JP5382267B1 - 長手方向に断面形状が変化する形鋼の製造方法およびロール成形装置 - Google Patents

Abstract

シート材料から長手方向に断面形状が変化する形鋼を製造するためのロール成形用のロール成形装置が、周方向に断面形状が変化する環状畝部とを有する第１金型ロールと、周方向に断面形状が変化する環状溝部とを有する第２金型ロールと、第１金型ロールと第２金型ロールのための駆動装置とを具備する。第１金型ロールの環状畝部の側面に、周方向の全周に亘って、第２金型ロールの環状溝部の側面に対する隙間が半径方向内方に広くなるように逃げが設けられている。

Description

本発明は、面形状が長手方向に変化する形鋼をロール成形によって製造する方法および装置に関する。

形鋼の一つであるハット型形鋼を製造する方法として、ポンチとダイを用いたプレス成形が広く知られている。プレス成形によるハット型の曲げ成形では、プレス圧力を除くと反力によって材料板が元に戻ろうとするスプリング・バックの問題が発生し易いため、従来よりスプリング・バックを抑えるための対策が検討されてきた。

ところで近年においては、高張力鋼材（High-Tensile Steel）の利用が拡大している。一例として、自動車産業では車体の軽量化がＣＯ２排出量の軽減につながるとして、高張力鋼材を車体材料に積極的に採用している。そのため、形鋼の製造現場では、鋼材の高強度特性に因るスプリング・バックの問題が顕在化している。更に、近時、９８０ＭＰａを超える引張強度を有した高張力鋼材も製造されている。一般的なプレス成形では、こうした高張力鋼材から設計通りのハット型形鋼を製造することが困難である。

形鋼を製造する他の方法として、ロール成形法が知られている。ロール成形は、例えば、コイルから引出された帯板を順次配置された複数のステーションに設けられたロールユニットを通過させる連続曲げ加工方法である。ロール成形は、特に、Ｈ型鋼やＬ型鋼などの鋼材や、パイプなどの長手方向の断面形状が一定の長尺製品を成形するのに適している。反面、ロール成形は、プレス成形（絞り）とは異なり、長手方向に断面形状が変化する形鋼を成形するのには適していない。

特許文献１〜３は、分割ロールのロール幅を可変制御することによって、長手方向に断面形状が変化する形鋼をロール成形によって製造する技術を開示している。然しながら、特許文献１〜３に開示されているロール成形方法および装置は、装置の構造や制御方法が複雑であるという問題がある。そのため、特許文献１〜３の発明を実施するためには、既存の設備を転用することが困難であり、新規に設備導入が必要であるため、コスト高になる。

また、特許文献１、３の発明のように、ロール成形中に分割ロールのロール幅を拡げると、ロールの前方側の隅部だけが材料鋼板に線接触したり、高張力鋼材などの材料ではミル剛性が不足して、大量生産には不向きである。

特開平１０−３１４８４８号公報 特開平７−８８５６０号公報 特開２００９−５００１８０号公報

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、従来技術のような複雑な制御および装置が必要でなく、単純なロール成形によって断面形状が長手方向に変化する形鋼を製造することのできる技術を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、断面形状が長手方向に変化する形鋼をロール成形によって製造するにおいて、例えば材料に高張力鋼材を用いたときにミル剛性が不足することを抑制できる技術を提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明によれば、長手方向に断面形状が変化する形鋼をシート材料からロール成形によって製造する方法であって、回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状畝部とを有する第１金型ロール準備する段階と、前記第１金型ロールの回転軸がシート材料の送り方向に対して垂直となるように該第１金型ロールを配置する段階と、回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状溝部とを有する第２金型ロールを準備する段階と、前記第１金型ロールと第２金型ロールとの間に前記シート材料の板厚に等しい間隙ができ、かつ、前記第１金型ロールの環状畝部と前記第２金型ロールの環状溝部とが嵌合するように、前記第２金型ロールを配置する段階と、前記第１金型ロールと前記第２金型ロールとを同期回転させる段階と、前記第１金型ロールと第２金型ロールとの間にシート材料を給送する段階とを含み、
前記第１金型ロールの環状畝部の側面に、周方向の全周に亘って、第２金型ロールの環状溝部の側面に対する隙間が半径方向内方に広くなるように逃げが設けられ、前記第１金型ロールの側面の該逃げ量ｘは、環状畝部の高さをＨ、形鋼の側壁角度をθ（θ＜８５°）としたときに、数式：ｘ＝α×Ｈ×ｔａｎθ（α：ロール形状によって定まる定数）で算出される値以上に設定されている、断面形状がハット型の形鋼の製造方法が提供される。

更に、本発明は、シート材料から長手方向に断面形状が変化する形鋼を製造するためのロール成形用のロール成形装置において、回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状畝部とを有する第１金型ロールであって、該第１金型ロールの前記回転軸がシート材料の送り方向に対して垂直となるように配置された第１金型ロールと、回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状溝部とを有する第２金型ロールであって、該第２金型ロールの前記回転軸が前記第１金型ロールの前記回転軸と平行になるように配置された第２金型ロールと、前記第１金型ロールと前記第２金型ロールとを同期させて回転駆動する駆動装置とを具備し、
前記第１金型ロールと第２金型ロールは、両者間に前記シート材料の板厚に等しい間隙ができ、かつ、前記第１金型ロールの環状畝部と前記第２金型ロールの環状溝部とが嵌合するように相対的に配置されており、前記第１金型ロールの環状畝部の側面に、周方向の全周に亘って、第２金型ロールの環状溝部の側面に対する隙間が半径方向内方に広くなるように逃げが設けられ、前記第１金型ロールの側面の該逃げ量ｘは、環状畝部の高さをＨ、形鋼の側壁角度をθ（θ＜８５°）としたときに、数式：ｘ＝α×Ｈ×ｔａｎθ（α：ロール形状によって定まる定数）で算出される値以上に設定されている、断面形状がハット型の形鋼の成形用ロール成形装置を要旨とする。

本発明によれば、周方向に断面形状が変化する環状畝部を有する第１金型ロールと、前記第１金型ロールの環状畝部に対して形鋼の厚み分の隙間を置いて該環状畝部を受容する環状溝部を有する第２金型ロールを用いたことにより、少なくとも第１および第２金型ロールを同期回転させる単純な制御によって、長手方向に断面形状が変化する形鋼を製造することができる。よって、断面の幅を拡げるために分割ロールのロール幅を可変制御するなどの複雑な制御は不要である。また、既存のロール成形設備のロールを第１および第２金型ロールに交換することによって、本発明のロール成形装置を具現化することも可能である。

更に本発明によれば、前述のロール胴部を有する第１および第２金型ロールを用いることによって、断面形状が長手方向で変化するように成形しても、ロール胴部と材料とが十分に面接触した状態で成形できるので、例えば材料が高張力鋼材であっても、ミルの剛性不足を防止可能である。

長手方向に断面形状が変化するハット型形鋼の上方から見た斜視図である。 長手方向に断面形状が変化するハット型形鋼の下方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態による多段式ロール成形装置の略示斜視図である。 図２の多段式ロール成形装置のロールユニットの立面図である。 図３のロールユニットの上下一対の金型ロールの分解斜視図である。 図２の多段式ロール成形装置の各段階における曲げ加工プロセスを示す図であり、ハット型形鋼のフランジ部を形成する工程を示す図である。 図２の多段式ロール成形装置の各段階における曲げ加工プロセスを示す図であり、ハット型形鋼の上壁を形成する工程を示す図である。 １つのロールユニットにおける作用を説明するための略示斜視図である。 ビードを有したハット型形鋼の斜視図である。 図７Ｂのハット型形鋼を形成する金型ロールの斜視図である。 第２実施形態による金型ロールを示す。 図８の金型ロールの部分断面図である。 上記金型ロールに逃げを設けたときの間隙を示すチャートである。 逃げ量とｘと、形鋼の側壁の角度θおよび下ロールの環状畝部の高さＨとの相関関係を説明するチャートである。 逃げを設けない場合の上ロールと下ロールとの干渉を示す、ハット型形鋼と共に示す斜視図である。 逃げを設けない場合の上ロールと下ロールとの干渉を示す、ハット型形鋼と共に示す斜視図である。 逃げ量とｘと、形鋼の側壁の角度θおよび下ロールの環状畝部の高さＨとの相関関係を説明するチャートである。 逃げ量ｘ、形鋼の側壁角度θ、環状畝部の高さＨを示す下ロールの部分拡大図である。 上下ロールの最小間隙を示す表である。 多段式ロール成形装置の他の例を示す斜視図である。 図１４の多段式ロール成形装置の各段階における曲げ加工プロセスを示す図である。 逃げ量とｘと、形鋼の側壁の角度θおよび下ロールの環状畝部の高さＨとの相関関係を説明するチャートである。 逃げ量ｘ、形鋼の側壁角度θ、環状畝部の高さＨを示す下ロールの部分拡大図である。 上下ロールの最小間隙を示す表である。 下ロールの環状畝部に設けた逃げの開始点を示す図である。 第３実施形態による形鋼の斜視図である。 図１８Ａの形鋼と共に示す第３実施形態による金型ロールの斜視図である。 第４実施形態による形鋼の斜視図である。 図１９Ａの形鋼と共に示す第４実施形態による金型ロールの斜視図である。 第５実施形態による形鋼の斜視図である。 図２０Ａの形鋼と共に示す第５実施形態による金型ロールの斜視図である。 第６実施形態による形鋼の斜視図である。 図２１Ａの形鋼と共に示す第６実施形態による金型ロールの斜視図である。 第７実施形態による形鋼の斜視図である。 図２２Ａの形鋼と共に示す第７実施形態による金型ロールの斜視図である。 第８実施形態による形鋼の斜視図である。 図２３Ａの形鋼と共に示す第８実施形態による金型ロールの斜視図である。 第９実施形態による形鋼の斜視図である。 図２４Ａの形鋼と共に示す第９実施形態による金型ロールの斜視図である。 第１０実施形態による形鋼の斜視図である。 図２５Ａの形鋼と共に示す第９実施形態による金型ロールの斜視図である。 第１１実施形態による形鋼の斜視図である。 図２６Ａの形鋼と共に示す第９実施形態による金型ロールの斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態に従う長手方向に断面形状が変化する形鋼の製造方法およびロール成形装置について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。

（第１実施形態）
まず、本実施形態で製造する形鋼について説明する。図１に示す形鋼は、長手方向（例えば、材軸方向）に断面形状が変化する鞍型のハット型形鋼の一例である。図１Ａはハット型形鋼を上方側から見た斜視図であり、図１Ｂは下方側から見た斜視図である。ハット型形鋼１は、上壁と、該上壁の両側縁部に沿って延設された側壁と、各側壁の反対側の縁部に沿って延設されたフランジ部とを具備して、ハット型形鋼１の長手方向に垂直な断面（横断面）が概ねハット型となっている。

ハット型形鋼１は、更に、上壁の幅がＬ１の部位１０ａ、１０ｂ、上壁の幅がＬ２（＞Ｌ１）の部位１１、および、上壁の幅がＬ１からＬ２に拡幅（または減幅）するテーパ状の遷移部位１２ａ、１２ｂを有している。ハット型形鋼１は、各部位１０ａ〜１２ｂにおいて、側壁が外方側に向かって傾斜したハット形状の横断面を有しているが、側壁の傾斜角は、各部位１０ａ〜１２ｂで異なるようにしても、或いは、各部位１０ａ〜１２ｂで同じにしてもよい。また、形鋼の厚みは、例えば規格や用途などに応じて種々の厚みに設定することができる。但し、本実施形態においては、各部位１０ａ〜１２ｂを個別に成形して溶接等でつなぎ合せるのではなく、一枚のシート材料または帯板をロール成形することによって一体成形する。従って、図１の部位間の境界線は、説明の便宜上の線であり、接合線や折曲線ではない。

更に、底面側の開口部に長手方向に沿って形成されるフランジ１３も、シート材料または帯板をロール成形によって曲げ加工される。また、曲げ加工されたところの角部は、例えば図１の示すような面取りされた形状、或いはＲ（アール）形状とすることができる。

材料の種類および強度は特に制限されることはなく、曲げ加工可能な全ての金属材料を対象とすることができる。金属材料の一例として、炭素鋼、合金鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、マンガン鋼などの鋼材がある。強度に基づくと、引張強度が３４０ＭＰａ以下のものを一般鋼材、それ以上のものを高張力鋼材と大別することができるが、本実施形態ではどちらも適用可能である。更に、高張力鋼材は例えば５９０ＭＰａ級、７８０ＭＰａ級のものがあり、現在では９８０ＭＰａ級の超高張力鋼材と呼ばれるものも製造されている。超高張力鋼材ともなると従来のプレス成形（絞り）ではハット曲げが困難な場合があるが、本実施形態のロール成形では９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼材をも適用可能である。更に、鋼材以外の材料の一例として、チタン、アルミニウムまたはマグネシウム、或いはそれらの合金を含む難成形性材料がある。

続いて、長手方向に断面形状が変化する形鋼を製造するためのロール成形装置について説明する。図２は、ロール成形装置の一実施形態として、前述のハット型形鋼を製造するための多段式ロール成形装置２を示している。多段式ロール成形装置２は、例えば、シート材料または帯板の送り方向に順次配置された複数のロールユニット２０ａ〜２０ｋを具備しており、上流側のロールユニット２０ｋから下流側のロールユニット２０ａに向けて長尺のシート材料または帯板Ｍを移送しながら段階的に曲げ加工して、最終的に目的の製品形状となるようにする。最終的に成形されたシート材料または帯板Ｍは、製品単位に順次切断される。

最も下流のステーション（最終ステーション）のロールユニット２０ａの金型ロール（以下、「仕上ロール」と称することがある）が目的とする製品形状に対応した形状となっており、該仕上ロールよりも上流側の各ステーションの金型ロールは、下流側へ向かうにつれ段階的に製品形状に近づいていく中間体が各段で成形されるように設計されている。図２は、シート材料または帯板Ｍから１０段階成形で製品にする金型ロールの一例を示している。前半の曲げ工程を実施する、導入ステーションから第５ステーションの各々において、ロールユニット２０ｊ〜２０ｆは、凸状のロール胴部を有するロールを上側に、凹状のロール胴部を有するロールを下側に配置している。

一方、後半の曲げ加工を実施する、第４ステーションから第１０ステーションの各々において、ロールユニット２０ｅ〜２０ａは、環状畝部を有するロールを下側に、環状溝部を有するロールを上側に配置している。そして、導入ステーション（ロールユニット２０ｋ：第０ステーション）から第５ステーション（ロールユニット２０ｆ）までをフランジ１３を形成する前半工程（フランジ部曲げ加工）とし、第６ステーション（ロールユニット２０ｅ）から最終ステーションまたはだい１０ステーション（ロールユニット２０ａ）までをハット型形鋼１の上壁を形成する後半工程（上壁の曲げ加工）としている。

導入ステーションのロールユニット２０ｋは、上下共にプレーンな円筒形状の金型ロールが配置されている。また、第１ステーションから第５ステーションまでのロールユニット２０ｊ〜２０ｆは、上ロールの両端部分は、先端へ向かう方向に直径が次第に小さくなっており、下ロールのロール胴部の両端部分は、先端へ向かう方向に直径が次第に大きくなっている。そして、第１ステーションから第５ステーションの順にロールの両端部分の傾斜角が急になっていき、第５ステーションのロールユニット２０ｆでシート材料または帯板Ｍの両端が約９０°に曲げられ、フランジ部１３を形成するようになっている。各ロールは、形鋼の各部位１０ａ〜１２のフランジ部１３が形成されるように、周方向においてロール胴部の中央の幅が狭い部分と広い部分並びに拡幅／減幅するテーパの部分を有している。

一方、第６ステーションから最終ステーションまでのロールユニット２０ｅ〜２０ａは、下ロールのロール胴部の中央が凸状に隆起した環状畝部を有し、上ロールのロール胴部の中央部分が凹状に凹んだ環状溝部を有している。そして、より詳細には、下ロールの環状畝部および上ロールの環状溝部は、ハット型形鋼１の各部位１０ａ〜１２の上壁が形成されるように、幅が狭い部分と、幅が広い部分、並びに、拡幅／減幅するテーパ状の部分が周方向に配置されている。

各ロールの環状畝部および環状溝部の側面の傾斜角は、第６ステーションから最終ステーションの順に急になっていき、最終ステーションのロールユニット２０ａでシート材料または帯板Ｍの側壁が約９０°に曲げられてハットの上壁が形成されるようになっている。但し、図２に示す金型ロールの構成は一例であり、ユニットの配列数は適宜変更することができる。また、仕上ロールよりも上流側に配置される金型ロールの形状もまた適宜変更することができる。

なお、本実施形態にあっては、断面形状を拡幅するだけに止まらず、幅が最大となる部位１１の後に更に減幅された部位１２ｂ、１０ｂをロールで成形するので、各ロールユニット２０ａ〜２０ｋの間隔を、少なくとも製品の長さ以上に設定する。

次に、ロールユニット２０ａ〜２０ｋの構成について説明する。図３は、仕上ロールが組み込まれたロールユニット２０ａの全体構造を示している。ロールユニット２０ａは、シート材料または帯板の送り方向、例えば水平方向に延設された回転軸３１を有する第１金型ロール（以下、「下ロール３」と称する）と、該第１金型ロール３の回転軸３１に平行な回転軸４１を有し、下ロール３と僅かな隙間を介して対向する第２金型ロール（以下、「上ロール４」と称する）を備えている。

各ロール３、４の回転軸３１、４１は、例えばボール軸受などの軸受機構５によってスタンドなどの支持部材５１に回転自在に支持されている。ロール３、４を昇降自在なように支持して、ロール同士の離間距離を調節できるようにできる。更に油圧シリンダーなどの押圧装置を配置して上下ロール４、３の押圧力を調節できるようにしてもよい。

上下ロール４、３は、歯車組５２によって同期させて回転駆動される。歯車組５２は、回転軸３１、４１の各々に結合され、互いに係合するギア５２ａ、５２ｂを具備する。図３には、歯車組５２の一例として、平歯車で構成された上下のギア５２ａ、５２ｂが示されている。そして下ロール３の回転軸３１の一端側に、例えば駆動モーターなどの駆動装置５３が連結されており、この駆動装置５３によって下ロール３を回転させると、歯車組５２を通じて上ロール４が従動回転する。このとき、例えば上下のギア比を同じに設定することによって、上下ロール４、３が同じ周速度で同期して回転する。すなわち、歯車組５２は、上下ロール４、３の同期回転装置でもある。

歯車組５２は、上下ロール４、３が同じ周速度で同期回転できればよく、図３に示すような平歯車でなくとも勿論よい。更に、歯車組５２を通じて上ロール４を従動させる構成でなく、上下ロール４、３のそれぞれに個別の駆動機構を連結してもよい。インバーター制御可能な駆動モーターを用いて回転速度を調節することもできる。

最終ステーションに配置される上下ロール４、３は、目的とする製品形状に対応した形状となっている。詳しくは図３、４に示すように、下ロール３は、フランジ１３の上面を圧下するフランク部３２と、該フランク部３２の軸方向中央部分で外表面から凸状に隆起し、ハット形状の内面部分を圧下する環状畝部３３とを有している。環状畝部３３の断面形状は、製品のハット形状に対応して周方向に変化する台形を呈している。

すなわち、環状畝部３３は、外周面の幅が第１のロール幅に設定された領域３３ａと、外周面の幅が第２のロール幅に設定された領域３３ｂと、領域３３ａ、３３ｂの間に配置され外周面の幅が第１のロール幅から第２のロール幅に変化するテーパ状の領域（以下の説明では「遷移部」と称することがある）３３ｃ、３３ｄとを有している。環状畝部３３の左右側面は、回転軸３１側に向かうにつれて外方側に拡がる傾斜面を形成している。そして、環状畝部３３のロール幅および高さ並びに側面の傾斜角は、目的とするハット形状の幅および高さ並びに傾斜角にそれぞれ対応させた寸法としている。更に、環状畝部３３の外側の隅部、および、フランク部４３の内側の隅部にはＲ（アール）が形成され或いは面取りがなされている。なお、図４も、図１と同様に、領域間３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの境界線は、説明の便宜上、図示したものである。

環状畝部３３の領域３３ｂは、ハット型形鋼１の幅Ｌ２の部位１１を成形し、領域３３ｃ、３３ｄは、ハット型形鋼１のテーパ状の部位１２ａ、１２ｂをそれぞれ成形する。従って、領域３３ｂの円弧長は、部位１１の長さに設定されており、領域３３ｃ、３３ｄの円弧長は、部位１２ａ、１２ｂの長さにそれぞれ設定されている。一方、環状畝部３３の領域３３ａは、ハット型形鋼１の部位１０ａ、１０ｂの双方を成形する。従って、領域３３ａの円弧長は、部位１０ａ、１０ｂの長さを足した寸法に設定されている。この場合、領域３３ａを等分する中間点が、当該ロールの始点となる。但し、連続シート材料または帯板Ｍを用いて連続的に成形し、最終成形されたものを装置の下流で順次切り取っていくような場合には、切り代となる領域を領域３３ａに追加するようにしてもよい。この場合、切断位置を判別するためのマーク（例えば、小径の孔、突起など）をシート材料または帯板Ｍの表面に形成するようにしてもよい。

一方、上ロール４は、ハット型形鋼１の厚み分の隙間を介して下ロール３のロール胴部と対向するように形成されている。従って、上ロール４は、ハット形状の外側底面を圧下する環状溝部４２と、該環状溝部４２の両側に形成されハット形状の外側面及びフランジ１３の下面を圧下するフランク部４３とを有している。環状溝部４２の内側面も、ハット型形鋼１の厚み分の隙間を介して下ロール３の環状胴部３３の側面と対向するように形成されており、これにより、上ロール４の環状溝部４２は周方向に断面形状が変化する。

上ロール４の環状溝部４２の側面は、下ロール３の環状畝部３３と同様に、ハット型形鋼１の部位１１を成形する領域４３ｂと、テーパ形状の部位１２ａ、１２ｂをそれぞれ成形する領域４３ｃ、４３ｄと、部位１０ａ、１０ｂを形成する領域４３ａとが周方向に形成されている。更に、環状畝部３３と同様に、領域４３ａを等分する中間点が当該ロールの始点となるので、上下ロール４、３を装置に組み込む際には、上下ロール４、３の始点同士が対向する位置（同位相）で周回するように回転方向に位置決めされる。

回転軸方向に見ると、下ロール３の環状畝部３３および上ロール４のフランク部４３は、各々の外周面が同じ直径の円筒面となっている。これにより、上下ロール４、３を同じ周速度で回転させると、上下ロール４、３の相対的な位相は変化しない。上下一対のロールの場合、いわゆる「滑り」によって周回する上下ロール４、３の相対的な位相が変わることが懸念される。ロールの断面形状が周方向で一定であれば「滑り」はそれほど問題とならないが、本実施形態の上下ロール４、３は周方向に断面形状が変化する領域を有するので、「滑り」によって上下ロール４、３の位相がズレると製品の厚みが設計値から外れたり、上下ロールが衝突したりすることが懸念される。従って、本実施形態では上下ロール４、３の相対的な位相を変えずに周回させることが重要である。前述した同期回転機構であるギア５２には、周回する上下ロール４、３同士の相対的な位相が変化することを防止する役割もある。

なお、上下ロール４、３は、シート材料または帯板Ｍよりも剛性の高い材質でロール胴部が製作されていればよく、その材質が制限されることはない。また、環状畝部を有する金型ロールを上側に配置し、環状溝部を有する金型ロールを下側に配置してもよい。

図３は、仕上ロールを組み込んだロールユニット２０ａを図示しているが、仕上げロールの上流に配置される他のロールユニット２０ｂ〜２０ｋについても、ロールの形状が異なることを除けば、ロールユニット２０ａと同様の構成とすることができる。そのため、他のロールユニット２０ｂ〜２０ｋについては詳しい説明を省略する。

本発明は以下の寸法に限定されることはないが、より理解を深めるために下ロール３の各領域の寸法の一例を示しておく。先ず、下ロール３の外周面までの半径は、環状畝部３３が５００ｍｍ、フランク部３２が４５０ｍｍである。両者の差がハット形状の高さに相当する。領域３３ａの外周面の幅は５０ｍｍであり、円弧長は４００ｍｍである。また、領域３３ｂの外周面の幅は８０ｍｍであり、円弧長は４００ｍｍである。また、部位３３ｃおよび３３ｄは、円弧長が３００ｍｍであり、１５°の傾斜角で拡幅または減幅している。上ロール４は、下ロール３と隙間２ｍｍを介して対向している。

続いて、多段式ロール成形装置２でハット型形鋼１を製造する方法について説明する。まず、各ロールユニット２０ａ〜２０ｋの上下ロール４、３を所定の速度で回転させた状態とし、シート材料または帯板Ｍが導入ステーションのロールユニット２０ｋに供給される。シート材料または帯板Ｍは、例えば上流の圧延工程から送られてくる鋼板を用いたり、コイル状に巻かれた帯板を用いることができる。このとき、シート材料または帯板Ｍは、その長さ方向が上下ロール４、３の回転軸方向と直交するように供給され、シート材料または帯板Ｍの長さ方向にロール成形していく。ロールユニット２０ｋから送り出されたシート材料または帯板Ｍ（中間体）は、上下ロール４、３の回転動作によって次のステーションのロールユニット２０ｊへと搬送される。そして、この２段目のロールユニット２０ｊで長さ方向に沿ってロール成形がなされ、更に次のステーションのロールユニット２０ｉへと搬送される。

なお、シート材料または帯板Ｍを連続的にロール成形する場合、各ステーションのロールユニット２０ａ〜２０ｋでバック・テンションおよび／またはフォワード・テンションを印加して成形するようにしてもよい。また、冷間、温間または熱間でロール成形するようにしてもよい。

図５は、シート材料または帯板Ｍが１０段のロールユニット２０ａ〜２０ｋで段階的にハット曲げされていく様子を示している。図５Ａは、第０〜第５ステーションにいてロールユニット２０ｋ〜２０ｆによってフランジ部１３が形成される様子を示している。図５Ｂは、第６〜最終ステーションにおいてロールユニット２０ｅ〜２０ａによってハット型形鋼１の上壁を形成する様子を示している。なお、図５Ａ、５Ｂは、ハット型形鋼１の部位１０ａの断面図であるが、他の部位１０ｂ、１１、１２ａ、１２ｂについても１０段のロールユニット２０ａ〜２０ｋで段階的にハット曲げされていく。従って、第９ステーションにおいてロール成形がなされた材料（中間体）は、最終製品に近い形状となっており、１０段目の仕上ロールによって最終成形がなされる。

仕上げロールが最終成形する様子を図６に示す。上流から搬送されてくるシート材料または帯板Ｍ（中間体）は、まず上下ロールの領域３３ａ、４３ａの始点から後半部分によって幅Ｌ１の部位１０ａが成形され、次に領域３３ｃ、４３ｃによって幅が漸増する部位１２ａが形成され、更に領域３３ｂ、４３ｂによって幅Ｌ２の部位１１が成形される。次に領域３３ｄ、４３ｄによって幅が漸減する部位１２ｂが形成され、最後に領域３３ａ、４３ａの始点から前半部分によって幅Ｌ１の部位１０ｂが成形される。このときの領域３３ａ、４３ａの後半部分は、次の製品の幅Ｌ１の部位１０ａを成形することとなる。

最終成形が完了して仕上ロールから送り出された製品は、終端となる位置（すなわち、部位１０ｂの端部）で切断され、例えば製品検査などの次工程に搬送される。切断する位置は、例えばシート材料または帯板Ｍの長さ方向に間隔をあけて形成したマーク（例えば、小径の孔、突起など）をセンサーで検出することによって自動判別することができる。マークは、製品の長さに対応する間隔でシート材料または帯板Ｍに予め付しておいてもよく、或いは、ロール成形中に付すようにしてもよい。ロール成形中にマークを付する方法としては、前述したロールの始点となる位置にマークとなる突起を形成した上下ロール４、３を用い、ハット曲げ加工と共にマークを転写することが一例として挙げられる。マーク以外にも、ロール胴部の表面に所定の凹凸形状を形成することによって、ビードやエンボスなどの形状を成形することもできる。図７にビード１４と、ビード１４を形成するためにロール胴部に形成される突起部３５の一例を示す。図示は省略するが、上ロール４には材料の厚み分の隙間を介して突起部３５に対応する凹部が形成されている。ビードおよびエンボスの形状、位置および個数は適宜変更可能である。

本実施形態によれば、環状畝部３３を有する下ロール３と、前記環状畝部３３と対向する環状溝部を有する上ロール４を用いてハット型形鋼１を製造するにおいて、環状畝部３３と環状溝部４２の形状を、周方向に断面形状が変化する形状としたことにより、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向に断面形状（すなわち、ハット形状）が変化するハット型形鋼１を製造することが可能となる。

このように、本実施形態に従うロール成形は、従来のような分割ロールのロール幅を変化させる複雑な制御方法は必要でなく、そのための新規な制御装置も導入する必要がない。よって、例えば既存のロール成形装置のロールを本実施形態の上下ロール４、３に交換することによって、本実施形態のロール成形装置を具現化することも可能である。

なお、図２の多段式ロール成形装置２は、ロールユニット２０ａ〜２０ｋを一直線上に配列しているが、ロールユニット２０ａ〜２０ｋを上下方向に湾曲したタンデム配列とすれば、長手方向に湾曲するハット型形鋼をも製造可能となる。

更に本実施形態によれば、周方向に断面形状が変化するロール胴部としたことにより、ロール胴部と材料とが十分に面接触した状態で成形できるので、例えば材料が高張力鋼材であっても、ミル剛性が不足することを抑制可能である。従って、本実施形態のロール成形方法および装置は、引張強度の９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼材をも適用可能となる。

（第２実施形態）
続いて、上述の第１実施形態で示した金型ロールの変形例について説明する。
本実施形態の金型ロールでは、図８に示すように、下ロール３の環状畝部３３（斜線の部分）の外径と、上ロール４のフランク部４３（斜線の部分）の外径とは同一であり、かつ、下ロール３の環状畝部３３の側壁に後述する逃げが設けられていることを特徴とする。この特徴的を除けば、本実施形態の上下ロール４、３は、第１実施形態の上下ロール４、３と概ね同一であり、同様の構成要素は同じ参照符号を付し、詳しい説明は省略する。

下ロール３の畝部３３の側面に設けた逃げについて、図９を参照しながら詳しく説明する。図９は、上下ロール４、３の中心軸線を含む平面で切断した部分縦断図である。第１実施形態では、周方向の全周において、上下ロール４、３の対向する底面および側面の隙間は一定であるが、本実施形態では、下ロール３の環状畝部３３の側面は、逃げ量ｘを以ってロールの軸方向内側に設計上のハット型形鋼１の内面からオフセットされている。このように、環状畝部３３の側面に逃げを設けることによって、環状畝部３３の側面と環状溝部４２の側面との間の間隙は、環状畝部３３根本、つまり、半径方向内側に向かうほど広くなる。図中の破線は、逃げを設けなかったときの側面を示している。最終ステーションの下ロール３の場合には、一例として、板材の板厚１．０ｍｍの材料を加工する場合、逃げ量ｘは１．４ｍｍ以上とすることが好ましい。当該逃げ量の決定方法は、後に記述する。

図１０は、逃げの有無における上下ロール４、３間の間隙の比較結果を示している。より詳細には、図１０は、上下ロール４、３の始点（図４参照）を０°とし、上下ロール４、３を５°毎に回転させたときの、各位相における側面間の最小距離（最小間隙）を示している。図１０から明らかなように、逃げを設けない場合には、約４５°〜６５°の領域と１００°〜１２０°のあたりで間隙が大きく変化（減少および増加）していることが分かる。図１１Ａ、１１Ｂは、逃げを設けない場合のロールの干渉を示す数値解析結果であり、ハッチングで示す部分が干渉する領域を示している。この間隙が変化する領域は、上下ロール４、３の遷移部３３ｃ、３３ｄ、４３ｃ、４３ｄのところにあたる。

一方、逃げを設けた場合には、遷移部３３ｃ、３３ｄ、４３ｃ、４３ｄで間隙が変化してはいるが、その変化量は極めて小さく、０°〜１８０°の全体を通して間隙が略一定に保たれていることが分かる。形鋼の板厚や形状にもよるが、製品規格等を考慮した場合の好ましい最小間隙は板材の厚さ以上である。本実施形態によれば、下ロール３の環状畝部３３の側面に逃げを設けることによって、最小間隙を板厚以上を確保することが可能となる。更に比較として、図１０には、遷移部３３ｃ、３３ｄのみに逃げを設け、他の領域には逃げを設けなかった場合の間隙を示している。図１０のから分かるように、遷移部３３ｃ、３３ｄのみに逃げを設けただけでは間隙を一定に保つことができない。更に、遷移部３３ｃ、３３ｄのみに逃げを設ける加工は、全体に逃げを設ける加工よりも作業が難しいという短所がある。

周方向における上下ロール４、３間の間隙のバラツキは、結果として製品の板厚のバラツキになる場合がある。従って、下ロール３の環状畝部３３の側面にロールの軸方向内側にオフセットした逃げを設けることによって、周方向における上下ロール４、３間の間隙を略一定にできたことは、極めて有効な効果である。更に、環状畝部３３に逃げを設けた場合、間隙を略一定に保つことができる以外にも、下ロール３の側面で材料の滑りが発生するのを抑制してシワ発生を防止できるとの効果を奏し、また、環状畝部３３の根本領域で板厚が減少（板減）すること防止して、板厚が破断基準を下回ることを防止可能となる。以上のことから、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果を得ることができ、更に板厚のバラツキが抑えられた形鋼を形成することが可能である。

なお、最終ステーションのロールユニット２０ａのみならず、上流に配置される他のロールユニット２０ｂ〜２０ｋの一部または全部に対しても、下ロール３の環状畝部３３の側面に逃げを設けることが好ましい。図２に示した多段式ロール成形装置２は、第６ステーションから最終ステーション（第１０ステーション）まで５つの工程でハット型形鋼１の上壁の曲げ加工を行うので、これらの各ステーションの下ロール３に逃げを設けることが好ましい。

但し、各ステーションの上下ロール４、３は、それぞれロール形状（特に、環状畝部３３の勾配）が異なっており、従って各々に好ましい逃げ量がある。本発明者らは、実際に設計を行って鋭意検討した結果、好ましい逃げ量ｘは、形鋼の側壁の角度θおよび下ロール３の環状畝部３３の高さＨに対してｘ＝α×Ｈ×ｔａｎθなる相関関係があることを見出した。ここで、逃げ量ｘ、形鋼の側壁角度θ、環状畝部３３の高さＨは、それぞれ図１３Ｂに示す通りである。図１１を参照すると、実際の逃げ量ｘは、Ｈ×ｔａｎθに定数α（α＜１）を乗じた値であることが理解されよう。

図１３Ｃは、各ステーションにいて曲げ加工された形鋼の側壁角度θに対して、種々の逃げ量（０．１ｍｍ間隔）を設定した場合の上下ロール４、３の間の最小間隙を示している。そして、図１３Ｃの結果に基づき、最小間隙が板材の厚さ未満となる逃げ量の場合は成形不能と判定し、最小間隙が板材の厚さ以上となる逃げ量ｘの最小値を確認した。

そして、逃げ量ｘ、側壁角度θ、環状畝部３３の高さＨの相関関係を検討した結果、図１３Ａに示す相関式：ｘ＝０．００４６×Ｈ×ｔａｎθ（但し、θ＜８５°）で算出される値以上に逃げを設けることによって、最小間隙１ｍｍ以上を確保できることを確認した。なお、式中の０．００４６は、ロール形状により定まる定数αである。すなわち、上壁の曲げ加工を行う各ステーションの下ロール３に対してｘ＝０．００４６×Ｈ×ｔａｎθ（但し、θ＜８５°）に従う逃げ量ｘを設けることによって、各ステーションにおいて曲げ加工された形鋼の板厚のバラツキが抑えることが可能となる。更に、好ましい逃げ量ｘを上記の数式から算出できるので、例えばロールの形状を変更したいときにも、好ましい逃げ量ｘを容易に導き出すことができる。以下、その一例について説明する。

図２の多段式ロール成形装置２は、前半の工程でフランジを加工し、後半の工程で上壁の曲げ加工する（図５参照）。この場合、例えば目的とする形鋼の形状を変える際に、一部のロールだけを交換するだけで済むという利点がある反面、後段の５つの工程で上壁の曲げ加工を行うので、一工程あたりの曲げ量が大きく、場合によっては材料に割れなどが発生する懸念がある。

そこで、他の例として、図１４、１５に示す多段式ロール成形装置２は、第１ステーションから第１０ステーション（最終ステーション）の全てのステーションにおいて、上壁を段階的に曲げ加工する構成となっている。この場合、例えば目的とする形鋼の形状を変えるときに全部のロールを交換しなければならないという短所がある反面、一工程あたりの曲げ量を小さくできるので、材料の割れを防止できる利点がある。

このように、各ステーションにおけるロール形状が変わった場合にも、図１６Ａ〜図１６Ｃに示すように、数式：ｘ＝０．００４６×Ｈ×ｔａｎθ（但し、θ＜８５°）に従う逃げ量ｘを設けることによって、１ｍｍ以上の最小間隙を確保できることを確認している。

なお、上記数式における定数αは、図１３Ａ〜図１３Ｃおよび図１６Ａ〜図１６Ｃに示す種々のデータを取得し、相関式を求めることによって定めることができる。更に、例えば最終ステーションの上下ロール４、３を同時に回転させて、当該上下ロール４、３間の最小間隙を検証し、当該最小間隙が、通板する板材の厚さ（例えば、１．０ｍｍ）になるように最終ステーションの上下ロール４、３の最適逃げ量ｘを決定し、α（定数）＝ｘ／（Ｈ×ｔａｎθ）から算出することもできる。これら一連の作業は、例えば設計ＣＡＤを用いて行うことができる。

そして最終ステーションのロール形状に従う定数αが定まると、数式：ｘ＝α×Ｈ×ｔａｎθを用いて、最終ステーションよりも前工程のロールの最適逃げ量が算出される。図２の例では、第６ステーション〜第９ステーションまでのロールを対象とし、図１７Ｃでは第１ステーション〜第９ステーションのロールを対象とする。すなわち、最終ステーションの上下ロール４、３を用いて決定した定数αを、他のステーションの上下ロールの最適逃げ量ｘを求めるのに活用する。これにより、他のステーションにおいても最小間隙を確保することが可能であり、また複数ある多段ロールの一連の設計を効率適に行うことが可能となる。このロールの設計方法は、種々の形状のロールに対しても適用することが可能であり、勿論、後述する第３〜第９実施形態に示されるロールの形状にも適用することができる。

更に、好ましくは、図１７に示すように、下ロール３の環状畝部３３の外周面３７と側面３９の間の隅部にはＲ（アール）が設けて円弧状に湾曲させ、該隅部から側面３９に沿って長さＬの直線部分を設けた位置に逃げの開始点を配置する。なお、図１７において直線１００は設計上のハット型形鋼１の内面を表している。このように、設計上のハット型形鋼１の内面沿って逃げを設けていない直線部分を環状畝部３３の側面３９に設けることによって、ワークは、下ロール３の環状畝部３３の外周面３７と上ロール４の環状溝部４２の底面との間、下ロール３の環状畝部３３のＲ（アール）を設けた隅部と、該環状畝部３３の隅部に対応した上ロール４の環状溝部４２の内面のＲ（アール）形の隅部との間、および、環状畝部３３の側面においてＲ（アール）を設けた隅部に隣接した上記直線部分と、上ロール４の環状溝部４２の内面において該直線部分に対応した直線部分との間でしっかりと挟持された状態で曲げ加工される。これによって、ハット型形鋼１の上壁に生じうる皺の発生が防止される。

なお、上述の実施形態に従う上下ロール４、３の形状は、図１に示したハット型形鋼１を製造するための一例である。目的とする製品の形状は、図１に示したハット型形鋼１に限定されることは言うまでもない。例えば、各部位１０ａ〜１２ｂで側壁の傾斜角が異なるようにしてもよく、Ｌ１、Ｌ２とは異なる幅の部位を更に備えるようにしてもよい。また、図１のハット型形鋼１は、左右方向および前後方向で対称形状を呈しているが、左右方向および前後方向で非対称の形状とすることもできる。

更に、製造する形鋼についても、ハット型形鋼に限定されることはない。例えば、環状畝部３３の断面形状を四角形にして、断面形状がコの字型の形鋼を製造することもでき、環状畝部３３の頂部を湾曲させて断面形状をＵの字としてもよい。また、環状畝部３３の断面形状を三角形にして、断面形状がＶ字型の形鋼を製造することもできる。いずれの場合も、環状畝部３３の断面形状を周方向で変化させたロールを用いることによって、長手方向に断面形状が変化するコの字型形鋼、Ｕの字型形鋼、またはＶ字型形鋼を成形する。更に、例えばハット型からＵの字型に変化するといったように、長手方向で異なる型に変化させるようにしてもよい。限定されることはないが、製造する形鋼の変形例と、その形鋼を成形する仕上げロールの一例について、図１８Ａ〜図２６Ｂを参照しながら説明する。

（第３実施形態）
図１８Ａは、幅および高さが一定で断面が横方向に移動するハット型形鋼１を示し、図１８Ｂは、図１８Ａのハット型形鋼１を最終成形する上下ロール４、３を示す。すなわち、上述の第１実施形態では、材軸が直線状となっているハット型形鋼を製造しているが、本実施形態では材軸が幅方向に湾曲したハット型形鋼１を製造する。このハット型形鋼１は、材軸が直線状の部位１５ａと、材軸が湾曲している部位１５ｂとを有している。そのための金型ロールとして、図１８Ｂに一例を示すように、環状畝部と環状溝部を回転軸方向に偏倚させた上下ロール４、３を用いる。上下ロール４、３を回転駆動するロールユニットの全体構成は、第１実施形態と同様の構成とすることができる。

本実施形態によれば、上下ロールを同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状が幅方向に湾曲するハット型形鋼を製造することができる。更に、ロールユニット２０ａ〜２０ｋを上下方向に湾曲したタンデム配列とすれば、長手方向に湾曲するハット型形鋼をも製造可能となる。

（第４実施形態）
図１９Ａは、高さが一定で断面形状の幅が左右非対象に変化するハット型形鋼１を示し、図１９Ｂは、図１９Ａに示す左右非対象のハット型形鋼１を最終成形する上下ロール４、３を示す。すなわち、本実施形態では、図１８Ｂに示す上下ロール４、３を用いて、ハット形状の一方の側壁１０ｃは一定であるが、他方の側壁１０ｄのみが幅方向に変形するハット型形鋼１が製造される。上下ロール４、３を回転駆動するロールユニットの全体構造は、第１実施形態と同様の構成とすることができる。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状の幅が左右非対称に変化するハット型形鋼を製造可能となる。

（第５実施形態）
図２０Ａは、高さが一定で断面形状の幅が複雑に変化するハット型形鋼１を示し、図２０Ｂは、図２０Ａに示すハット型形鋼１のための最終ステーションの上下ロールを示している。すなわち、本実施形態では、図２０Ｂに示す上下ロール４、３を用いて、Ｌ１、Ｌ２とは異なる幅の部位を更に備えるハット型形鋼１が製造される。より詳細には、本実施形態のハット型形鋼１は、直線状の部位１６ａ、１６ｂと、幅がそれぞれ異なる部位１６ｃ〜１６ｆとを有する。上下ロール４、３を回転駆動するロールユニットの全体構造は、第１実施形態と同様の構成とすることができる。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状の幅が複雑に変化するハット型形鋼を製造することができる。

（第６実施形態）
本実施形態では、断面がＵ字形状をなす形鋼が製造される。図２１Ａは、高さが一定で断面形状の幅が変化するＵ字型形鋼６を示しており、図２１Ｂは、図２１Ａに示すＵ字型形鋼１のための最終ステーションの上下ロール４、３を示している。本実施形態のＵ字型形鋼６は、高さが一定で拡幅する部位６１ａと、高さが一定で減幅する部位６１ｂとを有する。そのための金型ロールとして、下ロール３の環状畝部は、断面が逆Ｕ字形状となっており、周方向において０°〜１８０°の範囲まで幅が拡大していき、１８０°〜３６０°の範囲で幅が縮小していく形状となっている。下ロール３と対向する上ロール４の環状溝部も、周方向において幅が拡大および縮小していくＵ字形状となっている。上下ロール４、３を回転駆動するロールユニットの全体構造は、第１実施形態と同様の構成とすることができる。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状の幅が変化するＵ字型形鋼６を製造することができる。

（第７実施形態）
図２２Ａ、２２ＢのＵ字型形鋼６はフランジ部６３を備えている点を除いて、図２１Ａ、２１ＢのＵ字型形鋼６と略同一である。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状の幅が変化するＵ字型形鋼６を製造することができる。

（第８実施形態）
本実施形態も、断面がＵ字形状をなす形鋼を製造する。但し、上述の第５実施形態が高さ一定であるのに対し、本実施形態では、図２３Ａに示すように、幅が一定で高さが変化するＵ字型形鋼６が製造される。より詳細には、本実施形態のＵ字型形鋼６は、幅が一定で高くなっていく部位６１ｃと、幅が一定で低くなっていく部位６１ｄを有する。図２３Ｂは、図２３Ａに示すＵ字型形鋼６のための最終ステーションの上下ロール４、３を示す。下ロール３の環状畝部は、断面の外形が逆Ｕ字形状となっており、周方向において０°〜１８０°の範囲まで外径が拡大していき、１８０°〜３６０°の範囲で外径が縮小していく形状となっている。下ロール３と対向する上ロール４の凹状の部分も、周方向において高さが変化するＵ字形状となっている。上下ロール４、３を回転駆動するロールユニットの全体構造は、第１実施形態と同様の構成とすることができる。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状の高さが変化するＵ字型形鋼６を製造することができる。

（第９実施形態）
図２４Ａ、２４ＢのＵ字型形鋼６はフランジ部６３を備えている点を除いて、図２２Ａ、２２ＢのＵ字型形鋼６と略同一である。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状の幅が変化するＵ字型形鋼６を製造することができる。

（第１０実施形態）
本実施形態は、断面がＶ字形状をなす形鋼を製造する。図２５Ａは、断面形状の幅が一定で高さが変化するＶ字型形鋼７を示し、図２５Ｂは、図２５Ａに示すＶ字型形鋼７のための最終ステーションの上下ロール４、３を示す。より詳細には、本実施形態のＶ字型形鋼７は、幅が一定で高くなっていく部位７１ａと、幅が一定で低くなっていく部位７１ｂとを有する。下ロール３の環状畝部は、断面の外形が三角形状（Ｖ字形状）となっており、周方向において０°〜１８０°の範囲まで外径が拡大していき、１８０°〜３６０°の範囲で外径が縮小していく形状となっている。下ロール３と対向する上ロール４の凹状の部分も、周方向において高さが変化する三角形状（Ｖ字形状）となっている。上下ロール４、３を回転駆動するロールユニットの全体構造は、第１実施形態と同様の構成とすることができる。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、長手方向の断面形状の高さが変化するＶ字型形鋼７を製造することができる。

（第１１実施形態）
図２６Ａは、断面形状の幅と高さの両方が変化するハット型形鋼１を示し、図２６Ｂは、図２６Ａに示す形状のハット型形鋼１のための最終ステーションの上下ロール４、３を示す。より詳細には、本実施形態のハット型形鋼１は、断面形状の幅がＬ１であって高さがｈ１の部位１７ａと、断面形状の幅がＬ２であって高さがｈ２の部位１７ｂと、幅がＬ１からＬ２および高さがｈ１からｈ２にそれぞれ変化する部位１７ｃを有する。そのため、上下ロール４、３の環状畝部および環状溝部を、周方向に断面形状の高さと幅の両方が変化する形状（Ｌ１→Ｌ２→Ｌ１、ｈ１→ｈ２→ｈ１）としている。上下ロール４、３を回転駆動するロールユニットの全体構造は、第１実施形態と同様の構成とすることができる。この場合も、上下ロール４、３を同期回転させる簡単な制御によって、断面形状の幅と高さの両方が変化するハット型形鋼１を製造することができる。

以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態および添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載およびこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

１ ハット型形鋼
２ 多段式ロール成形装置
３ 下ロール
３２ フランク部
３３ 環状畝部
４ 上ロール
４２ 環状溝部
４３ フランク部

Claims (10)

1. 長手方向に断面形状が変化する形鋼をシート材料からロール成形によって製造する方法であって、
   回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状畝部とを有する第１金型ロール準備する段階と、
   前記第１金型ロールの回転軸がシート材料の送り方向に対して垂直となるように該第１金型ロールを配置する段階と、
   回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状溝部とを有する第２金型ロールを準備する段階と、
   前記第１金型ロールと第２金型ロールとの間に前記シート材料の板厚に等しい間隙ができ、かつ、前記第１金型ロールの環状畝部と前記第２金型ロールの環状溝部とが嵌合するように、前記第２金型ロールを配置する段階と、
   前記第１金型ロールと前記第２金型ロールとを同期回転させる段階と、
   前記第１金型ロールと第２金型ロールとの間にシート材料を給送する段階とを含み、
   前記第１金型ロールの環状畝部の側面に、周方向の全周に亘って、第２金型ロールの環状溝部の側面に対する隙間が半径方向内方に広くなるように逃げが設けられ、前記第１金型ロールの側面の該逃げ量ｘは、環状畝部の高さをＨ、形鋼の側壁角度をθ（θ＜８５°）としたときに、数式：ｘ＝α×Ｈ×ｔａｎθ（α：ロール形状によって定まる定数）で算出される値以上に設定されていることを特徴とする、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
2. 前記第１金型ロールの前記環状畝部および前記第２金型ロールの環状溝部の各々の前記回転軸方向に測定した幅寸法が周方向に変化する請求項１に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
3. 前記第１金型ロールの前記環状畝部および前記第２金型ロールの環状溝部の各々の前記回転軸に対して垂直方向に測定した高さ寸法が周方向に変化する請求項１または２に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
4. 前記形鋼は、第１金型ロールの環状畝部によって内周面が圧下され、第２金型ロールの環状溝部によって外周面が圧下されるハット型形鋼である請求項１〜３の何れか１項に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
5. 前記第１金型ロールの凸状の部分は、その周方向において、第１のロール幅の領域、第２のロール幅の領域、前記第１のロール幅から第２のロール幅に拡幅または減幅するテーパ状の領域を含んでいる請求項１〜４の何れか１項に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
6. 前記第１金型ロールは、その周方向において、環状畝部が回転軸方向に偏倚しており、材軸が幅方向に湾曲する形鋼を製造するようにした請求項１〜４の何れか１項に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
7. 各々が第１金型ロールと第２金型ロールとを具備した複数のロールユニットをシート材料の送り方向に直列に配列し、これら複数のロールユニットによって側壁角度θ（但し、θ＜８５°）が段階的に大きくなるように材料を曲げ加工するにおいて、
   一部または全部のロールユニットの第１金型ロールの側面の逃げ量ｘが、前記数式：ｘ＝α×Ｈ×ｔａｎθで算出される値以上となっている請求項１〜６の何れか１項に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
8. 前記第１金型ロールの環状畝部の外径と、前記第２金型ロールの凹状の底面の部分の外径が同一である請求項６〜７の何れか１項に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
9. 前記材料は、超高張力鋼材であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の、断面形状がハット型の形鋼の製造方法。
10. シート材料から長手方向に断面形状が変化する形鋼を製造するためのロール成形用のロール成形装置において、
    回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状畝部とを有する第１金型ロールであって、該第１金型ロールの前記回転軸がシート材料の送り方向に対して垂直となるように配置された第１金型ロールと、
    回転軸と、該回転軸を中心とする周方向に断面形状が変化する環状溝部とを有する第２金型ロールであって、該第２金型ロールの前記回転軸が前記第１金型ロールの前記回転軸と平行になるように配置された第２金型ロールと、
    前記第１金型ロールと前記第２金型ロールとを同期させて回転駆動する駆動装置とを具備し、
    前記第１金型ロールと第２金型ロールは、両者間に前記シート材料の板厚に等しい間隙ができ、かつ、前記第１金型ロールの環状畝部と前記第２金型ロールの環状溝部とが嵌合するように相対的に配置されており、
    前記第１金型ロールの環状畝部の側面に、周方向の全周に亘って、第２金型ロールの環状溝部の側面に対する隙間が半径方向内方に広くなるように逃げが設けられ、前記第１金型ロールの側面の該逃げ量ｘは、環状畝部の高さをＨ、形鋼の側壁角度をθ（θ＜８５°）としたときに、数式：ｘ＝α×Ｈ×ｔａｎθ（α：ロール形状によって定まる定数）で算出される値以上に設定されていることを特徴とする、断面形状がハット型の形鋼の成形用ロール成形装置。

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