专利名称：金属管弯曲加工装置及方法
技术领域：
本发明涉及使金属管的直线部和环状加热机构直线地相对移动并且使金属管的弯曲部旋转而弯曲金属管的金属管弯曲加工，详细涉及在通过这种直线前进及旋转而进行金属管的弯曲加工时对金属管施加拉力而进行压缩弯曲的金属管弯曲加工装置及金属管弯曲加工方法。
背景技术：
图7(a) (d)中任何一项都是以局部剖面来表示现有的金属管加工装置的结构的模式图，(a)表示作为一般弯曲装置的金属管弯曲加工装置10，(b)表示作为增厚装置的金属管压缩加工装置41，(c)表示作为转矩施加式的压缩弯曲装置的金属管弯曲加工装置 45，(d)表示作为拉力施加式的压缩弯曲装置的金属管弯曲加工装置49。在图7(a)表示局部剖面模式图的金属管弯曲加工装置10具备环状加热机构 11，是在旋转自如的状态下只以推力来弯曲的一般弯曲装置(例如参照后述的专利文献1) 的主要部分，并且在相对于金属管8的弯曲加工对象部分进行加热时，将宽度窄的环状部分(窄幅环状升温部)从其外周加热成高温；直线前进机构20，通过使金属管8的直线部以直线前进速度V向环状加热机构11的一方直线前进，使环状加热机构11和金属管8相对移动；以及旋转机构30，使金属管8的弯曲部旋转。环状加热机构11例如由高频感应器构成，加热之后若需要冷却，则邻接设置环状的放水冷却单元等。在图示的情况下，直线前进机构20包括驱动马达23、将其输出轴的旋转运动转换成夹持器21的直线运动的进给丝杠22、以及把持金属管8的后端部的夹持器21，若能够与环状加热机构11及旋转机构30相对移动，则也可以是使用车轮或轨道等的其他的机构。直线前进速度V基本上是一定速度，但是也可以存在调速。旋转机构30具有坚固的臂31、其旋转端部的夹持器32以及可旋转地支撑臂31的支撑轴33，还存在附设可改变弯曲半径R的夹持器位置调整机构的情况。臂31的旋转中心位置(33)与金属管8的窄幅环状升温部中的弯曲加工时变形部位BP(弯曲点)相对应，并位于与金属管8的直线部正交的一个垂直面上(参照双点划线)。在使用该金属管弯曲加工装置10对金属管8进行一般弯曲加工的情况下，首先， 使弯曲前的笔直的金属管8间隙插入于环状加热机构11中，使金属管8的前端部把持于夹持器32上，并且使金属管8的后端部把持于夹持器21上。然后，用环状加热机构11将金属管8的弯曲加工对象部位的局部(窄幅环状升温部)继续加热成高温，并且用直线前进机构20以直线前进速度V向轴向、长度方向继续输送金属管8。于是，金属管8的后端侧 (直线部)向环状加热机构11直线前进，金属管8之中来到环状加热机构11的地方的部分(窄幅环状升温部)被加热而软化，金属管8的前端侧(弯曲部)用旋转机构30来改变方向而弯矩对其起作用，因此金属管8在窄幅环状升温部的弯曲加工时变形部位BP依次弯曲。
由于其弯曲半径R通过旋转机构30的引导而被强制规定，在其限制之下使上述的弯矩发生所需的推力I^s从直线前进机构20施加在金属管8的后端部，因此与其推力&相同的一般压缩力Pn作用于金属管8的直线部及弯曲加工时变形部位BP。由于一般压缩力 Pn作为在以直线前进速度V进行弯曲加工时的反力而产生，因此虽然不是能够直接控制的确定的物理量，但是若为其估计值，则能够通过在基准推力计算值Po乘上平均增壁率μ而计算出来。基准推力计算值Po是忽视由一般压缩力Pn引起的增壁而计算的推力，由屈服点、耐力σ和管径D和管厚t以及弯曲半径R，以公式[Po = {> · (D-t) · (D-t) -t}/R] 来计算。在这种通过前端侧的自由旋转和后端侧的直线移动而进行的一般弯曲中，弯曲加工部之中内侧因压缩而增壁，弯曲加工部之中外侧因拉伸而减壁。由于减壁造成金属管8的强度降低等而不妥当，因此为了抑制减壁并且将其解除，进行压缩弯曲。在压缩弯曲中，对金属管8的弯曲加工时变形部位BP施加附加压缩力 Pc并且使金属管8进行前端侧旋转运动和后端侧直线移动，还能够将相同的加工分为先施行的增厚加工和后施行的一般弯曲加工而进行，在此情况下，增厚加工利用金属管压缩加工装置41对笔直的金属管8进行。在图7(b)表示局部剖面模式图的金属管压缩加工装置41，是用制动器42来替换金属管弯曲加工装置10的旋转机构30的结构，用制动器42产生附加压缩力Pc，使该附加压缩力Pc从金属管8的前端向后起作用而向轴向、长度方向压缩金属管8，并且用环状加热机构11进行热处理。通过趁金属管8笔直时对金属管8进行增厚加工，使金属管8预先增壁，从而弥补由以后的一般弯曲加工引起的减壁。附加压缩力Pc能够以制动器42的动作控制等来直接控制，并且利用上述的基准推力计算值Po、后述的专利文献2所述的压缩力比m、以及相同的专利文献2所述的平均增壁率μ，以公式[Pc= (m-μ) · Po]来计算。实施与弯曲加工同时进行增厚加工的压缩弯曲加工的常用方法有两种，其一是， 使用在图7(c)表示局部剖面模式图的金属管弯曲加工装置45。该装置45(例如参照后述的专利文献2、；3)是在上述的金属管弯曲加工装置10追加转矩施加机构46的结构，通过利用转矩施加机构46产生想要使臂31向反方向旋转的转矩，且将该转矩经由旋转机构30 而传递到金属管8，从而使附加压缩力Pc作用于金属管8。在该情况下，由于施加在金属管 8的直线部及弯曲加工时变形部位BP上的合计压缩力1 成为一般压缩力Pn与附加压缩力Pc的和，包括一般压缩力Pn，因此还是不能直接控制，但是若为其估计值，则能够以公式 [μ · Ρο+(πι-μ ) · Po]或公式[m · Po]来计算。压缩弯曲加工的另一个常用方法是使用在图7(d)表示局部剖面模式图的金属管弯曲加工装置49。该装置49 (例如参照后述的专利文献4)是在上述的金属管弯曲加工装置10追加拉力施加机构50，使直线前进机构20和拉力施加机构50来分担施加在金属管8 的直线部及弯曲加工时变形部位BP上的合计压缩力Pa。由于旋转机构30自由旋转，因此直线前进机构20负担合计压缩力1 之中的一般压缩力Pn，拉力施加机构50负担剩余的附加压缩力Pc，这是压缩力分担的基本形式，而根据拉力施加机构50的安装状态、尤其是从缆状体51的轴心、轴线的偏移量，分担比率发生变化。拉力施加机构50具有例如由钢丝或链条等构成的挠性的缆状体51 (钢索、绳索、 钢缆)；在金属管8的两端分开而安装的管端安装件52及管端安装件53 ；以及安装于管端安装件53上的拉力发生部件M。拉力发生部件M由液压缸等构成，发生可控制的拉力。 而且，在金属管8上安装管端安装件52、53时，缆状体51在金属管8的空心内向管轴向、长度方向拉伸，缆状体51的一端与管端安装件52连接，缆状体51的另一端与拉力发生部件 54连接。而且，若使拉力发生部件M发生拉力，则该拉力通过拉力施加机构50成为附加压缩力Pc并作用于金属管8。此外，在该金属管弯曲加工装置49中还使用管内插入安装件 48 (参照下述专利文献4)。此外，作为现有技术文献，存在下述的文献。专利文献1 日本特公昭M-28156号公报专利文献2 日本特公平02-47287号公报专利文献3 日本特开2009-12062号公报专利文献4 日本特公昭M-30915号公报在这种现有的金属管弯曲加工装置中，从转矩施加机构46通过旋转机构30使附加压缩力Pc作用于金属管8上的金属管弯曲加工装置45的情况下(参照图7 (c))，需要加强直线前进机构20以使直线前进机构20能够发生适合于合计压缩力1 的推力1^，并且加强旋转机构30以使旋转机构30能够经受弯曲反作用力以及附加压缩力Pc。相对于此，在以拉力施加机构50使拉力作用于金属管8上进行压缩弯曲的金属管弯曲加工装置49的情况下(参照图7(d))，由于利用拉力施加机构50大致负担附加压缩力Pc，因此大多数情况下直线前进机构20和旋转机构30与一般弯曲的金属管弯曲加工装置10的情况相同就足够，若直线前进机构20能发生适合于一般压缩力Pn的推力I^s则足够，旋转机构30也能够自由地旋转。但是，在使拉力作用于金属管上的后者的装置49的情况下，旋转机构30不以制动器等来限制动作而能够自由地旋转，虽然负载轻，但是随着用附加压缩力Pc使金属管的弯曲加工时的平均增壁率增加，施加在金属管的弯曲加工时变形部位BP的弯矩也增加，并且，随之旋转机构30的旋转阻力的变动也变大。而且，若旋转阻力变动，则一般压缩力Pn 进而合计压缩力1 变动，并且增壁率在旋转机构30的臂旋转中发生变化。换言之，减壁率变动而难以稳定。由此，即使是管厚最薄的部分，为了避免减壁率超过要求规格值，不得不预先估计变动部分，并相应地使增壁、增厚的部分多，但是由于多余的增壁等不优选，因此想要尽量抑制。于是，改进金属管弯曲加工装置和加工方法成为技术性的问题，以便即使使拉力作用于金属管上而进行压缩弯曲，增壁率也能够稳定。
发明内容
本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案1)是为了解决这种问题而做出的，并且具有将加工对象的金属管从其外周以窄幅加热成高温的环状加热机构；使上述金属管和上述环状加热机构相对移动的直线前进机构；使上述金属管的弯曲部旋转的旋转机构；以及使用拉设在上述金属管的空心内的缆状体来拉伸上述金属管的两端部而对上述金属管施加压缩力的拉力施加机构，该金属管弯曲加工装置在移动加热上述金属管的同时对上述金属管进行弯曲加工，该金属管弯曲加工装置的特征在于，具有改变调整上述拉力施加机构的拉力的拉力调整部件；检测上述直线前进机构的推力的推力检测部件；以及控制部， 从与一般压缩力和附加压缩力的合计压缩力相对应的控制目标值减去上述推力的检测值而计算拉力，基于该拉力计算值控制上述拉力调整部件。另外，本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案幻是上述解决方案1的金属管弯曲加工装置，并且其特征在于，上述拉力施加机构具有连接上述缆状体的一端的拉力发生部件、和安装于上述金属管的一端部的管端安装件，上述拉力发生部件与上述管端安装件的连接部允许拉力发生部件的倾动。并且，本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案3)是上述解决方案2的金属管弯曲加工装置，并且其特征在于，具有取得在上述金属管的弯曲加工时变形部位上的上述缆状体与上述金属管的轴向的倾斜度的倾斜度取得机构，上述控制部用上述拉力计算值和上述倾斜度取得机构的取得值，计算将上述拉力计算值作为管轴方向投影成分的原来的拉力，将该原来的拉力用于上述拉力调整部件的控制上。另外，本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案4)是上述解决方案3的金属管弯曲加工装置，而且其特征在于，上述倾斜度取得机构是检测上述拉力发生部件相对于上述管端安装件的倾斜的倾斜检测部件。另外，本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案幻是上述解决方案3的金属管弯曲加工装置，而且其特征在于，上述倾斜度取得机构具有检测上述旋转机构的旋转角度的旋转角度检测部件、和基于其检测角度值而计算上述倾斜度的值的运算机构。另外，本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案6)是上述解决方案3的金属管弯曲加工装置，而且其特征在于，上述倾斜度取得机构具有检测利用上述直线前进机构的上述金属管与上述环状加热机构的相对移动距离的移动距离检测部件、和基于其移动距离检测值计算上述倾斜度的值的运算机构。另外，本发明的金属管弯曲加工方法(解决方案7)是利用上述解决方案1 6的金属管弯曲加工装置而进行的金属管弯曲加工方法，其特征在于，使上述直线前进机构和上述拉力施加机构分担作用于上述金属管的弯曲加工时变形部位上的合计压缩力，并且进行压缩弯曲。在这种本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案1)中，由于沿袭如下方式用拉设在金属管的空心内的缆状体来拉伸金属管的两端部而对金属管施加压缩力的同时进行金属管的移动加热和弯曲加工，因此若缆状体即使是一部分从金属管的内周面浮起，作用于金属管的弯曲加工时变形部位上的合计压缩力也被直线前进机构和拉力施加机构分担， 因此直线前进机构和旋转机构的强化负担可减轻。而且，确保这种优点的基础上，检测直线前进机构的推力，并且进行使拉力与从合计压缩力对应的控制目标值减去推力检测值的值一致的调整。由此，由于能够使作用于金属管的弯曲加工时变形部位上的合计压缩力总是与控制目标值一致，因此即使起因于旋转阻力的变动而直线前进机构的推力变动，其变动部分也通过拉力的调整而被抵销，因此在作用于金属管的弯曲加工时变形部位上的合计压缩力不会发现不期望的变动。由此，增壁率、减壁率都稳定。从而，根据该发明，能够实现即使使拉力作用于金属管而进行压缩弯曲，增壁率也稳定的金属管弯曲加工装置。
另外，在本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案幻中，由于允许拉力发生部件的倾动，因此在随着弯曲加工的进行而缆状体的方向等变化的情况下，追随于此而拉力发生部件倾动，能够合理地回避对拉力发生部件施加弯曲力的不期望的事态，因此能够节省固定缆状体的方向的管内插入安装件等多余的部件。并且，在本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案3)中，由于通过缆状体与管轴方向的倾斜度反映于拉力调整，对增壁有效的管轴方向投影成分被可靠地控制，因此不论缆状体的倾斜的大小，能够适当地调整拉力。另外，在本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案4)中，通过允许拉力发生部件的倾动，能够简便且直接地取得倾斜度。另外，在本发明的金属管弯曲加工装置(解决方案5、6)中，由于用旋转角度或移动距离计算而间接地取得倾斜度，因此即使是难以直接取得的情况或想要回避直接取得的情况，也能够使倾斜度反映于拉力调整。本发明的金属管弯曲加工装置及方法对钢管的适用为典型，另外，还能够适用于各种金属管，例如不锈钢、铝系、钛系、铸钢、铸铁等的原料。在计算压缩力比m和平均增壁率μ时，在钢管等屈服点明确的金属管的情况下，用屈服点σ运算，在非铁金属等屈服点不明确的金属管的情况下，例如用0.2%耐力等的耐力σ运算就可以。
图1表示本发明的第一实施例，(a)是以局部剖面来表示金属管弯曲加工装置的的结构的模式图，(b)是金属管的剖视图，(c)是在金属管上安装拉力施加机构的局部剖面模式图，(d)是表示弯曲加工开始时的状态的局部剖面模式图，(e)是表示弯曲加工的中途和结束时的状态的局部剖面模式图。图2是表示拉力发生部件向管端的安装状态的局部剖面模式图，(a)表示安装前的展开状态，(b)表示弯曲加工开始时的状态，(c)表示弯曲加工的中途和结束时的状态。图3表示本发明的第二实施例，(a)是以局部剖面来表示金属管弯曲加工装置的结构和弯曲加工开始时的状态的模式图，(b)及(c)是表示倾斜检测部件的安装状态的管端部的放大模式图。图4(a)是表示S字弯曲的状态的局部剖面模式图，图4(b)是表示偏移拉伸状态的局部剖面模式图，图4(c)是表示倾斜拉伸状态的局部剖面模式图。图5表示本发明的第三实施例，(a)是以局部剖面来表示金属管弯曲加工装置的结构和弯曲加工开始时的状态的模式图，(b)是弯曲加工的中途和结束时的状态。图6表示本发明的第四实施例，是以局部剖面来表示弯曲加工的中途和结束时的状态的模式图。图7是以局部剖面来表示现有的金属管加工装置的结构的模式图，(a)表示一般弯曲装置，在(a)中，Pn N μ .Po, Po = {σ (D_t)2t}/R，(b)表示增厚装置， 在(b)中，Pc = (m-μ) - Po, (c)表示转矩施加式的压缩弯曲装置，在(c)中，Pa = Pn+Pc N μ . Po+(m-μ) · Po = m · Po，(d)表示拉力施加式的压缩弯曲装置。图中8-金属管，10-金属管弯曲加工装置，11-环状加热机构，20-直线前进机构，21-夹持器，22-进给丝杠，23-驱动马达，30-旋转机构，31-臂，32-夹持器，33-支撑轴，41-金属管压缩加工装置，42-制动器，45-金属管弯曲加工装置，46-转矩施加机构，49-金属管弯曲加工装置，50-拉力施加机构，51-缆状体(绳索、钢缆)，52,53-管端安装件，54-拉力发生部件，60-金属管弯曲加工装置，61-连接部，62-推力检测部件，63-拉力调整部件，65-控制部，66-目标值设定机构，67-拉力计算机构，70-金属管弯曲加工装置，71-倾斜检测部件， 72-拉力计算机构，80-金属管弯曲加工装置，81-旋转角度检测部件，82-倾斜计算机构， 90-金属管弯曲加工装置，91-移动距离检测部件，92-距离变换机构，93-倾斜计算机构， V-直线前进速度，Po-基准推力计算值，Pn- —般压缩力，Pc-附加压缩力，Pa-合计压缩力， Ps-推力，PA-控制目标值，Pb-拉力，m-压缩力比，μ -平均增壁率，R-弯曲半径，D-管径， t-管厚，ο-屈服点、耐力，Φ-倾斜度，θ -旋转角度，S-移动距离，L-分隔距离。
具体实施例方式关于这种本发明的金属管弯曲加工装置，对于其具体实施方式
，利用以下的第一实施例至第四实施例来进行说明。图1、2所示的第一实施例对上述的解决方案1 2、7(申请当初的方案1 2、7) 进行了具体化，图3、4所示的第二实施例对上述的解决方案3、4(申请当初的方案3、4)进行了具体化，图5所示的第三实施例对上述的解决方案3、5(申请当初的方案3、幻进行了具体化，图6所示的第四实施例对解决方案3、6(申请当初的方案3、6)进行了具体化。此外，在进行这些图示时，为了简化等，底座、框架、螺栓等的止动件、铰链等的连接件、电气电路和电子电路的详细等省略图示，以发明的说明所需的结构和关联的结构为中心进行了图示。另外，由于这些结构，在背景技术的栏中所述的结构，在以下的各实施例也通用， 因此省略重复的再次的说明，以下，以与现有技术的不同点为中心进行说明。第一实施例关于本发明的金属管弯曲加工装置的第一实施例，对其具体的结构引用附图来进行说明。图1中，(a)是金属管弯曲加工装置60的局部剖面模式图，(b)是金属管8的剖视图，(c)是在金属管8上安装拉力施加机构50的局部剖面模式图，(d)是表示弯曲加工开始时的状态的局部剖面模式图，(e)是表示弯曲加工的中途和结束时的状态的局部剖面模式图。另外，图2中，(a) (c)任何一项都是表示拉力发生部件M向管端的安装状态的局部剖面模式图，(a)是安装前的展开状态，(b)是弯曲加工开始时的状态，(c)是弯曲加工的中途和结束时的状态。该金属管弯曲加工装置60与如上所述的现有的金属管弯曲加工装置49的不同点是(参照图1(a))为了适当地控制拉力施加机构50的拉力，追加了推力检测部件62、拉力调整部件63和控制部65 ；以及为节省管内插入安装件48，改造成拉力发生部件M与管端安装件53的连接部61允许拉力发生部件M的倾动的结构。就连接部61而言，在金属管8的弯曲为单纯的一次弯曲或S字弯曲等容纳在一个平面内的情况下，为向心轴承等就可以(参照图幻，在立体弯曲的情况下，使用球关节等的万向接头。而且，由于在金属管8的一端部上固定地安装管端安装件53，利用管端安装件 53可倾动地支撑拉力发生部件M，在拉力发生部件M的作用部例如活塞杆前端上连接缆状体51的一端，因此若缆状体51倾动，则与此相对应而拉力发生部件M也倾动。推力检测部件62使用适用于大载荷的计测的测力传感器等，用于检测直线前进机构20对金属管8的推力Ps，若能够检测推力Ps，则附设位置可以是驱动马达23还可以是进给丝杆22等其他部件。拉力调整部件63例如使用装入了电磁比例式保险阀的液压电路等，能够改变调整由拉力发生部件M产生的拉力。控制部65例如由可编程序的微处理器系统或顺序控制器等构成，从推力检测部件62输入推力&的检测值，并且由推力I^s等计算拉力1 ，通过基于该拉力计算值控制拉力调整部件63，以拉力1 使缆状体51拉伸于拉力发生部件M。为了其具体化，在该控制部65上安装目标值设定机构66和拉力计算机构67，目标值设定机构66将与一般压缩力Pn和附加压缩力Pc的合计压缩力1 相对应的确定值作为控制目标值PA而设定。该确定值可以在进行弯曲加工前预先确定，还可以是由要求规格值等计算的设计值，还可以是从试验结果等得到的实验值，还可以是固定值，还可以是随着相对移动而变化的值。若举个固定值的简单的计算例子，则由如上所述的压缩力比m和基准推力计算值 Po计算两者的积，将此设定为控制目标值PA。目标值设定机构66能够进行控制目标值PA 的设定就足够，确定值的计算等还可以另外进行而输入，还可以输入装置各初始值和要求规格值等而自动计算。拉力计算机构67进行从控制目标值PA减去推力I^s的检测值的运算而计算拉力 Pb。在使用该金属管弯曲加工装置60 (参照图1(a))进行压缩弯曲的情况下，在固定仍笔直的金属管8的准备阶段中(参照图1 (b))，在金属管8上安装拉力施加机构50 (参照图1 (c))，然后，使其一端侧保持于直线前进机构20并且使另一端侧保持于旋转机构30 (参照图1 (d))，这与现有结构相同，而且，还使用控制部65的目标值设定机构66在控制部65 上设定控制目标值PA。控制目标值PA是合计压缩力1 的估计值，如上所述，能够以压缩力比m与基准推力计算值Po的积[m-Po]来得到，也是一般压缩力Pn和附加压缩力Pc的和 [Pn+Pc]的估计值。然后，若金属管弯曲加工装置60开始自动动作(参照图1 (d))，则通过环状加热机构11的加热，包括弯曲加工时变形部位BP的窄幅环状升温部升温且软化，并且金属管8的后端侧(直线部)利用直线前进机构20的推力I^s以直线前进速度V向环状加热机构11直线前进。而且，根据伴随该直线前进的旋转机构30的旋转而金属管8的前端侧(弯曲部) 改变方向(参照图1 (e))，因此金属管8在弯曲加工时变形部位BP继续弯曲，其结果，以利用旋转机构30规定的弯曲半径R，金属管8的弯曲加工对象部位弯曲，金属管8成为弯管。这样看得见的机械性动作部分与以往相同，而在金属管弯曲加工装置60中，直线前进机构20为使金属管8直线前进而产生的推力I^s利用推力检测部件62检测，利用控制部65从控制目标值PA和推力I^s的检测值以运算公式[PA-Ps]来计算拉力1 的计算值， 拉力施加机构50拉伸金属管8的两端部的力通过拉力调整部件63的调整而成为上述计算值的拉力此。在此，即使金属管8的直线部长或管径细，且缆状体51未与管轴方向平行时，拉力Pb和管轴方向投影成分也大致相同。于是，能够认为拉力1 直接成为附加压缩力Pc，因此作用于弯曲加工时变形部位 BP上的合计压缩力1 总是成为控制目标值PA。即，如上所述，合计压缩力1 是一般压缩力 Pn与附加压缩力Pc的和[Pn+Pc]，而其中的一般压缩力Pn作为推力I3S而被检测出来，并插入控制部65的反馈控制的运算中，从而推力I^s与拉力1 的和总是成为控制目标值PA。 由此，若除去缆状体51在其全长范围内贴于金属管8的内周面上的特殊状态，则作用于金属管8的弯曲加工时变形部位BP上的合计压缩力1 由直线前进机构20的推力I^s和拉力施加机构50的拉力1 来供应。另外，在金属管弯曲加工装置60中，拉力施加机构50的缆状体51与金属管8的轴向所成的倾斜角度，随着压缩弯曲加工的进行而变化，即使在弯曲开始时(参照图1(d)、 图2(b))与弯曲中途或结束时(参照图1(e)、图2(c))不同，利用连接部61允许拉力发生部件讨的倾动，追随缆状体51的倾动，拉力发生部件M也倾动，因此对拉力发生部件M 除了拉力1 和其反作用力以外不施加多余的弯曲力等，所以能够避免破坏由拉力调整部件63进行的拉力1 的调整的不期望的力的作用等，例如活塞杆的摩擦力的大变动等。由此，增壁率、减壁率更加稳定。第二实施例关于本发明的金属管弯曲加工装置的第二实施例，对其具体的结构，引用附图来进行说明。图3中，(a)是金属管弯曲加工装置70的局部剖面模式图，(b)及(c)是表示倾斜检测部件71的安装状态的管端部的放大模式图，(a)及(b)是弯曲加工开始时的状态， (c)是弯曲加工的中途和结束时的状态。另外，图4中，(a)是表示S字弯曲的状态的局部剖面模式图，(b)是表示偏移拉伸的状态的局部剖面模式图，(c)是表示倾斜拉伸的状态的局部剖面模式图。该金属管弯曲加工装置70与上述的第一实施例的金属管弯曲加工装置60不同的是(参照图3(a))作为取得倾斜度Φ的倾斜度取得机构设置倾斜检测部件71 ；以及未考虑倾斜度Φ的控制部65的拉力计算机构67变成考虑倾斜度Φ的拉力计算机构72。在此，倾斜度取得机构所取得的倾斜度Φ是在金属管8的弯曲加工时变形部位BP 上的缆状体51与金属管8的轴向的倾斜度。倾斜检测部件71 (参照图3(b)、(C))例如由与传递连接部61的轴旋转的齿轮等连接的回转式编码器等构成，通过检测拉力发生部件讨相对于管端安装件53的倾斜情况， 检测与此相同值的倾斜度Φ。拉力计算机构72(参照图3(a))不将在拉力计算机构67中为最终值的拉力计算值[PA-Ps]照旧直接作为拉力1 ，而是首先作为与拉力1 的管轴方向投影成分相对应的中间计算值而使用，从该中间计算值和倾斜检测部件71的检测倾斜度Φ (即倾斜度取得机构的取得值)，以公式[(PA-Ps)/cosct]来计算将该中间计算值作为管轴方向投影成分的原来的拉力Pb，将该拉力1 用于拉力调整部件63的控制上。该情况下，拉力施加机构50产生的拉力1 被控制成[(PA-Ps) /cos Φ ]。而且，拉力1 之中有助于合计压缩力1 的分力成为管轴方向投影成分的[PA-Ps]。由此，作用于弯曲加工时变形部位BP上的合计压缩力1 总是成为控制目标值PA。而且，由于基于插入倾斜度Φ的运算公式进行拉力的可变控制，因此不限于金属管8的直线部长或管径细而能够忽略倾斜度Φ的影响的情况，即使是金属管8例如粗且短而不能忽略倾斜度Φ的影响的情况下，合计压缩力1 也成为控制目标值PA，因此增壁率、减壁率稳定。另外，若只有倾斜度Φ的影响部分，则拉力施加机构50的负载增加，但也能维持由直线前进机构20和拉力施加机构50来分担合计压缩力1 的优点。并且，通过在弯曲加工的中途重做旋转机构30的旋转的返回和利用旋转机构30 的金属管8的把持，能够方便且简便地进行S字弯曲(参照图4(a))和立体弯曲(未图示)。由于在金属管8的固定阶段中，可以使缆状体51从金属管8的轴心、轴线偏移(参照图4(b))，也可以仍然在金属管8的固定阶段中使缆状体51从管轴方向倾斜(参照图 4(c)),因此能够轻松地固定。实施方式的选择范围也大。第三实施例在图5(a)、(b)中表示局部剖面模式图的本发明的金属管弯曲加工装置80与上述的第二实施例的金属管弯曲加工装置70的不同点在于倾斜度取得机构不是倾斜检测部件71而是旋转角度检测部件81和倾斜计算机构82。旋转角度检测部件81可以与上述的倾斜检测部件71相同，也可以是另外方式的结构，并且附设于旋转机构30上，检测旋转机构30的旋转角度θ。倾斜计算机构82是如下程序利用该旋转角度θ的检测角度值，进行使用金属管弯曲加工装置90及金属管8的形状值和金属管8的弯曲规格值的几何学的公式的运算，计算倾斜度Φ的值。倾斜计算机构82安装于控制部65上，将计算出的倾斜度Φ提供给拉力计算机构72的运算。在该情况下，由于倾斜度Φ从旋转角度θ计算而间接地取得，因此即使没有倾斜检测部件71，也能够进行考虑倾斜度Φ的适当的拉力调整，因此增壁率、减壁率仍稳定。第四实施例在图6中表示局部剖面模式图的本发明的金属管弯曲加工装置90与上述的第二实施例的金属管弯曲加工装置70的不同点在于倾斜度取得机构不是倾斜检测部件71，而是移动距离检测部件91、距离变换机构92和倾斜计算机构93。移动距离检测部件91例如由检测金属管8的后端侧的夹持器21的位置的距离计、或检测进给丝杠22的转速的编码器等构成，能够检测利用直线前进机构20的金属管8 与环状加热机构11的相对移动距离S。距离变换机构92是如下程序利用该移动距离S的检测值，进行使用金属管弯曲加工装置90及金属管8的形状值和金属管8的弯曲规格值的几何学的公式的运算，计算出作为缆状体51的倾动的起点的连接部61、与缆状体51和金属管8的内周面接触的位置或可能接触的延长位置的分隔距离L。倾斜计算机构93是从该分隔距离L以三角函数的公式计算倾斜度Φ的值的程序。这些距离变换机构92和倾斜计算机构93也安装在控制部65上，将计算的倾斜度Φ 提供给拉力计算机构72的运算。另外，例如通过改造倾斜计算机构93并代替角度Φ而从分隔距离L计算cos Φ，或者使距离变换机构92和倾斜计算机构93 —体化并代替角度Φ 而从移动距离S计算cosct，得到比角度Φ更容易计算的cosct，将该cos Φ作为倾斜度提交给拉力计算机构72也可以。在该情况下，由于倾斜度(Φ或cosct)从移动距离S计算而间接地取得，即使没有倾斜检测部件71，也能够进行考虑倾斜度的适当的拉力调整，因此增壁率、减壁率仍然稳定。其他在上述实施例中，在拉力计算机构67、72中的拉力1 的计算公式总是相同，但是由于加工开始前推力I3S为零，即使是刚开始加工之后推力I^s也还未达到一般压缩力Pn， 在这种过渡状态下以直线前进机构20和拉力施加机构50分担合计压缩力1 的功能未充分起作用，因此例如监视推力I3S和直线前进速度V等，在加工开始前和过渡状态下，将拉力 Pb固定在附加压缩力Pc的估计值[(m-μ ) · Po]上而进行开环控制，若接近稳定状态则转换成在上述的计算公式中的反馈控制也可以。
权利要求
1.一种金属管弯曲加工装置，具有将加工对象的金属管从其外周以窄幅加热成高温的环状加热机构； 使上述金属管和上述环状加热机构相对移动的直线前进机构； 使上述金属管的弯曲部旋转的旋转机构；以及使用拉设在上述金属管的空心内的缆状体来拉伸上述金属管的两端部而对上述金属管施加压缩力的拉力施加机构，上述金属管弯曲加工装置在移动加热上述金属管的同时对上述金属管进行弯曲加工， 该金属管弯曲加工装置的特征在于，具有改变调整上述拉力施加机构的拉力的拉力调整部件； 检测上述直线前进机构的推力的推力检测部件；以及从与一般压缩力和附加压缩力的合计压缩力相对应的控制目标值减去上述推力的检测值而计算拉力，并基于该拉力计算值控制上述拉力调整部件的控制部。
2.根据权利要求1所述的金属管弯曲加工装置，其特征在于，上述拉力施加机构具有连接上述缆状体的一端的拉力发生部件；以及安装于上述金属管的一端部的管端安装件，上述拉力发生部件和上述管端安装件的连接部允许拉力发生部件的倾动。
3.根据权利要求2所述的金属管弯曲加工装置，其特征在于，具有取得在上述金属管的弯曲加工时变形部位上的上述缆状体与上述金属管的轴向的倾斜度的倾斜度取得机构，上述控制部用上述拉力计算值和上述倾斜度取得机构的取得值，计算将上述拉力计算值作为管轴方向投影成分的原来的拉力，将该原来的拉力用于上述拉力调整部件的控制上。
4.根据权利要求3所述的金属管弯曲加工装置，其特征在于，上述倾斜度取得机构是检测上述拉力发生部件相对于上述管端安装件的倾斜的倾斜检测部件。
5.根据权利要求3所述的金属管弯曲加工装置，其特征在于， 上述倾斜度取得机构具有检测上述旋转机构的旋转角度的旋转角度检测部件；以及基于其检测角度值计算上述倾斜度的值的运算机构。
6.根据权利要求3所述的金属管弯曲加工装置，其特征在于， 上述倾斜度取得机构具有移动距离检测部件，检测利用上述直线前进机构的上述金属管与上述环状加热机构的相对移动距离；以及运算机构，基于其移动距离检测值计算上述倾斜度的值。
7.一种金属管弯曲加工方法，使用权利要求1至中任何一项所述的金属管弯曲加工装置来弯曲金属管，其特征在于，使上述直线前进机构和上述拉力施加机构分担作用于上述金属管的弯曲加工时变形部位上的合计压缩力，并进行压缩弯曲。
全文摘要
金属管弯曲加工装置(60)在以环状加热机构(11)加热金属管(8)的同时，用直线前进机构(20)使其移动，并用旋转机构(30)使其旋转而对金属管(8)施加压缩力(Pn)而进行弯曲加工时，即使用拉力施加机构(50)拉伸金属管的两端部，也对金属管施加压缩力(Pc)，该装置具有拉力调整部件(63)，改变调整拉力施加机构(50)的拉力(Pb)；推力检测部件(62)，险测直线前进机构的推力(Ps)；以及控制部，从与一般压缩力(Pn)和附加压缩力的合计压缩力(Pa)相对应的控制目标值(PA)减去推力检测值而计算拉力，基于该拉力计算值控制拉力调整部件(63)。另外，将连接部(61)做成倾动允许型。
文档编号B21D7/16GK102294387SQ20111016830
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月16日 优先权日2010年6月17日
发明者渡边康男 申请人:第一高周波工业株式会社