JP2018111104A - ロール成形装置及びロール成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】切り欠き部を有する製品を製造する際に切り屑を確実に除去できるロール成形装置及びロール成形方法を提供する。【解決手段】ロール製造装置は、帯板状の金属材料を連続的に成形するロール成形機と、ロール成形機の下流に配置され、ロール成形機から出た金属材料の一部分を切り離すプレス機と、プレス機により切り離された切り屑を除去する屑落とし機と、金属材料の送り方向に対し交わる方向から金属材料に荷重をかける押し付け機と、を備える。押し付け機は、プレス機及び屑落とし機の下流に配置され、プレス機及び屑落とし機が作動する際に金属材料の幅方向の端部のうち一方の端部に荷重を加える。【選択図】図2

Description

本発明は、ロール成形装置及びロール成形方法に関し、特にロール成形後のプレス及び切り屑を落とす工程に関する。
従来、形鋼等を成形するロール成形装置は、アンコイラ、レベラ、ロール成形機、切断機の順に装置が配列されている。アンコイラによりコイル状の薄い鋼板などの金属材料は、コイルからほどかれ連続した板状の金属材料としてロール成形機内に入れられる。レベラにより、コイル状にされていた金属材料についていた円弧状のクセが水平に矯正された後、材料は所定の形状に成形するためのロール成形機に送り込まれる。ロール成形機において成形された金属材料は、切断機において所定の長さに切断され、製品形状にされる(例えば、特許文献1)。
特開2013−132667号公報
特許文献1を初めとするロール成形装置において、製品形状に切断する前に、ロール成形機により成形された金属材料の一部をプレスにより除去するプレス機が設けられている場合がある。金属材料は、ロール成形機において帯板状から断面が立体的な形状に成形される。金属材料は立体形状にロール成形されているため、ロール成形後のプレス工程において金属材料の立体形状に沿って金型で受けた状態でプレス加工をする必要がある。よって、プレスにより生じた切り屑は、切り欠き部に残した状態のままプレス機を出て、プレス機の下流に位置する屑落とし機で金属材料から落とすことになる。しかし、ロール成形された金属材料の幅方向の端部のうち一方の端部を、一部分だけプレス機で切り欠くと、金属材料は、切り欠き部側が凹になるように反る。金属材料は、切り欠かれた端部側が凹むように反っている。そのため、切り欠き部の開放端の幅が狭くなるように変形し、切り欠き部に残っている切り屑が切り欠き部の狭くなった開放端に挟まる。すると、切り屑は、切り欠き部に挟まったまま外れない。これにより、切り屑と切り欠き部の端面とが引っ掛かって屑落としができないという課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、ロール成形装置において、金属材料の幅方向の端部の一部を除去するプレスにより生じた切り屑を確実に落とせるロール成形装置及びロール成形方法を提供することを目的とする。
本発明に係るロール成形装置は、帯板状の金属材料を連続的に成形するロール成形機と、前記ロール成形機の下流に配置され、前記ロール成形機から出た前記金属材料の一部分を切り離すプレス機と、前記プレス機により切り離された切り屑を除去する屑落とし機と、前記金属材料の送り方向に対し交わる方向から前記金属材料に荷重をかける押し付け機と、を備え、前記押し付け機は、前記プレス機及び前記屑落とし機の下流に配置され、前記プレス機及び前記屑落とし機が作動する際に前記金属材料の幅方向の端部のうち一方の前記端部に荷重を加えるものである。
本発明に係るロール成形方法は、帯板状の金属材料をロール成形機に送り込み順次曲げ加工し所定の断面形状に加工するロール成形工程と、前記ロール成形工程を経た前記金属材料の幅方向の端部のうち一方の端部を部分的に切り離すプレス工程と、前記プレス工程で前記金属材料から切り離された切り屑を落とす屑落とし工程と、成形後の前記金属材料を所定の長さの製品に切断する切断工程と、を備え、前記端部のうち一方から荷重を加えた状態で、前記プレス工程と前記屑落とし工程とを行うものである。
本発明に係るロール成形装置及びロール成形方法は、上記の構成により、成形した金属材料の反りを矯正し、その状態でプレスによる切り欠き及び屑落としを行う。そのため、切り屑と金属材料の切り欠き部とのせりが解消され、切り屑が切り欠き部に引っ掛かり、切り屑が金属材料に残るのを抑制することができる。ひいては、切り屑が落とせないことによるロール成形装置の停止を抑制することができ、製品の生産効率を上げることができる。また、金属材料の反りの矯正を装置により自動化できるため、作業者の手作業により反り矯正を行うことがなく、ロール成形装置の安全性も向上する。
(a)は、本発明の実施の形態1に係るロール成形装置を上方から見た図であり、(b)は、(a)のロール成形装置を水平方向から見た図である。 図1のA部の拡大図である。 実施の形態1に係るロール成形機で成形される金属材料の一例を示す断面図である。 図1の金属材料を上方向から見た図である。 図2の押し付け機の拡大図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。各図は模式的に示すものであって、各部材の相対的な大きさや板厚等は図示する寸法に限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図において各部分に付された符号について、添え字(a、b等)を付していない場合は、添え字が付された符号を総称しているものとする。
[実施の形態1]
図1(a)は、本発明の実施の形態1に係るロール成形装置100を上方から見た図である。図1(b)は、図1(a)のロール成形装置100を水平方向から見た図である。図2は、図1のA部の拡大図である。図1は、本発明の実施の形態1におけるロール成形装置100の構成を示したものである。なお、図1に示されたロール成形装置100は、本発明のロール成形装置100の一例であって、ロール成形装置100を構成する各装置は、図1に示されたものに限定されない。各装置の配列や仕様は、ロール成形装置100により製造される製品、ロール成形装置100が設置される環境等に応じて適宜変更することが可能である。
(ロール成形装置100)
ロール成形は、細長い帯状の金属の板を幅方向に曲げて、断面形状が一様で長い製品をつくる方法の一つである。実施の形態1に係るロール成形装置100は、ロール成形機30を備えている。ロール成形機30は、2個1組の成形ロールを何セットか並べて配置されている。ロール成形機30は、帯板状の金属材料60を先端から順次各ロールセットの間を通して少しずつ曲げて最終断面形状に仕上げていく。金属材料60は、帯板状の金属をコイル状に巻いた素材を用い、寸法が長い製品を能率よく生産することができる。
実施の形態1におけるロール成形装置100は、金属材料60が送られる方向に向かって、アンコイラ70、レベラ71、ロール成形機30、プレス台20、及び取り出しテーブル74が順に並べられて構成される。そして、プレス台20の下流側の取り出しテーブル74の脇に押し付け機10a及び押し付け機10bが配置されている。なお、図1に示されるロール成形装置100の各機器の構成は一例であって、この形態のみに限定されるものではない。
アンコイラ70の上にあるのは、帯板状の金属が巻かれたコイルである。アンコイラ70は、コイル60aを支持して帯板状の金属材料60をほどくものである。アンコイラ70でほどかれた帯板状の金属材料60は、レベラ71に送られる。レベラ71は、金属材料60がコイル状態であった時の巻きぐせ等のひずみを取るものである。
レベラ71でひずみが取り除かれた材料は、ロール成形機30に導入される。ロール成形機30は、複数のロールセットを直列に配列して構成されている。各ロールセットは、それぞれが複数のロールにより構成されている。ロールは、レベラ71側から下流の方に向けて材料を送るように回転しており、各ロールセットを通過した金属材料60が順次下流側へ送られる。
各ロールセットは、帯板状の金属材料60が所定の形状になるようにロールの形状が設計されている。ロール成形機30に入った帯板状の金属材料60bは、最初は平板形状であるが、最初のロールセットに入ったところでロール形状に沿った形状に塑性変形され、次のロールセットに送られる。金属材料60は、各ロールセットを通過するごとに徐々に塑性変形され、最後のロールセットを出た後の金属材料60cは所望の断面形状になる。なお、図1において、9台のロールセットがロール成形機30上に配置されているが、ロールセットの数はこれに限定されない。ロール成形装置100により成形される製品の形状の複雑度合い、曲げ箇所数、断面形状の高さ寸法等の要素によって、ロール数は適宜決定することができる。
ロール成形機30で所望の断面形状に変形された金属材料60cは、プレス台20を通過する。プレス台20の上には、プレス機21、屑落とし機22、及び切断機23が配置されている。プレス台20は、金属材料60cの送り方向90に沿って水平に移動することができ、金属材料60cの送り速度に合わせて移動しながらプレス、屑落とし、及び切断の3工程を行う。金属材料60cは、プレス台20においてアンコイラ70からプレス台20を出たところまで連続した帯板であった金属材料60から切り離され、所定の長さを持ち所望の断面形状に成形された製品61となる。製品61は、取り出しテーブル74上に置かれ、順次ロール成形装置100から取り出され、後工程に運ばれる。
(プレス台20における加工)
ここで、プレス台20における加工について説明する。実施の形態1に係るロール成形装置100は、例えば母屋、ガードレールなどの長尺の製品61を製造するものである。製品61は、ロール成形機30で所定の断面形状に成形された金属材料60cを所定の長さに切断しただけではなく、一部に切り欠き形状を有する。プレス台20は、金属材料60cの送り方向90に沿って前後に移動可能に構成されており、金属材料60cの送り速度に同期して動きながらプレス工程と屑落とし工程と切断工程とを行う。
図3は、実施の形態1に係るロール成形機30で成形される金属材料60cの一例を示す断面図である。ロール成形機30で成形された金属材料60cは、例えば図3に示されるような断面形状に成形されている。金属材料60cは、帯板が鉤状に曲げられ、板の一部が板の他の部分に重なった立体的形状に形成されている。言い換えると、金属材料60cは、ある方向から見たときに板の一部により隠れて見えない部分がある形状になっている。図3の金属材料60cの端部65aに沿った点線で示されているものは、押し付け機10のローラー12の外形を示すものである。実施の形態1において、ローラー12が金属材料60cに接触する際は、図3に示されるように接触し、金属材料60cに荷重を加える。押し付け機10の動作については後述する。
図4は、図1の金属材料60cを上方向から見た図である。図4は、特にプレス台20に入った金属材料60cのプレス工程、屑落とし工程、及び切断工程における状態を示すものである。ロール成形機30から出た金属材料60cは、送り方向90へ送られ、プレス台20に入り、プレス機21で切り欠き部62が形成される。この工程をプレス工程と呼ぶ。プレス機21から金属材料60cが出る際に、金属材料60cから切り離された部分である切り屑63は、切り欠き部62に納まった状態になっている。切り欠き部62は、プレス機21から出た後に屑落とし機22に入る。屑落とし機22において、切り欠き部62に嵌っている切り屑63が叩き落とされる。叩き落とされた切り屑63は、ロール成形装置100から排出され、回収される。この工程を屑落とし工程と呼ぶ。
屑落とし機22で切り屑63を落とされた金属材料60cの切り欠き部62は、切断機23に送り込まれる。切断機23は、切り欠き部62の所定の位置で金属材料60cを切断する。この工程を切断工程と呼ぶ。金属材料60から切り離された製品61は、取り出しテーブル74で後工程に送られる。取り出しテーブル74は、送りローラー75が備えられている。送りローラー75は、取り出しテーブル74上の製品61を送り方向90に移動させるように回転している。
(押し付け機10の動作)
プレス台20において、金属材料60cは、プレス工程、屑落とし工程、及び切断工程により所定の長さの製品61にされる。図3に示されるように、金属材料60cは、立体的な形状に成形されており、また、図4に示されるように、プレス工程において金属材料60cの幅方向の端部65a、65bのうち一方の端部65aが部分的に切り欠かれる。すると、金属材料60cは、図4(a)に示される反り方向80に向かって反る。これは、プレス工程により端部の一部が除去され、もともと切り欠き部62にあった金属材料60cのロール成形による残留応力が除去されるためである。これにより、切り欠き部62が形成された方向に金属材料60cが反る。
切り欠き部62が設けられた端部側に金属材料60cが反る、すなわち図4(a)の反り方向80に向かって金属材料60cが反ると、切り欠き部62は、開放端64が閉じる方向、つまり開放端64同士が近づく方向に変形する。そのため、切り欠き部62に納まっている切り屑63は、切り欠き部62の開放端64の間に挟まれ、切り欠き部62の端面に引っ掛かった状態になる。すると、屑落とし機22において、切り屑63を叩き落とそうとしても切り屑63が切り欠き部62に引っ掛かってしまい落とすことができなくなる。よって、実施の形態1に係るロール成形装置100においては、プレス台20の下流側に押し付け機10a及び10bを設け、取り出しテーブル74の側方に位置している。押し付け機10は、プレス工程及び屑落とし工程において金属材料60cの端部65aを押すことにより金属材料60cの反りを矯正し、切り欠き部62と切り屑63との間に隙間をつくり、切り屑63を切り欠き部62から落としやすくしている。図4(a)、(b)に示される荷重81は、押し付け機10による金属材料60cの端部65aを押す荷重を示す。押し付け機10は、金属材料60cの切り欠き部62から離れた位置で、反り方向80と逆方向に金属材料60cを押している。言い換えると、押し付け機10により金属材料60cの端部65aに加えられる荷重81は、切り欠き部62を起点とする金属材料60cの反り方向に対向するように加えられている。なお、実施の形態1において、押し付け機10は2台設置されているが、更に多く設置しても良く、1つだけ設置しても良い。
図5は、図2の押し付け機10の拡大図である。押し付け機10は、シリンダ11とローラー12とを備える。シリンダ11は、ローラー12を金属材料60cの端部65に押し付ける荷重を発生させるものであり、空気の圧力により荷重を発生させる。ただし、シリンダ11は、空気の圧力により荷重を発生させるものに限定されず、例えば油圧、その他の機構により荷重を発生させてもよい。シリンダ11及びローラー12は、台座14の上に固定され、台座14は、床に固定されている。これにより、ローラー12から金属材料60cに安定して荷重を加えることができる。
また、シリンダ11は、荷重を変更することができる。例えば、成形する金属材料60の板厚及び成形された金属材料60cの断面形状に応じて金属材料60cの剛性が変化する。また、プレス工程において金属材料60cの幅方向の端部の一部を切り離し、切り欠き部62が形成されるが、切り欠き部62の大きさ及び形状により金属材料60cの反り量も変わる。よって、金属材料60cの仕様に合わせて適宜荷重を変更できるようにすると同一のロール成形装置100であっても複数の種類の製品を製造することができるという利点がある。
ローラー12は、母線形状が金属材料60cの幅方向の端部65の形状に沿った形状になっており、ローラー12の母線が金属材料60cに接触した状態でも金属材料60cが送り方向90に移動できるようになっている。ローラー12は、プレス機21で金属材料60cに切り欠き部62が形成される前に、金属材料60cの端部65に押し付けられる。この状態で、プレス機21により切り欠き部62が形成されると、プレス工程により金属材料60cが変形することなく切り欠き部62を形成することができる。また、金属材料60cの残留応力により図4(a)に示されている反り方向80に向かって反ろうとする金属材料60cの反りが矯正される。
ローラー12は、屑落とし工程においても金属材料60cの端部65に押し付けられている。金属材料60cは、プレス工程から屑落とし工程に移行するときに送り方向90に移動するが、ローラー12は送り方向90に沿って回転することができるため、金属材料60cはローラー12から押し付け荷重を受けていても抵抗なく移動することができる。屑落とし工程においても金属材料60cは、ローラー12から押し付け荷重を受けた状態であるため、残留応力による反りが矯正され、切り欠き部62と切り屑63との間に隙間が生じている。よって、切り屑63は、屑落とし機22により確実に金属材料60cから取り除くことができる。
実施の形態1において、押し付け機10は、ローラー12を金属材料60cの端部65aに押し付けていたが、これに限定されない。押し付け機10により、金属材料60cの端部65aに押し付け荷重が加わっている状態でも金属材料60cを送り方向に移動させることができれば、ローラー12はその他の手段に変更しても良い。例えば、金属材料60cとの摩擦抵抗が少ない部材を押し付ける等の手段であれば、回転体によらずとも金属材料60cの端部65に押し付け荷重を加えることができる。
プレス工程及び屑落とし工程が終了すると、金属材料60cの端部に接触していたローラー12は金属材料60cから離され、金属材料60cに加えられていた荷重が除かれる。そして、金属材料60cに形成された切り欠き部62は、プレス台20上の切断機23に送られ、所望の長さに切断される。実施の形態1においては、図4(c)に示されている切断部位66の位置で切断される。なお、切断部位66は、製品61の仕様に応じてその他の位置であってもよい。
(実施の形態1の効果)
(1)実施の形態1に係るロール成形装置100は、帯板状の金属材料60を連続的に成形するロール成形機30と、ロール成形機30の下流に配置され、ロール成形機30から出た金属材料60cの一部分を切り離すプレス機21と、プレス機21により切り離された切り屑63を除去する屑落とし機22と、金属材料60の送り方向に対し交わる方向から金属材料60cに荷重をかける押し付け機10と、を備える。押し付け機10は、プレス機21及び屑落とし機22の下流に配置され、プレス機21及び屑落とし機22が作動する際に金属材料60の幅方向の端部65a、65bのうち一方の端部65aに荷重を加えるものである。
(2)また、実施の形態1に係るロール成形装置100によれば、プレス機21は、押し付け機10が金属材料60cに荷重を加えている状態で、一方の端部65を部分的に切り離す。
(3)さらに、実施の形態1に係るロール成形装置100によれば、屑落とし機22は、押し付け機10が金属材料60cに荷重を加えている状態で、金属材料60cから切り屑63を除去する。
(4)実施の形態1に係るロール成形方法によれば、帯板状の金属材料60をロール成形機30に送り込み順次曲げ加工し所定の断面形状に加工するロール成形工程と、ロール成形工程を経た金属材料60cの幅方向の端部65a、65bのうち一方を部分的に切り離すプレス工程と、プレス工程で金属材料60cから切り離された切り屑63を落とす屑落とし工程と、成形後の金属材料60cを所定の長さの製品61に切断する切断工程と、を備える。端部65a、65bのうち一方の端部65aから金属材料60cに荷重を加えた状態で、プレス工程と屑落とし工程とを行う。
このように構成されることにより、ロール成形装置100において加工される金属材料60をプレス機21において切り欠き部62のプレス加工をする際に、金属材料60cは、切り欠き部62側が位置する方向(反り方向80)に変形することなく精度良く切り欠き部62を形成できる。また、屑落とし工程においても押し付け機10は金属材料60の端部65aに荷重をかけているため、切り屑63と切り欠き部62との間に隙間が生じ、屑落とし機22は、切り欠き部62に納まった状態の切り屑63を容易に落とすことができる。
(5)実施の形態1に係るロール成形装置100によれば、押し付け機10は、金属材料60と接触する部分に回転するローラー12を備える。ローラー12は、接線方向が金属材料60の送り方向90である。
このように構成されることにより、押し付け機10が金属材料60に荷重を加えている状態においても、金属材料60は抵抗を受けずに送り方向90に移動することができる。従って、押し付け機10は、金属材料60がロール成形装置100において常に送り方向90に動いていても同じ荷重を加え続けることができる。
(6)実施の形態1に係るロール成形装置100によれば、ローラー12の母線13形状は、ロール成形機30にて成形された金属材料60cの断面形状において端部65a、65bのうち一方の端部65aの形状に沿った形状に形成されている。
このように構成されることにより、押し付け機10は、金属材料60cの端部65aに局部的に荷重をかけるのではなく、端部65aに全体的に荷重をかけることができる。従って、押し付け機10が金属材料60cに荷重をかけることにより、金属材料60cが捩れる等の不具合を生じさせることなく、適正に金属材料60cの反りを矯正することができる。
(7)実施の形態1に係るロール成形装置100によれば、押し付け機10は、荷重を変更することができる。
このように構成されることにより、ロール成形装置100に、複数種類の板厚の金属材料60を投入し、加工することができる。また、ロール成形装置100において、金属材料60を図3に示された断面形状以外の他の断面形状に加工することもできる。つまり、1つのロール成形装置100において複数の製品61を加工することができるため、効率的である。
(8)実施の形態1に係るロール成形装置100によれば、屑落とし機22と押し付け機10との間に切断機23をさらに備える。切断機23は、金属材料60を所定の長さに切断する。
このように構成されることにより、切断機23は、ロール成形装置100で成形された金属材料60を所望の長さの製品61に加工することができる。
(9)実施の形態1に係るロール成形方法によれば、切断工程は、端部のうち一方から加えた荷重を除去した後に行われる。
このように構成されることにより、ロール成形装置100で成形された金属材料60cは、精度良く所望の長さに切断することができる。
10 押し付け機、10a 押し付け機、10b 押し付け機、11 シリンダ、12 ローラー、13 母線、14 台座、20 プレス台、21 プレス機、22 屑落とし機、23 切断機、30 ロール成形機、60 金属材料、60a コイル、60b 金属材料、60c 金属材料、61 製品、61c 金属材料、62 切り欠き部、63 切り屑、64 開放端、65 端部、65a 端部、65b 端部、66 切断部位、70 アンコイラ、71 レベラ、74 取り出しテーブル、75 送りローラー、80 反り方向、81 荷重、90 送り方向、100 ロール成形装置。

Claims (9)

  1. 帯板状の金属材料を連続的に成形するロール成形機と、
    前記ロール成形機の下流に配置され、前記ロール成形機から出た前記金属材料の一部分を切り離すプレス機と、
    前記プレス機により切り離された切り屑を除去する屑落とし機と、
    前記金属材料の送り方向に対し交わる方向から前記金属材料に荷重をかける押し付け機と、を備え、
    前記押し付け機は、
    前記プレス機及び前記屑落とし機の下流に配置され、
    前記プレス機及び前記屑落とし機が作動する際に前記金属材料の幅方向の端部のうち一方の前記端部に荷重を加える、ロール成形装置。
  2. 前記プレス機は、
    前記押し付け機が前記金属材料に前記荷重を加えている状態で、一方の前記端部を部分的に切り離す、請求項1に記載のロール成形装置。
  3. 前記屑落とし機は、
    前記押し付け機が前記金属材料に前記荷重を加えている状態で、前記金属材料から前記切り屑を除去する、請求項1又は2に記載のロール成形装置。
  4. 前記押し付け機は、
    前記金属材料と接触する部分に回転するローラーを備え、
    前記ローラーは、
    接線方向が前記金属材料の前記送り方向である、請求項1〜3の何れか1項に記載のロール成形装置。
  5. 前記ローラーの母線形状は、
    前記ロール成形機にて成形された前記金属材料の断面形状において前記端部のうち一方の前記端部の形状に沿った形状に形成されている、請求項4に記載のロール成形装置。
  6. 前記押し付け機は、
    前記荷重を変更することができる、請求項1〜5の何れか1項に記載のロール成形装置。
  7. 前記屑落とし機と前記押し付け機との間に切断機をさらに備え、
    前記切断機は、
    前記金属材料を所定の長さに切断する、請求項1〜6の何れか1項に記載のロール成形装置。
  8. 帯板状の金属材料をロール成形機に送り込み順次曲げ加工し所定の断面形状に加工するロール成形工程と、
    前記ロール成形工程を経た前記金属材料の幅方向の端部のうち一方の端部を部分的に切り離すプレス工程と、
    前記プレス工程で前記金属材料から切り離された切り屑を落とす屑落とし工程と、
    成形後の前記金属材料を所定の長さの製品に切断する切断工程と、を備え、
    前記端部のうち一方から荷重を加えた状態で、前記プレス工程と前記屑落とし工程とを行う、ロール成形方法。
  9. 前記切断工程は、
    前記端部のうち一方から加えた荷重を除去した後に行われる、請求項8に記載のロール成形方法。
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JP2010247292A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Sumitomo Metal Ind Ltd 反り抑制装置及び該反り抑制装置を用いた金属板の製造方法
JP2013132667A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Nippon Steel & Sumikin Metal Products Co Ltd ロール成形方法

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