JPS62130719A - 冷間ロ−ル成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、帯状平板を長手方向に折畳み、板幅方向の波
形形状が均一な波板を連続的に成形する冷間ロール成形
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、帯状平板を折曲げて、板幅方向の形状が同じ波板
を成形する冷間ロール成形装置としては。

特開昭５９−４２１３５号公報や特開昭５６−１３９２
３１号公報などの成形装置が公知である。前者は、成形
用ロールのロール軸端に軸押付は装置及びロールクラウ
ン調整装置を設けるとともに後段に設けた波板の波高さ
検出手段からの信号によシ押付は力及びロールクラウン
量を制御するものである。

また、後者は、中空状の成形用ロールの内部に油圧を供
給して成形用ロールのロールクラウン量を与えるととも
に、板幅方向の成形圧力を均一にする。

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術のうち前者は、成形用ロール軸端で押付は
力及びロールクラウン量を与えるために成形用ロールの
曲げ剛性が大でなければならず。

必要以上に大径の成形用ロールが必要であり、寸法精度
が必要でかつ加工の難しい大径成形用ロールを加工しな
ければならない。また、上記従来技術のうち後者は、中
空状の成形用ロールの内部に油圧を供給してロールクラ
ウンを与えるものであるが、中心軸と成形用ロールで形
成する円筒状隙間の下半分に油圧を加えるように中心軸
と成形用ロールの油圧シール構造が複雑であるとともに
シール部の寿命に問題がある。

本発明の目的は、成形用ロールの構造を簡単にするとと
もに細径の成形用ロールでも十分かつ均一な成形力を加
えることができる冷間ロール成形装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、中実状の成形用ロールを用いるとともに、
該成形用ロール表面に設けた突起列と噛合うような溝部
を有するバックアップ用ロールを介して、成形用ロール
の中央部に波板成形力を加えることによシ、達成される
。

〔作用〕

本発明の冷間ロール成形装置は、成形用ロールの中央部
をバックアップ用ロールを介して押付けることができる
ので、バックアップ用ロールの外形形状及び押付は力に
よって成形用ロールのロールクラウン量及び波板成形力
を調整することができ、板厚、板幅及び成彰修状に対し
て最適の成形条件で波板を成形することができる。また
、成形用ロールに比べてバックアップ用ロールの寸法精
度は悪くてもよくかつ表面硬さも軟かくてよいから、加
工が容易でかつ加工費も安くできる。それ故、曲げ剛性
が大で安価なバックアップ用ロールと曲げ剛性が小で高
精度あ成形用ロールを組合せることによシ、安価な設備
費用で高精度の波板を成形することができる。また、成
形用ロニルに加°える成形力は、バックアップ用ロール
の外形形状と押付は力を調節することによシ、適宜に調
節することができるとともに、波板成形力を板幅方向に
均一に分布させることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は１本発明の冷間ロール成形装置の構造を示す一
実施例であり、材料供給側から見た成形装置の正面図で
ある。ｌａ、ｌｂは成形用ロール。

２ａ、２ｂはバックアップ用ａ−Ａ／、　　３ａ、　　
３ｂ及び４ａ、４ｂは軸受、５ａ、５ｂは油圧シリンダ
、６は軸受支持フレーム、７は上部ベース、８は下部ベ
ース、９ａ、９ｂは自在継手である。円筒状ロールの表
面に成形用の突起列をロール軸と平行に多数設けた成形
用ロールｌａ、ｌｂを軸受３ａ、３ｂで軸受支持フレー
ム６に互に平行でかつ突起列が噛合うように支持する。

また、前記成形用ロールｌａ、ｌｂの上下にバックアッ
プ用ロール２ａ、２ｂを前記成形用ロールと平行に軸受
４ａ、４ｂで軸受支持フレーム６に保持する。前記バッ
クアップ用ロール２ａ　ｅ　　２ｂ　ハ、ロールの外周
径が中央が太く両端が細い太鼓状をなし、かつロール表
面にはロール軸と平行な溝列を有し、該溝列は前記成形
用ロールｌａ、ｌｂの表面の突起列と噛合うことができ
る形状である。パックアツブ用ロール２ａ、２ｂは、前
記成形用ロールｌａ、ｌｂと噛合う状態で軸受支持フレ
ーム６に保持されるとともに、上部ベース７に取付けた
油圧シリンダ５ａ、５ｂにより、バックアップ用ロール
２ａの両端に等しい軸押し力を受け、前記の成形用ロー
ル１ａの軸の長手方向に均一な成形圧力を加える。さら
に、バックアップ用ロール２ａ。

２ｂは、ロール軸端に取付けた自在継手９ａ。

９ｂからの回転力を受けて成形用ロールｌａ。

１ｂを等速度で回転駆動する。帯状平板１０を前記の成
形用ロールｌａ、ｌｂの間隙に供給すると、帯状平板１
０は成形ロールｌａ、ｌｂによって波板に成形される。

第２図は、本発明の冷間ロール成形装置における波板成
形法の原理を説明した図である。ｌＯは帯状平板、１１
は成形された帯状の波板である。前記した成形用ロール
ｌａ、ｌｂの間隙に帯状平板１０を供給すると、帯状平
板１０は、成形用ロールｌａ、ｌｂのロール表面に設け
た輪と平行な突起列によって帯状平板１０の長手方向に
折畳まれて、帯状に連続しかつ板幅方向にほぼ同一形状
の波板１１に成形される。第３図と第４図は波板成形部
分の詳細説明図である。

成形用ロールｌａ、ｌｂは、互に平行でかつ各ロール表
面に設けた波板成形用の突起列１２が互に噛合うように
、一方のロールの突起を他方のロールの溝部に嵌合し、
両ロールの隙間に帯状平板１０を噛込ませることにより
、波板１１を成形する。また、成形用ロールｌａ、ｌｂ
の上下には一対のバックアップ用ロール２ａ、２ｂを配
置し。

バックアップ用ロール表面に設けた突起１４と溝１５を
前記成形用ロールの突起列１２と噛合せる。

バックアップ用ロール２ａ、２ｂは、そのロール表面に
形成された突起１４の列が形成する外周径が中央が太く
て両端が細い太股状をなしておシ、成形用ロールｌａ、
ｌｂの溝部１３の溝底部と前記突起１４の先端部が当接
するように軸受支持７Ｖ−ムによって保持される。

第５図と第６図は、バックアップ用ロールの外周径が太
鼓状をなしている理由を説明するための説明図である。

本発明の冷間ロール成形装置におけるバックアップ用ロ
ール２ａ、２ｂの変位量ａと軸端部に加わる力Ｐの間に
は第５図に示すような関係がある。第１図に示し之バッ
クアップ用ロール２ａの両軸端に油圧シリンダ５ａ、５
ｂによって軸押し力Ｐを加えると、バックアップ用ロー
ルの軸端部は第５図のイの曲線に示すように変位する。

同様に、バックアップ用ロールの軸中央は軸押し力Ｐに
よってＭ、５図の口の曲線に示すように変位する。軸押
し力Ｐが０から人の間では、帯状平板１０が成形用ロー
ルの突起列１２によって溝部１３に押込まれて概略の波
形に成形されるため、第５図に示すように力Ｐに比べて
変位ａは大きい。次に、軸押し力Ｐが人からＢの間では
、帯状平板１０が板Ｉ扁の中央から両端部に向って最終
の成形形状へと成形される。軸押し力ＰがＢ以上になる
と、帯状平板１０は、突起１２の先端と溝部１３の溝底
部の間に挾まれた部分の成形圧力が帯状平板１０の降伏
応力よりも大きくなるためこの部分が押潰されて板厚が
薄くなる。我々の実験結果によると、寸法精度の良い波
板を成形するためには、波板の折曲げ部におけるスプリ
ングバックや曲げ角度の誤差を小さくするために十分な
成形圧力、例えば降伏応力の１．５倍以上の成形圧力（
第５図のＣ）を加える必要がある。第６図は、一対の円
筒状の平滑ロール３９ａ、３９ｂ間に平板４０を挿入し
、ロールの両端に軸押し力Ｗを加えた時に発生する平板
の板幅方向の面圧分布を示す。ロール径がどの位置でも
等しい円筒状ロールでは、第６図（ｂ）に示すように１
両端の面圧が大きく中央の面圧が小さくなる。これは、
軸端の軸押し力Ｗによって生じるロール軸の変位が軸端
部よシも軸中央の方が大きくそれに伴ない面圧が小さく
参るためである。そこで、本発明のバックアップ用ロー
ルのように中央が太くて両端が細い太鼓状のロールを用
いると、平板の面圧分布は第６図（Ｃ）のように中央の
面圧が大きく両端部の面圧が小さくなる。この太鼓状の
ロール間に平板をはさみ、軸端の軸押し力Ｗを順次増加
させてゆくと、ロール軸の軸中央と軸両端部における力
に対する変位増加量の違いから、軸中央の面圧増加に比
べて軸両端の面圧増加の方が大きいから、ある軸押し力
において板幅方向の面圧が等しくなる。すなわち。

成形力に相当する軸押し力でバックアップ用ロールのロ
ール軸中央がたわみ変位する寸法だけ、バックアップ用
ロールの外周径の形状を太鼓形にする表らば、成形用ロ
ールには、板幅方向に等しい成形圧力を与えることがで
きる。しかも１本発明の波板成形法では、板幅方向の成
形挙動が全て同じであるから、波板各部の伸び変形及び
縮み変形は板幅方向で全て同じとなる。それ故、本発明
の冷間ロール成形法で波板を成形するならば、波板成形
時に発生する、われ、きす、スプリングバック、蛇行、
ポケットウェーブ、ねじれ、リップ波。

しわ１曲がシ等の欠陥が少なくなシ、特にこれらの欠陥
が発生しやすい広幅の波板成形に本発明は有効である。

、・ｊ、　　　　　　　第７図から第９図は、本発明の
冷間ロール成形装置の制御装置の系統図とその制御機構
を説明したものの一実施例であシ１本制御機構を用いれ
ば成形条件を容易に制御できる。１６は成形用材料のコ
イル、１７はコイルスタンド（アンコイラ）。

１８はレベラー、１９はロールスタンド、２０は板幅位
置決め装置、２１は波板成形装置、２２は油圧シリ／ダ
、２３はロールコンベアである。また、２４から３２は
各種の検出手段２判断手段及び制御信号の出力手段等の
本成形システムにおける検出、制御機構である。帯状平
板１０は、コイル状に巻きコイル１６となし、このコイ
ル素材を平板状に矯正した後、順次波板に成形し、波板
成形以降の工程（図示せず）にて部品及び製品に加工さ
れる。本発明の成形システムを成形工程に従って説明す
る。アンコイラ１７にセットされたコイル１６は、巻き
戻されてレベラー１８で巻きぐせが矯正され、ロールス
タンド１９により波板成形装置１１２１に帯状平板１０
として供給される。また、板幅位置決め装置２０は、第
８図に示すように２ケの板幅検出及び板幅方向位置移動
装置３３゜３４から構成されておシ、各装置には、固定
ガイドａ−ラ３５，３７．板幅方同に移動可能なガイド
ロール３６．３８及び各装置全体の位置決め機構とから
構成される。ガイドロール３６または３８の移動量から
成形する帯状平板１０の板幅が検出手段２５によって検
出されるとともに板幅の中心線が検出手段２６によって
検出される。そして、帯状平板１０を波板成形用ロール
ｌの中央に供給するように制御装置２７によって帯状平
板１０の板幅方向の位置合せが行なわれる。帯状平板１
０の板厚は板厚検出手段２４によって検出される。前述
した帯状平板１０の板厚と板幅、及びこれまでの波板成
形結果に基づき、演算手段２８によって成形力を求める
とともに、信号比較器２９、圧力調節手段３０及び油圧
シリンダ２２を介してバックアップ用ロール２の軸端に
成形力Ｐを与える。さらに、油圧シリンダの移動量を変
位検出手段３１で、また、バックアップ用ロールの軸変
位量を変位検出手段３２で検出する。これらの変位検出
手段３１．３２で検出された変位ａと成形力Ｐの関係（
第５図参照）から適正成形力Ｐｓを決定し、Ｐｇとなる
ように油圧シリンダの供給圧を制御する。これによって
、成形用ロールｌａ、ｌｂの板幅方向に分布する成形圧
力が均一になるように制御できるとともに、十分かつ適
切な成形圧力を付与することができ、さらに、設定した
成形条件値の適否も判定することができる。

第９図は、帯状平板１０の供給位置と平板内の面圧分布
の関係を示したものである。一対の平滑ロール３９ａ、
３９ｂの間に平板４０を挾みロール軸の両端に同じ軸押
し力Ｗを加えると、平板４Ｇの挿入位置によって第９図
（ａ）、　（ｂ）のような面圧分布が発生する。ロール
軸の中央と平板の中央が合致すると、第９図（ａ）のよ
うに、平板の面圧分布は板幅方向にほぼ等しくなる。一
方、ロール軸の中央と平板の中央がずれていると、第９
図（ｂ）のように、偏った方の面圧が大きくなる。その
ため１面圧の大きな方における伸び変形が、他の部分の
伸び変形よシも大きくなシ、平板には面内の曲り変形が
生じる。置板成形装置において、ロール中央からはずれ
た位置に平板を供給したならば、波板は面内の曲り変形
のために蛇行した状態で成形される。それ故、平板を波
板成形装置の中央に正しく供給しないと、寸法精度の良
い波板を成形することができない。

プレスによる曲げ加工では、前述したように成形材料の
降伏応力の１．５〜２倍の成形圧力を付与しなければ良
好な成形ができないことが知られている（参考文献；丸
善出版；プレス加工便覧；ｐ２１６〜２２７）。同様に
、本発明の冷間ロール成形でも、成形用ロールｌａ、ｌ
ｂの突起列１２）の先端部に大きな成形圧力を与えるこ
とが必要である。成形品の寸法精度は成形用ロールｌａ
。

１ｂの寸法精度によって左右されるため、成形用ロール
は出来るだけ硬くかつ寸法精度良く加工する必要がある
。一方、バックアップ用ロール２ａ。

２ｂは、成形用ロール１ａ、１ｂと噛合いながら成形用
ロールに成形圧力を伝達するとともに、ノくツクアップ
用ロール軸のたわみを補正するようにロールクラウンを
与えている。バックアップ用ロール２ａ、２ｂが成形用
ロールと滑らかに噛合いかつたわみ変形を補正するとと
もに成形用ロールが変形しないようにするためには、成
形ロールに比べてロール径を太くかつロール表面の硬さ
を軟かくすればよい。上記の条件の成形用ロールとバッ
クアップ用ロールを使用するならば、両者の噛合い作用
によってバックアップ用ロールの溝形形状は成形用ロー
ルの突起列によって寸法精度が良く噛合いが滑らかな溝
形に矯正される。また、バックアップ用ロールの外周径
は、成形圧力分布を左右するために高い寸法精度が必要
であるが、溝形形状と異なシ加工及び修正が容易である
。さらに、成形用ロールｌａ、ｌｂはバックアップ用ロ
ール２ａ、２ｂによってたわみ変形が抑えられるため、
ロール径を細くすることができる。

なお、例示した実施例では、バックアップ用ロール軸を
回転駆動する場合を示したが、本発明の成形装置では成
形用ロール軸を回転駆動することも可能である。また、
成形用ロール軸を回転駆動する方が、上下の成形用ロー
ルの回転運動の同期性及び回転精度を向上する上で有利
である上、同期回転を行なわせるために成形用ロール軸
端に取付ける同期歯車を小形かつ安価にすることができ
る。さらに、バックアップ用ロール軸端に加える成形力
は、例示した実施例では、成形板幅の外側に加えていた
が、バックアップ用ロールの一部を円周状に切欠いてこ
の部分を半円形状の軸受で支えることも可能である。こ
のようにすれば、成形力は、軸中央を含めて多数の位置
でバックアップ用ロール軸に加えることができるため、
バックアップ用ロールの軸径を細くかつたわみ量を小さ
くすることもできる。また、バックアップ用ロールを複
数個に分割し、全体として所定のロールクラウン形状ま
たは成形圧力分布を実現することも可能である。

〔発明の効果〕 本発明によれば、帯状平板を長手方向に折畳み、板幅方
向に細長い波形の波板を連続的に成形することができる
冷間ロール成形装置を実現することができるので、（１
）板幅方向に全て同じ成形条件で成形できるため、波板
の寸法精度が良い。特に広幅の波板を高い寸法精度でか
つ欠陥が全くなく成形できる。（乃波板はロール同士が
接する狭い範囲で成形されるため、大きな成形圧力を与
えることができる上に、成形力は小さくて良い。（３成
形装置の構造は簡単でかつ１台のロールスタンドで最終
形状の波板を成形できるため、成形装置は安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷間ロール成形装置、第２図から第４
図は本発明の波板成形法の原理説明図、第５図から第９
図は本発明の成形条件制御システムの構成と原理説明図
である。 ｌａ、ｌｂ・・・成形用ロール、２ａ、２ｂ・・・〕（
ツクアップ用ロール、５ａ、５ｂ・・・油圧シリンダ、
６・・・軸受支持フレーム、１０・・・帯状平板、１１
・・・波板、１２・・・突起、１３・・・溝部、１４・
・・突起、１５・・・溝部、３３ａ、３３ｂ・・・円筒
平滑ロール、３４・・・平板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の成形用ロール、該成形用ロールの周面にロー
   ル軸と平行な突起列を設けて各ロールの突起列を互に噛
   合うように対向かつ平行に保持するとともに、該成形ロ
   ール軸と平行でかつ成形用ロールの突起列と噛合うこと
   のできる溝列を有する１個または複数個のロールを前記
   成形ロール軸と平行に配設し、該ロールを介して前記成
   形ロールに波板成形力を加えることができるように構成
   したことを特徴とする冷間ロール成形装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載した装置において、成
   形用ロールに波板成形力を加えるためのロールの表面に
   、該ロール軸と平行な溝列を設けたことを特徴とする冷
   間ロール成形装置。 ３、特許請求の範囲第１項に記載した装置において、波
   板成形力を加えるロールの表面硬さを成形用ロールの表
   面硬さよりも軟かくするとともに、該ロールの外径を成
   形用ロールの外径よりも太くしたことを特徴とする冷間
   ロール成形装置。 ４、特許請求の範囲第１項に記載した装置において、波
   板成形力を加えるロールの中で少なくとも１本のロール
   の外径が太鼓状をなすことを特徴とする冷間ロール成形
   装置。 ５、特許請求の範囲第１項に記載した装置において、一
   対の成形用ロールの対向面間隙に平板を供給する手段、
   該平板の板幅を検出する手段、前記平板の板幅方向に平
   板を移動するための移動手段を有することを特徴とする
   冷間ロール成形装置。 ６、特許請求の範囲第１項に記載した装置において、成
   形用ロールの表面に設けた突起列の突起部高さよりも、
   該成形用ロールに波板成形力を加えるロールの表面に設
   けた溝列の溝深を深くしたことを特徴とする冷間ロール
   成形装置。