JPH09239452A - ロール成形機による溝形部材のｒ曲げ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｕ字形状の溝形部材を凹凸ロール成形機およ
びフラットロール成形機の組み合わせて建築構造物部材
をＲ曲げ加工する。 【解決手段】 予め長手方向の断面でＵ字状に成形され
た溝形部材の左右の側板上部を挟んで一対の凹凸ロール
で波状に塑性加工し、次いで波状成形部をフラットロー
ルで圧延成形して側板に伸びを発生させ下反りに成形
し、あるいはこの順序を逆にしてフラットロールで薄形
部材の側板上部を挟持してフラット成形し、次いで凹凸
ロールで波状に塑性加工することにより溝形部材を上反
りに成形するＲ曲げを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｕ字形状の溝形部
材をロール成形機およびピンチロールの組み合わせによ
りＲ曲げ加工する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に大規模建造物の屋根材やドーム状
の建造物においては直線的な鋼材の使用に加えて鋼材、
特に溝形部材の長手方向に所望の曲率（Ｒ）で塑性加
工；Ｒ曲げ加工を施した湾曲溝形部材が使用される。特
に、最近において、建造物の外観の多様化と共に審美感
を備えた美的感覚のニーズが高まっている。

【０００３】従来より、溝形部材の長手方向でのＲ曲げ
加工は、３ロール成形機によるベンデイング方式や圧延
方式があるが、圧延方式は高度の圧延技術が必要なこと
から殆ど採用されていないが、反面最も頻繁に採用され
る方式としては３ロール成形機によるベンデイング方式
である。この３ロール成形機によるベンデイング方式と
は、図１に示すように成形部材の板幅方向に沿って上下
で対をなすよう３組のロールセットで孔型を構成する成
形スタンドを５〜８の複数スタンド設けて順次成形を重
ねて所望の最終形状に成形するものである。この成形過
程においてＲ曲げ加工は成形中に上下に配置した中央部
のロールセットならびに側板を形成する左右のロールセ
ットの成形力を変更するなり、上下各ロールの回転周速
度を変えることや、更には成形パスラインを徐々に上下
に変化させることによって上側にＲを持った上反りタイ
プあるいは下側にＲを持った下反りタイプの溝形部材が
成形されるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術はそれぞれ被成形板厚および材質の変化にに
加え、Ｒ曲げ成形曲率の変化に対応して正確に所望形状
の製品を製造することはロール成形機オペレーターの高
度の経験と感に依存せざるを得ない状態にあるのが現状
である。また、被成形板厚の薄い材料やＲ曲げ成形曲率
が高い場合には、成形部材に座屈が発生し成形の困難性
と仮に成形可能であったとしても安定した品質管理がで
きなかった。更に、製品長手方向の端部は３ロール成形
機の構成上Ｒ曲げ成形できない部分があり成形歩留まり
は著しく劣っていた。

【０００５】そこで、本発明は上記の課題を解決するこ
とを目的とし、常に安定したＲ曲げ成形曲率の変化に対
応して正確に所望形状の製品を成形でき、しかも被成形
板厚の薄い材料やＲ曲げ成形曲率が高い場合でも何ら問
題なく成形可能なロール成形機による溝形部材のＲ曲げ
方法および装置を提供することにある。

【０００６】

【発明が解決しようとする手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は上述の課題を解決するための手段として以
下に述べるような方法と装置を提案する。即ち、予め長
手方向の断面でＵ字状に成形された溝形部材の側板の伸
びと中央部の平坦部の伸びの差を利用することで長手方
向のＲ曲げが可能になるとの知見に基づき溝形部材の側
板に凹凸に伸ばし加工を与え、これを更に圧延して平坦
化し加工することで伸びを与えたり、或いはこの順序を
逆に最初から平坦化されている側板の平坦部を凹凸ロー
ルに送り込みながら凹凸加工を与え、側板上部の長手方
向に縮みを与えることで容易に長手方向のＲ曲げが可能
になったものである。

【０００７】本発明の要旨とするところは以下の通りで
ある。 ロール成形機による溝形部材のＲ曲げ方法において、
予め長手方向の断面でＵ字状に成形された溝形部材の左
右の側板上部の伸び付与部（ｈ）にＲ曲げ半径（（Ｒ）
との関係において（ｈ／Ｒ）×１００（％）の伸びまた
は縮みを付与するロール成形機による溝形部材のＲ曲げ
方法。 予め長手方向の断面でＵ字状に成形された溝形部材の
左右の側板上部を挟んで一対の凹凸ロールで波状に塑性
加工し、次いで前記波状成形部をフラットロールで圧延
成形することで各側板に伸びを発生させることにより溝
形部材を下側に沿って或る曲率を持ってＲ曲げするロー
ル成形機による溝形部材のＲ曲げ方法。 予め長手方向の断面でＵ字状に成形された溝形部材の
左右の側板上部を挟んで一対のフラットロールで挟持
し、一対の凹凸ロールに溝形部材を送給しながら波状に
塑性加工し、側板上部に縮みを付与することにより溝形
部材を上側に沿って或る曲率を持って上反りするようＲ
曲げするロール成形機による溝形部材のＲ曲げ方法。 予め長手方向の断面でＵ字状に成形された溝形部材の
左右の側板上部を挟んで波状に塑性加工する少なくとも
一対の凹凸ロール群および圧延と平坦化機能を有する少
なくとも一対のフラットロール群で構成されたロール成
形機による溝形部材のＲ曲げ装置。 予め長手方向の断面でＵ字状に成形された溝形部材の
左右の側板上部を挟んで挟持と平坦化機能を有する少な
くとも一対のフラットロール群と波状に塑性加工する少
なくとも一対の凹凸ロール群で構成されたロール成形機
による溝形部材のＲ曲げ装置。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、従来のベンデイング方式
のロール成形機による溝形鋼の成形工程の側面概念図を
示すものである。通常、Ｕ字状の溝形部材をロール成形
機で特定のＲを以て湾曲に上反り成形あるいは下反りす
る場合、それぞれのロール成形機で異なる成形カリバー
を有する５〜８台の連続するロール成形機を直列に配置
して成形作業を行う。特定のＲを以て湾曲に上反り成形
あるいは下反りに成形する場合には、パスラインを必要
Ｒ量で湾曲成形するためにパスラインを上下させるため
に途中からロール成形機の位置を前記パスラインに併せ
て上下方向に移動可能にＲ３〜Ｒ５のように構成して成
形前の平坦な状態から序々に特定ＲをもったＵ字状の溝
形部材に成形されていく。

【０００９】しかしながら、このようなロール成形方式
においては前述したように成形板厚および材質の変化に
加え、Ｒ曲げ成形曲率の変化に対応して正確に所望形状
の製品を製造すること、成形板厚の薄い材料やＲ曲げ成
形曲率が高い場合には、成形部材に座屈が発生し成形が
困難で成形歩留まりは著しく劣る。本発明者らは、上記
問題を解決するために多くの実験を重ねた結果、次のよ
うな事実を解明した。両端を固定した材料の長手方向の
上部と下部とを異なる伸びないし縮みを部分的な圧延等
の手段で塑性加工後、開放すると材料は上部と下部の伸
びの差により上方ないし下方に反っていく事実を見いだ
し、これを溝形部材のＲ曲げ成形加工に利用したもので
ある。その際に付与される曲げ半径（Ｒ）の量は溝形部
材の側板の高さ（ｈ）と特定の関係があることも突き止
め、図２に示すように、前記側板の上部には（ｈ／Ｒ）
×１００（％）の伸びないし縮みを付与することで達成
されることが分かった。

【００１０】従って、本発明による方法においては、上
記知見に基づきＵ字状溝形部材の成形過程で何らの成形
作業を行うことなく一挙にＵ字状溝形部材を製造し、そ
の後に予め長手方向の断面でＵ字状に成形された溝形部
材の側板の伸びと中央部の平坦部の伸びの差を利用して
いるため溝形部材の長手方向のＲ曲げが容易に行えるも
のである。

【００１１】この具体的な方法としては、溝形部材を長
手方向に下反りにＲ曲げする場合には溝形部材の左右の
側板上部を挟んで一対の凹凸ロールを並列に配置し、前
記凹凸部で側板上部を波状に成形する。次いで、この波
状の側板上部を同様に溝形部材の左右の側板上部を挟ん
で一対のフラットロールを並列に配置し前記波状部に数
％の圧下率で平坦に圧延する。このような塑性変形を側
板上部に付与すると側板と溝形部材の底部との間に伸び
の差が発生し、この伸びの差で溝形部材を下反り現象を
起こすことになる。そのためには、溝形部材の側板上部
の伸び或いは縮み付与部（ｈ）には、Ｒ曲げ半径（Ｒ）
との関係において（ｈ／Ｒ）×１００（％）の伸びまた
は縮みを与える必要がある。すなわち、下反りを行う場
合には、側板の頂部では伸び率は最大値をとり、側板の
底部では伸び率は最小値（０％）をとることになる。ま
た、上反りを行う場合には、その逆で側板の底部では伸
び率は最大値をとり、側板の頂部では伸び率は最小値
（０％）をとることになる。更に、側板の中間部（ｈx
）の部位では（ｈx ／Ｒ）×１００（％）の伸びまた
は縮みを与えることになる。一方、溝形部材を長手方向
に上反りにＲ曲げする場合には溝形部材の左右の側板上
部を挟んで一対のフラットロールを並列に配置し、次い
で前記溝形部材の左右の側板上部を挟んで凹凸ロールを
並列に配置し前記側板上部を前記一対のフラットロール
の回転駆動力で凹凸ロールへ押し込みながら凹凸を有す
る波状に縮み成形する。このような塑性変形を側板上部
に付与すると側板と溝形部材の底部との間に縮みの差が
発生し、この縮みの差で溝形部材は上反り現象を起こす
ことになる。

【００１２】上述した本発明によるＲ曲げについて図３
および図４に示す斜視図および図５および図６に示す正
面図を以てそれぞれ説明する。図３は、本発明による下
反りのＲ曲げ装置の概略構成である。予めＵ字状に成形
された溝形鋼１の進行方向に沿って、前工程で前記溝形
鋼の側板２の上部を内側に曲げ加工した縁部３を有する
側板２を挟んでそれぞれに一対の凹凸ロール成形機４を
溝形鋼１の側板２の進行方向に対して直角に並列して配
置する。この凹凸ロール成形機４の構成は、各サーボモ
ータ９に直結する一対の駆動ロール５と、この駆動ロー
ル５に係合して回転する一対の従動ロール６で構成さ
れ、これらの対が溝形鋼１の進行方向に少なくとも１ス
タンド以上配置される。前記駆動ロール５および従動ロ
ール６の回転軸方向の外周上部には相互に噛み合い駆動
力を伝達するためにギア７および８と回転軸方向の外周
下部には上記溝形鋼１の縁部３を含めた側板２を波状に
成形加工するための凹凸部をそれぞれ全周にわたって設
け凹凸ロール８を構成する。そのために、縁部３を有す
る側板２上部の長手方向にわたり一旦波状成形部１０を
有するように塑性変形される。このように塑性変形され
た側板２上部は、次いで少なくとも１スタンド以上のフ
ラットロール成形機１１で圧下力を付与して平坦化され
る。このフラットロール成形機１１の構成は、前記凹凸
ロール成形機４の構成に類似しており、各サーボモータ
９に直結する一対の駆動ロール１２と、この駆動ロール
に係合して回転する一対の従動ロール１３で構成され、
これらの対が溝形鋼１の進行方向に少なくとも１スタン
ド以上配置される。前記駆動ロール１２および従動ロー
ル１３の回転軸方向の外周上部には相互に噛み合い駆動
力を伝達するためにギア１４と回転軸方向の外周下部に
は前工程で塑性変形された波状成形部１０を平坦化する
ための圧延ロール部１４を設ける。このように構成され
たフラットロール成形機１１の圧延ロール部では前記波
状成形部１０を平坦化すると共に縁部３を有する側板２
上部の長手方向を圧延するように特定の圧下率、望まし
くは数％の圧下率を付与しながら塑性加工していく。こ
のように塑性加工された側板２は、溝形鋼底部１５と明
らかに伸び率が異なってくるために伸びの小さい底部１
５を中心として下側に大きく湾曲して自然に下反りする
ことになる。

【００１３】図５に前記図３で説明した上反りＲ曲げに
使用される装置の正面図を示した。図５において、溝形
部材１は、基台１７上に設置した鞍型の支持台１８上部
で前記支持台と嵌合する回転軸によって溝型部材を成形
方向に搬送するフリーに回転可能なサポートロール１９
で搬送される。一方、フラットロール成形機１１および
凹凸ロール成形機４は、天井部２０から溝型部材１の進
行方向のセンターラインを中心に一端を天井部２０で固
定し、左右一対の腕２１を介して吊り下げ、固定され
る。前記腕２１は鞍型を呈し、前記各成形機を取り付け
る延長部２２は前記溝型部材１の側板３の成形角度と直
角をなす面内で傾斜して固定される。前記延長部２２に
は、前記側板３の成形角度に平行な面内で、前記延長部
２２と直角をなす角度で前述の凹凸ロール成形機４が設
置される。なお、前記フラットロール成形機１１の取り
付け方法も上記凹凸ロール成形機４と同一である。この
凹凸ロール成形機４の取り付け構造は、前記延長部２２
の上部にはサーボモータ９を搭載し、このサーボモータ
に直結する回転駆動軸を介して凹凸ロール８を回転駆動
させる。また、この凹凸ロール８に係合し、かつ前記凹
凸ロールの上部に設けたギア７を介して回転駆動力が伝
達され従動凹凸ロール１０が回転する。この駆動凹凸ロ
ール９と従動凹凸ロール１０の回転接触部には丁度溝形
部材１の側板３が挟み込まれるように配置する。このよ
うに挟み込まれた側板３は前記駆動および従動凹凸ロー
ルで凹凸を有するように成形される。また、この成形方
法は前述のフラットロール成形機１１の場合も圧下力を
付与する点を除いては同様の成形方法で行われる。

【００１４】なお、前記駆動および従動凹凸ロールは通
常高硬度を有する特殊鋼等で製造されるが、特に従動凹
凸ロールの場合には凹凸の成形性を高めるためや製造コ
スト面および軽量化を図るために硬質ゴム等からなるロ
ールであってもよい。一方、Ｕ字状の溝形鋼を上反りの
Ｒ曲げを行う場合には、前述した下反りのＲ曲げの逆の
方法を行うことで達成される。

【００１５】図４は、本発明による上反りのＲ曲げ装置
の概略構成である。予めＵ字状に成形された溝形鋼１の
進行方向に沿って、前工程で前記溝形鋼の側板２の上部
を内側に曲げ加工した縁部３を有する側板２を挟んで溝
形鋼１の側板２の進行方向に対して直角に並列して配置
する少なくとも１スタンド以上のフラットロール成形機
１１の圧延ロール１４で前記側板２上部の長手方向を挟
持しつつ前記フラットロールの回転駆動力で凹凸ロール
に押し込む。次いで、少なくとも１スタンド以上の凹凸
ロール成形機４で波状の凹凸部を付与する。このように
塑性変形された側板２は、溝形鋼底部１５と明らかに凹
凸が付与された分だけ縮んでくるために、側板頂部を中
心として上側に大きく湾曲して上反りすることになる。
なお、フラットロール成形機１１と凹凸ロール成形機４
との間には成形される溝形部材を案内するガイドシュー
１６を設けてもよい。

【００１６】また、前述したＵ字状の溝形鋼のＲ曲げに
先立って側板上部の先端部を内側に折り込むのり部３−
１を成形加工する必要がある。これは、Ｕ字状の溝形鋼
同士を複数枚以上隣接させて接続し一つの構造物とする
ために、特に接続部の強度を満足させるためのものであ
り、公知の方法および装置で成形加工されることで十分
である。

【００１７】

【発明の効果】上述したように、本発明は極めて簡単な
方法および設備構成を採用することにより、今まで成形
が困難とされていた溝形部材のＲ曲げ成形が容易となり
大型建造物に使用される湾曲成形部材を短時間に低コス
トで提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の溝形部材のＲ曲げロール成形機における
成形工程を示す側面概念図である。

【図２】本発明による成形方法を示す模式図である。

【図３】本発明によるＲ曲げロール成形機による下反り
Ｒ曲げの概略図である。

【図４】本発明によるＲ曲げロール成形機による上反り
Ｒ曲げの概略図である。

【図５】本発明によるＲ曲げロール成形機の凹凸ロール
部の正面図である。

【符号の説明】

１・・・・溝形鋼（溝形部材） ２・・・・側板 ３・・・・縁部 ３−１・・・・縁部の折り込み部 ４・・・・凹凸ロール成形機 ５・・・・駆動ロール ６・・・・従動ロール ７・・・・ギア ８・・・・凹凸ロール ９・・・・サーボモーター １０・・・・波状成形部 １１・・・・フラットロール成形機 １２・・・・駆動ロール １３・・・・従動ロール １４・・・・圧延ロール部 １５・・・・溝形鋼底部 １６・・・・ガイドシュー １７・・・・基台 １８・・・・鞍型支持台 １９・・・・サポートロール ２０・・・・天井部 ２１・・・・腕 ２２・・・・延長部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロール成形機による溝形部材のＲ曲げ方
   法において、予め長手方向の断面でＵ字状に成形された
   溝形部材の左右の側板上部の伸び付与部（ｈ）にＲ曲げ
   半径（Ｒ）との関係において（ｈ／Ｒ）×１００の伸び
   または縮みを付与することを特徴とするロール成形機に
   よる溝形部材のＲ曲げ方法。
2. 【請求項２】 予め長手方向の断面でＵ字状に成形され
   た溝形部材の左右の側板上部を挟んで一対の凹凸ロール
   で波状に塑性加工し、次いで前記波状成形部をフラット
   ロールで圧延成形することで各側板に伸びを発生させる
   ことにより溝形部材を下反りするようＲ曲げを行うこと
   を特徴とするロール成形機による溝形部材のＲ曲げ方
   法。
3. 【請求項３】 予め長手方向の断面でＵ字状に成形され
   た溝形部材の左右の側板上部を挟んで一対のフラットロ
   ールで挟持し、前記側板上部を一対の凹凸ロールに溝形
   部材を送給しながら波状に塑性加工し縮みを付与するこ
   とにより溝形部材を上反りするようＲ曲げを行うことを
   特徴とするロール成形機による溝形部材のＲ曲げ方法。
4. 【請求項４】 予め長手方向の断面でＵ字状に成形され
   た溝形部材の左右の側板上部を挟んで波状に塑性加工す
   る少なくとも一対の凹凸ロール群および圧延と平坦化機
   能を有する少なくとも一対のフラットロール群で構成さ
   れたことを特徴とするロール成形機による溝形部材のＲ
   曲げ装置。
5. 【請求項５】 予め長手方向の断面でＵ字状に成形され
   た溝形部材の左右の側板上部を挟んで挟持と平坦化機能
   を有する少なくとも一対のフラットロール群と波状に塑
   性加工する少なくとも一対の凹凸ロール群で構成された
   ことを特徴とするロール成形機による溝形部材のＲ曲げ
   装置。