(57)【要約】  【課題】成形時における脆化現象の発生を抑え、かつ、最終断面形状又は最終断面形状に近い形状に成形後、曲げ加工を行わなくても残留応力を取り除くことができるとともに、小さな荷重で成形することができる冷間ロール成形機及び冷間ロール成形方法を提供する。  【解決手段】帯状の鋼板１００を回転している１対のロール１２，１３間に通して鋼板１００に成形応力を作用させ、鋼板１００を所望する形状に加工する冷間ロール成形機において、上ロール１２を鋼板１００の移動方向に回転させるロール回転機構部１４と、上ロール１２を振動させて下ロール１３に鋼板１００を介して打ち付ける振動付加部１６と、ロール回転機構部１４におけるロールの回転駆動力と振動付加部１６の振動発生力を付与する回転モータ１１と、を備える振動付加冷間ロール成形機。【選択図】図１
2011230172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転している１対のロール間に帯状の鋼板を通して該鋼板に成形応力を作用させ、該鋼板を所望する形状に加工する冷間ロール成形機において、
前記１対のロールの少なくとも一方のロールを前記鋼板の移動方向に回転駆動させるロール回転機構部と、
前記１対のロールの一方のロールを振動させて、該一方のロールを他方のロールに前記鋼板を介して打ち付ける振動付加部と、
前記ロール回転機構部における前記ロールの回転駆動力と前記振動付加部の振動発生力を付与する駆動手段と、
を備えることを特徴とする振動付加冷間ロール成形機。
【請求項２】
上記駆動手段は回転モータであり、上記振動付加部は前記回転モータの回転を往復振動に変えて上記一方のロールに伝達する偏心カム部を有してなることを特徴とする請求項１記載の振動付加冷間ロール成形機。
【請求項３】
上記回転モータは、上記振動付加部と上記ロール回転機構部に動力連結されてなることを特徴とする請求項２記載の振動付加冷間ロール成形機。
【請求項４】
回転している１対のロール間に帯状の鋼板を通して該鋼板に成形応力を作用させ、該鋼板を所望する形状に加工する冷間ロール成形方法において、前記１対のロールの一方のロールに振動を付加し、該振動により一方のロールを他方のロールに前記鋼板を介して打ち付けながら加工することを特徴とする冷間ロール成形方法。
【請求項５】
上記鋼板として高張力鋼板を使用することを特徴とする請求項４記載の冷間ロール成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動付加冷間ロール成形機及び冷間ロール成形方法に関するものであり、特に、鋼板の曲げ角部に割れを発生させることなく、所望する形状に成形することができる振動付加冷間ロール成形機及び冷間ロール成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日の自動車産業等をめぐる環境は、めまぐるしく変化し、自動車用部品の更なる軽量化が求められている。一方、日本、米国、欧州等における衝突規制は益々厳しくなり、自動車用部品の強度を更に強化することが要求され、これが部品の重量化を引き起こす要因となっている。
【０００３】
そこで自動車用部品を軽量化し、かつ強化するという、この相反する要求を同時に満たし得る材料として、高張力鋼板が注目されている。しかし、高張力鋼板は、自動車用部品を軽量化し、かつ強度を強化することは可能であるとしても、高張力鋼板の特性上、プレス成形が困難であるという弱点がある。
【０００４】
また、プレス成形に代わる高張力鋼板の成形技術として、ロールフォーム成形が知られている(例えば、特許文献１参照)。ロールフォーム成形は、回転するロールの間に帯状の鋼板を通すことで、徐々に成形する加工方法であり、連続した断面形状をもつ部品の成形に適している。
【０００５】
前記ロールフォーム成形は、多段成形であるため、発生し得るひずみを一様化でき、寸法精度のコントロールが可能であり、また、プレス成形ではできない断面形状を作成できる。
【０００６】
例えば特許文献１は、切断口変形の防止を目的として、冷間ロール成形方法において、最終断面形状又はこれに近い形状に成形後、曲げ加工を行い、残留応力を除去することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−９９７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、冷間ロール成形は、上述したような特徴をもつが、高張力鋼板を成形したとき、材料の延び不足から曲げ角部に割れが作られ、脆化現象が発生することが知られている。さらに、寸法精度を上げるには、最終断面形状又はこれに近い形状に成形後、曲げ加工を行い、残留応力を除去することが必要で、作業性が悪いという問題点があった。
【０００９】
そこで、成形時における脆化現象の発生を抑え、かつ、最終断面形状又は最終断面形状に近い形状に成形後、曲げ加工を行わなくても残留応力を取り除くことができるとともに、小さな荷重で成形することができるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、回転している１対のロール間に帯状の鋼板を通して該鋼板に成形応力を作用させ、該鋼板を所望する形状に加工する冷間ロール成形機において、前記１対のロールの少なくとも一方のロールを前記鋼板の移動方向に回転駆動させるロール回転機構部と、前記１対のロールの一方のロールを振動させて他方のロールに前記鋼板を介して打ち付ける振動付加部と、前記ロール回転機構部における前記ロールの回転駆動力と前記振動付加部の振動発生力を付与する駆動手段と、を備える振動付加冷間ロール成形機を提供する。
【００１１】
この構成によれば、１対のロールの一方のロールを振動させて、該一方のロールを他方のロールに前記鋼板を介して打ち付けながら成形することにより、低荷重で、かつ、鋼板の残留応力を取り除きながら該鋼板を所望する形状に加工することができる。また、残留応力を取り除きながら低荷重加工を行うことにより、成形時における脆化現象の発生を抑えることもでき、強度の強化が図れる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、上記駆動手段は回転モータであり、上記振動付加部は前記回転モータの回転を往復振動に変えて上記一方のロールに伝達する偏心カム部を有してなる振動付加冷間ロール成形機を提供する。
【００１３】
この構成によれば、回転モータの回転により振動付加部の偏心カム部を回転させて、ロールに振動を付加することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の構成において、上記回転モータは、上記振動付加部と上記ロール回転機構部に動力連結されてなる振動付加冷間ロール成形機を提供する。
【００１５】
この構成によれば、１つの回転モータの動力を使用して、振動付加部における振動と、ロール回転機構部における回転を発生させることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、回転している１対のロール間に帯状の鋼板を通して該鋼板に成形応力を作用させ、該鋼板を所望する形状に加工する冷間ロール成形方法において、前記１対のロールの一方のロールに振動を付加し、該振動により一方のロールを他方のロールに前記鋼板を介して打ち付けながら加工する冷間ロール成形方法を提供する。
【００１７】
この方法によれば、１対のロールの一方のロールを振動させて、該振動により一方のロールを他方のロールに前記鋼板を介して打ち付けながら成形することにより、低荷重で、かつ、鋼板の残留応力を取り除きながら該鋼板を所望する形状に加工することができる。また、残留応力を取り除きながら低荷重加工を行うことにより、成形時における脆化現象の発生を抑えることもでき、強度の強化が図れる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の構成において、上記鋼板として高張力鋼板を使用する冷間ロール成形方法を提供する。
【００１９】
この方法によれば、さらに低荷重加工が可能で、また、加工後における変形が少ない成形を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明は、鋼板の残留応力を取り除きながら低荷重での加工を行うことができるので、鋼板成形時における脆化現象の発生が抑えられ、加工精度の向上と強度の強化を図ることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、ロール振動機構部の回転モータの回転とロール振動機構部の偏心カム部の回転動作によりロールに振動を付加することができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、構造の簡略化及びコスト低減が可能になる効果が期待できる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、１つの回転モータの回転力により、振動付加部における振動とロール回転機構部によるロールの回転を行わせることができるので、請求項２記載の発明の効果に加えて、さらに構造の簡略化及びコスト低減が可能になる効果が期待できる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、鋼板の残留応力を取り除きながら低荷重での加工を行うことができるので、鋼板成形時における脆化現象の発生が抑えられ、加工精度の向上と強度の強化を図ることができる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、低荷重加工が可能で、かつ、加工後における変形を少なくすることができるので、請求項４記載の発明の効果に加えて、さらに加工精度の向上と強度の強化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例を概略的に示す振動付加冷間ロール成形機の正面図。
【図２】同上振動付加冷間ロール成形機の要部平面図。
【図３】同上振動付加冷間ロール成形機の要部側面図。
【図４】同上振動付加冷間ロール成形機における偏心カム部の説明図。
【図５】成形鋼板の断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、成形時における脆化現象の発生を抑え、かつ、最終断面形状又は最終断面形状に近い形状に成形後、曲げ加工を行わなくても残留応力を取り除くことができるとともに、小さな荷重で成形することができるようにするという目的を達成するために、回転している１対のロール間に帯状の鋼板を通して該鋼板に成形応力を作用させ、該鋼板を所望する形状に加工する冷間ロール成形機において、前記１対のロールの少なくとも一方のロールを前記鋼板の移動方向に回転駆動させるロール回転機構部と、前記１対のロールの一方のロールを振動させて他方のロールに前記鋼板を介して打ち付ける振動付加部と、前記ロール回転機構部における前記ロールの回転駆動力と前記振動付加部の振動発生力を付与する駆動手段と、を備えたことにより実現した。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明に係る振動付加冷間ロール成形機の一実施例を示すもので、図１はその正面図、図２はその平面図、図３はその側面図である。以下の説明において、図１の紙面に垂直な方向を成形機の前後、上下方向を成形機の上下、左右方向を成形機の左右として説明する。
【００２８】
図１乃至図３において、振動付加冷間ロール成形機１０(以下、「ロール成形機１０」という)は、例えば図５に示す断面形状をした帯状の鋼板１００を成形するための絞りロール成形機で、駆動手段としての無段変速機付の回転モータ１１と、上ロール１２と、下ロール１３と、上部ロール回転機構部１４と、下部ロール回転機構部１５と、前記上ロール１２に上下方向の振動を付加する振動付加部１６と、ベース１７に固定されている左右のスタンド１８，１９等により構成されている。
【００２９】
前記上部ロール回転機構部１４は、前記上ロール１２と一体に回転する上回転軸２０を備え、該上回転軸２０は左右の軸受２１，２１により回転自在に支持されている。また、該上回転軸２０の一端側は、自在継手(図示せず)を介して前記回転モータ１１と動力連結されており、該回転モータ１１の回転を受けて前記上ロール１２と一体に鋼板１００の移動方向に回転するようになっている。
【００３０】
前記下部ロール回転機構部１５は、前記下ロール１３と一体に回転する下回転軸２２を備え、該下回転軸２２は左右の軸受２３，２３を介して前記スタンド１８，１９に回転自在に支持されている。
【００３１】
前記上ロール１２は、概略コーン形状をしたロールであり、前記下ロール１３は概略ボビン形状をしたロールである。そして、該上ロール１２と該下ロール１３との間に前記帯状をした鋼板１００を、該上ロール１２と該下ロール１３を回転させながら通すことにより、該上ロール１２と該下ロール１３から該鋼板１００に成形応力を作用させて、図５に示す断面形状をした鋼板１００を連続して形成することができるようになっている。
【００３２】
前記振動付加部１６は、左右の軸受２４，２４を介して前記スタンド１８，１９に回転自在に支持されている回転軸２５と、該回転軸２５に一体回転可能に取り付けられた偏心カム部２６を備えている。また、該回転軸２５一端側は、前記回転モータ１１と動力連結されており、該回転モータ１１の回転を受けて回転するようになっている。
【００３３】
前記偏心カム部２６は、前記回転軸２５の回転を上下方向の移動、すなわち振動に変換して、前記上ロール１２を前記上ロール回転機構部１４と共に上下方向に振動させるものである。該偏心カム部２６は、前記回転軸２５と一体に回転する偏心カラーでなる偏心カム２７と、該偏心カム２７に滑り結合され、該偏心カム２７の回転に伴って上下方向に往復移動する従動部材２８と、該従動部材２８と一体移動可能に連結されている上ロール保持部材２９を備えている。また、該上ロール保持部材２９には、前記左右の軸受２１，２１を介して前記上回転軸２０及び前記上ロール１２が取り付けられている。
【００３４】
すなわち、図４に示すように、偏心カム２７の中心Ｏ１は、前記回転軸２５の回転中心Ｏ２に対してσ変位しており、該回転軸２５を回転させると該偏心カム２７に接している従動部材２８が２σ分上下方向に移動を繰り返して振動するようになっている。なお、符号３０は、回転軸２５と偏心カム２７を一体回転可能に連結している埋め込みナットである。
【００３５】
このように構成されたロール成形機１０は、例えば多段成形を行うロールフォーマーの最終段に配置されて鋼板１００の最終断面形状を形成する。
【００３６】
次に、前記ロール成形機１０の動作を、鋼板１００の最終断面形状を形成する場合として説明する。前記回転モータ１１が駆動されると、該回転モータ１１の回転により、前記上ロール回転機構部１４の前記上回転軸２０が前記上ロール１２と一体に回転するとともに、前記振動付加部１６の前記回転軸２５が前記偏心カム部２６の前記偏心カム２７と一体に回転する。
【００３７】
前記上ロール１２が回転しているとき、該上ロール１２と前記下ロール１３との間に帯状をした前記鋼板１００を差し込み誘引させると、該鋼板１００が該下ロール１３の回転を伴って、該上ロール１２と該下ロール１３の間を通過し、その通過時に該鋼板１００が該上ロール１２と該下ロール１３からの成形応力を受けて所定の最終形状に折り曲げ成形されながら下流側に送られて行く。
【００３８】
また、前記上ロール１２は、前記振動付加部１６の前記回転軸２５が前記偏心カム２７と一体に回転することにより、前記上回転軸２０と共に上下方向に振動し、この振動を該上ロール１２と前記下ロール１３の間を通過している前記鋼板１００に付加する。すなわち、鋼板１００が該上ロール１２と該下ロール１３の間を通過するとき、該上ロール１２は振動により下ロール１３に前記鋼板１００を介して打ち付けられる。
【００３９】
このように前記上ロール１２に振動を付加し、この振動により該上ロール１２を前記下ロール１３に前記鋼板１００を介して打ち付けながら成形すると、低荷重で、かつ、該鋼板１００の残留応力を取り除きながら所望する形状に加工することができる。また、残留応力を取り除きながら低荷重加工を行うことにより、前記鋼板１００に対する脆化現象の発生を抑えることができ、該鋼板１００の強度の強化が図れることになる。
【００４０】
なお、上記実施例では、上ロール１２の振動振幅数は約数１０Ｈｚ、鋼板１００の送り速度は毎分約数１０ｍｍである。しかし、この振動振幅数及び鋼板の送り速度は、鋼板１００の材質等によって適宜設定されるものである。また、実験によれば、鋼板１００として冷間圧延鋼板(例えば、ＳＰＣＣ)を使用した場合よりも高張力鋼板(例えば、ＪＳＣ９８０Ｙ)を使用した場合の方が、より残留応力を取り除いた状態で、かつ、低荷重加工を行うことができることがわかった。
【００４１】
したがって、このロール成形機１０において、高張力鋼板を使用して成形すると、成形時における脆化現象の発生を抑えることもでき、より一層強度の強化が図れることになる。また、プレス成形が困難であった高張力鋼板を使用して自動車部品等を形成し、部品の軽量化を容易に図ることが可能になる。
【００４２】
なお、上記実施例では、多段成形を行うロールフォーマーの最終段に配置されて鋼板１００の最終断面形状を形成する場合について説明したが、必ずしも最終段に配置しなくても、中間段に配置されてもよい。
【００４３】
また、前記上ロール回転機構部１４及び前記振動付加部１６を駆動する手段として回転モータ１１を使用した構造を開示したが、回転モータ１１以外の駆動手段であってもよい。
【００４４】
さらに、上ロール１２に振動を付加する振動付加部１６では、偏心カム２７と従動部材２８を使用して振動を発生するようにした構造を開示したが、これ以外の構造をした振動発生器を使用してもよい。
【００４５】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は自動車の車体の成形等、塑性加工の分野に応用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０      振動付加冷間ロール成形機
１１      回転モータ(駆動手段)
１２      上ロール
１３      下ロール
１４      上ロール回転機構部
１５      下ロール回転機構部
１６      振動付加部
２０      上回転軸
２２      下回転軸
２５      回転軸
２６      偏心カム部
２７      偏心カム
２８      従動部材
２９      上ロール保持部材
１００    鋼板
【図１】
2011230172.tif 000003
【図２】
2011230172.tif 000004
【図３】
2011230172.tif 000005
【図４】
2011230172.tif 000006
【図５】
2011230172.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月31日(2010.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
また、プレス成形に代わる高張力鋼板の冷間ロール成形技術として、冷間ロール成形機が知られている(例えば、特許文献１参照)。冷間ロール成形機は、回転するロールの間に帯状の鋼板を通すことで、徐々に成形する加工方法であり、連続した断面形状をもつ部品の成形に適している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
前記冷間ロール成形は、多段成形であるため、発生し得るひずみを一様化でき、寸法精度のコントロールが可能であり、また、プレス成形ではできない断面形状を作成できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
例えば特許文献１は、切断口変形の防止を目的として、冷間ロール成形方法において、最終断面形状又はこれに近い形状に成形後、過大曲げ加工と曲げ戻しを行い、残留応力を除去することを提案している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明は、成形時における脆化現象の発生を抑え、かつ、最終断面形状又は最終断面形状に近い形状に成形後、過大曲げ加工と曲げ戻しを行わなくても残留応力を軽減することができるとともに、小さな荷重で成形することができるようにするという目的を達成するために、回転している１対のロール間に帯状の鋼板を通して該鋼板に成形応力を作用させ、該鋼板を所望する形状に加工する冷間ロール成形機において、前記１対のロールの少なくとも一方のロールを前記鋼板の移動方向に回転駆動させるロール回転機構部と、前記１対のロールの一方のロールを振動させて他方のロールに前記鋼板を介して打ち付ける振動付加部と、前記ロール回転機構部における前記ロールの回転駆動力と前記振動付加部の振動発生力を付与する駆動手段と、を備えたことにより実現した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
このように構成されたロール成形機１０は、例えば多段成形を行う冷間ロール成形機の最終段に配置されて鋼板１００の最終断面形状を形成する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
なお、上記実施例では、多段成形を行う冷間ロール成形機の最終段に配置されて鋼板１００の最終断面形状を形成する場合について説明したが、必ずしも最終段に配置しなくても、中間段に配置されてもよい。