專利名稱：金屬管彎曲加工裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使金屬管的直線部和環(huán)狀加熱機構(gòu)直線地相對移動并且使金屬管的彎曲部旋轉(zhuǎn)而彎曲金屬管的金屬管彎曲加工，詳細涉及在通過這種直線前進及旋轉(zhuǎn)而進行金屬管的彎曲加工時對金屬管施加拉力而進行壓縮彎曲的金屬管彎曲加工裝置及金屬管彎曲加工方法。
背景技術(shù)：
圖7(a) (d)中任何一項都是以局部剖面來表示現(xiàn)有的金屬管加工裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖，(a)表示作為一般彎曲裝置的金屬管彎曲加工裝置10，(b)表示作為增厚裝置的金屬管壓縮加工裝置41，(c)表示作為轉(zhuǎn)矩施加式的壓縮彎曲裝置的金屬管彎曲加工裝置 45，(d)表示作為拉力施加式的壓縮彎曲裝置的金屬管彎曲加工裝置49。在圖7(a)表示局部剖面模式圖的金屬管彎曲加工裝置10具備環(huán)狀加熱機構(gòu) 11，是在旋轉(zhuǎn)自如的狀態(tài)下只以推力來彎曲的一般彎曲裝置(例如參照后述的專利文獻1) 的主要部分，并且在相對于金屬管8的彎曲加工對象部分進行加熱時，將寬度窄的環(huán)狀部分(窄幅環(huán)狀升溫部)從其外周加熱成高溫；直線前進機構(gòu)20，通過使金屬管8的直線部以直線前進速度V向環(huán)狀加熱機構(gòu)11的一方直線前進，使環(huán)狀加熱機構(gòu)11和金屬管8相對移動；以及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30，使金屬管8的彎曲部旋轉(zhuǎn)。環(huán)狀加熱機構(gòu)11例如由高頻感應(yīng)器構(gòu)成，加熱之后若需要冷卻，則鄰接設(shè)置環(huán)狀的放水冷卻單元等。在圖示的情況下，直線前進機構(gòu)20包括驅(qū)動馬達23、將其輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成夾持器21的直線運動的進給絲杠22、以及把持金屬管8的后端部的夾持器21，若能夠與環(huán)狀加熱機構(gòu)11及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30相對移動，則也可以是使用車輪或軌道等的其他的機構(gòu)。直線前進速度V基本上是一定速度，但是也可以存在調(diào)速。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30具有堅固的臂31、其旋轉(zhuǎn)端部的夾持器32以及可旋轉(zhuǎn)地支撐臂31的支撐軸33，還存在附設(shè)可改變彎曲半徑R的夾持器位置調(diào)整機構(gòu)的情況。臂31的旋轉(zhuǎn)中心位置(33)與金屬管8的窄幅環(huán)狀升溫部中的彎曲加工時變形部位BP(彎曲點)相對應(yīng)，并位于與金屬管8的直線部正交的一個垂直面上(參照雙點劃線)。在使用該金屬管彎曲加工裝置10對金屬管8進行一般彎曲加工的情況下，首先， 使彎曲前的筆直的金屬管8間隙插入于環(huán)狀加熱機構(gòu)11中，使金屬管8的前端部把持于夾持器32上，并且使金屬管8的后端部把持于夾持器21上。然后，用環(huán)狀加熱機構(gòu)11將金屬管8的彎曲加工對象部位的局部(窄幅環(huán)狀升溫部)繼續(xù)加熱成高溫，并且用直線前進機構(gòu)20以直線前進速度V向軸向、長度方向繼續(xù)輸送金屬管8。于是，金屬管8的后端側(cè) (直線部)向環(huán)狀加熱機構(gòu)11直線前進，金屬管8之中來到環(huán)狀加熱機構(gòu)11的地方的部分(窄幅環(huán)狀升溫部)被加熱而軟化，金屬管8的前端側(cè)(彎曲部)用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30來改變方向而彎矩對其起作用，因此金屬管8在窄幅環(huán)狀升溫部的彎曲加工時變形部位BP依次彎曲。
由于其彎曲半徑R通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的引導(dǎo)而被強制規(guī)定，在其限制之下使上述的彎矩發(fā)生所需的推力I^s從直線前進機構(gòu)20施加在金屬管8的后端部，因此與其推力&相同的一般壓縮力Pn作用于金屬管8的直線部及彎曲加工時變形部位BP。由于一般壓縮力 Pn作為在以直線前進速度V進行彎曲加工時的反力而產(chǎn)生，因此雖然不是能夠直接控制的確定的物理量，但是若為其估計值，則能夠通過在基準推力計算值Po乘上平均增壁率μ而計算出來?；鶞释屏τ嬎阒礟o是忽視由一般壓縮力Pn引起的增壁而計算的推力，由屈服點、耐力σ和管徑D和管厚t以及彎曲半徑R，以公式[Po = {> · (D-t) · (D-t) -t}/R] 來計算。在這種通過前端側(cè)的自由旋轉(zhuǎn)和后端側(cè)的直線移動而進行的一般彎曲中，彎曲加工部之中內(nèi)側(cè)因壓縮而增壁，彎曲加工部之中外側(cè)因拉伸而減壁。由于減壁造成金屬管8的強度降低等而不妥當(dāng)，因此為了抑制減壁并且將其解除，進行壓縮彎曲。在壓縮彎曲中，對金屬管8的彎曲加工時變形部位BP施加附加壓縮力 Pc并且使金屬管8進行前端側(cè)旋轉(zhuǎn)運動和后端側(cè)直線移動，還能夠?qū)⑾嗤募庸し譃橄仁┬械脑龊窦庸ず秃笫┬械囊话銖澢庸ざM行，在此情況下，增厚加工利用金屬管壓縮加工裝置41對筆直的金屬管8進行。在圖7(b)表示局部剖面模式圖的金屬管壓縮加工裝置41，是用制動器42來替換金屬管彎曲加工裝置10的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的結(jié)構(gòu)，用制動器42產(chǎn)生附加壓縮力Pc，使該附加壓縮力Pc從金屬管8的前端向后起作用而向軸向、長度方向壓縮金屬管8，并且用環(huán)狀加熱機構(gòu)11進行熱處理。通過趁金屬管8筆直時對金屬管8進行增厚加工，使金屬管8預(yù)先增壁，從而彌補由以后的一般彎曲加工引起的減壁。附加壓縮力Pc能夠以制動器42的動作控制等來直接控制，并且利用上述的基準推力計算值Po、后述的專利文獻2所述的壓縮力比m、以及相同的專利文獻2所述的平均增壁率μ，以公式[Pc= (m-μ) · Po]來計算。實施與彎曲加工同時進行增厚加工的壓縮彎曲加工的常用方法有兩種，其一是， 使用在圖7(c)表示局部剖面模式圖的金屬管彎曲加工裝置45。該裝置45(例如參照后述的專利文獻2、；3)是在上述的金屬管彎曲加工裝置10追加轉(zhuǎn)矩施加機構(gòu)46的結(jié)構(gòu)，通過利用轉(zhuǎn)矩施加機構(gòu)46產(chǎn)生想要使臂31向反方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，且將該轉(zhuǎn)矩經(jīng)由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30 而傳遞到金屬管8，從而使附加壓縮力Pc作用于金屬管8。在該情況下，由于施加在金屬管 8的直線部及彎曲加工時變形部位BP上的合計壓縮力1 成為一般壓縮力Pn與附加壓縮力Pc的和，包括一般壓縮力Pn，因此還是不能直接控制，但是若為其估計值，則能夠以公式 [μ · Ρο+(πι-μ ) · Po]或公式[m · Po]來計算。壓縮彎曲加工的另一個常用方法是使用在圖7(d)表示局部剖面模式圖的金屬管彎曲加工裝置49。該裝置49 (例如參照后述的專利文獻4)是在上述的金屬管彎曲加工裝置10追加拉力施加機構(gòu)50，使直線前進機構(gòu)20和拉力施加機構(gòu)50來分擔(dān)施加在金屬管8 的直線部及彎曲加工時變形部位BP上的合計壓縮力Pa。由于旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30自由旋轉(zhuǎn)，因此直線前進機構(gòu)20負擔(dān)合計壓縮力1 之中的一般壓縮力Pn，拉力施加機構(gòu)50負擔(dān)剩余的附加壓縮力Pc，這是壓縮力分擔(dān)的基本形式，而根據(jù)拉力施加機構(gòu)50的安裝狀態(tài)、尤其是從纜狀體51的軸心、軸線的偏移量，分擔(dān)比率發(fā)生變化。拉力施加機構(gòu)50具有例如由鋼絲或鏈條等構(gòu)成的撓性的纜狀體51 (鋼索、繩索、 鋼纜)；在金屬管8的兩端分開而安裝的管端安裝件52及管端安裝件53 ；以及安裝于管端安裝件53上的拉力發(fā)生部件M。拉力發(fā)生部件M由液壓缸等構(gòu)成，發(fā)生可控制的拉力。 而且，在金屬管8上安裝管端安裝件52、53時，纜狀體51在金屬管8的空心內(nèi)向管軸向、長度方向拉伸，纜狀體51的一端與管端安裝件52連接，纜狀體51的另一端與拉力發(fā)生部件 54連接。而且，若使拉力發(fā)生部件M發(fā)生拉力，則該拉力通過拉力施加機構(gòu)50成為附加壓縮力Pc并作用于金屬管8。此外，在該金屬管彎曲加工裝置49中還使用管內(nèi)插入安裝件 48 (參照下述專利文獻4)。此外，作為現(xiàn)有技術(shù)文獻，存在下述的文獻。專利文獻1 日本特公昭M-28156號公報專利文獻2 日本特公平02-47287號公報專利文獻3 日本特開2009-12062號公報專利文獻4 日本特公昭M-30915號公報在這種現(xiàn)有的金屬管彎曲加工裝置中，從轉(zhuǎn)矩施加機構(gòu)46通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30使附加壓縮力Pc作用于金屬管8上的金屬管彎曲加工裝置45的情況下(參照圖7 (c))，需要加強直線前進機構(gòu)20以使直線前進機構(gòu)20能夠發(fā)生適合于合計壓縮力1 的推力1^，并且加強旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30以使旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30能夠經(jīng)受彎曲反作用力以及附加壓縮力Pc。相對于此，在以拉力施加機構(gòu)50使拉力作用于金屬管8上進行壓縮彎曲的金屬管彎曲加工裝置49的情況下(參照圖7(d))，由于利用拉力施加機構(gòu)50大致負擔(dān)附加壓縮力Pc，因此大多數(shù)情況下直線前進機構(gòu)20和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30與一般彎曲的金屬管彎曲加工裝置10的情況相同就足夠，若直線前進機構(gòu)20能發(fā)生適合于一般壓縮力Pn的推力I^s則足夠，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30也能夠自由地旋轉(zhuǎn)。但是，在使拉力作用于金屬管上的后者的裝置49的情況下，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30不以制動器等來限制動作而能夠自由地旋轉(zhuǎn)，雖然負載輕，但是隨著用附加壓縮力Pc使金屬管的彎曲加工時的平均增壁率增加，施加在金屬管的彎曲加工時變形部位BP的彎矩也增加，并且，隨之旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)阻力的變動也變大。而且，若旋轉(zhuǎn)阻力變動，則一般壓縮力Pn 進而合計壓縮力1 變動，并且增壁率在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的臂旋轉(zhuǎn)中發(fā)生變化。換言之，減壁率變動而難以穩(wěn)定。由此，即使是管厚最薄的部分，為了避免減壁率超過要求規(guī)格值，不得不預(yù)先估計變動部分，并相應(yīng)地使增壁、增厚的部分多，但是由于多余的增壁等不優(yōu)選，因此想要盡量抑制。于是，改進金屬管彎曲加工裝置和加工方法成為技術(shù)性的問題，以便即使使拉力作用于金屬管上而進行壓縮彎曲，增壁率也能夠穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案1)是為了解決這種問題而做出的，并且具有將加工對象的金屬管從其外周以窄幅加熱成高溫的環(huán)狀加熱機構(gòu)；使上述金屬管和上述環(huán)狀加熱機構(gòu)相對移動的直線前進機構(gòu)；使上述金屬管的彎曲部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；以及使用拉設(shè)在上述金屬管的空心內(nèi)的纜狀體來拉伸上述金屬管的兩端部而對上述金屬管施加壓縮力的拉力施加機構(gòu)，該金屬管彎曲加工裝置在移動加熱上述金屬管的同時對上述金屬管進行彎曲加工，該金屬管彎曲加工裝置的特征在于，具有改變調(diào)整上述拉力施加機構(gòu)的拉力的拉力調(diào)整部件；檢測上述直線前進機構(gòu)的推力的推力檢測部件；以及控制部， 從與一般壓縮力和附加壓縮力的合計壓縮力相對應(yīng)的控制目標值減去上述推力的檢測值而計算拉力，基于該拉力計算值控制上述拉力調(diào)整部件。另外，本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案幻是上述解決方案1的金屬管彎曲加工裝置，并且其特征在于，上述拉力施加機構(gòu)具有連接上述纜狀體的一端的拉力發(fā)生部件、和安裝于上述金屬管的一端部的管端安裝件，上述拉力發(fā)生部件與上述管端安裝件的連接部允許拉力發(fā)生部件的傾動。并且，本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案3)是上述解決方案2的金屬管彎曲加工裝置，并且其特征在于，具有取得在上述金屬管的彎曲加工時變形部位上的上述纜狀體與上述金屬管的軸向的傾斜度的傾斜度取得機構(gòu)，上述控制部用上述拉力計算值和上述傾斜度取得機構(gòu)的取得值，計算將上述拉力計算值作為管軸方向投影成分的原來的拉力，將該原來的拉力用于上述拉力調(diào)整部件的控制上。另外，本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案4)是上述解決方案3的金屬管彎曲加工裝置，而且其特征在于，上述傾斜度取得機構(gòu)是檢測上述拉力發(fā)生部件相對于上述管端安裝件的傾斜的傾斜檢測部件。另外，本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案幻是上述解決方案3的金屬管彎曲加工裝置，而且其特征在于，上述傾斜度取得機構(gòu)具有檢測上述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測部件、和基于其檢測角度值而計算上述傾斜度的值的運算機構(gòu)。另外，本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案6)是上述解決方案3的金屬管彎曲加工裝置，而且其特征在于，上述傾斜度取得機構(gòu)具有檢測利用上述直線前進機構(gòu)的上述金屬管與上述環(huán)狀加熱機構(gòu)的相對移動距離的移動距離檢測部件、和基于其移動距離檢測值計算上述傾斜度的值的運算機構(gòu)。另外，本發(fā)明的金屬管彎曲加工方法(解決方案7)是利用上述解決方案1 6的金屬管彎曲加工裝置而進行的金屬管彎曲加工方法，其特征在于，使上述直線前進機構(gòu)和上述拉力施加機構(gòu)分擔(dān)作用于上述金屬管的彎曲加工時變形部位上的合計壓縮力，并且進行壓縮彎曲。在這種本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案1)中，由于沿襲如下方式用拉設(shè)在金屬管的空心內(nèi)的纜狀體來拉伸金屬管的兩端部而對金屬管施加壓縮力的同時進行金屬管的移動加熱和彎曲加工，因此若纜狀體即使是一部分從金屬管的內(nèi)周面浮起，作用于金屬管的彎曲加工時變形部位上的合計壓縮力也被直線前進機構(gòu)和拉力施加機構(gòu)分擔(dān)， 因此直線前進機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的強化負擔(dān)可減輕。而且，確保這種優(yōu)點的基礎(chǔ)上，檢測直線前進機構(gòu)的推力，并且進行使拉力與從合計壓縮力對應(yīng)的控制目標值減去推力檢測值的值一致的調(diào)整。由此，由于能夠使作用于金屬管的彎曲加工時變形部位上的合計壓縮力總是與控制目標值一致，因此即使起因于旋轉(zhuǎn)阻力的變動而直線前進機構(gòu)的推力變動，其變動部分也通過拉力的調(diào)整而被抵銷，因此在作用于金屬管的彎曲加工時變形部位上的合計壓縮力不會發(fā)現(xiàn)不期望的變動。由此，增壁率、減壁率都穩(wěn)定。從而，根據(jù)該發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)即使使拉力作用于金屬管而進行壓縮彎曲，增壁率也穩(wěn)定的金屬管彎曲加工裝置。
另外，在本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案幻中，由于允許拉力發(fā)生部件的傾動，因此在隨著彎曲加工的進行而纜狀體的方向等變化的情況下，追隨于此而拉力發(fā)生部件傾動，能夠合理地回避對拉力發(fā)生部件施加彎曲力的不期望的事態(tài)，因此能夠節(jié)省固定纜狀體的方向的管內(nèi)插入安裝件等多余的部件。并且，在本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案3)中，由于通過纜狀體與管軸方向的傾斜度反映于拉力調(diào)整，對增壁有效的管軸方向投影成分被可靠地控制，因此不論纜狀體的傾斜的大小，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整拉力。另外，在本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案4)中，通過允許拉力發(fā)生部件的傾動，能夠簡便且直接地取得傾斜度。另外，在本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置(解決方案5、6)中，由于用旋轉(zhuǎn)角度或移動距離計算而間接地取得傾斜度，因此即使是難以直接取得的情況或想要回避直接取得的情況，也能夠使傾斜度反映于拉力調(diào)整。本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置及方法對鋼管的適用為典型，另外，還能夠適用于各種金屬管，例如不銹鋼、鋁系、鈦系、鑄鋼、鑄鐵等的原料。在計算壓縮力比m和平均增壁率μ時，在鋼管等屈服點明確的金屬管的情況下，用屈服點σ運算，在非鐵金屬等屈服點不明確的金屬管的情況下，例如用0.2%耐力等的耐力σ運算就可以。


圖1表示本發(fā)明的第一實施例，(a)是以局部剖面來表示金屬管彎曲加工裝置的的結(jié)構(gòu)的模式圖，(b)是金屬管的剖視圖，(c)是在金屬管上安裝拉力施加機構(gòu)的局部剖面模式圖，(d)是表示彎曲加工開始時的狀態(tài)的局部剖面模式圖，(e)是表示彎曲加工的中途和結(jié)束時的狀態(tài)的局部剖面模式圖。圖2是表示拉力發(fā)生部件向管端的安裝狀態(tài)的局部剖面模式圖，(a)表示安裝前的展開狀態(tài)，(b)表示彎曲加工開始時的狀態(tài)，(c)表示彎曲加工的中途和結(jié)束時的狀態(tài)。圖3表示本發(fā)明的第二實施例，(a)是以局部剖面來表示金屬管彎曲加工裝置的結(jié)構(gòu)和彎曲加工開始時的狀態(tài)的模式圖，(b)及(c)是表示傾斜檢測部件的安裝狀態(tài)的管端部的放大模式圖。圖4(a)是表示S字彎曲的狀態(tài)的局部剖面模式圖，圖4(b)是表示偏移拉伸狀態(tài)的局部剖面模式圖，圖4(c)是表示傾斜拉伸狀態(tài)的局部剖面模式圖。圖5表示本發(fā)明的第三實施例，(a)是以局部剖面來表示金屬管彎曲加工裝置的結(jié)構(gòu)和彎曲加工開始時的狀態(tài)的模式圖，(b)是彎曲加工的中途和結(jié)束時的狀態(tài)。圖6表示本發(fā)明的第四實施例，是以局部剖面來表示彎曲加工的中途和結(jié)束時的狀態(tài)的模式圖。圖7是以局部剖面來表示現(xiàn)有的金屬管加工裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖，(a)表示一般彎曲裝置，在(a)中，Pn N μ .Po, Po = {σ (D_t)2t}/R，(b)表示增厚裝置， 在(b)中，Pc = (m-μ) - Po, (c)表示轉(zhuǎn)矩施加式的壓縮彎曲裝置，在(c)中，Pa = Pn+Pc N μ . Po+(m-μ) · Po = m · Po，(d)表示拉力施加式的壓縮彎曲裝置。圖中8-金屬管，10-金屬管彎曲加工裝置，11-環(huán)狀加熱機構(gòu)，20-直線前進機構(gòu)，21-夾持器，22-進給絲杠，23-驅(qū)動馬達，30-旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，31-臂，32-夾持器，33-支撐軸，41-金屬管壓縮加工裝置，42-制動器，45-金屬管彎曲加工裝置，46-轉(zhuǎn)矩施加機構(gòu)，49-金屬管彎曲加工裝置，50-拉力施加機構(gòu)，51-纜狀體(繩索、鋼纜)，52,53-管端安裝件，54-拉力發(fā)生部件，60-金屬管彎曲加工裝置，61-連接部，62-推力檢測部件，63-拉力調(diào)整部件，65-控制部，66-目標值設(shè)定機構(gòu)，67-拉力計算機構(gòu)，70-金屬管彎曲加工裝置，71-傾斜檢測部件， 72-拉力計算機構(gòu)，80-金屬管彎曲加工裝置，81-旋轉(zhuǎn)角度檢測部件，82-傾斜計算機構(gòu)， 90-金屬管彎曲加工裝置，91-移動距離檢測部件，92-距離變換機構(gòu)，93-傾斜計算機構(gòu)， V-直線前進速度，Po-基準推力計算值，Pn- —般壓縮力，Pc-附加壓縮力，Pa-合計壓縮力， Ps-推力，PA-控制目標值，Pb-拉力，m-壓縮力比，μ -平均增壁率，R-彎曲半徑，D-管徑， t-管厚，ο-屈服點、耐力，Φ-傾斜度，θ -旋轉(zhuǎn)角度，S-移動距離，L-分隔距離。
具體實施例方式關(guān)于這種本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置，對于其具體實施方式
，利用以下的第一實施例至第四實施例來進行說明。圖1、2所示的第一實施例對上述的解決方案1 2、7(申請當(dāng)初的方案1 2、7) 進行了具體化，圖3、4所示的第二實施例對上述的解決方案3、4(申請當(dāng)初的方案3、4)進行了具體化，圖5所示的第三實施例對上述的解決方案3、5(申請當(dāng)初的方案3、幻進行了具體化，圖6所示的第四實施例對解決方案3、6(申請當(dāng)初的方案3、6)進行了具體化。此外，在進行這些圖示時，為了簡化等，底座、框架、螺栓等的止動件、鉸鏈等的連接件、電氣電路和電子電路的詳細等省略圖示，以發(fā)明的說明所需的結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)為中心進行了圖示。另外，由于這些結(jié)構(gòu)，在背景技術(shù)的欄中所述的結(jié)構(gòu)，在以下的各實施例也通用， 因此省略重復(fù)的再次的說明，以下，以與現(xiàn)有技術(shù)的不同點為中心進行說明。第一實施例關(guān)于本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置的第一實施例，對其具體的結(jié)構(gòu)引用附圖來進行說明。圖1中，(a)是金屬管彎曲加工裝置60的局部剖面模式圖，(b)是金屬管8的剖視圖，(c)是在金屬管8上安裝拉力施加機構(gòu)50的局部剖面模式圖，(d)是表示彎曲加工開始時的狀態(tài)的局部剖面模式圖，(e)是表示彎曲加工的中途和結(jié)束時的狀態(tài)的局部剖面模式圖。另外，圖2中，(a) (c)任何一項都是表示拉力發(fā)生部件M向管端的安裝狀態(tài)的局部剖面模式圖，(a)是安裝前的展開狀態(tài)，(b)是彎曲加工開始時的狀態(tài)，(c)是彎曲加工的中途和結(jié)束時的狀態(tài)。該金屬管彎曲加工裝置60與如上所述的現(xiàn)有的金屬管彎曲加工裝置49的不同點是(參照圖1(a))為了適當(dāng)?shù)乜刂评κ┘訖C構(gòu)50的拉力，追加了推力檢測部件62、拉力調(diào)整部件63和控制部65 ；以及為節(jié)省管內(nèi)插入安裝件48，改造成拉力發(fā)生部件M與管端安裝件53的連接部61允許拉力發(fā)生部件M的傾動的結(jié)構(gòu)。就連接部61而言，在金屬管8的彎曲為單純的一次彎曲或S字彎曲等容納在一個平面內(nèi)的情況下，為向心軸承等就可以(參照圖幻，在立體彎曲的情況下，使用球關(guān)節(jié)等的萬向接頭。而且，由于在金屬管8的一端部上固定地安裝管端安裝件53，利用管端安裝件 53可傾動地支撐拉力發(fā)生部件M，在拉力發(fā)生部件M的作用部例如活塞桿前端上連接纜狀體51的一端，因此若纜狀體51傾動，則與此相對應(yīng)而拉力發(fā)生部件M也傾動。推力檢測部件62使用適用于大載荷的計測的測力傳感器等，用于檢測直線前進機構(gòu)20對金屬管8的推力Ps，若能夠檢測推力Ps，則附設(shè)位置可以是驅(qū)動馬達23還可以是進給絲桿22等其他部件。拉力調(diào)整部件63例如使用裝入了電磁比例式保險閥的液壓電路等，能夠改變調(diào)整由拉力發(fā)生部件M產(chǎn)生的拉力?？刂撇?5例如由可編程序的微處理器系統(tǒng)或順序控制器等構(gòu)成，從推力檢測部件62輸入推力&的檢測值，并且由推力I^s等計算拉力1 ，通過基于該拉力計算值控制拉力調(diào)整部件63，以拉力1 使纜狀體51拉伸于拉力發(fā)生部件M。為了其具體化，在該控制部65上安裝目標值設(shè)定機構(gòu)66和拉力計算機構(gòu)67，目標值設(shè)定機構(gòu)66將與一般壓縮力Pn和附加壓縮力Pc的合計壓縮力1 相對應(yīng)的確定值作為控制目標值PA而設(shè)定。該確定值可以在進行彎曲加工前預(yù)先確定，還可以是由要求規(guī)格值等計算的設(shè)計值，還可以是從試驗結(jié)果等得到的實驗值，還可以是固定值，還可以是隨著相對移動而變化的值。若舉個固定值的簡單的計算例子，則由如上所述的壓縮力比m和基準推力計算值 Po計算兩者的積，將此設(shè)定為控制目標值PA。目標值設(shè)定機構(gòu)66能夠進行控制目標值PA 的設(shè)定就足夠，確定值的計算等還可以另外進行而輸入，還可以輸入裝置各初始值和要求規(guī)格值等而自動計算。拉力計算機構(gòu)67進行從控制目標值PA減去推力I^s的檢測值的運算而計算拉力 Pb。在使用該金屬管彎曲加工裝置60 (參照圖1(a))進行壓縮彎曲的情況下，在固定仍筆直的金屬管8的準備階段中(參照圖1 (b))，在金屬管8上安裝拉力施加機構(gòu)50 (參照圖1 (c))，然后，使其一端側(cè)保持于直線前進機構(gòu)20并且使另一端側(cè)保持于旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30 (參照圖1 (d))，這與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相同，而且，還使用控制部65的目標值設(shè)定機構(gòu)66在控制部65 上設(shè)定控制目標值PA。控制目標值PA是合計壓縮力1 的估計值，如上所述，能夠以壓縮力比m與基準推力計算值Po的積[m-Po]來得到，也是一般壓縮力Pn和附加壓縮力Pc的和 [Pn+Pc]的估計值。然后，若金屬管彎曲加工裝置60開始自動動作(參照圖1 (d))，則通過環(huán)狀加熱機構(gòu)11的加熱，包括彎曲加工時變形部位BP的窄幅環(huán)狀升溫部升溫且軟化，并且金屬管8的后端側(cè)(直線部)利用直線前進機構(gòu)20的推力I^s以直線前進速度V向環(huán)狀加熱機構(gòu)11直線前進。而且，根據(jù)伴隨該直線前進的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)而金屬管8的前端側(cè)(彎曲部) 改變方向(參照圖1 (e))，因此金屬管8在彎曲加工時變形部位BP繼續(xù)彎曲，其結(jié)果，以利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30規(guī)定的彎曲半徑R，金屬管8的彎曲加工對象部位彎曲，金屬管8成為彎管。這樣看得見的機械性動作部分與以往相同，而在金屬管彎曲加工裝置60中，直線前進機構(gòu)20為使金屬管8直線前進而產(chǎn)生的推力I^s利用推力檢測部件62檢測，利用控制部65從控制目標值PA和推力I^s的檢測值以運算公式[PA-Ps]來計算拉力1 的計算值， 拉力施加機構(gòu)50拉伸金屬管8的兩端部的力通過拉力調(diào)整部件63的調(diào)整而成為上述計算值的拉力此。在此，即使金屬管8的直線部長或管徑細，且纜狀體51未與管軸方向平行時，拉力Pb和管軸方向投影成分也大致相同。于是，能夠認為拉力1 直接成為附加壓縮力Pc，因此作用于彎曲加工時變形部位 BP上的合計壓縮力1 總是成為控制目標值PA。即，如上所述，合計壓縮力1 是一般壓縮力 Pn與附加壓縮力Pc的和[Pn+Pc]，而其中的一般壓縮力Pn作為推力I3S而被檢測出來，并插入控制部65的反饋控制的運算中，從而推力I^s與拉力1 的和總是成為控制目標值PA。 由此，若除去纜狀體51在其全長范圍內(nèi)貼于金屬管8的內(nèi)周面上的特殊狀態(tài)，則作用于金屬管8的彎曲加工時變形部位BP上的合計壓縮力1 由直線前進機構(gòu)20的推力I^s和拉力施加機構(gòu)50的拉力1 來供應(yīng)。另外，在金屬管彎曲加工裝置60中，拉力施加機構(gòu)50的纜狀體51與金屬管8的軸向所成的傾斜角度，隨著壓縮彎曲加工的進行而變化，即使在彎曲開始時(參照圖1(d)、 圖2(b))與彎曲中途或結(jié)束時(參照圖1(e)、圖2(c))不同，利用連接部61允許拉力發(fā)生部件討的傾動，追隨纜狀體51的傾動，拉力發(fā)生部件M也傾動，因此對拉力發(fā)生部件M 除了拉力1 和其反作用力以外不施加多余的彎曲力等，所以能夠避免破壞由拉力調(diào)整部件63進行的拉力1 的調(diào)整的不期望的力的作用等，例如活塞桿的摩擦力的大變動等。由此，增壁率、減壁率更加穩(wěn)定。第二實施例關(guān)于本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置的第二實施例，對其具體的結(jié)構(gòu)，引用附圖來進行說明。圖3中，(a)是金屬管彎曲加工裝置70的局部剖面模式圖，(b)及(c)是表示傾斜檢測部件71的安裝狀態(tài)的管端部的放大模式圖，(a)及(b)是彎曲加工開始時的狀態(tài)， (c)是彎曲加工的中途和結(jié)束時的狀態(tài)。另外，圖4中，(a)是表示S字彎曲的狀態(tài)的局部剖面模式圖，(b)是表示偏移拉伸的狀態(tài)的局部剖面模式圖，(c)是表示傾斜拉伸的狀態(tài)的局部剖面模式圖。該金屬管彎曲加工裝置70與上述的第一實施例的金屬管彎曲加工裝置60不同的是(參照圖3(a))作為取得傾斜度Φ的傾斜度取得機構(gòu)設(shè)置傾斜檢測部件71 ；以及未考慮傾斜度Φ的控制部65的拉力計算機構(gòu)67變成考慮傾斜度Φ的拉力計算機構(gòu)72。在此，傾斜度取得機構(gòu)所取得的傾斜度Φ是在金屬管8的彎曲加工時變形部位BP 上的纜狀體51與金屬管8的軸向的傾斜度。傾斜檢測部件71 (參照圖3(b)、(C))例如由與傳遞連接部61的軸旋轉(zhuǎn)的齒輪等連接的回轉(zhuǎn)式編碼器等構(gòu)成，通過檢測拉力發(fā)生部件討相對于管端安裝件53的傾斜情況， 檢測與此相同值的傾斜度Φ。拉力計算機構(gòu)72(參照圖3(a))不將在拉力計算機構(gòu)67中為最終值的拉力計算值[PA-Ps]照舊直接作為拉力1 ，而是首先作為與拉力1 的管軸方向投影成分相對應(yīng)的中間計算值而使用，從該中間計算值和傾斜檢測部件71的檢測傾斜度Φ (即傾斜度取得機構(gòu)的取得值)，以公式[(PA-Ps)/cosct]來計算將該中間計算值作為管軸方向投影成分的原來的拉力Pb，將該拉力1 用于拉力調(diào)整部件63的控制上。該情況下，拉力施加機構(gòu)50產(chǎn)生的拉力1 被控制成[(PA-Ps) /cos Φ ]。而且，拉力1 之中有助于合計壓縮力1 的分力成為管軸方向投影成分的[PA-Ps]。由此，作用于彎曲加工時變形部位BP上的合計壓縮力1 總是成為控制目標值PA。而且，由于基于插入傾斜度Φ的運算公式進行拉力的可變控制，因此不限于金屬管8的直線部長或管徑細而能夠忽略傾斜度Φ的影響的情況，即使是金屬管8例如粗且短而不能忽略傾斜度Φ的影響的情況下，合計壓縮力1 也成為控制目標值PA，因此增壁率、減壁率穩(wěn)定。另外，若只有傾斜度Φ的影響部分，則拉力施加機構(gòu)50的負載增加，但也能維持由直線前進機構(gòu)20和拉力施加機構(gòu)50來分擔(dān)合計壓縮力1 的優(yōu)點。并且，通過在彎曲加工的中途重做旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)的返回和利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30 的金屬管8的把持，能夠方便且簡便地進行S字彎曲(參照圖4(a))和立體彎曲(未圖示)。由于在金屬管8的固定階段中，可以使纜狀體51從金屬管8的軸心、軸線偏移(參照圖4(b))，也可以仍然在金屬管8的固定階段中使纜狀體51從管軸方向傾斜(參照圖 4(c)),因此能夠輕松地固定。實施方式的選擇范圍也大。第三實施例在圖5(a)、(b)中表示局部剖面模式圖的本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置80與上述的第二實施例的金屬管彎曲加工裝置70的不同點在于傾斜度取得機構(gòu)不是傾斜檢測部件71而是旋轉(zhuǎn)角度檢測部件81和傾斜計算機構(gòu)82。旋轉(zhuǎn)角度檢測部件81可以與上述的傾斜檢測部件71相同，也可以是另外方式的結(jié)構(gòu)，并且附設(shè)于旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30上，檢測旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的旋轉(zhuǎn)角度θ。傾斜計算機構(gòu)82是如下程序利用該旋轉(zhuǎn)角度θ的檢測角度值，進行使用金屬管彎曲加工裝置90及金屬管8的形狀值和金屬管8的彎曲規(guī)格值的幾何學(xué)的公式的運算，計算傾斜度Φ的值。傾斜計算機構(gòu)82安裝于控制部65上，將計算出的傾斜度Φ提供給拉力計算機構(gòu)72的運算。在該情況下，由于傾斜度Φ從旋轉(zhuǎn)角度θ計算而間接地取得，因此即使沒有傾斜檢測部件71，也能夠進行考慮傾斜度Φ的適當(dāng)?shù)睦φ{(diào)整，因此增壁率、減壁率仍穩(wěn)定。第四實施例在圖6中表示局部剖面模式圖的本發(fā)明的金屬管彎曲加工裝置90與上述的第二實施例的金屬管彎曲加工裝置70的不同點在于傾斜度取得機構(gòu)不是傾斜檢測部件71，而是移動距離檢測部件91、距離變換機構(gòu)92和傾斜計算機構(gòu)93。移動距離檢測部件91例如由檢測金屬管8的后端側(cè)的夾持器21的位置的距離計、或檢測進給絲杠22的轉(zhuǎn)速的編碼器等構(gòu)成，能夠檢測利用直線前進機構(gòu)20的金屬管8 與環(huán)狀加熱機構(gòu)11的相對移動距離S。距離變換機構(gòu)92是如下程序利用該移動距離S的檢測值，進行使用金屬管彎曲加工裝置90及金屬管8的形狀值和金屬管8的彎曲規(guī)格值的幾何學(xué)的公式的運算，計算出作為纜狀體51的傾動的起點的連接部61、與纜狀體51和金屬管8的內(nèi)周面接觸的位置或可能接觸的延長位置的分隔距離L。傾斜計算機構(gòu)93是從該分隔距離L以三角函數(shù)的公式計算傾斜度Φ的值的程序。這些距離變換機構(gòu)92和傾斜計算機構(gòu)93也安裝在控制部65上，將計算的傾斜度Φ 提供給拉力計算機構(gòu)72的運算。另外，例如通過改造傾斜計算機構(gòu)93并代替角度Φ而從分隔距離L計算cos Φ，或者使距離變換機構(gòu)92和傾斜計算機構(gòu)93 —體化并代替角度Φ 而從移動距離S計算cosct，得到比角度Φ更容易計算的cosct，將該cos Φ作為傾斜度提交給拉力計算機構(gòu)72也可以。在該情況下，由于傾斜度(Φ或cosct)從移動距離S計算而間接地取得，即使沒有傾斜檢測部件71，也能夠進行考慮傾斜度的適當(dāng)?shù)睦φ{(diào)整，因此增壁率、減壁率仍然穩(wěn)定。其他在上述實施例中，在拉力計算機構(gòu)67、72中的拉力1 的計算公式總是相同，但是由于加工開始前推力I3S為零，即使是剛開始加工之后推力I^s也還未達到一般壓縮力Pn， 在這種過渡狀態(tài)下以直線前進機構(gòu)20和拉力施加機構(gòu)50分擔(dān)合計壓縮力1 的功能未充分起作用，因此例如監(jiān)視推力I3S和直線前進速度V等，在加工開始前和過渡狀態(tài)下，將拉力 Pb固定在附加壓縮力Pc的估計值[(m-μ ) · Po]上而進行開環(huán)控制，若接近穩(wěn)定狀態(tài)則轉(zhuǎn)換成在上述的計算公式中的反饋控制也可以。
權(quán)利要求
1.一種金屬管彎曲加工裝置，具有將加工對象的金屬管從其外周以窄幅加熱成高溫的環(huán)狀加熱機構(gòu)； 使上述金屬管和上述環(huán)狀加熱機構(gòu)相對移動的直線前進機構(gòu)； 使上述金屬管的彎曲部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；以及使用拉設(shè)在上述金屬管的空心內(nèi)的纜狀體來拉伸上述金屬管的兩端部而對上述金屬管施加壓縮力的拉力施加機構(gòu)，上述金屬管彎曲加工裝置在移動加熱上述金屬管的同時對上述金屬管進行彎曲加工， 該金屬管彎曲加工裝置的特征在于，具有改變調(diào)整上述拉力施加機構(gòu)的拉力的拉力調(diào)整部件； 檢測上述直線前進機構(gòu)的推力的推力檢測部件；以及從與一般壓縮力和附加壓縮力的合計壓縮力相對應(yīng)的控制目標值減去上述推力的檢測值而計算拉力，并基于該拉力計算值控制上述拉力調(diào)整部件的控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬管彎曲加工裝置，其特征在于，上述拉力施加機構(gòu)具有連接上述纜狀體的一端的拉力發(fā)生部件；以及安裝于上述金屬管的一端部的管端安裝件，上述拉力發(fā)生部件和上述管端安裝件的連接部允許拉力發(fā)生部件的傾動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬管彎曲加工裝置，其特征在于，具有取得在上述金屬管的彎曲加工時變形部位上的上述纜狀體與上述金屬管的軸向的傾斜度的傾斜度取得機構(gòu)，上述控制部用上述拉力計算值和上述傾斜度取得機構(gòu)的取得值，計算將上述拉力計算值作為管軸方向投影成分的原來的拉力，將該原來的拉力用于上述拉力調(diào)整部件的控制上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬管彎曲加工裝置，其特征在于，上述傾斜度取得機構(gòu)是檢測上述拉力發(fā)生部件相對于上述管端安裝件的傾斜的傾斜檢測部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬管彎曲加工裝置，其特征在于， 上述傾斜度取得機構(gòu)具有檢測上述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度檢測部件；以及基于其檢測角度值計算上述傾斜度的值的運算機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬管彎曲加工裝置，其特征在于， 上述傾斜度取得機構(gòu)具有移動距離檢測部件，檢測利用上述直線前進機構(gòu)的上述金屬管與上述環(huán)狀加熱機構(gòu)的相對移動距離；以及運算機構(gòu)，基于其移動距離檢測值計算上述傾斜度的值。
7.一種金屬管彎曲加工方法，使用權(quán)利要求1至中任何一項所述的金屬管彎曲加工裝置來彎曲金屬管，其特征在于，使上述直線前進機構(gòu)和上述拉力施加機構(gòu)分擔(dān)作用于上述金屬管的彎曲加工時變形部位上的合計壓縮力，并進行壓縮彎曲。
全文摘要
金屬管彎曲加工裝置(60)在以環(huán)狀加熱機構(gòu)(11)加熱金屬管(8)的同時，用直線前進機構(gòu)(20)使其移動，并用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(30)使其旋轉(zhuǎn)而對金屬管(8)施加壓縮力(Pn)而進行彎曲加工時，即使用拉力施加機構(gòu)(50)拉伸金屬管的兩端部，也對金屬管施加壓縮力(Pc)，該裝置具有拉力調(diào)整部件(63)，改變調(diào)整拉力施加機構(gòu)(50)的拉力(Pb)；推力檢測部件(62)，險測直線前進機構(gòu)的推力(Ps)；以及控制部，從與一般壓縮力(Pn)和附加壓縮力的合計壓縮力(Pa)相對應(yīng)的控制目標值(PA)減去推力檢測值而計算拉力，基于該拉力計算值控制拉力調(diào)整部件(63)。另外，將連接部(61)做成傾動允許型。
文檔編號B21D7/16GK102294387SQ20111016830
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者渡邊康男 申請人:第一高周波工業(yè)株式會社