JP2016203227A - ロール成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール成形を安定した状態で、精度良く行うことができるロール成形装置を提供する。【解決手段】ロール成形装置１０は、ロール成形ラインに沿って複数のロール成形機１１を配置し、各ロール成形機１１に帯状の金属板１４を通過させて折曲げ加工された成形品を製造するものである。前記複数のロール成形機１１のうち少なくとも一部のロール成形機１１には、上部ロール１６を金属板１４のウェブ１８の厚さ方向において金属板１４側へ付勢する第１付勢部材としての第１皿ばね３１及び下部補助ロール１７ｂをウェブ１８の幅方向において金属板１４側へ付勢する第２付勢部材としての第２皿ばね３４が設けられている。複数のロール成形機１１のうち、成形品となる金属板１４の折曲げ角度に近づくほどロール成形機１１には第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４の双方が備えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、ロール成形ラインに沿って配置されたロール成形機に帯状の金属板を通して折曲げ加工し、平坦なウェブの両側端部にフランジ部を有する溝形鋼やそのフランジ部の端部にリップ部を有するリップ付き溝形鋼を成形するためのロール成形装置に関する。

一般にロール成形装置において、例えば平坦なウェブの両側端部にフランジ部が形成された溝形鋼は、上下一対のロールが多段配置されたロール成形機により、折曲げ角度が次第に大きくなるようにして段階的に成形される。各ロール成形機では、金属板の厚さに対応するため上部位置のロールが上下動可能に構成され、金属板の厚さに合せるようにロールが上下方向に移動調節される。

この種のロール成形方法が例えば特許文献１に開示されている。このロール成形方法は平坦なウェブの両側にフランジ部を有する溝形断面材を成形する方法であって、最大厚みの溝形断面材が成形可能に設計されたロールを備えている。そして、最大厚みより薄い溝形断面材を成形する場合には、粗成形領域の後半から仕上げ成形領域の間において、ウェブ及びフランジ部のロール隙間とコーナ部内側の半径が溝形断面材の厚みに応じて設計されたロールが用いられる。

具体的には、ロールの両端が支持される上下軸間の距離を調整することにより、ロールのウェブ位置におけるギャップを、溝形断面材のウェブの厚みに対応させるようになっている。また、溝形断面材の両側端部の２つの曲げ部を曲げ加工する一対の成形スタンド群をそれぞれ、溝形断面材の流れ方向に直交する水平方向に移動可能に構成し、溝形断面材のウェブの幅に応じて２つの曲げ部の間隔を調整できるように構成されている。

特開２００９−７２８０５号公報

前記特許文献１に記載されている従来構成のロール成形方法においては、厚さが異なる複数の溝形断面材を成形する場合、ロールを支持する上下軸間の距離を、その都度ロール毎に溝形断面材のウェブの厚さに対応させて調整しなければならない。この場合、ウェブの厚さに調整されたロールを使用して金属板の折曲げ加工を行うと、ロール間の隙間がウェブの厚さより若干厚く形成されることから、金属板の走行時にがたつきが生じ、安定したロール成形を行うことが難しい。その結果、ロール成形によって金属板の折曲げ部を精度良く加工することが困難になるという問題があった。

そこで、本発明の目的とするところは、ロール成形を安定した状態で、精度良く行うことができるロール成形装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のロール成形装置は、ロール成形ラインに沿って複数のロール成形機を配置し、各ロール成形機に帯状の金属板を通過させ、金属板の平坦なウェブの幅方向の両端部を折曲げ加工した成形品を製造するロール成形装置であって、前記複数のロール成形機のうち少なくとも一部のロール成形機には、ロールを金属板のウェブの厚さ方向において金属板側へ付勢する第１付勢部材及び金属板のウェブの幅方向において金属板側へ付勢する第２付勢部材の少なくとも一方を備えている。

前記複数のロール成形機のうち少なくとも一部のロール成形機には、第１付勢部材及び第２付勢部材の双方を備えていることが好ましい。
前記第１付勢部材及び第２付勢部材は、スプリング又はゴム状弾性体で形成されていることが好ましい。

前記スプリングは皿ばねであり、ゴム状弾性体は合成ゴムであることが好ましい。
前記複数のロール成形機のうち、成形品となる金属板の折曲げ角度に近づくほどロール成形機には第１付勢部材及び第２付勢部材の双方が備えられていることが好ましい。

前記複数のロール成形機のうち、金属板の折曲げ角度が９０°である成形品を成形する場合に金属板の折曲げ角度が４５°以上の折曲げを行うロール成形機には第１付勢部材及び第２付勢部材が備えられていることが好ましい。

前記成形品は、金属板の折曲げ角度が９０°の溝形鋼又はリップ部を有するリップ溝形鋼であることが好ましい。

本発明のロール成形装置によれば、ロール成形を安定した状態で、精度良く行うことができるという効果を奏する。

実施形態における第６段の非スイング式ロール成形機を示す部分破断正面図。 第６段の非スイング式ロール成形機の要部を拡大して示す断面図。 第６段の非スイング式ロール成形機の全体を示す正面図。 （ａ）は帯状の金属板にリップ部を成形する状態を示す説明図、（ｂ）は帯状の金属板にリップ部を成形した後、フランジ部を成形する状態を示す説明図。 成形品としてのリップ溝形鋼を示す説明図。 第１０段のスイング式ロール成形機を示す部分破断正面図。 第１９段のスイング式ロール成形機を示す要部拡大断面図。 第２３段のスイング式ロール成形機を示す要部拡大断面図。

以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態のロール成形装置１０は、ロール成形機１１がベース１２上において左右に一対対向して配置され、接近又は離間できるようにローラ１３により移動可能に構成されている。これらのロール成形機１１は、帯状の金属板（鋼板）１４のロール成形ライン（図の紙面に直交する方向）に沿って多数段に配列されている。前記ロール成形機１１のロール１５は、上部ロール１６と下部ロール１７及び下部ロール１７の一部を形成する下部補助ロール１７ｂとで構成され、上部ロール１６と下部ロール１７又は下部補助ロール１７ｂとの間に金属板１４が挟着されて折曲げ成形される。

図５に示すように、本実施形態のロール成形装置１０では、成形品として平坦なウェブ１８の幅方向の両端部にフランジ部１９を介してリップ部２０が形成されたリップ溝形鋼２１が成形される。ウェブ１８とフランジ部１９との間及びフランジ部１９とリップ部２０との間は、折曲げ角度α、βが９０°に折曲げ加工される。また、リップ部２０の幅は、フランジ部１９の幅より狭く成形される。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ロール成形装置１０において、第１段〜第１０段のロール成形機１１により金属板１４の幅方向の両端部にリップ部２０が成形され、第１１段〜第２３段のロール成形機１１によりウェブ１８の幅方向の両端部にフランジ部１９が成形される。第１段〜第７段のロール成形機１１ではリップ部２０の折曲げ角度αが０°〜９０°に到るまで順に折曲げ加工され、第８段〜第１０段のロール成形機１１ではリップ部２０の折曲げ角度αが９０°に折曲げ加工されるとともに、精密加工が施される。なお、第８段〜第１０段のロール成形機１１は同一形状のロール１５が使用される。

前記第１１段〜第１９段のロール成形機１１では、フランジ部１９の折曲げ角度βが０°〜９０°に到るまで順に折曲げ加工され、第２０段〜第２３段のロール成形機１１では、フランジ部１９の折曲げ角度βが９０°に折曲げ加工されるとともに、精密加工が施される。なお、第１９段〜第２３段のロール成形機１１は同一形状のロール１５が使用される。

図１に示すように、第６段のロール成形機１１について説明する。この第６段のロール成形機１１における外端部（図１の左端部）で鉛直方向に延びる第１支持体２２には、水平方向に延びる支持アーム２４の基端部が上下動可能に支持されている。この支持アーム２４先端の回転軸部３７には上部ロール１６が回転可能に取付けられ、鉛直面すなわち金属板１４のウェブ１８の直交面に沿って回転するようになっている。

図２に示すように、前記上部ロール１６と下部ロール１７の一部を構成する下部補助ロール１７ｂとの対向面はそれぞれ傾斜面１６ｂ及び斜状面１７ａとなり、それらの傾斜面１６ｂ及び斜状面１７ａの傾斜角度がそれぞれ６５°に設定されている。そして、上部ロール１６の傾斜面１６ｂと下部補助ロール１７ｂの斜状面１７ａとの間に金属板１４が挟入されて折曲げ角度αが６５°に成形される。

前記第１支持体２２より内端側で鉛直方向に延びる第２支持体２７に支持された支持部材２９と、支持アーム２４に固定された可動部材３０との間には第１付勢部材としての第１皿ばね３１が介装されている。この第１皿ばね３１により、支持アーム２４つまり上部ロール１６が下方へ付勢され、金属板１４のウェブ１８を下方へ押圧している。このため、金属板１４のウェブ１８の浮き上がりを抑え、ロール成形を安定した状態で継続することができる。

また、下部補助ロール１７ｂの端部と回転軸３２の係止突部３３との間にも第２付勢部材として第２皿ばね３４が介装されている。この第２皿ばね３４により、下部補助ロール１７ｂが金属板１４側の側方へ付勢され、金属板１４のリップ部２０を側方へ押圧している。このため、金属板１４のリップ部２０のがたつきを抑え、リップ部２０の成形を安定した状態で継続することができる。

前記第１〜第７段のロール成形機１１は、第６段のロール成形機１１のように上部ロール１６がスイングしない構造の非スイング式ロール成形機１１ｂによって構成されている。この非スイング式ロール成形機１１ｂにおいては、金属板１４の折曲げ角度αが大きくなって成形が難しくなるほど第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４が必要となる。この場合、金属板１４の折曲げ角度αが９０°の成形品を成形する場合、金属板１４の折曲げ角度αが４５°以上の折曲げを行う非スイング式ロール成形機１１ｂにおいて第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４を設けることが好ましい。このように構成すれば、リップ部２０の成形を安定した状態で精度良く遂行することができる。

次に、図６に示すように、第１０段のロール成形機１１について説明する。この第１０段のロール成形機１１はスイング式ロール成形機１１ａである。該スイング式ロール成形機１１ａにおいて、第１支持体２２にはロール成形ラインに沿って延びる回動軸２３が支持され、その回動軸２３に上部ロール１６の支持アーム２４の基端部が回動可能に支持されている。前記支持アーム２４の先端部にはロール取付部材２５が固定され、そのロール取付部材２５の内端側には上部ロール１６が取付けられている。この上部ロール１６は、ロール取付部材２５に対して内端側ほど水平方向より下に位置するように傾斜して固定された支軸２６に対して回転可能に支持されている。

この上部ロール１６は金属板１４のウェブ１８の直交面（鉛直面）に対して傾斜して配置され、図６の二点鎖線に示すように、その状態で前記回動軸２３を中心にしてスイングできるように構成されている。そして、上部ロール１６の外周部が金属板１４の折曲げ部１４ａに対して斜め上方向から接触し、金属板１４を折曲げ加工する。前記上部ロール１６の外周部のうち、金属板１４の折曲げ部１４ａに接触する部分にエッジ１６ａが形成され、金属板１４の折曲げ部１４ａを９０°に精度良く加工できるようになっている。

図６の二点鎖線に示すように、金属板１４の厚さが厚くなるように変更された場合には、上部ロール１６は回動軸２３を中心にして回動可能に構成されていることから、上部ロール１６は図６の反時計方向にスイングすることができる。このため、スイング式ロール成形機１１ａでは、金属板１４の厚さの変更に対して上部ロール１６をスイングするだけで簡単に対応することができる。例えば、このスイング式ロール成形機１１ａは、厚さが０．８〜４．５ｍｍの金属板１４に対応することができる。

前記第８段〜第１０段のロール成形機１１はスイング式ロール成形機１１ａによって構成されている。すなわち、金属板１４の折曲げ角度αが大きくなるほどロール成形機１１がスイング式ロール成形機１１ａで形成される。

図６に示すように、前記第２支持体２７は支持アーム２４の中間部に設けられた貫通孔２８に挿通され、その状態で支持アーム２４が回動可能になっている。前記第２支持体２７側に支持された支持部材２９と支持アーム２４に固定された可動部材３０との間には、第１皿ばね３１が介装されている。この第１皿ばね３１により、支持アーム２４すなわち上部ロール１６が下方へ付勢され、金属板１４のウェブ１８を下方へ押圧している。

また、下部ロール１７及び下部補助ロール１７ｂはその回転軸３２に対して回転可能に支持されている。下部補助ロール１７ｂの端部と回転軸３２の係止突部３３との間にも、第２皿ばね３４が介装されている。この第２皿ばね３４により、下部補助ロール１７ｂが金属板１４側の側方へ付勢され、金属板１４のリップ部２０を側方へ押圧している。

また、第８段〜第１０段のスイング式ロール成形機１１ａにおいて、金属板１４の折曲げ角度αが大きくなって成形が難しくなるほど第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４が必要となる。この場合、金属板１４の折曲げ角度αが９０°の成形品を成形するとき、金属板１４の折曲げ角度αが４５°以上の折曲げを行うスイング式ロール成形機１１ａにおいて第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４を設けることが好ましい。このように構成すれば、リップ部２０の成形を安定した状態で精度良く行うことができる。

次いで、図７に示すように、第１９段のスイング式ロール成形機１１ａについて説明する。前記上部ロール１６は、支持アーム２４の先端部に固定されたロール取付部材２５の外端側に支持されている。この上部ロール１６は、外端側ほど水平線より高くなるようにロール取付部材２５に傾斜して固定された支軸２６に対して回転可能に支持されている。上部ロール１６の外周部の先端縁にはエッジ１６ａが形成され、そのエッジ１６ａが金属板１４の折曲げ部１４ａに接触して折曲げ角度βを７５°に設定するようになっている。

前記支持部材２９と可動部材３０との間には第１皿ばね３１が介装されている。さらに、下部補助ロール１７ｂの端部と回転軸３２の係止突部３３との間にも第２皿ばね３４が介装されている。このように構成すれば、フランジ部１９の成形を安定した状態で精度良く実施することができる。

なお、前記ロール取付部材２５の先端部の外端側には切欠き部３５が形成され、その切欠き部３５に上部ロール１６が配置されている。このため、上部ロール１６が金属板１４のフランジ部１９に干渉しないようになっている。

続いて、図８に示すように、第２３段のスイング式ロール成形機１１ａについて説明する。前記上部ロール１６は、第１９段のスイング式ロール成形機１１ａと同様にロール取付部材２５の外端側に支持され、ロール取付部材２５に傾斜して固定された支軸２６の傾斜角度は、上部ロール１６が金属板１４のフランジ部１９に接触しないように、第１９段の上部ロール１６よりも大きく設定されている。上部ロール１６の外周部の先端縁にはエッジ１６ａが形成され、そのエッジ１６ａが金属板１４の折曲げ部１４ａに接触して折曲げ角度βを９０°に設定するようになっている。

前記支持部材２９と可動部材３０との間には第１皿ばね３１が介装されるとともに、下部補助ロール１７ｂの端部と回転軸３２の係止突部３３との間にも第２皿ばね３４が介装されている。このように構成すれば、フランジ部１９の成形を安定した状態で精度良く行うことができる。

なお、前記ロール取付部材２５の先端部の外端側には、図７に示す第１９段のスイング式ロール成形機１１ａと同様に切欠き部３５が形成されるとともに、ロール取付部材２５の中間部の外端側には凹部３６が形成されている。この凹部３６により、ロール取付部材２５が金属板１４のリップ部２０に干渉しないように構成されている。

次に、上記のように構成された本実施形態のロール成形装置１０について作用を説明する。
さて、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、リップ溝形鋼２１を成形する場合には、まず第１段〜第１０段のロール成形機１１によって金属板１４の両側端部にリップ部２０を成形した後、第１１段〜第２３段のロール成形機１１によってフランジ部１９を成形する。この場合、リップ部２０の成形において金属板１４の折曲げ角度αの大きい第６段〜第１０段のロール成形機１１及びフランジ部１９の成形において金属板１４の折曲げ角度βの大きい第１９段〜第２３段のロール成形機１１では、第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４が設けられている。

このため、第１皿ばね３１の付勢力に基づいて上部ロール１６が金属板１４のウェブ１８を下方へ押圧する。従って、ロール成形時にウェブ１８が振動したり、がたついたりすることなく、金属板１４がロール成形ラインに沿って円滑に走行することができる。

また、第２皿ばね３４の付勢力に基づいて下部補助ロール１７ｂが金属板１４のリップ部２０やフランジ部１９を側方へ押圧する。従って、非スイング式ロール成形機１１ｂでは、リップ部２０やフランジ部１９が上部ロール１６の傾斜面１６ｂと下部補助ロール１７ｂの斜状面１７ａとの間に密接され、リップ部２０やフランジ部１９が所定の折曲げ角度α、βに成形される。

或いは、スイング式ロール成形機１１ａでは、金属板１４の折曲げ部１４ａに上部ロール１６の外周部のエッジ１６ａが強く押圧され、リップ部２０やフランジ部１９の折曲げ角度α、βが正確に成形される。

以上の実施形態によって発揮される効果を以下にまとめて記載する。
（１）本実施形態のロール成形装置１０において、複数のロール成形機１１のうち少なくとも一部のロール成形機１１には、上部ロール１６をウェブ１８の厚さ方向においてウェブ１８側へ付勢する第１皿ばね３１が設けられている。同時に、下部補助ロール１７ｂをウェブ１８の幅方向においてリップ部２０又はフランジ部１９側へ付勢する第２皿ばね３４が設けられている。

このため、ウェブ１８は下部ロール１７に押圧されるとともに、リップ部２０又はフランジ部１９は上部ロール１６に押圧され、金属板１４は下部ロール１７と上部ロール１６との間を安定した状態でロール成形ラインに沿って走行する。従って、金属板１４のロール成形が円滑に行われる。

よって、本実施形態のロール成形装置１０によれば、ロール成形を安定した状態で、精度良く行うことができる。
（２）前記第１付勢部材及び第２付勢部材は、それぞれ第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４で形成されている。そのため、付勢部材の構成が簡易で、装着が容易であるとともに、金属板１４に対する付勢力を有効に働かせることができる。

（３）前記複数のロール成形機１１のうち、成形品となる金属板１４の折曲げ角度α、βに近づくほどロール成形機１１には第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４の双方が備えられている。従って、金属板１４の折曲げ角度α、βが大きくなるほど難しくなるロール成形を円滑に、しかも精度良く行うことができる。

（５）前記複数のロール成形機１１のうち、金属板１４の折曲げ角度α、βが９０°である成形品を成形する場合に、金属板１４の折曲げ角度α、βが４５°以上の折曲げを行うロール成形機１１には第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４が備えられている。このため、折曲げ角度α、βが大きい金属板１４のロール成形を容易かつ高精度に実施することができる。

（６）前記成形品は、金属板１４の折曲げ角度α、βが９０°の溝形鋼又はリップ部２０を有するリップ溝形鋼である。そのため、折曲げ角度α、βの大きい成形品を、ロール成形によって精度良く、連続的に製造することができる。

なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態において、第１皿ばね３１及び第２皿ばね３４のいずれか一方を省略してもよい。

・前記第１付勢部材又は第２付勢部材として、コイルスプリングを使用したり、合成ゴムとしてポリウレタンゴム、シリコーンゴム等を使用したりしてもよい。
・前記成形品として、例えば前記第１段〜第１０段のロール成形機１１を使用し、金属板１４の折曲げ角度αが９０°の溝形鋼を成形してもよい。

・前記実施形態において、リップ部２０を成形するロール成形機１１の段数やフランジ部１９を成形するロール成形機１１の段数を、金属板１４の厚さ等に応じて適宜増減してもよい。

・前記実施形態において、リップ部２０を成形するロール成形機１１のうちの第１皿ばね３１を有するロール成形機１１の段数やフランジ部１９を成形するロール成形機１１のうちの第２皿ばね３４を有するロール成形機１１の段数を、金属板１４の厚さ等によって適宜変更してもよい。

１０…ロール成形装置、１１…ロール成形機、１１ａ…スイング式ロール成形機、１１ｂ…非スイング式ロール成形機、１４…金属板、１６…上部ロール、１７…下部ロール、１７ｂ…下部補助ロール、１８…ウェブ、１９…フランジ部、２０…リップ部、２１…成形品としてのリップ溝形鋼、３１…第１付勢部材としての第１皿ばね、３４…第２付勢部材としての第２皿ばね、α、β…折曲げ角度。

Claims (7)

1. ロール成形ラインに沿って複数のロール成形機を配置し、各ロール成形機に帯状の金属板を通過させ、金属板の平坦なウェブの幅方向の両端部を折曲げ加工した成形品を製造するロール成形装置であって、
   前記複数のロール成形機のうち少なくとも一部のロール成形機には、ロールを金属板のウェブの厚さ方向において金属板側へ付勢する第１付勢部材及び金属板のウェブの幅方向において金属板側へ付勢する第２付勢部材の少なくとも一方を備えたことを特徴とするロール成形装置。
2. 前記複数のロール成形機のうち少なくとも一部のロール成形機には、第１付勢部材及び第２付勢部材の双方を備えている請求項１に記載のロール成形装置。
3. 前記第１付勢部材及び第２付勢部材は、スプリング又はゴム状弾性体で形成されている請求項１又は請求項２に記載のロール成形装置。
4. 前記スプリングは皿ばねであり、ゴム状弾性体は合成ゴムである請求項３に記載のロール成形装置。
5. 前記複数のロール成形機のうち、成形品となる金属板の折曲げ角度に近づくほどロール成形機には第１付勢部材及び第２付勢部材の双方が備えられている請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のロール成形装置。
6. 前記複数のロール成形機のうち、金属板の折曲げ角度が９０°である成形品を成形する場合に金属板の折曲げ角度が４５°以上の折曲げを行うロール成形機には第１付勢部材及び第２付勢部材が備えられている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロール成形装置。
7. 前記成形品は、金属板の折曲げ角度が９０°の溝形鋼又はリップ部を有するリップ溝形鋼である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のロール成形装置。