JP2798008B2

JP2798008B2 - ロール成形方法

Info

Publication number: JP2798008B2
Application number: JP14658895A
Authority: JP
Inventors: 淳之宮本; 喜孝山本; 弘道河原; 克彦前原
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-06-13
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH091245A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物の屋根や外壁等
の建材として使用される広幅断面材をロール成形する方
法に関するものであり、詳細には、成形時にペコと呼ば
れる波打ち状の歪が発生しないロール成形方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】広幅断面材とは、金属帯の幅方向中央部
に平坦部を残してその両端縁もしくは一方端縁が幅方向
へ曲げられた板材であり、該広幅断面材をロール成形す
る際にペコ（ポケットウェーブとも呼ばれている）が生
じ易いということが、従来より指摘されている。屋根や
壁等に用いられている板材にペコが発生している場合
は、外観が著しく損なわれるという問題がある。

【０００３】ペコの発生は、成形時において折曲げ部分
が長手方向に縮み、圧縮による内部応力が平坦部に生じ
ることに起因すると考えられている。この様なペコを防
止する方策として従来より下記の様な種々の方法が提案
されている。

【０００４】特公平3-35012 号公報には、ロール成形中
の成形初期段階で、金属帯の脇の曲げ成形領域に補助ロ
ールを押しつけてパスライン変位を持たせ、この領域に
長手方向の引張応力或いは引張歪を予め与えながら成形
することにより、平坦部のペコを防止する方法が示され
ている（従来例）。

【０００５】また特公昭57-52129号公報や特開平6-1548
86号公報に示される様に、成形直前または成形途中の段
階で、金属帯の屈曲部のみに筋目を入れる様にして圧下
ロールで圧下して、折曲げ部の長手方向縮みを局所的に
延ばすことによってペコを抑制する方法がある（従来例
）。

【０００６】他方、材質面からの改善策として、カラー
鉄板では降伏伸びの大きい材料を用いる方策がとられて
おり、この様に降伏伸びの大きい材料の帯板を成形した
場合では、折曲げ部に変形が集中し平坦部まで変形が及
ばないから、ペコは発生し難くなる（従来例）。この
材質改善により、カラー鉄板ではペコの問題は大幅に改
善された。

【０００７】一方チタン板は、上記カラー鉄板の様な十
分な降伏伸びを示さない材質であるから、上記従来例
の方策はとれないが、チタン板についても、材質面から
の改善策が提案されており、3 〜60μｍの微細な結晶粒
としたチタン板を用いる方策（特公昭64-1546 号公報）
や、5 〜28μｍの微細な結晶粒とし且つ降伏現象を示す
チタン板（以下、改良チタン板と称す）を用いる方策
（特公平6-10329 号公報）が示されており、これにより
ロール成形時のペコが有効に抑制されている（従来例
）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記各種の従来の方策
はペコ防止技術として有効であり、既に多くの建築物に
適用されているが、今日、多様なデザインの屋根や外壁
が用いられる様になり、下述の様に、これら従来の方策
ではペコ発生防止に限界が生じてきた。図４の（ａ）は
横葺き屋根の一例を示す正面図で、図４の（ｂ）はその
側面図であり、横葺き屋根の場合は折曲げ部の断面形状
が複雑なものとなっている。

【０００９】この様な複雑形状に成形する場合では、上
記従来例，では不十分であり、ペコを完全に防止す
ることができない。その理由は、複雑な形状になるほど
折曲げ部の数が多くなり、それぞれの折曲げ部での長手
方向に縮む力が総和されるから、結果として大きな縮み
力が発生し、上記従来例，の方策ではその縮み力を
吸収しきれずにペコが発生するものと考えられる。

【００１０】一方、上記従来例では、帯板の変位は折
曲げ部だけでなく、平坦であるべき中央部にまで及び、
殊に変位量を増大させた場合に顕著に表れ、成形品の平
坦であるべき部分に変形を生じる為、変位量を増大させ
ることができない。上記の様な複雑形状に成形する場合
では、折曲げによる長手方向の縮み力を上記変位量で相
殺させる為に、上記補助ロール押し付けによる変位量を
増大させなければならないが、この様に変位量を増大さ
せると逆に変形を生じてしまう。従って補助ロールによ
る変位量を大きくすることができず、複雑形状の場合に
ペコを防止できないという問題がある。その上従来例
では、押し付けて変位を持たせる為の補助ロールと、そ
の前後に金属帯板を支える為のロールが必要であり、装
置が大がかりになるという問題がある。

【００１１】また、上記従来例では、成形機に入る直
前或いは成形途中に圧下ロールを設置する必要があり、
圧下ロールと成形ロールが一体となった専用のロール成
形機が必要となり、しかも折曲げ部ごとに圧下ロールが
必要であるから、成形形状ごとの特殊ロール成形機が必
要であるという問題がある。

【００１２】そこで本発明者らはロール成形方法につい
て検討を重ねた結果、金属帯の両端部近傍、即ち折曲げ
形成領域をスキンパス圧延により伸ばして長手方向の端
縁に沿った波打形状（以下、耳波状歪と称す）を付与
し、その後ロール成形を行う方法を検討した。

【００１３】耳波状歪を与えておくことで内部応力の発
生を防止し、ペコの発生を抑制することができ、しかも
スキンパス圧延によれば、従来例と異なり平坦部に伸
びの変位が及ぶことがなく、平坦部を平坦な状態に保つ
ことができる。またスキンパス圧延によれば、従来例
，の様な特別な装置を必要としない。加えてロール
成形工程とは別の工程で、耳波状歪の工程を行うことが
できるから、ロール成形用素材として予め耳波状歪を付
与した帯板を準備し、その後ロール成形を行うこともで
き、上記従来例と異なり連続工程にしなくても良い。

【００１４】尚、金属帯製造の最終冷間圧延段階で耳波
状歪を付与する方法も考えられるが、この方法では金属
帯製造時に個々の成形品の幅に応じて冷間圧延を行わな
ければならず、多種類の板幅に対しての金属帯の製造が
必要となる為現実的ではない。従って、製造された金属
帯を所定の幅にスリットし、その後スキンパス圧延を行
うのが良い。

【００１５】しかしながら、金属帯の両端近傍を単にス
キンパスロールを用いて圧延を行った場合では、左右の
圧下バランスの取り方が極めて難しく、金属帯がスキン
パス中に左右にずれてしまい、一定の所望幅の耳波状歪
を付与することができないという問題がある。特に一方
の端縁に耳波状歪を付与する場合では、ずれが顕著であ
る。

【００１６】本発明は以上の様な問題に鑑みてなされた
ものであり、金属帯がずれることなく所望幅の耳波状歪
を付与でき、複雑形状への成形の場合にも有効にペコを
防止でき、しかも特殊で大がかりなロール成形機を必要
としないロール成形方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロール成形
方法は、金属帯の幅方向中央部に平坦部を残して該金属
帯の少なくとも一方端縁に幅方向への曲げ加工を施すロ
ール成形方法において、該端縁に対し、ロール周面に円
周方向溝及び／または円周方向突部を連続または不連続
に有するロール（以下、これらを溝付ロールと称す）を
少なくとも片面側に用いてスキンパス圧延を行って、前
記端縁に金属帯の長手方向に沿った波打形状を与え、そ
の後、該端縁をロール成形によって幅方向に曲げ加工す
ることを要旨とする。

【００１８】或いは、曲げ加工を施す端縁に対し、少な
くとも片面側からは２枚以上の同軸ロール（以下、これ
を重ねロールと称す）を用いてスキンパス圧延を行っ
て、前記端縁に金属帯の長手方向に沿った波打形状を与
え、その後、該端縁をロール成形によって幅方向に曲げ
加工することを要旨とする。

【００１９】また、前記金属帯の素材がチタンであっ
て、前記波打形状が急峻度０．５〜３％であることが好
ましい。更に、金属帯の素材がチタンであって、前記波
打形状の長手方向のピッチが３５０mm以下であることが
好ましい。

【００２０】

【作用】上述の様に本発明は、金属帯の端縁にスキンパ
ス圧延を行うものであって、その際に、少なくとも金属
帯の片面側に、上記溝付ロールを用いているから、上記
溝や突部によって、金属帯の左右へのずれを抑制するこ
とができる。また上記重ねロールを用いた場合も、重ね
られた各ロールの隙間の部分に線状の溝が形成され、こ
の溝によって上記と同様に金属帯の左右のずれを抑制す
ることができる。

【００２１】尚、この様な溝付ロールや重ねロールを用
いた場合に、金属帯表面に線状の傷或いは突部が生じる
ことがあるが、ずれ防止の観点からこれらロールの使用
は金属帯の片面側のみで十分であり、屋根や外壁の裏面
に相当する面の側のみに溝付ロールや重ねロールを使用
すれば上記線状の傷は問題とはならない。

【００２２】上記溝付ロールや重ねロールによって耳波
状歪を付与した後、ロール成形によって曲げ加工を施せ
ば、スキンパス圧延により折曲げ部が予め伸ばされてい
るから（耳波状歪が付与されているから）、内部応力の
発生が抑えられ、ペコの発生しない成形板を得ることが
できる。しかも本発明によれば断面が複雑な形状の成形
であっても、ペコを防止できる。

【００２３】また、成形品の平坦部については塑性変形
を与えないことが理想であるが、本発明の耳波状歪は折
曲げ領域のみに付与されているから、平坦部を平坦なま
まに保つことができる。

【００２４】尚、他に耳波状歪を付与する方法として、
図７に示す様に、バックアップロール２３により小径の
長尺ロール２２に曲げ変形をかけながら圧延する方法が
考えられるが、この様な方法で実際に製作した帯板で
は、耳波状歪を折曲げ領域に限定して与えることは困難
であり、変形が平坦であるべき中央部にまで及んでしま
い、前記従来例と同様に折曲げ近傍にペコが残るとい
う問題が生じる。

【００２５】耳波状歪が小さい範囲、即ちスキンパスロ
ールの圧下量が小さい範囲では、金属帯の左右のずれが
発生し易くなるが、上記ロール周面の突部を高くする
か、或いは重ねロールの場合には個々のロールのうち少
なくとも一つのロールをスリッターの刃の様なシャープ
なロールとすることで、ずれを防止できる。

【００２６】次に、推奨される耳波状歪の形状について
述べる。図２の（ａ）は耳波状歪を付与した金属帯２１
を示す斜視図であり、図２の（ｂ）は耳波状歪の部分を
側面からみた図である。耳波状歪の高さをｈ、ピッチを
ｐとした場合に、急峻度（％）は（ｈ／ｐ）×１００で
表される。

【００２７】ペコ防止の為には、予め折曲げ部を伸ばし
て歪を付与することが有効であるということは知られて
いたが、その歪の程度については、従来では検討がなさ
れていなかった。本発明においては歪の程度について検
討を行った。歪の程度はスキンパス圧延の圧下量もしく
は金属帯の板厚の変動により数値化するのが通例である
が、圧下量は極めて微小であり、また板厚変動では測定
が不能であるから、耳波状歪の急峻度によって評価する
こととした。

【００２８】上記本発明に係る方法によって、チタン板
に種々の大きさの耳波状歪を付与し、屋根部材へのロー
ル成形を行い、出来上がった成形品についてペコの発生
状況を調査した結果、耳波状歪の急峻度が０．５〜３％
である場合に有効にペコを防止することが分かった。急
峻度が０．５％未満では、耳波状歪を付与しない場合と
比べてペコ防止に差がなく、一方急峻度が３％を超える
と、ロール成形中に金属帯が不安定となって左右にずれ
るトラブルが起こる。より好ましくは急峻度が０．７〜
２．０％の場合であり、より安定した成形と成形後の平
坦度をもたらす。尚、上記スキンパス圧延において金属
帯の左右を反転させて２回通す様にすれば、耳波状歪の
高さを左右で極めて等しくすることができ有効である。

【００２９】ロール成形中の金属帯の左右へのずれは耳
波状歪の長手方向のピッチとも関係し、金属帯の素材が
チタンの場合はピッチを３５０mm以下にすれば、比較的
大きな急峻度の耳波状歪を付与した場合であっても、上
記の様なロール成形時における金属帯の左右のずれを起
こさない。

【００３０】短いピッチの耳波状歪を付与するには、ス
キンパス圧延の圧下量を大きくするか、或いは金属帯端
縁のスキンパス圧下する領域の幅（Ｗｓ）と金属帯の幅
（Ｗｏ）の比、即ちＷｓ／Ｗｏの値を大きくすることが
望ましい。

【００３１】

【実施例】

(1) まず、金属帯に耳波状歪を付与する際の、金属帯の
左右のずれについて述べる。図１は本発明に係るロール
成形方法のスキンパス圧延のロールの実施例１を示す正
面図である。チタン帯板１は厚さ0.4mm の工業用純チタ
ン（JIS H4600 １種材）帯板であり、図面手前側（或い
は奥側）に移動する。多重ロール３は幅約10mm，直径25
0mm のスリッターの刃が５枚一組となった重ねロールで
あり、ロール２は幅50mm，直径250mm の１枚のスキンパ
スロールである。多重ロール３とロール２によって、チ
タン帯板１の両端縁を40mmの幅で挟み、長手方向にスキ
ンパス圧延を行った。

【００３２】実施例２として、図１に示すロール２に替
えて、多重ロール３と同様の５枚一組となった重ねロー
ルを用い、即ち２つの多重ロールによってチタン帯板を
挟み、上記実施例１と同様に帯板の両端部を40mmの幅で
スキンパス圧延を行った。

【００３３】また実施例３として、径の等しいスキンパ
スロールとスリッターの刃１枚を重ねて一体化して多重
ロールとし、上記実施例１と同様にスキンパス圧延を行
った。実施例１〜３において、スキンパス圧延時の左右
への変動が抑えられ、チタン帯板１の長手方向端縁に均
一な耳波状歪が安定して与えらてた。

【００３４】尚、多重ロールに当接するチタン板の表面
には成形品に線状痕が存在した。屋根の表側の面におい
ては、上記痕は不都合であるが、裏面に痕が生じても差
し障りがないことから、その場合は実施例１の様に、裏
面に相当する側に多重ロール３を使用し、表面に相当す
る側には通常のスキンパスロールを用いて、スキンパス
圧延を行えば、表面に痕を付けることなく、左右の変動
を十分に防止できる。

【００３５】比較例１として、図１に示す多重ロール３
に替えて、ロール２と同様の幅50mm，直径250mm のスキ
ンパスロールを用いて、上記実施例１と同様に帯板の両
端部を40mmの幅でスキンパス圧延を行った。比較例１の
場合では、帯板が左右に変動し、均一な耳波状態を得る
ことが非常に困難であった。

【００３６】また、このスキンパス圧延において、特に
薄い板を素材とする場合には、素材中央部のスキンパス
ロール間をゴム製ロール等で押えることが圧延を安定さ
せるうえで非常に有効であった。

【００３７】(2) 次に、耳波状歪の波の形状（急峻度及
びピッチ）について述べる。次に、工業用純チタン（JI
S H4600 １種材）を連続焼鈍の後、酸洗仕上げを行い、
この帯板（厚さ0.4mm ，長さ20m ，帯板幅は表１に示
す）を用い、帯板両端部のスキンパス圧下幅30mmもしく
は40mm（片方）で耳波状歪の付与を行った。使用ロール
としては上記実施例１のものを用い、圧延は帯板の左右
を反転させて２度通すことにより行った。形成された耳
波状歪の形状についての測定結果を下記表１に示す。

【００３８】急峻度の測定は、平坦な板の上に、上記帯
板の中央の平坦部を密着させ置き、この時の帯板両端の
浮き上がり高さ（ｈ）と波のピッチ（ｐ）を測定し、前
述の様に、式(1) により算出した。急峻度（％）＝（ｈ／ｐ）×１００ …(1) 測定は、帯板のトップ，ミドル，ボトムの各場所で、帯
板の左右に形成された耳波状歪のそれぞれ３〜４ヶ所の
異なった位置で行い、これら合計９〜１２の実測値の最
大値と最小値をもって範囲とし、それらの平均値を求め
た。

【００３９】

【表１】

【００４０】スキンパスロール圧下量の設定には帯板の
ダミー圧延による調整が必要であったが、急峻度として
０．５％のオーダーで調整が可能であり、長尺の帯板で
あっても、左右および長手方向に精度良く目標の耳波状
歪を付すことができた。耳波状歪のピッチは、スキンパ
ス圧下幅や帯板幅が異なっても大きく変化しないが、急
峻度が同程度の場合は、スキンパス圧下幅（Ｗｓ）と帯
板幅（Ｗｏ）の比率Ｗｓ／Ｗｏが小さいほど、耳波状歪
のピッチが増加する傾向があった。

【００４１】(3) 次に、単純形状にロール成形を行った
場合について述べる。図３の（ａ）は瓦棒屋根の溝板を
示す正面図で、図３の（ｂ）はその側面図であり、この
様な単純形状へのロール成形を行った。成形装置として
は、６スタンドのロールを配した市販のカラー鉄板瓦棒
屋根用のロール成形機を使用した。供試材として２種類
のチタン板を用い、一方は純チタン板を真空焼鈍の後ス
キンパスで仕上げ、平均結晶粒径が40μｍのもの（以
下、一般チタン板と称す）であり、他方は純チタン板を
連続焼鈍の後酸洗で仕上げ、平均結晶粒径が10μｍのも
の（以下、改良チタン板と称す）である。これら供試材
は圧延板厚が0.4mm で、JIS H4600 １種材に相当する工
業用純チタン板である。

【００４２】これら供試材について、耳波状歪を付与し
ないものと、上記実施例１の方法により耳波状歪を付与
した帯板を作製した。尚、該耳波状歪は帯板両端部に幅
40mm、急峻度約1.0 〜1.5 ％で付与した。

【００４３】これらの帯板から長さ1.5mの成形用素材を
切り出し、上記単純形状にロール成形を施した。それぞ
れの帯板について２部材づつ成形を行い、これらの成形
品について、ペコの発生状況を調べた。その結果を表２
に示す。

【００４４】

【表２】

【００４５】ペコの発生状況は目視判定と変位量Ｈｐに
よって表した。変位量Ｈｐはペコを定量的に評価するた
めのもので、下述の様に定義される。即ち、まず図５に
示す状態で成形品１１の平坦部１２（平坦であるべき部
分）におけるプロフィルを調査した。即ち、図５に示す
様に非接触型変位計１３を成形品１１の長手方向（矢印
Ａ方向）に走査し、平坦部１２におけるペコ１４の発生
状況（即ち平坦部１２における凹凸）を調査した。この
様にして図６に示される様なプロフィルが得られ、この
プロフィルから長さｌ（m ）に存在するペコ１４の深さ
をそれぞれh₁,h₂,h₃, …,h_i,…,h_n （mm）として、その
ときの変位量Ｈｐ（mm/m）を下記数１の様に定義した。

【００４６】

【数１】

【００４７】変位量Ｈｐは精度良く測定することがで
き、Ｈｐ≦２（mm/m）の場合にはペコを目視でほとんど
認識できないということが経験的に分かっている。表２
の結果から、一般チタン板の場合では耳波状歪を付与し
ていないものはロール成形により激しいペコが発生する
が、耳波状歪を付与することによりペコを防止できると
いうことが分かる。一方、改良チタン板の場合は耳波状
歪の付与の如何にかかわらず、ペコは発生しなかった
が、これは帯板が改良されているからである。

【００４８】(4) 次に、複雑形状にロール成形を行った
場合について述べる。図４は、前述の様に、横葺き屋根
の一例を示す図であり、この様な複雑形状にロール成形
を行った。成形装置としては、２０段のロールスタンド
を有する横葺き屋根部材専用のロール成形機を使用し
た。供試材としては、板厚0.4mm の上記改良チタン板
（但し、平均結晶粒径は13μｍである）、及び板厚0.5m
m の上記一般チタン板（但し、平均結晶粒径は38μｍで
ある）を用いた。上記実施例の方法によりこれら帯板
（幅300m）に下記表３に示す急峻度の耳波状歪を付与
し、ロール成形を行った。尚、成形品の長さは４m であ
る。各成形品について上記と同様に、ペコの発生状況を
目視観察及び変位量Ｈｐの測定により調べた。その結果
を下記表３に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】表３から分かる様に、複雑形状の成形であ
ってもペコ発生を防止できる。改良チタン板を使用した
場合には、急峻度0.5 〜3 ％の耳波状歪の付与によりペ
コ発生が抑えられた。特に急峻度0.7 〜2.2 ％の耳波状
歪の付与の場合に極めて良好にペコ発生を防止できた。
この様に改良チタン板と本発明の方法を併用することで
両者の作用が掛け合わされ、ほぼ完全にペコを防止でき
る。また一般チタン板を用いた場合においても、複雑形
状の成形であるにもかかわらず、急峻度２．０％程度の
耳波状歪を付与することによりペコ発生を防止できた。

【００５１】(5)次に、ロール成形時における耳波状歪
のピッチの影響について述べる。上記表１に示す帯板の
うち帯板幅が300mm である帯板No. １〜４，６につい
て、複雑形状（図４参照）にロール成形を行った。その
結果、耳波状歪のピッチが350mm を超えた場合に、高確
率で成形時に左右のずれが生じた。従って耳波状歪のピ
ッチは350mm 以下であることが推奨される。

【００５２】尚、上記実施例においてはチタン板を用い
たが、本発明はこれに限るものではなく、カラー鉄板、
ステンレス鋼板、銅板等、種々の金属帯に適用できる。
また本発明は図３，４に示す断面形状に限らず、種々の
形状の広幅断面材に適用できる。

【００５３】

【発明の効果】本発明に係るロール成形方法によれば、
金属帯が左右にずれることなく所望幅の耳波状歪を付与
でき、特殊で大がかりなロール成形機を必要とせず、単
純形状の成形の場合はもとより複雑形状への成形の場合
であっても有効にペコ発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロール成形方法でのスキンパス圧
延のロールを示す図。

【図２】（ａ）は耳波状歪を付与した金属帯１を示す斜
視図、（ｂ）は耳波状歪の部分を側面から表した図。

【図３】瓦棒屋根の溝板を示す図。

【図４】耳葺き屋根の一例を示す図。

【図５】成形品の平坦部におけるプロフィルを調査する
状態を示す概略説明図。

【図６】成形品のプロフィルを模式的に表わした図。

【図７】耳波状歪を付与する他の方法を表わす図。

【符号の説明】

１チタン帯板２ロール３多重ロール２１金属帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前原克彦兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 5/08 B21D 19/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属帯の幅方向中央部に平坦部を残して
該金属帯の少なくとも一方端縁に幅方向への曲げ加工を
施すロール成形方法において、該端縁に対し、ロール周面に円周方向溝及び／または円
周方向突部を連続または不連続に有するロールを少なく
とも片面側に用いてスキンパス圧延を行って、前記端縁
に金属帯の長手方向に沿った波打形状を与え、その後、該端縁をロール成形によって幅方向に曲げ加工
することを特徴とするロール成形方法。
【請求項２】金属帯の幅方向中央部に平坦部を残して
該金属帯の少なくとも一方端縁に幅方向への曲げ加工を
施すロール成形方法において、該端縁に対し、少なくとも片面側からは２枚以上の同軸
ロールを用いてスキンパス圧延を行って、前記端縁に金
属帯の長手方向に沿った波打形状を与え、その後、該端縁をロール成形によって幅方向に曲げ加工
することを特徴とするロール成形方法。
【請求項３】前記金属帯の素材がチタンであって、前記波打形状が、急峻度０．５〜３％である請求項１ま
たは２に記載のロール成形方法。
【請求項４】前記金属帯の素材がチタンであって、前
記波打形状の長手方向のピッチが、３５０mm以下である
請求項１〜３のいずれかに記載のロール成形方法。