带辅助功能的管弯曲加工装置以及加工方法

专利名称：带辅助功能的管弯曲加工装置以及加工方法
技术领域：
本发明涉及金属管的旋转拉伸弯曲加工装置以及加工方法，尤其涉及附加了能够一面对所把持的金属管的后端侧部分向轴线方向推压，或一面牵引，一面进行旋转拉伸弯曲加工的辅助功能的管弯曲加工装置以及加工方法。
背景技术：
作为金属管的弯曲加工装置之一，图6所示那样的管弯曲加工装置51 (旋转拉伸弯曲加工装置)被广泛利用。该管弯曲加工装置51具备可旋转的弯曲模52、将管9的前端侧部分9a夹持并固定在与弯曲模52之间的夹具53、将管9中被实施弯曲加工的部分(弯曲加工部9b)向弯曲模52推送的压模54、把持管9的后端部9d的卡盘57，以通过使弯曲模52和夹具53向规定方向(图6中顺时针方向)旋转，一面牵引被挟持的管9的前端侧部分9a，一面沿弯曲模52的外周面卷绕，对管9实施弯曲加工的方式被构成。另外，在图6所示那样的以往的管弯曲加工装置51中，存在在管9的弯曲加工部 9b的外侧部分产生因管壁减薄而造成的断裂，或在弯曲加工部9b的内侧部分产生皱褶的情况，另外，存在弯曲加工部9b偏平化这样的问题。因此，作为用于避免这样的问题的对策，存在具备在使弯曲模52旋转时，将管9的后端侧部分9c向前方(弯曲模52的方向)推入的推压力附加构件55(给予向弯曲模52的方向作用的负荷的构件、管增压器)的管弯曲加工装置(特开2008-302377、特开2006-326637、 特开2006-315077、特开2003-290839、特开2003-290838等)、具备与之相反，将管9的后端侧部分9c向后方(与弯曲模52相反的方向)牵引的牵引阻力附加构件56 (给予向与弯曲模52相反的方向作用的负荷，并向弯曲模52的方向进给的构件)的管弯曲加工装置(特开 2009-106965、特开平 11—267765 等)。

在先技术文献专利文献
专利文献I :日本特开2009-106965 专利文献2 :日本特开2009-045631 专利文献3 :日本特开2009-012068 专利文献4 :日本特开2009-012067 专利文献5 :日本特开2009-012022 专利文献6 :日本特开2008-302380 专利文献7 :日本特开2008-302377 专利文献8 :日本特开2008-229643 专利文献9 :日本特开2008-126268 专利文献10 :日本特开2007-319916 专利文献11 :日本特开2007-090422 专利文献12 :日本特开2006-326637
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专利文献13 :日本特开2006-315077专利文献14 日本特开2006-289488专利文献15 :日本特开2006-116586专利文献16 :日本特开2006-088178专利文献17 日本特开2006-043765专利文献18 :日本特开2005-161342专利文献19 :日本特开2005-161332专利文献20 :日本特开2005-161331专利文献21 :日本特开2005-161325专利文献22 :日本特开2005-161324专利文献23 日本特开2003-290839专利文献24 日本特开2003-290838专利文献25 :日本特开2001-047141专利文献26 日本特开平11-267765专利文献27 日本特开平09-239450专利文献28 日本实开平07-009518专利文献29 :日本实开平07-009517以往的管弯曲加工装置51中，除存在上述那样的具备推压力附加构件55的(能够实施推压力附加方式的弯曲加工方法的)管弯曲加工装置、具备牵弓I阻力附加构件56的(能够实施牵引阻力附加方式的弯曲加工方法的)管弯曲加工装置外，还已知能够实施既不推压，也不拉拽管9的后端侧部分9c，而是通过使弯曲模2旋转，使卡盘7单纯地随动于向弯曲模52的方向被牵引的后端侧部分9c，进行旋转拉伸弯曲加工的方法(无负荷随动方式的弯曲加工方法)的管弯曲加工装置。目前，市场上供给的管弯曲加工装置是仅被特定为上述中的任意一种方式的“专用机”，不存在一台即可实施推压力附加方式、牵引阻力附加方式以及无负荷随动方式的任意的弯曲加工方法的管弯曲加工装置。可以认为这是由于下述理由造成的。以往的管弯曲加工装置中采用的推压力附加构件55利用油压机构，通过控制向油压缸内流入的油的流量(推出的柱塞的速度)(具体地说，通过以柱塞的速度成为管9的后端侧部分9c的移动速度X系数e (e>l)的方式进行控制)，来实现推压力附加方式的弯曲加工。另一方面，在进行牵引阻力附加方式的弯曲加工的情况下，虽然管9的后端侧部分 9c的移动速度乘以系数e的值比I小(e < 1)，但是，即使由油压机构进行这样的控制，也不能附加牵引阻力。另外，以往的管弯曲加工装置中采用的牵引阻力附加构件56即使能够附加牵引阻力，也不能控制其大小。由于这样的情况，可以认为兼具推压力附加构件55和牵引阻力附加构件56的任意一种的管弯曲加工装置仍未达到实用化。另外，在能够实施无负荷随动方式的弯曲加工方法的管弯曲加工装置中存在下述那样的问题。在由图6所示那样的管弯曲加工装置51进行旋转拉伸弯曲加工的情况下，由于若使弯曲模52逐渐旋转，则管9的后端侧部分9c以及后端部9d随着弯曲模52的旋转的进展而逐渐向弯曲模52的方向移动，所以，就把持后端部9d的卡盘57(以及支撑它的装置)而言，也有必要与后端部9d的移动相吻合地向前方进给，随动于后端部9d。
此时，为了不向管9施加负荷，与后端部9d的移动相吻合地进给卡盘57，有必要正确地掌握在一次弯曲加工中产生的后端部9d (或者，卡盘57或支撑它的装置)的移动量 (或停止位置)。但是，由于一次弯曲加工中产生的后端部9d等的移动量被在一次弯曲加工中产生的管的伸长量左右，所以，仅通过计算不能求出正确的值。因此，在以往的管弯曲加工装置51中，在欲掌握后端部9d (或者，卡盘57或支撑它的装置)的移动量(或停止位置)的情况下，在未由卡盘57把持后端部9d的状态下，相对于管9以规定的条件进行试弯曲(例如， 试弯曲角度90°，弯曲次数一次)，测定此时的后端部9d的移动量(试弯曲移动量)，从其试弯曲移动量的测定值算出伸长率(每弯曲1°的伸长量)，进而从该被算出的伸长率的值算出实际的弯曲角度上的移动量(实际移动量)以及后端部9d等的停止位置。但是，若在实际的弯曲加工前，必须进行上述那样的一系列的准备作业(试弯曲、 试弯曲移动量的测定、实际移动量的计算)，则存在非常烦杂，花费工时这样的问题。本发明是为解决上述那样的问题做成的发明，以提供一种具备作为推压力附加构件，还作为牵引阻力附加构件发挥功能的要素，在一台弯曲加工装置中，能够执行推压力附加方式、牵引阻力附加方式以及无负荷随动方式的任意一种方式的弯曲加工方法，另外，在实施无负荷随动方式的弯曲加工方法的情况下，能够省略试弯曲、试弯曲移动量的测定、实际移动量的计算等准备作业的管弯曲加工装置以及加工方法为目的。

发明内容
有关本发明的管弯曲加工装置的特征在于，具有将成为加工对象的管卷绕在外周面，进行弯曲加工的弯曲模、以把持管的后端部的方式被构成的卡盘、保持卡盘，能够向由卡盘把持的管的后端侧部分的轴线方向移动地被构成的进给定位装置、进给伺服马达、 向弯曲模供给旋转驱动力的弯曲伺服马达、与进给定位装置连接，以能够通过将进给伺服马达的输出扭矩转换为滑块的向轴的轴线方向的推力，使进给定位装置以及卡盘向规定方向移动的方式构成的滚珠丝杠、对进给伺服马达的输出扭矩进行控制的控制装置。有关本发明的无负荷随动方式的管弯曲加工方法的特征在于，在卡盘处于自由的状态的情况下，从进给伺服马达将用于使进给定位装置以及卡盘向弯曲模的方向移动所必要的最小限度的扭矩向滚珠丝杠输出，进行弯曲加工。另外，在该方法中，优选在弯曲模的旋转停止后，利用扭矩限制功能，对进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到0，此后，在放置规定时间后，读入进给伺服马达的积存脉冲，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给后退指令，消除积存脉冲。有关本发明的推压力附加方式的管弯曲加工方法的特征在于，在卡盘处于自由的状态的情况下，在用于使进给定位装置以及卡盘向弯曲模的方向移动所必要的最小限度的扭矩上加上与在弯曲加工时欲向管附加的推压力相当的扭矩，通过从进给伺服马达向滚珠丝杠输出扭矩，进行弯曲加工。另外，在该方法中，优选在弯曲模的旋转停止后，利用扭矩限制功能，对进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到0，此后，在放置规定时间后，读入上述进给伺服马达的积存脉冲，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给后退指令，消除积存脉冲。另外，优选在对进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到O时，将其所需要的时间至少分割为两个阶段以上，使输出扭矩阶段性地逐渐降低。
有关本发明的牵引阻力附加方式的管弯曲加工方法的特征在于，将卡盘的进给停止目标位置设定在进给开始位置的后方，控制装置在向弯曲伺服马达发出弯曲正转指令时，相对于进给伺服马达发出进给后退指令，进行弯曲加工。另外，在该方法中，优选在弯曲模的旋转停止后，利用扭矩限制功能，对进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到0，此后，在放置规定时间后，读入进给伺服马达的积存脉冲，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给前进指令，消除积存脉冲。另外，优选在对进给伺服马达的输出扭矩进行限制， 衰减到O时，将其所需要的时间至少分割为两个阶段以上，使输出扭矩阶段性地逐渐降低。发明效果有关本发明的管弯曲加工装置具备能够作为推压力附加构件，还能够作为牵弓I阻力附加构件发挥功能的滚珠丝杠，通过一台弯曲加工装置能够执行推压力附加方式、牵引阻力附加方式以及无负荷随动方式的任意一种方式的弯曲加工方法。另外，在实施无负荷随动方式的弯曲加工方法的情况下，能够省略试弯曲、试弯曲移动量的测定、实际移动量的计算等准备作业。另外，根据有关本发明的管弯曲加工方法，能够在进行弯曲加工时，适当地控制向管附加的推压力或牵引阻力的大小，能够恰当地避免在管的弯曲加工部的外侧部分容易产生的因管壁减薄造成的断裂的问题、在弯曲加工部的内侧部分产生皱褶、弯曲加工部偏平化这样的问题。再有，减轻释放扭矩时产生的冲击，除能够避免针对构成零件的损伤等问题外，还能够进行精密的定位，能够提高弯曲加工精度。


图I是表示有关第一实施方式的管弯曲加工装置I的主要构成部分的图。图2是使用了有关第一实施方式的管弯曲加工装置I的加工方法的说明图。图3是有关第二实施方式的无负荷随动方式的弯曲加工方法的说明图。图4是使用了以往的管弯曲加工装置51的无负荷随动方式的弯曲加工方法的说明图。图5是有关第四实施方式的牵引阻力附加方式的弯曲加工方法的说明图。图6是表示以往的管弯曲加工装置51的主要构成部分的图。
具体实施例方式下面，根据附图，对本发明的“管弯曲加工装置”以及“管弯曲加工方法”的实施方式进行说明。图I是表示有关本发明的第一实施方式的管弯曲加工装置I的主要构成部分的图。该图中，2是弯曲模，3是夹具，4是压模，5是滚珠丝杠，7是卡盘，8是进给定位装置。弯曲模2具有在外周面形成有与成为加工对象的管9的径相应的形状的凹槽，且圆形地延展的圆状部分2a、直线状地延展的直状部分2b，以能够通过未图示出的弯曲伺服马达的驱动力围绕圆状部分2a的中心轴线旋转的方式被构成。夹具3被配置在弯曲模2的与直状部分2b相向的位置，以将保持在与弯曲模2的直状部分2b之间的管9的前端侧部分9a向弯曲模2的方向推送并挟持，与弯曲模2 —体地旋转的方式被构成。压模4以一面将管9中被实施了弯曲加工的部分(弯曲加工部9b)从管9的侧方向弯曲模2的方向推送，一面伴随着弯曲模2的旋转，与被牵引并滑动的管9的运动相匹配地向管9的后端侧部分9c (未加工部分)的轴线方向(图I中箭头D的方向)移动的方式被构成。滚珠丝杠5由在外周面具有螺旋槽(未图示出)的轴5a和在内周面形成有卡合在该螺旋槽内的键，并被保持为不旋转的滑块5b构成，以通过从未图示出的进给伺服马达 (旋转驱动力源)施加旋转驱动力，而使轴5a旋转，来使滑块5b与其旋转量相应地向轴5a 的轴线方向移动的方式，即、以能够将进给伺服马达的输出扭矩转换为滑块5b的推力(向轴5a的轴线方向的推力)的方式被构成。另外，轴5a以其轴线与管9的后端侧部分9c的轴线方向一致的朝向被支撑。卡盘7以把持管9的后端部9d的方式被构成，由进给定位装置8保持。进给定位装置8与滚珠丝杠5的滑块5b连接，且以能够向管9的后端侧部分9c 的轴线方向移动的方式被构成。因此，通过使滚珠丝杠5动作(通过使轴5a旋转，使滑块5b 向轴5a的轴线方向移动)，而使进给定位装置8以及卡盘7向管9的后端侧部分9c的轴线方向移动。另外，由滚珠丝杠5的动作进行的对卡盘7以及进给定位装置8的位置控制(向进给开始位置、停止位置的移动以及停止或移动量的控制)由未图示出的控制装置正确地进行。另外，该控制装置具有将向滚珠丝杠5施加旋转驱动力的进给伺服马达的输出扭矩限制在所希望的值(或范围内)的功能(扭矩限制功能)，能够恰当地控制进给伺服马达的输出扭矩。图I的管弯曲加工装置I是有关上述那样的结构的管弯曲加工装置，能够实施在弯曲模2旋转时，一面由进给定位装置8 (以及卡盘7)将管9的后端侧部分9c向弯曲模 2的方向推入，一面进行旋转拉伸弯曲加工的方法(推压力附加方式的弯曲加工方法)、一面由进给定位装置8 (以及卡盘7)，将管9的后端侧部分9c向与弯曲模2相反的方向牵引， 一面进行旋转拉伸弯曲加工的方法(牵引阻力附加方式的弯曲加工方法)和既不推压，也不拉拽管9的后端侧部分9c，而是通过使弯曲模2旋转，使卡盘7以及进给定位装置8单纯地随动于向弯曲模2的方向被牵引的后端侧部分9c而进行旋转拉伸弯曲加工的方法(无负荷随动方式的弯曲加工方法)。另外，还能够实施在实施一次弯曲加工期间(从一根管的弯曲加工开始到结束的期间)，使附加的推压力或者牵引阻力的大小变化的加工方法。另外，在针对一根管的多个部分实施多次弯曲加工的情况下，还能够对各加工部分应用不同方式的加工方法(例如,对某部分实施推压力附加方式的弯曲加工方法，对其它的部分实施牵引阻力附加方式的弯曲加工方法或无负荷随动方式的弯曲加工方法等)。这里，将使用了图I的管弯曲加工装置I的上述加工方法中的无负荷随动方式的弯曲加工方法作为本发明的第二实施方式进行说明。在使用图I的管弯曲加工装置I实施无负荷随动方式的弯曲加工方法的情况下，首先，使夹具3和卡盘7成为开放状态，将弯曲模2以及压模4分别设定在开始位置。具体地说，将弯曲模2像图I所示那样，设定成直状部分2b与管9的轴线方向一致的朝向，压模4被设定在管9的靠后端部9d侧的位置。接着，将管9送入弯曲模2和夹具3以及压模4之间，进给到后端部9d进入卡盘7 内的最里部。在后端部9d碰撞卡盘7的最里部后,抒紧卡盘7,使之牢固地把持后端部9d。接着，使卡盘7移动至进给开始位置S(由卡盘7把持的状态的管9的弯曲加工部9b与弯曲模2的适当的位置抵接的位置)。卡盘7向进给开始位置S的移动由控制装置、伺服放大器(未图示出)、进给伺服马达以及滚珠丝杠5的动作来执行。具体地说，从控制装置向伺服放大器输出用于使卡盘7从当前位置移动到进给开始位置S的移动指令(与从当前位置到进给开始位置S的距离成比例的数的移动指令脉冲)，在伺服放大器的误差计数器累计移动指令脉冲。伺服放大器与积存在误差计数器的移动指令脉冲相应地向进给伺服马达供给驱动电力。进给伺服马达收到驱动电力并旋转，滚珠丝杠5动作，卡盘7移动。此时，从附属于进给伺服马达的编码器输出与进给伺服马达的转速成比例的数的反馈脉冲，并向伺服放大器的误差计数器输入。被输入到误差计数器的反馈脉冲减去误差计数器的积存脉冲(移动指令脉冲)。若误差计数器的积存脉冲成为“0”，则停止从伺服放大器向进给伺服马达的电力供给，进给伺服马达以及滚珠丝杠5停止。其结果为，卡盘7在进给开始位置S停止。另外，在本实施方式中，卡盘7的当前位置的信息(卡盘7的从机械原点B到当前位置的距离)通过从机械原点B到当前位置的进给伺服马达的旋转角度(从编码器输出的脉冲数)和进给伺服马达每转一圈的移动量来掌握。在卡盘7向进给开始位置S的移动完成后，将夹具3拧紧，将管9的前端侧部分9a 夹持并固定在与弯曲模2之间。在管9被固定后，在使弯曲模2旋转前，从进给伺服马达输出通过扭矩限制功能调整为规定的大小的扭矩。这里输出的扭矩是在卡盘7处于未把持管 9的自由的状态的情况下，用于通过使滚珠丝杠5动作，来使进给定位装置8以及卡盘7向弯曲模2的方向移动所必要的最小限度的输出(tl)。另外，由于即使在该时刻输出扭矩，弯曲模2也不旋转，管9的后端部9d不位移，所以，滑块5b、进给定位装置8以及卡盘7不移动。控制装置根据从伺服放大器向进给伺服马达输出的电流的值，掌握进给伺服马达的扭矩的输出，若由控制装置确认进给伺服马达的扭矩的输出值达到“tl”(或其允许误差的范围内)，则从控制装置向弯曲伺服马达的伺服放大器发出弯曲正转指令(与弯曲模2的从开始位置到弯曲完成时的位置的角度成比例的数的弯曲指令脉冲)，并向进给伺服马达的伺服放大器发出进给前进指令(与卡盘7的从进给开始位置S到进给停止目标位置K的距离成比例的数的进给前进指令脉冲)。在本实施方式中，卡盘7的进给停止目标位置K的信息(卡盘7的从机械原点B开始的距离k，参见图3)在控制装置中使用进给开始位置S (从机械原点B开始的距离S)、弯曲半径r、设定弯曲角度q以及系数C，由下述算式计算。另外，这里使用的系数c为“>1”。(数式I)k = S- (2 r (q/360)) c若从控制装置发出弯曲正转指令以及进给前进指令，则从弯曲伺服马达的伺服放大器供给驱动电力，弯曲伺服马达旋转，从进给伺服马达的伺服放大器供给驱动电力，进给伺服马达旋转。这样一来，如图2所示，弯曲模2向既定的方向旋转。若弯曲模2的旋转进展，则被弯曲模2和夹具3挟持的管9向弯曲模2的旋转方向被牵引，弯曲加工部9b沿弯曲模2的圆状部分2a的外周面被卷绕，对管9实施弯曲加工。此时，管9的后端侧部分9c以及后端部9d随着弯曲模2的旋转的进展逐渐向弯曲模2的方向移动，把持后端部9d的卡盘7以及保持它的进给定位装置8也与后端部9d 一起逐渐向弯曲模2的方向移动，但是，由于通过滚珠丝杠5向进给定位装置8以及卡盘7 作用用于向弯曲模2的方向移动所必要的最小限度的输出扭矩tl，所以，进给定位装置8以及卡盘7在基本不向管9施加负荷的状态下随动。在弯曲模2的旋转角度达到设定角度(设定弯曲角度q)后，弯曲模2的旋转停止， 弯曲加工结束。更具体地说，若使弯曲模2动作的弯曲伺服马达旋转，则从附属于弯曲伺服马达的编码器输出与弯曲伺服马达的转速成比例的数的反馈脉冲，并向弯曲伺服马达的伺服放大器的误差计数器输入。被输入到误差计数器的反馈脉冲减去误差计数器的积存脉冲 (弯曲指令脉冲)。若误差计数器的积存脉冲成为“0”，则从伺服放大器向弯曲伺服马达的电力供给停止，弯曲伺服马达停止。若弯曲伺服马达停止，弯曲模2的旋转停止，则管9的后端侧部分9c、后端部9d、 卡盘7、进给定位装置8、滚珠丝杠5也停止。但是，在该时刻，卡盘7没有移动到进给停止目标位置K(参见图3)，在进给伺服马达的伺服放大器的误差计数器中积存与卡盘7的从当前位置(第一停止位置F，参见图3 (2))到进给停止目标位置K的距离f成比例的数(α ) 的进给前进指令脉冲。因此，由于这些积存脉冲(α )，依然从伺服放大器向进给伺服马达供给电力，从进给伺服马达输出扭矩11。因此，在本实施方式中，以在弯曲伺服马达停止后，利用扭矩限制功能，限制进给伺服马达的输出扭矩，衰减到“O”的方式构成。由于若进给伺服马达的输出扭矩成为“0”，则滚珠丝杠5作用于卡盘7以及进给定位装置8的推力消失，在管9、卡盘7、进给定位装置8等产生的挠曲被释放，所以，卡盘7稍稍向后方(与弯曲模2相反的方向)移动(最终停止位置G、参见图3 (3))。因此，在进给伺服马达的伺服放大器中，与其移动量(从第一停止位置F到最终停止位置G的距离g)成比例的数(β )的进给前进指令脉冲被累加到积存脉冲(α )。因此，在本实施方式中，在使进给伺服马达的输出扭矩成为“O”后，从计时器计数完了搁置规定时间后，读入伺服放大器的积存脉冲(α+β )，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给后退指令(与卡盘7的从最终停止位置G到进给停止目标位置K的距离 (f+g)成比例的数(α +β )的进给后退指令脉冲)，并输入进给伺服马达的伺服放大器。由于积存在伺服放大器的误差计数器的进给前进指令脉冲和被输入的进给后退指令脉冲在卡盘7的进给方向相反，所以，积存在误差计数器的进给前进指令脉冲减去进给后退指令脉冲。而且，由于它们的脉冲数一致，所以，积存的进给前进指令脉冲全部被减去(相抵)，积存脉冲成为“O”。其结果为，停止从伺服放大器向进给伺服马达的电力供给，进给伺服马达成为停止状态。而且，在进给伺服马达停止后，解除扭矩限制，将夹具3以及卡盘7开放，将管9从管弯曲加工装置I拆下，或仅将夹具3开放，为了进行下一次弯曲加工而使管9移动(进行向下一次进给开始位置的定位)。本实施方式中的无负荷随动方式的弯曲加工方法以上述那样的顺序执行，能够省略使用了以往的管弯曲加工装置51 (参见图6)的无负荷随动方式的弯曲加工方法中所必要的一系列的准备作业(先于实际的弯曲加工进行的试弯曲、试弯曲移动量的测定、实际移动量的计算等)。对这点进行具体说明，在使用以往的管弯曲加工装置51的无负荷随动方式的弯曲加工方法中，作为用于相对于随着弯曲模52的旋转的进展而逐渐向弯曲模52的方向移动的管9的后端部9d，使卡盘57以无负荷随动的方法，进行卡盘57的位置控制。因此，有必要事前正确地掌握被弯曲模52牵引并移动的管9的后端部9d的移动量y(弯曲模52停止时的后端部9d的停止位置J,参见图4)。被弯曲模52牵引并移动的管9的后端部9d的移动量y若单纯地考虑，则为“2 π r (q/360)”(r:弯曲半径，q:设定弯曲角度)。但是，在进行弯曲加工时，由于管9因被弯曲模52牵引而产生“伸长”，所以，后端部9d的移动量y是从“2 π r (q/360)”扣除伸长量w 的值。(另外，用于实际控制的值是弯曲模52停止时的后端部9d的停止位置J (从机械原点B开始的距离j )，该值从“ j = s_y”( s :卡盘7的从机械原点B到进给开始位置S的距离)求出。)。但是，由于在弯曲加工时产生的伸长量w的值因管9的材质、径、壁厚寸法、弯曲半径、金属模的调整等而变化，所以，仅通过计算不能正确地求出伸长量w(还有移动量y)。因此，如上所述，在使用以往的管弯曲加工装置51进行无负荷随动方式的弯曲加工方法的情况下，为了掌握管9的后端部9d的移动量y乃至停止位置J (距离j )，需要先于实际的弯曲加工进行试弯曲、试弯曲移动量的测定、实际移动量的计算等一系列的准备作业。在本实施方式中，并非控制卡盘7的位置，而是通过对为使卡盘7以及进给定位装置8移动而施加给滚珠丝杠5的扭矩进行控制，更具体地说是使输出扭矩为“tl”(用于使未把持管9的自由的状态的卡盘7以及进给定位装置8向弯曲模2的方向移动的必要的最小限度的输出)，实现卡盘7相对于后端部9d的随动，因此，没有必要正确地掌握管9的伸长量W、后端部9d的移动量y以及停止位置J (距离j )，能够省略试弯曲、试弯曲移动量的测定、实际移动量的计算等一系列的准备作业。但是，在相对于向卡盘7供给驱动力的进给伺服马达发出进给前进指令时，有必要指定任意的位置，将它作为卡盘7的进给停止目标位置K (从机械原点B开始的距离k) 而给出。此时，在假设停止目标位置K被设定在与实际的停止位置J相比靠进给开始位置 S的位置(例如，图4所示的K’的位置)的情况下，在从该位置到实际的停止位置J的区间 U中，不能相对于管9的后端部9d使卡盘7以及进给定位装置8无负荷地随动。因此，停止目标位置K必须被设定在与实际的停止位置J相比靠弯曲模2的位置。在本实施方式中，为将停止目标位置K (从机械原点B开始的距离k)设定在与实际的停止位置J相比靠弯曲模2的位置，而通过上述数式I计算停止目标位置K(从机械原点B开始的距离k)。但是，在这种情况下，在实际的停止位置J和停止目标位置K之间产生相应的「错开」。即、弯曲模2在旋转角度达到既定的角度(设定弯曲角度q)，弯曲模2的旋转停止了的时刻，卡盘7也停止，与从该停止位置(第一停止位置F，参见图3 (2))到停止目标位置K 的距离f成比例的数(α )的进给前进指令脉冲积存在伺服放大器，再有，在此后，进给伺服马达的输出扭矩成为“0”，管9、卡盘7、进给定位装置8等上产生的挠曲被开放了时，由于卡盘7略微后退，与其移动量(从第一停止位置F到最终停止位置G的距离g，参见图3 (3)) 成比例的数(β )的进给前进指令脉冲积存在伺服放大器。因此，在本实施方式中，如上所述，从控制装置发出进给后退指令(与卡盘7的从最终停止位置G到进给停止目标位置K的距离(f+g)成比例的数(α+β )的进给后退指令脉冲)，消除这些积存脉冲。
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另外，在本实施方式中，由于卡盘7的机械原点B被设定在进给停止目标位置K的前方(弯曲模2的方向)，所以卡盘7的进给停止目标位置K的信息(距离k)通过上述数式 I求出，但是在卡盘7的机械原点B被设定在进给开始位置S的后方(与弯曲模2相反的方向)的情况下，卡盘7的进给停止目标位置K的信息(距离k)通过下述算式求出。(数式2)k = s+ (2 r (q/360)) c接着，将使用了图I的管弯曲加工装置I的上述加工方法中的推压力附加方式的弯曲加工方法作为本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式的推压力附加方式的弯曲加工方法除下面说明的两点外，按照与作为第二实施方式说明的无负荷随动方式的弯曲加工方法相同的顺序实施。虽然在第二实施方式(无负荷随动方式的弯曲加工方法)中，在卡盘7向进给开始位置S的移动完成后，使从进给伺服马达向滚珠丝杠5输出的扭矩为“tl”(在卡盘7处于未把持管9的自由的状态的情况下，用于通过使滚珠丝杠5动作，来使进给定位装置8以及卡盘7向弯曲模2的方向移动所必要的最小限度的输出扭矩)，但是，在本实施方式中，在进行弯曲加工时，将与欲向管9附加的推压力相当的“t2”加上“tl”的扭矩进行输出。据此， 能够相对于管9，一面附加基于扭矩t2的推压力，一面进行弯曲加工。另外，在弯曲伺服马达停止后，在利用扭矩限制功能限制进给伺服马达的输出扭矩，衰减到“O”时，在本实施方式中执行使扭矩输出阶段性地降低的方法。对这点具体地进行说明，若突然将从进给伺服马达输出的扭矩从“ tl+t2”变更为“0”，则向扭矩所作用的滚珠丝杠5以及进给定位装置8传递力被释放时产生的冲击(撞击)，存在由于该冲击本身，使得滚珠丝杠5、进给定位装置8或者它们的构成零件直接受到损失，或因冲击的振动，使安装螺栓产生松弛，使进给定位装置8等产生故障等问题。因此，在本实施方式中，设定将输出从“tl+t2”衰减到“O”所需要的时间，例如， 将该所需要的时间10分割，即，分为10阶段，以使输出在第一阶段为90%，在第二阶段为 80%这样的方式逐渐衰减，在第十阶段为0%，S卩、使输出为“O”。在这样的方法中，通过使扭矩的输出阶段性地降低，能够减轻力被释放时的撞击，恰当地避免上述那样的问题。最后，将使用了图I的管弯曲加工装置I的上述加工方法中的牵引阻力附加方式的弯曲加工方法作为本发明的第四实施方式进行说明。本实施方式的牵弓I阻力附加方式的弯曲加工方法除下面说明的点外，按照与作为第三实施方式说明的推压力附加方式的弯曲加工方法相同的顺序实施。虽然在第三实施方式(推压力附加方式的弯曲加工方法)中，卡盘7的进给停止目标位置K被设定在进给开始位置S的前方(弯曲模2的方向)，其位置信息(从机械原点B开始的距离k)通过上述数式I求出，但是，在本实施方式中，如图5 (I)所示，卡盘7的进给停止目标位置K被设定在进给开始位置S的后方(与弯曲模2相反的方向)，其位置信息(从机械原点B开始的距离k)使用进给开始位置S (从机械原点B开始的距离S)、常数V,通过下述算式计算。(数式3)k = s+v在本实施方式中，由于卡盘7的进给停止目标位置K被设定在与管9的后端部9d的进展方向相反方向的位置，所以，在从控制装置向弯曲伺服马达的伺服放大器发出弯曲正转指令时，相对于进给伺服马达的伺服放大器，发出进给后退指令(与卡盘7的从进给开始位置S到进给停止目标位置K的距离V成比例的数的进给后退指令脉冲)。若从控制装置发出弯曲正转指令以及进给后退指令，则从弯曲伺服马达的伺服放大器供给驱动电力，弯曲伺服马达旋转，从进给伺服马达的伺服放大器供给驱动电力，从进给伺服马达输出扭矩。这样一来，如图2所示，弯曲模2向既定的方向旋转。若弯曲模2的旋转进展，则被弯曲模2和夹具3挟持的管9向弯曲模2的旋转方向被牵弓I，弯曲加工部9b 沿弯曲模2的圆状部分2a的外周面被卷绕，对管9实施弯曲加工。此时，管9的后端侧部分9c以及后端部9d随着弯曲模2的旋转的进展而逐渐向弯曲模2的方向移动，把持着后端部9d的卡盘7以及保持它的进给定位装置8也与后端部 9d 一起逐渐向弯曲模2的方向移动，由进给伺服马达以及滚珠丝杠5向进给定位装置8以及卡盘7附加向与弯曲模2相反的方向牵引的阻力。在弯曲模2的旋转角度到达既定的角度(设定弯曲角度q)后，弯曲模2的旋转停止，弯曲加工结束。若弯曲模2的旋转(弯曲伺服马达)停止，则管9的后端侧部分9c、后端部9d、卡盘7、进给定位装置8、滚珠丝杠5也停止。此时，如图5 (2)所示，卡盘7处于与进给开始位置S相比进一步从进给停止目标位置K离开的位置。而且，在进给伺服马达的伺服放大器的误差计数器积存与卡盘7的从当前位置(第一停止位置F)到进给停止目标位置 K的距离f成比例的数(α )的进给前进指令脉冲。因此，由于这些积存脉冲(α )，依然从伺服放大器向进给伺服马达供给电力，从进给伺服马达输出扭矩。因此，在本实施方式中， 也是在弯曲伺服马达停止后，利用扭矩限制功能，限制进给伺服马达的输出扭矩，并衰减到 “O”。由于若进给伺服马达的输出扭矩成为“0”，则作用于卡盘7以及进给定位装置8的滚珠丝杠5的推力消失，在管9、卡盘7、进给定位装置8等产生的挠曲被开放，所以，卡盘7 略微向前方(弯曲模2的方向)移动(最终停止位置G，参见图5 (3))。因此，在进给伺服马达的伺服放大器中，与其移动量(从第一停止位置F到最终停止位置G的距离g)成比例的数(β )的进给前进指令脉冲被累加到积存脉冲(α )。因此，在本实施方式中，在使进给伺服马达的输出扭矩为“O”后，在从计时器计数完了搁置规定时间后，读入伺服放大器的积存脉冲(α+β )，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给前进指令(与卡盘7的从最终停止位置G到进给停止目标位置K的距离 (f+g)成比例的数(α +β )的进给前进指令脉冲)，并向进给伺服马达的伺服放大器输入。由于积存在伺服放大器的误差计数器的进给后退指令脉冲和被输入的进给前进指令脉冲在卡盘7的进给方向相反，所以，积存在误差计数器的进给后退指令脉冲减去进给前进指令脉冲。而且，由于它们的脉冲数一致，所以，积存的进给后退指令脉冲全部被减去(相抵)，积存脉冲成为“O”。其结果为，从伺服放大器向进给伺服马达的电力供给停止，进给伺服马达成为停止状态。而且，在进给伺服马达停止后，解除扭矩限制，将夹具3以及卡盘7开放，将管9从管弯曲加工装置I拆下，或者仅将夹具3开放，为了下一次弯曲加工而使管9移动(进行向下一次的进给开始位置的定位)。另外，在本实施方式中与第三实施方式同样，也是执行在弯曲伺服马达停止后，在利用扭矩限制功能，限制进给伺服马达的输出扭矩并衰减到“O”时，使扭矩输出阶段性地降低这样的方法。据此，能够减轻力被释放时的撞击，恰当地避免构成零件的损伤，以安装螺栓的松弛为起因的故障的产生等问题。另外，虽然在本实施方式中，由于卡盘7的机械原点B被设定在进给停止目标位置 K的前方(弯曲模2的方向)，所以，卡盘7的进给停止目标位置K的信息(距离k)通过上述数式3求出，但是，在卡盘7的机械原点B被设定在进给开始位置S的后方(与弯曲模2相反的方向)的情况下，卡盘7的进给停止目标位置K的信息(距离k)可通过下述算式求出。(数式4)k = s-v符号说明I :管弯曲加工装置；2 :弯曲模；2a :圆状部分；2b :直状部分；3 :夹具；4 :压模；5 滚珠丝杠；5a :轴；5b :滑块；7 :卡盘；8 :进给定位装置；9 :管；9a :前端侧部分；9b :弯曲加工部；9c :后端侧部分；9d :后端部；51 :管弯曲加工装置；52 :弯曲模；53 :夹具；54 :压模； 55 :推压力附加构件；56 :牵引阻力附加构件；57 :卡盘；B :机械原点；F :第一停止位置；G 最终停止位置；J :停止位置；K :停止目标位置；S :进给开始位置；q :设定弯曲角度；r :弯曲半径;w :伸长量；y :移动量。
1权利要求
1.一种管弯曲加工装置，其特征在于，具有将成为加工对象的管卷绕在外周面，进行弯曲加工的弯曲模、以把持上述管的后端部的方式被构成的卡盘、保持上述卡盘，能够向由上述卡盘把持的管的后端侧部分的轴线方向移动地被构成的进给定位装置、进给伺服马达、向上述弯曲模供给旋转驱动力的弯曲伺服马达、与上述进给定位装置连接，以能够通过将上述进给伺服马达的输出扭矩转换为滑块的向轴的轴线方向的推力，使上述进给定位装置以及上述卡盘向规定方向移动的方式构成的滚珠丝杠、对上述进给伺服马达的输出扭矩进行控制的控制装置。
2.一种无负荷随动方式的管弯曲加工方法，是使用权利要求I所述的管弯曲加工装置进行的管弯曲加工方法，其特征在于，在上述卡盘处于自由的状态的情况下，从上述进给伺服马达将用于使上述进给定位装置以及卡盘向上述弯曲模的方向移动所必要的最小限度的扭矩向上述滚珠丝杠输出，进行弯曲加工。
3.如权利要求2所述的无负荷随动方式的管弯曲加工方法，其特征在于，在上述弯曲模的旋转停止后，利用扭矩限制功能，对上述进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到0， 此后，在放置规定时间后，读入上述进给伺服马达的积存脉冲，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给后退指令，消除积存脉冲。
4.一种推压力附加方式的管弯曲加工方法，是使用权利要求I所述的管弯曲加工装置进行的管弯曲加工方法，其特征在于，在上述卡盘处于自由的状态的情况下，在用于使上述进给定位装置以及卡盘向上述弯曲模的方向移动所必要的最小限度的扭矩上加上与在弯曲加工时欲向管附加的推压力相当的扭矩，通过从上述进给伺服马达向上述滚珠丝杠输出扭矩，进行弯曲加工。
5.如权利要求4所述的推压力附加方式的管弯曲加工方法，其特征在于，在上述弯曲模的旋转停止后，利用扭矩限制功能，对上述进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到0， 此后，在放置规定时间后，读入上述进给伺服马达的积存脉冲，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给后退指令，消除积存脉冲。
6.如权利要求5所述的推压力附加方式的管弯曲加工方法，其特征在于，在对上述进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到O时，将其所需要的时间至少分割为两个阶段以上，使输出扭矩阶段性地逐渐降低。
7.一种牵引阻力附加方式的管弯曲加工方法，是使用权利要求I所述的管弯曲加工装置进行的管弯曲加工方法，其特征在于，将上述卡盘的进给停止目标位置设定在进给开始位置的后方，上述控制装置在向上述弯曲伺服马达发出弯曲正转指令时，相对于上述进给伺服马达发出进给后退指令，进行弯曲加工。
8.如权利要求7所述的牵引阻力附加方式的管弯曲加工方法，其特征在于，在上述弯曲模的旋转停止后，利用扭矩限制功能，对上述进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到、0，此后，在放置规定时间后，读入上述进给伺服马达的积存脉冲，从控制装置发出由与之同数的脉冲构成的进给前进指令，消除积存脉冲。
9.如权利要求8所述的牵引阻力附加方式的管弯曲加工方法，其特征在于，在对上述进给伺服马达的输出扭矩进行限制，衰减到O时，将其所需要的时间至少分割为两个阶段以上，使输出扭矩阶段性地逐渐降低。
全文摘要
本发明提供一种也能够执行推压力附加方式、牵引阻力附加方式以及无负荷随动方式的任意一种方式的弯曲加工方法的管弯曲加工装置以及加工方法。有关本发明的管弯曲加工装置(1)的特征在于，其构成为将管(9)卷绕在外周面，进行弯曲加工的弯曲模(2)、以把持管的后端部(9d)的方式被构成的卡盘(7)、保持卡盘(7)，能够向由卡盘(7)把持的管(9)的后端侧部分的轴线方向移动地被构成的进给定位装置(8)、进给伺服马达、向弯曲模(2)供给旋转驱动力的弯曲伺服马达、以能够通过将进给伺服马达的输出扭矩转换为滑块(5b)的推力，使进给定位装置(8)以及卡盘(7)向规定方向移动的方式构成的滚珠丝杠(5)、对进给伺服马达的输出扭矩进行控制的控制装置。
文档编号B21D7/025GK102596442SQ200980162318
公开日2012年7月18日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者佐藤博之, 斋藤幸司, 蓝原武夫 申请人:株式会社太洋