JP2018034173A - ロール成形装置及び長尺状部材の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲形状だけでなく、ねじり形状が付与された長尺状部品を簡単かつ迅速に形成することが可能なロール成形装置及び長尺状部材の成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】ロール成形装置１は、１対のロールを有し、ロール間において長尺材１０が通過する複数のロール部を備え、複数のロール部は、設置位置及び設置方向が固定された材料支持ロール部３と、材料支持ロール部３に隣り合って設けられ、材料支持ロール部３を通過した長尺材１０の進行方向を傾かせるようにロールの設置方向が回動する３次元曲げロール部４と、３次元曲げロール部４に隣り合って設けられ、３次元曲げロール部４を通過した長尺材１０の進行方向に応じてロールの設置方向が回動しつつ、長尺材１０を長尺状部材の軸線周りに傾かせるようにロールの設置方向が回動するねじり成形ロール部５とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、ロール成形装置及び長尺状部材の成形方法に関するものである。

断面がＺ形、Ｌ形、ハット形等の長尺状部材に対して曲げ加工を施す際、ロール成形装置を用いた成形方法が知られている。ロール成形装置は、複数組の１対のロールを備えており、曲げ加工を行う場合、長尺状部材が通過する高さ方向の位置又は水平方向の位置が異なるように、各組のロールの設置位置が設定されている。これにより、１対のロール間に成形前の長尺状部材を通した後、別の１対のロール間に長尺状部材を通すことで、長尺状部材の長手方向に湾曲形状が付与される。

下記の特許文献１から３には、ロール成形機を用いて、長尺状部材に対し曲げ加工を行い、湾曲形状を有する長尺状部材を形成することが記載されている。

特公昭６０−３３５６９号公報 特公平３−６７４４９号公報 特公平１−４０６９１号公報

航空機の胴体等に用いられる構造用部材、例えばストリンガー（縦通材）は、断面がＺ形、ハット形等を有し、長手方向に断面が一様な長尺状部材である。航空機の胴体は、単に円筒形状を有するだけでなく、機体の長軸方向（機軸方向）に沿って径が変化する形状を有している。そのため、胴体表面に沿って設けられるストリンガーには、湾曲形状だけでなく、ねじり形状が付与されたものが使用される。

一方、上述したロール成形装置では、長尺状部材に対して湾曲形状とは別にねじり形状を付与することができない。そのため、湾曲形状が付与された長尺状部材に対して作業員が手作業でねじり加工を施す方法や、湾曲とねじれを有する金型に対して、成形前の長尺状部材を引っ張りながら押し付ける方法（ストレッチ成形）が行われている。しかし、手作業による加工は、作業員の熟練度が必要であり、また、作業時間が多くかかるという問題がある。

また、上述したとおり、航空機の胴体等は、複雑な形状を有することから、航空機用の長尺状部品は、同一形状を有する場合が少なく、多種類の部品を形成する必要がある。そのため、金型を用いたストレッチ成形方法は、航空機部品を製造する場合、多種類の金型を用意する必要があり、費用対効果が低い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、湾曲形状だけでなく、ねじり形状が付与された長尺状部品を簡単かつ迅速に形成することが可能なロール成形装置及び長尺状部材の成形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のロール成形装置及び長尺状部材の成形方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第１態様に係るロール成形装置は、１対のロールを有し、前記ロール間において長尺状部材が通過する複数のロール部を備え、前記複数のロール部は、設置位置及び設置方向が固定された第１ロール部と、前記第１ロール部に隣り合って設けられ、前記第１ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向を傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第２ロール部と、前記第２ロール部に隣り合って設けられ、前記第２ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向に応じて前記ロールの設置方向が回動しつつ、前記長尺状部材を前記長尺状部材の軸線周りに傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第３ロール部とを有する。

この構成によれば、第１ロール部の隣に第２ロール部が設けられ、さらに、第２ロール部の隣に第３ロール部が設けられており、第１ロール部を通過した長尺状部材は、第２ロール部へ送られて第２ロール部を通過し、その後、第２ロール部を通過した長尺状部材は、第３ロール部へ送られて第３ロール部を通過する。
第１ロール部を通過した長尺状部材の進行方向を傾かせるように、第２ロール部に設けられたロールの設置方向が回動することによって、第２ロール部における長尺状部材の通過方向が傾く。その結果、設置位置及び設置方向が固定された第１ロール部と、長尺状部材の通過方向が傾いた第２ロール部との関係によって、第２ロール部を通過した長尺状部材は、湾曲形状に曲がる。
また、第２ロール部を通過した長尺状部材の進行方向に応じて、第３ロール部に設けられたロールの設置方向が回動する。このとき、第２ロール部を通過して湾曲形状に曲がった長尺状部材に対し、更に湾曲形状が付与されないように、第３ロール部の設置位置及び設置方向が調整されることが望ましい。
さらに、長尺状部材を長尺状部材の軸線周りに傾かせるように、第３ロール部に設けられたロールの設置方向が回動することによって、第３ロール部を通過する長尺状部材の軸線周りの傾きが変化する。その結果、第２ロール部を通過した長尺状部材は、ねじれが生じる。

上記第１態様において、前記複数のロール部を通過している前記長尺状部材の長さ方向の位置を検出する検出部と、前記検出部で検出された位置に基づいて、前記第２ロール部に設けられた前記ロールの設置方向の回動量を調整する第１調整部と、前記検出部で検出された位置に基づいて、前記第３ロール部に設けられた前記ロールの設置方向の回動量を調整する第２調整部とを備えてもよい。

この構成によれば、検出部によって検出された長尺状部材の長さ方向の位置に基づいて、第１調整部が、第２ロール部に設けられたロールの設置方向の回動量を調整することによって、長尺状部材の長さ方向の所定位置に、所定の曲率を有するように、湾曲形状を有する長尺状部材を形成できる。また、検出部によって検出された長尺状部材の長さ方向の位置に基づいて、第２調整部が、第３ロール部に設けられたロールの設置方向の回動量を調整することによって、長尺状部材の長さ方向の所定位置に、長尺状部材の軸線周りに所定の角度だけ回転するように、ねじり形状を有する長尺状部材を形成できる。

上記第１態様において、前記検出部は、前記長尺状部材の送り量を検出する送り量検出部を有し、検出された送り量、及び、前記検出部と前記複数のロール部の間の長さに基づいて、前記複数のロール部を通過している前記長尺状部材の長さ方向の位置を検出してもよい。

この構成によれば、送り量検出部において長尺状部材の送り量が検出され、検出された送り量、及び、検出部と複数のロール部の間の長さに基づいて、複数のロール部を通過している長尺状部材の長さ方向の位置が検出される。

上記第１態様において、予め成形後の長尺状部材の形状が記録された記憶部を更に備え、前記第１調整部又は前記第２調整部は、前記記憶部に予め記録された成形後の長尺状部材の形状に基づいて、前記第２ロール部又は前記第３ロール部に設けられた前記ロールの設置方向の回動量を調整してもよい。

この構成によれば、記憶部に予め記録された成形後の長尺状部材の形状に基づいて、第２ロール部又は第３ロール部に設けられたロールの設置方向の回動量が調整され、第２ロール部又は第３ロール部を通過した長尺状部材は、所定の形状に形成される。

上記第１態様において、前記第２ロール部又は前記第３ロール部は、前記第１ロール部における前記長尺状部材の通過方向に対して垂直方向の少なくとも二つの軸を中心にして、前記ロールの設置方向が回動してもよい。

この構成によれば、ロールの設置方向が、少なくとも二つの軸を中心にして回動することから、第２ロール部における長尺状部材の通過方向を任意の方向に傾けることができ、第２ロール部を通過した長尺状部材を所定の形状に形成することができる。

本発明の第２態様に係るロール成形装置は、１対のロールを有し、前記ロール間において長尺状部材が通過する複数のロール部を備え、複数のロール部は、設置位置及び設置方向が固定された第１ロール部と、前記第１ロール部に隣り合って設けられ、前記長尺状部材を前記長尺状部材の軸線周りに傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第３ロール部と、前記第３ロール部に隣り合って設けられ、前記第３ロール部を通過した前記長尺状部材の軸線周りの傾きに応じて前記ロールの設置方向が回動しつつ、前記第３ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向を傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第４ロール部とを有する。

本発明の第３態様に係る長尺状部材の成形方法は、１対のロールを有し、前記ロール間において長尺状部材が通過する複数のロール部を備え、複数のロール部は、設置位置及び設置方向が固定された第１ロール部と、前記第１ロール部に隣り合って設けられ、前記ロールの設置方向が回動する第２ロール部と、前記第２ロール部に隣り合って設けられ、前記ロールの設置方向が回動する第３ロール部と、を有するロール成形装置を用いた長尺状部材の成形方法であって、前記第１ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向を傾かせるように、前記第２ロール部において、前記ロールの設置方向を回動するステップと、前記第２ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向に応じて前記ロールの設置方向が回動しつつ、前記長尺状部材を前記長尺状部材の軸線周りに傾かせるように、前記第２ロール部において、前記ロールの設置方向を回動するステップとを有する。

本発明によれば、湾曲形状だけでなく、ねじり形状が付与された長尺状部品を簡単かつ迅速に形成することができる。

本発明の一実施形態に係るロール成形装置を示す縦断面図であり、図２のI−I線で切断した断面図である。 本発明の一実施形態に係るロール成形装置を示す横断面図であり、図１のII−II線で切断した断面図である。 本発明の一実施形態に係るロール成形装置のねじり成形ロール部を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るロール成形装置の制御部を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るロール成形装置を示す横断面図であり、３次元曲げロール部及びねじり成形ロール部が移動した状態を示している。 本発明の一実施形態に係るロール成形装置のねじり成形ロール部を示す縦断面図であり、回動部及びロールが回動した状態を示している。

以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態において加工される長尺材１０は、例えばアルミニウム合金製等の金属製であり、一方向に長い長尺状部材である。長尺材１０の断面形状は、例えば、Ｚ字形状、Ｌ字形状、又は、ハット形等であり、長手方向に沿って断面が一様である。本実施形態に係るロール成形装置１によって加工された長尺材１０は、湾曲形状、及び、ねじり形状が付与され、例えば、航空機部品（ストリンガー）などとして用いられる。

本実施形態に係るロール成形装置１は、図１及び図２に示すように、材料送りロール部２と、材料支持ロール部３と、３次元曲げロール部４と、ねじり成形ロール部５と、検出部６と、制御部７と、台座部８などを備える。台座部８には、材料送りロール部２と、材料支持ロール部３と、３次元曲げロール部４と、ねじり成形ロール部５が載置され、長尺材１０の流れ方向の上流側から、材料送りロール部２、材料支持ロール部３、３次元曲げロール部４、ねじり成形ロール部５の順番に設置されている。

材料送りロール部２は、１対のロール２１が２組と、ロール２１を支持する支持部２２と、ロール２１を回転させるモータ等の駆動部（図示せず。）などを備える。
ロール２１は、長尺材１０の断面形状に合わせた表面形状を有しており、二つのロール２１間に長尺材１０を密着して挟むことができる。すなわち、長尺材１０の断面がＺ形である場合、長尺材１０の凸部に対応してロール２１は凹状に形成されており、長尺材１０の凹部に対応してロール２１は凸状に形成されている。

ロール２１は、駆動部によってロール２１の軸周りに回転し、二つのロール２１で挟持された長尺材１０を一定の速度で一方向に送る。これにより、長尺材１０は、長尺材１０の長手方向に送られていく。

材料支持ロール部３は、１対のロール２４と、ロール２４を支持する支持部２５などを備える。
ロール２４は、材料送りロール部２のロール２１と同様に、長尺材１０の断面形状に合わせた表面形状を有しており、長尺材１０を密着して挟むことができる。ロール２４は、支持部２５において軸周りに自由に回転可能に支持されており、長尺材１０が通過することによって、摩擦力により軸周りに回転する。

材料送りロール部２において長尺材１０が通過する位置と、材料支持ロール部３において長尺材１０が通過する位置は、同一の直線上にある。材料支持ロール部３を通過した長尺材１０は、材料支持ロール部３に入る前と同一の方向で、３次元曲げロール部４へ送られる。
材料送りロール部２の設置位置及び設置方向は、固定されている。

３次元曲げロール部４は、１対のロール２６と、ロール２６を支持する支持部２７などを備える。
ロール２６は、材料送りロール部２のロール２１と同様に、長尺材１０の断面形状に合わせた表面形状を有しており、長尺材１０を密着して挟むことができる。ロール２６は、支持部２７において軸周りに自由に回転可能に支持されており、長尺材１０が通過することによって、摩擦力により軸周りに回転する。

ロール２６に入る長尺材１０は、材料支持ロール部３のロール２４から出た長尺材１０と同一の高さであり、長尺材１０の進行方向に対して垂直方向かつ水平面に対して平行な方向の位置も同一である。

３次元曲げロール部４において、二つのロール２６間を通過する長尺材１０の方向をＸ_１軸とし、Ｘ_１軸に対して垂直方向かつ水平面に対して平行な方向をＹ_１軸とし、Ｘ_１軸に対して垂直方向かつ鉛直方向に対して平行な方向をＺ_１軸とする。

３次元曲げロール部４は、１対のロール２６をＺ_１軸周りに回動する回動部２８と、１対のロール２６をＹ_１軸周りに回動する回動部２９を有する（図４参照）。なお、回動部２８，２９は、１対のロール２６を回動させるための通常用いられる機械的な構成を適用でき、ここでは詳細な説明及び図示を省略する。

回動部２８によってロール２６がＺ_１軸周りに回動した場合、ロール２６は、図５に示すように、ロール２６の入口部よりも手前の長尺材１０の進行方向に対して、ロール２６の出口部が左方向又は右方向に移動する。

ロール２６がＺ_１軸周りに回動しているとき、３次元曲げロール部４を通過した長尺材１０は、通過方向が傾き、３次元曲げロール部４を通過することによって、長尺材１０は、３次元曲げロール部４に入る前に対して、左方向又は右方向に向けて送られる。その結果、材料支持ロール部３と３次元曲げロール部４との位置関係や、材料支持ロール部３と３次元曲げロール部４における長尺材１０の送り方向の違いによって、３次元曲げロール部４を通過した長尺状部材は、Ｚ_１軸周りの曲率を有するように、湾曲形状に曲がる。

回動部２９によってロール２６がＹ_１軸周りに回動した場合、ロール２６は、ロール２６の入口部よりも手前の長尺材１０の進行方向に対して、ロール２６の出口部が上方向又は下方向に移動する。

ロール２６がＹ_１軸周りに回動しているとき、３次元曲げロール部４を通過した長尺材１０は、通過方向が傾き、３次元曲げロール部４を通過することによって、長尺材１０は、３次元曲げロール部４に入る前に対して、上方向又は下方向に向けて送られる。その結果、材料支持ロール部３と３次元曲げロール部４との位置関係や、材料支持ロール部３と３次元曲げロール部４における長尺材１０の送り方向の違いによって、３次元曲げロール部４を通過した長尺状部材は、Ｙ_１軸周りの曲率を有するように、湾曲形状に曲がる。

成形して取得する長尺材１０の湾曲形状に基づいて、回動部２８，２９は、同時に回動されてもよいし、回動部２８，２９のうちいずれか一方のみが回動されてもよい。

ねじり成形ロール部５は、１対のロール３０と、ロール３０を支持する支持部３１などを備える。
ロール３０は、材料送りロール部２のロール２１と同様に、長尺材１０の断面形状に合わせた表面形状を有しており、長尺材１０を密着して挟むことができる。ロール３０は、支持部２７において軸周りに自由に回転可能に支持されており、長尺材１０が通過することによって、摩擦力により軸周りに回転する。

ねじり成形ロール部５には、３次元曲げロール部４から湾曲形状を有する長尺材１０が送られてくる。ねじり成形ロール部５は、長尺材１０の進行方向に応じた位置に設置される。また、ねじり成形ロール部５は、３次元曲げロール部４で形成された湾曲形状の長尺材１０に対し、更に湾曲形状が付与されないように、ロール３０の設置位置及び設置方向が調整される。

ねじり成形ロール部５において、二つのロール３０間を通過する長尺材１０の方向をＸ_２軸とし、Ｘ_２軸に対して垂直方向かつ水平面に対して平行な方向をＹ_２軸とし、Ｘ_２軸に対して垂直方向かつ鉛直方向に対して平行な方向をＺ_２軸とする。

ねじり成形ロール部５は、１対のロール３０をＺ_２軸周りに回動する回動部３２と、１対のロール３０をＹ_２軸周りに回動する回動部３３と、１対のロール３０をＸ_２軸周りに回動する回動部３４を有する（図４参照）。なお、回動部３２，３３，３４は、１対のロール３０を回動させるための通常用いられる機械的な構成を適用でき、ここでは詳細な説明及び図示を省略する。

回動部３２によってロール３０がＺ_２軸周りに回動した場合、図５に示すように、ロール３０は、ロール３０の入口部よりも手前の長尺材１０の進行方向に対して、ロール３０の出口部が左方向又は右方向に移動する。

ロール３０がＺ_２軸周りに回動しているとき、ねじり成形ロール部５を通過した長尺材１０は、通過方向が傾き、ねじり成形ロール部５を通過することによって、長尺材１０は、ねじり成形ロール部５に入る前に対して、左方向又は右方向に向けて送られる。このとき、３次元曲げロール部４で形成された湾曲形状の長尺材１０に対し、更に湾曲形状が付与されないように、３次元曲げロール部４とねじり成形ロール部５との位置関係や、３次元曲げロール部４とねじり成形ロール部５における長尺材１０の送り方向を考慮して、ロール３０の設置方向が設定される。

回動部３３によってロール３０がＹ_２軸周りに回動した場合、ロール３０は、ロール３０の入口部よりも手前の長尺材１０の進行方向に対して、ロール３０の出口部が上方向又は下方向に移動する。

ロール３０がＹ_２軸周りに回動しているとき、ねじり成形ロール部５を通過した長尺材１０は、通過方向が傾き、ねじり成形ロール部５を通過することによって、長尺材１０は、ねじり成形ロール部５に入る前に対して、上方向又は下方向に向けて送られる。３次元曲げロール部４で形成された湾曲形状の長尺材１０に対し、更に湾曲形状が付与されないように、３次元曲げロール部４とねじり成形ロール部５との位置関係や、３次元曲げロール部４とねじり成形ロール部５における長尺材１０の送り方向を考慮して、ロール３０の設置方向が設定される。

成形して取得する長尺材１０の湾曲形状に基づいて、回動部３２，３３は、同時に回動されてもよいし、回動部３２，３３のうちいずれか一方のみが回動されてもよい。

回動部３４によってロール３０がＸ_２軸周りに回動した場合、ロール３０は、二つのロール３０間を通過する長尺材１０の通過方向を中心軸として回動する。

ロール３０がＸ_２軸周りに回動しているとき、ねじり成形ロール部５を通過した長尺材１０は、長手方向の軸を中心にして回転し、ねじり成形ロール部５を通過することによって、長尺材１０は、ねじり成形ロール部５に入る前に対して、ねじり形状が生じる。このとき、ねじり成形ロール部５によって付与したいねじり形状を考慮して、ロール３０のＸ_２軸周りの回動角度が設定される。

ロール３０を支持する支持部３１の回動部３４は、図３に示すように、円環形状のロール固定部３５を有する。ロール３０は、ロール固定部３５を介して、支持部３１に支持される。ロール固定部３５の円環部材の外周面は、歯車が形成されており、台形ねじ３６と噛み合っている。台形ねじ３６は、モータ３７によって回転駆動される。ロール固定部３５は、図６に示すように、モータ３７が駆動することによって、ロール固定部３５の円環部材の中心周りに回転し、その結果、ロール３０がＸ_２軸周りに回動する。

本実施形態では、湾曲形状が付与された長尺材１０に対して、ねじり形状を付与することから、長尺材１０の弾性力によって、ロール３０及び回動部３４には大きな負荷がかかる。そこで、上述したとおり、台形ねじ３６を用いたり、モータ３７においてブレーキ機能を備えるものを適用したりすることが望ましい。これにより、ロール３０及び回動部３４に大きな負荷がかかった場合でも、ロール３０の設置方向が強固に固定され、ロール３０の設置方向を一定に保ったまま加工することが可能になる。

検出部６は、例えば、ゴムが表面に巻かれたロール等の回転体であり、材料送りロール部２の入口側又は出口側に設けられる。検出部６は、長尺材１０と接触して、回転体の回転数や回転角度に基づいて、長尺材１０の通過長さ、すなわち、材料送りロール部２によって送られた長尺材１０の送り量を算出する。その結果、検出部６は、検出部６から３次元曲げロール部４までの長さに基づいて、３次元曲げロール部４を通過している長尺材１０の長さ方向の位置を検出する。ねじり成形ロール部５を通過している長尺材１０の長さ方向の位置についても、検出部６からねじり成形ロール部５までの長さに基づいて、算出される。

制御部７は、図４に示すように、第１調整部１１と、第２調整部１２と、記憶部１３などを備える。制御部７は、例えばコンピュータであり、プログラムによって作動する。
記憶部１３は、メモリであって、記憶部１３には、成形後の長尺材１０の形状が予め記録されている。

第１調整部１１は、記憶部１３に予め記録された成形後の長尺状部材の形状と、検出部６で検出された位置に基づいて、３次元曲げロール部４に設けられたロール２６の設置方向の回動量を決定し、決定された回動量を回動部２８，２９に送信する。これにより、第１調整部１１によって、ロール２６の設置方向の回動量が調整される。すなわち、第１調整部１１は、回動部２８におけるロール２６のＺ_１軸周りの回動量、回動部２９におけるロール２６のＹ_１軸周りの回動量を調整する。

第１調整部１１が、３次元曲げロール部４に設けられたロール２６の設置方向の回動量を調整することによって、長尺材１０の長さ方向の所定位置に、所定の曲率を有するように、湾曲形状を有する長尺材１０を形成できる。

また、第２調整部１２は、記憶部１３に予め記録された成形後の長尺状部材の形状と、検出部６で検出された位置に基づいて、ねじり成形ロール部５に設けられたロール３０の設置方向の回動量を決定し、決定された回動量を回動部３２，３３，３４に送信する。これにより、第２調整部１２によって、ロール３０の設置方向の回動量が調整される。すなわち、第２調整部１２は、回動部３２におけるロール３０のＺ_１軸周りの回動量、回動部３３におけるロール３０のＹ_１軸周りの回動量、回動部３４におけるロール３０のＸ_２軸周りの回動量を調整する。

第２調整部１２が、ねじり成形ロール部５に設けられたロール３０の設置方向の回動量を調整することによって、長尺材１０の長さ方向の所定位置に、長尺材１０の軸線周りに所定の角度だけ回転するように、ねじり形状を有する長尺材１０を形成できる。

次に、本実施形態に係るロール成形装置の動作について説明する。
まず、材料送りロール部２の駆動部の運転を開始させ、ロール２１を回転させる。そして、長尺材１０を材料送りロール部２のロール２１の間に設置し、長尺材１０を長尺材１０の軸方向に送る。長尺材１０は、ロール成形装置１における材料送りロール部２からねじり成形ロール部５までの長さよりも長く、長尺材１０は常に材料送りロール部２によって送られ続ける。

このとき、材料送りロール部２の入口側又は出口側に設けられた検出部６は、長尺材１０が検出部６を通過した長さを検出し、その結果に基づいて、３次元曲げロール部４又はねじり成形ロール部５を通過している長尺材１０の長さ方向の位置を検出する。

材料送りロール部２から出た長尺材１０は、材料支持ロール部３へ送られる。材料支持ロール部３では、ロール２４の設置位置及び設置方向は固定されており、長尺材１０は、材料支持ロール部３に入る前と同一の方向で、３次元曲げロール部４へ送られる。

検出部６で検出された３次元曲げロール部４を通過している長尺材１０の長さ方向の位置と、記憶部１３に予め記録された成形後の長尺状部材の形状とに基づいて、３次元曲げロール部４に設けられたロール２６の設置方向の回動量が決定される。そして、回動部２８におけるロール２６のＺ_１軸周りの回動量、回動部２９におけるロール２６のＹ_１軸周りの回動量が調整される。

その結果、ロール２６がＺ_１軸周り又はＹ_１軸周りに回動しているとき、３次元曲げロール部４を通過した長尺材１０は、通過方向が傾き、３次元曲げロール部４を通過した長尺状部材は、Ｚ_１軸周り又はＹ_１軸周りの曲率を有するように、湾曲形状に曲がる。なお、回動部２８と回動部２９の両方が調整されてもよく、この場合、Ｚ_１軸周りとＹ_１軸周りの両方の曲率を有するように、長尺材１０が湾曲形状に曲げられる。

次に、３次元曲げロール部４から出た長尺材１０は、ねじり成形ロール部５へ送られる。３次元曲げロール部４で湾曲形状に形成された長尺材１０は、進行方向も曲率を有しており、その曲率に応じて、ねじり成形ロール部５のロール３０の設置方向が調整される。このとき、ねじり成形ロール部５において、長尺材１０に対して湾曲形状が更に付与されないように、ロール３０の設置方向が決定される。

検出部６で検出されたねじり成形ロール部５を通過している長尺材１０の長さ方向の位置と、記憶部１３に予め記録された成形後の長尺状部材の形状とに基づいて、ねじり成形ロール部５に設けられたロール３０の設置方向の回動量が決定される。そして、回動部３２におけるロール３０のＺ_２軸周りの回動量、回動部３３におけるロール３０のＹ_２軸周りの回動量が調整される。

通過している長尺材１０の湾曲形状に応じて、ロール３０がＺ_２軸周り又はＹ_２軸周りに回動することによって、長尺材１０に対して湾曲形状が更に付与されることなく、長尺材１０は、ねじり成形ロール部５を通過していく。

また、検出部６で検出されたねじり成形ロール部５を通過している長尺材１０の長さ方向の位置と、記憶部１３に予め記録された成形後の長尺状部材の形状とに基づいて、ねじり成形ロール部５に設けられたロール３０のＸ_２軸周りの回動量が調整される。

これにより、ねじり成形ロール部５を通過した長尺材１０は、長手方向の軸を中心にして回転し、長尺材１０は、ねじり成形ロール部５に入る前に対して、ねじり形状が生じる。

３次元曲げロール部４における回動量の調整、ねじり成形ロール部５における回動量の調整は、長尺材１０のある決められた所定長さ毎に実施される。所定長さは、成形後の長尺材１０の形状に応じて決定される。

以上、本実施形態によれば、３次元曲げロール部４において長尺材１０に対して湾曲形状が付与される。また、ねじり成形ロール部５では、長尺材１０に対する湾曲形状の付与が行われないように、ロール３０のＺ_２軸周りの回動量及びＹ_２軸周りの回動量が調整される。

さらに、ねじり成形ロール部５では、長尺材１０に対する湾曲形状の付与が行われないように、ねじり形状の付与が行われるため、１軸周り又は２軸周りの湾曲形状を有しつつ、ねじり形状を有する長尺材１０が形成される。

発明者らは、本実施形態と異なり、３次元曲げロール部４を設けずに、材料支持ロール部３の後、ねじり成形ロール部５に長尺材１０が送られる構成として、ねじり成形ロール部５において、湾曲形状とねじり形状の両方の付与を行うことを試みた。この場合、長尺材１０の長手方向の所定位置に、目標とした湾曲形状とねじり形状を得ることができなかった。具体的には、一軸周りのみに湾曲形状を付与するように、ロールの設置方向を設定しているにもかかわらず、ロール通過後の長尺材は、２軸周りに湾曲形状が付与されてしまうという結果が得られた。このような成形結果となる一つの理由として、長尺材が異形断面であって、かつ、長手方向にねじり形状がある場合、断面二次モーメントが長手方向に沿って変化するためと考えられる。

一方、上述した構成のとおり、材料支持ロール部３の後、３次元曲げロール部４を設けて、さらにその後に、ねじり成形ロール部５に長尺材１０が送られる構成とし、さらに、ねじり成形ロール部５では、長尺材１０に対する湾曲形状の付与が行われないように設定したところ、長尺材１０の長手方向の所定位置に、目標とした湾曲形状とねじり形状を得ることができた。

また、本実施形態では、検出部６において長尺材１０の通過長さ、長尺材１０の送り量を算出しながら、３次元曲げロール部４又はねじり成形ロール部５を通過している長尺材１０の長さ方向の位置を検出している。そして、その検出結果に基づいて、３次元曲げロール部４のロール２６や、ねじり成形ロール部５のロール３０の設置方向が調整されるため、長尺材１０を送りながら、長尺材１０の長さ方向の位置に応じた湾曲形状やねじり形状を付与することができる。その結果、長尺材１０の長手方向に沿って、湾曲形状やねじり形状が変化した長尺材１０を形成できる。

なお、上述した実施形態では、ロール成形装置１が、長尺材１０の流れ方向の上流側から、材料支持ロール部３、３次元曲げロール部、ねじり成形ロール部５の順番に設置される場合について説明したが、本発明は、この例に限定されない。すなわち、材料支持ロール部３、ねじり成形ロール部５、３次元曲げロール部４の順番に設置されてもよい。この場合、まず、ねじり成形ロール部５において、ねじり形状が付与され、その後、３次元曲げロール部４において、ねじり形状が付与されないようにしつつ、湾曲形状が付与される。本変形例では、ねじり成形ロール部５だけでなく、３次元曲げロール部４のほうも、１対のロール２６をＸ_１軸周りに回動する回動部を更に備える。これにより、ねじり成形ロール部５で付与されたねじり形状に基づいて、３次元曲げロール部４におけるロール２６を長尺材１０の長手方向の軸を中心にして回転させることができる。

１ ：ロール成形装置
２ ：材料送りロール部
３ ：材料支持ロール部
４ ：３次元曲げロール部
５ ：ねじり成形ロール部
６ ：検出部
７ ：制御部
８ ：台座部
１０ ：長尺材
１１ ：第１調整部
１２ ：第２調整部
１３ ：記憶部
２１ ：ロール
２２ ：支持部
２４ ：ロール
２５ ：支持部
２６ ：ロール
２７ ：支持部
２８ ：回動部
２９ ：回動部
３０ ：ロール
３１ ：支持部
３２ ：回動部
３３ ：回動部
３４ ：回動部
３５ ：ロール固定部
３６ ：台形ねじ
３７ ：モータ

Claims (7)

1. １対のロールを有し、前記ロール間において長尺状部材が通過する複数のロール部を備え、
   複数のロール部は、
   設置位置及び設置方向が固定された第１ロール部と、
   前記第１ロール部に隣り合って設けられ、前記第１ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向を傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第２ロール部と、
   前記第２ロール部に隣り合って設けられ、前記第２ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向に応じて前記ロールの設置方向が回動しつつ、前記長尺状部材を前記長尺状部材の軸線周りに傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第３ロール部と、
   を有するロール成形装置。
2. 前記複数のロール部を通過している前記長尺状部材の長さ方向の位置を検出する検出部と、
   前記検出部で検出された位置に基づいて、前記第２ロール部に設けられた前記ロールの設置方向の回動量を調整する第１調整部と、
   前記検出部で検出された位置に基づいて、前記第３ロール部に設けられた前記ロールの設置方向の回動量を調整する第２調整部と、
   を備える請求項１に記載のロール成形装置。
3. 前記検出部は、前記長尺状部材の送り量を検出する送り量検出部を有し、
   検出された送り量、及び、前記検出部と前記複数のロール部の間の長さに基づいて、前記複数のロール部を通過している前記長尺状部材の長さ方向の位置を検出する請求項２に記載のロール成形装置。
4. 予め成形後の長尺状部材の形状が記録された記憶部を更に備え、
   前記第１調整部又は前記第２調整部は、前記記憶部に予め記録された成形後の長尺状部材の形状に基づいて、前記第２ロール部又は前記第３ロール部に設けられた前記ロールの設置方向の回動量を調整する請求項２又は３に記載のロール成形装置。
5. 前記第２ロール部又は前記第３ロール部は、前記第１ロール部における前記長尺状部材の通過方向に対して垂直方向の少なくとも二つの軸を中心にして、前記ロールの設置方向が回動する請求項１から３のいずれか１項に記載のロール成形装置。
6. １対のロールを有し、前記ロール間において長尺状部材が通過する複数のロール部を備え、
   複数のロール部は、
   設置位置及び設置方向が固定された第１ロール部と、
   前記第１ロール部に隣り合って設けられ、前記長尺状部材を前記長尺状部材の軸線周りに傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第３ロール部と、
   前記第３ロール部に隣り合って設けられ、前記第３ロール部を通過した前記長尺状部材の軸線周りの傾きに応じて前記ロールの設置方向が回動しつつ、前記第３ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向を傾かせるように前記ロールの設置方向が回動する第４ロール部と、
   を有するロール成形装置。
7. １対のロールを有し、前記ロール間において長尺状部材が通過する複数のロール部を備え、前記複数のロール部は、
   設置位置及び設置方向が固定された第１ロール部と、
   前記第１ロール部に隣り合って設けられ、前記ロールの設置方向が回動する第２ロール部と、
   前記第２ロール部に隣り合って設けられ、前記ロールの設置方向が回動する第３ロール部と、を有するロール成形装置を用いた長尺状部材の成形方法であって、
   前記第１ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向を傾かせるように、前記第２ロール部において、前記ロールの設置方向を回動するステップと、
   前記第２ロール部を通過した前記長尺状部材の進行方向に応じて前記ロールの設置方向が回動しつつ、前記長尺状部材を前記長尺状部材の軸線周りに傾かせるように、前記第２ロール部において、前記ロールの設置方向を回動するステップと、
   を有する長尺状部材の成形方法。
   

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