特開 2022-38490 筒状積層体の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022038490

(43)【公開日】2022-03-10

(54)【発明の名称】筒状積層体の製造装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 7/08 20060101AFI20220303BHJP

   B21D 47/04 20060101ALI20220303BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20220303BHJP

   H02K 1/06 20060101ALN20220303BHJP

【ＦＩ】

B21D7/08 Z

B21D47/04

H02K15/02 F

H02K1/06 Z

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020143032

(22)【出願日】2020-08-26

(71)【出願人】

【識別番号】591012200

【氏名又は名称】株式会社東海理機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】杉本 昌文

(72)【発明者】

【氏名】夜陣 和典

(72)【発明者】

【氏名】牧野 継聖

(72)【発明者】

【氏名】平岡 義通

【テーマコード（参考）】

4E063

5H601

5H615

【Ｆターム（参考）】

4E063AA02

4E063BB04

4E063JA07

4E063MA01

5H601GA02

5H601GC13

5H601KK07

5H601KK08

5H615AA01

5H615PP06

5H615SS04

5H615SS05

(57)【要約】

【課題】筒状積層体を精度良く製造することのできる筒状積層体の製造装置を提供する。
【解決手段】この装置は、帯状の母材１１を幅方向に曲げ加工する成形部５１，５２，５３と、母材１１を順送りして成形部５１，５２，５３に供給する供給部とを備える。各成形部５１，５２，５３は、母材１１の曲げ方向外側に接する態様で同母材の長さ方向に並ぶ２つの外ローラ３１，３２，３３，３４と、母材１１の曲げ方向内側に接する態様で２つの外ローラの並び方向の中間に配置された１つの内ローラ４１，４２，４３とによって構成される。母材１１を順送りする方向に並ぶ態様で、複数の成形部５１，５２，５３が設けられている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状の母材を幅方向に曲げ加工して筒状積層体の各層を円環状に成形する成形部と前記母材を順送りして前記成形部に供給する供給部とを備え、前記成形部は、前記母材の曲げ方向外側に接する態様で同母材の長さ方向に並ぶ２つの外ローラと、前記母材の曲げ方向内側に接する態様で前記２つの外ローラの並び方向の中間に配置された１つの内ローラと、を有してなる筒状積層体の製造装置において、
前記母材を順送りする方向に並ぶ態様で前記成形部が複数設けられている
ことを特徴とする筒状積層体の製造装置。

【請求項2】

複数の前記成形部のうちの前記順送りする方向における手前側の前記成形部は、前記母材を第１曲げ角度に曲げるものであり、
複数の前記成形部のうちの前記順送りする方向における奥側の前記成形部は、前記母材を、前記第１曲げ角度よりも大きい第２曲げ角度に曲げるものである
請求項１に記載の筒状積層体の製造装置。

【請求項3】

前記幅方向への曲げ加工量が最も大きい前記成形部を構成する３つの前記ローラには、当該ローラによって前記母材を前記順送りする態様で同ローラを回転駆動する駆動部が設けられている
請求項２に記載の筒状積層体の製造装置。

【請求項4】

複数の前記成形部の一部を構成する複数の前記内ローラの少なくとも１つには、当該内ローラによって前記母材を前記順送りする態様で同内ローラを回転駆動する駆動部が設けられている
請求項１または２に記載の筒状積層体の製造装置。

【請求項5】

前記母材は、前記幅方向の端部が切り欠かれた形状の切り欠き部を有する
請求項１～４のいずれか一項に記載の筒状積層体の製造装置。

【請求項6】

前記母材の曲げ方向外側に接する態様で同母材の長さ方向に並ぶ２つの外ローラと前記母材の曲げ方向内側に接する態様で前記２つの外ローラの並び方向の中間に配置された１つの内ローラとを有し、複数の前記成形部よりも前記順送りする方向における奥側に配置され、前記母材の曲げ角度を小さくする方向に同母材を曲げ加工する曲げ戻し部を有する
請求項１～５のいずれか一項に記載の筒状積層体の製造装置。

【請求項7】

前記母材は、金属板である
請求項１～６のいずれか一項に記載の筒状積層体の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、帯状の板材から円筒状の積層体を製造する筒状積層体の製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

円環状の板材が積層された積層構造をなす円筒状の積層体が知られている（特許文献１参照）。本出願人は、円筒状の積層体を製造する製造装置を提案している（特願２０１９－４３８２４）。

【0003】

この製造装置は、帯状の板材（母材）を幅方向に曲げ加工して筒状積層体の各層を円環状に成形する成形部と、母材を順送りして成形部に供給する供給部とを備えている。
成形部は、母材の曲げ方向外側に接する態様で同母材の長さ方向に並ぶ２つの外ローラと、母材の曲げ方向内側に接する態様で２つの外ローラの並び方向の中間に配置された１つの内ローラとを有している。この製造装置では、供給部から送り出された帯状の母材が３つのローラからなる成形部を通過する際に、同母材が幅方向に曲げられて円弧状に成形される。このようにして、帯状の母材から円環状の板材が成形され、同板材が積層された円筒状の積層体が製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１０２９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特願２０１９－４３８２４の技術においては、供給部によって順送りされた帯状の母材が、３つのローラからなる成形部の通過に際して、連続的に曲げ加工される。こうした連続的な曲げ加工では、加工後における母材の各部に曲げ角度のばらつきが発生してしまう。この曲げ角度のばらつきは、筒状積層体の各層の真円度を低下させるため、同筒状積層体の形成精度を低下させる一因になる。

【0006】

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、筒状積層体を精度良く製造できる積層体製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための筒状積層体の製造装置は、帯状の母材を幅方向に曲げ加工して筒状積層体の各層を円環状に成形する成形部と前記母材を順送りして前記成形部に供給する供給部とを備え、前記成形部は、前記母材の曲げ方向外側に接する態様で同母材の長さ方向に並ぶ２つの外ローラと、前記母材の曲げ方向内側に接する態様で前記２つの外ローラの並び方向の中間に配置された１つの内ローラと、を有してなる筒状積層体の製造装置において、前記母材を順送りする方向に並ぶ態様で前記成形部が複数設けられている。

【0008】

上記構成によれば、複数の成形部を用いて母材を段階的に曲げることによって一加工における曲げ量が大きいことに起因する加工誤差を抑えたり、第１成形部によって母材を所定の角度に曲げた後に第２成形部によって同母材の曲げ角度を矯正したりするなど、複数の成形部を用いて筒状積層体の各層を高い真円度で成形することができる。これにより、筒状積層体を精度良く製造することができる。

【0009】

上記製造装置において、複数の前記成形部のうちの前記順送りする方向における手前側の前記成形部は、前記母材を第１曲げ角度に曲げるものであり、複数の前記成形部のうちの前記順送りする方向における奥側の前記成形部は、前記母材を、前記第１曲げ角度よりも大きい第２曲げ角度に曲げるものであることが好ましい。

【0010】

一般に、一回の曲げ加工における母材の曲げ量を大きくすると、母材の一部（例えば脆弱な部分）が折れ曲がるように変形するなど、母材各部の曲げ角度にばらつきが生じ易くなる。上記構成によれば、複数の成形部を用いて母材を段階的に曲げることにより、一回の曲げ加工における母材の曲げ量を小さくすることができる。そのため、母材の曲げ角度が部分的に大きくなることを抑えて、筒状積層体の各層を高い真円度で成形することができる。

【0011】

上記製造装置において、前記幅方向への曲げ加工量が最も大きい前記成形部を構成する３つの前記ローラには、当該ローラによって前記母材を前記順送りする態様で同ローラを回転駆動する駆動部が設けられていることが好ましい。

【0012】

帯状の母材を幅方向に曲げる曲げ加工では、同母材の曲げ方向内側の部分に圧縮応力が生じ易く、この圧縮応力によって同部分が不要に厚くなったり波打ち形状になったりするおそれがある。

【0013】

上記構成によれば、複数の成形部のうちの曲げ加工量が最も大きい成形部、すなわち母材の曲げ方向内側の部分に生じる圧縮応力が大きくなり易い成形部（以下、特定成形部）による曲げ加工を、特定成形部を構成する３つのローラ（詳しくは、駆動部によって回転駆動される駆動ローラ）によって母材を順送り方向に送り出しつつ行うことができる。これにより、特定成形部による母材の曲げ加工に際して、同母材を特定成形部からスムーズに送り出すことができるようになる。そのため、このとき母材の曲げ方向内側の部分において生じる圧縮応力を小さくすることができ、母材の曲げ方向内側の部分が不要に厚くなったり波打ち形状になったりすることを抑えることができる。

【0014】

上記製造装置において、複数の前記成形部の一部を構成する複数の前記内ローラの少なくとも１つには、当該内ローラによって前記母材を前記順送りする態様で同内ローラを回転駆動する駆動部が設けられていることが好ましい。

【0015】

上記構成によれば、母材の曲げ方向内側の部分に接している内ローラが回転駆動されるため、成形部による母材の曲げ加工に際して、内ローラによって母材の曲げ方向内側の部分を順送り方向に送り出すことができる。これにより、母材の曲げ方向内側の部分を成形部からスムーズに送り出すことができるため、同部分において生じる圧縮応力を小さくすることができ、母材の曲げ方向内側の部分が不要に厚くなったり波打ち形状になったりすることを抑えることができる。

【0016】

上記製造装置において、前記母材は、前記幅方向の端部が切り欠かれた形状の切り欠き部を有する。
切り欠き部を有する母材を用いると、母材における切り欠き部とそれ以外の部分とで曲げ角度に差が生じ易く、これに起因して筒状積層体の各層の真円度の低下を招き易くなる。上記構成によれば、そうした切り欠き部を有する母材を用いて筒状積層体が製造されるとはいえ、同筒状積層体を精度良く製造することができる。

【0017】

上記製造装置において、前記母材の曲げ方向外側に接する態様で同母材の長さ方向に並ぶ２つの外ローラと前記母材の曲げ方向内側に接する態様で前記２つの外ローラの並び方向の中間に配置された１つの内ローラとを有し、複数の前記成形部よりも前記順送りする方向における奥側に配置され、前記母材の曲げ角度を小さくする方向に同母材を曲げ加工する曲げ戻し部を有することが好ましい。

【0018】

帯状の母材を幅方向に曲げ加工する際には、同母材における比較的脆弱な部分（以下、脆弱部分）の曲げ量が大きくなるのに対して、その他の部分の曲げ量は小さくなるといったように、母材の各部の曲げ量にばらつきが生じるおそれがある。

【0019】

上記構成では、母材が、複数の成形部による曲げ加工によって一方向に曲げられた後に、曲げ戻し部による曲げ加工によって他方向に曲げられて戻されるようになる。こうした一連の曲げ加工では、複数の成形部による曲げ加工や曲げ戻し部による曲げ加工のいずれにおいても、母材における脆弱部分の曲げ量がその他の部分の曲げ量よりも大きくなり易い。このことから上記構成によれば、複数の成形部による曲げ加工によって母材の脆弱部分が他の部分と比較して一方向に大きく曲がってしまった場合に、その後の曲げ戻し部による曲げ加工において上記脆弱部分を他の部分と比較して他方向に大きく曲げることによって、曲がり過ぎた部分を逆方向に曲げて戻すことができる。これにより、母材の脆弱部分とその他の部分との曲げ角度の差を小さくすることができるため、同母材の各部における曲げ角度のばらつきを抑えることができる。

【0020】

上記製造装置において、前記母材は、金属板である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、筒状積層体を精度良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態の積層体の斜視図。

【図2】積層体を製造する製造装置の側面図。

【図3】同製造装置の平面図。

【図4】案内ローラの（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）の４ｂ矢視図。

【図5】各加工ローラと母材との位置関係を示す略図。

【図6】曲げ戻し部による母材の曲げ加工の様子を示す略図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、筒状積層体の製造装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、積層体１０は略円筒状をなしている。積層体１０は、略円環状の板材が積層された積層構造になっている。積層体１０を構成する母材１１は、鋼板によって構成されており、螺旋状に延びる帯状をなしている。積層体１０は、その各層をなす母材１１の各部が厚さ方向において重なった状態になっている。

【0024】

母材１１は外周側の端部が切り欠かれた形状の切り欠き部１２を有している。切り欠き部１２は、母材１１に、等角度（本実施形態では、７２度）間隔で設けられている。切り欠き部１２の内面は円弧状になっている。全ての切り欠き部１２は同一形状になっている。

【0025】

母材１１の切り欠き部１２は、積層体１０の製造に際して、同積層体１０の各層の位置合わせに用いられる。具体的には、位置合わせ用の治具を用いる等して、積層体１０の周方向における５箇所において同積層体１０の中心線方向に上記切り欠き部１２を重ねることにより、母材１１における積層体１０の各層をなす部分の周方向位置が調整される。

【0026】

また、母材１１の切り欠き部１２は、同母材１１における積層体１０の各層をなす部分を接合する接合部位として用いられる。具体的には、レーザー溶接加工を通じて、切り欠き部１２の内面が中心線方向において連続的に溶接される。

【0027】

こうした母材１１の切り欠き部１２により、積層体１０の外周面には、中心線方向に延びるとともに内面が円弧状をなす溝が等角度間隔で形成されている。
以下、積層体１０を製造する製造装置について説明する。

【0028】

本実施形態では、積層体１０の製造に際して、帯状の板材が幅方向に曲げ加工されて円環状に成形される。
図２および図３に示すように、この曲げ加工には、予め幅方向の一端に等間隔で切り欠き部１２が形成された帯状の母材１１が用いられる。この母材１１は、ロール（図示略）に巻き付けられた状態で配置されている。

【0029】

本実施形態の製造装置２０は、上下方向に延びる平板状のベース部２１を有している。このベース部２１には、母材１１を案内するための案内ローラ２２が回転可能に設けられている。

【0030】

図４に示すように、案内ローラ２２は円柱状をなしている。案内ローラ２２の外周面には、全周にわたる環状の係合溝２３が設けられている。係合溝２３の幅は、母材１１の厚さよりも大きくなっている。製造装置２０によって母材１１を曲げ加工する際には、案内ローラ２２の係合溝２３に母材１１の幅方向の端部が係合するようになっている。

【0031】

図２および図３に示すように、ベース部２１には、母材１１の幅方向における一方（図２の上方）の端部に係合する２つの案内ローラ２２と、母材１１の幅方向における他方（図２の下方）の端部に係合する２つの案内ローラ２２との合計４つの案内ローラ２２が設けられている。製造装置２０によって母材１１を曲げ加工する際には、４つの案内ローラ２２の係合溝２３に係合する態様で、それら案内ローラ２２の間を母材１１が通過するようになる。これにより、母材１１が安定した状態で案内される。

【0032】

ベース部２１には、母材１１を順送りして同母材１１を曲げ加工する部分（後述する成形部５１，５２，５３や曲げ戻し部５４）に供給する供給部２４が設けられている。供給部２４は上記案内ローラ２２の間を通過した母材１１が到達する位置に設けられている。供給部２４は、外周面同士が対向する態様で設けられた一対の供給ローラ２５を有している。これら供給ローラ２５は歯車機構を介して連結されており、同一の回転速度で互いに反対の方向に回転するようになっている。一対の供給ローラ２５の一方には、同供給ローラ２５を回転駆動するための供給モータ２６が連結されている。製造装置２０によって母材１１を曲げ加工する際には、案内ローラ２２によって供給部２４に案内された母材１１が、供給モータ２６によって回転駆動される供給ローラ２５の間を通過するとともに押し出されて順送り方向に送られるようになる。

【0033】

ベース部２１には、母材１１を曲げ加工するための加工ローラ２７が回転可能に設けられている。この加工ローラ２７と前記案内ローラ２２（図４参照）とは基本構造が同一になっている。図３および図５に示すように、具体的には、加工ローラ２７は円柱状をなしており、加工ローラ２７の外周面には全周にわたる環状の係合溝２８が形成されている。この係合溝２８の幅は、母材１１の厚さと同等に（詳しくは、若干大きく）なっている。製造装置２０によって母材１１を曲げ加工する際には、加工ローラ２７の係合溝２８に母材１１の幅方向の端部が係合するようになっている。

【0034】

図２および図３に示すように、ベース部２１には、母材１１の曲げ方向外側に接する態様で同母材１１の順送り方向（長さ方向）に並ぶ５つの加工ローラ２７と、母材１１の曲げ方向内側に接する態様で同母材１１の長さ方向に並ぶ４つの加工ローラ２７との合計９つの加工ローラ２７が設けられている。製造装置２０によって母材１１を曲げ加工する際には、９つの加工ローラ２７の係合溝２８に係合する態様で、それら加工ローラ２７の間を母材１１が通過する。本実施形態では、このようにして母材１１が加工ローラ２７の間を通過する際に、同母材１１が幅方向に曲げ加工される。

【0035】

図５に示すように、本実施形態では、回転中心を繋ぐ線が三角形状をなすように配置される３つの加工ローラ２７の間を通過させることによって、母材１１が幅方向に曲げ加工されて円弧状に成形される。製造装置２０において母材１１を曲げ加工する部分である成形部５１，５２，５３や曲げ戻し部５４は、母材１１の曲げ方向外側に接する態様で同母材１１の長さ方向に並ぶ２つの加工ローラ２７（外ローラ）と、母材１１の曲げ方向内側に接する態様で２つの外ローラの並び方向の中間に配置された１つの加工ローラ２７（内ローラ）とによって構成される。

【0036】

本実施形態では、母材１１の曲げ方向外側に接する態様で同母材１１の長さ方向に並ぶ５つの加工ローラ２７を、母材１１の順送り方向の手前側から順に、第１外ローラ３１、第２外ローラ３２、第３外ローラ３３、第４外ローラ３４、第５外ローラ３５とする。また、母材１１の曲げ方向内側に接する態様で同母材１１の長さ方向に並ぶ４つの加工ローラ２７を、母材１１の順送り方向の手前側から順に、第１内ローラ４１、第２内ローラ４２、第３内ローラ４３、第４内ローラ４４とする。そして、上記成形部５１，５２，５３や曲げ戻し部５４は、以下の組み合わせで構成されている。

【0037】

本実施形態の製造装置２０において、初めに母材１１を曲げ加工する部分である第１成形部５１は、第１外ローラ３１、第２外ローラ３２、第１内ローラ４１によって構成される。第１内ローラ４１は、２つの外ローラ（第１外ローラ３１、第２外ローラ３２）の並び方向の中間に配置されている。母材１１は、第１成形部５１を通過する際に幅方向に曲げられて半径がＲ１の円弧状に成形される。

【0038】

また、第１成形部５１による曲げ加工の後に、母材１１を曲げ加工する部分である第２成形部５２は、第２外ローラ３２、第３外ローラ３３、第２内ローラ４２によって構成される。第２内ローラ４２は、２つの外ローラ（第２外ローラ３２、第３外ローラ３３）の並び方向の中間に配置されている。母材１１は、第２成形部５２を通過する際に幅方向に曲げられて半径がＲ２の円弧状に成形される。なお本実施形態では、第２成形部５２によって曲げ加工された母材１１の半径Ｒ２が、第１成形部５１によって曲げ加工された母材１１の半径Ｒ１よりも小さくなる（Ｒ２＜Ｒ１）。

【0039】

さらに、第２成形部５２による曲げ加工の後に、母材１１を曲げ加工する部分である第３成形部５３は、第３外ローラ３３、第４外ローラ３４、第３内ローラ４３によって構成される。第３内ローラ４３は、２つの外ローラ（第３外ローラ３３、第４外ローラ３４）の並び方向の中間に配置されている。母材１１は、第３成形部５３を通過する際に幅方向に曲げられて半径がＲ３の円弧状に成形される。なお本実施形態では、第３成形部５３によって曲げ加工された母材１１の半径Ｒ３が、第２成形部５２によって曲げ加工された母材１１の半径Ｒ２よりも小さくなる（Ｒ３＜Ｒ２）。

【0040】

また、第３成形部５３による曲げ加工の後に、母材１１を曲げ加工する部分である曲げ戻し部５４は、第４外ローラ３４、第５外ローラ３５、第４内ローラ４４によって構成される。第４内ローラ４４は、２つの外ローラ（第４外ローラ３４、第５外ローラ３５）の並び方向の中間に配置されている。母材１１は、曲げ戻し部５４を通過する際に幅方向に曲げられて半径がＲ０の円弧状に成形される。なお本実施形態では、曲げ戻し部５４によって曲げ加工された母材１１の半径Ｒ０が、第３成形部５３によって曲げ加工された母材１１の半径Ｒ３よりも大きくなるとともに、第２成形部５２によって曲げ加工された母材１１の半径Ｒ２よりも小さくなる（Ｒ３＜Ｒ０＜Ｒ２＜Ｒ１）。

【0041】

本実施形態では、第１成形部５１、第２成形部５２、および第３成形部５３による曲げ加工を通じて、母材１１の半径を段階的に小さくするように（半径Ｒ１→Ｒ２→Ｒ３）、言い換えれば母材１１の曲げ角度を段階的に大きくするように、同母材１１が幅方向における一方側に曲げられる。なお本実施形態では、第１成形部５１による母材１１の曲げ量Ｖ１と、第２成形部５２による母材１１の曲げ量Ｖ２と、第３成形部５３による母材１１の曲げ量Ｖ３との関係が、母材１１の順送り方向における奥側の成形部のほうが大きくなるように（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）定められている。

【0042】

また本実施形態では、３つの成形部５１，５２，５３による曲げ加工を通じて母材１１が幅方向における一方側に曲げられた後に、曲げ戻し部５４による曲げ加工を通じて同母材１１が幅方向における他方側に曲げられる。曲げ戻し部５４による曲げ加工では、母材１１の半径を大きくする方向に（半径Ｒ３→Ｒ０）、言い換えれば母材１１の曲げ角度を小さくする方向に同母材１１が曲げられる。

【0043】

本実施形態では、３つの成形部５１，５２，５３や曲げ戻し部５４が、加工ローラ２７の一部（詳しくは、外ローラ）を共用する態様で設けられている。具体的には、第１成形部５１と第２成形部５２とでは第２外ローラ３２が共用されており、第２成形部５２と第３成形部５３とでは第３外ローラ３３が共用されており、第３成形部５３と曲げ戻し部５４とでは第４外ローラ３４が共用されている。

【0044】

図２および図３に示すように、本実施形態では、９つの加工ローラ２７のうちの８つは、位置調節部５５を介してベース部２１に取り付けられている。なお、９つの加工ローラ２７のうちの残りの１つには、位置調節部５５が設けられていない。位置調節部５５は、ベース部２１に固定される固定部５６と、同固定部５６に対してスライド移動可能な可動部５７とを有している。可動部５７には加工ローラ２７が回転可能に設けられている。本実施形態の製造装置２０では、固定部５６に対する可動部５７の位置を変更することによって、ベース部２１に対する加工ローラ２７の位置を変更可能になっている。本実施形態の製造装置２０では、８つの位置調節部５５の設定を通じてベース部２１に対する８つの加工ローラ２７の位置を調整することにより、９つの加工ローラ２７の間を母材１１が通過するルートを変更することができる。これにより、成形部５１，５２，５３や曲げ戻し部５４による母材１１の曲げ角度、ひいては積層体１０の半径を任意の値に設定することが可能になっている。

【0045】

ベース部２１には、加工ローラ２７を回転駆動するための３つの駆動モータ２９が設けられている。これら駆動モータ２９は、第３成形部５３（図５参照）を構成する３つの加工ローラ２７（詳しくは、第３外ローラ３３、第４外ローラ３４、および第３内ローラ４３）に１つずつ連結されている。第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７を駆動モータ２９によって回転駆動することにより、母材１１が第３成形部５３を通過する際に、それら加工ローラ２７によって母材１１を順送り方向に送り出すことが可能になっている。本実施形態では、駆動モータ２９が駆動部に相当する。

【0046】

本実施形態の製造装置２０は、例えばマイクロコンピュータを中心に構成される電子制御装置６０を備えている。この電子制御装置６０には、供給モータ２６や３つの駆動モータ２９が接続されている。電子制御装置６０は、母材１１を曲げ加工する際に、供給モータ２６の運転制御や３つの駆動モータ２９の運転制御を実行する。

【0047】

モータ２６，２９の運転制御は、一対の供給ローラ２５と３つの加工ローラ２７とを同期した状態で回転させるように実行される。詳しくは、モータ２６，２９の運転制御は、供給部２４の供給ローラ２５によって順送りされる母材１１が第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７の間を通過する際に、それら加工ローラ２７を母材１１に対して滑ることなく回転させることの可能な態様で実行される。本実施形態の製造装置２０では、母材１１を曲げ加工する際に、回転駆動される供給ローラ２５によって順送りされる母材１１の速度に合わせて、第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７、詳しくは駆動モータ２９によって回転駆動される加工ローラ２７によって母材１１を順送り方向に送り出すことが可能になっている。

【0048】

本実施形態において、積層体１０を製造する際には先ず、帯状の母材１１が螺旋状に成形される。
本実施形態の製造装置２０では、回転駆動される一対の供給ローラ２５によって母材１１が順送り方向に送り出されている。なお、一対の供給ローラ２５を有する供給部２４には、前記ロールから案内ローラ２２を経て母材１１が供給されている。

【0049】

そして、図５に示すように、母材１１が順送り方向（図中に黒塗りの矢印で示す方向）に進んで第１成形部５１を通過することにより、同母材１１は幅方向に曲げられて半径がＲ１の円弧状に成形される。

【0050】

母材１１が順送り方向にさらに進んで第２成形部５２を通過すると、同母材１１は幅方向における曲げ角度を大きくするように曲げられて半径がＲ２（ただし、Ｒ２＜Ｒ１）の円弧状に成形される。

【0051】

その後において母材１１が第３成形部５３を通過することにより、同母材１１は幅方向における曲げ角度をさらに大きくするように曲げられて半径がＲ３（ただし、Ｒ３＜Ｒ２）の円弧状に成形される。

【0052】

その後、母材１１が順送り方向にさらに進んで曲げ戻し部５４を通過すると、同母材１１は幅方向における曲げ角度を小さくするように曲げられて半径がＲ０（ただし、Ｒ３＜Ｒ０＜Ｒ２）の円弧状に成形される。

【0053】

このように、本実施形態の製造装置２０では、母材１１を第１成形部５１、第２成形部５２、第３成形部５３および曲げ戻し部５４といった順に通過させることにより、母材１１の各部が所定の曲げ角度（半径＝Ｒ０）の円弧状に成形される。これにより螺旋状の母材１１が成形される。

【0054】

本実施形態では、このようにして成形された螺旋状の母材１１をもとに円筒状の積層体１０が形成される。具体的には、先ず、製造装置２０によって成形される螺旋状の母材１１が所定の長さに切断される。その後、位置合わせ用の治具（図示略）を用いる等して、母材１１の外周側の端部に等間隔で設けられた切り欠き部１２が、同母材１１の周方向における５箇所において同母材１１の中心線方向に重なる状態にされる。これにより、母材１１における積層体１０の各層をなす部分の周方向位置が調整される。そして、その状態で、レーザー溶接加工を通じて、切り欠き部１２の内面が中心線方向において連続的に溶接される。これにより、母材１１における積層体１０の各層をなす部分がレーザー溶接によって接合される。本実施形態では、このようにして円筒状の積層体１０（図１参照）が製造される。

【0055】

以下、本実施形態の製造装置２０による作用効果について説明する。
一般に、一回の曲げ加工における母材の曲げ量を大きくすると、母材の一部（例えば脆弱な部分）が折れ曲がるように変形するなど、母材１１の各部の曲げ角度にばらつきが生じ易くなる。

【0056】

本実施形態では、第１成形部５１、第２成形部５２、および第３成形部５３による曲げ加工を通じて、母材１１の半径を段階的に小さくするように、同母材１１が幅方向における一方側に曲げられる。これにより、一回の曲げ加工における母材１１の曲げ量を小さくすることができる。そのため、母材１１の曲げ角度が部分的に大きくなることを抑えて、母材１１における積層体１０の各層を構成する部分を高い真円度で成形することができる。したがって、円筒状の積層体１０を精度良く製造することができるようになる。

【0057】

帯状の母材１１を幅方向に曲げ加工する際には、同母材１１における比較的脆弱な部分（以下、脆弱部分）の曲げ量が大きくなるのに対して、その他の部分の曲げ量は小さくなるといったように、母材１１の各部の曲げ量にばらつきが生じるおそれがある。本実施形態では、母材１１における切り欠き部１２が形成された部分が脆弱部分にあたり、この脆弱部分において曲げ角度が部分的に大きくなるおそれがある。

【0058】

本実施形態では、第１成形部５１、第２成形部５２、および第３成形部５３による曲げ加工を通じて母材１１を幅方向における一方側に曲げた後に、曲げ戻し部５４による曲げ加工を通じて同母材１１が幅方向における他方側に曲げられて戻されるようになる。

【0059】

この一連の曲げ加工では、成形部５１，５２，５３による曲げ加工や曲げ戻し部５４による曲げ加工のいずれにおいても、母材１１における脆弱部分（本実施形態では、切り欠き部１２が形成された部分）の曲げ量がその他の部分の曲げ量よりも大きくなり易い。したがって本実施形態によれば、図６に示すように、３つの成形部５１，５２，５３による曲げ加工によって母材１１の脆弱部分が他の部分と比較して一方向に大きく曲がってしまった場合に（図６の二点鎖線参照）、その後の曲げ戻し部５４による曲げ加工において上記脆弱部分を他の部分と比較して他方向に大きく曲げることによって、曲がり過ぎた部分を逆方向に曲げて戻すことができる（図６の実線参照）。これにより、母材１１の脆弱部分とその他の部分との曲げ角度の差を小さくすることができるため、同母材１１の各部における曲げ角度のばらつきを抑えることができる。なお図６には、曲げ戻し部５４による母材１１の曲げ加工についての理解を容易にするために、母材１１の曲げ量を実際の曲げ量よりも誇張して示している。

【0060】

帯状の母材１１を幅方向に曲げる曲げ加工では、同母材１１の曲げ方向内側の部分に圧縮応力が生じ易く、この圧縮応力によって同部分が不要に厚くなったり波打ち形状になったりするおそれがある。

【0061】

図２および図５に示すように、本実施形態では、第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７（詳しくは、第３外ローラ３３、第４外ローラ３４、および第３内ローラ４３）に、それぞれ駆動モータ２９が連結されている。そして、製造装置２０によって母材１１を曲げ加工する際には、各駆動モータ２９の運転制御が実行されて第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７が回転駆動される。

【0062】

本実施形態によれば、このようにして回転駆動される３つの加工ローラ２７によって母材１１を順送り方向に送り出しつつ、製造装置２０による母材１１の曲げ加工を行うことができる。そのため、３つの成形部５１，５２，５３による母材１１の曲げ加工に際して、同母材１１をそれら成形部５１，５２，５３からスムーズに送り出すことができる。これにより、母材１１の曲げ方向内側の部分において生じる圧縮応力を小さくすることができる。

【0063】

本実施形態では、第３成形部５３による母材１１の曲げ量が最も大きくなるように、３つの成形部５１，５２，５３による母材１１の曲げ量が定められている。このことから、曲げ量の最も大きい第３成形部５３によって母材１１が曲げ加工される際に、同母材１１の曲げ方向内側の部分において生じる圧縮応力が大きくなり易いと云える。

【0064】

本実施形態では、そうした第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７が駆動モータ２９によって回転駆動される。そのため、上記圧縮応力が大きくなり易い第３成形部５３による母材１１の曲げ加工を、３つの加工ローラ２７の回転駆動を通じて同母材１１を第３成形部５３から順送り方向に送り出しつつ行うことができる。これにより、第３成形部５３による母材１１の曲げ加工に際して生じる上記圧縮応力を的確に抑えることができる。

【0065】

しかも本実施形態では、そうした第３成形部５３が、３つの成形部５１，５２，５３の中でも母材１１の順送り方向における最も奥側に配置されている。そのため、順送り方向における手前側に配置された第１成形部５１や第２成形部５２による母材１１の曲げ加工を、第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７の回転駆動を通じて同母材１１を順送り方向の奥側に引っ張りつつ行うことができる。これにより、３つの成形部５１，５２，５３による母材１１の曲げ加工に際して、同母材１１をそれら成形部５１，５２，５３からスムーズに送り出すことができるため、母材１１の曲げ方向内側の部分において生じる圧縮応力を小さくすることができる。

【0066】

本実施形態によれば、このようにして、母材１１の曲げ加工に際して同母材１１の曲げ方向内側の部分において生じる圧縮応力を小さく抑えることができるため、同母材１１の曲げ方向内側の部分が不要に厚くなったり波打ち形状になったりすることを抑えることができる。これにより、円筒状の積層体１０を精度良く製造することができる。

【0067】

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）第１成形部５１、第２成形部５２、および第３成形部５３を、母材１１の順送り方向において並ぶ態様で配設した。そのため、それら成形部５１，５２，５３を用いて、母材１１における積層体１０の各層をなす部分を高い真円度で成形することができる。したがって、積層体１０を精度良く製造することができるようになる。

【0068】

（２）第１成形部５１、第２成形部５２、および第３成形部５３による曲げ加工を通じて、母材１１の半径を段階的に小さくするように、同母材１１が幅方向における一方側に曲げられる。そのため、母材１１の曲げ角度が部分的に大きくなることを抑えて、母材１１における積層体１０の各層を構成する部分を高い真円度で成形することができる。

【0069】

（３）曲げ加工量が最も大きい第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７には、それら加工ローラ２７によって母材１１を順送りする態様で同加工ローラ２７を回転駆動する駆動モータ２９が設けられている。そのため、製造装置２０による母材１１の曲げ加工に際して、同母材１１の曲げ方向内側の部分が不要に厚くなったり波打ち形状になったりすることを抑えることができる。

【0070】

（４）切り欠き部１２を有する母材１１を用いて積層体１０が製造されるとはいえ、同積層体１０を精度良く製造することができる。
（５）３つの成形部５１，５２，５３よりも母材１１の順送り方向における奥側に配置されて、母材１１の曲げ角度を小さくする方向に同母材１１を曲げ加工する曲げ戻し部５４を有している。これにより、母材１１の各部における曲げ角度のばらつきを抑えることができる。

【0071】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0072】

・積層体１０の各層を接合する方法としては、かしめ加工による接合方法や接着材による接合方法など、任意の接合方法を採用することができる。また、母材１１における積層体１０の各層をなす部分を接合する接合部位は、切り欠き部１２が設けられた部分に限らず、任意に設定することができる。

【0073】

・第１成形部５１、第２成形部、第３成形部５３、および曲げ戻し部５４を、加工ローラ２７の一部を共用することなく、それぞれが専用の３つの加工ローラ２７によって構成される態様で設けるようにしてもよい。

【0074】

・供給モータ２６の運転制御の実行態様や３つの駆動モータ２９の運転制御の実行態様は、母材１１を順送り方向にスムーズに送り出すことができるのであれば、任意に変更することができる。例えば、供給ローラ２５によって母材１１（詳しくは、同供給ローラ２５に接触する部分）を順送り方向に送り出す速度と加工ローラ２７によって母材１１（詳しくは、同加工ローラ２７に接触する部分）を順送り方向に送り出す速度とが同一になるように、供給モータ２６の運転制御と３つの駆動モータ２９の運転制御とを実行してもよい。こうした構成は、ローラの半径ＲＲに同ローラの回転速度ＲＶを乗算した値（＝ＲＲ×ＲＶ）が同一の値になるように各モータ２６，２９の運転制御を実行することによって実現することができる。

【0075】

・加工ローラ２７を回転駆動する駆動モータ２９を、第３成形部５３を構成する３つの加工ローラ２７に設けることに代えて、あるいは合わせて、曲げ戻し部５４を構成する３つの加工ローラ２７に設けるようにしてもよい。

【0076】

同構成によれば、曲げ戻し部５４による母材１１の曲げ加工を、同曲げ戻し部５４を構成する３つの加工ローラ２７によって母材１１における曲げ加工されている部分の全体を順送り方向に送り出しつつ行うことができる。しかも、３つの成形部５１，５２，５３による母材１１の曲げ加工については、曲げ戻し部５４を構成する３つの加工ローラ２７によって同母材１１を曲げ戻し部５４側、すなわち順送り方向の奥側に引っ張りつつ行うことができる。これにより、３つの成形部５１，５２，５３および曲げ戻し部５４による母材１１の曲げ加工に際して、同母材１１を、それら成形部５１，５２，５３および曲げ戻し部５４からスムーズに送り出すことができる。そのため、このとき母材１１の曲げ方向内側の部分において生じる圧縮応力を小さくすることができる。

【0077】

・駆動モータ２９を設ける対象の加工ローラ２７は、任意に設定することができる。
同構成においては、４つの内ローラ４１～４４のうちの少なくとも１つに駆動モータ２９を設けることが好ましい。同構成によれば、母材１１の曲げ方向内側の部分に接している内ローラが回転駆動されるため、成形部５１，５２，５３による母材１１の曲げ加工に際して、内ローラによって母材１１の曲げ方向内側の部分を順送り方向に送り出すことができる。これにより、母材１１の曲げ方向内側の部分を成形部５１，５２，５３からスムーズに送り出すことができる。

【0078】

上記構成において、曲げ加工量が最も大きい第３成形部５３を構成する第３内ローラ４３に駆動モータ２９を設けることができる。同構成によれば、上記圧縮応力が大きくなり易い第３成形部５３による母材１１の曲げ加工を、第３内ローラ４３の回転駆動を通じて同母材１１を第３成形部５３から順送り方向に送り出しつつ行うことができる。

【0079】

・曲げ戻し部５４を省略してもよい。
・３つの成形部５１，５２，５３を設けることに限らず、母材１１を幅方向に曲げ加工する成形部を２つのみ設けたり、同成形部を４つ以上設けたりしてもよい。

【0080】

・順送り方向における手前側の第１成形部による母材１１の曲げ角度と順送り方向における奥側の第２成形部による母材１１の曲げ角度とが同一になるように、複数の成形部を設けるようにしてもよい。同構成によれば、第１成形部によって母材１１を所定の角度に曲げた後に第２成形部によって同母材１１の曲げ角度を矯正するといったように、複数の成形部を用いて積層体１０の各層を高い真円度で成形することができる。

【0081】

・母材１１を構成する板材としては、鋼以外の鉄系の金属材料からなる板材や、アルミニウム（あるいはアルミニウム合金）からなる板材、銅板など、鋼板以外の金属板を採用することができる。なお、鋼板よりも軟質な金属板（例えばアルミニウム板や銅板など）を母材として採用すると、母材を幅方向に曲げ加工して筒状積層体の各層を円環状に成形する際に同母材が撓む座屈現象が生じやすいため、その成形加工が困難になる。上記実施形態にかかる製造装置によれば、そうした軟質な金属板からなる母材を、半径を段階的に小さくするように幅方向に曲げることができる。これにより、一回の曲げ加工における母材の曲げ量を小さくすることができるため、座屈現象の発生を抑えつつ母材の曲げ加工を行うことができる。したがって上記製造装置によれば、軟質な金属板が母材として採用される場合であっても、円筒状の積層体を精度良く製造することができる。

【0082】

・上記実施形態にかかる製造装置は、曲げ方向内側に切り欠き部が設けられた母材によって構成される筒状積層体にも適用することができる。また、切り欠き部を有していない母材によって構成される筒状積層体にも、上記実施形態にかかる製造装置は適用可能である。

【符号の説明】

【0083】

１０…積層体
１１…母材
１２…切り欠き部
２０…製造装置
２４…供給部
２５…供給ローラ
２６…供給モータ
２７…加工ローラ
２９…駆動モータ
３１…第１外ローラ
３２…第２外ローラ
３３…第３外ローラ
３４…第４外ローラ
３５…第５外ローラ
４１…第１内ローラ
４２…第２内ローラ
４３…第３内ローラ
４４…第４内ローラ
５１…第１成形部
５２…第２成形部
５３…第３成形部
５４…曲げ戻し部
６０…電子制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】