JPS6390331A - 冷間ロ−ル成形方法及び装置 - 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、平板を回転するロール金型間で強く挟圧して
設定形状に成形する冷間ロール成形方法及び装置に係り
、特に広幅材の成形や厚板材の成形に好適な冷間ロール
成形方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特公昭４３−２８３０７号に記載のよう
に、一対の成形用ロール金型間に薄板を噛込ませて一気
に波板を成形するものであり、その際ロール金型の軸受
間の途中をゴムタイヤ製のバックアップ用リングで軸た
わみ変形を矯正するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

」１記従来技術は、歯車状の成形用ロール金型の軸たわ
み変形を矯正するために歯形に当っても問題がないゴム
タイヤをバックアップリングとして使うものであるが、
ゴムタイヤ製バックアップリングで加えることができる
矯正力はあまり大きくないから、板厚の厚い波板や、成
形力が大きい高強度材などを成形することができなかっ
た。

本発明の目的は、十分な成形力を加えて良好に成形でき
る成形方法を実現するとともに成形用ロール金型の軸た
わみ変形を矯正することができる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、細径でかつ寸法精度の良い１本の成形用ロ
ール金型と、大径でかつ寸法精度がやや悪い２本のバッ
クアップ用ロール金型とで構成された冷間ロール成形装
置、これらロール金型が互に噛合いかつ互に平行である
ように支持すること、バックアップ用ロール金型の表面
硬さが成形用ロール金型よりも軟かいことにより、達成
される。

〔作用〕

成形力は、一対のバックアップ用ロール金型を介して成
形用ロール金型と被成形材に加えられる。

また、バックアップ用ロール金型は、成形用ロール金型
の軸たわみ変形を矯正する。

ロール表面に凹凸部分を有する成形用ロール金型に十分
な成形力を伝達しながらバックアップするためには、バ
ックアップ用ロール金型と成形用ロール金型の噛合い精
度が良くかつ軸たわみ変形及び被成形材の成形挙動によ
る影響も補正する必要がある１本発明は、寸法精度が良
くて硬質材料の成形用ロール金型によってバックアップ
用ロール金型を追加工することにより、成形用ロール金
型とバックアップ用ロール金型の噛合い精度を改善する
とともに、バックアップ用ロール金型を介して十分な成
形力を成形用ロール金型及び被成形材に加えることがで
きるようにしたものである。

〔実施例〕

以下１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、本発明の冷間ロール成形方法及び成形装置の
構造を説明した一実施例である。第１図において、１は
成形用ロール金型、２，３はバックアップ用ロール金型
、４，５及び６はそれぞれロールＩＦｉｌＩ端に取付け
た軸受、７はベース、８は軸受支持フレーム、９はビー
ム、１０は油圧シリンダである。本発明の冷間ロール成
形装置は、円筒表面に成形形状に応じた突起列または溝
列を有する成形用ロール金型１、該ロール金型１と噛合
うことのできる溝列または突起列を有するバックアップ
用ロール金型２と３とから構成され、成形用ロール金型
１とバックアップ用ロール金型２または３の間で帯状材
料を挟圧して設定形状に成形することができるように、
これらのロール金型１゜２及び３は互に軸方向に平行状
態を保ちながら上下方向に摺動することができる。軸受
４，５及び６、は軸受支持フレーム８に嵌合され、フレ
ーム８のガイド溝に沿ってと下方向にのみ動く。また、
冷間ロール成形力は、ビーム９に固定した油圧シリンダ
１０により、バックアップ用ロール金型２の両軸端に均
等な圧下刃を加えることにより、バックアップロール金
型２を介して成形用ロール金型１及び被成形材料（回せ
ず）に加えられる。さらに成形用ロール金型１及び被成
形材料の成形力反力は、バックアップ用ロール金型３を
介してベース７または軸受支持フレーム８に伝えられる
。

また、バックアップ用ロール金型２と３は、成形用ロー
ル金型１よりも大径とし、成形力及び成形反力を受けて
も成形用ロール金型１の軸たわみ変形を発生させないよ
うにしつかり支持することができるようにする。さらに
、バックアップ用ロール金型２と３の軸受端近傍は、軸
受間の中央よりも細径とするかまたはロール外径を太鼓
状とすることによりバックアップ用ロール金型自体の軸
たわみ変形による影響を除く０本発明の冷間ロール成形
方法は、寸法精度の良い成形用ロール金型１の表面形状
をバックアップ用ロール金型２と３の助けによって被成
形材料に正確に転写しようとするものである。そのため
、被成形材料が成形用ロール金型１の表面形状に沿って
滑らかに塑性流動するように十分かつ均一な成形力また
は成形圧力を加えて、被成形材料を塑性変形させなけれ
ばならない、我々の実験結果によれば、被成形材料をロ
ール金型間に挟圧して塑性変形させるためには、被成形
材料の降伏応力の１．５〜３倍程度の圧縮応力を付与し
なければならないことがわかった。

この成形力は、従来技術のゴムタイヤ製バックアップリ
ングではとても実現できない成形力であるとともに、こ
のような成形力を成形用ロール金型１の軸方向にほぼ均
一に分布させるためには、本発明のように十分な剛性を
有する大径のバックアップ用ロール金型２と３でしつか
り支持することが必要である。また、本発明の冷間ロー
ル成形方法は、基本的には１工程、すなわち１０−ルス
タンドによって設定形状の成形品を成形しようとするも
のであり、成形装置が簡単でかつ成形速度も早く、量産
が可能であるから成形コストも安い。

本発明の冷間ロール成形方法は、従来の冷間ロール成形
方法のように多数のロールスタンドを使って少ない変形
を順次前えながら成形するものと異なり、大きな塑性変
形を加えて成形するものであるから、従来法に比べてロ
ールスタンドの数を大幅に減らすことができる。それ故
、本成形法では、成形形状を変更するために必要な成形
用ロール金型の交換数が従来法に比べて大幅に減少し、
成形条件の調整作業が容易となり、成形形状変更に伴う
段取り替え作業時間を大幅に短縮できる。従来の冷間ロ
ール成形方法は、基本的には板材を曲げ変形を徐々に加
えながら折曲げるものであり、板の面内に残留ひずみを
生じさせないように成形するものである。これに対して
１本発明の冷間ロール成形方法は、板材に曲げ変形とと
もに塑性伸び及び塑性縮み変形を一気に加えながら成形
するものであり、板の面内に大きな残留ひずみを生じさ
せて成形するものである。このため１本発明の冷間ロー
ル成形方法では、板の面内の残留ひずみを釣合わせるた
めに十分な圧縮応力を加えて成形することにより、ロー
ル金型間に挟圧された被成形材料を塑性流動させるとと
もに残留ひずみの不均一性を解消させている。

第２図は、第１図に示した本発明の冷間ロール成形装置
の側面概略図である。冷間ロール成形装置１１は、？ｌ
Ｆ状の平板材料１２を成形用ロール金型１とバックアッ
プ用ロール金型２の間で挟圧して１工程で波板１３に成
形することができる。波板１３の成形力は、バックアッ
プ用ロール金型２と３を介して成形用ロール金型】と被
成形材料。

すなわち平板１２に加える。成形用ロール金型１とバッ
クアップ用ロール金型２と３は、互に軸に平行でかつ概
略同一平面上に配列されており、各軸は軸の平行を保ち
ながら上下方向に移動することができるように構成され
ている。また、各ロール金型１，２及び３は、図示のよ
うに互に噛合いながら転動する。成形用ロール金型１は
、バックアップ用ロール金型２と３に比べてロール表面
を硬くしであるため、大きな成形力を加えても成形用ロ
ール金型１の表面は全く塑性変形しない。−方、バック
アップ用ロール金型２と３は、大きな成形力を加えると
、成形用ロール金型１によって押潰されて塑性変形する
。すなわち、バックアップ用ロール金型２と３は、成形
用ロール金型１によって噛合いが良くかつ大きな成形力
に耐える形状に追加工される。ぞれ故１寸法精度の良い
成形用ロール金型１を用意すれば、バックアップ用ロー
ル金型２と３を追加工して噛合いが良好で１寸法精度の
良い成形品を成形することができるとともに、十分な成
形力を加えることができる噛合い状態を実現することが
できる。

第３図は１本発明の冷間ロール成形装置１１の成形用ロ
ール金型１及びバックアップ用ロール金型２と３の回転
駆動機構の一実施例を説明するための図である。バック
アップ用ロール金型２と３の軸端の一端部または両端部
に取付けた回転駆動用歯車１４と１５は、直接噛合わな
いように一定の間隔を保っている。同期用歯車１６は、
歯車１４と１５に同時に噛合うとともに、バックアップ
用ロール金型２と３を同じ速度で回転駆動する。

バックアップ用ロール金型２と３の軸間隔は、被成形材
の板厚や成形力及び成形形状によって変化するが、同期
用歯車１６はこのＩＩ！＋間隔の変化の影響を受けない
で常に歯車１４と１５を同一速度で回転駆動することが
できる。歯車１４．１５及び同期用歯車１６の内の１軸
を外部の駆動モータ（図示せず）によって駆動すること
により、歯車１４と１５、すなおちバックアップ用ロー
ル金型２と３を同期回転駆動することができる。

第４図は、本発明の冷間ロール成形方法における成形過
程を説明するための図であり、非対称形波板を形成する
実施側を示す。非対称形波板は、成形用金型の製作及び
寸法精度の良い成形品を成形することが難しい０本発明
の冷間ロール成形方法では１寸法精度の良い１本の成形
用ロール金型１を基準金型とすることにより、成形用金
型の製作、すなわち、金型同士の噛合い性が良い金型の
製作を容易にする。しかも、この相手側の金型は。

基準金型に被成形材料を挟圧した場合の影響分を考慮し
た形状に修正追加工されるため、相手側の金型は基準金
型と概略噛合う形状であればよい。

すなわち、バックアップ用ロール金型２と３は、成形用
ロール金型１に比べて寸法誤差の許容幅が広く製作も容
易である。第４図（ａ）は、成形用ロール金型１とバッ
クアップ用ロール金型２の間隙が十分広く、被成形材料
１７が両全型間にゆるやかに噛込まれた状態の場合であ
る。第４図（ｂ）は、成形用ロール金型１とバックアッ
プ用ロール金型２の間にほぼ被成形材料１７が噛込まれ
た状態の場合であり、金型内への材料の引込みが完了す
るとともに、各金型の溝底部に被成形材料１７の一部分
が当っている。第４図（ｃ）は、金型１゜２間の間隔が
被成形材料１７の板厚とほぼ等しい場合である。非対称
形波板の折曲げ内コーナ部分は、突起部１８の先端部分
の形状に成形されているが、折曲げ外コーナ部分は、溝
部１９の角部形状には成形されていない、第４図（ｄ）
は、金型１．２の間の間隔が被成形材１７の板厚よりも
狭くなった場合である。被成形材料１７は、金型１と２
の間で強く圧縮されて、塑性変形をおこして、金型内を
塑性流動する。そして、第４図（ｃ）では未充填であっ
た溝部１９の角部にも材料が供給されて、金型１と２の
隙間に相当する非対称形波板が成形される。第４図（ｂ
）の過程では、成形用ロール金型１の表面形状が被成形
材料１７に正確に転写されるとともに、大きな成形力及
び圧縮応力に耐えうる形状にバックアップ用ロール金型
２の形状が追加工される。図示しないが、この時。

バックアップ用ロール金型３も追加工される。この追加
工によって、成形用ロール金型１とバックアップ用ロー
ル金型２と３の噛合いが改善されて。

十分な成形力を加えながら被成形材料１７を設定形状に
成形することができるようになる。成形用ロール金型１
とバックアップ用ロール金型２と３の噛合い位置を常に
一定に保つために、バックアップ用ロール金型２と３の
外径は成形用ロール金型１の外径の整数倍、すなわち４
倍または５倍にすることが望ましい。

第５図は、本発明の冷間ロール成形方法において被成形
材料を成形した場合の成形圧力分布の状況を説明するた
めの図である。成形用ロール金型１の上下にバックアッ
プ用ロール金型２と３を回転自在に支持するとともに、
ロール金型１と２の間に被成形材料を挟んでかつロール
金型２の両軸端に等しい圧下刃１／２Ｗを加える。被成
形材料１７に加えられる成形圧力は、ロール金型の組合
せ条件によって第５図（ｂ）及び（Ｑ）となる。

成形用ロール金型１及びバックアップ用ロール金型の表
面硬さが十分硬ければ、成形力によってロール表面はほ
とんど変形しないから、軸たわみ変形の大きな軸受間の
中央の成形圧力が小さく、軸たわみ変形の小さい軸受近
傍の成形圧力が大きく、すなわち、第５図（ｂ）の成形
圧力分布を示す。

一方、バックアップ用ロール金型の表面硬さが硬くなけ
れば、成形力によってバックアップ用ロール金型表面が
変形するから、軸たわみ変形の差を補正し、軸の全長に
沿ってほぼ均一な成形圧力分布、すなわち、第５図（ｃ
）の成形圧力分布を示す、第５図（Ｑ）の成形圧力分布
で成形するならば、軸のどの位置の成形条件もほぼ等し
いから。

成形形状の良い成形品をばらつきなくかつ安定に成形す
ることができる１本発明の冷間ロール成形装置では、第
５図（ｃ）の成形条件を容易に実現することができるか
ら、成形品の寸法精度が良い。

第６図と第７図は、本発明の冷間ロール成形装置に用い
る成形用ロール金型１の別の実施例を示す、第６図は、
平板上に多数の突起部を張出し成形するための成形用ロ
ール金型１の場合であり、円筒表面に設けた丸形突起１
８により、被成形材料１７の一部分を塑性変形させるこ
とができる金型である。この成形用ロール金型１用のバ
ックアップ用ロール金型は、丸形突起１８と嵌合する丸
形凹みを有するものまたは、弾性変形能の大きなポリウ
レタンや硬質ゴムの一体形円筒状ロールであっても良い
、第７図は、平板上に多条の波形を成形するための成形
用ロール金型１の場合であり、円筒表面に設けた環状の
突起１８により、被成形材を折曲げるとともに塑性変形
させて波板を成形するものである。この成形用ロール金
型１用のバックアップ用ロール金型は、環状突起１８と
嵌合する環状溝部を有するものまたは、弾性変形能の大
きなポリウレタンや硬質ゴムなどの一体形円筒状ロール
であっても良い、第７図の場合には、突起部１８の近傍
のみを挟圧し、他の部分は挟圧しないような形状のバッ
クアップ用ロール金型であっても良い。

第８図は、本発明の冷間ロール成形装置に用いるバック
アップ用ロール金型の別の実施例を説明するための図で
ある。成形用ロール金型１は、寸法精度が良くかつ表面
硬さが硬く作られている。

一方、バックアップ用ロール金型２と３は、成形用ロー
ル金型１と滑らかに噛合うことができかつ成形用ロール
金型１によって追加工できるように表面硬さを軟かくし
である。それ故、バックアップ用ロール金型２と３は、
成形を繰返すと摩耗する。バックアップ用ロール金型が
摩耗して使用不可能になった場合、ロール金型表面のみ
を新しい材料と交換して、バックアップ用ロール金型の
製作及び補修費用を安くすることができるものが第８図
に示したものである６本実施例のバックアップ用ロール
金型２と３は、中心部分の回転軸２０とその表面に嵌合
した円筒２１とから構成される。

回転軸２０は、寸法精度が良くかつ表面硬さが硬く作ら
れており、再使用が可能である。一方、この回転軸とと
もに使用する円筒２１は１表面硬さが軟かく、成形用ロ
ール金型１で容易に追加工が行なえるものである。また
１円筒２１は、被成形材１７が成形用ロール金型１に噛
込まれやすいように表面滑り摩擦係数の低い材料である
方が望ましい６円筒２１用材料としては１食油材料、含
硫材料などの軸受材料やテフロン、ポリプロピレン。

ポリウレタンなどめ有機材料、また銅、アルミ。

黄銅、リン青銅などの軟質非鉄金属、さらにこれらの複
合材料などが望ましい。本発明の冷間ロール成形方法で
は、大きな成形力と大きな塑性流動を与えながら設定形
状に成形するため、バックアップ用ロール金型は、よく
摩耗する。バックアップ用ロール金型は、摩耗量が少な
い場合は成形用ロール金型１により形状が矯正されるた
めに成形品の寸法精度を悪くしないが、摩耗量が多くな
ると矯正が不十分となり成形品の寸法精度が悪くなる。

バックアップ用ロール金型の摩耗量が許容量を越えたな
らば、円筒２１を取はずして新しい円筒に交換すれば新
品に再生することができる。なお１回転軸２０と円筒２
１は、空回りしないように嵌合い溝を設は互を嵌合結合
する。

本発明の冷間ロール成形方法は、前述したように、成形
用ロール軸の軸方向に均一な成形力を分布させた状態で
成形することができるとともに、ロール金型内へ被成形
材料を滑らかに噛込むことができるように摩擦係数の低
い材料を使っている。

このため、本発明の成形方法は、特に成形が難しくかつ
成形品の寸法精度を実現しにくい広幅材を成形するのに
好適である。また、本発明の成形方法は、十分な成形力
を加え、成形用金型内で塑性流動を生じさせながら成形
させるため、波形コーナ部の曲げＲが出しにくい矩形状
波板や曲げ尺の小さな成形品の成形も可能である。

なお、以上の実施例では、１台のロールスタンドにおい
て、１個の成形品を成形する場合のみを例示したが、成
形用ロール金型１の上下にそれぞれ別々の材料を供給し
て同時に２個の成形品を成形することも可能である。こ
の際、成形用ロール金型１の上、下に供給する材料の板
厚や材質が異なってもかまわない。また、同様に、成形
用ロール金型１の上下に供給する材料の板幅が異なって
も若干成形形状に差違が生じることを除けば、成形可能
である。

さらに、本発明の冷間ロール成形方法は、前述したよう
に、成形用ロール金型１とバックアップ用ロール金型２
または３の間で被成形材料を挟圧し、降伏応力の１．５
倍から３倍の圧縮応力を加えて成形するものである１本
発明の成形方法では、このように大きな成形力を加える
ためにバックアップ用ロール金型を成形用ロール金型で
追加工して金型形状を修正する。それ故１本発明の成形
方法では、大きな成形力が必要な板厚の厚い材料や降伏
応力の大きな材料の成形も可能である。

〔発明の効果〕 本発明によれば、１台または数台の成形用ロールスタン
ドで冷間ロール成形を行なうことができるため、（１）
成形装置が簡単かつ安価である。

（２）成形形状の変更に伴う段取り替え作業が容易であ
る、（３）成形速度が早くて量産が可能である、（４）
成形品のばらつきが少なく寸法精度が良い、（５）成形
コストが安い、などの効果がある。また１本発明の成形
方法は、成形用ロール軸方向に均一かつ十分な成形圧力
を加えながら成形することができるため、（１）広幅材
、（２）曲げＲの小さな矩形状波板、（３）原板材や高
強度材、などの従来”の冷間ロール成形方法では成形困
難であったものが成形できる。

【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の正面図。 第２図は第１図の成形装置の側面概略図、第３図は第１
図の成形装置の回転駆動機構の構成図、第４図は本発明
の冷間ロール成形方法における成形過程説明図、第５図
は本発明の冷間ロール成形方法における被成形材料に加
える成形圧力の分布状況説明図、第６図と第７図は本発
明の冷間ロール成形方法に使用する成形用ロール全型の
別の実施例、第８図はバックアップ用ロール金型の別の
実施例を示す図である。 １・・・成形用ロール金型、２，３・・・バックアップ
用ロール金型、１１・・・成形装置、１７・・・被成形
材料、第７図 １・・人ｆ８用ロール金！ ４・・軸受 ３・・・　　り ６　・　　ｔ １０・□５由斤シソンク゛ 第２図 ！・・・へ＠用ロール金型 ２・・・八ツクアンプ用ロール金１ １２・・・早設え ／３・・・５葭ηえ 第３図 第午図 ２・・八゛・アクア、ブ用ローシ発！ ７９・・溝部 第５図 １　、成形用ロールを型 １７−・符べ５淳む叫 第４図 １・・・酸形用ロール金型 １７・・・被Ａ形材料 １３・・嗅起舒 第７図 １８・′・突ｉＥＡ舒

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形用ロール金型、該成形用ロール金型の両側に一
   対のバックアップ用ロール金型を配置するとともに、こ
   れらロール金型を互にその軸が平行でかつ回転自在に支
   持し、前記成形用ロール金型とバックアップ用ロール金
   型間で帯状材料を挟圧して、設定形状に成形することを
   特徴とする冷間ロール成形方法。 ２、円筒状ロールの表面に複数個の突起列を有する成形
   用ロール金型Ａ、該ロール金型Ａと噛合う溝列を有する
   バックアップ用ロール金型Ｂ及びＣ、これらロール金型
   を互にその軸が平行でかつ回転自在に支持し、かつ、こ
   れらの軸間隔が変更できるように構成された成形装置、
   さらに、バックアップ用ロール金型を介して成形力を加
   える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２項に記載した冷間ロール成形装
   置において、一対のバックアップ用ロール金型の軸端の
   一端または両端に回転駆動用の歯車を取付け、該歯車同
   士が直接噛合わないようにするとともに、該歯車と同時
   に噛合う同期用歯車を介してバックアップ用ロール金型
   Ｂ及びＣとが同期回転す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。 ４、特許請求の範囲第２項に記載した冷間ロール成形装
   置において、一対のバックアップ用ロール金型Ｂ及びＣ
   の一方または両方の表面を滑り摩擦係数が低くかつ軟質
   の材料とした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２項に記載した冷間ロール成形装
   置において、成形用ロール金型Ａが細径でかつ表面硬度
   が高く、バックアップ用ロール金型Ｂ及びＣが前記金型
   Ａよりも十分太径でかつ表面硬度が低いことを特徴とす
   る冷間ロール成形装置。