JPH0985353A - 意匠性に優れた異形断面部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャープなコーナー部をもち、表面品質が良
好な異形断面部材を製造する。 【構成】 曲げ部１５の内側に相当する位置に長手方向
に沿った溝１１が形成された金属帯１０を幅方向に曲げ
加工して目標断面形状をもつ部材を製造する際、曲げ線
を挟む辺のうち、曲げ加工によって角度が変化する辺１
３のみに成形ロール１２を接触させる。成形ロール１２
には、円筒状のロール，クラウンロール，円錐台状や円
錐状のロール等が使用され、無駆動の従動ロールとする
ことが好ましい。幅方向に関して複数の曲げ部をもつ金
属帯又は金属板の曲げ加工に際しては、成形ロールを備
えた成形スタンドを多段配置し、各スタンド間に配置し
た押えロールで、板幅方向の移動を規制しながら成形方
向の推進力を金属帯又は金属板に付与した状態で、成形
ロールによる曲げ加工が施される。 【効果】 周速差のない成形ロールによって曲げ部１５
が成形されるため、成形後の表面にロール疵が発生しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断面コーナー部を小ア
ール化することにより意匠性を高め、且つロール疵のな
い良好な表面品質をもつ異形断面部材の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ガラスが嵌め込まれるドアフレームや窓
枠等では、種々の断面形状をもったサッシ部材が使用さ
れている。このようなサッシ部材においては、断面コー
ナー部のアールを小さくすることによりシャープな印象
を与え、商品価値が高くなる。特に、ステンレス鋼製の
サッシでは、鏡面仕上げされたものが多く、サッシに投
影される像に歪が生じることが嫌われることから、コー
ナー部の小アール化に対する要求が高い。コーナー部を
小アール化するため、素材の曲げ部内側に相当する位置
に長手方向に沿った溝を形成した金属帯又は金属板が使
用されている。溝をつけた金属板を異形断面にプレスブ
レーキ等で成形するときには、たとえば図１（ａ）に示
すように、溝部を内側にして金属板１を下型２の凹部に
載置し、上方から上型３を角部に押し付け、所定の角度
で金属板１を曲げ加工する。また、ロール成形法で曲げ
加工することも採用されている。ロール成形法は、種々
の断面形状をもつ長尺材の曲げ加工に適したものであ
り、図１（ｂ）に示すように、カリバーがつけられた下
ロール４及び上ロール５を多段に配置し、金属板１を順
次所定形状に曲げ加工する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】プレスブレーキ等によ
る曲げ加工（図１ａ）は、多様な断面形状の部材を曲げ
加工することに適しているものの、人手によって素材を
下型２と上型３との間に挿入し、曲げ部を１箇所づつ加
工することが要求される。そのため、作業能率が悪く、
大量生産に適していない。また、長尺材の曲げ加工にあ
っては、長さに応じて複数の作業者が必要になり、生産
コストの上昇を招く。これに対し、ロール成形法（図１
ｂ）は、優れた生産性を持っているものの、基本的には
成形する部材に断面形状に応じたプロフィールをもつ多
数のカリバーロールを必要とする。そのため、断面形状
が異なった製品を得ようとすると、大部分或いは全部の
成形ロールを交換する必要があり、断面形状ごとの生産
量を考慮すると優れた生産性を十分に発揮できない。

【０００４】また、表面状態が重視されるステンレス鋼
製等のサッシでは、生産性やコスト面から鏡面研磨等の
表面仕上げが施された後で曲げ加工されることが多い。
この場合、曲げ加工による疵がサッシ表面に発生しない
ことが要求される。表面の疵付きを防止する手段とし
て、保護フィルムが使用されている。しかし、ロール成
形法では、成形ロールによって素材が強く拘束され、且
つカリバーロールであることからロール表面の周速が材
料の送り速度と必ずしも一致しないため、保護フィルム
が損傷し易く、結果として材料表面が疵つく虞れが高
い。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、基本的に周速差のない成形ロールを使用し
て、溝部を内側にして金属帯又は金属板を折り曲げるこ
とにより、コーナー部を小アール化すると共にロール成
形に起因した表面疵のない意匠性に優れた異形断面部材
を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の異形断面部材製
造方法は、その目的を達成するため、曲げ部の内側に相
当する位置に長手方向に沿った溝が形成された金属帯又
は金属板を幅方向に曲げ加工して目標断面形状をもつ部
材を製造する際、曲げ線を挟む辺のうち、曲げ加工によ
って角度が変化する辺のみに成形ロールを接触させるこ
とを特徴とする。金属帯又は金属板に形成される溝は、
板厚の５０〜８０％の深さをもつことが好ましい。成形
ロールとしては、円筒状のロールが使用される。場合に
よっては、凹クラウンや凸クラウンを付けたロール，円
錐台状や円錐状のプロフィールをもつロールも使用でき
る。この成形ロールは、曲げ加工される金属帯又は金属
板に表面疵を与えないように、無駆動の従動ロールとす
ることが好ましい。

【０００６】幅方向に関して複数の曲げ部をもつ金属帯
又は金属板の曲げ加工に際しては、成形ロールを備えた
成形スタンドを多段配置し、各スタンド間に配置した送
りロール及び押えロールで、上下方向及び板幅方向の移
動を規制しながら成形方向の推進力を金属帯又は金属板
に付与した状態で、成形ロールによる曲げ加工が施され
る。また、曲げ加工されている曲げ部の内側に未加工の
曲げ部があるとき、曲げ加工中の曲げ部を挟む辺のう
ち、曲げ加工によって角度が変化しない辺の溝側面を溝
形成部近傍に配置した押えロールにより押えるとき、上
下方向に関する金属帯又は金属板の位置が規制される。

【０００７】

【作用】曲げ加工時の谷折れ線に相当する位置に溝が形
成された金属帯又は金属板は、溝のない金属帯又は金属
板に比較して、谷折れ線に沿って曲がり易く、しかも曲
げ加工した後のコーナー部が小アール化している。本発
明者等は、この金属帯又は金属板に形成した溝の作用に
着目し、曲げ線に隣り合う辺のうち、曲げ加工によって
角度が変化する辺のみに接触する成形ロールを使用して
順次成形を行うとき、小アール化したコーナー部をもつ
と共に優れた表面性状を備えた異形断面部材が得られる
ことを知見した。本発明では、たとえば図２に示すよう
に、素材となる金属帯１０の谷折れ線となる部分に予め
長手方向に沿った溝１１を形成しておく。この金属帯１
０は、幅方向を規制するガイドを経て成形装置に挿入さ
れ、ピンチロールで成形方向の推進力が付与される。成
形ロール１２は、谷折れ線を挟んで角度が変化する辺１
３に外周面が沿う角度で配置されている。

【０００８】成形ロール１２に進入した金属帯１０は、
長手方向に形成されている溝１１によって谷折れ線部分
の強度が周辺部よりも低い。そのため、溝１１の底部の
みが変形する曲げ加工が施され、谷折れ線を挟む両辺１
３，１４に歪みが発生することがない。その結果、形成
されたコーナー部１５は小アール化され、両辺１３，１
４ともに平坦性の優れた表面が維持される。金属帯１０
の長手方向に沿って曲げ部に形成された溝１１は、曲げ
加工を容易にする上で金属帯１０の板厚の５０〜８０％
に相当する深さをもつことが好ましい。溝１１の深さが
板厚の５０％に達しないと、曲げ部の強度が高くなりす
ぎ、曲げ加工中に溝１１の近傍にある辺１３，１４が歪
み易くなる。逆に、板厚の８０％を超える深さをもつ溝
１１では、曲げ部の強度が低くなりすぎ、成形後に正確
な断面形状を確保することが困難になる。

【０００９】成形ロール１２としては、円筒状のロール
を使用することができる。円筒状のロールは、周速差を
生じないため、スリップ等に起因する表面疵を金属帯１
０につけることがない。しかし、これに拘束されること
なく、成形ロール１０の支持機構による制約等からロー
ル軸の傾斜角度を曲げ加工が施される辺１３の角度に一
致させることが困難な場合には、適宜の円錐台形状，円
錐形状等のプロフィールをもつ成形ロールを使用し、ロ
ール軸と辺１３の角度差を補うことも可能である。ま
た、搬送されている金属帯１０との間で表面疵の原因と
なるスリップを生じさせないため、或いはスリップを最
少とするため、成形ロール１２を無駆動方式の従動ロー
ルとすることが好ましい。更に、曲げ加工を行った辺１
３に若干の膨らみや窪みが残留し、辺１３の平坦度が悪
化する場合には、その膨らみ又は窪み量に応じたクラウ
ンをつけた成形ロールを使用することもできる。クラウ
ンロールは、成形によって生じた膨らみ又は窪みを相殺
し、辺１３の平坦度を改善する。

【００１０】成形ロール１２によって所定角度まで曲げ
られたコーナー部１５は、更に下段側に配置されている
複数の成形ロールによって目標角度まで曲げられる。下
段側に金属帯１０を搬送するときにも、金属板１０は、
ガイドによって幅方向の移動が規制され、ピンチロール
で成形方向の推進力が付与される。実際のサッシ等に使
用される形材を製造する場合、金属帯１０の幅方向に関
して複数の箇所を折り曲げる必要がある。このように複
数の曲げ部があるとき、曲げ加工された金属帯１０と成
形ロールとの干渉を避けるため、幅方向に関して外側に
位置する溝から順次曲げ加工することが好ましい。そし
て、第１工程の下流側に配置された成形ロールとその間
に適宜配置されたピンチロールによって、板幅方向内側
の曲げ部が順次曲げ加工される。

【００１１】左右対称な断面形状をもつ部材を製造する
場合、板幅方向両側から対称位置にある曲げ線を同時に
曲げ加工することが好ましい。これにより、曲げ加工時
に金属帯や金属板のねじれ等が抑制され、製品精度が向
上すると共に、成形段数も節約される。左右非対称な断
面形状を持つ部材を製造する場合には、１本の曲げ部を
単独で、或いは２本の曲げ部を同時に曲げ加工すること
ができる。曲げ加工中に曲げ部の内側に未加工の溝があ
る場合、曲げ加工中の曲げ線を挟んで角度が変化しない
辺の溝が施された面の溝近傍を上下方向に関してロール
等で位置規制することが好ましい。これにより、曲げ加
工中の曲げ部が上側に逃げることが防止され、未加工の
溝が変形することも防止される。角度が変化する辺１３
に成形ロール１２の周面を図２に示すように押し当て、
コーナー部１５を曲げ加工するとき、金属帯１０の幅方
向に圧縮応力が加わる。そのため、本発明に従った曲げ
加工では、従来のプレス曲げに比較して、形成した溝１
１の深さが同じ場合であっても、コーナー部がより小ア
ール化され、意匠性が向上する。

【００１２】溝部をもつ異形断面部材を製造する場合
や、表面品質が重要視されず且つ短い辺を曲げ加工する
場合には、カリバーロールを用いた通常のロール成形に
よる曲げ加工を採用でき、一連の成形工程中に組み込む
ことが可能である。たとえば、サッシ等として使用され
る異形断面部材２０は、図３に示すようにガラス等の板
材が差し込まれる溝部２１を備えたものが多い。このよ
うな断面形状をもつ部材２０は、各コーナー部２２〜２
９に対応した位置に溝が形成された金属帯Ｍ又は金属板
の曲げ加工によって製造される。コーナー部２２，２９
は谷折れ線となるため、図４に示すように、曲げ加工後
で製品外側になる面に溝２２Ｇ，２９Ｇが形成されてい
る。コーナー部２２，２９は、製品外側に露出しないこ
とから必ずしも小アール化する必要がなく、溝２２Ｇ，
２９Ｇを形成しないでもよい。この場合、溝を形成する
面を金属帯又は金属板の片面だけとして、溝形成の手間
を省略することもできる。他のコーナー部２３〜２８
は、山折れ線となるため、曲げ加工後で製品内側になる
面に溝２３Ｇ〜２８Ｇが形成されている。コーナー部２
２〜２９のうち、外側のコーナー部２２，２３，２８，
２９は、溝部２１の内面を区画する辺を形成するもので
あるから、表面品質がそれほど重要視されない。そこ
で、コーナー部２２，２３，２８，２９の成形に際して
は従来のカリバーロールを使用したロール成形を採用
し、表面品質が重要視される辺を形成する他のコーナー
部２４〜２７の成形に際しては本発明に従った曲げ加工
を採用する。

【００１３】具体的には、図５に示すように各成形ロー
ルを多段配置した曲げ加工装置を使用する。なお、図５
において、○で囲った数値は成形ロールを備えた成形ス
タンドを示し、□で囲った数値はピンチロールを備えた
押えスタンドを示す。第１工程は、図４に示した金属帯
の両端近傍を曲げ加工する工程であり、図６に示すよう
にカリバーのついた下ロール３１及び上ロール３２を成
形スタンド３０を３段配置している。溝付き金属帯Ｍ
は、各段の下ロール３１と上ロール３２との間に挿入さ
れ、コーナー部２２，２３，２８，２９が所定の角度に
曲げ加工される。第１工程を経た金属板Ｍは、コーナー
部２５を曲げる第２工程に送られる。この工程では、図
７に示すように、ロール軸を傾斜させた円筒ロール３３
が配置されている。ロール軸の傾斜角度は、すでに上流
側で曲げ加工されたコーナー部２３と次に曲げ加工され
るコーナー部２４との間の辺にロール周面が接触するよ
うに設定されている。

【００１４】第２工程では、板幅方向両端部のコーナー
部２２，２３の曲げ加工によって生じた狭隘な空間部近
傍の位置するコーナー部２４を曲げる工程であり、コー
ナー部２４の板幅方向内側に未加工のコーナー部２５が
ある。そのため、図７に示すように、曲げ加工されるコ
ーナー部２４近傍の辺３６を補助ロール３４で押さえ
る。補助ロール３４は、支持アーム３５の先端に回転自
在に軸支されており、円錐台状のプロフィールをもって
いる。補助ロール３４は、円錐面下部がコーナー部２４
の近傍に位置し、曲げ加工されていない金属帯Ｍの辺３
６に円錐面が接触しながら回転する。これにより、コー
ナー部２４近傍にある辺３６の浮上りが防止され、コー
ナー部２４が小アール化状態で曲げ加工される。第２工
程を経た金属帯Ｍは、図８に示すようにコーナー部２５
を曲げ加工する第３工程に送られる。この工程で使用さ
れる成形ロール３３も、ロール軸を傾斜させた円筒ロー
ル３３が使用される。ロール軸の傾斜角度は、すでに上
流側で曲げ加工されたコーナー部２４と次に曲げ加工さ
れるコーナー部２５との間の辺にロール周面が接触する
ように設定されている。

【００１５】金属帯Ｍは、このようにして各成形スタン
ド１〜１４で、外側のコーナー部２２，２９→２３，２
８→２４，２７→２５，２６の順に曲げ加工される。図
９は、金属帯Ｍの形状変化を各工程ごとに示す。最終工
程を経た金属帯Ｍは、図３に示す断面形状に成形されて
おり、両端が突合せ溶接或いは重ね溶接されて、製品と
なる。各コーナー部２２〜２９の曲げ加工に際しては、
金属帯Ｍが幅方向に移動することなく、また曲げ加工を
行っているコーナー部より内側の未加工の辺が上下方向
に移動することなく、所定の位置関係で各スタンドに送
り込まれることが重要である。金属帯Ｍの幅方向移動
は、摩擦抵抗の高いウレタンロール４０等で金属帯Ｍを
搬送すると共に、適宜の箇所で上方から金属帯Ｍをウレ
タンロールに押し付けることにより規制される。狭隘部
が形成されているコーナー部２４の曲げ加工に際して
は、図８で説明した補助ロール３４によって金属帯Ｍを
押えることにより、幅方向の移動が規制される。また、
上部に大きな開放空間がある曲げ加工の途中段階では、
開放空間から挿入した通常のピンチロール（図示せず）
によって金属帯Ｍをウレタンロールに押し付けることに
より、金属帯Ｍの浮き上がりが防止される。

【００１６】曲げ加工が進行し、上部の開放空間が狭ま
った段階では、挿入したピンチロールにより金属帯Ｍの
幅方向中央部を押えることができない。そこで、図１０
に示すように、一対の押えロール４１，４２を金属帯Ｍ
の両端縁に押し当て、金属帯Ｍの幅方向及び上下方向の
移動を規制する。更に曲げ加工が進行し、溝部２１が成
形された段階では、図１１に示すように押えロール４３
を溝部２１に押し込み、溝部２１を介した押圧力で金属
帯Ｍの浮き上がりを防止する。以上に説明した一連の成
形工程の途中で、金属帯Ｍを成形方向に関して反転させ
てもよい。金属帯Ｍの反転は、製品の長手方向に関する
形状精度を平均化するうえで有効である。すなわち、成
形方向に沿った金属帯Ｍの先端側では加工時に大きな変
形力を受けるが、後端側では先端側に追従して加工され
る。そのため、加工後の先端側と後端側で応力や歪みに
バラツキが生じ、口開き，口閉じ等の形状不良が発生し
たり、或いは長尺の成形品を短く切断したときに切り口
が変形する虞れがある。このようなバラツキは成形工程
の途中で金属帯Ｍを反転させることによって解消され
る。

【００１７】

【実施例】厚み１．５ｍｍ，板幅２５０ｍｍ，長さ２０
００ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼板を片面ミラー研
磨仕上げした後、保護フィルムを張り付けた。ステンレ
ス鋼板に、図３に示すコーナー部２２〜２９に対応する
位置で深さ１．０ｍｍの溝２２Ｇ〜２９Ｇを形成した。
このステンレス鋼板を、表１及び図９に示すパススケジ
ュールで図３の異形断面部材に曲げ加工した。第１工程
では、表面疵が問題とならない溝部２１を成形する工程
であることから、図６に示した通常の成形ロール３１，
３２を使用した。第２工程では、直径５０ｍｍ及び長さ
５０ｍｍの円筒ロール３３を使用した。第３工程では、
直径５０ｍｍ及び長さ７０ｍｍの円筒ロール３３を使用
した。第３工程の成形スタンド１３と１４の間におい
て、溝部２１に位置する突合せ部をＴＩＧ溶接機によ
り、１００ｍｍ間隔で不連続溶接した。得られた成形品
は、素材と同等の表面品質をもっていた。各コーナー部
２２〜２９のアール止り寸法も従来のプレス曲げで得ら
れた製品に比較して５０％程度と小さく、意匠性に優れ
たシャープなコーナー部となっていた。

【００１８】

【００１９】実施例２：成形中第２工程の成形スタンド
１１までを一旦成形し、金属帯の先端と後端とを反転さ
せた後、残りの成形スタンド１２〜１４で加工した外
は、実施例１と同様な条件下でＳＵＳ３０４ステンレス
鋼板を曲げ加工した。得られた異形断面部材は、先端部
及び後端部共に優れた目標形状に仕上がっていた。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、溝を形成した金属帯又は金属板が溝を境として曲が
り易いことを利用し、曲げ加工によって角度が変わる辺
のみに成形ロールを押し当てることにより、従来のロー
ル成形法にみられたロールの摺擦に起因する表面疵を発
生させることなく、表面品質に優れた異形断面部材を製
造している。使用する成形ロールも単純なプロフィール
をもつロールで済み、しかも断面形状が異なる部材の成
形についてもロールの位置及び角度を調整することによ
り対応できるため、工程変更が容易であり、且つロール
コストも低減される。このようにして、本発明によると
き、多様な断面形状をもち、表面品質の良好な部材が生
産性良く製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のプレス曲げ（ａ）及びロール成形法
（ｂ）による曲げ加工で異形断面部材を成形している状
態

【図２】 本発明の成形ロールを使用した曲げ加工を説
明する原理図

【図３】 曲げ加工によって製造される異形断面部材の
一例

【図４】 異形断面部材に成形される溝付き金属帯又は
金属板

【図５】 本発明に従って設計した曲げ加工装置のレイ
アウト

【図６】 第１工程で使用するカリバー付き成形ロール

【図７】 第２工程で使用する円筒状の成形ロール

【図８】 第３工程で使用する円筒状の成形ロール

【図９】 曲げ加工の各段階における金属帯の形状変化

【図１０】 金属帯に両端縁を押える押えロール

【図１１】 溝部に差し込まれた押えロール

【符号の説明】

１０：金属帯 １１：谷折れ線を形成する溝 １
２：成形ロール １３：曲げ加工によって角度が変化
する辺 １４：曲げ加工により角度が変化しない辺
１５：コーナー部 ２０：異形断面部材 ２１：溝部 ２２〜２９：コ
ーナー部 ２２Ｇ〜２９Ｇ：コーナー部に対応する溝
Ｍ：溝付き金属帯 ３０：第１工程の成形スタンド ３１：したロール
３２：上ロール ３３：第２，３工程の成形スタンドに使用される円筒ロ
ール ３４：補助ロール ３５：支持アーム ３
６：曲げ加工されていない辺 ４０：ウレタンロール ４１〜４３：押えロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｄ 17/00 Ｂ２１Ｄ 17/00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲げ部の内側に相当する位置に長手方向
   に沿った溝が形成された金属帯又は金属板を幅方向に曲
   げ加工して目標断面形状をもつ部材を製造する際、曲げ
   線を挟む辺のうち、曲げ加工によって角度が変化する辺
   のみに成形ロールを接触させることを特徴とする意匠性
   に優れた異形断面部材の製造方法。
2. 【請求項２】 板厚の５０〜８０％の深さで請求項１記
   載の溝が形成されている金属帯又は金属板を使用する異
   形断面部材の製造方法。
3. 【請求項３】 円筒状プロフィールをもつロールを請求
   項１記載の成形ロールとして使用する異形断面部材の製
   造方法。
4. 【請求項４】 無駆動の従動ロールを請求項１又は３記
   載の成形ロールとして使用する異形断面部材の製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１，３，４の何れかに記載の成形
   ロールを備えた成形スタンドを多段配置し、適宜のスタ
   ンド間に配置した押えロールで、板幅方向及び上下方向
   の移動を規制しながら成形方向の推進力を金属帯又は金
   属板に付与する異形断面部材の製造方法。
6. 【請求項６】 曲げ加工されている曲げ部の内側に未加
   工の曲げ部があるとき、曲げ加工中の曲げ部を挟む辺の
   うち、曲げ加工によって角度が変化しない辺の溝側面を
   溝形成部近傍で押えロールにより押え、上下方向に関す
   る金属帯又は金属板の位置を規制する請求項１〜５の何
   れかに記載の異形断面部材の製造方法。
7. 【請求項７】 多段配置した請求項５記載の成形スタン
   ドで金属帯又は金属板を曲げ加工する際、成形の途中で
   金属帯又は金属板を成形方向に関して反転させて通板す
   る異形断面部材の製造方法。