JPS6044129A - Ｕプレス装置における成形方法及び装置 - 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】 本発明は大径管製造法の一方法として知られるＵＯ管梨
造方法中の一工程である素材板材のＵ字成形に関し、更
に詳述すればその曲げ成形に用いるザイドプレス形Ｕプ
レス装置の成形能力を充分に発揮させて素材板材をＵ字
形に成形加工する方法、及びその実施に使用するＵプレ
ス装置に関する。

ＵＯ鋼管は、鋼板をＵプレスと称されるプレス装置にて
一旦Ｕ字状に曲げ加工した後、０プレスと称されるプレ
ス装置にて略円筒状に成形した後、継目部分を溶接し円
筒状に成形して鋼管とするものである。この一連の工程
中、Ｕプレス加工ば０プレス装置に材料を装入可能とす
るための粗加工工程であるが、このＵプレス装置の成形
能力には以下述べる如く種々の要因により制約が存在し
ていた。

第１図は従来のサイドシリンダ型Ｕプレス装置の明示立
面図である。

基盤１３上に設置されたサイドプラテン支持板７゜７上
にはサイドプラテン５．５が第１図上でそれぞれ左右方
向に摺動可能に載置されており、このサイドプラテン５
，５と側壁１４．１４との間に介装された横プレスシリ
ンダ６．６を作動せしめてサイドプラテン５，５を接近
させて横プレス成形を行うようにしである。両サイドプ
ラテン５，５の相対する側の上部にはサイドローラ４，
４が回転自在に取り付けられており、このサイドローラ
４゜４間に鋼板１０が跨載され、サイドプラテン５．５
はその相対する面、即ぢＵ成形プレス装置全体の中心側
の面を後述するアンビル８等を避けるために、その下側
をＵ成形プレス装置の外側方向へ後退傾斜させた台形状
としてあり、後述する竪プレスシリンダ１による鋼板１
０の竪プレス成形時の側壁１４．１４方向への後退を防
くためにモータＭｓ。

Ｍｓ、減速装置等により構成される駆動装置１２゜１２
により回転螺進する螺杆からなるサイドプラテンストッ
パ１１，１１が設けられている。

基盤１３の中央にはモータＭｖ及び減速装置等により構
成されるアンビル駆動装置９にて回転螺進する螺杆８′
が立設されており、その上側先端にはアンビル８が備え
られてし【る。またアンビル８の上方には下端に略半円
断面の半円柱状の成形工具（ポンチ）３を備えたプラテ
ン２が図示しない支持装置に支持された竪プレスシリン
ダ１により垂直方向に移動可能に設置されている。尚、
図中β１はサイドローラ４，４上面とアンビル８上面と
の距離、１２ばサイドローラ４，４相互間の対設距離の
％である。

次に上述のＵ成形プレスによる鋼板１０のＵ字成形の過
程について第２図の模式図に従って説明する。・サイド
ローラ４，４上にその幅方向を跨載された鋼板１０は、
まず第２図（ａｌに示す如く竪プレスシリンダのロンド
の下方への進出によりその略中央部がアンビル８の上面
に当接するまで略Ｖ字状に湾曲成形される。次に第２図
（ｂｌに示す如く竪プレスシリンダ１に圧油を供給して
適宜の圧力にて成形工具３とアンビル８との間で鋼板１
０を挟着固定し、横プレスシリンダ６．６によりサイド
プラテン５，５を前進させて鋼板１０に成形力を加えて
Ｕ字状に成形する。

以上の加工過程における竪、横の各プレスの成形力Ｐｖ
、Ｐｈは第３図＋ａ）、　（ｂｌに示ずような関係とな
る。

即ち曲げモーメントＭは Ｍ＝Ｆｖ　−Ｌｖ ただし、Ｆｖ　：サイドローラ４，４に加わる鋼板１０
の反力 Ｌｖ　：曲げモーメントの作用点（鋼板１０の成形工具
３及びサイドロー ラ４Ｘ　４との接点）間距離 従って、鋼板１０の反力Ｆｖは Ｆｖ＝Ｍ／Ｌｖ となり、竪プレス１の成形力Ｐｖは Ｐ　ｖ　＃　２−−　ｃｏｓ　θ ｖ ただし、θ：反力Ｆｖの方向と鉛直線とのなす角 となり、Ｌｖは第１図の４２が大であれば大、小であれ
ば小となり、従ってＰｖは同し鋼板１０を成形加工する
場合Ｉ１２が大であればある程小でよく、小であればあ
る程大でなければならない。

また横プレス成形力ｐｈは第３図（ｂｌに示す如く同様
にして Ｐ　ｈ　＃　−・ｓｉｎ　θ ｖ となり、第１図中の１１が大であればある程Ｐｈは小で
よく、１１が小であればある程ｐｈは大でなければなら
ない。

従ってβ１，１２が大であればある程より小さい各プレ
ス成形力Ｐｖ、Ｐｈにて鋼板１０の成形が可能となるが
、第４図（ａｌに１１が、（ｂｌにＩ２がそれぞれ過大
な場合を示す如く、β２．Ｉ２が所定値以上となると竪
プレスシリンダ１による成形時に鋼板１０の幅方向端部
がサイドローラ４，４間を下方へすり抜けてしまうため
成形が不可能となる。

また第５図に示す実際のＵブレス装置による鋼板１０の
成形時の実測値から作成した荷重線のグラフによると、
成形開始点Ａから竪プレスシリンダ１のストロークが伸
びるに従って、竪プレス成形力Ｐｖは大となるが、β１
を充分大とした場合には鋼板１０とサイドローラ４．４
との幾何学的な位置関係、即し第３図ｉａｌに示すＬｖ
の減少−による鋼板１０からの反力の増大の割合より、
角θの増大によるｃｏｓθの減少の割合の方が比率とし
て高いため極大値を示す点Ｂが存在し、以後は竪プレス
シリンダｌのストロークが伸びるに従って成形力Ｐνは
鋼板１０がアンビル８に当接する０点まで減少傾向とな
る。

また横プレス成形力ｐｈは成形開始点りから横プレスシ
リング６のストロークが伸びるに従って、第３図中のＬ
ｖが小となり、また角θが大となるため構成形刃ｐｈは
単調増加となる。

以上述べた各種の要因から、竪プレス、横プレス成形力
共に第１図のＡＩ＋’２を大とすることによりその成形
能力を増大し得るが、第４図に示したように鋼板１０の
ずり抜りが生しるため一定の上限が存在することとなる
。また、すり抜けが起こらない上限以下であっても、鋼
板ｌＯの幅方向寸法が所定値以下のためβ１又は１２を
一定程度以下にしか設定出来ない場合、あるいは鋼Ｊｌ
ｙｉ　１０の強度、厚さ等によりＵプレス装置の成形力
が不足して鋼板１０の成形が不可能な場合が存在するこ
ととなる。

第６図は以上の関係を縦軸に１２、横軸に１！１をとっ
て示した図であり、領域Ｉばｌ□が小、１２が大であっ
て竪プレス成形は可能であるが横プレス成形は不可能、
領域■は’！＋’２共に小であって竪、横両プレス成形
共に不可能、領域■は１１大、Ｉ２小であって竪プレス
成形は不可能であるが横プレス成形は可能、領域■ば’
１＋　１！２共に大であって竪、横両プレス成形共に可
能なＩ２１゜ｊｌ！２の関係をそれぞれ示している。

尚、１１が極小の領域■はサイドローラ４，４が相互に
接近しすぎていて成形工具３をサイドローラ４．４間に
挿入することが不可能な領域であり、１２極小の領域■
はサイドローラ４，４が成形工具３の側面に干渉して成
形が不可能な領域であり、領域■はβ１，１２が過大な
ため鋼板１０がサイドローラ４．４間をすり抜ける領域
である。

この場合、鋼板１“０の仕様（板厚、板幅、強度）によ
り各領域が図上で占める面精は種々変化するが、第７図
（８１のように領域■の占める割合が大である場合には
、’ｌ＋ｌ１２のそれぞれを広範囲に設定することが可
能である。第７図ｆｂ）のような領域■が占める割合が
小である場合にはβ１，１２の設定可能な範囲は狭くは
なるが成形そのものは可能である。また第７図（Ｃ１の
ように領ｊ５ＩＶは存在しないが領域■及び■が存在す
る場合にはｉｉ１當の成形方法では竪、横両プレス成形
が共に可能な１１１２の設定は不可能であるが、β１又
は１２を適宜に設定するならば竪又は横のいずれかの方
向のみの成形は可能であり、更に第７図（ｄｌの如く領
域■のみとなった場合には鋼板１０を曲げ成形すること
は全く不可能となる。

従って従来は第７図（ａｌ及び（ｂｌに示ずような場合
にのみＵ成形が可能とされており、第７図（Ｃ１に示す
ように領域■は存在しないが領域■及び■が存在する場
合、即ち竪又はサイドプレス成形の一方のみであれば可
能な場合にもし成形は行なわれていなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなさ杵たものであり、
従来Ｕ成形が行なわれていなかった竪又は横プレス成形
の一方のみであれば成形可能な場合にもＵ成形を行なう
ことを可能としてＵプレス成形能力を拡大したＵプレス
装置における成形方法及びこれに使用するＵプレス装置
を提案するものである。

本発明は、曲げ成形の進行に伴いサイドローラ間距離を
短く、またアンビルとサイドローラ対設高さ位置との距
離を長く変化させることを特徴とする。以下本発明を詳
述する。

すでに説明した如く、第１０に示したβＩ＋ｊ２２はこ
れが大であればある程、竪及び横プレス成形力は小とな
るが、ｆｆ１１＋’２を一定程度以上大とすると鋼板１
０の幅方向端部がサイドローラ４，４間を下方へすり抜
けることになる。従って、第８図にその成形過程を、第
９図に竪プレス成形力Ｐｖ及び横プレス成形力ｐｈを示
すように鋼板１０のすり抜けが生じないように’Ｉ＋’
２を順次調節しつつ成形を行なえばよいこととなる。

即ち、まずこのすり抜けが生じない程度にβ２を大（＃
２＝Ｔｎ　）　、Ａｌｌを（ｎ＋　＝Ｓｏ　）として竪
プレスシリンダｌ、によりそのストロークα０−β１だ
げ竪プレス成形を行う（第８．９図の■）。

次にβ２を若干小（β２−Ｔ、−ΔＴ：ただしΔＴ＞０
）、ｊ！＋を若干大（７’＋＝Ｓｏ　＋ΔＳ：ただしΔ
Ｓ〉０）として竪プレスシリンダ１によりそのストロー
クα１＝β、だけ２回同の竪プレス成形を行なう（同じ
く■）。以下同様に、たとえば４回同じ操作を反復しく
ただしΔ′Ｆ、ΔＳはその都度界なる値としても良い）
、βｌ＋Ｉ１２の関係が第６図の領域■の状態（同じく
■の操作が終了した状態）となったところで成形工具３
とアンビル８との間に鋼板１０を挾持して、２１．β２
はそのままで次に横プレスシリンダ６．６によりそのス
トロークβ０だけ横プレス成形を行ない（同じく■）、
更に！、を若干大、β２を若干小として横プレス成形を
行なう　（同じく■）ことにより、Ｕ成形を完成するも
のであり、このような方法によればこのＵプレス装置を
前述した如く１１゜１２を順次調節しつつ鋼板１０の成
形を行なうようにすれば所定能力以上のＵ字成形が可能
となる。

次に以上に説明した本発明方法の具体的実施例について
説明する。第１０図はその制御系を余す模式図であり、
アンビル駆動装置９及びサイドプラテンストッパ駆動装
置１２．１２にそれぞれアンビル８及びサイドプラテン
ストッパ１ｊｌｌの位置を検出するためのポテンシジメ
ータ、回転エンコーダ等を利用したアンビル位置検出器
１５及びサイドプラテンストッパ位置検出器１６．１６
設置し、各検出器１５．１６．１６によりβ１及び１２
の値を電気信号として検出可能とｙる。また制御装置１
７は前記雨検出器１５．１６．１６からの信号を基に第
１１図に示すフローチャートに従ってアンビル駆動モー
タＭｖ、サイドプラテンストッパ駆動モータＭ’ｓ、Ｍ
ｓ　、竪プレスシリンダ１の駆動制御回路１８、横プレ
スシリンダ６．６の駆動制御回路１９に制御信号を発す
る。

次にこの制御装置１７の制御内容について示す第１１図
のフローチャート、及び板幅１６１５　ｍｓ、板厚４４
．５　鰭、降伏強度Ｙｓ　＝６０ｋｇ／止２の鋼板１０
をＵ成形する場合の前記”Ｉ＋　７！２の設定値及びプ
レス成形力の計算例を示す第１２図のグラフに従って説
明する。

制御装置１７には加工対象である鋼板ＩＯの仕様に応じ
て複数のβ１及び１２の組み合わせ、竪及び横プレス成
形の各回数及び各回の横プレス成形のストロークβ（竪
プレス成形のストロークαはｐｌと等しい）が予め与え
られている。

まず制御装置１７はアンビル位置検出器１５及びサイド
プラテンストッパ位置検出器■６からの信号を読み取り
つつβｌ＋　１２２を所定の初期設定値とずべくアンビ
ル駆動モークＭｖ、ザイトプラテンストソパ駆動モータ
Ｍｓ、Ｍｓ及び横プレスシリンダ駆動制御回路１９に所
要の信号を発する。次に竪プレスシリンダ駆動制御回路
１８に制御信号を発しそのストロークα＝Ａ、として竪
プレス成形を行ない（第１２図の曲線■：　ｊ２．’＝
α＝４７５　Ｗｌｍ、　／２　＝６００　ｉ＋ｉ）　、
次ＣＡＢ、Ａｚの値を順次更新しつつこの竪プレス成形
を所定回数（この例では４回）反復する（第１２図２の
曲線■、■、■：β１−α−５５０、６００，６，２５
ｖａｎ、１２２　＝　５５０．５００．４５０冒ｍ）。

次に横プレス成形を行なうが制御装置１７はまず１１゜
１２の設定を行なった後、竪プレスシリンダ駆動制御回
路１８に制御信号を発して所定圧力にて鋼板ＩＯを成形
工具３とアンビル８との間に挾持し、横プレスシリンダ
駆動制御回路１９．１９に制御信号を発して予め与えら
れているストロークβにて横プレス成形を行ない、次に
竪プレスシリンダ駆動制御回路１Ｂに制御信号を発して
鋼板１０の挟持を解除しく第１２図の曲線■：β、　＝
６２５鰭、Ｎ２＝４００鮪、β−６０部）、この後７！
ｌ＋’２を更新し所定回数（この例では２回）反復する
（第１２図の曲線■：ｎ！７６７５鰭、ｆｆ２＝４００
鮪、β−６０開）ことにより鋼板１０のＵ成形を完了す
る。

第１３図は本発明方法の実施のために使用する他のＵプ
レス装置の模式図であり、基本的な構成は第１図及び第
１０図に示した従来のＵプレス装置と同様であり、対応
する構成部分には同符号を付しである。アンビル８の鋼
板工０の長手方向く図上で奥行方向）の−側面にリミッ
トスイッチ等を利用した鋼板１０のアンビル８への当接
を検出する当接検出装置２１が設置され−ている。また
第１４図に示す如く左右のサイドプラテン５，５の上面
の各中央寄部分のサイドローラ４，４の二分割された間
隙部分にはその上「１；がサイドローラ４，４の上端よ
り低い位置となるように光電管等を利用したすり抜は予
知装置２２．２２が設置されており、鋼板１０がサイド
ローラ４，４間を下方にすり抜６ノる直前となるとこれ
を検出するようになっている。更にサイドプラテンスト
ッパ１１．．１１先α１１′４には圧力変換器２３が、
取り付けられており、サイドプラテン５゜５を介して竪
プレス成形時の鋼板１．０の水平方向反力Ｆｈを検出す
る。また両プレス成形力Ｐｖ、Ｐｔ＋が図示しない油圧
ポンプから制御装置１７に与えられている。

以下この装置の動作について制御装置１７の処理内容を
示す第１５図のフローチャー１−に従って説明する。

まず制御装置Ｉ７は１１の値をその最大値Ａ’　ｔｎａ
ｘ７！２の値を鋼板１０の板幅Ｗの２以内の初期値に設
定し１．竪プレスシリンダ駆動制御回ｌ＋！８１８に制
御信号を発して竪プレス成形を行なう。この竪プレス成
形が行なわれている間、制御装置’ｉ’７’＋７は圧力
変換器２３が検出している鋼板１０の水平方向反力Ｆｈ
を読み込んで、Ｆｈ≦Ｐｈ　ｍａｘ　（Ｐｈ　ｍａｘば
横プレスシリンダ６．６の横プレス成形力ｐｈの最大能
力から安全率等を見込んだ所定値を差し引いた値）の比
較、竪プレスシリンダ１の竪プレス成形力Ｐν≦Ｐｖｍ
ａｘ　（Ｐｖｍａｘは竪プレスシリンダ１の竪プレス成
形力の最大能力から安全率等を見込んだ所定値を差し引
いた値）の比較、及びすり抜は予知装置２２による鋼板
１０のサイドローラ４，４間下方へのすり抜けの監視を
行なっており、Ｆｈ≧ＰｈｍａｘでありかつＰｖ≦Ｐν
ｍａｘである間はすり抜は予知装置２２が鋼板１０のサ
イドローラ４゜４間下方へのすり抜は直前となるまで竪
プレス成形を行い、すり抜は予知装置２２が作動して鋼
板１０のすり抜は直前の状態を検知すると、制御装置１
７はサイドプラテン５，５を所定値β。たり前進させて
１２をそれ以前より小として竪方向成形を反復する。た
だし、竪プレス成形力ＰｖがＰｖ　＞Ｐｖｍａｘとなっ
た場合にば制御装置１７はサイドプラテン５，５を所定
値ａ。′だけ後退させてβ２をそれ以前より大として竪
プレス成形を行なう。

このようにしてサイドプラテン５，５を順次前進させつ
つ、即ち１２を順次小としつつ竪プレス成形を反復する
と、やがて１２の値が一定値以下となってｊ２１．β２
の関係が第６図に示した領域ｍとなり、鋼板１０の水平
方向反力ＦＩ＋が横プレスシリンダ６．６の成形能力以
下となるので、Ｆｈ≦Ｐｈｍａｘが検出された時点で制
御装置１７ば横プレス成形の処理に移る。

Ｆｂ≦Ｐｈｍａｘが検出されると、制御装置１７はアン
ビル駆動モータＭνに制御信号を与えて当接検出装置２
１が鋼板１０のアンビル８への当接を検出するまでアン
ビル８を上昇させ、次に竪プレスシリンダ駆動制御回路
１８に制御信号を発して成形工具３を下降させて所定圧
力にて鋼板１０をアンビル８との間で挾持させる。この
鋼板ＩＯの挾持が完了した後制御装置１７は横プレスシ
リンダ駆動制御回路１９に制御信号を与えてｐｈ≦Ｐｈ
ｍａｘとなるまで横方向成形を行ない、成形が完了しな
い場合にはアンビル８をすり抜は予知装置η２２が作動
するまで、即ち鋼板ＩＯがすり抜は直前の状態となるま
で下降させ横プレス成形を反復し、鋼板１０のＵ成形を
完了する。

以上詳述した如く本発明は、金属板をＵ字状に曲げ成形
するＵブレス装置において、金属板に対する曲げモーメ
ントの作用点を曲げ成形の進行に伴って変化させること
により、常時Ｕプレス装置の最大成形力にて金属板の曲
げ成形を可能としたものであるから、従来このＵ成形が
困難なためＵＯ鋼管の製造が不可能であった肉厚管ある
いは小径管の製造が可能となる等、本発明は優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的なサイドプレス型Ｕプレス装置の
模式的立面図、第２図はそれによるＵ成形の過程を示す
模式的説明図、第３図はその成形力の説明図、第４図は
鋼板のすり抜けの説明図、第５図は荷重線図、第６図は
Ｕプレス装置の通常の成形可能範囲と１１．β２との関
係を示す説明図、第７図はその種々の場合を示す図、第
８図は本発明方法の模式的説明図、第９図はその場合の
各成形力と各プレスシリンダのストロークとの関係を示
すグラフ、第１０図は本発明の具体的実施例を示す模式
的立面図、第１１図はその制御装置の処理内容を示すフ
ローチャー１・、第１２図は実際の成形力と各プレスシ
リンダのストロークとの関係を示すグラフ、第１３図は
本発明方法の他の実施例を示す模式的立面図及びその制
御系のブロック図、第１４図はそのすり抜は予知装置の
動作の説明図、第１５図は制御装置の処理内容を示すフ
ローチャートである。 β２・・・アンビル上面とサイドローラ上面との距離１
２・・・成形工具中心とザイドローラ中心との距離ｌ・
・・竪プレスシリンダ　２・・・プラテン　３・・・成
形工具　４．４・・・ザイ゛トローラ　５，５・・・サ
イドプラテン　６，６・・・横プレスシリンダ　８・・
・アンビル　９・・・アンビル駆動装置　１０・・・鋼
板　１１・・・ザイドブラテンストソパ　１２・・・サ
イＩＳプラテンストッパ駆動装置　１５・・・アンビル
位置検出装置　１６・・・男イドプラテンストッパ位置
検出装置　１７・・・制御装置　２１・・・当接検出袋
ｆｆｉ　２２・・・すり抜は予知装置２３・・・圧力変
換器 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　野　登　夫 （ａ）　（改） 第２図　第３０ （ａ） 茅　４　図 第　５　図 ス畜 第　Ｇ　図 （ａ）（ｂ） 第　７　図 第　８　区 卒　Ｏｌ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　接離可能に対設した横プレスのローラ間に跨載さ
   れた金属板を、その上方に設けた竪プレスの工具をその
   下方に設けたアンビルに向けて移動させ、また前記ロー
   ラを相互に接近せしめることによりＵ字状に曲げ成形す
   るＵプレス装置における成形方法において、前記曲げ成
   形の進行に伴い前記ローラ間距離を短く、またアンビル
   とコーラ対設高ざ位置との距離を長く変化させることを
   特徴とするＵプレス装置における成形方法。 ２、　接離可能に対設した横プレスのローラ間に跨載さ
   れた金属板を、その上方に設けた竪プレスの工具をその
   下方に設けたアンビルに向けて移動させ、また前記ロー
   ラを相互に接近せしめることによりＵ字状に曲げ成形す
   るＵプレス装置において、金属板の両端部のサイドロー
   ラ間下方へのすり抜けを予知するすり抜は予知装置と、
   金属板のアンビル上面への当接を検出する当接検出装置
   と、竪プレス、横プレス及びアンビルの制御装置とを備
   え、該制御装置は竪プレスの成形によりすり抜は予知装
   置が金属板のすり抜けを予知する都度これを停止し、前
   記ローラ間距離を短くした後これを再開すべく竪プレス
   を分目的に作動せしめ、次いで当接検出装置が金属板と
   アンビルとの当接を検出するまでアンビルを上昇させ、
   竪プレスの工具とアンビルとの間で金属板を挾んだ状態
   で横プレスを作動せしめるべくなしであることを特徴と
   するＵプレス装置。