パイプ曲げ加工機およびこのパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ加工方法
【課題】渦巻き型パイプの曲げ加工ができるパイプ曲げ加工機の提供と、このパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ径の曲げ加工方法を提供する。
【解決手段】パイプ曲げ加工機は、前後方向へ移動するＹ軸移動手段と、左右方向へ移動するＸ軸移動手段Ｆと、を有するＸＹスライド機構Ｇと、ＸＹスライド機構Ｇに載置された上面の回転テーブル３１を回転させる回転テーブル装置と、この回転テーブルに３１に載置され、ウォームホイールに固定された円筒軸４７が回動自在に支持された曲げ加工装置４０と、円筒軸４７の穴に挿通され、下端部が底面に固定された中心軸４２ａと、支持ローラ４２の中心Ｏを回動中心にして回動自在の円筒軸４７の上面に設けられ、支持ローラ４２と隣接して配置された曲げローラ４３と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】パイプ曲げ加工機は、前後方向へ移動するＹ軸移動手段と、左右方向へ移動するＸ軸移動手段Ｆと、を有するＸＹスライド機構Ｇと、ＸＹスライド機構Ｇに載置された上面の回転テーブル３１を回転させる回転テーブル装置と、この回転テーブルに３１に載置され、ウォームホイールに固定された円筒軸４７が回動自在に支持された曲げ加工装置４０と、円筒軸４７の穴に挿通され、下端部が底面に固定された中心軸４２ａと、支持ローラ４２の中心Ｏを回動中心にして回動自在の円筒軸４７の上面に設けられ、支持ローラ４２と隣接して配置された曲げローラ４３と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ曲げ加工機およびこのパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の元凶とするＣＯ２の削減の対策として燃焼のないヒートポンプ方式の給湯器（エコキュート）の設置が産業界、一般家庭に普及してきている。また、ガスか
ら水素を取り出して発電する新しいエネルギーシステムである燃料電池（東京ガス：エネファーム）も登場している。これらの新しい給湯器においては、冷水から温水への熱交換が必要となり、一般的には図８の（ａ）に示すような蛇行型形状の銅パイプを使用した熱交換器が知られている。
【０００３】
図１０に示すように、従来のパイプ曲げ装置９０は、パイプが挿通可能な半円状の溝が形成された支持ローラ９２と、支持ローラ９２の中心Ｏを回転中心として回転可能に支持された外周面に半円状の溝が形成された曲げローラ９３と、パイプを押さえるチャック９４とが設けられ、支持ローラ９２と曲げローラ９３との間の２つの半円状の溝が形成する隙間にパイプが挿通され、曲げローラ９３を、支持ローラ９２の中心Ｏを回動中心に回動することにより、曲げ径は支持ローラ９２の径と同じにしてパイプを曲げることができる（例えば、特許文献１参照）。
図８の（ａ）に示すように、従来の蛇行型の熱交換器用パイプの特徴は、パイプの曲げ径がφＤの一種類に統一されている点にある。したがって、従来型のパイプ曲げ装置９０では、パイプの曲げ径がφＤの一種類しか曲げ加工ができないため、これまでの熱交換器用パイプは広く蛇行型が採用されてきた。
【０００４】
しかしながら、このような蛇行型の熱交換器用パイプでは、ある程度の設置スペースが必要であり、さらに一定の熱交換率を確保するためには設置スペースは大型化せざるを得ないという問題があった。また、将来、給湯器等の商品の進むべき方向として、小型・軽量化やダウンサイジングの方向にあり、これらの小型化とは逆行するという問題があった。
【０００５】
図８の（ｂ）は、渦巻き型の熱交換器用パイプの形状を示す正面図である。従来の蛇行型の熱交換器用パイプと比較して、渦巻き型の熱交換器用パイプは、同じパイプ長さで比較すると、収容スペースが約１／３にできる。つまり、同じスペースであれば、３倍の熱交換容量を確保することができ、これからのエコキュートの小型化やダウンサイジングに対応できる。
【０００６】
しかしながら、従来のパイプ曲げ装置では、図８の（ｂ）に示すように、螺旋型パイプ、または、渦巻き型パイプを曲げ加工する場合、一巻きごとに曲げの直径がＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３…＜Ｄｎと拡大するため、その都度、支持ローラ９２を交換しなければならず、連続したパイプ曲げ加工ができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５３４３２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、これまでにない構成で、曲げ径が拡大しても対応でき、一巻きごとに曲げ径が拡大する渦巻き型パイプの曲げ加工が連続してできるパイプ曲げ加工機と、このパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機（１００）は、支持ローラ（４２）と曲げローラ（４３）との間にパイプ（Ｗ）を供給し、前記曲げローラ（４３）の回動角に連動して前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）位置を変えながら、前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）よりも大きな曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）の曲げ加工を連続して行うパイプ曲げ加工機（１００）であって、前記フレーム（１）に載置され、Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段（Ｅ）と、Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段（Ｆ）と、を有するＸＹスライド機構（Ｇ）と、前記ＸＹスライド機構（Ｇ）に載置され、上面の回転テーブル（３１）を回転させる回転テーブル装置（３０）と、前記回転テーブル（３１）に載置され、垂直方向の円筒軸（４７）が回動自在に支持された曲げ加工装置（４０）と、前記円筒軸（４７）の穴に挿通され、下端部が底面に固定された中心軸（４２ａ）と、前記中心軸（４２ａ）の上端部に支持された前記支持ローラ（４２）と、前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）を回動中心にして回動自在の前記円筒軸（４７）の上面に設けられ、前記支持ローラ（４２）と隣接して配置された前記曲げローラ（４３）と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機（１００）を使用し、支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）を使用して前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）より大きな渦巻き型パイプの曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）を連続して曲げ加工する曲げ加工方法であって、前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）が仮想で曲げ径（Ｄｎ）と同じサイズにサイズアップさせるために、前記Ｙ軸移動手段（Ｅ）によるＹ軸移動と、前記Ｘ軸移動手段（Ｆ）によるＸ軸移動による移動（Ｘ軸、Ｙ軸）指令により前記支持ローラ（４２）を移動させ、この支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）の軌跡が２つの直径差（Ｄｎ−Ｄ１）を直径とする太鼓橋状の円弧を描くこの動きと連動して、前記回転テーブル装置（３０）の回転（Ｃ２軸）指令により分割された所定角度で前記曲げ加工装置（４０）を回動させるとともに、さらに、前記曲げ加工装置（４０）の回転（Ｃ１軸）指令により前記曲げローラ（４３）を分割された所定角度または所定の円弧長さを前進・後退させて回動し、前記回転テーブル装置（３０）による前記曲げローラ（４３）の回動角と、前記曲げ加工装置（４０）による前記曲げローラ（４３）の回動角の差により、所定の曲げ径（Ｄｎ）の大きさにパイプを曲げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、前後方向へ移動するＹ軸移動手段と左右方向へ移動するＸ軸移動手段が設けられたＸＹスライド機構と、上面の回転テーブルを回転させる回転テーブルと、前記回転テーブルに載置され、円筒軸を回転させる曲げ加工装置と、円筒軸の穴に挿通された中心軸の下端部が底面に固定され、この中心軸の上端部に支持された支持ローラと、この支持ローラの中心を回動中心にして回動自在の円筒軸の上面に設けられ、支持ローラと隣接して配置された曲げローラと、を備え、支持ローラの径よりも大きな曲げ径の曲げ加工は、支持ローラの中心の位置を変えるＸＹスライド機構により行い、支持ローラを使用して大きな曲げ径の曲げ加工は、回転テーブル装置による曲げ加工装置の回動角と、曲げ加工装置に設けられた曲げローラの回動角の差により曲げ加工を行うことができため、従来まで曲げ加工が連続してできなかった一巻きごとに曲げ径が拡大する渦巻き型パイプの曲げ加工が連続してできる。また、給湯器の小型化やダウンサイジングに対応できるパイプ曲げ加工機の提供ができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機を使用し、支持ローラの径を使用して支持ローラの径より大きな渦巻き型パイプの曲げ径を連続して曲げ加工するために、支持ローラの中心の軌跡が２つの直径差を直径とする太鼓橋状の円弧を描くこの動きと連動して、回転テーブル装置の回転指令により分割された所定角度で前記曲げ加工装置を回動させるとともに、曲げ加工装置の回転指令により前記曲げローラを分割された所定角度または所定の円弧長さを前進・後退させて回動し、回転テーブル装置による曲げローラの回動角と、曲げ加工装置による曲げローラの回動角の差により、所定の曲げ径の大きさにパイプを曲げることができたことにより、従来まで加工できなかった一巻きごとに曲げサイズが拡大する渦巻き型パイプ加工できる曲げ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のパイプ曲げ加工機を含めた全体のシステムを示す構成図である。
【図２】本発明のパイプ曲げ加工機の斜視図の拡大図である。
【図３】本発明のパイプ曲げ加工機を示し、（ａ）は上面カバーを破断した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】曲げ加工装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】渦巻き型パイプの大径の曲げ加工方法を示し、（ａ）から（ｄ）は第１工程〜第４工程である。
【図６】本発明のパイプ曲げ加工機の曲げ加工の原理を示す説明図である。
【図７】従来の技術による大径の曲げ加工方法を示す説明図である。
【図８】（ａ）は、従来の蛇行型の熱交換器用パイプの形状を示す平面図、（ｂ）は、渦巻き型の熱交換器用パイプの形状を示す平面図である。
【図９】本発明の変形例のパイプ曲げ加工機を示し、（ａ）は上面カバーを破断した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【図１０】従来のパイプ曲げ装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るパイプ曲げ加工機およびパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ加工方法について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、数値制御機械の座標系及び運動の記号についてはＪＩＳＢ６３１０に規定されている。このパイプ曲げ加工機へのＪＩＳＢ６３１０の適用では、第１回転テーブルの支持ロールの円筒軸をＺ軸とすれば、このＺ軸に直交する横軸をＸ軸、縦軸をＹ軸とし、曲げ加工装置の回転はＣ１軸、回転テーブル装置の回転はＣ２軸とする。
【００１５】
図1に示すように、右側から順に、コイルスタンド８０に装着された金属パイプのコイル８１と、曲がりを矯正して直線状にする直線機７０と、渦巻き型パイプの曲げ径を連続して曲げ加工するパイプ曲げ加工機１００が設置されている。
【００１６】
図２に示すように、本発明のパイプ曲げ加工機１００は全長が４ｍ、幅が１．２ｍ、高さが０．９ｍであり、本発明のパイプ曲げ加工機１００の本体は先端部に内設されているので、この機構の構成を中心に詳細に説明する。
前記した直線機７０によって直線状に整えられた、例えば、銅パイプ（以下、パイプＷという）は、チャック装置６０のコレットチャック６１に挿通され、パイプ曲げ加工機１００へ供給される。
チャック装置６０は、先端部にコレットチャック６１または三つ爪チャックが装着されており、図示しないエアシリンダによる押し引きによってチャックのクランプ、アンクランプを行う。
チャック装置６０の移動（前進・後退）は、チャック装置６０の下端部に移動する全長に亘り、図示しない直動ガイドが設けられ、サーボモータとボールねじによる駆動方式となっているが、その他の駆動方式であっても構わない。チャック装置６０によるパイプＷの供給は、チャックのクランプ状態でチャック装置６０の前進により行い、後退する時は、チャックがアンクランプ状態となって後退する。
【００１７】
＜パイプ曲げ加工機の構成＞
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、パイプ曲げ加工機１００は、架台のフレーム１と、
Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段Ｅと、Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段Ｆと、を有するＸＹスライド機構Ｇと、このＸＹスライド機構Ｇに載置された、上面の回転テーブル３１を回転させる回転テーブル装置３０と、この回転テーブル３１に載置された、垂直方向の円筒軸４７が回動自在に支持された曲げ加工装置４０とから構成され、曲げ加工装置４０の中心にはパイプ曲げ用の支持ローラ４２が配置され、支持ローラ４２の中心Ｏを回動する曲げローラ４２が配置されている。
【００１８】
＜架台のフレームの構成＞
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、架台のフレーム１は、角パイプを主要な骨組にした架台であり、各部材は溶接された剛性の高いフレーム構造になっている。なお、この角パイプ構造に限定されることなく、他の材料を使用することは可能である。例えば、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼、山形鋼等の鋼材を使用してもよいし、鋳物によるベッド構造としてもよい。
【００１９】
＜ＸＹスライド機構の構成＞
ＸＹスライド機構Ｇは、Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段Ｅと、Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段Ｆとからなる。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ここでは、Ｙ軸移動手段Ｅを下にし、Ｘ軸移動手段Ｆを上に配置したが、Ｙ軸移動手段Ｅを上にし、Ｘ軸移動手段Ｆを下に配置してもよく、Ｙ軸移動手段ＥとＸ軸移動手段Ｆはどちらが上でどちらが下であっても構わない、
なお、説明の都合上、以下、Ｙ軸移動手段ＥはＹ軸スライド装置１０として説明し、Ｘ軸移動手段ＦはＸ軸スライド装置２０として説明する。つまり、この２つをセットにしたのが、ＸＹスライド機構Ｇということになる。
【００２０】
＜Ｙ軸スライド装置の構成＞
Ｙ軸スライド装置１０は、直動ナット１０ｅの上面に載置された板状のＹ軸スライド１１を前後方向へ移動させるＹ軸制御のスライド装置である。Ｙ軸スライド装置１０は、フレーム１上に、前後方向に載置され、固定されている。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｙ軸スライド装置１０は、平面視で矩形のベース１０ａと、ベース１０ａの中央に配置されたＹ軸用ボールねじ１０ｂと、このＹ軸用ボールねじ１０ｂに螺入したナット１０ｎと、Ｙ軸用ボールねじ１０ｂの軸端がカップリング１０ｃによって連結されたＹ軸用サーボモータ１０ｍとからなるＹ軸移動手段Ｅが構成されている。
また、Ｙ軸スライド装置１０は、左右の両側にＹ軸方向の移動をガイドする直動ガイド１０ｄ，１０ｄが設けられ、この直動ガイド１０ｄには，１本に２個ずつ、移動自在の直動ナット１０ｅ，１０ｅが嵌入されている。この合計４個の直動ナット１０ｅ，１０ｅの上面には板状のＹ軸スライド１１が載置され、このＹ軸スライド１１の下面にはナット１０ｎが接続されており、Ｙ軸用サーボモータ１０ｍの回転が、このナット１０ｎにより直線運動に変換されてＹ軸スライド１１をＹ軸方向へ移動させる。
【００２１】
＜Ｘ軸スライド装置の構成＞
Ｘ軸スライド装置２０は、直動ナット２０ｅの上面に載置された板状のＸ軸スライド２１を左右方向へ移動させるＸ軸制御のスライド装置である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ軸スライド装置２０は、Ｙ軸スライド装置１０のＹ軸スライド１１の上に載置されている。
Ｘ軸スライド装置２０は、平面視で矩形のベース２０ａと、ベース２０ａの中央に配置されたＸ軸用ボールねじ２０ｂと、このＸ軸用ボールねじ２０ｂに螺入したナット２０ｎと、Ｘ軸用ボールねじ２０ｂの軸端がカップリング２０ｃによって連結されたＸ軸用サーボモータ２０ｍとからなるＸ軸移動手段Ｆが構成されている。
また、Ｘ軸スライド装置２０は、前後の両側にＸ軸方向の移動をガイドする直動ガイド２０ｄ，２０ｄが設けられ、この直動ガイド２０ｄには，１本に２個ずつ、移動自在の直動ナット２０ｅ，２０ｅが嵌入されている。この合計４個の直動ナット２０ｅ，２０ｅの上面には板状のＸ軸スライド２１が載置され、このＸ軸スライド２１の下面にはナット２０ｎが接続されており、Ｘ軸用サーボモータ２０ｍの回転が、このナット２０ｎにより直線運動に変換されてＸ軸スライド２１をＸ軸方向へ移動させる。
【００２２】
＜回転テーブル装置の構成＞
回転テーブル装置３０は、Ｘ軸スライド装置２０のＸ軸スライド２１に載置され、テーブル３１を回転させるＣ２軸制御の回転テーブルである。
回転テーブル装置３０は、後記する曲げ加工装置４０と同様に、ウォームとウォームホイールとの組合せた減速装置が内蔵されている。サーボモータ３０ｍの回転は、ウォームホイールにより直立する円筒軸の回転に変換され、円筒軸の上端部に固定されたテーブル３１を回動させる。なお、ウォームギアの代わりに、平歯車の大小の組み合わせやプーリによる回転駆動であっても構わない。
【００２３】
＜曲げ加工装置の構成＞
図４（ｂ）に示すように、曲げ加工装置４０は、回転テーブル装置３０のテーブル３１に位置決めピン４８ａによって同芯に載置され、位置ロケータ４８によってテーブル３１に固定されている。
曲げ加工装置４０は、一番上段に位置し、径Ｄ１の支持ローラ４２の軸心０を中心に曲げローラ４３を回動させるＣ１軸制御の曲げ加工装置４０である。
曲げ加工装置４０には、ウォーム４５とウォームホイール４６とが噛み合う減速装置が内蔵され、ウォームホイール４６に固定された垂直の円筒軸４７はベアリング４４によって回転自在に支持されている。このウォームギアの採用により、厚みを薄くできる。
また、円筒軸４７の貫通穴４７ａには中心軸４２ａが挿通され、下部のフランジ部４２ｂはボディ４１の底面に設けられた窪みに嵌合されて固定されている。また、中心軸４２ａの上部は一段縮径された縮径軸４２ｃに針状コロ４２ｄを介して支持ローラ４２が装着され、支持ローラ４２は回転可能に支持されている。支持ローラ４２には外周にパイプＷが挿通し、係合可能な半円状の溝が形成されている。
曲げローラ４３は、円筒軸４７の上端面に設けられたねじ穴にねじ込まれ、円筒軸４７に固定されている。曲げローラ４３の上部も支持ローラ４２と同様に回転可能になっている。
曲げローラ４３にもまた外周にパイプＷが挿通し、係合可能な半円状の溝が形成されている。
支持ローラ４２の直径Ｄ１は、例えば、φ２０ｍｍ、曲げローラ４３の直径はφ１４ｍｍが好適である。
円筒軸４７の回動、つまり、曲げローラ４３の回動は、サーボモータ４０ｍ（図３（ａ）参照）の回転により行う。Ｃ１軸のＮＣ指令により、任意の角度で曲げローラ４３を回動させる。
なお、図４の（ａ）、（ｂ）に示すパイプ押さえ４９は、パイプの振れを抑えるもので、ここでは、空圧アキュチュエータにより出し入れする。
【００２４】
渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄｎの曲げ加工方法を説明する。
渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄｎの最初は、曲げ径Ｄ２であるため、曲げ径Ｄ２の場合を詳細に説明する。
ここで、図５（ａ）〜（ｄ）と、図６の拡大図を参照し、小径である径Ｄ１の支持ローラ４２を使用して、支持ローラ４２の径Ｄ１より大径である渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄ２を曲げ加工する曲げ加工方法の手順と原理とを説明する。
図５（ａ）に示すように、第１工程は、図示しないチャック６０の前進によりパイプＷを前方に供給する。
図５（ｂ）に示すように、第２工程は、第１回転テーブル４０の回転（Ｃ１軸）駆動により径Ｄ１の支持ローラ４２の回りを曲げローラ４３が１８０度回動し、パイプＷを小径Ｄ１の大きさに曲げ加工する。
図５（ｃ）に示すように、第３工程は、図示しないチャック６０の前進によりパイプＷを前方に供給する。
図５（ｄ）に示すように、第４工程は、支持ローラ４２の軸心ＯがＸ軸、Ｙ軸方向へ移動して、支持ローラの径Ｄ１が曲げ径Ｄ２と同等のサイズに仮想サイズアップするとともに、かつ曲げローラ４３との協働で、パイプＷの曲げ加工する内周面を渦巻き型パイプの曲げ径Ｄ２のサイズに曲げ加工する。
【００２５】
図６は、図５（ｄ）に示すａ部を拡大した展開図、図７は、従来の曲げ加工方法を説明した説明図である。
図７に示すように、従来の曲げ加工方法は、径Ｄ１の支持ローラ４２を大径の曲げ径Ｄ２の支持ローラ４２と交換し、あとは、第２工程の手順に従って、曲げローラ４３を１８０度回動すればよい。しかしながら、この従来の曲げ加工方法では支持ローラ４２の種類数が増大し、その交換作業も発生するため、渦巻き型パイプＷの連続した曲げ加工は困難である。
そこで、本発明は、図６に示すように、渦巻き型パイプＷの大径の曲げ径Ｄｎを、小径の径Ｄ１の支持ローラ４２一つで曲げ加工する。
その原理を説明する。
径Ｄ１の支持ローラ４２が仮想の曲げ径Ｄｎと同じサイズにサイズアップさせるためにＹ軸方向へ移動自在のＹ軸スライド装置１０と、Ｘ軸方向へ移動自在のＸ軸スライド装置２０を設け、支持ローラ４２の中心Ｏが、直径差（Ｄｎ−Ｄ１）を直径とする、直交座標の第１象限で太鼓橋状に、１８０度の円弧の軌跡を描くように、所定の移動量で移動させる。
【００２６】
例えば、支持ローラ４２の径Ｄ１をφ２０、渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄｎの最初の曲げ径Ｄ２がφ３６ｍｍであるとする。
直径差（Ｄ２−Ｄ１）は、φ３６ｍｍ−φ２０ｍｍ＝１６ｍｍであり、これを直径とする円弧の軌跡を、太鼓橋状に描くようするために、Ｙ軸スライド装置１０とＸ軸スライド装置２０とを移動させることにより、径Ｄ１の支持ローラ４２の外周面が曲げ径Ｄｎの輪郭を描きながら移動させさせることができることから、仮想で曲げ径Ｄｎの同じサイズにサイズアップさせたことになる。
その移動量（Ｘ軸、Ｙ軸）を表１に示す。縦は所定の１０°ごとに分割された所定角度を示す。なお、曲げ径Ｄ２の場合の所定の分割は、ここでは１０°とするが、曲げ径Ｄｎがより大きなものとなる場合は、角度は５°，４°，３°…と縮小させた角度の分割にしてもよいし、円弧長さで分割してもよい。
【００２７】
Ｄ１はφ２０ｍｍ、Ｄ２はφ３６ｍｍの場合を示す。
Ｃ２軸は、曲げ加工装置４０全体を回動する回動角を示す。
Ｃ１軸は、曲げ加工装置４０の曲げローラ４３がＣ２軸の回動角より前進させる回動角を示す。
【００２８】
＜表１＞
【００２９】
また、前記したＸ軸、Ｙ軸との動きと連動して、表１のＣ２軸の回動角を示すように、回転テーブル装置３０も、Ｃ２軸制御により、分割された所定角度の１０°ごとに、滑らかに回動する（図６参照）。
この回転テーブル３０の回動の動きと連動して、さらに、表１のＣ１軸の回動角を示すように、曲げ加工装置４０のＣ１軸制御により、表１ではＣ２軸の回動角より１０°前進させて、両者の回動角の差が１０°を確保しながら、回動、また、戻り、これを繰り返しながら進行して所定の曲げ径Ｄ２のサイズにパイプＷを曲げる。
つまり、回転テーブル装置３０による曲げローラ４３の回動角（Ｃ２）、例えば１０°と、曲げ加工装置４０による曲げローラ４３の回動角、例えば２０°との差である１０°
の曲げローラ４３の回動により、所定の曲げ径Ｄｎの大きさにパイプを曲げる。
なお、曲げローラ４３の回動角は、１０°に限らず、曲げ径Ｄｎのサイズにより、２°〜２０°が好適である。または、回動距離の円弧長さにして５ｍｍ〜２０ｍｍが好適である。これらは曲げ径Ｄｎのサイズに合わせて適宜変更すればよい。
【００３０】
この後は、第３工程と同様に、図示しないチャック６０の前進によりさらにパイプＷを前方に供給する。続いて、図８の（ｂ）に示すように、渦巻き型パイプＷの大径の曲げ径Ｄ２の次は、曲げ径Ｄ３に変わるため、第４工程と同様に曲げ径Ｄ３のサイズに曲げ加工をする。
曲げ径Ｄ２以後の大径の曲げ径Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５…Ｄｎのパイプ曲げ加工方法は、前記した第３工程と第４工程の曲げ加工方法を繰り返すことにより、渦巻き型パイプの曲げ径Ｄｎの曲げ加工が容易に連続した加工ができる。以下、曲げ径Ｄ３の説明は、重複する説明になるので省略する。
なお、実施例の説明では、一例としてコイルスタンド８０に装着された金属パイプの連続したコイル８１として紹介したが、所定の長さに切断した直管を直接パイプ曲げ加工機１００にかけて加工しても構わない。
【００３１】
支持ローラ４２の径（Ｄ１）よりも大きな曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）に拡大するのは、支持ローラ４２の中心Ｏの位置を変えるＸＹスライド機構Ｇにより行う。これにより、曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）が拡大しても自在に設定が可能であるため、連続加工ができる。
支持ローラ４２を使用して大きな曲げ径（Ｄｎ）の曲げ加工は、回転テーブル装置３０による曲げ加工装置４０の回動角で行う。
そして、より精度の高い曲げ径（Ｄｎ）への仕上げは、曲げ加工装置４０に設けられた曲げローラ４３の回動角の差により曲げ加工を行うものである。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に限定されることなく、適宜変更して実施することができる。例えば、図９に示すように、各装置の積み重ねの順番を変え、組み直してもよい。図３で示した構成と図９との相違点を説明する。
図３では、２段目がＸ軸スライド装置２０、３段目が回転テーブル装置３０となっている。この両者を組み変えて、図９に示すように、２段目を回転テーブル装置３０、３段目をＸ軸スライド装置２０、としてもよい。
さらに、図２に示すように、チャック装置６０を別置型とし、このチャック装置６０にＸ軸スライド装置２０を移し替えても構わない。
また、チャック装置６０の移動（前進・後退）は、サーボモータとボールねじによる駆動方式以外であってもよいとしたが、例えば、サーボモータとタイミングベルト方式であってもよい。つまり、ボールねじの代わりにタイミングベルトを配置し、タイミングベルトはサーボモータのモータ軸に装着されたプーリと噛合い、タイミングベルトを介してチャック装置６０の前進・後退を行う。なお、このベルト方式の代わりに、その他の方式としても構わない。
パイプＷは、伝導率の高い金属パイプの銅製やアルミ製が好適であるが、この他であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１ フレーム
１０ Ｙ軸スライド装置（Ｙ）
２０ Ｘ軸スライド装置（Ｘ）
３０ 回転テーブル装置（Ｃ２）
４０ 曲げ加工装置（Ｃ１）
４２ 支持ローラ
４２ａ 中心軸
４３ 曲げローラ
６０ チャック装置
１００ パイプ曲げ加工機
Ｄ１ 径（支持ローラ）
Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…Ｄｎ 曲げ径
Ｅ Ｙ軸移動手段
Ｆ Ｘ軸移動手段
Ｇ ＸＹスライド機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ曲げ加工機およびこのパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の元凶とするＣＯ２の削減の対策として燃焼のないヒートポンプ方式の給湯器（エコキュート）の設置が産業界、一般家庭に普及してきている。また、ガスか
ら水素を取り出して発電する新しいエネルギーシステムである燃料電池（東京ガス：エネファーム）も登場している。これらの新しい給湯器においては、冷水から温水への熱交換が必要となり、一般的には図８の（ａ）に示すような蛇行型形状の銅パイプを使用した熱交換器が知られている。
【０００３】
図１０に示すように、従来のパイプ曲げ装置９０は、パイプが挿通可能な半円状の溝が形成された支持ローラ９２と、支持ローラ９２の中心Ｏを回転中心として回転可能に支持された外周面に半円状の溝が形成された曲げローラ９３と、パイプを押さえるチャック９４とが設けられ、支持ローラ９２と曲げローラ９３との間の２つの半円状の溝が形成する隙間にパイプが挿通され、曲げローラ９３を、支持ローラ９２の中心Ｏを回動中心に回動することにより、曲げ径は支持ローラ９２の径と同じにしてパイプを曲げることができる（例えば、特許文献１参照）。
図８の（ａ）に示すように、従来の蛇行型の熱交換器用パイプの特徴は、パイプの曲げ径がφＤの一種類に統一されている点にある。したがって、従来型のパイプ曲げ装置９０では、パイプの曲げ径がφＤの一種類しか曲げ加工ができないため、これまでの熱交換器用パイプは広く蛇行型が採用されてきた。
【０００４】
しかしながら、このような蛇行型の熱交換器用パイプでは、ある程度の設置スペースが必要であり、さらに一定の熱交換率を確保するためには設置スペースは大型化せざるを得ないという問題があった。また、将来、給湯器等の商品の進むべき方向として、小型・軽量化やダウンサイジングの方向にあり、これらの小型化とは逆行するという問題があった。
【０００５】
図８の（ｂ）は、渦巻き型の熱交換器用パイプの形状を示す正面図である。従来の蛇行型の熱交換器用パイプと比較して、渦巻き型の熱交換器用パイプは、同じパイプ長さで比較すると、収容スペースが約１／３にできる。つまり、同じスペースであれば、３倍の熱交換容量を確保することができ、これからのエコキュートの小型化やダウンサイジングに対応できる。
【０００６】
しかしながら、従来のパイプ曲げ装置では、図８の（ｂ）に示すように、螺旋型パイプ、または、渦巻き型パイプを曲げ加工する場合、一巻きごとに曲げの直径がＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３…＜Ｄｎと拡大するため、その都度、支持ローラ９２を交換しなければならず、連続したパイプ曲げ加工ができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５３４３２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、これまでにない構成で、曲げ径が拡大しても対応でき、一巻きごとに曲げ径が拡大する渦巻き型パイプの曲げ加工が連続してできるパイプ曲げ加工機と、このパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機（１００）は、支持ローラ（４２）と曲げローラ（４３）との間にパイプ（Ｗ）を供給し、前記曲げローラ（４３）の回動角に連動して前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）位置を変えながら、前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）よりも大きな曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）の曲げ加工を連続して行うパイプ曲げ加工機（１００）であって、前記フレーム（１）に載置され、Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段（Ｅ）と、Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段（Ｆ）と、を有するＸＹスライド機構（Ｇ）と、前記ＸＹスライド機構（Ｇ）に載置され、上面の回転テーブル（３１）を回転させる回転テーブル装置（３０）と、前記回転テーブル（３１）に載置され、垂直方向の円筒軸（４７）が回動自在に支持された曲げ加工装置（４０）と、前記円筒軸（４７）の穴に挿通され、下端部が底面に固定された中心軸（４２ａ）と、前記中心軸（４２ａ）の上端部に支持された前記支持ローラ（４２）と、前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）を回動中心にして回動自在の前記円筒軸（４７）の上面に設けられ、前記支持ローラ（４２）と隣接して配置された前記曲げローラ（４３）と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機（１００）を使用し、支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）を使用して前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）より大きな渦巻き型パイプの曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）を連続して曲げ加工する曲げ加工方法であって、前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）が仮想で曲げ径（Ｄｎ）と同じサイズにサイズアップさせるために、前記Ｙ軸移動手段（Ｅ）によるＹ軸移動と、前記Ｘ軸移動手段（Ｆ）によるＸ軸移動による移動（Ｘ軸、Ｙ軸）指令により前記支持ローラ（４２）を移動させ、この支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）の軌跡が２つの直径差（Ｄｎ−Ｄ１）を直径とする太鼓橋状の円弧を描くこの動きと連動して、前記回転テーブル装置（３０）の回転（Ｃ２軸）指令により分割された所定角度で前記曲げ加工装置（４０）を回動させるとともに、さらに、前記曲げ加工装置（４０）の回転（Ｃ１軸）指令により前記曲げローラ（４３）を分割された所定角度または所定の円弧長さを前進・後退させて回動し、前記回転テーブル装置（３０）による前記曲げローラ（４３）の回動角と、前記曲げ加工装置（４０）による前記曲げローラ（４３）の回動角の差により、所定の曲げ径（Ｄｎ）の大きさにパイプを曲げることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、前後方向へ移動するＹ軸移動手段と左右方向へ移動するＸ軸移動手段が設けられたＸＹスライド機構と、上面の回転テーブルを回転させる回転テーブルと、前記回転テーブルに載置され、円筒軸を回転させる曲げ加工装置と、円筒軸の穴に挿通された中心軸の下端部が底面に固定され、この中心軸の上端部に支持された支持ローラと、この支持ローラの中心を回動中心にして回動自在の円筒軸の上面に設けられ、支持ローラと隣接して配置された曲げローラと、を備え、支持ローラの径よりも大きな曲げ径の曲げ加工は、支持ローラの中心の位置を変えるＸＹスライド機構により行い、支持ローラを使用して大きな曲げ径の曲げ加工は、回転テーブル装置による曲げ加工装置の回動角と、曲げ加工装置に設けられた曲げローラの回動角の差により曲げ加工を行うことができため、従来まで曲げ加工が連続してできなかった一巻きごとに曲げ径が拡大する渦巻き型パイプの曲げ加工が連続してできる。また、給湯器の小型化やダウンサイジングに対応できるパイプ曲げ加工機の提供ができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機を使用し、支持ローラの径を使用して支持ローラの径より大きな渦巻き型パイプの曲げ径を連続して曲げ加工するために、支持ローラの中心の軌跡が２つの直径差を直径とする太鼓橋状の円弧を描くこの動きと連動して、回転テーブル装置の回転指令により分割された所定角度で前記曲げ加工装置を回動させるとともに、曲げ加工装置の回転指令により前記曲げローラを分割された所定角度または所定の円弧長さを前進・後退させて回動し、回転テーブル装置による曲げローラの回動角と、曲げ加工装置による曲げローラの回動角の差により、所定の曲げ径の大きさにパイプを曲げることができたことにより、従来まで加工できなかった一巻きごとに曲げサイズが拡大する渦巻き型パイプ加工できる曲げ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のパイプ曲げ加工機を含めた全体のシステムを示す構成図である。
【図２】本発明のパイプ曲げ加工機の斜視図の拡大図である。
【図３】本発明のパイプ曲げ加工機を示し、（ａ）は上面カバーを破断した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】曲げ加工装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】渦巻き型パイプの大径の曲げ加工方法を示し、（ａ）から（ｄ）は第１工程〜第４工程である。
【図６】本発明のパイプ曲げ加工機の曲げ加工の原理を示す説明図である。
【図７】従来の技術による大径の曲げ加工方法を示す説明図である。
【図８】（ａ）は、従来の蛇行型の熱交換器用パイプの形状を示す平面図、（ｂ）は、渦巻き型の熱交換器用パイプの形状を示す平面図である。
【図９】本発明の変形例のパイプ曲げ加工機を示し、（ａ）は上面カバーを破断した平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【図１０】従来のパイプ曲げ装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るパイプ曲げ加工機およびパイプ曲げ加工機を使用した渦巻き型パイプの曲げ加工方法について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、数値制御機械の座標系及び運動の記号についてはＪＩＳＢ６３１０に規定されている。このパイプ曲げ加工機へのＪＩＳＢ６３１０の適用では、第１回転テーブルの支持ロールの円筒軸をＺ軸とすれば、このＺ軸に直交する横軸をＸ軸、縦軸をＹ軸とし、曲げ加工装置の回転はＣ１軸、回転テーブル装置の回転はＣ２軸とする。
【００１５】
図1に示すように、右側から順に、コイルスタンド８０に装着された金属パイプのコイル８１と、曲がりを矯正して直線状にする直線機７０と、渦巻き型パイプの曲げ径を連続して曲げ加工するパイプ曲げ加工機１００が設置されている。
【００１６】
図２に示すように、本発明のパイプ曲げ加工機１００は全長が４ｍ、幅が１．２ｍ、高さが０．９ｍであり、本発明のパイプ曲げ加工機１００の本体は先端部に内設されているので、この機構の構成を中心に詳細に説明する。
前記した直線機７０によって直線状に整えられた、例えば、銅パイプ（以下、パイプＷという）は、チャック装置６０のコレットチャック６１に挿通され、パイプ曲げ加工機１００へ供給される。
チャック装置６０は、先端部にコレットチャック６１または三つ爪チャックが装着されており、図示しないエアシリンダによる押し引きによってチャックのクランプ、アンクランプを行う。
チャック装置６０の移動（前進・後退）は、チャック装置６０の下端部に移動する全長に亘り、図示しない直動ガイドが設けられ、サーボモータとボールねじによる駆動方式となっているが、その他の駆動方式であっても構わない。チャック装置６０によるパイプＷの供給は、チャックのクランプ状態でチャック装置６０の前進により行い、後退する時は、チャックがアンクランプ状態となって後退する。
【００１７】
＜パイプ曲げ加工機の構成＞
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、パイプ曲げ加工機１００は、架台のフレーム１と、
Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段Ｅと、Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段Ｆと、を有するＸＹスライド機構Ｇと、このＸＹスライド機構Ｇに載置された、上面の回転テーブル３１を回転させる回転テーブル装置３０と、この回転テーブル３１に載置された、垂直方向の円筒軸４７が回動自在に支持された曲げ加工装置４０とから構成され、曲げ加工装置４０の中心にはパイプ曲げ用の支持ローラ４２が配置され、支持ローラ４２の中心Ｏを回動する曲げローラ４２が配置されている。
【００１８】
＜架台のフレームの構成＞
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、架台のフレーム１は、角パイプを主要な骨組にした架台であり、各部材は溶接された剛性の高いフレーム構造になっている。なお、この角パイプ構造に限定されることなく、他の材料を使用することは可能である。例えば、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼、山形鋼等の鋼材を使用してもよいし、鋳物によるベッド構造としてもよい。
【００１９】
＜ＸＹスライド機構の構成＞
ＸＹスライド機構Ｇは、Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段Ｅと、Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段Ｆとからなる。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ここでは、Ｙ軸移動手段Ｅを下にし、Ｘ軸移動手段Ｆを上に配置したが、Ｙ軸移動手段Ｅを上にし、Ｘ軸移動手段Ｆを下に配置してもよく、Ｙ軸移動手段ＥとＸ軸移動手段Ｆはどちらが上でどちらが下であっても構わない、
なお、説明の都合上、以下、Ｙ軸移動手段ＥはＹ軸スライド装置１０として説明し、Ｘ軸移動手段ＦはＸ軸スライド装置２０として説明する。つまり、この２つをセットにしたのが、ＸＹスライド機構Ｇということになる。
【００２０】
＜Ｙ軸スライド装置の構成＞
Ｙ軸スライド装置１０は、直動ナット１０ｅの上面に載置された板状のＹ軸スライド１１を前後方向へ移動させるＹ軸制御のスライド装置である。Ｙ軸スライド装置１０は、フレーム１上に、前後方向に載置され、固定されている。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｙ軸スライド装置１０は、平面視で矩形のベース１０ａと、ベース１０ａの中央に配置されたＹ軸用ボールねじ１０ｂと、このＹ軸用ボールねじ１０ｂに螺入したナット１０ｎと、Ｙ軸用ボールねじ１０ｂの軸端がカップリング１０ｃによって連結されたＹ軸用サーボモータ１０ｍとからなるＹ軸移動手段Ｅが構成されている。
また、Ｙ軸スライド装置１０は、左右の両側にＹ軸方向の移動をガイドする直動ガイド１０ｄ，１０ｄが設けられ、この直動ガイド１０ｄには，１本に２個ずつ、移動自在の直動ナット１０ｅ，１０ｅが嵌入されている。この合計４個の直動ナット１０ｅ，１０ｅの上面には板状のＹ軸スライド１１が載置され、このＹ軸スライド１１の下面にはナット１０ｎが接続されており、Ｙ軸用サーボモータ１０ｍの回転が、このナット１０ｎにより直線運動に変換されてＹ軸スライド１１をＹ軸方向へ移動させる。
【００２１】
＜Ｘ軸スライド装置の構成＞
Ｘ軸スライド装置２０は、直動ナット２０ｅの上面に載置された板状のＸ軸スライド２１を左右方向へ移動させるＸ軸制御のスライド装置である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ軸スライド装置２０は、Ｙ軸スライド装置１０のＹ軸スライド１１の上に載置されている。
Ｘ軸スライド装置２０は、平面視で矩形のベース２０ａと、ベース２０ａの中央に配置されたＸ軸用ボールねじ２０ｂと、このＸ軸用ボールねじ２０ｂに螺入したナット２０ｎと、Ｘ軸用ボールねじ２０ｂの軸端がカップリング２０ｃによって連結されたＸ軸用サーボモータ２０ｍとからなるＸ軸移動手段Ｆが構成されている。
また、Ｘ軸スライド装置２０は、前後の両側にＸ軸方向の移動をガイドする直動ガイド２０ｄ，２０ｄが設けられ、この直動ガイド２０ｄには，１本に２個ずつ、移動自在の直動ナット２０ｅ，２０ｅが嵌入されている。この合計４個の直動ナット２０ｅ，２０ｅの上面には板状のＸ軸スライド２１が載置され、このＸ軸スライド２１の下面にはナット２０ｎが接続されており、Ｘ軸用サーボモータ２０ｍの回転が、このナット２０ｎにより直線運動に変換されてＸ軸スライド２１をＸ軸方向へ移動させる。
【００２２】
＜回転テーブル装置の構成＞
回転テーブル装置３０は、Ｘ軸スライド装置２０のＸ軸スライド２１に載置され、テーブル３１を回転させるＣ２軸制御の回転テーブルである。
回転テーブル装置３０は、後記する曲げ加工装置４０と同様に、ウォームとウォームホイールとの組合せた減速装置が内蔵されている。サーボモータ３０ｍの回転は、ウォームホイールにより直立する円筒軸の回転に変換され、円筒軸の上端部に固定されたテーブル３１を回動させる。なお、ウォームギアの代わりに、平歯車の大小の組み合わせやプーリによる回転駆動であっても構わない。
【００２３】
＜曲げ加工装置の構成＞
図４（ｂ）に示すように、曲げ加工装置４０は、回転テーブル装置３０のテーブル３１に位置決めピン４８ａによって同芯に載置され、位置ロケータ４８によってテーブル３１に固定されている。
曲げ加工装置４０は、一番上段に位置し、径Ｄ１の支持ローラ４２の軸心０を中心に曲げローラ４３を回動させるＣ１軸制御の曲げ加工装置４０である。
曲げ加工装置４０には、ウォーム４５とウォームホイール４６とが噛み合う減速装置が内蔵され、ウォームホイール４６に固定された垂直の円筒軸４７はベアリング４４によって回転自在に支持されている。このウォームギアの採用により、厚みを薄くできる。
また、円筒軸４７の貫通穴４７ａには中心軸４２ａが挿通され、下部のフランジ部４２ｂはボディ４１の底面に設けられた窪みに嵌合されて固定されている。また、中心軸４２ａの上部は一段縮径された縮径軸４２ｃに針状コロ４２ｄを介して支持ローラ４２が装着され、支持ローラ４２は回転可能に支持されている。支持ローラ４２には外周にパイプＷが挿通し、係合可能な半円状の溝が形成されている。
曲げローラ４３は、円筒軸４７の上端面に設けられたねじ穴にねじ込まれ、円筒軸４７に固定されている。曲げローラ４３の上部も支持ローラ４２と同様に回転可能になっている。
曲げローラ４３にもまた外周にパイプＷが挿通し、係合可能な半円状の溝が形成されている。
支持ローラ４２の直径Ｄ１は、例えば、φ２０ｍｍ、曲げローラ４３の直径はφ１４ｍｍが好適である。
円筒軸４７の回動、つまり、曲げローラ４３の回動は、サーボモータ４０ｍ（図３（ａ）参照）の回転により行う。Ｃ１軸のＮＣ指令により、任意の角度で曲げローラ４３を回動させる。
なお、図４の（ａ）、（ｂ）に示すパイプ押さえ４９は、パイプの振れを抑えるもので、ここでは、空圧アキュチュエータにより出し入れする。
【００２４】
渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄｎの曲げ加工方法を説明する。
渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄｎの最初は、曲げ径Ｄ２であるため、曲げ径Ｄ２の場合を詳細に説明する。
ここで、図５（ａ）〜（ｄ）と、図６の拡大図を参照し、小径である径Ｄ１の支持ローラ４２を使用して、支持ローラ４２の径Ｄ１より大径である渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄ２を曲げ加工する曲げ加工方法の手順と原理とを説明する。
図５（ａ）に示すように、第１工程は、図示しないチャック６０の前進によりパイプＷを前方に供給する。
図５（ｂ）に示すように、第２工程は、第１回転テーブル４０の回転（Ｃ１軸）駆動により径Ｄ１の支持ローラ４２の回りを曲げローラ４３が１８０度回動し、パイプＷを小径Ｄ１の大きさに曲げ加工する。
図５（ｃ）に示すように、第３工程は、図示しないチャック６０の前進によりパイプＷを前方に供給する。
図５（ｄ）に示すように、第４工程は、支持ローラ４２の軸心ＯがＸ軸、Ｙ軸方向へ移動して、支持ローラの径Ｄ１が曲げ径Ｄ２と同等のサイズに仮想サイズアップするとともに、かつ曲げローラ４３との協働で、パイプＷの曲げ加工する内周面を渦巻き型パイプの曲げ径Ｄ２のサイズに曲げ加工する。
【００２５】
図６は、図５（ｄ）に示すａ部を拡大した展開図、図７は、従来の曲げ加工方法を説明した説明図である。
図７に示すように、従来の曲げ加工方法は、径Ｄ１の支持ローラ４２を大径の曲げ径Ｄ２の支持ローラ４２と交換し、あとは、第２工程の手順に従って、曲げローラ４３を１８０度回動すればよい。しかしながら、この従来の曲げ加工方法では支持ローラ４２の種類数が増大し、その交換作業も発生するため、渦巻き型パイプＷの連続した曲げ加工は困難である。
そこで、本発明は、図６に示すように、渦巻き型パイプＷの大径の曲げ径Ｄｎを、小径の径Ｄ１の支持ローラ４２一つで曲げ加工する。
その原理を説明する。
径Ｄ１の支持ローラ４２が仮想の曲げ径Ｄｎと同じサイズにサイズアップさせるためにＹ軸方向へ移動自在のＹ軸スライド装置１０と、Ｘ軸方向へ移動自在のＸ軸スライド装置２０を設け、支持ローラ４２の中心Ｏが、直径差（Ｄｎ−Ｄ１）を直径とする、直交座標の第１象限で太鼓橋状に、１８０度の円弧の軌跡を描くように、所定の移動量で移動させる。
【００２６】
例えば、支持ローラ４２の径Ｄ１をφ２０、渦巻き型パイプＷの曲げ径Ｄｎの最初の曲げ径Ｄ２がφ３６ｍｍであるとする。
直径差（Ｄ２−Ｄ１）は、φ３６ｍｍ−φ２０ｍｍ＝１６ｍｍであり、これを直径とする円弧の軌跡を、太鼓橋状に描くようするために、Ｙ軸スライド装置１０とＸ軸スライド装置２０とを移動させることにより、径Ｄ１の支持ローラ４２の外周面が曲げ径Ｄｎの輪郭を描きながら移動させさせることができることから、仮想で曲げ径Ｄｎの同じサイズにサイズアップさせたことになる。
その移動量（Ｘ軸、Ｙ軸）を表１に示す。縦は所定の１０°ごとに分割された所定角度を示す。なお、曲げ径Ｄ２の場合の所定の分割は、ここでは１０°とするが、曲げ径Ｄｎがより大きなものとなる場合は、角度は５°，４°，３°…と縮小させた角度の分割にしてもよいし、円弧長さで分割してもよい。
【００２７】
Ｄ１はφ２０ｍｍ、Ｄ２はφ３６ｍｍの場合を示す。
Ｃ２軸は、曲げ加工装置４０全体を回動する回動角を示す。
Ｃ１軸は、曲げ加工装置４０の曲げローラ４３がＣ２軸の回動角より前進させる回動角を示す。
【００２８】
＜表１＞
【００２９】
また、前記したＸ軸、Ｙ軸との動きと連動して、表１のＣ２軸の回動角を示すように、回転テーブル装置３０も、Ｃ２軸制御により、分割された所定角度の１０°ごとに、滑らかに回動する（図６参照）。
この回転テーブル３０の回動の動きと連動して、さらに、表１のＣ１軸の回動角を示すように、曲げ加工装置４０のＣ１軸制御により、表１ではＣ２軸の回動角より１０°前進させて、両者の回動角の差が１０°を確保しながら、回動、また、戻り、これを繰り返しながら進行して所定の曲げ径Ｄ２のサイズにパイプＷを曲げる。
つまり、回転テーブル装置３０による曲げローラ４３の回動角（Ｃ２）、例えば１０°と、曲げ加工装置４０による曲げローラ４３の回動角、例えば２０°との差である１０°
の曲げローラ４３の回動により、所定の曲げ径Ｄｎの大きさにパイプを曲げる。
なお、曲げローラ４３の回動角は、１０°に限らず、曲げ径Ｄｎのサイズにより、２°〜２０°が好適である。または、回動距離の円弧長さにして５ｍｍ〜２０ｍｍが好適である。これらは曲げ径Ｄｎのサイズに合わせて適宜変更すればよい。
【００３０】
この後は、第３工程と同様に、図示しないチャック６０の前進によりさらにパイプＷを前方に供給する。続いて、図８の（ｂ）に示すように、渦巻き型パイプＷの大径の曲げ径Ｄ２の次は、曲げ径Ｄ３に変わるため、第４工程と同様に曲げ径Ｄ３のサイズに曲げ加工をする。
曲げ径Ｄ２以後の大径の曲げ径Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５…Ｄｎのパイプ曲げ加工方法は、前記した第３工程と第４工程の曲げ加工方法を繰り返すことにより、渦巻き型パイプの曲げ径Ｄｎの曲げ加工が容易に連続した加工ができる。以下、曲げ径Ｄ３の説明は、重複する説明になるので省略する。
なお、実施例の説明では、一例としてコイルスタンド８０に装着された金属パイプの連続したコイル８１として紹介したが、所定の長さに切断した直管を直接パイプ曲げ加工機１００にかけて加工しても構わない。
【００３１】
支持ローラ４２の径（Ｄ１）よりも大きな曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）に拡大するのは、支持ローラ４２の中心Ｏの位置を変えるＸＹスライド機構Ｇにより行う。これにより、曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）が拡大しても自在に設定が可能であるため、連続加工ができる。
支持ローラ４２を使用して大きな曲げ径（Ｄｎ）の曲げ加工は、回転テーブル装置３０による曲げ加工装置４０の回動角で行う。
そして、より精度の高い曲げ径（Ｄｎ）への仕上げは、曲げ加工装置４０に設けられた曲げローラ４３の回動角の差により曲げ加工を行うものである。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に限定されることなく、適宜変更して実施することができる。例えば、図９に示すように、各装置の積み重ねの順番を変え、組み直してもよい。図３で示した構成と図９との相違点を説明する。
図３では、２段目がＸ軸スライド装置２０、３段目が回転テーブル装置３０となっている。この両者を組み変えて、図９に示すように、２段目を回転テーブル装置３０、３段目をＸ軸スライド装置２０、としてもよい。
さらに、図２に示すように、チャック装置６０を別置型とし、このチャック装置６０にＸ軸スライド装置２０を移し替えても構わない。
また、チャック装置６０の移動（前進・後退）は、サーボモータとボールねじによる駆動方式以外であってもよいとしたが、例えば、サーボモータとタイミングベルト方式であってもよい。つまり、ボールねじの代わりにタイミングベルトを配置し、タイミングベルトはサーボモータのモータ軸に装着されたプーリと噛合い、タイミングベルトを介してチャック装置６０の前進・後退を行う。なお、このベルト方式の代わりに、その他の方式としても構わない。
パイプＷは、伝導率の高い金属パイプの銅製やアルミ製が好適であるが、この他であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１ フレーム
１０ Ｙ軸スライド装置（Ｙ）
２０ Ｘ軸スライド装置（Ｘ）
３０ 回転テーブル装置（Ｃ２）
４０ 曲げ加工装置（Ｃ１）
４２ 支持ローラ
４２ａ 中心軸
４３ 曲げローラ
６０ チャック装置
１００ パイプ曲げ加工機
Ｄ１ 径（支持ローラ）
Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…Ｄｎ 曲げ径
Ｅ Ｙ軸移動手段
Ｆ Ｘ軸移動手段
Ｇ ＸＹスライド機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ローラ（４２）と曲げローラ（４３）との間にパイプ（Ｗ）を供給し、前記曲げローラ（４３）の回動角に連動して前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）位置を変えながら、前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）よりも大きな曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）の曲げ加工を連続して行うパイプ曲げ加工機（１００）であって、
前記フレーム（１）に載置され、Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段（Ｅ）と、
Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段（Ｆ）と、を有するＸＹスライド機構（Ｇ）と、
前記ＸＹスライド機構（Ｇ）に載置され、上面の回転テーブル（３１）を回転させる回転テーブル装置（３０）と、
前記回転テーブル（３１）に載置され、垂直方向の円筒軸（４７）が回動自在に支持された曲げ加工装置（４０）と、
前記円筒軸（４７）の穴に挿通され、下端部が底面に固定された中心軸（４２ａ）と、
前記中心軸（４２ａ）の上端部に支持された前記支持ローラ（４２）と、
前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）を回動中心にして回動自在の前記円筒軸（４７）の上面に設けられ、前記支持ローラ（４２）と隣接して配置された前記曲げローラ（４３）と、を備えたことを特徴とするパイプ曲げ加工機（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機（１００）を使用し、支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）を使用して前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）より大きな渦巻き型パイプの曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）を連続して曲げ加工する曲げ加工方法であって、
前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）が仮想で曲げ径（Ｄｎ）と同じサイズにサイズアップさせるために、前記Ｙ軸移動手段（Ｅ）によるＹ軸移動と、前記Ｘ軸移動手段（Ｆ）によるＸ軸移動による移動（Ｘ軸、Ｙ軸）指令により前記支持ローラ（４２）を移動させ、この支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）の軌跡が２つの直径差（Ｄｎ−Ｄ１）を直径とする太鼓橋状の円弧を描くこの動きと連動して、
前記回転テーブル装置（３０）の回転（Ｃ２軸）指令により分割された所定角度で前記曲げ加工装置（４０）を回動させるとともに、
さらに、前記曲げ加工装置（４０）の回転（Ｃ１軸）指令により前記曲げローラ（４３）を分割された所定角度または所定の円弧長さを前進・後退させて回動し、
前記回転テーブル装置（３０）による前記曲げローラ（４３）の回動角と、前記曲げ加工装置（４０）による前記曲げローラ（４３）の回動角の差により、所定の曲げ径（Ｄｎ）の大きさにパイプを曲げることを特徴とする渦巻き型パイプ（Ｗ）の曲げ径（Ｄｎ）の曲げ加工をする曲げ加工方法。
【請求項１】
支持ローラ（４２）と曲げローラ（４３）との間にパイプ（Ｗ）を供給し、前記曲げローラ（４３）の回動角に連動して前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）位置を変えながら、前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）よりも大きな曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）の曲げ加工を連続して行うパイプ曲げ加工機（１００）であって、
前記フレーム（１）に載置され、Ｙ軸（前後）方向へ移動するＹ軸移動手段（Ｅ）と、
Ｘ軸（左右）方向へ移動するＸ軸移動手段（Ｆ）と、を有するＸＹスライド機構（Ｇ）と、
前記ＸＹスライド機構（Ｇ）に載置され、上面の回転テーブル（３１）を回転させる回転テーブル装置（３０）と、
前記回転テーブル（３１）に載置され、垂直方向の円筒軸（４７）が回動自在に支持された曲げ加工装置（４０）と、
前記円筒軸（４７）の穴に挿通され、下端部が底面に固定された中心軸（４２ａ）と、
前記中心軸（４２ａ）の上端部に支持された前記支持ローラ（４２）と、
前記支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）を回動中心にして回動自在の前記円筒軸（４７）の上面に設けられ、前記支持ローラ（４２）と隣接して配置された前記曲げローラ（４３）と、を備えたことを特徴とするパイプ曲げ加工機（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載されたパイプ曲げ加工機（１００）を使用し、支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）を使用して前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）より大きな渦巻き型パイプの曲げ径（Ｄ２，Ｄ３…Ｄｎ）を連続して曲げ加工する曲げ加工方法であって、
前記支持ローラ（４２）の径（Ｄ１）が仮想で曲げ径（Ｄｎ）と同じサイズにサイズアップさせるために、前記Ｙ軸移動手段（Ｅ）によるＹ軸移動と、前記Ｘ軸移動手段（Ｆ）によるＸ軸移動による移動（Ｘ軸、Ｙ軸）指令により前記支持ローラ（４２）を移動させ、この支持ローラ（４２）の中心（Ｏ）の軌跡が２つの直径差（Ｄｎ−Ｄ１）を直径とする太鼓橋状の円弧を描くこの動きと連動して、
前記回転テーブル装置（３０）の回転（Ｃ２軸）指令により分割された所定角度で前記曲げ加工装置（４０）を回動させるとともに、
さらに、前記曲げ加工装置（４０）の回転（Ｃ１軸）指令により前記曲げローラ（４３）を分割された所定角度または所定の円弧長さを前進・後退させて回動し、
前記回転テーブル装置（３０）による前記曲げローラ（４３）の回動角と、前記曲げ加工装置（４０）による前記曲げローラ（４３）の回動角の差により、所定の曲げ径（Ｄｎ）の大きさにパイプを曲げることを特徴とする渦巻き型パイプ（Ｗ）の曲げ径（Ｄｎ）の曲げ加工をする曲げ加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５１３３１（Ｐ２０１１−２５１３３１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８５２２（Ｐ２０１０−１２８５２２）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【特許番号】特許第４６５３８５６号（Ｐ４６５３８５６）
【特許公報発行日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（５９８０７８７４６）武州工業株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【特許番号】特許第４６５３８５６号（Ｐ４６５３８５６）
【特許公報発行日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（５９８０７８７４６）武州工業株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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