JP2000288633A

JP2000288633A - ロール成形方法とその装置

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Publication number: JP2000288633A
Application number: JP11097575A
Authority: JP
Inventors: Hishu O; 飛舟王; Akane Okamoto; 蒐岡本
Original assignee: Nakata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nakata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: JP4906986B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基本的にサーキュラーベンドの曲げ方法を採
用するFF成形法におけるロール兼用化の利点を損なうこ
となく、FF成形法の成形負荷の中心が成形機能の弱いク
ラスタ成形部にあることを改善し、ブレークダウン成形
部で成形機能を高め、素板の全体の成形性を大きく向上
させた新規なロール成形方法。【解決手段】上下ロールによる被成形素材のピンチポ
イントを素材幅方向の目標成形領域と既成形領域あるい
は未成形領域との境目に設定して、当該目標成形領域を
曲げ内側にある上ロールの所定カリバーに沿わせて、特
に目標成形領域の曲げ外側には下ロールをほとんど当接
させないようにして成形することにより、曲げ成形性を
著しく向上させると共に、ロール疵、ロールマークや座
屈の発生を防止することが可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、被成形
素材寸法の広い変化にかかわらず成形ロールの兼用を実
現する溶接鋼管などのロール成形方法に係り、上下ロー
ルによる被成形素材を挟み込む位置(ピンチポイント、p
inch‐point)を素材幅方向の目標成形領域と既成形領域
又は未成形領域との境目にのみ設定して、当該目標成形
領域を曲げ内側にある上ロールの所定カリバーに沿わせ
て、目標成形領域の曲げ外側には下ロールをほとんど当
接させないようにして成形することにより、曲げ成形性
を著しく向上させると共に、ロール疵、ロールマークや
座屈の発生を防止して、エッジベンド(edge‐bend)方式
のブレークダウン成形部にロールの兼用化を実現した新
規な溶接鋼管などのロール成形方法に関する。

【0002】

【従来の技術】溶接鋼管のロール成形では、成形ロール
を用いて帯状の素板の幅方向に逐次に曲げ加工を加えて
必要な断面形状を作り出す。成形の初期段階であるブレ
ークダウン成形部では、素板を概ね半円状の断面形状に
成形する。その後、クラスタ成形及びフィンパス成形を
経て、素板断面が開放状の円形となる。

【0003】上記ブレークダウン成形部においては、主とし
て、図1のロールフラワーに示すような2種類の成形方式
が使われている。エッジベンド方式では、素板を端部か
ら中央(破線の円、以下図の素板上側を曲げ内側、素板
下側を曲げ外側という)に向かっていくつかの領域に分
けて順次に曲率を与える方法が採られる。一方、サーキ
ュラーベンド(Circular‐bend)方式では、素板幅全域の
曲率を段階的に大きくする方法が採られる。

【0004】いずれの成形方式を採用しても、従来のブレー
クダウン成形スタンドでは、通常、図2Aに示す上下一対
の孔型ロールが配置され、例えば下ロールが凹部を有し
て上ロールが凸部となり、素板の幅方向の全て、すなわ
ち素板の曲げ内側と曲げ外側の両方が設定したロールギ
ャップに挟まれて変形する成形方法である。

【0005】このような従来の成形方法においては、素板に
目標の曲率を与えるために、一般に、板厚に等しい均一
なロールギャップを設定する必要がある。しかし、実生
産においては、この成形方法には次の問題点がある。

【0006】素板の板厚に必ずバラツキがあり、また成形過
程においても板厚が不均一に変動するので、板厚に等し
い均一なロールギャップを設定しても、ロール表面と板
表面が完全に密接するのではなく、不連続な接触状態に
あり、接触領域および接触強さも時間の経過と共に変化
し、この変化を予測することは不可能である。

【0007】その結果、まず、ロールの基準径(素板の移動
速度に等しい回転周速度を有するロール表面部分の回転
径)の設定が難しくなり、各スタンドでのロール回転速
度を同調させるのも困難となる。従って、無駄な駆動力
およびエネルギーが使われることが多くなり、また、製
品表面に疵などができ易い。さらに、素材の幅方向の成
形荷重および駆動力が非対称となり、素材の蛇行やロー
リングなどの現象が発生しやすい。

【0008】上下ロールが共に孔型ロールであるため、異な
るサイズの鋼管の成形に柔軟性が少ない。例えば、エッ
ジベンド方式の場合は、製品外径と肉厚とのどちらかが
変わる時に、すべての成形ロールを交換しなげればなら
ない。サーキュラーベンド方式の場合は、製品径が同じ
時に、一定範囲の肉厚の変化に対してロールギャップの
調整でロールを兼用することができる。

【0009】そのために、この成形方式はエッジベンド方式
より実用性が高いと思われる。しかし、比較的薄肉の素
板を成形する時に、ロールギャップが不均一となり、素
板に対する拘束が不充分なため、必要な成形性が得られ
ないことが多い。つまり、このようなロールの兼用化は
成形性を犠牲にしたものである。

【0010】しかし、ロール交換作業に伴う操業性、生産性
の問題を解決するために、近年、ロール兼用化について
の技術開発が盛んに行われてきた。その代表的なもの
は、ケージフォーミングミルである。

【0011】この種のミルにおいては、従来のクラスタロー
ルの代わりに小型ロール(ケージロール)を多数並べるこ
とによってロール兼用化を図ろうとしている。しかし、
ブレークダウン成形部では、従来型ミルと同じように、
ロール兼用化が行われていない。また、交換ロールの数
をできるだけ減らすために、クラスタ成形部だけではな
く、従来ブレークダウン成形部が分担していた成形負荷
の一部もケージ成形部に移し、ブレークダウン成形スタ
ンドの数を減らしている。

【0012】ところが、ケージロールの成形機能がごく限ら
れている。すなわち、ケージロールと素板との接触領域
が非常に小さいため、素板断面各部分が不均一な曲げモ
ーメントで成形される。このようなフリーベンド(free
‐bend)曲げ方式の成形性は製品サイズおよび材質によ
って大きく変わり、設計通りに曲率をコントロールする
ことは極めて難しい。

【0013】特に、曲げモーメントの最も大きな幅中央部に
は、折れ曲げ現象が多発している。インナーロール(凸
ロール)を使っても、通常素板がインナーロール表面に
沿わないため、曲げモーメントを均一化することができ
ない。また、逆に素板とインナーロールとの接触部位に
折れ曲げが発生しやすくなる。

【0014】このような成形機能の弱い成形方法において、
過大な成形負荷を分担させると、必然的にミル全体の成
形機能および安定性に悪い影響を与える。現状では、こ
の種の兼用化ミルには既に多くの問題が現れている。

【0015】

【発明が解決しようとする課題】ケージ型ミルのこのよ
うな弱点を解消するため、様々な改良を行ったのは、特
開平3‐12977号及び特開平3‐12976号に開示されたロー
ル成形法(以下FF成形法とい)である。FF成形法において
は、曲率の連続的又は段階的に変化する伸開曲線をロー
ルの表面形状(ロールカリバー)とする特殊なロール、お
よびこれらのロールを移動、回転(ローテーション)させ
るための位置調整機構を用いることにより、クラスタ成
形部だけではなく、ブレークダウン成形部においても、
ロール兼用化を実現した。

【0016】特に、成形が最も困難とされる素板瑞部の曲げ
を行う、いわゆるNo.1ブレークダウンスタンドでは、図
2Bに示すようなロール配置が用いられている。かかるFF
成形法のロール配置では、全製品の内径および外径の範
囲に応じて、上ロール(凸ロール)および下ロール(凹ロ
ール)に適切な伸開曲線カリバーが設けられている。

【0017】これらのロールから形成されたロールギャップ
が通常均一ではないが、特定の製品サイズに応じて素板
の端部の曲げに好ましいロールギャップが形成されるよ
うに上下ロール位置を設置する。この成形方法を用いる
ことにより、ロール無交換の縁曲げが初めて可能とな
り、ミル全体の成形機能が改善された。

【0018】ところが、このFF成形法においても、ブレーク
ダウン成形部のほかのスタンドでは、基本的にはサーキ
ュラーベンド型の成形方法を採用しており、さらにロー
ルを兼用するため、必要な成形性が得難くなり、結果的
には、成形負荷の重心は依然としてブレークダウン成形
部ではなく、成形機能の弱いクラスタ成形部にある。

【0019】この発明は、基本的にサーキュラーベンドの曲
げ方法を採用するFF成形法におけるロール兼用化の利点
を損なうことなく、FF成形法の成形負荷の中心が成形機
能の弱いクラスタ成形部にあることを改善し、ブレーク
ダウン成形部で成形機能を高め、素板の全体の成形性を
大きく向上させた新規なロール成形方法の提供を目的と
している。

【0020】

【課題を解決するための手段】発明者らは、このFF成形
法にエッジベンド方式を導入しその成形機能を更に強化
するために、ブレークダウン成形部に上記した縁曲げス
タンドを複数段配置し、板幅の約半分の領域を端部から
順次に曲げていく成形法を提案(特願平10‐255319、PCT
/JP98/04962)した。

【0021】上記の新しい成形法(以下FF/X成形法と呼ぶ)に
より、ミル全体の成形性及び安定性が大きく改善され
た。しかし、FF成形法の図2Bの曲げ方式は、本来素板端
部のみの成形に使われ、目標成形領域がより広い場合
は、適切なロールギャップの設定が難しくなる。

【0022】このFF、FF/X成形法でも、そのロール成形の基
本的な考えは、凹凸ロールを用いて目標成形領域となる
素板部分を内面および外面から同時に挟んで成形すると
いう従来の成形思想である。また、同成形法では、凹凸
の両ロールカリバーに伸開曲線カリバーを用いているた
めに素板の全域が凹凸の両ロールの全てに当接するもの
でないが、できるかぎり凹凸の両ロールで挟んで成形す
ることが可能なように伸開曲線の選定を行うという技術
思想である。

【0023】発明者らは、パイプミルにおけるロール兼用化
を図ることが可能な上記のFF、FF/X成形法の利点を有効
に活用しながら、ブレークダウン成形部で成形機能を高
めて素板の端部の成形性を大きく向上させることを目的
に、ロール配置と成形機能等の関係について多くの実験
及び解析を行った結果、素板を曲げるには、必ずしも凹
凸一対の孔型ロールを同時に使う必要がないという知見
を得た。

【0024】すなわち、発明者らは、成形を予定した素板の
幅方向の領域の一部(以下目標成形領域と呼ぶ)を、ある
曲率分布を有するロールカリバーを持つ凸ロールの表面
又はその表面の一部に沿わせれば、従来のように凹ロー
ルを用いて反対側の素板表面を拘束しなくても、この凸
ロール表面部分とほぼ同じ曲率分布を予定した素板領域
に「転写」することが可能であり、従来の凹ロールによ
る拘束を行うことなく、凸ロール表面に沿わせることで
ロール成形が可能であることを知見した。

【0025】例えば、前述した図2Aに示す凹凸一対の孔型ロ
ール配置の代わりに図3のロール配置を用いても、同じ
成形目的を達成できる。この場合、成形曲率の制御は主
に上側の凸ロールによって行われる。下側の左右一対の
凹ロールは図2Aの従来の凹ロールと比較するとそのロー
ルカリバーの極一部しか持っていないが、当該左右ロー
ルの役割は、目標とする成形領域を凸ロール表面に沿わ
せるために適切な素板部位にのみ凹凸ロールによる支持
力を与え、上記した沿い曲げを実行できるような態勢を
作る、すなわち凸ロールの転写予定のロールカリバー部
分に素板の目標成形領域が当接するように制御、支持す
ることにある。

【0026】この発明の沿い曲げで重要なことは、凹凸ロー
ル間で生じる最小ロールギャップ位置となるピンチポイ
ントを所要箇所に設定して素板の板幅方向の位置を制御
し、素板の目標成形領域の全体を、曲げ外側から拘束す
ることなく、曲げ内側にある上側の凸ロールの転写予定
のロールカリバー部分の表面に沿わせてこれを転写し、
ロール成形することである。

【0027】駆動力を発生させる必要がある場合は、十分な
圧力ひいては摩擦力を得るために、凸ロールと凹ロール
との最小ロールギャップを板厚に等しくなるように設定
し、この最小ロールギャップである、ピンチポイントの
みにおいて素板の両表面を同時に拘束する。

【0028】かかるピンチポイントは通常、設計に際して、
予め設定する目標成形領域と他の素板領域、すなわち既
成形領域(素材縁部の曲げ不感部を含む)又は未成形領域
との境に設定するが、実操業では、この境の近傍である
境部に、駆動力を発生させるピンチポイントが設定され
るとよい。

【0029】一方、多段のロールスタンドを擁するミルなど
で駆動力の発生を要しない場合は、必ずしもピンチポイ
ントを設ける必要がない。設定された目標成形領域を凸
ロール表面部分にしっかり沿わせるように凹ロールの位
置を設定すればよい。

【0030】以上を要するに、この新しい曲げ方式において
は、所要のロールスタンドで成形を行う素材の幅方向の
領域が目標成形領域として設定され、この目標成形領域
を曲げ内側にある上側の凸ロールの転写予定のロールカ
リバー部分の表面に沿わせて曲率を転写するために、目
標成形領域と他の素板領域との境部にピンチポイントを
設定し、さらに凸ロールとピンチポイントを形成する凹
ロールが従来のごとく積極的に目標成形領域に接触しな
いよう、換言すれば、ピンチポイント近傍以外はできる
だけ目標成形領域を凹ロール側から拘束しないようにロ
ールカリバーを設定することを特徴としている。従っ
て、凹ロールは目標成形領域の曲率の制御に直接関与し
ないため、従来のようなロールカリバーを設ける必要は
ない。

【0031】この発明による新しいロール成形方法では、素
材の目標成形領域が基本的に凸ロールからの拘束しか受
けていないため、無理な変形が発生し難く、余分な変形
ひずみの発生を極力抑え、2次加工性に優れた鋼管を製
造することができる利点がある。

【0032】また、ロールを駆動する場合は、最大面圧がピ
ンチポイントに発生するため、ピンチポイントでのロー
ル径をロール基準径とすればよい。ピンチポイントの位
置が非常に明確且つ変動しないため、各スタンドでの駆
動力を同調させることは比較的容易であることが、大き
な利点である。

【0033】さらに、板厚のバラツキでピンチポイントにお
ける面圧がある範囲内で変動しても、素板とロールとの
接触状態がほとんど変わらないため、左右の力の対称性
が大きく崩れ、蛇行やローリングを誘起することは少な
い。

【0034】従って、この発明の沿い曲げのコンセプトを従
来のブレークダウン成形部に導入することにより、ミル
の成形性および作業性を大きく改善することが可能であ
る。また、この発明の成形方法では、凸ロールと凹ロー
ルが共に孔型ロールである必要がないため、ロール兼用
化を行いやすい利点がある。

【0035】すなわち、この発明は、溶接鋼管のロール成形
方法において、成形予定の素材幅方向の目標成形領域の
全体を、積極的に曲げ外側から拘束することなく、主に
曲げ内側にあるロール表面に沿わせて成形する方法であ
って、さらには、少なくとも上下一対のロールで被成形
素材を挟むピンチポイントの位置が、当該成形ロールで
成形する予定の素材幅方向の目標成形領域と既成形領域
(素材縁部の曲げ不感部を含む)又は未成形領域との境部
にあり、当該目標成形領域の全体を曲げ外側から拘束す
ることなく、主に曲げ内側にあるロール表面に沿わせて
成形するロール成形方法である。

【0036】

【発明の実施の形態】この発明による、主に曲げ内側に
あるロール表面に沿わせて成形する沿い曲げ方式は、基
本的にはあらゆるタイプの成形ミルおよび成形方式に応
用可能であり、既存の成形プロセスの合理化を図ること
が可能であるが、ロール兼用化技術の一環として用いた
場合は、既存の成形方法では得られない優れた機能がよ
り活用できる。

【0037】特に、上記したFF/X成形法のような成形機能の
強いエッジベンド成形方式を基本とする高度な兼用化技
術の確立には、この新しい曲げ方式が必要不可欠と思わ
れる。ここで、その具体的な応用として、発明者らが命
名する「沿い曲げ」のコンセプトを実施でき、かつロー
ル兼用も可能なロール配置例とロール成形方法について
説明する。

【0038】図4は、図2Bのブレークダウン成形部における
ロール配置を、この発明による「沿い曲げ」による成形
方法を実施できるようにしたものである。まず図4Aに示
すように、ピンチポイントが板縁からある距離で離れた
ところに設置されている。ピンチポイントから板縁まで
の素板端部は、通常十分な曲げモーメントが得られない
ので、曲げ不感部と呼ぶ。

【0039】曲げ不感部の範囲は製品寸法および材質によっ
て変わるが、ここではほぼ板厚分と規定する。ピンチポ
イントの外側にあるこの部分の素板が下ロールに支えら
れ、その内側にある目標成形領域を上ロール表面に沿わ
せて成形する。

【0040】従って、素材幅方向の曲げ不感部と目標成形領
域との間にピンチポイントを設定し、ここでは積極的に
曲げ外側から拘束することがないようにするため、下ロ
ールは接触面をフラットな形状としてある。

【0041】異なる口径サイズの成形に対応するために、上
下ロールの位置調整は当然必要であるが、成形の度合は
主に上ロールのロールカリバーによって決まるので、適
切な曲率分布を有する上ロール表面部分を選んで目標成
形領域に当てる必要がある。

【0042】特に製品外径の兼用範囲が広い場合は、従来の
FF成形法と同じように、上ロールに伸開曲線カリバーを
設け、また平行移動のほかに、適切なカリバー部分を選
べるようにロールの接触面を変える(ローテーション)た
めにロールの支持軸方向を変化可能に支持する機構を併
用することが好ましい。

【0043】下ロールについては、前述したように基本的に
は伸開曲線カリバーを設ける必要はない。ロールフラワ
ーを適切に設計すれば、図4Aに示すような直線カリバー
を用いても各サイズの成形に対応できることが可能であ
る。

【0044】ただし、材質やt/D(製品肉厚製品外径)によっ
てロールマークや疵などの発生が予測された場合は、下
ロールにも伸開曲線カリバーを設け、製品サイズに近い
曲率を有するロール表面部分を用いて素板端部を支える
ことも可能である。

【0045】一方、中央ロールの設置およびW型の素板断面
の形成は、沿い曲げの必須条件ではないが、目標成形領
域の幅を広げる効果がある。中央ロールの形状および上
下ロールとの相対位置は、すべでの製品の成形におい
て、予定した目標成形領域を確実に上ロールに沿わせる
ように設定すればよい。

【0046】図4Aのロール配置は、縁曲げに非常に有効であ
るが、端部の成形以外の素板領域の曲げにも適用可能で
ある。但し、ロールの兼用範囲が広い場合は目標成形領
域に設定した曲率を与えると同時に、その外側にある素
板の端部および他の既成形領域の断面形状を保護する必
要がある。そうではないと、既成形領域に曲げ戻しが大
きく発生し、予定の断面形状が得られなくなる可能性が
ある。

【0047】そこで、端部の成形以外の素板領域の曲げには
図5Aに示すようなロール配置が極めて有効である。この
ロール配置では、図4Aと同じように中央ロールが設けら
れているが、この中央ロールには、単に沿い曲げの効果
を高めるだけではなく、一対の上ロールと合わせてそれ
ぞれピンチポイントを形成して駆動力を発生させる役割
もある。

【0048】また、図5A並びに図4Bに示すロール配置では、
図4Aのロール配置と異なり、サイドロールが設けられて
いる。このサイドロールを上述の既成形領域に当接させ
て、この領域の曲げ戻しを抑えると同時に、サイドロー
ルからの成形力による曲げモーメントを利用し、ピンチ
ポイントの外側にある目標成形領域を上ロールに沿わせ
て成形する。

【0049】一方、図4Bに示すごとく、既成形領域に作用す
る曲げモーメントが小さいため、すなわちサイドロール
の成形力の作用点がこの領域内にあり、曲げモーメント
のアームが短いことから、この領域を大きく変形させる
ことはない。

【0050】なお、図示のサイドロールに代えて小さなロー
ルを用いても、既成形領域が素材長手方向に見て垂れて
いく現象を防止することが可能であり、小さなロールを
素材長手方向に複数個を配置してその接触方向を種々設
定することもできる。

【0051】上記のロール配置においても、目標成形領域の
曲率の制御が主に上ロールによって行われるので、この
ロールに伸開曲線カリバーを使い、さらにロールを回転
(ローテーション)あるいは素材幅方向に平行移動させ、
必要な曲率分布を有するカリバー部分を選び、素材の目
標成形領域に当てることが好ましい。

【0052】サイドロールについては、図3の下ロールと同
じように、種々の製品寸法の成形に対応するために、少
なくとも平行移動をさせる必要がある。また、ロール疵
やロールマークなどの発生を極力抑えるためには適切な
伸開曲線カリバーを設けることが望ましい。従って、図
5Aのロール配置は比較的大径管を成形するための素材の
場合、図5Bのロール配置は小径管を成形するための素材
の場合の配置を示す。

【0053】中央ロールのカリバーについても同様である。
また、図示の単一のロールのみならず、2分割や3分割の
分割型ロールを採用することも好ましく、種々の製品寸
法の成形に対応させて、素材幅方向や上下方向の高さな
どを適宜選定すること、例えば素材幅方向の断面で見て
W型にベンドさせることにより、より一層、素材の目標
成形領域を上ロールの所定のカリバー部分に当接させ易
くなる。

【0054】

【実施例】実施例1 発明者らが先に提案したFF/X成形法によるパイプミルに
おいて、ブレークダウン成形部におけるロール配置のN
o.1〜No.3に、この発明によるロール成形方法とその装
置を適用した例を図6及び図7に基づいて説明する。パイ
プミルは図7Aに示すごとく、ブレークダウン成形部のロ
ールスタンドBD1,BD2,BD3に続いて、リバースベンド成
形部のロールスタンドRB、クラスタ成形部のクラスター
ロールC1〜C6、フィンパス成形部のロールスタンドFP1,
FP2が配置されている。

【0055】ブレークダウン成形部のロールスタンドBD1で
は、図6Aに示すごとく、素材への当接方向が可変になっ
たローテンション型の左右一対の上ロール、下側には細
幅の中央ロールと左右一対の下ロールが配置され、上ロ
ールと下ロールとの間で、当該BD1で成形する予定の素
材幅方向の目標成形領域と、素材縁部の曲げ不感部との
境部にピンチポイントを設定しており、図4Aで詳述した
ものと同等の機構と機能を有し、所定の縁曲げを行うこ
とができる。

【0056】図6Bに示すロールスタンドBD2は、ローテンシ
ョン型の左右一対の上ロールと下側の広幅の中央ロー
ル、並びに先のBD1で成形した素材端部に当接支持する
ための水平ロールとからなり、上ロールと中央ロールの
肩部との間で、当該BD2で成形する予定の素材幅方向の
目標成形領域と、素材中部の未成形領域との境部にピン
チポイントを設定しており、図4Bで詳述したものと同等
の機構と機能を有し、所定の縁曲げを行うことができ
る。

【0057】図6Cに示すロールスタンドBD3では、先のBD2と
同様の機構と機能を有し、さらに素材の中央部側の成形
を行うもので、先のBD1とBD2とで成形した素材端部は水
平ロールのロールカリバーに設けた伸開曲線に沿って支
持されており、成形された円弧部の拡がりが防止され、
図1Aに示す所定のエッジベンドによるロールフラワーが
形成されていく。

【0058】次に、素材の中央部が下から押し上げられて幾
分W字型のベンド気味となっているのを図7Bに示すロー
ルスタンドRBにて元に戻しているため、図7Cに示すクラ
スタ成形部のクラスターロールC1への導入を容易かつ確
実に実施できる。さらに、FP1,FP2のフィンパス成形部
で断面をほぼ円筒状に成形する。

【0059】この発明による図7Aに示すパイプミルに使用す
ることによって、ブレークダウン成形部にエッジベンド
方式の成形を実現でき、成形性が著しく向上すると共
に、外径比で約3倍の範囲のロール兼用が可能となっ
た。

【0060】実施例2 従来のFF成形法によるミルにおいて、ブレークダウン成
形部におけるロール配置のNo.1〜No.3に、この発明によ
るロール成形方法とその装置を適用した例を図8及び図9
に基づいて説明する。パイプミルは図9Aに示すごとく、
ブレークダウン成形部のロールスタンドBD1,BD2,BD3に
続いて、リバースベンド成形部のロールスタンドRB、ク
ラスタ成形部のクラスターロールC1,C2,C3、フィンパス
成形部のロールスタンドFP1,FP2が配置されている。

【0061】ブレークダウン成形部のロールスタンドBD1で
は、図8Aに示すごとく、素材への当接方向が可変になっ
たローテンション型の左右一対の上ロール、下側には細
幅の中央ロールとロールカリバーに伸開曲線を設けた左
右一対の下ロールが配置され、上ロールと下ロールとの
間で、当該BD1で成形する予定の素材幅方向の目標成形
領域と、素材縁部の曲げ不感部との境部にピンチポイン
トを設定しており、図4Aで詳述したものと同等の機構と
機能を有し、所定の縁曲げを行うことができる。なお、
図では詳細に図示していないが、素材板幅方向のピンチ
ポイントから中央側において、素材は下ロールのロール
カリバーには接触していない。

【0062】図8Bに示すロールスタンドBD2は、ローテンシ
ョン型の左右一対の上ロールと上ロールと左右一対の下
ロールが配置され、各々ロールカリバーに伸開曲線を設
けた上ロールと下ロールとの間で、当該BD2で成形する
予定の素材幅方向の目標成形領域と、素材中部の既成形
領域との境部にピンチポイントを設定しており、図4Bで
詳述したものと同等の機構と機能を有し、所定の縁曲げ
を行うことができる。ここでも、素材板幅方向のピンチ
ポイントから中央側において、素材は下ロールのロール
カリバーには接触しておらず、逆に先のBD1で成形した
素材端部は、下ロールの伸開曲線のロールカリバーに当
接支持されて成形性を保持している。

【0063】図8Cに示すロールスタンドBD3では、先のBD2と
同様の機構と機能を有し、さらに素材の中央部側の成形
を行うもので、先のBD1とBD2とで成形した素材端部は下
ロールのロールカリバーに設けた伸開曲線に沿って支持
されており、成形された円弧部の拡がりが防止され、図
1Aに示す所定のエッジベンドによるロールフラワーが形
成されていく。さらに、縁部に補助ロールを当接させる
ことも有効である。

【0064】次に、素材の中央部が下から押し上げられて幾
分W字型のベンド気味となっているのを図9Bに示すロー
ルスタンドRBにて元に戻しているため、図9Cに示すクラ
スタ成形部のクラスターロールC1への導入を容易かつ確
実に実施できる。さらに、FP1,FP2のフィンパス成形部
で断面をほぼ円筒状に成形する。

【0065】この発明による図9Aに示すパイプミルに使用す
ることによって、ブレークダウン成形部にエッジベンド
方式の成形を実現でき、成形性が著しく向上すると共
に、外径比で約2.5倍の範囲のロール兼用が可能となっ
た。

【0066】

【発明の効果】この発明は、上下ロールによる被成形素
材のピンチポイントを素材幅方向の目標成形領域と既成
形領域あるいは未成形領域との境目に設定して、当該目
標成形領域を曲げ内側にある上ロールの所定カリバーに
沿わせて、特に目標成形領域の曲げ外側には下ロールを
ほとんど当接させないようにして成形することにより、
曲げ成形性を著しく向上させると共に、ロール疵、ロー
ルマークや座屈の発生を防止することが可能である。

【0067】この発明によるロール成形方法では、凹ロール
は目標成形領域の曲率の制御に直接関与せず、目標成形
領域が基本的に凸ロールからの拘束のみで、無理な変形
が発生し難く、変形ひずみの発生を極力抑えることがで
きる。

【0068】また、ロールを駆動する際に、最大面圧がピン
チポイントに発生し、このピンチポイントのロール径を
ロール基準径とするため、ピンチポイントの位置が明確
で変動せず、各スタンドでの駆動力を同調させることが
可能である。

【0069】さらに、この発明のロール成形方法では、素材
の板厚のバラツキに対しても、素板とロールとの接触状
態がほとんど変化しないため、蛇行やローリングを誘起
することがない。

【0070】この発明のロール成形方法では、凸ロールと凹
ロールが共に孔型ロールである必要がないため、ロール
兼用化を行いやすく、ブレークダウン成形部に導入する
ことで、成形性および作業性を大きく改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】ブレークダウン成形部におけるロールフラワー
を示す説明図であり、Aはエッジベンド方式、Bはサーキ
ュラーベンド方式を示す。

【図2】従来のブレークダウン成形スタンドのロール配
置を示す説明図であり、Aは上下一対の孔型ロールの
例、BはFF成形法のロールを示す。

【図3】この発明による「沿い曲げ」のコンセプトを示
すためのロール配置を示す説明図である。

【図4】A、Bはこの発明による「沿い曲げ」をブレーク
ダウン成形スタンドに適用した例を示すロール配置の説
明図である。

【図5】この発明による「沿い曲げ」を溶接鋼管のロー
ル成形方法に適用したロール成形装置の説明図であり、
Aは大径管の場合、Bは小径管の場合を示す。

【図6】A,B,Cはこの発明によるロール成形方法とその装
置を適用した実施例のブレークダウン成形部のロールス
タンドのロール配置を示す説明図である。

【図7】Aはこの発明によるロール成形方法とその装置を
適用したパイプミルのロール配置を示す斜視説明図であ
り、Bはリバースベンド成形部のロール配置を示す説明
図であり、Cはクラスター成形部のロール配置を示す説
明図である。

【図8】A,B,Cはこの発明によるロール成形方法とその装
置を適用した他の実施例のブレークダウン成形部のロー
ルスタンドのロール配置を示す説明図である。

【図9】Aはこの発明によるロール成形方法とその装置を
適用した他のパイプミルのロール配置を示す斜視説明図
であり、Bはリバースベンド成形部のロール配置を示す
説明図であり、Cはクラスター成形部のロール配置を示
す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】溶接鋼管のロール成形方法において、成
形予定の素材幅方向の目標成形領域の全体を曲げ外側か
ら拘束することなく、主に曲げ内側にあるロール表面に
沿わせて成形するロール成形方法。
【請求項2】ロール成形方法において、少なくとも上
下一対のロールで被成形素材を挟む位置(pinch‐point)
を、当該成形ロールで成形する予定の素材幅方向の目標
成形領域と、既成形領域(素材縁部の曲げ不感部を含む)
又は未成形領域との境部に設定し、当該目標成形領域の
全体を曲げ外側から拘束することなく、主に曲げ内側に
あるロール表面に沿わせて成形するロール成形方法。
【請求項3】請求項1または請求項2において、被成形
素材の既成形領域に曲げ外側から補助ロールを当接させ
るロール成形方法。
【請求項4】請求項1または請求項2において、被成形
素材の幅方向中央部を当接ロールにて曲げ外側から押圧
するロール成形方法。
【請求項5】請求項1または請求項2において、ロール
表面形状(ロールカリバー)が複数の円弧を組み合せた形
状からなるロール成形方法。
【請求項6】請求項5において、ロールに伸開曲線カリ
バーを用いるロール成形方法。
【請求項7】溶接鋼管のロール成形方法のブレークダ
ウン成形部の成形に請求項1または請求項2の成形方法を
用いるロール成形方法。
【請求項8】 1つ又は分割型の下ロールと、被成形素材
の幅方向に1対の上ロールと、被成形素材の縁部側に水
平配置される1対のサイドロールとからなる請求項3に使
用するロール成形装置。
【請求項9】 1つ又は分割型の下ロールと、被成形素材
の幅方向に1対の上ロールと、被成形素材の縁部側に配
置される複数のロールとからなる請求項3に使用するロ
ール成形装置。
【請求項10】請求項8または請求項9において、上ロー
ルとサイドロールのそれぞれの回転軸の軸方向を被成形
素材に対して個別に変更可能に支持したロール成形装
置。