JPH0248328B2 - Fukukyokumennoseikeikakoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は船体の外板の如く複雑な三次元的曲面
を呈する複曲面を成形する方法に関するものであ
る。

＜従来の技術及びその問題点＞ 従来、船体の外板はプレスによる部分押しの後
バーナーによる線状加熱によつて、曲げ形状をゲ
ージに合わせて複曲面の成形を行なつていた。こ
の線状加熱は手作業であり、作業時間がかかるだ
けでなく、熟練者の高度の経験と勘を必要とする
ものであつた。

近年、日本造船研究会では船体の外板の成形の
自動化をはかるために、鋼板の上下面に数多くの
ポンチを格子状に配し、各ポンチの高さを数値制
御により変化させて、ポンチ群全体があたかも連
続した成形型を構成し、複曲面成形を行なう多点
プレスの研究をなしている。しかしこの方法は用
いるポンチの数をある程度数多くしなければ加工
精度は上がらず、用いる制御点数が非常に多くな
り、大規模な設備とならざるを得ない。

また、三菱重工技報Vol.13，No.６（昭和51年）
には三条プレスと称する複曲面成形機が開示さ
れ、制御ポンチを三列にまで減少させてはいる
が、やはり相当数のポンチを用いる点に於いては
変わらない。

更に、多点プレスないしは三条プレスのポンチ
を使用する方法では、そのいずれの方法でもポン
チロツドの先端のポンチヘツドは球面座を介して
自在な首振り回転ができるようにはされている
が、ポンチヘツドは傾斜した方へポンチロツドか
らズレるために、上・下の相対するポンチののヘ
ツドは互いにズレた部所で成形することになり、
複曲面の成形性が悪くなるという問題も残つてい
る。

上述の諸問題を解消し、制御点数が少なく、し
かも成形性の良好な複曲面の成形方法として、
「複曲面の成形方法」を呈示し、特許出願してい
る（出願番号61−077276、昭和61年４月２日出
願）。

この加工法は被加工材をその進行方向と直交す
る方向に、上下から屈曲自在な可撓ロールで挾持
し、該可撓ロールを所望する形状に屈曲せしめた
状態で上下の可撓ロール間に被加工材を供給し、
同可撓ロールを回転させる事で被加工材を前進さ
せ、更に可撓ロールより後方並びに前方に設置さ
れた入口側、ならびに出口側ロールの上下位置を
調整し、被加工材を三次元的に成形することを特
徴とする複曲面の成形方法である。

本加工法はロール成形とベンデイングロールを
組合わせた方法であり、ロールスタンドの高さを
動かして可撓ロールの成形形状を変える際に、
上・下の相対する可撓ロール面は絶えずズレを生
じない構造であり、複曲面の成形性を良好にして
いる。又複曲面を成形する際、制御軸数が可撓ロ
ールの一列とそれにプラス前・後のロールの数軸
でよく、少ない軸数で複曲面の成形が可能であ
る。

ところがこの可撓ロールによる複曲面成形で
は、被加工材が可撓ロールの設定された形状で規
制される形状に変形する際に、被加工材の幅方向
の変形は可撓ロールが平ロールのために可撓ロー
ルに挟まれた領域では変形せず、可撓ロールと接
触していない領域でのみ変形する。実際には各可
撓ロールの片側の端付近に局部的な折れ曲げ変形
となつている。

また、この可撓ロールによる成形では、Alの
軟質材は可撓ロールの設定形状に近い形状に成形
でき、成形断面比ψはほぼ１に等しかつた。ここ
で成形断面比ψ＝ρ_xp／ρ_xで、ρ_xpは可撓ロールの
設定曲率半径、ρ_xは被加工材の断面の成形曲率半
径である。ところがAlの半硬質材ではスプリン
グバツクが大きいため、ψは１よりははなはだ小
さく、成形形状が大きく戻つているという問題が
あつた。

＜問題点を解決する為の手段＞ 本発明はこれらの諸問題を解消し、かつより優
れた複曲面の成形加工法を提供する事を目的とす
る。基本的には前記「複曲面の成形方法」と同じ
であるが、横断面の曲げ成形の原理は異なつてい
る。

即ち、本発明は可撓ロールを平ロールの集まり
ではなく、成形型ロールを組込み、横方向の曲げ
成形は可撓成形ロールのところで積極的に行な
い、ロールと接触していない領域では原則として
曲げ成形を行なわないという複曲面の成形加工法
である。

＜実施例及び作用＞ 第１図〜第３図には本発明方法を実施する為の
装置の概要を示す。これらの図面に示す様に本発
明方法を実施する為の装置は、基台１上に入口側
ロール２、可撓成形ロール３、出口側ロール４の
順で配設されている。可撓成形ロール３は屈曲自
在な回転軸５の外周に複数個の型ロール６を所要
間隔毎に外嵌して形成され、この図に示す物では
屈曲自在な回転軸５としてボールジヨイントを用
いている。この可撓成形ロールの各型ロール６は
それぞれ可撓成形ロールを挾んで上下に配設され
る軸受７，７，…により直接的に支持され、しか
も該軸受７は上下動自在なロールスタンド８，
８，…の先端に取付けられており、該ロールスタ
ンド８を上下動する事で可撓成形ロール３を所望
する形状に設定出来る様になつている。なお可撓
成形ロール３はその変形に対しロール軸方向に伸
縮自在となる必要があるのでボールジヨイント間
にスプライン機構９を取入れ伸縮自在な構造とし
ている。又可撓成形ロール３が変形した際に、
各々の型ロール６はその変形に応動し自ら首を振
り、しかも第３図に示す如く上下一対の型ロール
６，６の相対する面がロール軸方向に絶えずズレ
を生じない様に第４図及び第５図に示す通りその
上面を曲率半径の中心が型ロール上部中央にある
湾曲状となした調心軸受１０を設け、しかも軸受
７の側面には案内溝１１を穿設して、調心軸受１
０の湾曲面に添つて軸受７が動くように規制する
と共にコイルバネ１２を配設してこの動きをスム
ーズ化している。

この様な構成の装置を用い、各ロールスタンド
８をそれぞれ設けられたネジ等の上下位置調整手
段を用いて所望する位置に設定し、一方入口側ロ
ール２ならびに出口側ロール４の高さも調整し
て、被加工材ａを上下の可撓成形ロール３，３間
に挾み、可撓ロールを回転させ被加工材ａを前進
させると、被加工材ａはその幅方向には可撓成形
ロール３，３の形状で規制される形状に変形し、
一方その長手方向には入口側ロール２ならびに出
口側ロール４によつて変形され三次元的な形状と
される。

可撓成形ロールを構成する型ロールは第６図に
示すように(a)チヤンネル型成形ロール、(b)円弧型
成形ロールであり、この他別の形状の成形ロール
でも可能である。

第７図に成形後の被加工材ａの幅方向の断面の
曲率分布を示す。被加工材ａはAl半硬質材で、
板厚2.0mm、板幅260mmの物を用いた。なお図には
可撓成形ロールとの接触領域を斜線で示してい
る。この図では断面の曲率分布には５つのピーク
があらわれており、これらは可撓成形ロール接触
領域で生じていることがわかる。このピークは平
ロールの成形と比較して、ロールの幅だけ曲率が
幅方向に分散するので、平ロールのように局部的
折れ曲げによる急激なピークにならない。

また平ロールでは折れ曲がり部が可撓ロール５
段で４つのピークがあらわれたのに対し、本発明
の成形型ロールの集合から成る可撓成形ロールで
は５つとなり、それだけ加工形状に対する精度が
良好になるという利点がある。

ところで、第７図に示す様に各可撓成形ロール
の左端には生じないが、右端付近にはさほど大き
くはないけれども負のピークがあらわれている。
これは逆方向に折れ曲がつていることを示してお
り、複曲面の成形としては好ましいものではな
い。この原因は第３図に示すようにボールジヨイ
ントの中心１３の位置が隣り合つた可撓成形ロー
ルの間で中央よりずれたところにあるために、可
撓成形ロールの片側の端で肩当りすることによる
ものである。これを無くするにはボールジヨイン
トの中心１３が隣り合つたロールの中央に位置す
ればよいのであるが、本装置の様にロールスタン
ドの高さを調整して複曲面の横断面の成形形状を
変える場合、それに応じて各型ロール自身が首を
振らなければならない。この中心１３が中央に位
置すると第５図の機造のものでは首を振ることが
できない。

そこで第８図に示すように、調心軸受の湾曲面
の曲率中心が、成形型ロールの頂上の中央からず
れたところに位置させ、ロール軸受部も同じ位置
に曲率中心をもたせ、傾斜した湾曲面に沿つて動
かせる構造にすると、ボールジヨイントの中心を
隣り合つた型ロールの中央に位置させても、ロー
ルスタンドの高さを調整することにより、それに
応じて型ロールは首を振ることができる。この結
果、各可撓成形ロールの片側の肩当りは解消させ
ることができ、複曲面の成形性を良好にすること
ができる。

第９図は厚さ2.0mm、板幅260mmのAl半硬質材を
成形した場合の断面形状比ψを示す。ここでψ＝
ρ_xp／ρ_xで、ρ_xpは可撓成形ロールの断面の設定曲
率半径であり、ρ_xは被加工材の断面の成形曲率半
径である。またこの図には平ロールによる結果も
合わせて示している。平ロールによる場合、スプ
リングバツクが大きいため、ψが小さいが、本発
明の可撓成形ロールの結果はψが１付近にあり、
可撓成形ロールの設定形状にほぼ等しい成形が可
能である。このことからスプリングバツクの大き
い材料でもこの可撓成形ロールを用いての複曲面
成形には適していることがわかる。

第６図で示したように可撓成形ロールによる曲
げ角はこの可撓成形ロールの形状によつて決まつ
てしまう。ロールスタンドを動かし、可撓成形ロ
ールの設定形状を変える場合、各可撓成形ロール
が受け持つ曲げ角を変えられることが必要であ
る。ところが、可撓成形ロールの上・下間隙間を
変えることにより、この曲がり角を変化させるこ
とができる。

第１０図は上・下の可撓成形ロールの隙間ｃを
変えて成形したときの断面形状比に及ぼす影響を
示している。隙間を小さくするほどψは大きくな
り、この結果、隙間を変えることによりψを調整
することができる。

次に可撓成形ロールの前後の入口側、出口側ロ
ールの高さを調整して、長手方向の曲率（１／
ρ_y）を与えた複曲面成形において、長手方向の曲
率が被加工材の成形断面形状比ψに及ぼす影響を
調べた結果を第１１図に示す。１／ρ_y＞０は鍋底
型の複曲面であり、１／ρ_y＜０はくら型の複曲面
成形である。１／ρ_yによりψの値が変化するた
め、予めその分を見込んで可撓成形ロールを設定
すれば、所望する複曲面を得ることができる。

なお本発明方法では可撓成形ロール変形の為の
型ロールの上下位置の設定、出入口側ロールの上
下位置の設定をNC制御方式となす事が出来るの
は勿論である。

＜発明の効果＞ 以上述べて来た如く本発明方法によれば可撓成
形ロールを上下方向に変形させる為の型ロールの
上下、及び出入口側ロールの高さの制御のみでよ
く、その制御点数は非常に少なくてすむ。更に被
加工材の前進は可撓成形ロール自体でなす為に別
途の搬送装置は必要でなく、設備の簡素化及び作
業の簡略化が図れる。そして得られる製品は成形
型ロールを用いている為に個々のロールと当接し
ている所で変形される為にスムーズな曲面が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の全体概要を示す側面
図、第２図は同正面図、第３図は同可撓成形ロー
ル部の一部切欠要部拡大図、第４図及び第５図は
それぞれ同軸受部の要部拡大側面図及び正面図、
第６図ａ，ｂはそれぞれ本発明の成形型ロールの
説明図、第７図は本発明方法での成形後の被加工
材の幅方向の断面の曲率分布を示すグラフ、第８
図は傾斜した湾曲面を有するロール軸受部の正面
図、第９図は同断面形状比を示すグラフ、第１０
図は同断面成形比に及ぼすロール間隙の影響を示
すグラフ、第１１図は同長手方向の曲率が成形断
面形状比に及ぼす影響を示すグラフ。 図中、２：入口側ロール、３：可撓成形ロー
ル、４：出口側ロール、５：回転軸、６：型ロー
ル、８：ロールスタンド、９：スプライン機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加工材を、その進行方向と直交する方向に
   上下から成形型ロールの複数個をそのロール軸方
   向に連結した上下方向に屈曲自在な可撓成形ロー
   ルで挾持し、該可撓成形ロールを所望形状に屈曲
   せしめた状態で上下の可撓成形ロール間に被加工
   材を供給し、同可撓成形ロールを回転させ、前進
   させる事により、被加工材を可撓成形ロールのと
   ころで成形し、更に可撓成形ロールよりは後方な
   らびに前方に設置された入口側ならびに出口側ロ
   ールの上下位置を調整し、被加工材を三次元的に
   成形することを特徴とする複曲面の成形加工法。