JPH0215282B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被加工材幅方向における塑性加工方
法、即ち、キヤンバ曲げ及びキヤンバ曲り矯正の
ための加工方法に関する。

従来行われているキヤンバ曲げ加工法ないしキ
ヤンバ曲り矯正法は、以下に示すものに大別する
ことができる。

(1) ３本ロールによる曲げ加工。

(2) 片圧下による曲げ加工。

(3) 部分圧下による曲げ加工。

(4) 圧延ロールの出側で被加工材を幅方向圧延す
ることによる曲げ加工。

しかしこれらの方法はいずれも、以下に述べる
ように加工後の板厚が板幅方向で変動するという
問題点を有している。即ち、まず第１の方式は、
材料の一方の側に第１のロール、反対側に第２、
第３のロールを配して材料両側を拘束し、材料を
第１のロール側に曲げ加工するものであるが、こ
の方式は曲げの内側で１本のロール（第１のロー
ル）により成形時の荷重を受けるため、材料エツ
ジ部が部分的に増肉し、板幅方向の板厚のバラツ
キを生じてしまう。このようなエツジ部の増肉
は、板厚の20％に達する場合もあり、後工程で大
きな障害となる。例えばシールド工法用セグメン
トのリングリブ材は上記加工による加工材を複数
組み合せて溶接することにより製造されるが、上
記のようなエツジ部の形状不良があると、寸法誤
差を生じたり、溶接突合せ部に生ずる間隙を溶接
材料で埋める必要がある等の種々の問題を生じて
しまう。次に上記第２方式は、上下ロールによる
圧延に際し、両ロールを傾斜させることにより、
一方の側のロール間隔を狭めて材料を圧延し、板
幅方向で減肉された側を外側にして曲りを生じさ
せるようにしたものであり、この方式は例えばフ
インチユーブのフインなどのように比較的曲率の
大きい加工に用いられている。また、上記第３の
方式は、板幅方向における一方の側のみを圧延す
ることにより、この圧延された側を外側にして曲
りを生じさせるようにしたものであり、比較的大
きな曲率まで加工が可能であるという利点を有し
ている。しかしながら、これら第２、第３の方式
はいずれも、材料幅方向における板厚の変動差そ
のものを利用して板を曲げるものであるため、当
然のこととして、加工後の板厚は板幅方向で減肉
化したり段付きを生じたりして一様ではなく、故
に現実の用途に種々の制約を受けてしまう。ま
た、特に上記(2)の方式では、幅広の板材を加工す
るような場合、板材エツジ部近傍のみの圧延とな
り易く、このためエツジ部に耳波が発生して加工
後の形状不良を生じさせる等の問題がある。ま
た、第４の方式は、特開昭50−72852号や特開昭
57−39018号に示されるように、圧延ロールの出
側で被加工材を幅方向で圧延しつつキヤンバの修
正を行うというものであるが、このように幅方向
での圧延を行うと、被加工材の幅変動、板厚変
動、さらには座屈を生じる等の問題があり、好ま
しい方法とは言い難い。

本発明はこのような従来方式の欠点に鑑み創案
されたもので、幅方向における板厚のバラツキや
板幅変動等を抑えつつ材料をその幅方向で適切に
塑性加工することができる方法を提供せんとする
ものである。

このため本発明は、塑性状態におかれた材料が
わずかな応力の付加によつて容易に変形するとい
う事実に注目し、ロール圧延と曲げとの組み合せ
により幅方向での塑性加工を行うようにしたもの
であり、具体的には被加工材を圧延ロールより圧
延するとともに、圧延ロール入側において、被加
工材の一側を縦型ロールで拘束し、且つ、被加工
材の他側を前記縦型ロールよりも圧延ロールに近
い位置で縦型ロールにより拘束しつつ、圧延ロー
ル出側で被加工材にその幅方向一側から非圧延型
の縦型ロールにより押圧力を付与することによ
り、被加工材をその幅方向で塑性加工するように
したことをその基本的特徴とする。

また、本発明はこのような方法を実施するため
に好適な装置を提供しようとするもので、その特
徴とするところは、圧延ロールの出側に、被加工
材の一側に当接して被加工材に押圧力を付与する
非圧延型の縦型ロールを被加工材幅方向で位置調
整可能に設け、圧延ロールの入側には、被加工材
の一側を拘束すべき縦型ロールと、該縦型ロール
よりも圧延ロールに近い位置で被加工材の他側を
拘束すべき縦型ロールとを設けたことにある。

前述したように、金属材料は塑性状態におかれ
た場合、わずかな応力の付加によつて容易に変形
するものであるが、本発明はこのような性質を利
用し、ロール圧延とともに、該ロール入側におい
て被加工材を拘束しつつロール出側において被加
工材に側方からの力を加えることにより、ロール
ギヤツプ内にある被加工材の圧延による長さの増
加を幅方向で変化させ、材料にその幅方向での塑
性変形を生じさせるようにしたものであり、これ
により幅方向で板厚のバラツキを生じることなく
幅方向での塑性加工を行うことができる。

このような塑性加工は、所謂キヤンバー曲げ加
工に適用できる他、キヤンバ曲りを生じた材料の
矯正にも適用できる。また、その加工は、板材の
他、形鋼等の条鋼材をもその対象とすることがで
きる。

第１図は本発明の装置及びこれによる実施状況
を概略的に示すもので、１は被加工材（板材）、
２は圧延ロール（平ロール）である。圧延ロール
２の出側には被加工材の一側部を拘束して押圧力
を付与すべき縦型ロール３が配設されている。こ
の縦型ロール３は被加工材の幅方向で移動するこ
とにより位置調整可能に構成されている。また、
圧延ロール２の入側にも、上記縦型ロール３と同
じ側で被加工材一側を拘束すべき縦型ロール４が
配設され、上記出側の縦型ロール３による押圧に
よつて被加工材の横ズレが生じないようこれを拘
束するようになつている。さらに圧延ロール２の
入側には、被加工材の他側を、前記縦型ロール４
よりも圧延ロール２に近い位置で拘束すべき縦型
ロール６が配設されている。上記縦型ロール４が
縦型ロール３による押圧力に抗して被加工材を大
きな力で拘束する結果、被加工材は縦型ロール４
を支点として変位しようとする。上記縦型ロール
６は、縦型ロール４よりも圧延ロールに近い位置
で被加工材の反対側を拘束することにより、この
ような変位を確実に防止する。このように被加工
材を圧延ロール２の入側において、縦型ロール
４，６で拘束することにより、圧延ロール出側で
の押圧力付与による曲げ加工が可能となる。

すなわち、このような装置によれば、被加工材
１は圧延ロール２で圧延するとともに、圧延ロー
ル入側で縦型ロール４，６によりその両側を拘束
されつつ、出側で縦型ロール３にその幅方向一側
を拘束されて押圧力を付与される。このような押
圧により、圧延ロール２のロールギヤツプ内では
上記押圧による応力と圧延による応力とが複合さ
れ、前述したようにロールギヤツプ内にある材料
の圧延による長さの増加が幅方向で変化し、被加
工材１は幅方向で反縦型ローラ側に曲げられる。
そして、上記長さの増加の幅方向における差は、
幅方向の歪で吸収され、幅方向における板厚が一
定に保たれる。

なお、上記装置により具体的に説明すると、前
記圧延ロール２の出側には縦型ロール３とは反対
側の被加工材側部を拘束するための縦型ロール５
が配設されている。この縦型ロール５は被加工材
のガイドロールとしての役目を果たすもので、本
発明においては必須のものではないが、縦型ロー
ル３による曲げを安定して得るためには配置する
ことが好ましい。この縦型ロール５は、縦型ロー
ル３により曲げられる材料の他側がガイドすると
いう機能からして、通常は第１図に示すように縦
型ロール３よりも圧延ロール２に近い位置に配設
される。また被加工材に押圧力を付与すべき出側
の縦型ロール３は図中鎖線で示すように複数連続
的に設けることが好ましく、これにより加工を円
滑に行わしめることができる。また、縦型ロール
３に限らず、圧延ロール入側の縦型ロール４や反
対側における圧延ロール入側及び出側の縦型ロー
ル５，６についても、これらを被加工材幅方向で
位置調整可能に構成せしめることが可能であり、
これによつて被加工材の板幅、加工曲率の程度、
キヤンバ曲げ又はキヤンバ曲り矯正の別等にかか
わらず、被加工材幅方向における汎用的な塑性加
工が可能となる。また、縦型ロール４，６は、そ
れぞれ複数設けることにより、１ロール当りの拘
束力を小さくし、被加工材幅端部の損傷を適切に
防止できる。

また、第２図は圧延ロール出側における縦型ロ
ールによる加工状況を示すもので、縦型ロール３
及び５は溝付きロールで構成され、この構で被加
工材１のエツジを拘束するようにしている。な
お、この縦型ロールは平ロールで構成せしめるこ
とも可能である。各縦型ロールは、その軸受部材
７が位置調整手段８に保持され、被加工材幅方向
での位置調整が可能となつている。

なお、第１図はキヤンバ曲げの例を示すもので
あるが、キヤンバ矯正の場合も同様であり、要
は、圧延ロール入側の拘束用縦型ロールのうち、
圧延ロール出側の縦型ロール３と反対側の材料側
部を拘束する縦型ロール６を圧延ロール近く位置
させ、加工を行うものである。したがつて、被加
工材のキヤンバ曲げ方向或いは矯正方向の向きを
変えるような場合、各曲げ方向、矯正方向に応じ
て縦型ロール３，４，６が被加工材１を拘束でき
るようにしておけばよい。

第３図イないしハ及び第４図イないしハは、そ
れぞれ本発明法による加工板材の幅方向肉厚分布
を調べたもので、板厚（t₀）２mm、板幅（w₀）20
mmのアルミニウム押出材（3S−Ｆ）を供試材と
し、これを第１図及び第２図に示す本発明法によ
り曲げ加工したものである。このうち第３図イな
いしハは圧延ロールによる圧下率（red）を略一
定にして曲げ曲率（１／ρ）を変化させた場合、
また第４図イないしハは曲げ曲率（１／ρ）を略
一定にして圧下率（red）を変化させた場合を示
している。なお、板幅は曲げの外側を零として表
わしている。これらの図が示すように、幅方向に
おける肉厚の変化はいずれの場合もほとんどみら
れない。第３図ハに示すように、曲率を大きくし
ていくと曲げの外側（板幅方向位置＝０mm）のほ
うが薄くなつているが、この場合には最大でも
10μ程度の減肉に過ぎない。なお、第４図ロ及び
ハで示す肉厚変化は、一般の圧延におけると同
様、圧下率の増大に伴つて生ずる板クラウンによ
るものである（第４図イの逆クラウン形状は、供
試材の形状が極端な逆クラウンであつたためであ
る）。

また、本発明法は、上記したように圧延と横方
向からの押圧による複合された応力により塑性変
形を生ぜしめるため、わずかな曲げ力（押圧力）
で材料を曲げることができる。この曲げ力は単純
に曲げ加工した場合の1/3〜1/4で済み、その最大
荷重は従来の３本ロール方式による加工に較べ1/
６〜1/8程度になり、このため本発明法では、曲げ
に要する大荷重に起因したエツジ部の変形（増
肉）が適切に抑えられる。第５図イ及びロは、本
発明法及び従来の３本ロール方式による曲げ加工
法によつて、板厚22mm、板幅130mmの鋼材を、セ
グメントリングリブ材用に曲率１／ρ＝0.3×
10^-3mm^-1にキヤンバ曲げ加工した際の、加工後の
板材断面を示している。イが本発明法、ロが従来
法による場合であり、従来法による板材はエツジ
部に片側で1.5mm前後の盛り上がりが生じている
のに対し、本発明法によるものでは、そのような
盛り上がりはほとんどみられない。このようなエ
ツジ部の増肉防止効果により、セグメント製造に
おける溶接材料の10〜15％程度の歩留向上、約10
％程度の作業能率の向上が期待できる。

また上記曲げ力は圧下率の増加に伴つて低減す
る。第６図は圧下率と縦型ロール３による曲げ力
との関係の一例を示すもので、板厚の異る２種類
のアルミ押出材を供試材として曲げ加工を行つた
ものである。このうちＡ供試材は板厚（t₀）２
mm、板幅（w₀）20mm、Ｂ供試材は板厚（t₀）２
mm、板幅（w₀）20mmであり、各供試材とも曲率
（１／ρ）＝1.14×10^-3mm^-1で曲げ加工したもので
ある。同図からも明らかなように、曲率を一定に
した場合、圧下率が大きいほうが曲げ力が小さく
て済んでいる。

本発明法においては、曲げ曲率は圧下量、板
幅、強度等に関係なく縦型ロール３の横方向での
進出位置、即ち圧延ロール軸線方向での位置によ
り決まるものであり、このため上記したような変
動要因があつても上記ロール位置の設定により、
常に所望の曲げ曲率を得ることができる。従来の
片圧下による曲げ加工方式では左右の圧下バラン
スにより曲率を大きく変えることができるもの
の、圧下バランスの問題から所定の曲率を安定し
て得ることが難しいのに対し、本発明方式では上
述したように所定の曲率を安定して得ることがで
きる。第７図及び第８図はそれぞれアルミ押出材
による供試材を用い、圧下率と曲げ曲率との関
係、及び縦型ロール位置（縦型ロール３が押圧力
を与えないで被加工材に当接している位置からの
圧延ロール軸線方向に沿つた距離）と曲げ曲率と
の関係をそれぞれ示しており、これによれば、圧
下率の大小にかかわらず曲率は一定（１／ρ＝
1.14×10^-3mm^-1）となつているのに対し、縦型ロ
ール３が横方向で占める位置により、被加工材の
曲げ曲率が決定されることが判る。また第９図
は、本発明法の曲げ曲率誤差の頻度分布を３本ロ
ール方式による曲げ加工法のそれと比較して示し
たものであり、第１０図に示すように、板厚22
mm、板幅130mmの鋼材を、セグメントリングリブ
材用に曲率１／ρ＝0.3×10^-3mm^-1にキヤンバ曲
げ加工した際の、加工後の曲げ誤差δを以下のよ
うにして求めたものである。

δ＝ｈ−h₀ h₀：目標曲り量 ｈ：実測曲り量 図中イは本発明法、ロは従来法による場合をそ
れぞれ示すものであるが、従来法に較べ本発明法
では安定した加工がなされていることが判る。

また、本発明法はその加工形態が基本的に平圧
延と曲げであるため、従来の片圧下による曲げ加
工方式のように圧下バランスを取る必要がなく、
この点からも所望の曲げ曲率を安定して得ること
ができる。

以上のような塑性加工は所謂キヤンバ曲りを生
じた材料を矯正する場合でも全く同様であり、キ
ヤンバ曲りを生じている被加工材は、その曲りの
内側方向から縦型ロールにより押圧され、真直ぐ
に矯正される。本発明法をこのようなキヤンバ曲
り矯正に利用することは次のような理由から極め
て有用である。即ち通常ロール成形品（成形形
鋼、電縫管等）は、ホツトコイルを巻きほぐして
素板とするが、熱間圧延板はコイルの先、後端部
にキヤンバ曲りのあることが多く、またコイル中
央部でも若干のキヤンバ曲りが存在している。素
板にこのようなキヤンバ曲りがあると、ロール成
形時に左右のバランスが崩れ製品形状精度が低下
してしまうという問題があり、仮にサイドロール
等により力を加え、板中心をミル中央に押し付け
たとしても、製品にねじれを生じたり、板端部に
損傷を生じたりしてしまう。従つて、上記成形前
にキヤンバ曲りを矯正することが必要になるが、
従来の片圧下方式や３ロール方式では、前述した
板幅方向での板厚のバラツキを生じるという問題
だけでなく、キヤンバ曲り量を測定し、この曲り
量に見合つた矯正量を決定し、この量だけ矯正す
るという困難且つ繁雑な操作を行う必要があり、
またこのキヤンバ曲りの測定に大掛りな設備が必
要となる。これに対し本発明では縦型ロールの位
置だけで曲り量が決定されるため、素板が真直ぐ
になるよう縦型ロール位置を決定するだけでよ
く、面倒なキヤンバ曲り量の測定や曲げ量の決定
等の必要なくキヤンバ曲り矯正が容易に可能とな
る。

以上のようなキヤンバ曲げ、及びキヤンバ曲り
矯正は、他にスパイラル鋼管のキヤンバ曲り矯
正、形鋼のキヤンバ加工、テーパ肉厚板の製造
（片圧延と同時に真直ぐにする曲げ加工を加える）
等、種々の用途に適用可能である。

以上述べた本発明によれば、被加工材の幅方向
での塑性加工を圧延と曲げとの組み合せにより行
うため、エツジ部の増肉や板幅方向での板厚のバ
ラツキを生ずることなくしかも所望の加工状態に
安定して加工することができ、このため板材や形
鋼等の条鋼材のキヤンバ曲げ加工やキヤンバ曲り
矯正を適切に行うことができ、またこのような方
法を圧延ロールとその出側の縦型ロールという比
較的簡単な装置により実施し得るものであるか
ら、工業的利用価値の高い発明であるということ
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置及びこれによる
加工法を概略的に示すもので、第１図は全体説明
図、第２図は出側縦型ロールによる加工状況を示
す説明図である。第３図及び第４図は、本発明法
による加工板材の板幅方向における肉厚分布を示
すもので、第３図イないしロは圧下率略一定で曲
率を変化させた場合の肉厚分布、第４図イないし
ハは曲率略一定で圧下率を変化させた場合の肉厚
分布を示している。第５図イは本発明法による加
工後の板断面形状を、また第５図ロは従来の３本
ロール方式による加工後の板断面形状を示すもの
である。第６図は本発明法における圧下率と曲げ
力との関係を示すものである。第７図は本発明法
における曲げ曲率と圧下率との関係を示すもので
ある。第８図は本発明法における縦ロール位置と
曲げ曲率との関係を示すものである。第９図イは
本発明法における曲げ曲率誤差の頻度分布、第９
図ロは従来の３本ロール方式における曲げ曲率誤
差の頻度分布を示すものである。第１０図は第９
図において示される曲り量の決定法を示す説明図
である。 図において、１は被加工材、２は圧延ロール、
３は縦型ロールを各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工材を圧延ロールにより圧延するととも
   に、圧延ロール入側において、被加工材の一側を
   縦型ロールで拘束し、且つ、被加工材の他側を前
   記縦型ロールよりも圧延ロールに近い位置で縦型
   ロールにより拘束しつつ、圧延ロール出側で被加
   工材にその幅方向一側から非圧延型の縦型ロール
   により押圧力を付与することにより、被加工材を
   その幅方向で塑性加工することを特徴とする被加
   工材幅方向における加工方法。 ２ 圧延ロールの出側に、被加工材の一側に当接
   して被加工材に押圧力を付与する非圧延型の縦型
   ロールを被加工材幅方向で位置調整可能に設け、
   圧延ロールの入側には、被加工材の一側を拘束す
   べき縦型ロールと、該縦型ロールよりも圧延ロー
   ルに近い位置で被加工材の他側を拘束すべき縦型
   ロールとを設けたことを特徴とする被加工材幅方
   向における加工装置。