JP2745359B2 - ロ−ル成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，ロール成形機におけ
る各ロールスタンドの成形速度のマッチングを取ること
を容易にするロール成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷間ロール成形用の成形ロールの設計に
おいて，平坦な材料から最終断面形状まで折り曲げてい
く過程の各ロールスタンドにおける断面形状を示すロー
ルフラワーを決定すると，次に材料の幅方向の基準ライ
ンである水平パスラインおよび垂直方向の基準ラインで
ある垂直パスラインを決定することになる。垂直パスラ
イン（以下，垂直パスラインのことを単にパスラインと
呼ぶ）上では原則として上下のロールの周速が等しい。
なお，パスライン上でのロール径を基準ロール径と呼
ぶ。基準ロール径は通常，下ロールに対して設定しかつ
全スタンドについて共通とする。理想的なパスラインが
設定されたとすると，仮に各ロールスタンドにおいて前
後のロールスタンドの影響を受けない（すなわち前後の
ロールスタンドからの引っ張り力または押し込み力を受
けない）状態で送り駆動したとすれば得られるであろう
各ロールスタンドにおける仮想的な固有成形速度Ｖｉ
（ｉ番目のロールスタンドの仮想的な成形速度）が基準
ロール径の周速と一致することになる。そしてこの時，
各ロールスタンドにおける仮想的な成形速度Ｖｉがすべ
て等しくかつ成形機全体としての成形速度Ｖとも等しく
なり（すなわちＶ＝Ｖ₁ ＝Ｖ₂ ＝…＝Ｖｉ＝…），各ロ
ールスタンドにおける送り駆動力は無駄が最も少なく最
小限の送り駆動力で済むことになる。しかし，このよう
な理想的なパスラインを実現することは困難で，実際に
は，多くのロールスタンドにおいて，各ロールスタンド
での送り駆動力の総計に基づく実際の成形速度Ｖに対し
てマッチングしない状態（すなわちＶ≠Ｖｉ）で送り駆
動され，材料と成形ロールとの間のスリップが多く生
じ，無駄なエネルギが消費されることになる。特に，ロ
ールスタンドの段数が非常に多い成形の場合に成形速度
のミスマッチングが生じ易い。この成形速度のミスマッ
チングを極力なくすために，従来より，理想的なパスラ
インを設定することを追及するだけでなく，ロール駆動
方式の面からの対策も取られている。

【０００３】すなわち，通常のロール成形機では，上下
のロールの駆動方式に関して，上下の成形ロールをとも
に駆動して成形を行う上下駆動方式を採用するが，上述
した成形速度のマッチングを取れない場合，上側の成形
ロールを無駆動（遊転ロール）とし下側の成形ロールの
みを駆動する下駆動方式を採用することがある。この下
側駆動方式は，ロールプロフィル等の制約よりパスライ
ン上で上ロールの周速と下ロールの周速とを等しくする
ことができない場合等に採用される。この場合，上ロー
ルを遊転とすることでスリップを極力少なくすることが
でき，成形速度のミスマッチングを極力防止できる。

【０００４】また，通常のロール成形機では，駆動する
ロールスタンド数に関して，全段を駆動する全段駆動方
式を採用するが，成形速度のマッチングを取れない場
合，一部のロールスタンドを無駆動とする一部スタンド
無駆動方式を採用することも行われている。この場合，
成形速度のマッチングを取れないロールスタンドを遊転
とすることで，成形速度のミスマッチングの問題を回避
する。

【０００５】また，上ロールまたは下ロールの一方につ
いて，材料に対するスリップの著しい一部分（分割ロー
ルの一部分）を遊転ロールとすることも行われている。

【０００６】また，駆動モータに関しては，通常のロー
ル成形機では１台の駆動モータを使用しており，成形方
向をなす各ロールスタンドに共通のラインシャフトによ
り歯車機構を介して各ロールスタンドを駆動する。な
お，前段用と後段用との２台の駆動モータを用いるロー
ル成形機もあるが（特公昭６１−１６２０４号参照），
この従来のロール成形機は，広幅薄鋼板の成形の際にポ
ケットウエーブの発生を防止するために，下流側のロー
ル回転数を速くし引っ張り状態で成形するものであり，
成形速度のマッチングとは相反する作用を利用するもの
である。

【０００７】また，板厚の著しく厚い材料を成形する大
型の成形機には，必要な駆動出力が大きいことから，各
ロールスタンド毎に専用の駆動モータを設けたものもあ
る。この場合は当然，隣接するロールスタンドの減速機
間を駆動軸で連結することはない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の速度マッチ
ング法において，下駆動方式や一部無駆動方式は，本来
駆動すべきロールを駆動しないのであるから，駆動メカ
ニズム全体としての負荷がアンバランスで効率的でな
く，また，送り駆動力が不足する場合もある。

【０００９】また，スリップの著しい一部分を遊転ロー
ルとする方式は，ロールが複雑となりコストが高くなる
等の問題があり，また，前記と同様に送り駆動力が不足
する場合がある。

【００１０】また，各ロールスタンド毎に専用の駆動モ
ータを設ける構成は，板厚の著しく大きな材料の成形に
は適していても，薄板広幅材の成形などの場合には，モ
ータ容量に無駄が多くなり易く，設備費が著しく高くな
り，必要以上に設備が大形化する。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で，ロール成形機における各ロールスタンドの成形速度
のマッチングを図ることを容易にし，これにより，材料
と成形ロールとのスリップを極力少なくしてロール摩耗
を少なくし，消費電力を低減させ，駆動モータの全容量
を極力小さくし，設備の大形化を極力避けることを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のロール成形方法は，全ロールスタンドを少なくとも
複数のロールスタンドからなるブロックを含む複数のブ
ロックに分け，かつ各ブロックに属するロールスタンド
の範囲を変更可能にし，各ブロック毎にそれぞれ配置し
た専用の駆動モータにより当該ブロックに属するロール
スタンドの上下の成形ロールを駆動するとともに，各ブ
ロックの駆動モータの負荷調整のみでは各ロールスタン
ドの成形速度のマッチングを取れない場合に，各ブロッ
クに属するロールスタンドの範囲の変更および各ブロッ
クの駆動モータの負荷調整を行って各ロールスタンドの
成形速度のマッチングを取ることを特徴とする。

【００１３】

【００１４】

【作用】上記構成において，全ロールスタンドが複数の
ブロックに分割され，各ブロックがそれぞれ専用の駆動
モータにより駆動されるので，各ブロックの駆動モータ
の出力を調整することにより，各ロールスタンドに実際
に必要な送り駆動力を極力適切に与えることができる。
したがって，各ロールスタンドの仮想的な固有成形速度
Ｖｉを成形機全体としての成形速度Ｖに極力近付けるこ
と，すなわち各ロールスタンドの成形速度のマッチング
を取ることが可能となる。

【００１５】そして，各ブロックに属するロールスタン
ドの範囲は変更可能なので，上記の各ブロックの駆動モ
ータの負荷調整で成形速度のマッチングを適切に取れな
い場合に，ブロックの境界近傍の適宜のロールスタンド
についてその駆動モータとの連結を隣接する他の駆動モ
ータ側に切り換える。こうして当該ブロックに属するロ
ールスタンドの範囲を変更すれば，各ブロックの駆動モ
ータの容量に適合した負荷とすることが可能であり，成
形速度のマッチングを取ることが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下，本発明の一実施例を図１〜図５を参照
して説明する。この実施例では，図４に示すように３つ
のリブ３０ａを持つフラットデッキプレートを成形す
る。図１は本発明のロール成形方法を適用したロール成
形機の概略平面図，図２は同ロール成形機の一部のロー
ルスタンドについての概略の側面図，図３は同ロール成
形機の一部の減速機についての概略側面図で，これらの
図に示すように，このロール成形機１は，タンデムに配
置した多数のロールスタンド２を第１ブロックＡ，第２
ブロックＢ，第３ブロックＣ，第４ブロックＤの４つの
ブロックに分け，各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ毎に専用の
駆動モータ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを配置している。各
ロールスタンド２はいずれも水平な下側の成形ロール４
と上側の成形ロール５とを備え，上下の成形ロール４，
５とも当該ブロックの駆動モータ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３
Ｄにより減速機６を介して駆動する。すなわち，各ロー
ルスタンド２の減速機６内には，成形方向（材料の送り
方向：図１で矢印ａ方向）と平行な動力伝達軸８，この
動力伝達軸８に固定された傘歯車（またはウオームギ
ヤ）９，下ロールシャフト４ａに直結の駆動軸に固定さ
れた，前記傘歯車９とかみ合う傘歯車（またはウオーム
ホイル）１０および平歯車１１，上ロールシャフト５ａ
に直結の駆動軸に固定された平歯車１２を備え，前記上
下の平歯車１１，１２が直接または上下軸間距離を調整
可能に間接的にかみ合っている（なお図では直接かみ合
うように表している）。上下の平歯車１１，１２は，上
下の成形ロール４，５のバスラインＰＬ上の周速が等し
くなるような歯数を持つ。なお，下側の成形ロール４の
基準ロール径（パスラインＰＬ上のロール径）は全ロー
ルスタンド２について一定である。そして，隣接するロ
ールスタンド２の減速機６の動力伝達軸８どうしは，連
結・分離を行うことができるチェーンカップリング１３
を介して連結されるとともに，各ブロックに属するロー
ルスタンド２の範囲を容易に変更できるように，各ブロ
ックの端部の減速機６についてもその動力伝達軸８に分
離（連結を解除）したチェーンカッブリング１３’を取
り付けている。

【００１７】次に，上記の４つのブロックＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄと成形工程との対応の一例を説明する。図５（イ）〜
（ヘ）はフラットデッキプレート３０を成形する工程の
各段階を示すロールフラワー図である。図５（イ）のロ
ールフラワーは，中央の山を成形する中央山成形工程で
あり，図１における第１ブロックＡのロールスタンド２
で成形する。図５（ロ）のロールフラワーは，第１ブロ
ックＡにおいて成形した中央の山の左右壁を接触させて
所望のリブ形状とする工程（中央山仕上げ工程）であ
り，遊転の縦ロール２０により成形する。なお，この遊
転縦ロール２０の直後で中央のリブ３０ａのかしめ接合
（リブの左右重ね部分を接合する加工）を行う。図５
（ハ）のロールフラワーは，左右の山の内側を成形する
工程（左右山内側成形工程）であり，第２ブロックＢの
ロールスタンド２と第３ブロックＣの一部のロールスタ
ンド２とで成形する。図５（ニ）のロールフラワーは，
左右の山の外側を成形する工程（左右山外側成形工程）
であり，第３ブロックＣの一部のロールスタンドと第４
ブロックＤの一部のロールスタンド２とで成形する。図
５（ホ）のロールフラワーは，先に成形した左右の山の
左右壁を接触させて所望のリブ形状とする工程（左右山
仕上げ工程）であり，遊転の縦ロール２１により成形す
る。なお，この遊転縦ロール２１の直後に左右のリブ３
０ａのかしめ接合を行う。図５（ヘ）のロールフラワー
は，端部曲げと全体の仕上げ工程であり，第４ブロック
Ｄの一部のロールスタンド２で行う。各成形工程の段数
は特に限定されないが，例えば，図５（イ）の中央山成
形工程は１２段，図５（ロ）の中央山仕上げ工程は５
段，図５（ハ）の左右山内側成形工程は１０段，図５
（ニ）の左右山外側成形工程は１１段，図５（ホ）の左
右山仕上げ工程は４段，図５（ヘ）の全体仕上げ工程は
４段等とする。

【００１８】上記のロール成形機において，成形時には
各駆動モータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの負荷調整を行う。この負
荷調整は，例えば，成形時に定格出力を越えた駆動モー
タについてボリュームダイヤルを回して電流値を下げ，
全ての駆動モータが定格出力内に収まるように設定する
ことによって行う。これによって，過度の送り駆動力を
発生しているロールスタンドの負担を軽減して各ロール
スタンドに実際に必要な送り駆動力を適切に与えること
ができ，各ロールスタンド２の成形速度のマッチングを
取ることができる。

【００１９】なお，実施例のロール成形機はフラットデ
ッキプレート専用機として設置しており，上記の成形速
度マッチング操作を一旦行えば，通常，変更の必要はあ
まりないが，再び定格出力を越える駆動モータが出てく
る場合には，再度調整を行う。また，駆動モータ３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの負荷調整で成形速度のマッチングを
取れない場合には，各ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの範囲す
なわち駆動モータ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが受け持つロ
ールスタンド２の範囲を変更する。このブロックの変更
は，変更内容に応じて所定の減速機６間のチェーンカッ
プリング１３の接続を解除し，分離していた所定の減速
機６間のチェーンカップリング１３’を接続する。この
ように，各ロールスタンド２の成形速度のマッチングを
取る上でのフレキシビリティが大なので，従来のように
成形速度のミスマッチングのまま稼働させることをなく
すことができる。

【００２０】なお，各ブロックに配分するロールスタン
ドの数については特に限定されない。また，本発明を適
用するロール成形機のロールスタンドの段数は特に制限
されないが，実施例のように薄板広幅材の成形等のよう
に多数のロールスタンド段数を要する成形に適用して効
果的である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば，全ロールスタンドが複
数のブロックに分割され，各ブロックがそれぞれ専用の
駆動モータにより駆動されるので，各ブロックの駆動モ
ータの出力を調整することにより，各ロールスタンドに
実際に必要な送り駆動力を極力適切に与えることがで
き，各ロールスタンドの成形速度のマッチングを取るこ
とが可能となる。そして，各ブロックに属するロールス
タンドの範囲を変更可能にされているので，各ブロック
の駆動モータの負荷調整のみで成形速度のマッチングを
適切に取れない場合には，各ブロックに属するロールス
タンドの範囲を変更することで，ほとんどの場合に成形
速度のマッチングを取ることができる。また，成形速度
のマッチングのための上ロールあるいは一部のロールス
タンドを無駆動とするのでなく，上下ロールとも駆動し
て成形速度のマッチングを取るので，送り駆動力が不足
する問題が生じることは少ない。

【００２２】成形速度のマッチングを取ることが可能に
なることで，材料と成形ロールとのスリップを極力少な
くしてロール摩耗を少なくし，消費電力を低減させ，駆
動モータの全容量を極力小さくし，設備の大形化を極力
避けることが可能となる。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のロール成形方法を適用した
ロール成形機を示す概略平面図である。

【図２】同ロール成形機の一部のロールスタンドについ
ての概略側面図である。

【図３】同ロール成形機の一部の減速機についての概略
側面図である。

【図４】上記ロール成形機で成形する成形製品の一例で
あるフラットデッキプレートの断面図である。

【図５】図４のフラットデッキプレートを成形する概略
のロールフラワー図で，同図（イ），（ロ），（ハ），
（ニ），（ホ），（ヘ）は上述のロール成形機のロール
スタンドとの対応で分けて示したロールフラワー図であ
る。

【符号の説明】

１ ロール成形機 ２ ロールスタンド Ａ 第１ブロック Ｂ 第２ブロック Ｃ 第３ブロック Ｄ 第４ブロック ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 駆動モータ ４ 下側の成形ロール ５ 上側の成形ロール ６ 減速機 ８ 動力伝達軸 １３ チェーンカップリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山田 猛 山形県西村山郡河北町畑中20−８ (56)参考文献 特開 昭62−124032（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全ロールスタンドを少なくとも複数のロ
   ールスタンドからなるブロックを含む複数のブロックに
   分け，かつ各ブロックに属するロールスタンドの範囲を
   変更可能にし，各ブロック毎にそれぞれ配置した専用の
   駆動モータにより当該ブロックに属するロールスタンド
   の上下の成形ロールを駆動するとともに，各ブロックの
   駆動モータの負荷調整のみでは各ロールスタンドの成形
   速度のマッチングを取れない場合に，各ブロックに属す
   るロールスタンドの範囲の変更および各ブロックの駆動
   モータの負荷調整を行って各ロールスタンドの成形速度
   のマッチングを取ることを特徴とするロール成形方法。