ルーチンと、
（ロ）第３のアクチュエーターに設置されたロードセルおよび第４のアクチュエーターに設置されたロードセルの値がほぼ一定となるように第３のアクチュエーターと第４のアクチュエーターの加圧力を制御する曲げ精度保証制御ルーチンと、
を有するパイプ曲げ加工装置。
【請求項８】
第１〜第６のアクチュエーターがシリンダーである請求項７記載のパイプ曲げ加工装置。
【請求項９】
第１〜第６のアクチュエーターがサーボモータである請求項７記載のパイプ曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプの曲げ加工方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−１９２３３０号公報は、予め教示された曲げデータとパイプ諸元値とによって、曲げ加工時のスプリングバック量と伸びを算出し、曲げ角度およびパイプ送り量を制御するＮＣパイプベンダーを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＮＣパイプベンダーには、曲げ加工時のデータに基づきフィードバック制御するものでないため、曲げ部分にしわ或いは割れが発生しやすく、さらに、パイプの曲げ品質、曲げ精度が安定しないという問題があった。
本発明の目的は、曲げ部分におけるしわ、割れの発生を抑制でき、曲げ精度も向上できるパイプの曲げ加工方法および装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、つぎの通りである。
（１）  曲げロールと、
パイプ内に挿入されるマンドレルを前進、後退させる第１のアクチュエーターと、
パイプを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、
パイプ送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に可動の圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交する方向に移動させる第３のアクチュエーターと、
圧力型の下流側で曲げロールに対して進退する方向および曲げロールまわりに可動の締め型、および締め型を曲げロールに対して進退させる第４のアクチュエーターと、
締め型と第４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲げロールまわりに回動させる第５のアクチュエーターと、
圧力型と第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパイプ送り方向に移動させる第６のアクチュエーターと、
各アクチュエーターに設置されパイプ反力を計測可能なロードセルと、
各アクチュエーターに設置されアクチュエーターの動作量を測定可能な計測器および曲げロールに設置されパイプの曲げ角を測定可能な計測器と、
前記ロードセルおよび前記計測器と接続された制御装置と、
からなるパイプ曲げ加工装置を用いて実施するパイプ曲げ加工方法であって、
前記第１のアクチュエーターでマンドレルを前進させて停止させ、前記ロードセルでパイプ反力を検出するとともに、前記計測器でアクチュエーターの動作量および曲げ角を検出し、検出値を前記制御装置に入力して前記制御装置にて演算を実行し、該演算に従って前記各アクチュエーターを制御することにより、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御する工程を備え、
該工程は、
（イ）第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より小なら第６のアクチュエータを加速し、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より大なら第６のアクチュエータを減速することにより、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度と第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度とが等速となるように第６のアクチュエーターによりパイプの送り速度を制御する曲げ速度安定化制御工程と、
（ロ）第３のアクチュエーターに設置されたロードセルおよび第４のアクチュエーターに設置されたロードセルの値がほぼ一定となるように第３のアクチュエーターと第４のアクチュエーターの加圧力を制御する曲げ精度保証制御工程と、
を有するパイプ曲げ加工方法。
（２）  第５のアクチュエーターの動作量を検出し、曲げ角を検出してパイプの接線方向移動量に換算し、第５のアクチュエーターの動作量と曲げ角のパイプ接線方向移動量が等しいことを確認する（１）記載のパイプ曲げ加工方法。
（３）  第２のアクチュエーターの動作量を検出して第２のアクチュエーターの動作速度を演算し、曲げ角を検出してパイプの接線方向移動量に換算しさらに曲げ速度を演算し、第２のアクチュエーターの動作速度が曲げ速度と等しくなるように第６のアクチュエーターを増圧または減圧する（１）記載のパイプ曲げ加工方法。
（４）  測定パルスがＯＮの時に、第３のアクチュエーターに設けたロードセルの値を検出し、
測定パルスがＯＦＦの時に、第３のアクチュエーターの加圧力を読み込み、第３のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第３のアクチュエーターの加圧力との差を演算し、該差が０でない時に予め記憶してある第３のアクチュエーターの加圧力増分データを読み込んで第３のアクチュエーターの増分した加圧力をパルス状にパイプに加え、第３のアクチュエーターへのパイプ反力の増加が０に近づくようにする（１）記載のパイプ曲げ加工方法。
（５）  測定パルスがＯＮの時に、第４のアクチュエーターに設けたロードセルの値を検出し、
測定パルスがＯＦＦの時に、第４のアクチュエーターの加圧力を読み込み、第４のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第４のアクチュエーターの加圧力との差を演算し、該差が０でない時に予め記憶してある第４のアクチュエーターの加圧力増分データを読み込んで第４のアクチュエーターの増分した加圧力をパルス状にパイプに加え、第４のアクチュエーターへのパイプ反力の増加が０に近づくようにする（１）記載のパイプ曲げ加工方法。
（６）  パイプ曲げ加工の最終段階に、第５のアクチュエーターのロードセルの値を計測し、第５のアクチュエーターの加圧力を読み込み、第５のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第５のアクチュエーターの加圧力との差を演算し、該差が０でない時に予め記憶してある第５のアクチュエーターの加圧力増分データを読み込んで第５のアクチュエーターの増分した加圧力をパルス状にパイプに加え、パイプのスプリングバックをとる（１）記載のパイプ曲げ加工方法。
（７）  曲げロールと、
パイプ内に挿入されるマンドレルを前進、後退させる第１のアクチュエーターと、
パイプを前進、加圧する第２のアクチュエーターと、
パイプ送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に可動の圧力型、および圧力型をパイプ送り方向と直交する方向に移動させる第３のアクチュエーターと、
圧力型の下流側で曲げロールに対して進退する方向および曲げロールまわりに可動の締め型、および締め型を曲げロールに対して進退させる第４のアクチュエーターと、
締め型と第４のアクチュエーターのアッセンブリーを曲げロールまわりに回動させる第５のアクチュエーターと、
圧力型と第３のアクチュエーターのアッセンブリーをパイプ送り方向に移動させる第６のアクチュエーターと、
各アクチュエーターに設置されパイプ反力を計測可能なロードセルと、
各アクチュエーターに設置されアクチュエーターの動作量を測定可能な計測器および曲げロールに設置されパイプの曲げ角を測定可能な計測器と、
前記ロードセルおよび前記計測器と接続され、前記第２〜第６の各アクチュエーターを制御することにより、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御可能な制御装置と、
を備え、
該制御装置は、
（イ）第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より小なら第６のアクチュエータを加速し、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度が第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度より大なら第６のアクチュエータを減速することにより、第２のアクチュエーターによるパイプの送り速度と第５のアクチュエーターによる締め型の移動速度とが等速となるように第６のアクチュエーターによりパイプの送り速度を制御する曲げ速度安定化制御ルーチンと、
（ロ）第３のアクチュエーターに設置されたロードセルおよび第４のアクチュエーターに設置されたロードセルの値がほぼ一定となるように第３のアクチュエーターと第４のアクチュエーターの加圧力を制御する曲げ精度保証制御ルーチンと、
を有するパイプ曲げ加工装置。
（８）  第１〜第６のアクチュエーターがシリンダーである（７）記載のパイプ曲げ加工装置。
（９）  第１〜第６のアクチュエーターがサーボモータである（７）記載のパイプ曲げ加工装置。
【０００５】
上記（１）のパイプ曲げ加工方法では、ロードセル、計測器の出力値を制御装置に入れてアクチュエータの加圧力、動作速度を適切な値にリアルタイムにフィードバック制御する。これによって良好かつ安定したパイプ曲げが得られる。
上記（２）のパイプ曲げ加工方法では、第５のアクチュエーターの動作量と曲げ角のパイプ接線方向移動量が等しいことを確認するので、安定した曲げを行うことができる。
上記（３）のパイプ曲げ加工方法では、第６のアクチュエーターを利用して、第２のアクチュエーターの動作速度が第５のアクチュエーターによるパイプ曲げ速度と等しくなるようにするので、パイプ曲げ部分の割れ、しわの発生を防止することができる。
上記（４）のパイプ曲げ加工方法では、第３のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第３のアクチュエーターの加圧力とが等しくなるように第３のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パイプ反力の増加が０に近づけることができ、無理のない曲げを実行でき、高い曲げ精度を保証することができる。
上記（５）のパイプ曲げ加工方法では、第４のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第４のアクチュエーターの加圧力とが等しくなるように第４のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パイプ反力の増加が０に近づけることができ、無理のない曲げを実行でき、高い曲げ精度を保証することができる。
上記（６）のパイプ曲げ加工方法では、パイプ曲げ加工の最終段階に、第５のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パイプのスプリングバックをとることができ、最後の段階でさらに曲げ精度を高めることができる。
上記（７）のパイプ曲げ加工装置では、各アクチュエーターにロードセルと動作量を測定可能な測定器を設け、それを制御装置に接続し、制御装置の出力に従って各アクチュエーターを制御するようにしたので、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御することができる。
上記（８）のパイプ曲げ加工装置では、アクチュエーターがシリンダ（油圧シリンダまたはエアシリンダ）からなるので、アクチュエーターに従来のＮＣパイプベンダーのシリンダを利用することができる。
上記（９）のパイプ曲げ加工装置では、アクチュエーターがサーボモータからなるので、応答速度を早めることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置を示し、図２は本発明の第２実施例のパイプ曲げ加工装置を示し、図３は本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の、アクチュエーターの位置関係を示す平面図であり、図４は本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の、アクチュエーターの位置関係を示す側面図である。
図５は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法における各アクチュエーターの起動フローチャートであり、図６は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法における各アクチュエーターのロッド変位を示し、図７は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法における各アクチュエーターのロッド変位を示し、図８は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法における各アクチュエーターに設けたロードセルの出力値（想定）の変化を示し、図９は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法におけるパイプ曲げ押し速度制御フローチャートであり、図１０は本発明実施例のパイプ曲げ加工方法におけるパイプ曲げ精度確保のアルゴリズムを示すフローチャートである。
本発明の全実施例にわたって共通または類似する部分には本発明の全実施例にわたって同じ符合を付してある。
【０００７】
本発明の全実施例のパイプ曲げ加工装置にわたって共通または類似する部分を、たとえば図１を参照して、説明する。
本発明実施例のパイプ曲げ加工装置は、
固定または回転可能な曲げロール７と、
パイプ１０内に挿入されるマンドレル８を前進、後退させる第１のアクチュエーター１と、
パイプ１０を前進、加圧する第２のアクチュエーター２と、
パイプ送り方向およびパイプ送り方向と直交する方向に可動の圧力型１７、および圧力型１７をパイプ送り方向と直交する方向に移動させる第３のアクチュエーター３と、
圧力型１７の下流側で曲げロール７に対して進退する方向および曲げロール７まわりに可動の締め型１８、および締め型１８を曲げロール７に対して進退させる第４のアクチュエーター４と、
締め型１８と第４のアクチュエーター４のアッセンブリーを連結具１９を介して曲げロール７まわりに回動させる第５のアクチュエーター５と、
圧力型１７と第３のアクチュエーター３のアッセンブリーをパイプ送り方向に移動させる第６のアクチュエーター６と、
各アクチュエーター１、２、３、４、５、６に設置されパイプ反力を計測可能なロードセル１１、１２、１３、１４、１５、１６（このうちロードセル１３、１４は必ず設けられるが、他のロードセル１１、１２、１５、１６は省略されてもよい）と、
各アクチュエーター１、２、３、４、５、６に設置されアクチュエーター１、２、３、４、５、６の動作量を測定可能な計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６（このうち計測器２２、２５、２６は必ず設けられるが、他の計測器２１、２３、２４は省略されてもよい）および曲げロール７に設置されパイプ１０の曲げ角を測定可能な計測器２７（計測器２７は省略されてもよい）と、
ロードセル１１、１２、１３、１４、１５、１６および計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７と接続されパイプ曲げをリアルタイムに（曲げ加工中時々刻々に）フィードバック制御可能な制御装置２０と、
パイプ１０を隔てて圧力型１７に対向して設けられた固定のワイパー９と、
を有する。
【０００８】
第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、５、６は、シリンダー（油圧シリンダーまたはエアシリンダーの何れであってもよい）であってもよいし、または回転を直線動に変換する機構を具備したサーボモータ（回転を、たとえばボールねじ機構などにより、直線往復運動に変換できる機構を具備したサーボモータ、以下、単にサーボモータという）であってもよい。アクチュエーター１、２、３、４、５、６がシリンダーの場合は、計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７に、たとえばアクチュエーターに外付けのマグネスケールや光学式スケーラーを利用でき（他の計測器でもよい）、アクチュエーター１、２、３、４、５、６がサーボモータの場合は、計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７に、たとえばアクチュエーター１、２、３、４、５、６に取り付けたエンコーダーを利用できる（他のセンサーでもよい）。図１は、第２のアクチュエーター２およびそのシリンダロッド並びにロードセル１２が中央に貫通穴を有しており、この貫通穴をマンドレル８が貫通している場合を示している。
【０００９】
マンドレル８はロッド８ｂの先端部に１個以上（図示例は３個の場合を示す）の屈曲部８ａをもっており、屈曲部８ａと屈曲部８ａとの間、または屈曲部８ａとロッド８ｂとの間は、屈曲可能構造となっている。マンドレル８が屈曲部８ａをもつため、パイプ１０が曲げられる時パイプ１０の円形断面形状が楕円形状に変形することが抑制されつつ滑らかに曲げられる。
【００１０】
つぎに、上記のパイプ曲げ加工装置の作用を説明する。
まず、アクチュエーター１、２、３、４、５、６の作動順序を、図５を参照して、説明する。
第１のアクチュエーター１のＯＮにより、設備が起動し、マンドレル８が所定位置に前進され、その位置で停止される。
ついで、第３のアクチュエーター３がＯＮして圧力型１７がパイプ１０に向かって前進しパイプ１０に当接し所定加圧力でパイプ１０を加圧する。また、第４のアクチュエーター４がＯＮして締め型１８がパイプ１０に向かって前進しパイプ１０に当接し所定加圧力でパイプ１０を加圧する。
ついで、第２のアクチュエーター２がＯＮしてパイプ１０を加圧、前進させる。また、第５のアクチュエーター５が締め型１８と第４のアクチュエーター４のアッセンブリーを曲げロール７まわりにまわしていく。
ついで、第５のアクチュエーター５が締め型１８と第４のアクチュエーター４のアッセンブリーを曲げロール７まわりにまわしている間に、第６のアクチュエーター６がＯＮして第３のアクチュエータ３と圧力型１７のアッセンブリーをパイプ送り方向に直線状に前進させる。
パイプ１０の曲げが完了すると、第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、５、６が同時にＯＦＦして、第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、５、６および圧力型１７、締め型１８が元位置に戻る。
【００１１】
図６は、各アクチュエーター１、２、３、４、５、６のロッド変位を示す。
第１のアクチュエーター１はＯＮして第１のアクチュエーター１のロッドは所定量前進し、ＯＦＦにより元位置に戻る。
第３のアクチュエーター３はＯＮして第３のアクチュエーター３のロッドはパイプ前進方向と直交方向にパイプ１０に向かって前進し、圧力型１７がパイプ１０に当接して、ロッドはその位置でパイプ１０を加圧し、ＯＦＦにより元位置に戻る。
第４のアクチュエーター４はＯＮして第４のアクチュエーター４のロッドはパイプ前進方向と直交方向にパイプ１０に向かって前進し、締め型１８がパイプ１０に当接して、その位置でパイプ１０を加圧し、ＯＦＦにより元位置に戻る。
第２のアクチュエーター２はＯＮしてパイプ１０を前進させ、ＯＦＦにより元位置に戻る。
第５のアクチュエーター５はＯＮして締め型１８を曲げロール７まわりにまわしパイプを曲げ、ＯＦＦにより元位置に戻る。第５のアクチュエーター５による締め型１８の移動速度と、第２のアクチュエーター２によるパイプ１０の前進速度とは、望ましくは、等速となるように制御される。
第６のアクチュエーター６は、第２、第５のアクチュエーター２、５がＯＮ中にＯＮして圧力型１７を前進させ、ＯＦＦにより元位置に戻る。
【００１２】
図７は、各アクチュエーター１、２、３、４、５、６のロードセル値（パイプ反力）を示す。図７中、０点より下側は引張りを示し、０点より上側は圧縮を示す。パイプ反力であるロードセル値はアクチュエーター１、２、３、４、５、６の加圧力値と一致するとは限らない。パイプ曲げでは、第３、第４のアクチュエーター３、４のロードセル１３、１４の値がほぼ一定となるようにリアルタイムに制御することにより、良質のパイプ曲げが得られる。
【００１３】
第１のアクチュエーター１のロードセル１１は、曲げ中、引っ張られ、第１のアクチュエーター１のＯＦＦにより０点に戻る。
第３のアクチュエーター３のロードセル１３は、圧力型１７がパイプ１０に当接してロッドがその位置でパイプ１０を加圧していくに従って増加しようとするが（図１０の上段の図の破線参照）、パイプ曲げ中フィードバック制御により第３のアクチュエーター３の加圧力をパルス状に加えて（図１０の中段の図参照）パイプ１０を曲げてパイプ反力の増加を低減させ（図１０の上段の図の実線参照）、ＯＦＦにより０点に戻る。
第４のアクチュエーター４のロードセル１４は、締め型１８がパイプ１０に当接してロッドがその位置でパイプ１０を加圧していくに従って増加しようとするが（図１０の上段の図の破線参照）、パイプ曲げ中フィードバック制御により第４のアクチュエーター４の加圧力をパルス状に加えて（図１０の中段の図参照）パイプ１０を曲げてパイプ反力の増加を低減させ、（図１０の上段の図の実線参照）ＯＦＦにより０点に戻る。
第２のアクチュエーター２のロードセル１２、第５のアクチュエーター５のロードセル１５、第６のアクチュエーター６のロードセル１６値は、パイプ反力低減制御がしないので、曲げの進行につれて増加していき、アクチュエーター２、５、６のＯＦＦにより０点に戻る。
【００１４】
つぎに、本発明実施例のパイプ曲げ加工方法の構成、作用を、図５〜図１０を参照して、説明する。
本発明実施例のパイプ曲げ加工方法は、上記パイプ曲げ加工装置を用いて実施するパイプ曲げ加工方法であって、ロードセル１１、１２、１３、１４、１５、１６でパイプ反力を検出するとともに、計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７でアクチュエーター１、２、３、４、５、６の動作量、および曲げ角を検出し、検出値を制御装置２０に入力して制御装置２０にて演算を実行し、その演算に従って各アクチュエーター１、２、３、４、５、６を制御することにより、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御するパイプ曲げ加工方法からなる。
【００１５】
本発明実施例のパイプ曲げ加工方法は、図８に示すパイプ曲げ押し速度等速制御と、図９に示す曲げ精度確保制御とを、有する。
図８に示すように、パイプ曲げ押し速度等速制御では、ステップ１０１で第５のアクチュエーター５の動作量（変位量）を検出し、ステップ１０２で計測器２７にて曲げ角θを検出し、ステップ１０３でθをパイプの中心線の接線方向移動量に換算し、ステップ１０４でその換算値を求め、ステップ１０５で第５のアクチュエーター５の動作量と曲げ角θのパイプ中心線の接線方向移動量との差を演算し、ステップ１０６で第５のアクチュエーター５の動作量と曲げ角θのパイプ中心線の接線方向移動量との差が０に等しいか否か（第５のアクチュエーター５の動作量と曲げ角θのパイプ中心線の接線方向移動量とが等しいか否か）を判定し、等しくないならば装置に異常があるので以下の制御を行っても仕方がないのでステップ１０７に進んで異常の警告を発し、等しいならつぎのステップ２０１へと進む。ステップ１０１〜１０７は回転安定化制御を行ってもよいかの前提を確認しているルーチンである。
【００１６】
つぎに、ステップ２０１で、第２のアクチュエーター２の動作量を検出して第２のアクチュエーター２の動作速度（動作量の微分）を演算し、ステップ２０２で曲げ角θを検出し、ステップ２０３で曲げ角θをパイプの中心線の接線方向移動量に換算しさらに接線方向移動量を微分して曲げ速度を演算し、ステップ２０４で第２のアクチュエーター２の動作速度が曲げ速度との差を演算し、ステップ２０５で差が０か否かを判定し、０なら（第２のアクチュエーター２の動作速度が曲げ速度と等しいなら）ステップ２０１に戻って演算を続行し、０でないならステップ２０６に進んで第２のアクチュエーター２の動作速度が曲げ速度より小か大かを判定し、小なら（第２のアクチュエーター２の動作速度＜曲げ速度なら）、ステップ２０８に進んで第６のアクチュエーター６を加速（アクチュエーター６がシリンダーの場合は増圧）して第２のアクチュエーター２の動作速度が曲げ速度に等しくなるようにし、大なら（第２のアクチュエーター２の動作速度＞曲げ速度なら）、ステップ２０７に進んで第６のアクチュエーター６を減速（アクチュエーター６がシリンダーの場合は減圧）して第２のアクチュエーター２の動作速度が曲げ速度に等しくなるようにし、ステップ２０８、２０７からステップ１０１または２０１に戻って上記を繰り返す。
【００１７】
ステップ２０１〜２０８は、第２のアクチュエーター２の動作速度が第５のアクチュエーター５による曲げ速度と等速となるように第６のアクチュエーター６を利用して制御しているルーチンであり、曲げ速度安定化制御を行っているルーチンである。すなわち、ステップ２０１〜２０８は、第２のアクチュエーター２の動作速度が第５のアクチュエーター５による曲げ速度より小の場合はパイプ曲げ部分に割れ、薄肉化が生じ、第２のアクチュエーター２の動作速度が第５のアクチュエーター５による曲げ速度より大の場合はパイプ曲げ部分にしわが生じるので、第２のアクチュエーター２の動作速度が第５のアクチュエーター５による曲げ速度と等速となるように第６のアクチュエーター６を利用して曲げ速度安定化制御を行っているルーチンである。
【００１８】
図９に示すように、曲げ精度確保制御では、第３のアクチュエーター３に設けたロードセル１３の検出値と第３のアクチュエーター３の加圧力とが等しくなるように第３のアクチュエーター３の加圧力をパルス状に増して、パイプ反力の増分が０に近づくようにする。
【００１９】
すなわち、ステップ３０１で加工ＯＮか否かを判定し加工ＯＮなら加工を開始し、ステップ３０２で測定パルスがＯＮか否かを判定し（ＯＮで測定を実行し、ＯＦＦで制御を実行する）、測定パルスＯＮのときに、ステップ３０３で第３のアクチュエーター３のロードセル１３の値Ｌ３を計測して制御装置２０に入力し、データ３０５からステップ３０４で第３のアクチュエーター３の加圧力Ｃ３を制御装置２０のＣＰＵに読込み、ステップ３０４で制御装置２０にて（Ｌ３−Ｃ３）を演算し、ステップ３０６で（Ｌ３−Ｃ３）が０か否か（すなわちＬ３＝Ｃ３か否か）を判定し、Ｌ３＝Ｃ３なら、ステップ３０９へと進み、Ｌ３＝Ｃ３でないなら（Ｌ３はＣ３と等しいかそれ以上）、ステップ３０７で、予め記憶してある第３のアクチュエーター３の加圧力増分データをデータ３０８から制御装置２０のＣＰＵに読込み、第３のアクチュエーター３の増分した加圧力をパルス状にパイプ１０に加える。
【００２０】
図１０の上段に示すように、パイプ１０の曲げの進行につれてパイプ反力が増し、一定の第３のアクチュエーター３の加圧力に対して増大していこうとする（図１０の上段の図の破線参照）。従来はパイプ反力の増大を無視して一定の第３のアクチュエーター３の加圧力によりパイプ１０を曲げていたので、加圧力が最適とならず、曲げ精度が低下していた。しかし、本発明実施例では、図１０の中段に示すように、パルス状に加圧力を加えるのでパイプ１０がそれだけ多く曲がりパイプ反力が小さくなって、第３のアクチュエーター３のロードセル１３の値が低減し、第３のアクチュエーター３のロードセル１３の値の増分が低減して０に近づき、第３のアクチュエーター３のロードセル１３の値と第３のアクチュエーター３の加圧力とがほぼ等しくなる（図１０の上段の図の実線参照）。パイプ反力の増分が低減することにより、曲げにおいてパイプにかかる無理な荷重が低減し、良質のパイプの曲げが行われ、パイプの曲げ精度が向上する。
【００２１】
第４のアクチュエーター４についても、第３のアクチュエーター３と同様のことが成立する。
すなわち、図９に示すように、曲げ精度確保制御では、第４のアクチュエーター４に設けたロードセル１４の検出値と第４のアクチュエーター４の加圧力とが等しくなるように第４のアクチュエーター４の加圧力をパルス状に増して、パイプ反力の増分が０に近づくようにする。
【００２２】
すなわち、ステップ３０９で第４のアクチュエーター４のロードセル１４の値Ｌ４を計測して制御装置２０に入力し、データ３１１からステップ３１０で第４のアクチュエーター４の加圧力Ｃ４を制御装置２０のＣＰＵに読込み、ステップ３１０で制御装置２０にて（Ｌ４−Ｃ４）を演算し、ステップ３１２で（Ｌ４−Ｃ４）が０か否か（すなわちＬ４＝Ｃ４か否か）を判定し、Ｌ４＝Ｃ４なら、ステップ３０１に進んで上記サイクルを繰返し、Ｌ４＝Ｃ４でないなら（Ｌ４はＣ４と等しいかそれ以上）、ステップ３１３で、予め記憶してある第４のアクチュエーター４の加圧力増分データをデータ３１４から制御装置２０のＣＰＵに読込み、第４のアクチュエーター４の増分した加圧力をパルス状にパイプ１０に加える。
【００２３】
図１０の上段に示すように、パイプ１０の曲げの進行につれてパイプ反力が増し、一定の第４のアクチュエーター４の加圧力に対して増大していこうとする（図１０の上段の図の破線参照）。従来はパイプ反力の増大を無視して一定の第４のアクチュエーター４の加圧力によりパイプ１０を曲げていたので、加圧力が最適とならず、曲げ精度が低下していた。しかし、本発明実施例では、図１０の中段に示すように、パルス状に加圧力を加えるのでパイプ１０がそれだけ多く曲がりパイプ反力が小さくなって、第４のアクチュエーター４のロードセル１４の値が低減し、第４のアクチュエーター４のロードセル１４の値の増分が低減して０に近づき、第４のアクチュエーター４のロードセル１４の値と第４のアクチュエーター４の加圧力とがほぼ等しくなる（図１０の上段の図の実線参照）。パイプ反力の増分が低減することにより、曲げにおいてパイプにかかる無理な荷重が低減し、良質のパイプの曲げが行われ、パイプの曲げ精度が向上する。
ステップ３０１〜３１３は、曲げ精度保証制御のルーチンである。
【００２４】
曲げ加工の最終段階でステップ３０１で加工ＯＦＦと判定されると、ステップ３１５に進む。ステップ３１５では、第５のアクチュエーター５のロードセル１５の値Ｌ５を計測して制御装置２０に入力し、データ３１７からステップ３１６で第５のアクチュエーター５の加圧力Ｃ５を制御装置２０のＣＰＵに読込み、ステップ３１６で制御装置２０にて（Ｌ５−Ｃ５）を演算し、ステップ３１８で（Ｌ５−Ｃ５）が０か否か（すなわちＬ５＝Ｃ５か否か）を判定し、Ｌ５＝Ｃ５なら、ステップ３２１に進んで曲げ加工を終了し、Ｌ５＝Ｃ５でないなら（Ｌ５はＣ５と等しいかそれ以上）、ステップ３１９で、予め記憶してある第５のアクチュエーター５の加圧力増分データをデータ３２０から制御装置２０のＣＰＵに読込み、第５のアクチュエーター５の増分した加圧力を少なくとも１回（図１０の下段の例では１回）パルス状にパイプ１０に加え、スプリングバックを取りのぞき、ステップ３２１に進んで加工を終了する。
ステップ３１５〜３２１は、スプリングバックを取りのぞいて曲げ精度を高める、曲げ加工最終段の曲げ加工精度保証制御のルーチンである。
【００２５】
つぎに、本発明の各実施例に特有な構成、作用は、つぎの通りである。
本発明の第１実施例では、第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、５、６はシリンダ（油圧シリンダまたはエアシリンダ）からなる。
第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、５、６がシリンダからなる場合は、アクチュエーター１、２、３、４、５、６に従来のＮＣパイプベンダーのシリンダを利用することができる。また、従来のＮＣパイプベンダーのシリンダロッドにロードセル１１、１２、１３、１４、１５、１６と計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７を組付け、それらを制御装置２０に接続して本発明実施例装置を構成し、それを用いて本発明実施例方法を実行することができる。
【００２６】
本発明の第２実施例では、第１〜第６のアクチュエーター１、２、３、４、５、６はサーボモータからなる。計測器２１、２２、２３、２４、２５、２６にはサーボモータに取り付けたエンコーダーを利用することができる。
アクチュエーター１、２、３、４、５、６がサーボモータからなる場合は、シリンダに比べて応答速度を早めることができ、制御が高速度化される。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１のパイプ曲げ加工方法によれば、ロードセル、計測器の出力値を制御装置に入れてアクチュエータの加圧力、動作速度を適切な値にリアルタイムにフィードバック制御するので、良好かつ安定したパイプ曲げが得られる。
請求項２のパイプ曲げ加工方法によれば、第５のアクチュエーターの動作量と曲げ角のパイプ接線方向移動量が等しいことを確認するので、安定した曲げを行うことができる。
請求項３のパイプ曲げ加工方法によれば、第６のアクチュエーターを利用して、第２のアクチュエーターの動作速度が第５のアクチュエーターによるパイプ曲げ速度と等しくなるようにするので、パイプ曲げ部分の割れ、しわの発生を防止することができる。
請求項４のパイプ曲げ加工方法によれば、第３のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第３のアクチュエーターの加圧力とが等しくなるように第３のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パイプ反力の増加が０に近づけることができ、無理のない曲げを実行でき、高い曲げ精度を保証することができる。
請求項５のパイプ曲げ加工方法によれば、第４のアクチュエーターに設けたロードセルの検出値と第４のアクチュエーターの加圧力とが等しくなるように第４のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パイプ反力の増加が０に近づけることができ、無理のない曲げを実行でき、高い曲げ精度を保証することができる。
請求項６のパイプ曲げ加工方法によれば、パイプ曲げ加工の最終段階に、第５のアクチュエーターの加圧力をパルス状に増すので、パイプのスプリングバックをとることができ、最後の段階でさらに曲げ精度を高めることができる。
請求項７のパイプ曲げ加工方法によれば、各アクチュエーターにロードセルと動作量を測定可能な測定器を設け、それを制御装置に接続し、制御装置の出力に従って各アクチュエーターを制御するようにしたので、パイプ曲げをリアルタイムにフィードバック制御することができる。
請求項８のパイプ曲げ加工方法によれば、アクチュエーターがシリンダ（油圧シリンダまたはエアシリンダ）からなるので、アクチュエーターに従来のＮＣパイプベンダーのシリンダを利用することができる。
請求項９のパイプ曲げ加工方法によれば、アクチュエーターがサーボモータからなるので、応答速度を早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の概略平面図である。
【図２】本発明の第２実施例のパイプ曲げ加工装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の詳細平面図である。
【図４】本発明の第１実施例のパイプ曲げ加工装置の詳細側面図である。
【図５】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ加工装置の起動タイムチャートである。
【図６】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ加工装置のロッド変位タイムチャートである。
【図７】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ加工装置のロードセル値タイムチャートである。
【図８】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ加工方法のパイプ曲げ押し速度等速制御フローチャートである。
【図９】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ加工方法のパイプ曲げ精度確保フローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施例、第２実施例のパイプ曲げ加工方法のパイプ反力制御のグラフである。
【符号の説明】
１  第１のアクチュエーター
２  第２のアクチュエーター
３  第３のアクチュエーター
４  第４のアクチュエーター
５  第５のアクチュエーター
６  第６のアクチュエーター
７  曲げロール
８  マンドレル
９  ワイパー
１１、１２、１３、１４、１５、１６  ロードセル
１７  圧力型
１８  締め型
２０  制御装置
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７  計測器
【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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【図９】
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【図１０】
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