JPH04200927A - 冷間ロール成形方法および装置 - 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］ この発明は、冷間ロール成形方法才〕よび装置に関し、
特に、板厚兼用ロールを用いて開放断面の異板１７同一
ザイス製品を成形する際に適用する冷間ロール成形方法
および装置に関する。

［従来の技術］ 冷間ロール成形では、開放断面を持ち外形寸法か同一・
て板厚のみ異なる異板厚同一サイズ製品を成形する場な
、板厚兼用ロールを用いることが行われている。板厚兼
用ロールとは、複数に分割されたロールのロール幅方向
位置を各板厚に応して調整することて、各板厚に対応す
るロール孔型を形成する成形ロールをいう。例えば、第
４図に示すウェブ］ａとフランジ１ｂとリップ］Ｃとか
らなるリップ付き溝形ｍｌを例に取って説明すると、製
品ザイズは外形寸法（ウェブ寸法Ｗ、フランジ寸法Ｆ、
リップ寸法Ｐの各寸法）を規定するのて、板厚が異なれ
ば材料の展開長さく理論上の全４１料幅：板厚中心線の
長さ〉が異なり、展開長さの内のウェブ部分長さＬｕ＋
、フランジ部分長さＬＦ、リップ部分長さＬｐが板厚に
より変化する。したがって、同一ザイズ製品ても板厚が
異なれば、成形の際の折り曲げ位置が変化し、がっ、エ
ツジの位置が変化する。例えは第５図のリップ折り曲げ
プロセスについていえば、Ａ寸法、３寸法、Ｃ寸法が板
厚により異なる。しかし、板厚兼用ロールては、上水平
ロール２および下水平ロール３のロール幅方向の位置を
シム４の厚さ調整により行ってＡ寸法、３寸法を調整す
るか、Ｃ寸法の調整をロールの位置調整て行うことばて
きないので、Ｃ寸法つまりエツジの高さ位置寸法を規定
することは一３＝ しない。このように、板厚兼用ロールては、ロールの位
置調整で各板厚毎の折り曲は位置に対応させるが、エツ
ジの高さ位置は拘束しないロール孔型を持つ。なお、こ
の場合、兼用する範囲グ）最大板厚を基準どしてロール
孔型の設計を行い、板厚グ）薄い製品の成形の際に前記
のロールの幅方向位置の調整て対応させる。

［発明が解決しようとする課題］ ところて、ＪＩＳて規定される軽量形鋼の許容寸法精度
は±１５〜±２　、０　ｍ　ｒ口てあり、その程度の寸
法精度に対しては」１記の板厚兼用ロールで十分対応て
きるが、例えは±０　、５　ｍ　ｒｎ程度の許容寸法精
度か要求される場きにこれを満足させることは容易てな
い。このような高精度の実現のためには、上記のＡ寸法
、３寸法だけでなく、Ｃ寸法つまりエツジ高さ位置も規
定するロール孔型として、各板厚に専用のロールを用い
ることが望ましい。しかし、各板厚毎に専用ロールを持
つことは、全成形スタンドについて板厚毎に専用のロー
ルを備えることであり設備費（ロール費用）が著しく増
大するのて、また、ロール組み替えの機会が大幅に増大
するのて、大幅なゴス１ヘアツブをもたらず。このよう
な事情から、板厚兼用ロールを用いながら、かつ、高い
寸法精度を実現できることが望まれている。

ところて、材料の板幅方向に圧縮応力を作用さぜる成形
ずなわち絞り成形を行って最終断面形状の寸法を得るこ
とは、丸管や角管などの閉鎖断面の成形においては一般
的であるが、折り曲げ成形で最終形状を得る溝形鋼やリ
ップ付滑形鋼その他の開放断面の軽量形鋼においては行
われていない。

これは、折り曲げによる開放断面の成形では、折り曲げ
成形を行うこと自体が寸法を決定することに相当するの
で、鋼管の成形等の場きのことく絞り成形（いわゆるサ
イジング）で寸法調整を行う、という発想はもともとな
いことによる。しかし、開放断面の成形プロセスにおい
ても、材料の板幅方向に圧縮応力を作用させること自体
は、上記と異なる目的てはあるが行われている。例えは
、折り曲げ成形び）コーリー−アールをシャープにする
なめに、コーナーアールの両側の２辺に板幅方向の圧縮
応力を作用させることが特公平１　３４６８６号に開示
されている。また、溝形鋼等の成形における切断口変形
を少なくするために、フランジ部に板幅方向の圧縮応力
を作用させることか特公昭６２　３６７６９号に開示さ
れている。しかし、これらは製品の寸法精度向上の目的
て行うのてはない。

本発明は上記事情に鑑みてなされなものて、板厚兼用ロ
ールを用いなからも、かつ各板厚について高い寸法精度
を実現することがてきる冷間ロール成形方法および装置
を提供することを目的とする。

１、課題を解決するための手段］ 」１記課題を解決する請求項１の発明は、開放断面を持
ち外形寸法が同一て板厚のみ異なる異板厚同一サイズ製
品を、各板厚に対して共通に用いる板厚兼用ロールを用
いて成形する冷間ロール成形方法であって、 前記板厚兼用ロールにより略最終断面形状に成形した後
、その略最終断面形状に成形された成形材の外面に接触
して上下および左右から圧下する上下の水平ロールおよ
び左右のサイドロールと、成形材の左右のエツジに接触
してこのエツジを拘束するエツジサイドロールとからな
る、板厚に固有のロール孔型を持つ絞り成形ロールによ
り、成形材に板幅方向の圧縮応力を作用させて最終的な
所望の断面形状を得ることを特徴とする請求項２の発明
は、請求項コ記載の冷間ロール成形方法を用いてリップ
付滑形鋼を成形する冷間ロール成形装置であって、 成形材のウェブ部に外面から接触するウェブ部水平ロー
ルと、リップ部に外面から接触するリップ部水平ロール
と、左右のフランジ部に外面から接触する左右のフラン
ジ部ザイドロールと、左右のリップ部間に配置されて左
右のリップ部のエツジにそれぞれ接触するエツジサイド
ロールとからなる絞り成形ロールを備えたことを特徴と
する請求項３の発明は、請求項２におけるエツジサイド
ロールの支持構造についてのものであり、リツブ付溝形
断面の内側に位置するように支持された中子型ホルダに
垂直な軸心を持つ一対の軸受けを装着し、各軸受けに前
記エツジサイドロールと一体に設けた軸を抜き差し自在
に嵌合さぜなことを特徴とする 請求項４の発明は、請求項３における軸受けをその外輪
外周面が互いに接触するように前記中子型ボルタに装着
し、エツジサイドロールに、前記軸受けと同径で外周面
か互いに接触するつば部を設けたことを特徴とする 請求項らの発明は、請求項２のリップ部水平ロールに、
前記エツジサイドロールの端面に近接する小径外周面を
設けたものである。

［作用］ 異板厚同一サイズ製品におけるある板厚の製品を成形す
る場合には、その板厚に対応する固有のロール孔型を持
つ絞り成形ロールを、板厚兼用ロールを用いた通常の成
形ロールスタンドの下流に配置する。この板厚兼用ロー
ルによる成形では、例えば±１　、５　ｍ　ｍ以内に収
まる寸法精度の略最終断面形状の成形材が得られる。

略最終断面形状に成形された成形材は絞り成形ロールを
通過する際に板幅方向の圧縮応力を受ける。すなわち、
」１下の水平ロールと左右のサイドロールとて成形材の
外面に上下および左右から圧下が加えられるとともに、
この状態でエツジサイドロールが材料のエツジを拘束す
ることで、材料に板幅方向の圧縮応力が作用する。この
圧縮応力による材料の変形がコーナーアールに逃げるこ
とで（つまりコーナーアールか小さくなることて）、成
形材の断面の外形寸法かロール孔型に対応する所望の寸
法にされる。つまり、絞り成形が行われる。

板厚が変更される場合には、板厚兼用ロールのロール幅
方向の位置を対応する板厚に応じて調整し、かつ、絞り
成形ロールのエツジサイドロールの位置調整または交換
をしてロール孔型を当該板厚のロール孔型に変更する。

上記により、板厚兼用ロールによる成形で例えば±１．
５〜±２　ｍ　ｍ程度の誤差が生しても、その後の絞り
成形ロールで例えば±０　、５　ｍ　ｍ等の高い寸法精
度を実現することができる。

請求項２の発明はリップ付き溝形鋼の成形に適用される
。この場合、ウェブ部水平ロールとリップ部水平ロール
とて成形材のフランジ部に圧縮応力を作用させ、左右の
フランジ部ザイドロールで成形材のウェブ部に圧縮応力
を作用させ、左右のフランジ部サイドロールと中間の２
つのエツジサイドロールとでそれぞれリップ部に圧縮応
力を作用させて、成形材の板幅方向の圧縮応力を作用さ
ぜる。ずなわち、絞り成形を行う。

左右のリップ部の間にあって左右のリップ部のエツジに
それぞれ接触するエツジサイドロールは、水平ロールを
用いてリップ部のエツジを拘束する場合と比べて、径が
小さく済み上流からの材料の誘い込み接触長が短いので
、材料とロールとの間のスリップが少なく、摩擦が小さ
い。したがって、材料に擦り傷などを生じさせない。

請求項３の発明においては、エツジサイドロールを抜き
差しするだけて、板厚に応したエツジサイドロールの交
換を行うことができ、板厚変更に簡単に対応することが
できる。

請求項４の発明においては、２つの軸受けの外輪外周面
が互いに接触し、同時に、エツジサイドロールに一体の
つば部も互いに接触するので、２つのエツジサイドロー
ルにリップ部の各エツジから作用する力によるモーメン
１〜が互いに打ち消され、エツジサイドロール支持構造
の剛性に対する要求が軽くなる。

また、前記つば部は成形材のリップ部の下面に位置する
ので、成形中にエツジサイドロールが抜けようとする場
きにつば部がリップ部に当たり、抜は止めの作用を果た
す。

請求項５の発明においては、リップ部水平ロールの小径
外周面がエツジサイドロールにかぶさる形となるのて、
エツジサイドロールの抜は止めが図られる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を第１図〜第５図を参照して説
明する。

第１図はリップ付き溝形鋼の成形に用いる絞り成形ロー
ルで、板厚兼用ロールによる成形ロールスタンドの下流
側に配置される。板厚兼用ロールは、第５図を参照して
先に説明した通りであり、図示略の成形スタンドの水平
な」１下のロールシャツ１−にそれぞれ取り付けられた
上水平ロール２および下水平ロール３がいずれも複数に
分割されており、ジム４の厚さ調整でロール幅方向の位
置を調整して、各板厚に対応させるロールである。した
がって、折り曲げ手順その他について、兼用しない限り
では通常の成形ロールと同じである。

この絞り成形ロール１０は、成形材１（なお、リップ付
き溝形鋼の製品および成形過程にあるものの両者を同じ
符号１で示している）のウェブ部１ａの下面に接触する
ウェブ部水平ロール１１と、左右のリップ部１ｏの上面
にそれぞれ接触する左゛右のリップ部水平ロール１２と
、左右のフランジ部１ｂの外面にそれぞれ接触する左右
のフランジ部ザイドロール１３と、左右のリップ部］（
間に配置されて左右のリップ部１ｃのエツジ１ｄにそ＝
１２− れぞれ接触する左右のエツジサイドロール１４とからな
っている。

前記ウェブ部水平ロール１１およびリップ部水平ロール
１２は、詳細図示は省略したが、製品→）−イズに応し
て上下に移動調節可能である。また、左右のフランジ部
ザイドロール１３は同しく製品サイズに応じて左右に移
動調節可能である。また、前記リップ部水平ロール１２
には、エツジ日ノ−イドロール１４の上端面に近接する
小径外周面１２ａを有している。

前記エツジサイドロール１４は、リップ付き溝形断面の
内側に位置するように支持された中子型ホルダ１５に取
り付けられている。すなわち、前記中子型ホルダ１５に
垂直な軸心を持つ１対の軸受け１６をその外輪外周面が
互いに接触するように装着し、この軸受け］６にエツジ
サイドロール１４の軸部１４ａを嵌入さぜるとともに、
エツジサイドロール１４と一体に前記軸受け１６と同径
のつば部１４．　ｂを設け、このつば部１４ｂどうしが
同しく互いに接触するようにしている。エッジザイ）へ
ロール１４は、簡単に抜き差してきるように軸部１４ａ
を単に軸受け１６に嵌入させている。

また、エツジサイドロール１４は、最も摩耗か激しいた
め、硬度の高い耐摩耗性の焼結合金等を使用するとよい
。

この絞り成形ロール１０は、成形材の反り、横曲かり、
ねしれを矯正するためのタークスヘッＩ−’ロールと同
様に成形材の通過穴を持つ面仮に移動調整可能に取り付
けてもよいし、また、ウェブ部水平ロール１１およびリ
ップ部水平ロール１２は成形スタンドの水平なロールシ
ャツＩ・に取り付け、これに自わせてフランジ部ザイト
ロール１３およびエツジサイドロール１−４を別途設置
してもよい。

」二連の板厚兼用ロールによる成形では、例えば±１．
　、　Ｓ　ｒｎ　ｍ　ＩＪ内に収まる寸法精度の略最終
断面形状の成形材が得られる。この略最終断面形状に成
形された成形材１は絞り成形ロール１０を通過する際に
板幅方向の圧縮応力を受ける。すなわち、ウェブ部水平
ロール１１とリップ部水平ロール１２とによる圧下て成
形材１のフランジ部１ｂに圧縮応力が作用し、左右のサ
イドロールによる左右からの圧下てウェブ部１ａに圧縮
応力か作用し、左右のフランジ部ザイＩ・ロール１３と
中間の工・ンジサイドロール１４とてリップ部ＩＣに圧
縮応力が作用し、こうして成形材全体に板幅方向の圧縮
応力が作用する。この圧縮応力による材料の変形がコー
ナーアールに逃げることて（つまりコーナーアールが小
さくなることて）、成形材の断面の外形寸法がロール孔
型に対応する所望の寸法にされる。これにより、例えば
±Ｑ　、　５　ｒｒ目ｒｌ程度グ）高い寸法精度が実現
される。なお、前述の板幅方向とは、第４図において１
点鎖線て示した材料の板厚中心線の長さ方向を意味する
。

上述の絞り成形において、左右のリップ部１０の間にあ
って左右のリップ部１ｃのエツジ１ｄにそれぞれ接触す
るエッジサイドロール１４は、水平ロールを用いてリッ
プ部］Ｃのエツジ１ｄを拘束する場合と比ｌ＼て、径か
小さく済む。したがって、上流からの材料の誘い込み接
触長が短く済み、材料とロールとの間のスリップが少な
く、摩擦が小さくなり、材料に擦り傷などを生じさせな
い。

また、成形材が絞り成形ロール１０に誘い込まれる際、
成形材にはウェブ部水平ロール１１とリップ部水平ロー
ル１２とが最初に当たり成形材１のフランジ部１１〕を
加圧する。次いて、左右のフランジ部ザイドロール１３
に当たりウェブ部ｉ−ａを加圧する。最後にエツジサイ
ドロール１４に当たりリップ部ＩＣを加圧する。このよ
うな加圧順序によれば、フランジ部１１）が加圧され拘
束された状態でウェブ部１ａを加圧するので、フランジ
部１１：Ｊの倒れのおそれがなく、リップ部］Ｃのエッ
ジ１ｄ位置の変動が防止され、このためコーナ一部の絞
り効果が高いと考えられる。

また、板厚変更の際には、エツジサイドロール］４を軸
受け１６から抜き取り、次の板厚に対応する外径を持つ
エツジサイドロール１４を軸受け１６に単に差し込めば
よいのて、板厚変更時の作業は極めて簡単である。

また、２つの軸受け〕６の外輪外周面が互いに接触し、
同時に、エツジサイドロール１４と一体のっぽ部１４１
］も互いに接触するのて、２つのエツジサイドロール１
４にリップ部の各エツジから作用する力によるモーメン
トか互いに打ち消され、エツジサイドロール支持構造の
剛性に対する要求が軽くなる。

また、前記つば部１４．　ｂは成形材１−のリップ部Ｉ
Ｃの下面に位置するのて、成形中にエツジサイドロール
１４が抜けようとする場合につば部１４ｂがリップ部］
Ｃに当たり、抜り止めの（１三用を果たす。

また、リップ部水平ロール１２の小径外周面１２ａがエ
ツジサイドロール１４にかぶさる形となるので、これに
よってもエツジサイドロール１４の抜は止めが図られる
。

なお、実施例ではりツブ付き溝形鋼について説明したが
、リップ付き溝形鋼に広義に類似した形状の開放断面を
持ち、材料の左右のエツジに接触するエツジサイドロー
ルによって成形材に板幅方向の圧縮応力を作用させるこ
とか可能な断面形状てあれば、本発明の適用か可能であ
る。

［発明の効果］ 本考案は上記の通り構成されているので、次のような効
果を奏する。

板厚兼用ロールによる成形後に板厚に固有のロール孔型
を持つ絞り成形ロールにより成形材に板幅方向の圧縮応
力を作用させて最終断面形状を得るものであるから、材
料のエツジ高さ位置を拘束しない板厚兼用ロールを用い
て折り曲げ成形するにも拘わらず、すべての板厚の製品
について同様に高い形状寸法精度を得ることかできる。

また、板厚変更の際には、エツジサイドロールの位置調
整または交換を行うたけて、絞り成形ロールのロール孔
型を板厚固有のものとすることができるから、板厚変更
に対する対応が極めて容易である。

請求項２の発明によれば、エッジサイドロールグ）径か
小さくすみ上流からの材ｆｌの誘い込み接触長さが短い
のて、材料とロールとの間のスリップが少なく、摩擦が
小さい。したがって、材料に擦り傷などを生じさせない
。

請求項３の発明によれば、エツジサイドロールめ交換を
抜き差し操作のみて行うことかてき、その作業が極めて
簡単である。

請求項４の発明によれは、２つの軸受けの外輪外周面が
互いに接触し、かつ、２つのエツジサイドロールのつば
部も互いに接触するのて、各エツジサイドロールに働く
力によるモーメントが互いに打ち消され、エツジサイド
ロールの支持構造の剛性に対する要求か軽くなる。

また、前記つば部は成形材のリップ部の下面に位置する
ので、エッジサイドロールの抜は止めの作用も果たす。

請求項５の発明によれは、リップ部水平ロールの小径外
周面によりエツジサイドロールの抜は止めが図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ずものてリップ付き溝形
鋼の成形に用いる絞り成形ロールの正面図、第２図は同
平面図、第３図は同側面図、第４図はリップ付き溝形鋼
の断面図、第５図はリップ付き溝形鋼の成形におりるリ
ップ折り曲げプロセスグ）板厚兼用ロールの正面図であ
る。 １・・・リンプ付き溝形鋼、１ａ−・ウェブ部、１　ｂ
・・・フランジ部、ＩＣ・　リップ部、１　ｄ・・エツ
ジ、２・・・下水平ロール（板厚兼用ロール）、３・・
・下水平ロール（板厚兼用ロール）、４・・・シム、１
０・・・絞り成形ロール、１１・・・ウェブ部水平ロー
ル、１２・リップ部水平ロール、１２ａ・・・小径外周
面、１３・・フランジ部ザイドロール、１４・・エツジ
サイドロール、１．４　ａ・・・軸部、１４　ｂ・・・
つば部、１５・・・中子型ホルダ、１６・・・軸受け。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、開放断面を持ち外形寸法が同一で板厚のみ異な
   る異板厚同一サイズ製品を、各板厚に対して共通に用い
   る板厚兼用ロールを用いて成形する冷間ロール成形方法
   であって、 前記板厚兼用ロールにより略最終断面形状に成形した後
   、その略最終断面形状に成形された成形材（１）の外面
   に接触して上下および左右から圧下する上下の水平ロー
   ル（１１）、（１２）および左右のサイドロール（１３
   ）と、成形材の左右のエッジ（１ｄ）に接触してこのエ
   ッジを拘束するエッジサイドロール（１４）とからなる
   、板厚に固有のロール孔型を持つ絞り成形ロール（１０
   ）により、成形材に板幅方向の圧縮応力を作用させて最
   終的な所望の断面形状を得ることを特徴とする冷間ロー
   ル成形方法。
2. （２）、請求項１記載の冷間ロール成形方法を用いてリ
   ップ付溝形鋼を成形する冷間ロール成形装置であって、 成形材のウェブ部に外面から接触するウェブ部水平ロー
   ル（１１）と、リップ部に外面から接触するリップ部水
   平ロール（１２）と、左右のフランジ部に外面から接触
   する左右のフランジ部サイドロール（１３）と、左右の
   リップ部間に配置されて左右のリップ部のエッジにそれ
   ぞれ接触するエッジサイドロール（１４）とからなる絞
   り成形ロール（１０）を備えたことを特徴とする冷間ロ
   ール成形装置。
3. （３）、リップ付溝形断面の内側に位置するように支持
   された中子型ホルダ（１５）に垂直な軸心を持つ一対の
   軸受け（１６）を装着し、各軸受け（１６）に前記エッ
   ジサイドロール（１４）と一体に設けた軸（１４ａ）を
   抜き差し自在に嵌合させたことを特徴とする請求項２記
   載の冷間ロール成形装置。
4. （４）前記軸受け（１６）をその外輪外周面が互いに接
   触するように前記中子型ホルダ（１５）に装着し、前記
   エッジサイドロール（１４）に、前記軸受け（１６）と
   同径で外周面が互いに接触するつば部（１４ｂ）を設け
   たことを特徴とする請求項３記載の冷間ロール成形装置
   。
5. （５）前記リップ部水平ロール（１２）は、前記エッジ
   サイドロール（１４）の側面に近接する小径外周面（１
   ２ａ）を持つことを特徴とする請求項２記載の冷間ロー
   ル成形装置。