JPWO2012060116A1 - 成形方法と成形装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、例えば丸型鋼管の成形に際し、従来のロール成形の生産性を損なうことなく、被成形材へ与える付加的な変形歪みが少なく所要の成形を行い、寸法精度が高く高品質の製品を製造できる成形方法と装置の提供を目的としている。この目的を達成するために、本発明は成形初期のブレークダウン工程において、成形孔型を外向きでかつ揺動自在に設けたダイを用いたダイ列が無限軌道上を旋回移動する構成の旋回ユニットを採用し、ダイの成形孔型で被成形素材のエッジ部を拘束してダイを所要の角度に変化させながら旋回移動することで曲げ成形を実現し、成形ロールによる巻き付き現象や局部的に発生する高い接触応力に起因する諸問題を著しく低減できる。
Description
本発明は、コイル状金属材料や所要長さのシート状金属材料より丸管などを製造する成形方法と成形装置に関し、特に成形初期のブレークダウン工程において、成形孔型を外向きでかつ揺動自在に設けたダイを用いたダイ列が無限軌道上を旋回移動する構成の旋回ユニットを採用し、ダイの成形孔型で被成形素材のエッジ部を拘束してダイを所要の角度に変化させながら旋回移動することで曲げ成形を実現し、成形ロールによる巻き付き現象や局部的に発生する高い接触応力に起因する諸問題を著しく低減できる成形方法と成形装置に関する。
長尺金属製品の成形方法には、主にロール成形とプレス成形がある。後者のプレス成形では、被成形素材が基本的には断面内の2次元変形のみを受け、余分な歪と残留応力が少なく、製品寸法精度も得やすいが、金型を含む設備投資が高く、生産性が悪く、製品長さにも制約がある。
ロール成形では、被成形素材の先端を多くの成形ロールスタンド群を通過させる通板作業は困難なためシート材の使用は困難であるが、コイル材を用いる連続生産が可能であり、製品長さの制約も少なく、生産性が高く、設備投資もプレス成形と比較して安価に済む。しかし、回転体である成形ロールは、製造能力やコストなどの制約で大きくできず、被成形素材にはそのロールへの巻き付きを代表とする3次元変形を受けるために付加的変形ひずみが発生するほか、巻き付きに起因して進行方向の抵抗が大きく、必要な駆動エネルギーも大きいという問題を生じている。また、成形ロールと被成形素材との接触領域における周速差が大きく、両者の相対滑りによる製品の傷などの表面品質が問題になることが多い。成形ロールと被成形素材との接触領域が小さいことから、両者間の面圧が高くなり、前記周速差とともにロールを著しく磨耗させる問題を生じている。
電縫溶接管を代表とする成形ロールによる製管プロセスとしては、コイル材を巻き戻して成形工程に供給する前工程、ブレークダウンロールやクラスターロール、フィンパスロールで行われる初期成形工程、そして対向する素材エッジ部同士を例えば高周波溶接する溶接工程、管の真円度と真直度の矯正を行うサイジング工程、製造された金属管を所定の長さに切断する切断工程の各工程を経ることが一般的である。
例えば、前記のブレークダウン工程では、素板から管へと成形される過程を示す成形方式として、素材エッジ部の軌跡がサイクロイド曲線となるエッジベンディング方式、該軌跡がインボリュート曲線のセンターベンディング方式、さらにサーキュラーベンディング方式やこれらの組合せの成形方式、あるいはダブルベンディング方式などの素板から管へと成形されるエッジの軌跡の過程を示すロールフラワーが適宜選定されるが、基本的には上下に配置される一対の凸・凹ロール及びサイドロールを用いて内面および外面から被成形素材を拘束して所要の断面形状に成形する。
成形ロールを用いる製管プロセスは、前述のロールという回転体の工具を用いることで高い生産性を有しており、また近年、製品外径のある範囲内でのロールの兼用化についての技術開発が盛んに行われてきた結果、現在では極めて生産性が高い成形方法となっている。しかしながら、回転体工具を用いる故の上述のデメリットは全く解消されていない。
長尺金属材料を所要形状に成形するに際し、ロールのデメリットを減少させるためにロール成形とダイ、シューやベルト、あるいはプレス成形の組合せを試みた技術は過去にも多く見られる。例えば、特許文献1では、半円の孔型を有する金型を、一対のスプロケット間の楕円軌道を回転するエンドレスチェーンに連結装着して半円の孔型が連続する連結金型を一対用意し、水平に配置される帯板材の両側に半円孔型が対向するように連結金型を水平に配置して成形装置を構成した例が示される。
特許文献１の成形装置は、同文献の図２、図３に示されるように、従来から用いられる上下一対、左右一対の凹凸の成形ロールと同様に、凹みの半円孔型内に凸の円錐ロールを配置し両者隙間にある成形素材が、連続的に水平移動する半円孔型のサーフェスに倣うことで成形されてこれがメリットとなるが、円錐ロールを用いることで前述のデメリットからは何ら逃れることはない。また、連結金型の半円孔型が有する円弧は１種のみであり、連結金型のエンドレスチェーンを交換させずには種々口径の管を成形することはできない。
特許文献２は、製管に際して上下ロール、サイドロールを用いると被成形素材を常にロールと接触させることができないことに鑑み、特にブレークダウン工程にて、素材の幅中央部分の成形は従来の上下一対配置の成形ロールを用いるが、素材の両端部の成形にサイドロールに換えてエンドレスベルトを用いて、水平から順次持ち上げて成形するように３次元の無限軌道を設定している。また、前記ベルトに換えてチェーン表面に板状シューを連続的に配置したコンベアチェーンを用いる例も開示されている。このブレークダウン工程ではエンドレスベルトやチェーンの軌道に大きな成形応力がかかるが、被成形素材の肉厚が薄いものや低強度材料の場合は軌道の機械的強度が保持できたとしても、それ以外では困難であろうし、さらには種々口径の管を成形することはできない。
特許文献３は、大口径の管を成形する際に、シート材をプレス金型にてＵ形に成形し次いでＯ形に成形する、いわゆるＵＯフォーミングを連続的に行う成形装置を開示している。この装置はＵ形成形部とＯ形成形部との2装置からなり、Ｕ形成形部は、ポンチ型のダイ片をチェーンを介して多数連結して無端帯状の連続ポンチダイスと、Ｕ型のダイ片をチェーンを介して多数連結して無端帯状の連続回転ダイスとを、所要の軌道部分で凹凸が噛み合うように保持して回転駆動され、また、Ｏ形成形部は、半円型のダイ片をチェーンを介して多数連結して無端帯状の連続回転ダイスを、所要の軌道部分で半円が対向して円を形成するように保持して回転駆動される。
また、シート材をプレス金型にてＪ形に成形することを繰り返して行いＣ形に成形し次いでＯ形に成形する、ＪＣＯフォーミング実用化されている。
通常４００ｍｍ以上の大口径のＵＯフォーミング、ＪＣＯフォーミングでは、装置のプレス圧力は極めて大きなものであり、当該装置では、大きな無端帯状の連続回転ダイスを回転駆動させるとともに従来プレスと同様の圧力を無限軌道の所要箇所で材料にかけることができるように構成する必要があり、装置の巨大化が不可避であるとともに、各ダイ片のサーフェス形状は１種のみであり、当然種々口径の成形はできない。
一方、本発明者らは特許文献４にて、上述の特許文献１〜３とは異なる全く新しい技術思想で成形する方法と装置を提案した。これは、旋回曲面の孔型を有するシューブロックを多数個連結し、孔型を外向きに無限軌道上を連続移動可能にした無端シューブロック列を用い、被成形材と接触する成形区間の無限軌道面に、仮想の巨大直径円の所要円弧部分と同じ曲率半径と長さを与えて、成形時にあたかも巨大成形ロールの使用を実質的に具現化できる構成の成形装置である。
この新規な成形方法と装置は、製管におけるブレークダウン工程にも採用でき、従来のロール成形の特徴である連続性と高生産性を維持しながら、先述の成形ロールのデメリットを大きく低減し、プレス成形とほぼ同じように被成形素材を2次元的に変形させることができる。しかし、ブレークダウン成形装置を構成する場合は、旋回ユニット組を複数段用いなければならず、設備コストの面でベストとは言えない。
本発明は、丸管や角管、開口断面材などの成形、特に従来のブレークダウン相当の初期から中期の成形工程において、従来のロール成形の生産性を損なうことなく、またある口径範囲で装置の兼用が可能であり、被成形素材へ与える付加的変形歪みが少なく所要の成形を行い、寸法精度が高く高品質の製品を製造できる新規な成形装置と成形方法の提供を目的としている。
本発明者らは、特許文献４にて提案したものと同様の無端ダイ列を用いた旋回ユニットを１組使用する構成で、ブレークダウン工程を完了できる成形装置を目的に、また例えばサーキュラーベンディング方式のロールフラワーにおけるエッジの軌跡のとおりに、被成形素材のエッジ部を板幅方向の外側から拘束して曲げを行うことが可能な装置の構成を目的に、ダイの形状や構成、無端ダイ列の軌道の構成や旋回方法などについて鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、被成形素材のエッジ部を板幅方向の外側から、特に端面に当接し拘束できるようにダイの孔型は例えば断面L字型として、ダイ自体を外向きの当接角度を自在にして無限軌道を旋回するダイブロック列を形成し、直線軌道上をダイスが連続的に移動する際に例えば予め設定した変化率で揺動角度を変えることができる角度制御機構、例えば直線軌道に併設する倣い軌道に従ってダイス列が当接角度を変えることで、前述した従来のロール成形で知られ成形方式より選定した所要の成形方式のロールフラワーで規定されるエッジの軌跡のとおりに曲げ成形できることを知見し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
成形孔型を外向きでかつ揺動自在に設けたダイを複数個、旋回方向に連結して無端列を形成したダイ列を、無限軌道部上を旋回移動可能にし、各ダイの成形孔型の揺動角度を変化させかつ保持する角度制御機構を備えた旋回ユニットを有し、
この旋回ユニットの一対を対向配置し、その対向する成形孔型間に被成形素材を進入可能にし、各成形孔型が当該素材の幅方向の両端部を拘束して同期移動する区間を成形区間とする構成を有し、
この成形区間を通過する間、各ダイの成形孔型は被成形素材のエッジ部に当接する前記揺動角度を、前記角度制御機構により、例えば予め設定された成形工程に従う角度変化パターンなどの変化率にて変化させながら被成形素材の成形を行う機構を有した成形装置と成形方法である。
成形孔型を外向きでかつ揺動自在に設けたダイを複数個、旋回方向に連結して無端列を形成したダイ列を、無限軌道部上を旋回移動可能にし、各ダイの成形孔型の揺動角度を変化させかつ保持する角度制御機構を備えた旋回ユニットを有し、
この旋回ユニットの一対を対向配置し、その対向する成形孔型間に被成形素材を進入可能にし、各成形孔型が当該素材の幅方向の両端部を拘束して同期移動する区間を成形区間とする構成を有し、
この成形区間を通過する間、各ダイの成形孔型は被成形素材のエッジ部に当接する前記揺動角度を、前記角度制御機構により、例えば予め設定された成形工程に従う角度変化パターンなどの変化率にて変化させながら被成形素材の成形を行う機構を有した成形装置と成形方法である。
また、発明者らは、上記構成の成形装置と成形方法において、
旋回ユニットは所要長さの直線又はほぼ直線の軌道部を有し、この直線軌道部を成形区間とする構成、
各ダイの成形孔型の断面形状が略Ｌ字型である構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを被成形素材の幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
成形区間を出た直後の被成形素材の曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを、被成形素材の周方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する複数のサポートロールを当接させて成形するに際し、当該ロールをロールホルダーに支持させかつ該ホルダーを連結してコンベアベルトとして、各組の旋回ユニット間のロールを被成形素材の下流側又は上流側へ双方向に移送可能となし、かつ当該ロールのロールカリバーの曲率半径が該下流側から上流側へ順次小さくなるように配置されたサポートロール列を、前記コンベアベルトの位置を移動させて選択する構成、を併せて提案する。
旋回ユニットは所要長さの直線又はほぼ直線の軌道部を有し、この直線軌道部を成形区間とする構成、
各ダイの成形孔型の断面形状が略Ｌ字型である構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを被成形素材の幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
成形区間を出た直後の被成形素材の曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを、被成形素材の周方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する複数のサポートロールを当接させて成形するに際し、当該ロールをロールホルダーに支持させかつ該ホルダーを連結してコンベアベルトとして、各組の旋回ユニット間のロールを被成形素材の下流側又は上流側へ双方向に移送可能となし、かつ当該ロールのロールカリバーの曲率半径が該下流側から上流側へ順次小さくなるように配置されたサポートロール列を、前記コンベアベルトの位置を移動させて選択する構成、を併せて提案する。
本発明は、ダイ自体を被成形素材のエッジ部への当接角度を自在にして無限軌道を旋回するダイ列を用いた一対の旋回ユニットで成形装置を構成し、成形区間である直線軌道上をダイが連続的に移動する際に所要の変化率で揺動角度を変えるように成形孔型の角度制御を行うことで、例えばサーキュラーベンディングなどの所要の成形方式によって素板から管へと成形される過程を示すロールフラワー(以下、成形フラワーという)におけるエッジの軌跡のとおりに、被成形素材のエッジ部を連続的に拘束しながら目的の曲げ成形が実施できるため、あたかもプレス成形のごとく、被成形素材が基本的には断面内の２次元変形のみを受け、余分な歪と残留応力が少ない成形が可能となる。
また、本発明では予定した成形フラワーにおけるエッジの軌跡のとおりに被成形素材のエッジ部を連続的に拘束しているために安定したエッジ軌跡で成形でき、ロール成形で発生し易いねじれ現象を完全に抑制でき、エッジ部の突き合わせを確実に実施できるため、溶接品質が著しく向上し、特にエッジ部の突き合わせ精度が要求されるレーザー溶接にも最適な成形方法である。
要するに本発明は、成形ロールでは実現できない被成形素材の進入方向の抵抗が小さく低歪みの成形が可能であり、予定どおりの安定したエッジ軌跡を確保できることから、被成形素材の先端部に過度の成形を強いることがなく、生産性、歩留まりの向上効果が得られかつ成形に要するエネルギーが少なく、低加工硬化、低残留応力であり、溶接品質をはじめ、表面品質などの向上効果が高く、極めて高品質な造管が可能となる。
本発明は、極薄肉材、厚肉材や高硬度材等の従来、ロール成形で難成形とされる材料の造管においても、ロールへの巻き付き現象に起因する進入抵抗の増加や縁波の発生や、ロール表面周速差に起因する材料の焼き付きなどのロール特有の問題が発生しないため、高品質な造管が可能となる。
また、本発明では、造管に際して被成形素材が長尺の連続材料でなくとも製管が可能であるため、シート材、コイル材を接続溶接することなく製管が可能となり、入り側のコイル継ぎ設備や出側の走行切断機等の設備が不要となり、さらにシート材では被成形素材幅に制約がないことから大口径の鋼管の製造も可能であり、いわゆるＵＯＥ成形法を置換することができる。
本発明は、ブレークダウン工程を担う一対の旋回ユニットからなる装置の構成が比較的簡単な構造を有し、他に相互に干渉する機械構成がないため、成形工具としての兼用性が高い利点があり、成形に際して被成形素材のエッジ部を連続的に拘束するため、例えば孔型の断面形状がL字型のダイを用いると、1つの成形装置で薄肉材から厚肉材まで成形でき、また一対の旋回ユニットの対向間隔を変えることで種々板幅の素板を通過させることができ、数倍の口径比率で成形が可能な成形装置を提供でき、兼用可能な成形装置としてのコストダウンを図ることが可能である。
さらに、１つの成形装置で被成形素材を常時拘束して行うブレークダウン工程で目的の成形形状が確実に得られるという成形効果が高く、それ故に当該工程の前後工程での設備を従来に比較して省略や多段配置を単数配置に簡素化できるため、造管ラインとしての設備のコストダウンを図ることができる。
本発明による一対の旋回ユニットを用いた成形装置の構成例を説明する。図１〜図４に示すごとく、各旋回ユニット１ａ,１ｂはここでは長楕円軌道を旋回する構成を採用した。そこで、２つのスプロケット(図示せず)上下２枚の長尺面板２,３の両端間に軸支し、複数個のダイ１０がダイホルダー１２を介して旋回方向にピン１４にて連結されて無端列を形成したダイ列5を用い、ダイ列5の内側に位置するピン１４を前記スプロケットに噛み合せており、ダイ列５はかかるスプロケットを内蔵する大径のサポートローラ４にて張架してある。よって、旋回ユニット１ａ,１ｂはスプロケットの一方又は両方を駆動モーター８にて回転駆動することでダイ列５を旋回させることができる。
旋回ユニット１ａ,１ｂはｘ方向に同様長さを有した傾斜用フレーム２０ａ,２０ｂにｚ方向に所要角度傾斜させて支持されており、傾斜用フレーム２０ａ,２０ｂ自体は共通のベッド３６に摺動用合金を介してｙ方向に摺動するスライド機構２１ａ,２１ｂにて支持される。ここでは、傾斜用フレーム２０ａ,２０ｂのスライド面のｘ方向の中心部にｙ方向の長孔を設けて、ベッド３６側に突設したピンがｙ方向の長孔に挿入されて当該フレーム２０ａ,２０ｂのｘ方向の動きが規制される。ベッド３６のｘ方向の一方側、装置として対向する側に載置される傾斜用フレーム２０ａ,２０ｂは、ベッド３６のｘ方向の他方側に設けるリンク機構２２ａ,２２ｂ,２３ａ,２３ｂでｙ方向のスライド位置が規制される。
スライド位置制御用のリンク機構２２ａ,２２ｂ,２３ａ,２３ｂは、ねじ切りされた回転シャフト２４に近接離反可能に螺合する一対のナットスライダー２５にそれぞれアーム２６,２７を設けて、両方のアーム２６,２７の他端を閉じて傾斜用フレーム２０ａ,２０ｂに接続することで、回転シャフト２４をハンドル２８で回転させるとｙ方向のスライド量を規制できる。
傾斜用フレーム２０ａ,２０ｂにはそれぞれこのリンク機構をｘ方向に２セット(２２ａ,２２ｂ),(２３ａ,２３ｂ)設けてあり、上記のようにピンと長孔との機構でｘ方向の動きが規制されるが、ｙ方向には平行移動も傾斜移動も可能である。
かかる機構を有して傾斜移動させることで、図１０に示すごとく、ｘ方向の旋回ユニット１ａ,１ｂの対向間隔を入り側の素板相当幅から出側の管状相当幅へと順次狭めた状態にすることができる。
傾斜用フレーム２０ａ,２０bを介して旋回ユニット１ａ,１ｂを載置するベッド３６は、基台３１に昇降可能に支持されるが、ベッド３６の下面でｘ方向の２か所に昇降シャフトを垂下し基台３１上に設けた軸受に挿通することでｘ方向及びｙ方向の動きを規制する機能を有した支持軸部３２を構成してある。ベッド３６の昇降には昇降用ジャッキ３３を別途基台３１上に設けてあり、昇降用ジャッキ３３のギアボックスに回転を伝えるシャフト３４を適宜配置してその端部にハンドル３５を設け、これを回転させて昇降を行う。
ダイ列５の構成を詳述すると、ここではダイ１０の成形孔型１１が旋回の外向きとなるようにかつ成形孔型１１が揺動自在に保持されるように、各ダイ１０をダイホルダー１２にその連結方向に配置する軸１３で軸支してあり、各ダイホルダー１２に凹凸嵌合の連結部を設けて隣接するダイホルダー１２とピン１４で連結してダイ列５を形成してある。また前述のごとく、ダイ列５はスプロケットを内蔵する大径のサポートローラ４にて張架してある。
旋回ユニット１ａ,１ｂの無限軌道は、ここでは２つのｘ方向の直線軌道と２つの旋回軌道とから構成されるが、一対のサポートローラ4間において、一方の直線軌道でダイ列５のｙ,ｚ方向の成形荷重を受けるように６個の大径のバックアップローラー６をダイ列５の裏面と接触するようにその軸芯がスプロケットの軸芯と平行になるようｘ方向に直列させて面板間に軸支配置してある。
旋回ユニット１ａ,１ｂは、上記の成形荷重を受ける機構を備えた直線軌道部に、各ダイの成形孔型１１の揺動角度を変化させかつ保持する角度制御機構７を備えている。角度制御機構７には、ここでは図４Ａ、図４Ｂに示すごとく、各ダイホルダー１２に軸支したダイ１０の成形孔型１１の裏面側に円弧状ギア面１５を設け、軸支方向とは直交するｙ−ｚ平面の直線状ギア面１７を設けたロッド１６と噛み合わせてラックアンドピニオン機構を構成してあり、ロッド１６の他端にはローラーフォロアー１８を設けてある。
従って、ダイ列５は、多数のダイホルダー１２が連結されて無端列を形成するが、各ダイホルダー１２はそれに軸支する外向きの成形孔型１１を設けたダイ１０自体とダイ１０裏面側の円弧状ギア面１５と噛み合うロッド１６を垂下するように内蔵している。換言すると、連結されるダイホルダー１２が各々内蔵するダイ１０と垂下可能になったロッド１６は対となって旋回するため、ロッド１６先端のローラーフォロアー１８が旋回する軌道面板１９を備えることで、プッシュロッドの機能を有しその軌道高さ位置がロッド１６の位置を規制する。
ここで、前述した直線軌道部にｘ方向の傾斜角度を有する軌道面板１９を配置することで、ダイ列５が当該直線軌道部を通過する際、各ロッド１６は傾斜する軌道面板１９を倣うことで直線運動をダイ１０が揺動する回転運動に変換し、各ダイ１０の成形孔型１１は連続的に揺動角度を変化させることができる。
図１、図２に示すごとく、この成形装置(Orbiter Die Forming Machine(ODF))の構成では一対の旋回ユニット１ａ,１ｂは、成形荷重を受ける機構と角度制御機構７を備えた直線軌道部同士を対向させて被成形素材ｗが図の右側から進入し左側へ出るように配置してある。ここでは対向間隔がｘ方向に進むに従いｙ方向に狭くなるように、ｚ方向には対向する側は水平を維持するが、図３に示すごとく、ｘ方向から見ると旋回ユニット１ａ,１ｂ同士で断面V字型を構成するように傾斜配置してある。
成形装置ＯＤＦは、旋回ユニット１ａ,１ｂの一対を対向配置したその直線軌道部で、その対向する成形孔型１１間に被成形素材ｗを進入可能にし、各々の成形孔型１１が角度制御機構７に従って揺動することにより、被成形素材ｗの進行方向の両エッジ部を拘束して同期移動することでき、この区間が所定の成形を行う成形区間となっている。
本発明による成形方法を説明する前に、従来技術の項で述べた成形方式を説明する。従来のサーキュラーベンディング成形方式によって被成形素材ｗから管へと成形される過程を示す、ロールフラワーと呼ばれる説明図を図５Ｂに示す。ｎ個の成形ロールで素板から管へと順次曲げ成形すると仮定し、ｎ段階で素板幅中央からエッジ部に向けて曲げ成形を完了するように成形量を配分して最後に両エッジ部を曲げ成形するもので、管底となる素板幅中央を固定してみると、図５Ｂに図示のごとく素板の両エッジ部の軌跡が描かれる。
また、従来のダブルベンディング成形方式によって素板から管へと成形される過程を図５Ａに基づいて説明すると、まず平らな被成形素材ｗの幅中央部を持ち上げると同時に両エッジ部の曲げを上下凹凸ロールで行い、次いで幅中央部を曲げ戻ししながら前記のサーキュラーベンディング成形方式と同様に板幅中央から曲げ成形するが、最初に両エッジ部の成形を完了しているので、接合に必要な良好なエッジ突き合わせ状態を得易い。
従来の成形ロールを用いる成形方法では、基本的に素板を凹凸ロールで挟むか、サイドロールやケージロールのごとく曲げ起こした素板の外側から押圧するように、成形ロールと被成形素材ｗはいずれも点あるいは線接触するしかなく、エッジベンディング成形方式では、初期のエッジ部の成形を行った後は、ブレークダウン工程で両エッジ部を拘束して曲げ成形を行うことはなく、サーキュラーベンディング成形方式では逆にブレークダウン工程を終えた後、溶接工程に備えて多段配置したフィンパスロールで両エッジ部を曲げ成形することが実施されていた。
これに対して本発明では、上記のいずれの成形方式の場合でも、ブレークダウン工程の全工程中、予定した成形フラワーにおけるエッジの軌跡のとおり、図７の成形過程をシミュレーションした説明図に示すとおりに被成形素材のエッジ部を連続的に拘束して曲げ成形を行うことを特徴としている。本発明の成形方法を実施する際に、例えばダブルベンディング成形方式の成形フラワーを採用したとすると、上述の図５Ａのロールフラワー図は、被成形素材ｗの管底となる板幅中央を固定して素板の両エッジ部の軌跡を描くが、この発明では図６Ａに示すごとく、被成形素材ｗの管底となる板幅中央部側が移動し、両エッジ部の軌跡を同じ水平位置に固定して見るものであり、表示が異なるが、これは全く同じ成形工程である。
前述のごとく成形装置ＯＤＦは、旋回ユニット１ａ,１ｂの一対をその直線軌道部で対向配置してあり、換言するとその対向する成形孔型１１間に被成形素材ｗを進入可能にした直線軌道部間を成形区間とし、各々の成形孔型１１は当被成形素材ｗの進行方向の両端部を拘束して同期移動する成形区間では高さｚ方向では水平を維持したままである。
ただし、各々の成形孔型１１は各ダイホルダー１２に内蔵される角度制御機構７のロッド１６に従い当接角度を孔型１１が略上向きから順次下向きへと変えるとともに、対向する成形孔型１１の間隔を狭めて行くことで、当被成形素材ｗの進行方向の両エッジ部を拘束して同期移動する成形区間で、図６Ａに示す軌跡のとおりの所定の成形を行うことができる。
図１に示す成形装置ＯＤＦの平面図にて被成形素材ｗに最初に当接するダイ１０の位置で縦断した図４Ａに示す縦断側面図に示すごとく略平坦な被成形素材ｗの両エッジ部に当接する成形孔型１１は略上向きであるが、成形区間最終のダイ１０の位置で縦断した図４Ｂに示す縦断側面図では、被成形素材ｗは略円形を形成しており、両エッジを拘束するダイ１０の成形孔型１１は下向きであることが分かる。
従って、この成形装置ＯＤＦは、一対に旋回ユニットの直線軌道部で構成される成形区間で、当被成形素材の進行方向の両端部を拘束して同期移動しブレークダウン工程を完了していることが分かる。
図１、図２に示す成形装置ＯＤＦで図示するごとく、被成形素材ｗの両エッジを拘束して曲げ成形を行う際の成形反力を受けるため、さらには旋回ユニット１ａ,１ｂの進行方向における各ダイ１０の旋回角度に応じた成形量の配分を適宜制御するために、成形区間にある被成形素材ｗの幅中央部を下側から当接して支えるサポートロールとしての下ロールは必要であり、図４Ｂに示すロールフラワー図に示す管底側の曲率に沿う凹面を有した多数の小径ロール４４、あるいは幅方向に２分割して当接向きを換えた小径ロールからなる２分割ロール４１をｘ方向に配置することができる。
また、下ロールのサーフェスには進行方向における配置位置において、目標口径に応じてそれぞれ必要とされる曲率があるため、実施例１のごとく共用ロールとして用いる他、実施例２、実施例３のごとく、専用曲率を与えたロールを目標口径に応じて交換可能にしたカセットプレートやコンベアベルト構成の装置を採用することができる。
曲げの外面から当接してかかるサポートを行う下ロールユニット４０に換えて、所要曲率の孔型を有するダイを連結したダイ列にて構成したサポート旋回ユニットの構成を採用することができ、ｘ方向に1あるいは複数のユニットを配置できる。
なお、図１、図２に示す成形装置ＯＤＦは、図示の天地を１８０度逆にしても、９０度回転させても成形が可能であり、この場合、かかるサポートロールは上ロールやサイドロールとして配置することになる。
また、目標口径が大きく被成形素材ｗの幅が長い場合などは、曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを被成形素材ｗの幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置することができる。
さらに、成形装置ＯＤＦの出口側においても、サポートロールを被成形素材ｗの幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置することができる。
本発明による成形装置は、造管ライン全体としてみればライン前後に他の駆動型の成形ロールスタンドを備えるため、必ずしも旋回ユニットを回転駆動する必要はないが、少なくとも一対の旋回ユニット自体が被成形素板の通過抵抗とならない程度の駆動力を有していることが望ましい。
ダイ並びにその成形孔型は、その構成や形状が限定されるものでなく、上述した図面では溶接管の製造を目的として断面形状に略L字型を採用した構成を図示しているが、同じ造管でもエッジ部を溶接しないかしめ管やフランジ付き管のように予め所定のエッジ部形状を成形した後、管状に成形する場合、ダイはエッジの形状に併せて保持できるような孔型形状を採用するればよい。従って、この発明の成形法並び及び装置は、上述した管材の他、種々断面形状のオープンチャンネル材であっても成形できる。
さらに、成形孔型は上記の断面略L字型の平面で構成される他、素材のエッジ部に続く部分の曲率に応じた曲面を与えた断面略L字型を採用することもできる。
なお、この発明の旋回ユニットにおいて、無限軌道は長楕円軌道の他、矩形軌道、三角軌道など公知のいずれの無限軌道も採用できる。旋回部もスプロケットの他、ギア構造、回転ベアリング構造など公知のいずれの機構も採用できる。
同様に荷重を受ける機構には、大径のサポートベアリング群を直列配置した構成の他、摺動板や小径ローラーを多数配置した面板の構成など公知のいずれの機構も採用できる。
ダイ列は、各ダイの成形孔型がz方向に揺動自在に保持される構成であり、成形孔型部を揺動自在に保持するダイ自体を連結する他、ダイを揺動自在に保持したダイホルダーを連結する構成、チェーンにダイを揺動自在に保持させた構成、特許文献４に記載するダイ内にベアリングを内蔵する構成など、公知のコンベアやチェーンのいずれの構成も採用できる。
旋回ユニットで成形区間を構成する部分は、実施例では所要長さの直線軌道部であるが、特許文献4に記載する仮想の巨大直径円の所要円弧部分などのほぼ直線の軌道を採用することが可能である。
角度制御機構には、揺動自在に軸支したダイを略ピニオン化してこれと噛み合うラック部を一方端部に設け、他端にはローラフォロアーを備えたロッドにて傾斜軌道の直線運動をダイの回転運動に変える機械機構の他、公知の直線運動と回転運動との変更を行う機械機構を採用することができる。
また、角度制御機構にてダイの揺動角度を予め設定された成形工程に従う角度変化パターンなどの変化率で変化させるに際し、実施例では成形孔型に断面略L字型を採用することから角速度が一定となるように角度制御したが、制御方法は、予め選定する成形工程、成形区間を構成する軌道部、角度制御機構、成形孔型等の構成に応じて適宜選定すると良い。
実施例１、２は、図１から図３に示す構成からなる成形装置ＯＤＦを用い、図６Ａに示すダブルベンディング成形方式と図８Ａに示すサーキュラーベンディング成形方式によって素板から管への成形を行う場合を示す。後述するように成形方式の違いに応じて造管目標口径範囲を重複する部分はあるものの、目標の口径範囲が異なるように設定しており、成形装置そのものは全く同様の構成であり、単に口径範囲の違いに応じて相似形で装置の大きさが異なるだけである。
本発明は１つの装置の兼用範囲が広いことが特徴であるが、同じ設計の装置で相似的にで寸法を変えるだけで小径から大径の造管が可能であることも特徴である。
造管ラインのスタンド構成は、ダブルベンディング成形方式による場合は、図６Ｂに示すごとく、図の右側が入り側であり、まず素板状態の被成形素材ｗを送り込むための溝付きサイドロールからなるエントリーガイドスタンドＥＧ、被成形素材ｗの両エッジ部を所要円弧状に成形する上下ロールからるエッジベンドスタンドＥＢ、エッジベンドスタンドＥＢで持ち上げられた板幅中央部を曲げ戻す上下ロールからるリバースベンドスタンドＲＶＳ、板状から略円形まで成形するブレークダウン工程を行う一対の旋回ユニットからなる成形装置ＯＤＦスタンド、ブレークダウン工程を完了して溶接に備えてエッジ部を突き合わせるための上下ロールからるフィンパスロールスタンドＦＰと、その前段のサイドロールからなるフィンパスサイドロールスタンドＦＰＳを備え、終段は溶接を行うスクイズロールスタンドＳＱであり、ここではＴＩＧ溶接を採用する。
成形装置ＯＤＦは、図１、図２に示すごとく、成形予定口径に応じて曲率を選定した２分割ロール４１を共通ベッド４２に所要の高さ調整を行って多数並列した構成の下ロールユニット４０を、基台３１に所要高さで立設したスタンド４３上に載置し、兼用範囲毎に交換可能に構成している。
またここでは、成形区間を出た被成形素材ｗがダイ１０の成形孔型１１から容易に離脱するように、成形装置ＯＤＦの出口側にサポートロールとして小径のサイドロール５１群及び下ロールを搭載したサイドロールユニット５０を基台３１に設けたスタンド５３に昇降機構５２を介して載置してある。
成形装置ＯＤＦの兼用範囲は、口径３８．１ｍｍ〜１１４．３ｍｍ、肉厚０．６ｍｍ〜６．０ｍｍを想定し、装置の設計最大線荷重は６０ｋｇｆ／ｍｍとした。ライン速度は１０ｍ／ｍｉｎとなるように設定した。溶接にはＴＩＧ溶接を用いた。
被成形素材にステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)、高張力鋼板を用いて上記兼用範囲で種々口径、肉厚の組合せで造管を実施したところ、被成形素材の進入抵抗が小さく、素材の先端及び後端に延びや変形もなく、プレス成形のごとく余分な歪と残留応力が少ない成形が可能で、焼きつきなど皆無で表面品質も良好であり、ローリングも完全に抑制でき、エッジ部の突き合わせ状態も極めて良好で溶接品質が従来比で著しく向上した。
図７に実施例１のダブルベンディング成形方式による成形過程をシミュレーションした成形素材を示すが、ブレークダウン工程の全工程中、予定したロールフラワーにおけるエッジの軌跡のとおりに被成形素材のエッジ部を連続的に拘束して曲げ成形を行うことができ、被成形素材の進入抵抗が小さく、ローリングも完全に抑制でき、エッジ部の突き合わせ状態も極めて良好になることが分かる。
従来の成形ロール群を用いた造管では装置の構成の違いもあるが、被成形素材の進入抵抗は普通鋼でも大きいために駆動ロール用の電動機を多数用意する必要があり、当然成形に際して余分な歪の付加と残留応力が不可避である。
これに対して本成形装置ＯＤＦの場合は旋回ユニット１ａ,１ｂ自体が被成形素板の通過抵抗とならない程度の僅かな駆動力を有する駆動モーター８によりスプロケット４を駆動してダイ列５を回転駆動しているため、進入抵抗は無視することができ、高強度の素材でも焼きつきなどが皆無となる。ブレークダウン工程における消費電力は従来の成形ロールと比較して１／３に低減できる。
実施例１の装置を用いダブルベンディング成形方式にて、シート材のりん脱酸銅板を用い、口径６３．５ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、長さ４０００ｍｍの銅管を製管した。同様にシート材のチタン板(Ｈ４６３１)を用い、口径６３．５ｍｍ、肉厚１．２ｍｍ、長さ５５００ｍｍのＴｉ管を製管した。この際、下ロールユニットには、図１と図２の図示の構成とは異なり、上記目標口径専用の種々の曲率をそれぞれ有したロールを順次一枚の共通ベッド４２上に配列した構成からなる交換式の口径毎専用の下ロールユニットに交換して成形を行った。
銅管もチタン管もともに焼きつきや表面傷などもなく表面品質に優れかつ溶接部の縁波も皆無の高品質の管が得られた。
また同様に実施例１の装置を用い、シート材のアルミ板(Ａ１０７０)を用い、口径１１４．３ｍｍ、肉厚１．６ｍ、長さ４０００ｍｍのアルミ管を製管した。この場合も、上記の８０ｍｍ〜８３ｍｍの目標口径に適した種々の曲率を有する専用ロールを順次を載置した共通ベッドプレート交換式の下ロールユニットを用いた。
得られたアルミ管は焼きつきや表面傷などもなく表面品質に優れかつ溶接部の縁波も皆無の高品質の管であった。
実施例１の成形装置ＯＤＦにおいて、基台31に所要高さで立設したスタンド４３上に載置した共通ベッド４２上に２分割ロール４１群を配置する構成の下ロールユニット４０に換えて、図９に示すごとき下ロール交換装置７０を採用した。
下ロール交換装置７０は、下ロール６０を軸支するロールホルダー７１の多数個を連結してコンベア化し、このコンベアベルト７２を旋回ユニット１ａ,１ｂの下方に位置する一対の回転ドラム７３,７４によってジャッキ７６で支持されるレール上を移動可能にしてある。回転ドラム７３,７４はスタンド間に配置するジャッキ７５によって昇降可能に保持され、回転ドラム７３,７４の軸支部のハンドルを回すことで無端コンベアベルト７２が回転してロールホルダー７１に軸支される下ロール６０が移動する。各下ロール６０のサーフェスには、成形装置ＯＤＦの兼用範囲に応じて必要とされる種々曲率を与えて、各ロールを順次配列させておくことで、旋回ユニット１ａ,１ｂ間の所要部位で目的口径に応じて必要とする専用曲率を備えた下ロール６０に交換し配置することができ、成形時の反力の支持はもちろんのこと、旋回ユニット１ａ,１ｂの進行方向における各ダイ１０の旋回角度に応じた成形量の配分を適宜制御することができた。
なお、ここではコンベアベルト７２を無端化したが、下流側又は上流側へ双方向に移送可能であればロールを選択使用できるので、無端化しない構成も採用できる。
造管ラインのスタンド構成は、図８Ａに示すサーキュラーベンディング成形方式による場合は、図８Ｂに示すごとく、図の右側が入り側であり、まず素板状態の被成形素材ｗを送り込むための上下ピンチロールと溝付きサイドロールとからなるエントリーガイドスタンドＥＧ、ブレークダウン工程を全て行う一対の旋回ユニットからなる成形装置ＯＤＦスタンド、ブレークダウン工程を完了し被成形素材ｗの両エッジ部を所要円弧状に成形しかつ溶接に備えてエッジ部を突き合わせるための上下ロールからるフィンパスロールスタンドＦＰと、その前段のサイドロールからなるフィンパスサイドロールスタンドＦＰＳを３セット、総数6段を備え、終段は溶接を行うスクイズロールスタンドＳＱであり、ここでは高周波溶接を採用した。下ロールユニット４０とサイドロールユニット５０は実施例１と同様に備えている。
成形装置ＯＤＦの兼用範囲は、口径６０．５ｍｍ〜１６８．３ｍｍ、肉厚み０．８ｍｍ〜６．０ｍｍを想定し、装置の設計最大線荷重は６０ｋｇｆ／ｍｍとした。ライン速度は６０ｍ／ｍｉｎとなるように設定した。
被成形素材に普通鋼板を用いて上記兼用範囲で種々口径、板厚みの組合せで造管を実施したところ、実施例1と同じく、被成形素材の進入抵抗が小さく、余分な歪と残留応力が少ない成形が可能で、ローリングも完全に抑制でき、良好な表面品質を得ることができる。
口径６３０ｍｍ、肉厚み２２ｍｍ、長さ１８０００ｍｍの大径管を製造するためには、所要寸法のシート材を用いて、まずエッジ部を円弧状にするＣプレス、管底となる板幅中央を押圧するＵプレス、円筒状にするＯプレスの各工程を経るＵＯフォーミングが通常の製造法である。ＵＯフォーミングではプレス装置に高圧プレスを用いる必要があり、特にＵプレスでは曲げモーメント長さが短く、材料全長を一度に成形するため、上記の例では被成形素材から７００ｔｏｎｆの成形反力を受けるため、同反力以上の成形能力を有する高圧プレスが必要となる。
これに対して成形装置ＯＤＦの場合は、被成形素材からの成形反力は１８０ｔｏｎｆであるため、成形装置としての必要な剛性強度が相対的に小さく、材料及び製造コストは著しく低減でき、造管に要するエネルギーも電力換算で著しく低減できる。
詳細を説明すると、造管ラインの構成は図６Ｂとほぼ同様であり、シート材の被成形素材を送り込むためのエントリーガイドスタンド、被成形素材の両エッジ部を所要円弧状に成形する上下ロールからるエッジベンドスタンド、ブレークダウン工程を全て行う一対の旋回ユニットからなる成形装置スタンド、ブレークダウン工程を完了して溶接に備えてエッジ部を突き合わせるための上下ロールからるフィンパスロールスタンドと、その前段のサイドロールからなるフィンパスサイドロールスタンドを備え、終段は溶接を行うスクイズロールスタンドである。上記の成形ロールスタンドはもちろん一対の旋回ユニットからなる成形装置は、実施例１、２と同様構成であるが、想定される成形荷重に耐えるように相似形で大型化される。
かかる構成によって、口径６３０ｍｍ、板厚み２２ｍｍ、長さ１８０００ｍｍの大径管を、シート材より先端及び後端部に変形を来たすことなく容易に造管でき、設備と消費電力の点で省エネ製法としてもＵＯフォーミング法の代替として確立できる。
本成形方法は、予定したロールフラワーにおけるエッジの軌跡のとおりに被成形素材のエッジ部を連続的に拘束して、あたかもプレス成形のごとく、被成形素材が基本的には断面内の２次元変形のみを受け、余分な歪と残留応力が少ない成形が可能であり、成形過程でスプリングバックをほとんど生じないことと相まって、極薄肉材で発生しやすいロールへの巻き付き現象に起因する縁波や、周速差によって生じる材料の焼き付き、特に厚肉材で発生しやすいとされる材料の拘束力不足に伴う材料の蛇行現象などのロール特有の問題が発生しないため、極薄肉材、非鉄金属、厚肉材や高硬度材等の従来、ロール成形で難成形とされる材料の造管に最適である。
また、本成形方法は、被成形素材が連続材料であれば高速生産が可能であり、装置としての兼用範囲が広く、かつシート材、コイル材を接続溶接することなく単体材料で製管が可能であり、多品種少量生産にも最適であり、さらに被成形素材幅に制約がないことから大口径の鋼管の製造も可能であり、ＵＯフォーミングやＪＣＯフォーミングを省エネ製法として置換することができる。
ＥＧ エントリーガイドスタンド
ＥＢ エッジベンドスタンド
ＲＶＳ リバースベンドスタンド
ＯＤＦ 成形装置スタンド
ＦＰＳ フィンパスサイドロールスタンド
ＦＰ フィンパスロールスタンド
ＳＱ スクイズロールスタンド
ｗ 被成形素材
１ａ,１ｂ 旋回ユニット
２,３ 長尺面板
４ サポートローラ
５ ダイ列
６ バックアップローラー
７ 角度制御機構
８ 駆動モーター
１０ ダイ
１１ 成形孔型
１２ ダイホルダー
１３ 軸
１４ ピン
１５ 円弧状ギア面
１６ ロッド
１７ 直線状ギア面
１８ ローラーフォロアー
１９ 軌道面板
２０ａ,２０ｂ 傾斜用フレーム
２１ａ,２１ｂ スライド機構
２２ａ,２２ｂ,２３ａ,２３ｂ リンク機構
２４ 回転シャフト
２５ ナットスライダー
２６,２７ アーム
２８,３５ ハンドル
３１ 基台
３２ 支持軸部
３３ 昇降ジャッキ
３４ シャフト
３６ ベッド
４０ 下ロールユニット
４１ ２分割ロール
４２ 共通ベッド
４３,５３ スタンド
４４ 小径ロール
５０ サイドロールユニット
５１ サイドロール
５２ 昇降機構
６０ 下ロール
７０ 下ロール交換装置
７１ ロールホルダー
７２ コンベアベルト
７３,７４ 回転ドラム
７５ ジャッキ
７６ 支持用ジャッキ
ＥＢ エッジベンドスタンド
ＲＶＳ リバースベンドスタンド
ＯＤＦ 成形装置スタンド
ＦＰＳ フィンパスサイドロールスタンド
ＦＰ フィンパスロールスタンド
ＳＱ スクイズロールスタンド
ｗ 被成形素材
１ａ,１ｂ 旋回ユニット
２,３ 長尺面板
４ サポートローラ
５ ダイ列
６ バックアップローラー
７ 角度制御機構
８ 駆動モーター
１０ ダイ
１１ 成形孔型
１２ ダイホルダー
１３ 軸
１４ ピン
１５ 円弧状ギア面
１６ ロッド
１７ 直線状ギア面
１８ ローラーフォロアー
１９ 軌道面板
２０ａ,２０ｂ 傾斜用フレーム
２１ａ,２１ｂ スライド機構
２２ａ,２２ｂ,２３ａ,２３ｂ リンク機構
２４ 回転シャフト
２５ ナットスライダー
２６,２７ アーム
２８,３５ ハンドル
３１ 基台
３２ 支持軸部
３３ 昇降ジャッキ
３４ シャフト
３６ ベッド
４０ 下ロールユニット
４１ ２分割ロール
４２ 共通ベッド
４３,５３ スタンド
４４ 小径ロール
５０ サイドロールユニット
５１ サイドロール
５２ 昇降機構
６０ 下ロール
７０ 下ロール交換装置
７１ ロールホルダー
７２ コンベアベルト
７３,７４ 回転ドラム
７５ ジャッキ
７６ 支持用ジャッキ
【０００６】
素材を進入可能にし、各成形孔型が連続して当該素材の幅方向の両端部を拘束して同期移動する所要長さの直線又はほぼ直線の軌道区間を成形区間とする構成を有し、
被成形素材がこの成形区間を通過する間、前記制御機構が前記軌道に併設された倣い軌道を倣うことにより、各ダイの成形孔型は被成形素材のエッジ部に当接する前記揺動角度を、例えば予め設定された成形工程に従う角度変化パターンなどの変化率にて変化させながら被成形素材の成形を行う機構を有した成形装置と成形方法である。
［００２０］
また、発明者らは、上記構成の成形装置と成形方法において、
角度制御機構は、前記直線又はほぼ直線の軌道に併設する倣い軌道に従って移動することに伴う直線運動をダイの揺動運動に変換するラックアンドピニオン機構により、成形孔型の揺動角度を連続的に変化させる構成、 各ダイの成形孔型の断面形状が略Ｌ字型である構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを被成形素材の幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
成形区間を出た直後の被成形素材の曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを、被成形素材の周方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する複数のサポートロールを当接させて成形するに際し、当該ロールをロールホルダーに支持させかつ該ホルダーを連結してコンベアベルトとして、各組の旋回ユニット間のロールを被成形素材の下流側又は上流側へ双方向に移送可能となし、かつ当該ロールのロールカリバーの曲率半径が該下流側から上流側へ順次小さくなるように配置されたサポートロール列を、前記コンベアベルトの位置を移動させて選択する構成、を併せて提案する。
発明の効果
［００２１］
本発明は、ダイ自体を被成形素材のエッジ部への当接角度を自在にして無限軌道を旋回するダイ列を用いた一対の旋回ユニットで成形装置を構成し、成形区間である直線軌道上をダイが連続的に移動する際に所要の変化率で揺動角度を変えるように成形孔型の角度制御を行うことで、例えばサーキュラ
素材を進入可能にし、各成形孔型が連続して当該素材の幅方向の両端部を拘束して同期移動する所要長さの直線又はほぼ直線の軌道区間を成形区間とする構成を有し、
被成形素材がこの成形区間を通過する間、前記制御機構が前記軌道に併設された倣い軌道を倣うことにより、各ダイの成形孔型は被成形素材のエッジ部に当接する前記揺動角度を、例えば予め設定された成形工程に従う角度変化パターンなどの変化率にて変化させながら被成形素材の成形を行う機構を有した成形装置と成形方法である。
［００２０］
また、発明者らは、上記構成の成形装置と成形方法において、
角度制御機構は、前記直線又はほぼ直線の軌道に併設する倣い軌道に従って移動することに伴う直線運動をダイの揺動運動に変換するラックアンドピニオン機構により、成形孔型の揺動角度を連続的に変化させる構成、 各ダイの成形孔型の断面形状が略Ｌ字型である構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを被成形素材の幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
成形区間を出た直後の被成形素材の曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを、被成形素材の周方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う構成、
一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する複数のサポートロールを当接させて成形するに際し、当該ロールをロールホルダーに支持させかつ該ホルダーを連結してコンベアベルトとして、各組の旋回ユニット間のロールを被成形素材の下流側又は上流側へ双方向に移送可能となし、かつ当該ロールのロールカリバーの曲率半径が該下流側から上流側へ順次小さくなるように配置されたサポートロール列を、前記コンベアベルトの位置を移動させて選択する構成、を併せて提案する。
発明の効果
［００２１］
本発明は、ダイ自体を被成形素材のエッジ部への当接角度を自在にして無限軌道を旋回するダイ列を用いた一対の旋回ユニットで成形装置を構成し、成形区間である直線軌道上をダイが連続的に移動する際に所要の変化率で揺動角度を変えるように成形孔型の角度制御を行うことで、例えばサーキュラ
Claims (12)
- 成形孔型を外向きでかつ揺動自在に設けたダイを複数個、旋回方向に連結して無端列を形成したダイ列を無限軌道部上を旋回移動可能にし、各ダイの成形孔型の揺動角度を変化させかつ保持する角度制御機構を備えた旋回ユニットを有し、この旋回ユニットの一対を対向配置し、その対向する成形孔型間に被成形素材を進入可能にし、各成形孔型が当該素材の幅方向の両端部を拘束して同期移動する区間を成形区間とする構成を有し、この成形区間を通過する間、各ダイの成形孔型は被成形素材のエッジ部に当接する前記揺動角度を、前記角度制御機構により変化させながら被成形素材の成形を行う成形方法。
- 旋回ユニットは所要長さの直線又はほぼ直線の軌道部を有し、この直線軌道部を成形区間とする請求項１に記載の成形方法。
- 各ダイの成形孔型の断面形状が略L字型である請求項1に記載の成形方法。
- 一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを被成形素材の幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う請求項1に記載の成形方法。
- 一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する複数のサポートロールを当接させて成形するに際し、当該ロールをロールホルダーに支持させかつ該ホルダーを連結してコンベアベルトとして、各組の旋回ユニット間のロールを被成形素材の下流側又は上流側へ双方向に移送可能となし、かつ当該ロールのロールカリバーの曲率半径が該下流側から上流側へ順次小さくなるように配置されたサポートロール列を、前記コンベアベルトの位置を移動させて選択する請求項１に記載の成形方法。
- 成形区間を出た直後の被成形素材の曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを、被成形素材の周方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置して成形を行う請求項１に記載の成形方法。
- 成形孔型を外向きでかつ揺動自在に設けたダイを複数個、旋回方向に連結して無端列を形成したダイ列を無限軌道部上を旋回移動可能にし、各ダイの成形孔型の揺動角度を変化させかつ保持する角度制御機構を備えた旋回ユニットを有し、この旋回ユニットの一対を対向配置し、その対向する成形孔型間に被成形素材を進入可能にし、各成形孔型が当該素材の幅方向の両端部を拘束して同期移動する区間を成形区間とする構成を有し、この成形区間を通過する間、各ダイの成形孔型は被成形素材のエッジ部に当接する前記揺動角度を、前記角度制御機構により変化させながら被成形素材の成形を行う機構を有した成形装置。
- 旋回ユニットは所要長さの直線又はほぼ直線の軌道部を有し、この直線軌道部を成形区間とする請求項７に記載の成形装置。
- 各ダイの成形孔型の断面形状が略L字型である請求項７に記載の成形装置。
- 一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを被成形素材の幅方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置した請求項７に記載の成形装置。
- 一対の旋回ユニットの対向間隔間に、被成形素材の幅中央部を曲げの外面から当接する複数のサポートロールを配置するに際し、当該ロールをロールホルダーに支持させかつ該ホルダーを連結してコンベアベルトとして、各組の旋回ユニット間のロールを被成形素材の下流側又は上流側へ双方向に移送可能となし、かつ当該ロールのロールカリバーの曲率半径が該下流側から上流側へ順次小さくなるように配置され、前記コンベアベルトの位置を移動させることで選択使用可能にしたサポートロール列を有する請求項７に記載の成形装置。
- 成形区間を出た直後の被成形素材の曲げの外面から当接する単数又は複数のサポートロールを、被成形素材の周方向又は進行方向あるいはその両方向に沿って配置した請求項７に記載の成形装置。
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