(57)【要約】【課題】  素管に対して角部と肩部となる予定部位などに過度な負担を与えることなく、円管を角管へとロール成形し、寸法・形状の高精度と内部品質に優れた角管をロールの兼用化とともに低コストで製造する。【解決手段】  角管の角部予定部位に隣接する素管部位（肩部予定部位）の直線化が、他の素管部位（他の辺部予定部位）に対して先行されるように前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率を構成し、例えば最上流と最下流側成形ロールスタンドに四方ロール構成のスタンド、その間に上下、左右の二方ロール構成のスタンドを配置し、前記角管の角部に隣接する肩部となる素管部位を拘束する曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する曲率よりも小さい構成の成形ロールを採用することで、ロール兼用化効果と設備コストとの最適なバランスを図ることができ、品質に優れた角管をロールの兼用化とともに低コストで製造できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対により、逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する装置に使用される成形ロールであって、角管の角部予定部位に隣接する素管部位の直線化が、他の素管部位に対して先行されるように前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率を構成する成形ロール。
【請求項２】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対により、逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する装置に使用される成形ロールであって、前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率のうち、前記角管の角部予定部位に隣接する素管部位を拘束する曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する曲率よりも小さい成形ロール。
【請求項３】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対により、逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する装置に使用される成形ロールであって、前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する位置からその両外側に向かって連続または段階的に小さくなる成形ロール。
【請求項４】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対により、逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する方法であって、請求項１から請求項３のいずれかに記載の成形ロールを用いる角管の成形方法。
【請求項５】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対により、逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する方法であって、
少なくとも１対の前記上下成形ロール対と少なくとも１対の前記左右成形ロール対の各ロール回転軸がロール対ごとに異なる素管断面を含む平面内に配置され、かつ請求項１乃至３に記載した成形ロールを用いて前記素管を成形する角管の成形方法。
【請求項６】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対により、逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する方法であって、
最初に、前記成形ロールによる成形前に角管断面の角部となる素管部位を加熱したのち、少なくとも１対の前記上下成形ロール対と少なくとも１対の前記左右成形ロール対の各ロール回転軸がロール対ごとに異なる素管断面を含む平面内に配置され、かつ請求項１乃至３に記載した成形ロールを用いて前記素管を成形する角管の成形方法。
【請求項７】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対が逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する装置であって、
前記上下成形ロール対及び前記左右成形ロール対を複数段配置し、少なくとも一段の上下成形ロール対及び左右成形ロール対の各ロール回転軸がロール対ごとに異なる素管断面を含む平面内に配置され、かつ前記上下成形ロール対及び前記左右成形ロール対が請求項１乃至３に記載の成形ロールで構成されている角管成形装置。
【請求項８】
円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対が逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する装置であって、
前記成形ロールによる成形前に角管断面の角部となる素管部位を加熱する加熱手段を備え、前記上下成形ロール対及び前記左右成形ロール対を複数段配置し、
少なくとも１対の前記上下成形ロール対と少なくとも１対の前記左右成形ロール対の各ロール回転軸が異なる素管断面を含む平面内に配置され、かつ前記上下成形ロール対及び前記左右成形ロール対が請求項１乃至３に記載の成形ロールで構成されている角管成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、丸管を角管へ再成形するための成形ロールとその成形方法及び装置に係り、特に形状・寸法特性に優れた高品質の角管を低コストで製造でき、成形ロールの兼用化を達成した角管成形用ロールと角管のロール成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形ロールで円断面の丸管から正方形断面または矩形断面の角管に再成形する装置及び成形方法は、角管を製造する主な手段として数多くの構成が提案されている。
【０００３】
例えば、図６の成形ロールの配置は、最も一般的な成形方法の概念を示すものである。すなわち、同一の素管断面内に回転軸が配置される１対の上下成形ロール対と１対の左右成形ロール対からなる所謂四方ロール成形スタンドを複数用いて、最終製品の辺部に対応する素管部位に四方からロールを押し当てて素管部分を直線化し、円形断面形状を正方形または矩形断面形状に塑性変形させるものである。
【０００４】
また、四方ロール成形スタンドの１段あたりの成形量には限度があるが、装置コストや管理すべき成形ロール数を減じるため、通常、上記成形スタンドを素管の軸線方向に沿って３〜４段程度配置し、素管断面形状を逐次に変形させる。
【０００５】
一方、下記特許文献１には、角管の再成形手段に関して、図７に示すようなロール成形装置及び成形方法が開示されている。この成形手段では、上下成形ロール対のロール回転軸と左右成形ロール対のロール回転軸が異なる素管断面内に配置されている。従って、各々のロール位置調整において互いに干渉することがなく、また、回転軸方向に単一の曲率を持つ成形ロールであっても、異なる製品寸法に対して、その位置調整によって対応することができ、プロセスの自動化及びＮＣ化が図り易くなる。
【０００６】
尚、成形装置を簡素化する目的で、四方ロールスタンドの代わりに図８に示すように二方のみからＶ字型凹部の成形面を有する成形ロール対を複数用いて円形断面形状を塑性変形させる装置も提案されているが、製品形状対称性の問題や過大なロール表面周速差による製品表面傷の問題が発生しやすいため、小型製品で成形ロールが素管の外径に対して十分に大きい場合に限って使用されており、一般的ではない。また、四方ロールスタンドと同じく、異なる製品寸法に対してロールの共用性が少ない。
【特許文献１】特開２０００−３０１２３３号公報
【特許文献２】特開平５−２１２４４０号公報
【特許文献３】特開平６−２６２２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、発明者らは、前記のいずれの成形装置を含め、従来の角管成形装置は、ロールカリバーと呼ばれる成形ロールの周面形状をなす部分には、図９に示すような回転軸方向に対して一定の曲率（Ｒ）を持つ単一の円弧状の形状が採用されていることに着目した。
【０００８】
すなわち、このような従来の成形ロールを使用すると、成形プロセスの各段階において角管の辺部の各部位となる素管部分の直線化は同じペースで逐次に行なわれることになるが、角部（図４（イ）のａおよび図４（ロ）のＡ部分）と辺部の仕上げが行なわれるプロセスの最終段階では、角部に隣接する辺部部分（以下、肩部とする。図４（イ）のｂおよび図４（ロ）のＢ部分）においては、辺部の中央部分（図４（イ）におけるｃ及び図４（ロ）のＣ部分）に比べて直線化に必要な曲げモーメントを充分得られないため、周方向の絞りや肩部の局部圧延を引き起こして目的の最終形状、とりわけ角部とその近傍の必要な寸法を得ていた。
【０００９】
発明者らは、かかるロール成形機構について鋭意検討の結果、上記問題が原因となって、成形後の角管における角部の曲率のバラツキや辺部の平坦度の悪化など、寸法精度上の問題だけではなく、角部及び肩部における過度な変形のために角管製品の靭性不足を招き、同部位の破壊等が発生しやすい問題があることを知見した。
【００１０】
また、発明者らは、前記特許文献１に開示された成形手段は、確かにロールの兼用化を図るべく開発されたものであるが、各ロールにおけるロールカリバーの曲率が単一あるいは直線状であるため、前述の問題は本質的に解消されないことを見出した。
【００１１】
更に、種々の断面曲率を有する素管を、各々が単一のカリバー曲率を持つロールで成形する場合を考えると、例えば、前記ロールカリバーの曲率半径を、大きな断面曲率半径を持つ素管の成形に使用できるように設定した場合、小さな断面曲率半径を持つ素管にとってはロールカリバーの曲率半径が過大となる。
【００１２】
従って、小さな断面曲率半径を持つ素管は、前記ロールカリバーを用いると、それらの曲率の差から１段あたりの成形量が大きすぎる場合は、製品の辺部にくぼみが発生し易くなり、製品の平坦度を悪化させることとなる。
【００１３】
この問題を軽減、解消するためには、全製品の寸法範囲を複数の段階に分けて、各素管寸法範囲に応じたロールカリバーをそれぞれ用意する必要がある。換言すれば、製品寸法範囲が広い場合は、相当多くのロールと成形段数を準備しなければならないこととなる。その結果、設備コストが高くなり、ロール兼用化の効果が限定されてしまう。
【００１４】
他方、上下成形ロール対及び左右成形ロール対を複数段設けて成形する手段が一般的であるが、設備コストを低減するという観点から、これらの成形段数を可能な限り低減することも強く求められる。更に、設備の保守、維持管理を容易にすることも念頭においた装置設計が必要となる。
【００１５】
本発明の目的は、発明者らが知見した上述の問題を解消し、素管に対して角部と肩部となる予定部位などに過度な負担を与えることなく、円管を角管へとロール成形し、寸法・形状の高精度と内部品質に優れた角管を、ロールの兼用化とともに低コストで製造する角管成形用ロールと角管のロール成形装置及び成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明による角管用の成形ロールは、円断面の丸管を素管とし、前記素管の断面を含む平面内に回転軸が配置される上下成形ロール対及び左右成形ロール対により、逐次に正方形断面または矩形断面の角管に成形する装置に使用される成形ロールであって、角管の角部予定部位に隣接する素管部位（肩部予定部位）の直線化が、他の素管部位（他の辺部予定部位）に対して先行されるように前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率を構成することを特徴とする。
【００１７】
この構成を採ることにより、成形プロセスの初期段階において、肩部となる素管部位の曲げに十分なモーメントを容易に与えることができ、上記素管部位の直線化を完成に近い程度で行なうことができる。従って、角管成形に際して周方向の絞りや肩部の局部圧延が顕著に軽減されるため、得られた製品における角部の曲率の再現性や辺部の平坦度の向上が図れると共に、最終製品における残留応力や加工硬化の低減はもちろん、圧痕やスクラッチと呼ばれる傷の発生も低減される。
【００１８】
本発明の本質であるロールカリバーの構成を換言すれば、本発明による角管用の成形ロールは、当該成形ロール表面の回転軸方向の曲率のうち、前記角管断面の肩部となる素管部位を拘束する曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する曲率よりも小さいことを特徴とする。もちろん、この表現にかかる構成により得られる作用効果は、前記表現にかかる構成の成形ロールと全く同様である。
【００１９】
また、本発明において、前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率は、前記辺部中央となる素管部位を拘束する位置からその両外側に向かって連続または段階的に小さくなるものであってもよい。成形ロールの周面形状において、単に曲率を２段階に分割するのではなく、多段階的にあるいは連続的に曲率を変化させるように選定することにより、異なる製品サイズの成形にロールを兼用しても常に肩部となる素管部位の直線化を他の部位より先行させることができる。
【００２０】
本発明による角管の成形方法並びに成形装置は、上述した、
（１）角管の角部に隣接する肩部となる素管部位の直線化が、角管辺部の他の部分となる素管部位より先行されるように前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率を構成した成形ロール、
（２）成形ロール表面の回転軸方向の曲率のうち、前記角管の角部に隣接する肩部となる素管部位を拘束する曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する曲率よりも小さい構成の成形ロール、
（３）成形ロール表面の回転軸方向の曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する位置からその両外側に向かって連続または段階的に小さくなる構成の成形ロール、を用いることを特徴とする。
【００２１】
本発明の成形方法並びに成形装置では、使用されるロールにより成形の初期段階から肩部となる素管部位に十分な曲げモーメントを与えて直線化することができる。従って、本発明の成形方法により、角管成形に際して従来のような周方向の絞りや肩部の局部圧延を顕著に発生させることがなく、その結果、角部及び肩部に靭性不足の問題が軽減され、得られた角管における角部の曲率の再現性や辺部の平坦度が向上し、最終製品における圧痕やスクラッチも低減される。
【００２２】
また、本発明による角管の成形方法は、前記の本発明の成形ロールを所謂四方ロールに構成して素管を成形する工程、すなわち各１対の上下成形ロール対と左右成形ロール対の各ロール回転軸が一つの素管断面を含む平面内に配置され、かつ（１）〜（３）の構成の成形ロールを用いて前記素管を成形する工程と、前記の本発明の成形ロールを所謂交互二方ロールに構成して素管を成形する工程、すなわち上下成形ロール対と左右成形ロール対の各ロール回転軸がロール対ごとに異なる素管断面を含む平面内に配置され、かつ（１）〜（３）の構成の成形ロールを用いて前記素管を成形する工程、とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明では、必要に応じて前記成形工程を種々の組み合せた工程パターンで角管を成形する方法を採用することができる。例えば、成形プロセスの初段と終段に本発明の成形ロールを所謂四方ロールに構成して素管を成形する四方ロール工程を採用し、この両工程間に本発明の成形ロールを所謂交互二方ロールに構成して素管を成形する交互二方ロール工程を入れるプロセス構成がある。
【００２４】
また、本発明による角管の成形方法は、様々な目的に応じて従来公知の種々工程（公知の種々成形ロールスタンド）と組み合せて前記四方ロール工程と交互二方ロール工程を採用したり、上述した本発明の工程パターン中に公知の工程（装置）を入れるなど、種々の工程の組合せを採用できる。
【００２５】
さらに、本発明による角管の成形方法において、本発明の成形ロールを所謂交互二方ロールに構成して素管を成形する工程が含まれる場合は、再成形プロセスの前に予め角管断面の角部となる素管部位を加熱し、該工程の効率を高めることができる。
【００２６】
本発明による角管成形装置は、上述した本発明の成形ロールを所謂四方ロールに構成して素管を成形する工程と、該成形ロールを所謂交互二方ロールに構成して素管を成形する工程とを具体化した、四方ロール構成と二方ロール構成の各成形ロールスタンドを、選定した種々の工程パターンを実現すべく必要な段数で配置したロール成形ラインを特徴とする。
【００２７】
例えば、再成形装置の初段と終段に本発明の成形ロールで構成した四方ロールスタンドを採用し、これらのスタンド間に本発明の成形ロールで構成した二方ロールスタンドを単数又は複数配置する装置構成等、種々のスタンド組合せを採用できる。また、本発明による角管成形装置において、前記成形ロールスタンドによる成形前に、角管断面の角部となる素管部位を予め加熱する加熱手段を備えた構成を採用することができる。
【００２８】
なお、複数段の成形ロールスタンドを備える成形装置が一般的であるが、その中には、事前に素管の真円化を図ると共に推力を増強する目的で設けられた予備的な成形スタンドも存在する場合がある。しかし、これらは直接的には角管の成形に寄与するものではないため、本発明における角管成形プロセスの成形段数には数えない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の成形ロールを採る成形方法、成形装置によると、角管の再成形プロセスの初期段階で、角管の角部に隣接する肩部となる素管部位の直線化が他の素管部位より先行され、目的の製品形状・寸法を仕上げるためのプロセス最終段階での周方向の絞りや肩部の局部圧延への依存度を顕著に低減することができる。その結果、角部及びその隣接部位に靭性不足の問題が軽減され、得られた角管における角部の曲率の再現性や辺部の平坦度が向上し、最終製品における圧痕やスクラッチが低減される。
【００３０】
上記効果以外に、本発明により前記特許文献１に開示された成形手段がより有効となる。すなわち、本発明の角管成形ロールのカリバー曲率の構成により、前記したロール兼用化における異なる素管径と単一のカリバー曲率半径との適合性の問題が解消され、全製品寸法範囲を多数のグループに分けてそれぞれのロール組で対応するような従来の対策が必要でなくなり、成形ロールの数と成形段数が大幅に削減される。
【００３１】
また、本発明の二方ロール構成の場合は、素管断面が上下或いは左右の方向からロールに押下されて成形される際に、拘束のない他方の素管部位が外側に膨らんで曲げ戻しが発生する傾向が強いため、従来の四方ロール構成の場合に比べて、角部の位置が定められにくく且つ辺部の成形効率が悪く、より多くの成形段数を使用し丁寧に逐次成形を行なう必要がある。
【００３２】
本発明では、四方ロール構成と二方ロール構成を組合せて種々のパターンのプロセスを構成することにより、ロール兼用化効果と設備コストとの最適なバランスを図る。例えば、成形プロセスの最初の段階に四方ロール構成の成形スタンドを配置し、角管の角部予定部位の位置を正確に決めてから、二方ロール構成の成形スタンドを設けることによって、二方ロール構成の成形効率を高めることができる。また、プロセスの最終段階に四方ロール構成の成形スタンドを配置することによって、角部形状と寸法の仕上げがより確実に行なわれ、装置全体の成形段数を大幅に低減することができる。
【００３３】
また、二方ロール構成の成形効率を高めるもう一つの方策として、本発明では、前記角管再成形プロセスの前に予め角管断面の角部となる素管部位を加熱したのち、本発明の成形ロールを二方ロールに構成して素管を成形する工程を採用することができる。角部となる素管部位が局部的に加熱され、他の素管部位に比べて変形抵抗が小さくなるため、二方ロールによる成形における拘束のない素管部位の曲げ戻し現象が抑止され、加熱を伴わない成形に比較して四方ロールスタンドへの依存度が低くなり、ロール交換が必要な四方ロールスタンドの数を更に減らすこともできる。
【００３４】
更に、角部の予定部位を予め加熱してから成形するため、素管の残留応力と加工硬化の履歴を解消すると共に、再成形プロセスによる残留応力や加工硬化を有効に抑止し、より高品質の角管製品を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。尚、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３６】
第１の実施形態
図１は、本発明の角管成形装置の第１の実施形態の斜視図を示すものである。本実施形態における角管成形装置は、１０段の成形ロール対から構成されている。その中で、最初に素管の成形を行う成形ロールスタンド１０（以下、最上流側成形ロールスタンドとする。）と、最後に成形を行う成形ロールスタンド３０（以下、最下流側成形ロールスタンドとする。）は、上下成形ロール対及び左右成形ロール対の各ロール回転軸がひとつの素管断面を含む平面内にあるように配置されている所謂四方ロール構成のスタンドである。
【００３７】
他方、前記最上流側成形ロールスタンド１０と最下流側成形ロールスタンド３０との間に配置された成形ロールスタンド２０は、４段からなる上下成形ロール対２１ａ乃至２４ａと、４段からなる左右成形ロール対２１ｂ乃至２４ｂから構成されており、これらの成形ロールスタンド２０の各スタンドのロール回転軸はロール対ごとに異なる素管断面を含む平面内に配置されている、所謂二方ロール構成の成形ロールスタンドである。そして、上下成形ロール対２１ａ乃至２４ａと左右成形ロール対２１ｂ乃至２４ｂとが所定の間隔で交互に配置されている。尚、図示しないが、各成形ロールは、公知の駆動装置により駆動する。
【００３８】
そして、前記全ての成形ロールは、該ロールによる肩部となる素管部位の直線化が他の素管部位より先行されるように該ロール表面の回転軸方向の曲率が構成されている。例えば、図２に示すように、前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率のうち、前記角管の角部に隣接する肩部となる素管部位を拘束する曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する曲率よりも小さい。
【００３９】
成形ロールについて、更に好ましい態様としては、図３に示すような前記成形ロール表面の回転軸方向の曲率が、前記角管断面の辺部中央となる素管部位を拘束する位置からその両外側に向かって連続または段階的に小さくなる成形ロールを使用することができる。図中の曲率半径Ｒ１、Ｒ２……、Ｒｎは、成形する素管の外径範囲や素管の材質等により適宜選定される。
【００４０】
尚、素管の四方を同時に拘束する計８個の成形ロール１０、３０は、製品辺部寸法の変化に従って交換する必要があるが、８段の二方成形ロール（２１ａ乃至２４ａ及び２１ｂ乃至２４ｂ）は、全て兼用ロールである。これは、各成形ロールの表面形状が複数の曲率から構成されているからである。例えば、素管外径が小さい場合は、平均的に曲率半径の小さなロール中央付近のカリバー部分が使用されるため、辺部の成形量が過大となってくぼみが発生するようなことがなくなる。
【００４１】
第２の実施形態
図５は、本発明の角管成形装置の第２の実施形態の斜視図を示すものである。本実施形態における角管成形装置は、８段の成形ロールスタンドから構成されている。前記８段の成形ロール対は、４段からなる上下成形ロール対２１ａ乃至２４ａと、同じく４段からなる左右成形ロール対２１ｂ乃至２４ｂから構成されている。そして、上下成形ロール対と左右成形ロール対とが所定の間隔で交互に配置されている。
【００４２】
尚、前記全ての成形ロールは、第１の実施形態と同様のものを使用している。例えば、図２または図３で示される成形ロールが好適である。更に、本実施形態では、各成形ロール対よりも上流側に、最終的に角管断面の角部となる素管部位を加熱する加熱装置４０を備えている。
【００４３】
すなわち、角管断面の角部となる素管部位を加熱したのち、第１の実施形態と同様の構成を有する上下二方ロールスタンド及び左右二方ロールスタンドにより角管を成形するものである。様々な加熱手段が考えられるが、制御装置により温度管理がなされ、素管材質の変形抵抗値が著しく低下する温度範囲を材質ごとに適宜選定して加熱できるものが望ましい。例えば、本実施形態は、中周波誘導加熱装置を用いる。この種の加熱装置は、製品の肉厚・角部の断面積及び成形速度に応じて周波数や入力電流値を適宜選定することによって加熱温度管理を行なうことができる
【００４４】
本実施形態に示すように、角管再成形プロセスの前に角部となる素管部位を加熱することにより、兼用二方ロールによる成形の確実性が大幅に改善されるため、ロール交換が必要な四方ロールスタンドの数を減らすか完全に無くすことが可能であり、ロール兼用化の効果が一層高くなる。
【実施例】
【００４５】
以下に、発明者らが本発明の第１および第２の実施形態により、表１に示す成形条件について、角管成形の実機テストと数値シミュレーションを行った実施例を、図６及び図７に示す前述の従来技術の場合と比較して表２に示す。
【００４６】
尚、図７は、前記特許文献１に記載した、二方ロールのみで構成された成形装置であって、個々の成形ロールの表面形状は単一の曲率を有するものである。また、表中の「従来（１）」は図６に係る従来技術の場合、「従来（２）」は図７に係る従来技術の場合を示す。そして、「本発明（１）」は本発明の第１の実施形態の一例であり、「本発明（２）」は本発明の第２の実施形態の一例である。
【００４７】
成形装置の可能な成形範囲は、表１に示した通りの計１７種類の角管製品が含まれている。四方ロール成形スタンドでは、各ロールの回転軸が同一の平面内に配置されるため、機械の干渉により上下成形ロール対と左右成形ロール対のいずれかしか駆動することができない。一般に、上下ロール対のみ駆動の成形スタンドが殆どであり、これらのスタンドだけでは安定した成形速度を確保するための推力を得ることは困難である。そのため、通常、四方ロールスタンドからなる従来の角管成形装置（表２における「従来（１）」）の上流側に、推力増強を目的とする２段の四方ロールスタンドが設けられ、また、これらのスタンドには、素管の寸法の種類に応じた数のロールを用意しなければならない。
【００４８】
一方、二方ロール成形スタンドの場合は、前記機械干渉の問題が存在せず、上下成形ロール対と左右成形ロール対の駆動が共に可能となり、充分な推力を得られる。その結果、従来のように他の成形スタンドを設ける必要がない。
【００４９】
表２に示すように、「従来（１）」の場合は、表１の製品範囲をカバーするには多くの成形ロールが必要で、多大なコストとなる。そのうえ、ロール交換作業の負担が大きく、生産性に劣る。また、「従来（２）」の場合は、完全なロール兼用化を可能にし、必要な成形ロールの数を大幅に減らすことができるが、表１の製品範囲をカバーするには、数多くの成形段数が必要なため、ロール位置制御システムを含む設備のコストとメンテが大きな負担となる。
【００５０】
一方、「本発明（１）」は、角管再成形プロセスの最上流と最下流にそれぞれ四方ロールスタンドを設けることにより、これらの成形スタンドには、製品寸法毎に専用ロールを用意しなければならないが、「従来（２）」に比べて二方ロールスタンドの数が大幅に縮小され、全体としての設備コストと生産性のバランスがよく取れる。また、「本発明（２）」は、角部となる素管部位を予め加熱しその変形抵抗を低減することにより、四方ロールスタンドを使用する必要がなくなり、「本発明（１）」よりも、成形スタンドと成形ロールの数を更に大幅に減らすことが可能で、生産性を一層高めることができる。
【００５１】
更に、同じ寸法の角管製品の成形に必要な素管径は、「従来（１）」と「従来（２）」に比べて、「本発明（１）」と「本発明（２）」の場合は、製品寸法によって１．０〜２．０％の減少が確認されている。これは、本発明の成形ロールと成形方法を用いることによって成形中素管に対する絞りと圧延現象が軽減されるからである。
【００５２】
【表１】
2006150377.tif 000003
【００５３】
【表２】
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【００５４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、実施例に明らかなように、目的の製品形状・寸法を仕上げるためのプロセス最終段階での周方向の絞りや肩部の局部圧延への依存度を顕著に低減することができ、角部及びその隣接部位に靭性不足の問題が軽減され、得られた角管における角部の曲率の再現性や辺部の平坦度が向上して、丸管から高品質の角管を製造できると共に、ロール兼用化における異なる素管径と単一のカリバー曲率半径との適合性の問題が解消され、成形ロールの数と成形段数が大幅に削減されて成形ロールの兼用化が達成でき、且つ材料の経済的な利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る角管成形装置の概略構成を示す斜視説明図である。
【図２】本発明の２つの曲率からなる外周形状を有する成形ロールの一例の正面説明図である。
【図３】本発明の３以上の曲率からなる外周形状を有する成形ロールの一例の正面説明図である。
【図４】イは素管の部位を示す説明図、ロは角管の各部位を示す説明図であり、ａ〜ｃとＡ〜Ｃは対応する素管と角管の部位を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る角管成形装置の概略構成を示す斜視説明図である。
【図６】従来の単一曲率からなる外周形状を有する成形ロールによる角管成形装置の概略構成を示す斜視図である。
【図７】従来の単一曲率からなる外周形状を有する成形ロールによる別の角管成形装置の概略構成を示す斜視図である。
【図８】従来のＶ字型凹部の成形面を有する成形ロールの正面図である。
【図９】従来の単一曲率からなる外周形状を有する成形ロールの正面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  四方拘束成形ロール
２０  二方拘束成形ロール
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ  二方拘束成形ロールの上下方向のロール
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ  二方拘束成形ロールの左右方向のロール
３０  四方拘束成形ロール
４０  加熱装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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