JP3846740B2 - パイプの曲げ加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、主として細径、長尺パイプの曲げ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の曲げ加工装置としては、パイプ側の適所を保持したひねりユニットによって該パイプをその軸芯上で回動せしめて曲げ方向を設定し、かつ該ひねりユニットの一方側、もしくは両方側に配設した曲げユニットにて前記設定位置での曲げ加工を行うように構成されたものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の前記曲げ加工ユニット装置は、ひねりユニットによってパイプ側を該パイプの軸芯上で回動せしめる構造であるため、その先端部側からの逐次曲げ加工時に、すでに曲げ加工の施された先端部側の曲げ部分をひねりによる回動によってひねり回すこととなり、したがって薄肉でかつ長尺材のパイプにあっては、曲げ部分の形状にクヅレ変形を生じるという欠点があった。そのため、比較的太径、厚肉でかつ短尺状のものだけに適用される傾向にある等、その加工範囲に制限を余儀なくされる問題を有した。
【０００４】
また、ひねりユニット位置が固定しているために、ひねりユニットのチャック位置がパイプの中央位置にない時には、その都度パイプに対するチャック位置を変更してやらないと、極めて短いパイプしか加工できず不便であった。
【０００５】
この問題を解決するために、本出願人は、直管材からなるパイプの任意箇所を把持するチャックユニットを有し、該チャックユニットの左右の少なくとも一方側に、進退自在な曲げ加工ユニットを備えたパイプ曲げ加工装置において、前記曲げ加工ユニットを、頂部にパイプセット用のガイド溝を有する支持体と、該支持体に前記ガイド溝と同様のガイド溝を面壁の一部に有し、被加工パイプの軸芯に対して直交する方向に３６０度の範囲にわたって回動するごとく取付けられた回動体と、この回動体に取付けられたモータ駆動のローラ式曲げユニットとで構成し、回動体を介してローラ式曲げユニットを回動させることによって被加工パイプの曲げ方向を設定できるように構成したパイプ曲げ加工装置を先に提案した（特開昭６２−９３０２９号）。
【０００６】
しかし、このパイプ曲げ加工装置は、曲げ用モータがローラ式曲げユニット内に配置されているためこのローラ式曲げユニットの重量と容量が大きくなり、このローラ式曲げユニットを回動させるひねり用モータおよび送り装置を移動させるための送りユニット用の駆動モ−タの負荷が大きくなると共に、大きな重量（質量）のため支持体上部に発生する微小振動に伴う精度低下をもたらすのみならず該振動の減衰までの停止時間を必要とし、さらに各部に剛性が求められ、かつ送りおよびひねり速度が遅くなった。また、被加工パイプの曲げ加工形状にもある程度の制限が与えられる。さらに、曲げ用モータの動力配線および位置検出用信号線の断線を起こし易く機械を破損するおそれがあった。
【０００７】
この発明は、前述したような曲げ加工の現状に鑑みてなされたものであり、ローラ式曲げユニットの重量（質量）と容積を減少し、該ユニットを回動させるひねり用モータおよび送りユニット駆動モ−タの負荷を減らし、送り、ひねり速度を向上し、被加工パイプの曲げ加工形状に対する制限も取り除くと共に、電気配線の断線の危険性を解消したパイプの曲げ加工装置を提案しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、架台と、前記架台の長手方向に移動自在に載置され、かつ突出端部に被加工パイプが係止されるパイプ係止部を有する支持板を前記架台に垂直に突設した送りユニットと、前記パイプ係止部に係止された被加工パイプを係止するとともにその軸芯を中心に所定のひねり角度で３６０度回動するごとく前記支持板に配設されたひねり板と、前記ひねり板に配設され、かつ該ひねり板に係止された被加工パイプを該ひねり板に直角な面内で所定の角度に曲げる曲げローラユニットと、前記支持板の突出端部の一側に前記被加工パイプの軸芯と同軸上に回動自在に配設されたひねりギヤと、前記支持板の突出端部の他側に前記被加工パイプの軸芯と同軸上に回動自在に配設された曲げギヤとを備え、前記ひねり板は前記ひねりギヤと一体に回動するごとく配設され、かつ前記曲げギヤ、ひねりギヤおよびひねり板には、前記支持板に設けられたパイプ係止部と切欠きの端部を同一線上に配列した切欠き部が形成されて、前記パイプ係止部に係止された被加工パイプが前記曲げギヤ、ひねりギヤおよびひねり板とによってその係止状態が保持される仕組みとなし、かつ前記送りユニットは、該送りユニットに設けられたひねり用モータの回転を前記支持板の一側に配設された前記ひねりギヤの回動を介して前記ひねり板に伝達する第１の回転伝達系と、該送りユニットに設けられた曲げ兼ひねり用モータの回転を前記支持板の他側に配設された前記曲げギヤの回動を介して前記曲げローラユニットに伝達する第２の回転伝達系とを備え、前記ひねり用モータおよび曲げ兼ひねり用モータが同量回転し前記第１の回転伝達系および第２の回転伝達系により前記ひねり板が回動して前記被加工パイプの曲げ方向が設定され、続いて前記第２の回転伝達系のみにより前記曲げギヤのみが回動して前記曲げローラユニットにより被加工パイプに曲げ加工が施される仕組みとなしたことを特徴とし、また、ひねり板に保持された被加工パイプを該ひねり板に直角な面内で所定の角度に曲げる曲げローラユニットは、第２の回転伝達系により、ひねり板に取付けられた複数の回転伝達ギヤ、または複数の回転伝達ギヤとラック・アンド・ピニオン機構を介して曲げ動作が行なわれる機構となしたことを特徴とするパイプの曲げ加工装置を要旨とする。
【０００９】
【作用】
送りユニットはモータ駆動方式で、架台上を前後進させて被加工パイプの曲げ加工位置に移動停止できるようになっている。被加工パイプは支持板に設けたパイプ係止部に係止され、この状態で送りユニットに設けたひねり用モータおよび曲げ兼ひねり用モータを同量回転させ、この回転が支持板の両面に配設した第１および第２の回転伝達系によってひねり板に伝達され曲げローラユニットの位相をずらすことなくひねり板が所定の角度回動し、被加工パイプの曲げ方向が設定される。
【００１０】
次に、パイプ係止部に係止された被加工パイプをひねり板に保持すると、曲げ兼ひねり用モータを回転させる。この回転が支持板の一面に配設した第２の回転伝達系によって曲げローラユニットに伝達され、被加工パイプがその保持位置においてひねり板に直角な面内で所定の曲げ角度で曲げられる。
【００１１】
この発明では、ひねり用モータおよびパイプ曲げ用モータは曲げローラユニットが取付けられたひねり板に設けず送りユニットに設置しているので、ひねり用モータの負荷が軽減されると共に、送り、ひねり速度を増し、剛性を特別高めることなく被加工パイプの加工形状が制限を受けず、電気配線の断線トラブル等も解消される。
【００１２】
【実施例】
図１はこの発明に係る曲げ加工装置を全体的に示す斜視図、図２は同上装置のひねり板と曲げローラユニットを拡大して示す正面図、図３は同上の側面図であり、１は架台、２は送りユニット、３は支持板、４はひねり板、５は曲げローラユニット、６はチャックユニット、７は回転体、８は連結部、９は支持軸、１０は保持体、Ｐは被加工パイプ、Ｍ_１は送りユニット駆動モータ、Ｍ_２は曲げ兼ひねり用モータ、Ｍ_３はひねり用モータ、Ｇ_２は曲げギヤ、Ｇ_３はひねりギヤ、Ｒ_１は型ロール、Ｒ_２は曲げローラである。
【００１３】
すなわち、架台１の上面に左右一対の送りユニット２が被加工パイプＰの軸芯方向に移動可能に載置され、各送りユニット２は当該ユニットに設置された駆動モータＭ_１によりラック・アンド・ピニオン機構にて前後動する仕組みとなしている。この送りユニット２には支持板３が上面に突設され、該支持板の先端部には被加工パイプＰが係止されるパイプ係止部３−１が切込み形成され、この部分にそれぞれ切込みが形成された曲げギヤＧ_２、ひねりギヤＧ_３、およびひねり板４が一体的に取付けられている。
【００１４】
送りユニット２に搭載した曲げ兼ひねり用モータＭ_２とひねり用モータＭ_３は、被加工パイプの曲げ方向の設定と所定の角度に曲げ加工するための駆動源であり、ひねり動作機構は、各支持板の対向面にひねり用モータＭ_３によりプーリ及びベルトを介して回転駆動されるギヤＧ_３−１が軸支され、このギヤの回転を伝達するギヤＧ_３−２、Ｇ_３−３、一対のＧ_３−４を介して支持板上部のひねりギヤＧ_３が回転される仕組みとなっている。
【００１５】
このひねりギヤＧ_３には、ひねり板４が軸を介して曲げギヤＧ_２と同軸上に固定され、かつこれら曲げギヤＧ_２、ひねりギヤＧ_３、ひねり板４には、前記パイプ係止部３−１と切欠きの端部を同一線上に配列した切欠きがそれぞれ形成され、パイプ係止部３−１に係止された被加工パイプＰが曲げギヤＧ_２、ひねりギヤＧ_３、ひねり板４とによってその係止状態が保持される仕組みとなっている。
【００１６】
ひねり板４に取付けられている曲げローラユニット５は、固定の型ロールＲ_１と該ロールに沿って回動自在な曲げローラＲ_２とを具備し、型ロールＲ_１と曲げローラＲ_２はそれぞれ被加工パイプが挟持されるカリバーを有する。
【００１７】
一方、曲げ兼ひねり動作機構は、各支持板３の他面に曲げ兼ひねり用モータＭ_２によりプーリ、ベルトを介して回転駆動されるギヤＧ_２−１が軸支され、前記ひねり動作機構の回転伝達ギヤＧ_３−２、Ｇ_３−３、一対のＧ_３−４と同軸に取付けられた回転伝達ギヤＧ_２−２、Ｇ_２−３、一対のＧ_２−４を介して支持板上部の曲げギヤＧ_２が回転される仕組みとなし、この曲げギヤＧ_２にひねり板４の背面に取付けられている一対の回転伝達ギヤＧ_２−５が噛合しており、さらにこの一対の回転伝達ギヤＧ_２−５と噛合する回転伝達ギヤＧ_２−６が同ひねり板４の背面に取付けられている。そして、回転伝達ギヤＧ_２−６と同軸に傘歯車Ｇ_２−７がひねり板４の前面に取付けられ、この傘歯車Ｇ_２−７に同一面に取付けられた傘歯車Ｇ_２−８が噛合し、この傘歯車Ｇ_２−８と同一軸に回転伝達ギヤＧ_２−９が設けられ、このギヤと噛合するもう一つの回転伝達ギヤＧ_２−１０がひねり板４に取付けられている。この回転伝達ギヤＧ_２−１０と同一軸に設けた回転体７が連結部８を介して支持軸９に連結されており、この支持軸９に固定された保持体１０に曲げローラＲ_２が取付けられている。なお、この曲げローラＲ_２は、型ローラＲ_１と周面を対接させたり、この対接を解除できるようにシリンダー等の回動機構にて離接可能に設けられている。
【００１８】
チャックユニット６は、左右の曲げ加工ユニットの間の中間に位置し、支持板３のパイプ係止部３−１に係止されて曲げ加工が施される被加工パイプＰを把持するようになっている。
【００１９】
上記構成の曲げ加工装置により被加工パイプＰに曲げ加工を施す際は、まず曲げローラＲ_２を型ロールＲ_１から離して開いた状態とし、被加工パイプＰの一端側の曲げ加工が施される部分から離れた中央付近をチャックユニット６で把持し、該パイプＰの一端側を、同位相に合せた支持板３のパイプ係止部３−１、曲げギヤＧ_２、ひねりギヤＧ_３、およびひねり板４の各切欠きに挿通させる。続いて、被加工パイプＰの一端に最も近い被加工位置を型ロールＲ_１と曲げローラＲ_２のカリバー位置に一致させ、曲げローラＲ_２を型ロールＲ_１側へ移動させて被加工パイプＰを保持する。
【００２０】
この状態で、曲げ兼ひねり用モータＭ_２およびひねり用モータＭ_３を駆動してギヤＧ_２−１、Ｇ_３−１を回動させ、回転伝達ギヤＧ_２−２、Ｇ_２−３、Ｇ_２−４を介して曲げギヤＧ_２を、回転伝達ギヤＧ_３−２、Ｇ_３−３、Ｇ_３−４を介してひねりギヤＧ_３を、それぞれ回動させる。曲げギヤＧ_２およびひねりギヤＧ_３が回動すると、ひねりギヤＧ_３に固定しているひねり板４が回動し、型ロールＲ_１と曲げローラＲ_２とにより保持されている被加工パイプＰの軸芯を中心に所定のひねり角度だけ回動して、被加工パイプＰの曲げ方向が設定される。
【００２１】
ここで、ひねり用モータＭ_３、ギヤＧ_３−１、回転伝達ギヤＧ_３−２、Ｇ_３−３、Ｇ_３−４およびひねりギヤＧ_３を固定し、曲げ兼ひねり用モータＭ_２のみを駆動し最上段の曲げギヤＧ_２を回動させて、ひねり板４の背面に取付けられている回転伝達ギヤＧ_２−５、Ｇ_２−６を逐次回動させる。回転伝達ギヤＧ_２−６が回動すると、該ギヤと同軸の傘歯車Ｇ_２−７が回動し、傘歯車Ｇ_２−８、回転伝達ギヤＧ_２−９、Ｇ_２−１０、回転体７および連結部８を介して支持軸９に回転が伝達される。このようにして、支持軸９が回動すると、支持軸９に固定されている保持体１０が回動するので、曲げローラＲ_２が型ロールＲ_１の軸芯を中心に所定の曲げ角度だけ回動し、被加工パイプＰに曲げ加工が施される。
【００２２】
最初の曲げ加工位置での加工が完了すると、チャックユニット６で被加工パイプＰを把持した状態で、曲げ兼ひねり用モータＭ_２を逆回転させて曲げローラＲ_２を初期位置まで戻した後、送りユニット駆動モータＭ_１を起動して送りユニット２を被加工パイプＰの一端側から次の加工位置近傍まで移動させる。しかる後、次の曲げ加工位置に対して同様の動作で曲げ加工が施され、以下同様にして次々と被加工パイプＰに対して所定の曲げ加工が施され、曲げ加工が完了した時点でチャックユニット６による被加工パイプＰの把持を解除する。
なお、上記した実施例では被加工パイプの一端側の曲げ加工を説明したが、この発明の曲げ加工装置はチャックユニット６に対し左右一対設けられているため、チャックユニット６によりほぼ中央付近を把持された被加工パイプＰの両端側より同時に曲げ加工を行うことができ、曲げ加工に要する時間を短縮できる。
【００２３】
また、この発明の他の実施例として、前記支持軸９に回転力を伝達する機構としては、前記傘歯車機構に替えて、ラック・アンド・ピニオン機構を用いることができる。図４、図５はその一例を示したもので、回転伝達ギヤＧ_２−６と同軸にピニオンＧ_２−１１をひねり板４の前面に取付け、このピニオンＧ_２−１１と、ひねり板の同一面にスライド可能に取付けたラックＲー１とを噛合させ、さらにこのラックＲー１と平行して一体的に取付けたラックＲー２と、支持軸９に取付けたピニオンＧ_２−１２とが噛合するごとく構成し、回転伝達ギヤＧ_２−６の回転を上記２組のラックピニオン機構を介して支持軸９に回転力を伝達する機構を用いることができる。上記のラック・アンド・ピニオン機構におけるラックＲー１とＲー２のスライド機構は、この２つのラックＲー１とＲー２をスライダ−１１に取付け、このスライダ−１１をひねり板４に取付けたスライドガイド１２に凹凸嵌合方式等によりスライド可能に取付けた構造となっている。
【００２４】
すなわち、このラック・アンド・ピニオン機構の場合は、回転伝達ギヤＧ_２−６が回動すると、該ギヤと同軸のピニオンＧ_２−１１が回動し、ラックＲー１を介してスライダ−１１が移動すると同時にラックＲー２とピニオンＧ_２−１２とを介して支持軸９に回転が伝達され、被加工パイプＰに曲げ加工が施される。
【００２５】
なお、この発明の曲げ加工装置においては、被加工パイプＰの各加工位置、各加工位置でのひねり角度および曲げ角度を、予め自動制御装置（図示せず）に入力しておくことにより、全自動的に被加工パイプＰに対する曲げ加工を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
上記のごとく構成されたこの発明は、以下に記載する効果を奏する。
（１）曲げユニットの慣性質量が小さくなるため、装置としての撓みが減り、曲げ精度が向上し、かつ長寿命が達成できると共に、送り速度やひねり速度が増し、タクトタイムが短縮できる。
（２）曲げローラユニットに被加工パイプの曲げ加工を規制するモータ等の規制物がないため、あらゆる曲げ加工が可能となるとともに、曲げローラユニットの小型、軽量化がはかられる。
（３）曲げ兼ひねり用モータおよびひねり用モータにて曲げローラユニットを回動させるため、ひねり用モータの容量を小さくすることができ、全体的に小型化が実現される。
（４）曲げローラユニットに曲げ加工を行うモータがないため、曲げローラユニットの回動による電気配線の断線等のトラブルが皆無である。
（５）パイプ先端部側の曲げ加工が施された部分でのクヅレ変形が皆無となり、多彩な曲げ加工を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る曲げ加工装置を全体的に示す斜視図である。
【図２】同上装置のひねり板と曲げローラユニットを拡大して示す正面図である。
【図３】同上のひねり板と曲げローラユニットの側面図である。
【図４】曲げローラユニットへの回転伝達機構の他の実施例を要部のみ示す正面図である。
【図５】同上の回転伝達機構を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 架台
２ 送りユニット
３ 支持板
４ ひねり板
５ 曲げローラユニット
６ チャックユニット
７ 回転体
８ 連結部
９ 支持軸
１０ 保持体
１１ スライダ−
１２ スライドガイド
Ｐ 被加工パイプ
Ｍ_１ 送りユニット駆動モータ
Ｍ_２ 曲げ兼ひねり用モータ
Ｍ_３ ひねり用モータ
Ｇ_２ 曲げギヤ
Ｇ_３ ひねりギヤ
Ｒ_１ 型ロール
Ｒ_２ 曲げローラ
Ｇ_２−１〜Ｇ_２−６ 回転伝達ギヤ
Ｇ_２−７、Ｇ_２−８ 傘歯車
Ｇ_２−９、Ｇ_２−１０ 回転伝達ギヤ
Ｇ_２−１１、Ｇ_２−１２ ピニオン
Ｇ_３−１〜Ｇ_３−４ 回転伝達ギヤ
Ｒー１、Ｒー２ ラック

Claims (3)

1. 架台と、前記架台の長手方向に移動自在に載置され、かつ突出端部に被加工パイプが係止されるパイプ係止部を有する支持板を前記架台に垂直に突設した送りユニットと、前記パイプ係止部に係止された被加工パイプを係止するとともにその軸芯を中心に所定のひねり角度で３６０度回動するごとく前記支持板に配設されたひねり板と、前記ひねり板に配設され、かつ該ひねり板に係止された被加工パイプを該ひねり板に直角な面内で所定の角度に曲げる曲げローラユニットと、前記支持板の突出端部の一側に前記被加工パイプの軸芯と同軸上に回動自在に配設されたひねりギヤと、前記支持板の突出端部の他側に前記被加工パイプの軸芯と同軸上に回動自在に配設された曲げギヤとを備え、前記ひねり板は前記ひねりギヤと一体に回動するごとく配設され、かつ前記曲げギヤ、ひねりギヤおよびひねり板には、前記支持板に設けられたパイプ係止部と切欠きの端部を同一線上に配列した切欠き部が形成されて、前記パイプ係止部に係止された被加工パイプが前記曲げギヤ、ひねりギヤおよびひねり板とによってその係止状態が保持される仕組みとなし、かつ前記送りユニットは、該送りユニットに設けられたひねり用モータの回転を前記支持板の一側に配設された前記ひねりギヤの回動を介して前記ひねり板に伝達する第１の回転伝達系と、該送りユニットに設けられた曲げ兼ひねり用モータの回転を前記支持板の他側に配設された前記曲げギヤの回動を介して前記曲げローラユニットに伝達する第２の回転伝達系とを備え、前記ひねり用モータおよび曲げ兼ひねり用モータが同量回転し前記第１の回転伝達系および第２の回転伝達系により前記ひねり板が回動して前記被加工パイプの曲げ方向が設定され、続いて前記第２の回転伝達系のみにより前記曲げギヤのみが回動して前記曲げローラユニットにより被加工パイプに曲げ加工が施される仕組みとなしたことを特徴とするパイプの曲げ加工装置。
2. ひねり板に保持された被加工パイプを該ひねり板に直角な面内で所定の角度に曲げる曲げローラユニットは、第２の回転伝達系により、ひねり板に取付けられた複数の回転伝達ギヤを介して曲げ動作が行なわれる機構となしたことを特徴とする請求項１に記載のパイプの曲げ加工装置。
3. ひねり板に保持された被加工パイプを該ひねり板に直角な面内で所定の角度に曲げる曲げローラユニットは、第２の回転伝達系により、ひねり板に取付けられた複数の回転伝達ギヤとラック・アンド・ピニオン機構を介して曲げ動作が行なわれる機構となしたことを特徴とする請求項１に記載のパイプの曲げ加工装置。