(57)【要約】      （修正有）【課題】しわの発生を抑制することが可能な圧延曲げ加工装置を提供する。【解決手段】圧延曲げ加工装置１０は、圧延部４０と、張力付与部５０とを備える。圧延部４０は、圧延量が幅方向で変化するように帯状部材２０を圧延して曲げる。張力付与部５０は、圧延部４０による圧延後の位置で帯状部材２０に圧延方向に張力を付与する。このように圧延後の位置で帯状部材２０に圧延方向に張力を付与することで、しわ発生の要因となる残留圧縮応力が低減されるので、しわの発生を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延量が幅方向で変化するように帯状部材（２０，３０）を圧延して曲げる圧延部（４０）と、
前記圧延部による圧延後の位置で前記帯状部材に圧延方向に張力を付与する張力付与部（５０，５０２，５０３）と、を備える圧延曲げ加工装置。
【請求項２】
前記張力付与部による張力付与方向（ｆ）は、前記圧延部による圧延位置での前記帯状部材の圧延方向（ｄ）とは異なる、請求項１に記載の圧延曲げ加工装置。
【請求項３】
前記圧延部による圧延前の位置で前記帯状部材の板厚方向への移動および幅方向への移動を制限し、前記帯状部材の搬送方向への移動を案内する入口ガイド（６０）をさらに備える請求項１または２に記載の圧延曲げ加工装置。
【請求項４】
前記圧延部による圧延後の位置で前記帯状部材の板厚方向への移動、および、前記帯状部材の曲げの外径方向または内径方向への移動を制限し、前記帯状部材の搬送方向への移動を案内する出口ガイド（６５）をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧延曲げ加工装置。
【請求項５】
前記圧延部は、前記帯状部材を板厚方向に挟みながら回転する一対の圧延ローラ（４１，４２）を含み、
前記張力付与部は、前記帯状部材を板厚方向に挟みながら回転する一対の張力付与ローラ（５１，５２，５１２，５２２，５１３，５２３）を含み、
前記張力付与ローラは、前記圧延ローラに対して非平行に配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧延曲げ加工装置。
【請求項６】
前記張力付与ローラのうち前記帯状部材に接触する部分の軸方向中央位置の周速（ｖ２）は、前記圧延ローラのうち前記帯状部材に接触する部分の軸方向中央位置の周速（ｖ１）よりも速い請求項５に記載の圧延曲げ加工装置。
【請求項７】
前記張力付与ローラのうち前記帯状部材に接触する部分の外径は、軸方向の一方から他方にかけて大きくなっている請求項６に記載の圧延曲げ加工装置。
【請求項８】
前記張力付与ローラ（５０３）は、前記帯状部材の幅方向に移動可能である請求項５〜７のいずれか一項に記載の圧延曲げ加工装置。
【請求項９】
前記帯状部材の機械的特性および寸法を検出する検出部（８１）と、
前記帯状部材の機械的特性および寸法に応じて、前記圧延部による圧延量、および、前記張力付与ローラの位置を変更する加工条件変更部（８２）と、をさらに備える請求項８に記載の圧延曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延曲げ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、帯状部材を螺旋状に巻回する技術がある。例えば、特許文献１に記載されている技術は、モータのステータコアを製造する際に用いられるものである。この技術は帯状の鋼板を、帯状のヨーク部と櫛歯を有するように打ち抜き加工をした後、そのヨーク部を引き伸ばして櫛歯を内周側にするとともにヨーク部を外周側にし、螺旋状に巻回する技術である。このような帯状部材を螺旋状に巻回する技術には、特許文献１に記載されている技術の他に、たとえば、特許文献２のように、帯状部材に対しテーパローラ等を用いて定曲率の圧延をして、帯状部材を曲げる圧延技術もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２３４５６号
【特許文献２】特開２０１６−２１４０５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような圧延技術を用いると、帯状部材にしわが発生しやすくなる。このしわは、特に、帯状部材の板幅を板厚で割った値が大きくなるほど発生しやすくなる。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、しわの発生を抑制することが可能な圧延曲げ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧延曲げ加工装置は、圧延量が幅方向で変化するように帯状部材（２０，３０）を圧延して曲げる圧延部（４０）と、
圧延ローラによる圧延後の位置で帯状部材に圧延方向に張力を付与する張力付与部（５０，５０２，５０３）と、を備える。
【０００７】
このように圧延後の位置で帯状部材に圧延方向に張力を付与することで、しわ発生の要因となる残留圧縮応力が低減されるので、しわの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】テーパローラを用いて帯状の鋼板を圧延する状態を示す図である。
【図２】第１実施形態による圧延曲げ加工装置の概略構成を示す図である。
【図３】第１実施形態による図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】第１実施形態による図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】第２実施形態の圧延曲げ加工装置を図２と同様に示す図である。
【図６】第２実施形態による図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】第３実施形態の圧延曲げ加工装置を図２と同様に示す図である。
【図８】第３実施形態による図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】第４実施形態の圧延曲げ加工装置を図２と同様に示す図である。
【図１０】第４実施形態の圧延曲げ加工装置の加工条件変更部が実行する処理を説明するフロー図である。
【図１１】第５実施形態の圧延曲げ加工装置を図２と同様に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず図１を参照して、帯状部材の鋼板３をテーパローラ２で圧延してエッジワイズ方向に曲げる過程で「しわ」が発生するメカニズムを説明する。「エッジワイズ方向に曲げる」とは、帯状部材を横断面のエッジ側（すなわち短辺側）に曲げることである。テーパローラ２は矢印ａ方向に回転する。テーパローラ２の小径側４による潰し量（すなわち圧延量）よりも大径側５による潰し量を大きくすることで、鋼板３の幅方向の一方側６から他方側７にかけて圧延方向ｂの延び量が大きくなる。この潰し量の差を利用して帯状部材をエッジワイズ方向に曲げる加工のことを、圧延曲げ加工という。
【００１０】
理想の状態においては、テーパローラ２により押し込まれた材料が圧延方向に流動する。このとき、材料流動と圧力分布とが一致する。しかし、実際の状態においては、鋼板３の端部は幅方向に拘束されないことから、端部の材料が圧延方向だけでなく幅方向にも流動する。これにより材料流動と圧力分布とが不一致となる。圧延後の鋼板３の端部には圧縮応力が残留し、その圧縮応力が座屈応力よりも大きい場合、しわが発生する。
【００１１】
以下、圧延曲げ加工装置の複数の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、他の実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１２】
［第１実施形態］
図２〜図４を用いて第１実施形態について説明する。圧延曲げ加工装置１０は、帯状部材２０に圧延曲げ加工を施す装置であって、圧延部４０、張力付与部５０、入口ガイド６０、出口ガイド６５を備えている。圧延曲げ加工対象としての帯状部材２０には、板幅を板厚で割った値が１０より大きいものが用いられる。
【００１３】
圧延部４０は、帯状部材２０を板厚方向に挟みながら回転する一対の圧延ローラ４１、４２を含み、圧延量が幅方向で変化するように帯状部材を圧延して曲げる。本実施形態では、圧延量は幅方向の一方から他方にかけて大きくなるように設定される。圧延ローラ４１は帯状部材２０の上面２１を押圧する。圧延ローラ４２は帯状部材２０の下面２２を押圧する。圧延ローラ４１、４２のうち帯状部材２０に接触する部分の外径は、軸方向の一方から他方にかけて大きくなっている。本実施形態では、圧延ローラ４１、４２は、外径が回転軸ｃ１，ｃ２に沿って直線的に変化するテーパローラである。また、圧延ローラ４１と圧延ローラ４２は、ほぼ平行に設けられている。
【００１４】
張力付与部５０は、帯状部材２０を板厚方向に挟みながら回転する一対の張力付与ローラ５１、５２を含み、圧延部４０による圧延後の位置で帯状部材２０に圧延方向ｄに張力を付与する。本実施形態では、張力付与ローラ５１、５２は平行ローラである。また、張力付与ローラ５１と張力付与ローラ５２は、ほぼ平行に設けられている。
【００１５】
入口ガイド６０は、圧延部４０による圧延前の位置で帯状部材２０の板厚方向への移動を制限するとともに、帯状部材２０の幅方向への移動を制限する。入口ガイド６０は、帯状部材２０の長尺方向に延びるように筒状に形成されている。入口ガイド６０は、帯状部材２０の上面２１に接触する第１入口ガイド部材６１と、帯状部材２０の下面２２、幅方向の一端面２３、他端面２４に接触する第２入口ガイド部材６２とを有する。
【００１６】
第１入口ガイド部材６１のうち圧延ローラ４１と対向する部分は、凹曲面状に形成されている。第１入口ガイド部材６１は、上面２１に沿って圧延ローラ４１付近まで突き出す突出部６３を有している。第２入口ガイド部材６２のうち圧延ローラ４２と対向する部分は、凹曲面状に形成されている。第２入口ガイド部材６２は、下面２２に沿って圧延ローラ４２付近まで突き出す突出部６４を有している。突出部６３、６４は、帯状部材２０を圧延直前までガイドして圧延部４０に供給する。
【００１７】
出口ガイド６５は、圧延部４０による圧延後の位置で帯状部材２０の曲がり部２５の板厚方向への移動を制限するとともに、曲がり部２５の外径方向または内径方向への移動を制限し、曲がり部２５の搬送方向への移動を案内する。出口ガイド６５は、曲がり部２５の上面２６に接触する第１出口ガイド部材６６と、曲がり部２５の下面２７、幅方向の一端面２８、他端面２９に接触する第２出口ガイド部材６７とを有する。
【００１８】
第１出口ガイド部材６６のうち圧延ローラ４１と対向する部分は、凹曲面状に形成されている。第１出口ガイド部材６６は、上面２６に沿って圧延ローラ４１付近まで突き出す突出部６８を有している。第２出口ガイド部材６７のうち圧延ローラ４２と対向する部分は、凹曲面状に形成されている。第２出口ガイド部材６７は、下面２７に沿って圧延ローラ４２付近まで突き出す突出部６９を有している。突出部６８、６９は、曲がり部２５を圧延直後からガイドする。
【００１９】
張力付与ローラ５１、５２は、圧延ローラ４１、４２に対して非平行に配置されている。つまり、張力付与ローラ５１、５２と圧延ローラ４１、４２は平行ではない。本実施形態では、張力付与ローラ５１、５２は、回転軸ｃ３、ｃ４が曲がり部２５の曲率半径方向に沿うように配置されている。張力付与部５０による張力付与方向ｆは、圧延部４０による圧延位置での帯状部材２０の圧延方向ｄとは異なる。
【００２０】
張力付与ローラ５１、５２による曲がり部２５の挟持力は、圧延には及ばないものであって、曲がり部２５を張力付与方向ｆに引っ張って搬送する程度の力である。「搬送」は、曲がり部２５のように曲がっている場合には、その曲がり方向へ送ることを意味する。張力付与ローラ５１、５２により曲がり部２５に付与される張力は、５０〜３００ＭＰａの範囲である。張力付与ローラ５１、５２は、圧延ローラ４１、４２よりも高速回転することで帯状部材２０の圧延箇所に張力を付与する。具体的には、張力付与ローラ５１、５２のうち曲がり部２５に接触する部分の軸方向中央位置の周速ｖ２は、圧延ローラ４１、４２のうち帯状部材２０に接触する部分の軸方向中央位置の周速ｖ１よりも速い。
【００２１】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、圧延曲げ加工装置１０は、圧延量が幅方向で変化するように帯状部材２０を圧延して曲げる圧延部４０と、圧延部４０による圧延後の位置で帯状部材２０に圧延方向に張力を付与する張力付与部５０と、を備える。このように圧延後の位置で帯状部材２０に圧延方向に張力を付与することで、しわ発生の要因となる残留圧縮応力が低減されるので、しわの発生を抑制することができる。
【００２２】
また、第１実施形態では、張力付与部５０による張力付与方向ｆは、圧延部４０による圧延位置での帯状部材２０の圧延方向ｄとは異なっている。これにより、曲がった帯状部材２０に対して圧延後の位置で適切に張力を付与することができる。
【００２３】
また、第１実施形態では、圧延曲げ加工装置１０は、圧延部４０による圧延前の位置で帯状部材２０の板厚方向への移動および幅方向への移動を制限し、帯状部材２０の搬送方向への移動を案内する入口ガイド６０を備える。これにより、帯状部材２０を圧延部４０の適正な位置へと導くことができる。
【００２４】
また、第１実施形態では、圧延部４０による圧延後の位置で帯状部材２０の板厚方向への移動、および、帯状部材の曲がり部２５の外径方向または内径方向への移動を制限し、帯状部材２０の搬送方向への移動を案内する出口ガイド６５を備える。これにより、帯状部材２０の曲がり部２５の径のばらつきを低減することができる。
【００２５】
また、第１実施形態では、張力付与部５０は、帯状部材２０を板厚方向に挟みながら回転する一対の張力付与ローラ５１、５２を含む。張力付与ローラ５１、５２のうち帯状部材２０に接触する部分の軸方向中央位置の周速ｖ２は、圧延ローラ４１、４２のうち帯状部材２０に接触する部分の軸方向中央位置の周速ｖ１よりも速い。これにより、張力付与部５０を簡単な構成で実現できる。
【００２６】
［第２実施形態］
図５、図６を用いて第２実施形態について説明する。第２実施形態の圧延曲げ加工装置１２の張力付与部５０２は、一対の張力付与ローラ５１２、５２２を有する。張力付与ローラ５１２、５２２のうち曲がり部２５に接触する部分の外径は、軸方向の一方から他方にかけて大きくなっている。第２実施形態では、張力付与ローラ５１２、５２２は、外径が回転軸ｃ５，ｃ６に沿って直線的に変化するテーパローラである。張力付与ローラ５１は、その外周面が曲がり部２５の上面２６に接触するように設けられている。張力付与ローラ５２は、その外周面が曲がり部２５の下面２７に接触するように設けられている。
【００２７】
張力付与ローラ５１２、５２２は、軸方向の小径側から大径側にかけて周速が速くなる。そのため、曲がり部２５の幅方向の外側と内側との速度差に追従することができる。第２実施形態は、上記以外の構成が第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００２８】
［第３実施形態］
図７、図８を用いて第３実施形態について説明する。第３実施形態の圧延曲げ加工装置１３の張力付与部５０３は、一対の張力付与ローラ５１３、５２３を有する。張力付与ローラ５１３、５２３は、第２実施形態の張力付与ローラ５１２、５２２と同様のテーパローラである。さらに、張力付与ローラ５１３、５２３は、帯状部材２０の幅方向に移動可能である。
【００２９】
第３実施形態では、張力付与ローラ５１３、５２３は、例えば付勢部材５３３により移動可能になっている。これにより、曲がり部２５の曲率半径の変化に応じて張力付与ローラ５１３、５２３が移動することができる。そのため、曲がり部２５の曲率半径の変化に対応して適切に張力を付与することができる。なお、他の実施形態では、張力付与ローラ５１３、５２３は、アクチュエータ等により移動可能になっていてもよい。第３実施形態は、上記以外の構成が第２実施形態と同様であり、第２実施形態と同様の効果を奏する。
【００３０】
［第４実施形態］
図９、図１０を用いて第４実施形態について説明する。第４実施形態の圧延曲げ加工装置１４は、帯状部材２０に関する情報を検出する検出部８１と、上記情報に応じて圧延部４０による圧延量、および、張力付与ローラ５１３、５２３の位置（すなわち、帯状部材２０に対する幅方向の相対位置）を変更する加工条件変更部８２と、圧延部４０による圧延量を調整する圧延量調整部８３と、張力付与ローラ５１３、５２３の位置を調整する位置調整部８４とを備える。
【００３１】
上記情報は、帯状部材２０の機械的特性および寸法である。「機械的特性」とは、たとえば、帯状部材２０の降伏応力等である。また、「寸法」とは、たとえば、帯状部材２０の板厚等である。なお、他の実施形態では、降伏応力以外の機械的特性、および、板厚以外の寸法を上記情報として取得してもよい。
【００３２】
加工条件変更部８２は、図１０に示すように、先ず、上記情報を示すデータを取得する（ステップＳ１）。データ取得は、帯状部材２０が搬送される間、逐次行われる。次に、そのデータに基づき情報処理を行い、圧延部４０による圧延量および張力付与ローラ５１３、５２３の位置を設定する（ステップＳ２）。次に、圧延部４０による圧延量を調整するために圧延量調整部８３に指令する（ステップＳ３）とともに、張力付与ローラ５１３、５２３の位置を調整するために位置調整部８４に指令する（ステップＳ４）。
【００３３】
第４実施形態では、加工前に帯状部材２０の機械的特性および寸法を取得し、リアルタイムで加工条件を変更することで、曲がり部２５の曲率半径のばらつきを低減させることができる。第４実施形態は、上記以外の構成が第３実施形態と同様であり、第３実施形態と同様の効果を奏する。
【００３４】
［第５実施形態］
図１１を用いて第２実施形態について説明する。第２実施形態では、圧延曲げ加工装置１５は、帯状部材３０に圧延曲げ加工を施す。帯状部材３０は、第１実施形態の帯状部材２０と同様の帯状のヨーク部３１と、ティース部３２とを有するモータ用のステータコアの材料である。
【００３５】
圧延部４０は、ヨーク部３１の幅方向の一方（すなわち、ティース部３２側）から他方にかけて圧延量が大きくなるようにヨーク部３１を圧延し、ヨーク部３１をティース部３２側が内側になるように曲げる。そして、張力付与部５０による張力付与により曲がり部３５のしわの発生が抑制されつつ、曲がり部３５が螺旋状に巻回される。第５実施形態は、上記以外の構成が第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３６】
［他の実施形態］
他の実施形態では、圧延部の圧延ローラは、径寸法が回転軸に沿って非直線的に変化するローラであってもよい。張力付与部の張力付与ローラは、径寸法が回転軸に沿って非直線的に変化するローラであってもよい。
【００３７】
他の実施形態では、張力付与部は、ローラに限らず、例えば、帯状部材を挟んで引っ張る構造のもの、または帯状部材に係合させて引っ張る構造のもの等、他の方法で張力を付与しても良い。
【００３８】
他の実施形態では、入口ガイドおよび出口ガイドの一方、あるいは両方が設けられなくてもよい。
【００３９】
他の実施形態では、張力付与部は、圧延部側に寄せて配置されてもよい。また、張力付与部は、出口ガイドの途中に配置されてもよい。第１〜第５実施形態では、曲がり部のうち圧延部から張力付与部までの円弧部分の中心角は、８０°程度であったが、他の実施形態では、８０°よりも小さい例えば１５°〜４５°程度であってもよい。
【００４０】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，１１，１２，１３，１４，１５・・・圧延曲げ加工装置
２０，３０・・・帯状部材
２５，３５・・・曲がり部（帯状部材）
４０・・・圧延部
５０，５０２，５０３・・・張力付与部
６０・・・入口ガイド
６５・・・出口ガイド
【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】
2019195837.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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