专利名称：弯管机及使用该弯管机的涡旋形管的弯管加工方法
技术领域：
本发明涉及弯管机及使用该弯管机的涡旋形管的弯管加工方法。背景技術
近年来，作为减少排放地球温室化的元凶CO2的对策，不发生燃烧的热泵方式的热水器(注册商标ヱコキュ一卜(“生态可爱))在エ业界、一般家庭得到了普及。而且，从煤气中取出氢气进行发电的新能源系统即燃料电池(注册商标东京ガスヱネファーム(东京煤气能源农场)；)也登场了。在这些新热水器中，有必要进行从冷水到热水的热交换，通常已知有使用图8 (a)所示的蛇形铜管的热交換器。如图10所示，已有的弯管装置90，设置形成管能够插通的半圆状槽的支持辊92、 可以支持辊92的中心0为旋转中心旋转地支持的外周面上形成半圆状槽的弯曲辊93、以及按压管的卡盘94。又在支持辊92与弯曲辊93之间的两个半圆状槽形成的间隙中插通管，弯曲辊93以支持辊92的中心0为旋转中心转动，从而能够使弯曲直径与支持辊92的直径相同地进行弯管(參照例如专利文献I)。如图8 (a)所示，已有的蛇形管式的热交换器用管的特征在于，管的弯曲直径统ー于CtD—种。从而，已有的弯管装置90，只能够进行ー种弯曲直径CtD的弯管加工，因此迄今为止的热交换器用管都采用蛇形管型的热交換器。但是，这样的蛇形管型的热交换器用管，需要某种程度的设置空间，而且存在为确保一定的热交換率不得不使设置空间大型化的问题。而且，将来热水器等商品应该发展的方向是小型化、轻量化和减小尺寸，就存在逆向而行的问题。图8 (b)是表示涡旋形热交换器用管的形状的正面图。与已有的蛇形管式的热交換器用管相比，涡旋形的热交换器用管，以相同的管长进行比较时，收容空间可降低到约1/3。也就是说，如果是相同空间，则能够确保3倍的热交換容量，能够应对今后的“生态可爱”(ュコキュート)的小型化和小尺寸化。但是，已有的弯管装置，如图8 (b)所示，对螺旋型管或涡旋形管进行弯管加工的情况下，每ー卷都扩大弯曲直径，即直径D1 < D2 <队…ぐDn，因此存在如果不相应替换支持辊92，就不能够连续进行弯管加工的问题。特許文献I :日本特开2003 — 53432号公报(图I)
发明内容
因此，本发明是鉴于这些存在问题而作出的，以提供用迄今为止所没有的结构，SP使是弯曲直径扩大也能够应对的，能够进行每ー卷弯曲直径都扩大的涡旋形管的连续弯管加工的弯管机、以及使用该弯管机的涡旋形管的弯管加工方法为课题。权项I记载的弯管机(100)，是向支持辊(42)与弯曲辊(43)之间提供管(W)，与上述弯曲辊(43)的旋转角连动地一边改变上述支持辊(42)的中心(0)的位置，ー边连续进行比上述支持辊(42 )的直径(D1)大的弯曲直径(D2、D3 " Dn )的弯管加工的弯管机(100 )，其特征在干，具备具有载置于框架(I)，借助于Y轴用伺服马达(IOm)的旋转，向Y轴(前后)方向移动的Y轴移动装置(E)和借助于X轴用伺服马达(20m)的旋转，向X轴(左右)方向移动的X轴移动装置(F)的XY滑动机构(G)、载置于所述XY滑动机构(G)，借助于C2轴用伺服马达(30m)的旋转，使上面的转台(31)旋转的转台装置(30)、在所述转台(31)上固定的中心轴(42a)、支持于所述中心轴(42a)的上端部的所述支持辊(42)、载置于所述转台(31)，旋转自如地支持于所述中心轴(42a)的圆筒轴(47)、配设于所述圆筒轴(47)的上端面的所述弯曲辊(43)、以及借助于Cl轴用伺服马达(40m)的旋转，使所述圆筒轴(47)围绕所述中心轴(42a)旋转的弯管加工装置(40)，借助于所述XY滑动机构(G)，使所述支持辊(42)的中心(0)，描画以所述管(W)的弯曲直径(Dn)与所述支持辊(42)的直径(D1)的直径差(Dn —D1)为直径的半圆轨迹移动规定的角度，
与该移动连动，借助于C 2轴用伺服马达(30m)的旋转，使所述转台(31)旋转，以使所述支持辊(42)旋转所述规定的角度，同时使所述弯曲辊(43)旋转 所述规定的角度，而且借助于所述Cl轴用伺服马达(40m)的旋转，使所述圆筒轴(47)旋转，以此使所述弯曲辊(43)围绕所述支持辊(42 )旋转规定的角度，实施弯管加工。权项2记载的发明，是使用权项I所述的弯管机(100)，用上述直径(D1)的支持辊
(42)，连续弯曲加工形成比所述支持辊(42)的直径(D1)大的涡旋形管(W)的弯曲直径(D2、D3-Dn)的弯管加工的弯管加工方法，包含下述エ序，即根据所述XY滑动机构(G)的移动(X轴、Y轴)指令，使所述支持辊(42)的中心(0)描画以所述管(W)弯曲直径(Dn)与所述支持辊(42)的直径(D1)的直径差(Dn — D1)为直径的半圆轨迹移动规定的角度的エ序、与该移动连动，根据所述C2轴用伺服马达(30m)的旋转指令，使所述转台(31)旋转，以使所述支持辊(42)旋转规定的角度，同时使所述弯曲辊(43)旋转规定的角度的エ序、以及还根据所述Cl轴用伺服马达(40m)的旋转指令，使所述圆筒轴(47)旋转，以此使所述弯曲辊(43)围绕所述支持辊(42)旋转规定的角度实施弯管加工的エ序。
图I是表示包含本发明的弯管机的总体系统的结构图。图2是本发明的弯管机的放大立体图。图3表示本发明的弯管机，Ca)是上面的盖去掉的情况下的俯视图，(b)是(a)所示的A — A线的剖面图。图4表示弯管加工装置，Ca)是俯视图，(b)是剖面图。图5表示涡旋形管的大直径弯曲加工方法，Ca)到(d)是第Iエ序 第4エ序。图6是表示本发明的弯管机的弯管加工原理的说明图。图7是利用已有的技术进行大直径弯管加工的方法的说明图。图8 Ca)是表示已有的蛇形管型热交换器用管的形状的俯视图，(b)是表示涡旋形热交换器用管的形状的俯视图。图9表示本发明的变形例的弯管机，Ca)是上面的盖去掉的情况下的俯视图，(b)是(a)所不的B — B线的首I]面图。图10是表示已有的弯管装置的俯视图。
具体实施方式
下面參照附图详细说明本发明的弯管机以及使用弯管机的涡旋形管的弯管加工方法。还有，NC机械的坐标系统及运动的记号，规定于JIS B6310(IS0 / DIS 841:1994 Industrial automatlons-Physical device control—しoordinate system and mation
nomenclature)的エ业自动化系统。该标准使用于这种弯管机的情况下，如果以转台的支持辊的圆筒轴为Z轴，则以与该Z轴正交的横轴为X轴，纵轴为Y轴，弯管加工装置的旋转作为Cl轴，转台装置的旋转作为C2轴。如图I所示，从右侧开始依序设置安装在线圈架80上的金属管线圈81、对弯曲进行矫直的矫直机70、连续进行弯曲加工形成涡旋形管的弯曲直径的弯管机100。如图2所示，本发明的弯管机100全长4m，宽度I. 2m,高度0. 9m，本发明的弯管机 100的主体被内设于前端部，因此下面以该机构的结构为中心进行详细说明。利用上述矫直机70矫正为直线状的，例如铜管(以下简称管W)被插在卡盘装置60的弹簧筒夹61上提供给弯管机100。卡盘装置60在前端部安装有弹簧筒夹61或三脚卡盘，借助于未图示的气缸的推挽，实现卡盘的夹紧和松开。卡盘装置60的移动(前进后退)采用在向卡盘装置60的下端部移动的全部长度上设置未图示的直线导轨，利用伺服马达和滚珠丝杆驱动的方式，但是也可以采用其他驱动方式。利用卡盘装置60提供管W的操作通过在卡盘夹紧的状态下使卡盘装置60前进进行，后退时卡盘形成松开的状态后退。<弯管机的结构>
如图3 (a)、(b)所示，弯管机100由架台的框架I、具有在Y轴(前后)方向上移动的Y轴移动装置E和在X轴(左右)方向上移动的X轴移动装置F的XY滑动机构G、使载置于该XY滑动机构G的上面的转台31旋转的转台装置30、以及旋转自如地支持载置于该转台31的垂直方向的圆筒轴47 (參照图4 (b))的弯管加工装置40构成。如图4 (b)所示，在弯管加工装置40的中心配置弯管用的支持辊42。又，弯曲辊43被配置为能够以支持辊42的中心0作为旋转中心围绕支持辊42旋转。<架台框架的结构>
如图3 (a)、(b)所示，架台的框架I是以方管为主要骨架的架台，形成各构件焊接的高刚性的框架结构。还有，框架I不限于这种方管结构，也可以使用其他材料。例如可以使用H字型钢、I字型钢、槽钢、角钢等钢材，又可以采用铸件基座结构。< XY滑动机构的结构>
如图3 (a)、(b)所示，XY滑动机构G由在Y轴(前后)方向上移动的Y轴移动装置E、在X轴(左右)方向上移动的X轴移动装置F构成。在这里，将Y轴移动装置E配置在下面，将X轴移动装置F配置在上面，但是Y轴移动装置E和X轴移动装置F哪ー个在上面，哪ー个在下面都没有关系。还有，为了说明的方便，下面将Y轴移动装置E作为Y轴滑动装置10进行说明，将X轴移动装置F作为X轴滑动装置20进行说明。也就是说，以这两个为ー组形成XY滑动机构G。
< Y轴滑动装置的结构>
Y轴滑动装置10是使载置于直动螺母IOe上表面的板状的Y轴滑动块11在前后方向上移动的Y轴控制的滑动装置。Y轴滑动装置10在框架I上固定，载置于前后方向上。如图3 (a)、(b)所示，Y轴滑动装置10由俯视为矩形的基体10a、配置于基体IOa中央的Y轴用滚珠丝杆10b、拧在该Y轴用滚珠丝杆IOb上的螺母10n、Y轴用滚珠丝杆IOb的轴端利用联轴器IOc连结的Y轴用伺服马达IOm构成Y轴移动装置E。又，Y轴滑动装置10在左右两侧设置引导Y轴方向的移动的直动导向器10d、10d，在该直动导向器IOd上，每I条上各嵌入2个能够移动自如的直动螺母10e、10e。在该合计4个的直动螺母IOe的上表面载置板状的Y轴滑动块11，该Y轴滑动块11的下面连接螺母10n, Y轴用伺服马达IOm的旋转借助于该螺母IOn变换为直线运动，使Y轴滑动块11在Y轴方向上移动。< X轴滑动装置的结构>
X轴滑动装置20是使载置于直动螺母20e的上表面的板状的X轴滑动块21在左右方向上移动的X轴控制的滑动装置。如图3 (a)、(b)所示，X轴滑动装置20载置于Y轴滑动装置10的Y轴滑动块11上。X轴滑动装置20构成由俯视为矩形的基体20a、配置于基体20a中央的X轴用滚珠丝杆20b、拧在该滚珠丝杆20b上的螺母20n、滚珠丝杆20b的轴端利用联轴器20c连结的X轴用伺服马达20m形成的X轴移动装置F。又，X轴滑动装置20在前后两侧设置引导X轴方向的移动的直动导向器20d、20d，该直动导向器20d每I条上嵌入2个能够移动自如的直动螺母20e。该4个直动螺母20e的上表面载置板状的X轴滑动块21，在该X轴滑动块21的下面连接滚珠丝杆20b的螺母20n，X轴用伺服马达20m的旋转借助于该螺母20n变换为直线运动，使X轴滑动块21在X轴方向上移动。<转台装置的构成>
转台装置30载置于X轴滑动装置20的X轴滑动块21，是使转台31旋转的C2轴控制的转台(未图示)。转台装置30如图4 (b)所示，与下述弯管加工装置40 —祥，内装由蜗杆与涡轮组合的減速装置。伺服马达30m的旋转利用涡轮变换为直立的圆筒轴的旋转，使在圆筒轴的上端部固定的转台31旋转。还有，也可以取代涡轮传动装置，利用平齿轮的大小组合或皮带轮进行旋转驱动。<弯管加工装置的结构>
如图4 (b)所示，弯管加工装置40利用定位销48a在转台装置30的转台31上同心载置，利用定位器48固定于转台31。弯管加工装置40是位于最上级，以直径D1的支持辊42的中心0为中心使弯曲辊43旋转的Cl轴控制的弯管加工装置40。 弯管加工装置40中内装蜗杆45与涡轮46啮合的減速装置，涡轮46上固定的垂直的圆筒轴47由轴承44可旋转自如地加以支持。通过采用该润轮传动装置(Worm gear),可以减薄厚度。又在圆筒轴47的贯通孔47a插入中心轴42a，下部的法兰部42b嵌合固定于主体(Body>41的底面上设置的凹处。又，中心轴42a的上部通过滚针42d在ー阶段缩径的缩径轴42c上安装支持辊42，可旋转地支持着支持辊42。支持辊42上形成在外周插入管W，能够卡合的半圆状槽。弯曲辊43被拧入圆筒轴47上端面上设置的螺丝孔，固定于圆筒轴47。弯曲辊43的上部也与支持辊42 —样能够旋转。弯曲辊43上也在外周插入管W，形成可卡合的半圆状槽。支持辊42的直径D1为例如小20mm,弯曲辊43的直径以小14mm为宜。圆筒轴47的旋转、也就是弯曲辊43的旋转借助于伺服马达40m (參照图3 (a))的旋转进行。根据Cl轴的NC指令使弯曲辊43以任意角度旋转。还有，图4 (a)、(b)所示的压管构件49是抑制管W的摇动的构件，在这里，借助于空压传动装置51取出和放入。 下面说明形成涡旋形管W的弯曲直径Dn的弯管加工方法。涡旋形管W的弯曲直径Dn的最初是直径D1，接着是弯曲直径D2,因此对弯曲直径D2的情况进行详细说明。在这里，參照图5 Ca) (d)和图6的放大图，对使用作为较小直径的直径D1的支持辊42，实施形成直径比支持辊42的直径D1大的涡旋形管W的弯曲直径D2的弯管加工的弯管加工方法的步骤和原理进行说明。如图5 Ca)所示，第Iエ序利用未图示的卡盘装置60的前进将管W向前方提供。如图5 (b)所示，第2エ序借助于弯管加工装置40的旋转(Cl轴)驱动，围绕直径D1的支持辊42，使弯曲辊43旋转180度，将管W弯曲加工为直径D1的大小。如图5(c)所示，第3エ序借助于未图示的卡盘装置60的前进将管W向前方提供。如图5 (d)所示，在第4エ序支持辊42的中心0向X轴、Y轴方向移动，支持辊42的直径D1虚拟増大为与弯曲直径D2相同的尺寸，同时还与弯曲辊43协同动作，将管W的弯管加工的内周面弯曲加工为涡旋形管W的弯曲直径D2的尺寸。该动作从管(W)的根部侧开始弯管最終向前端侧移动着进行加工。图6是图5 (d)所示的a部的放大展开图，图7是已有的弯管加工方法的说明图。如图7所示，已有的弯管加工方法将直径D1的支持辊42替换为较大弯曲直径D2的支持辊42，然后按照第2エ序的步骤，使弯曲辊43旋转180度即可。但是，该已有的弯管加工方法中，支持辊42的种类增加，也需要进行其替换，因此要实施涡旋形管W的连续弯管加工是有困难的。因此，如图6所示，本发明用一支小直径D1的支持辊42加工形成涡旋形管W的大弯曲直径Dn。其原理是，为了使直径D1的支持辊42尺寸増大到与假想的与弯曲直径Dn相同的尺寸，设置向Y轴方向移动自如的Y轴滑动装置10和向X轴方向移动自如的X轴滑动装置20，支持辊42的中心0在以直径差(Dn — D1)为直径的正交坐标的第I象限形成拱桥状地描画180度圆弧轨迹移动规定的移动量。例如，使支持辊42的直径D1为小20，涡旋形管W的弯曲直径Dn的最初的弯曲直径 D2 为 36_。直径差(D2-D1 )为小36mm—小20mm = 16mm，为了成拱桥状地描画出以其为直径的圆弧轨迹，通过使Y轴滑动装置10与X轴滑动装置20移动，直径D1的支持辊42的外周面能够ー边描画弯曲直径Dn的轮廓ー边移动，因此假想中尺寸增大为与弯曲直径Dn相同的尺寸。该移动量(X轴、Y轴)示于表I。纵轴表示角度分割为相隔10°的规定的角度。还有，弯曲直径D2的情况下的规定的分割，在这里是角度10°，但是弯曲直径Dn更大的情况下，分割角度也可以缩小为5°、4°、3°，也可以对圆弧的长度进行分割。表I 表不 D1 为 2Omnu D2 为 36mm 的情况。C2轴表示使整个弯管加工装置40旋转的旋转角。Cl轴表示弯管加工装置40的弯曲辊43从C2轴的旋转角前进的旋转角。表I
权利要求
1.一种弯管机，是向支持辊(42)与弯曲辊(43)之间提供管(W)，与所述弯曲辊(43)的旋转角连动，一边改变所述支持辊(42)的中心(O)的位置，一边连续进行比所述支持辊(42)的直径(D1)大的弯曲直径(D2、D3…Dn)的弯管加工的弯管机(100)，其特征在于，具备 具有载置于框架(1)，借助于Y轴用伺服马达(IOm)的旋转，向Y轴方向、即前后方向移动的Y轴移动装置(E)、和借助于X轴用伺服马达(20m)的旋转，向X轴方向、即左右方向移动的X轴移动装置(F)的XY滑动机构(G)、 载置于所述XY滑动机构(G)，借助于C2轴用伺服马达(30m)的旋转，使上面的转台(31)旋转的转台装置(30)、 在所述转台(31)上固定的中心轴(42a)、 支持于所述中心轴(42a)的上端部的所述支持辊(42)、 载置于所述转台(31)， 旋转自如地支持于所述中心轴(42a)的圆筒轴(47 )、 配设于所述圆筒轴(47)的上端面的所述弯曲辊(43)、以及 借助于Cl轴用伺服马达(40m)的旋转，使所述圆筒轴(47 )围绕所述中心轴(42a)旋转的弯管加工装置(40)， 借助于所述XY滑动机构(G)，使所述支持辊(42)的中心(0)，描画以所述管(W)的弯曲直径(Dn)与所述支持辊(42)的直径(D1)的直径差(Dn — D1)为直径的半圆轨迹移动规定的角度， 与该移动连动，借助于C 2轴用伺服马达(30m)的旋转，使所述转台(31)旋转，以使所述支持辊(42)旋转所述规定的角度，同时使所述弯曲辊(43)旋转所述规定的角度， 而且借助于所述Cl轴用伺服马达(40m)的旋转，使所述圆筒轴(47)旋转，以此使所述弯曲辊(43)围绕所述支持辊(42)旋转规定的角度，实施弯管加工。
2.一种进行涡旋形管(W)的弯管加工的弯管加工方法，是使用权利要求I所述的弯管机(100)，用所述直径(D1)的支持辊(42)，连续实施形成比所述支持辊(42)的直径(D1)大的涡旋形管(W)的弯曲直径(D2、D3…Dn)的弯管加工的弯管加工方法，包含下述工序，即 根据所述XY滑动机构(G)的移动(X轴、Y轴)指令，使所述支持辊(42)的中心(O)描画以所述管(W)弯曲直径(Dn)与所述支持辊(42)的直径(D1)的直径差(Dn — D1)为直径的半圆轨迹移动规定的角度的工序、 与该移动连动，根据所述C2轴用伺服马达(30m)的旋转指令，使所述转台(31)旋转，以使所述支持辊(42)旋转规定的角度，同时使所述弯曲辊(43)旋转规定的角度的工序、以及还根据所述Cl轴用伺服马达(40m)的旋转指令，使所述圆筒轴(47)旋转，以此使所述弯曲辊(43)围绕所述支持辊(42)旋转规定的角度实施弯管加工的工序。
全文摘要
本发明提供能够实施涡旋形管的弯管加工的弯管机、以及提供使用该弯管机的涡旋形管的弯曲直径的弯曲加工方法。弯管机的特征在于，具备具有向前后方向移动的Y轴移动装置和向左右方向移动的X轴移动装置(F)的XY滑动机构(G)、使载置于XY滑动机构(G)的上面的转台(31)旋转的转台装置(30)、载置于该转台31，旋转自如地支持固定于涡轮的圆筒轴(47)的弯管加工装置(40)、插通圆筒轴(47)的孔，下端部被固定于底面的中心轴(42a)、以及以支持辊(42)的中心O为旋转中心，设置于旋转自如的圆筒轴(47)的上表面，与支持辊(42)相邻配置的弯曲辊(43)。
文档编号B21D7/024GK102858477SQ20118002190
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月1日 优先权日2010年6月4日
发明者林英夫 申请人:武州工业株式会社