(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の第一ロール間に鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばしながら、前記鋼板に、複数の予備凹条部と複数の予備凸条部とが交互に位置する所定の波型形状を与える予備成形工程と、
一対の第二ロール間に、前記波型形状が与えられた前記鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて曲げることで、前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が一方向に距離をあけて位置する所定のエンボス形状を与える本成形工程と、を備え、
前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さと同一であり、
前記本成形工程では、前記波型形状を有する前記鋼板の、前記予備凹条部の肩部よりも前記予備凸条部の側に寄った部分が、前記エンボス形状の前記凹条部の肩部となるように、圧延加工が施されることを特徴とする、
エンボス形状を有する鋼板の製造方法。
【請求項２】
一対の第一ロール間に鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばしながら、前記鋼板に、複数の予備凹条部と複数の予備凸条部とが交互に位置する所定の波型形状を与える予備成形工程と、
一対の第二ロール間に、前記波型形状が与えられた前記鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて曲げることで、前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が一方向に距離をあけて位置する所定のエンボス形状を与える本成形工程と、を備え、
前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さよりも大きく、
前記本成形工程では、前記波型形状を有する前記鋼板の、前記予備凹条部の肩部よりも前記予備凸条部の側に寄った部分が、前記エンボス形状の前記凹条部の肩部となるように、圧延加工が施されることを特徴とする、
エンボス形状を有する鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記凹条部の深さは、２ｍｍ〜４ｍｍであり、
前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さよりも０．５ｍｍ〜１．５ｍｍだけ大きく、かつ５ｍｍ以下であることを特徴とする、
請求項２に記載のエンボス形状を有する鋼板の製造方法。
【請求項４】
鋼板を予備成形して、前記鋼板に所定の波型形状を与える一対の第一ロールと、
予備成形後の前記鋼板を本成形して、前記鋼板に所定のエンボス形状を与える一対の第二ロールと、を備え、
前記一対の第一ロールは、
前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばすことで、前記鋼板に、複数の予備凹条部と複数の予備凸条部とが交互に位置する前記波型形状を与える金型構造を有し、
前記一対の第二ロールは、
予備成形後の前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が一方向に距離をあけて位置する前記エンボス形状を与える金型構造を有し、
前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さと同一であり、
前記一対の第二ロールの前記金型構造は、前記波型形状を有する前記鋼板の、前記予備凹条部の肩部よりも前記予備凸条部の側に寄った部分を、前記エンボス形状の前記凹条部の肩部とするように構成されていることを特徴とする、
エンボス形状を有する鋼板の製造装置。
【請求項５】
鋼板を予備成形して、前記鋼板に所定の波型形状を与える一対の第一ロールと、
予備成形後の前記鋼板を本成形して、前記鋼板に所定のエンボス形状を与える一対の第二ロールと、を備え、
前記一対の第一ロールは、
前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばすことで、前記鋼板に、複数の予備凹条部と複数の予備凸条部とが交互に位置する前記波型形状を与える金型構造を有し、
前記一対の第二ロールは、
予備成形後の前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が一方向に距離をあけて位置する前記エンボス形状を与える金型構造を有し、
前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さよりも大きく、
前記一対の第二ロールの前記金型構造は、前記波型形状を有する前記鋼板の、前記予備凹条部の肩部よりも前記予備凸条部の側に寄った部分を、前記エンボス形状の前記凹条部の肩部とするように構成されていることを特徴とする、
エンボス形状を有する鋼板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンボス形状を有する鋼板の製造方法及び製造装置に関し、詳しくは、所定のエンボス形状を有する鋼板を、予備成形と本成形を経ることで製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属帯にエンボスを成形する技術が記載されている。
【０００３】
この技術では、エンボスロールが備える一対のロール間に金属帯を通過させることで、金属帯にエンボスを成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３９６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された従来の技術では、シャープな外観のエンボスを得ることが困難である。というのも、従来の技術においては、エンボスの穴を浅い傾斜で成形しなければ、金属帯の一部にひずみが集中しやすく、割れ等の破損の原因となる。
【０００６】
本発明は、エンボス形状を有する鋼板を、シャープな外観で成形することができ、且つ、成形の際に破損を生じることを抑えることのできる製造方法及び製造装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一態様のエンボス形状を有する鋼板の製造方法は、一対の第一ロール間に鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばしながら、前記鋼板に、複数の予備凹条部が一方向に距離をあけて位置する所定の波型形状を与える予備成形工程と、一対の第二ロール間に、前記波型形状が与えられた前記鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて曲げることで、前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が前記一方向に距離をあけて位置する所定のエンボス形状を与える本成形工程と、を備える。前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さと同一である。
【０００８】
本発明に係る別の態様のエンボス形状を有する鋼板の製造方法は、一対の第一ロール間に鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばしながら、前記鋼板に、複数の予備凹条部が一方向に距離をあけて位置する所定の波型形状を与える予備成形工程と、一対の第二ロール間に、前記波型形状が与えられた前記鋼板を通過させ、前記鋼板の各所に圧力を加えて曲げることで、前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が前記一方向に距離をあけて位置する所定のエンボス形状を与える本成形工程と、を備える。前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さよりも大きい。
【０００９】
前記凹条部の深さは、２ｍｍ〜４ｍｍであり、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さよりも０．５ｍｍ〜１．５ｍｍだけ大きく、かつ５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る一態様のエンボス形状を有する鋼板の製造装置は、鋼板を予備成形して、前記鋼板に所定の波型形状を与える一対の第一ロールと、予備成形後の前記鋼板を本成形して、前記鋼板に所定のエンボス形状を与える一対の第二ロールと、を備える。前記一対の第一ロールは、前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばすことで、前記鋼板に、複数の予備凹条部が一方向に距離をあけて位置する前記波型形状を与える金型構造を有する。前記一対の第二ロールは、予備成形後の前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が前記一方向に距離をあけて位置する前記エンボス形状を与える金型構造を有する。前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さと同一である。
【００１１】
本発明に係る別の態様のエンボス形状を有する鋼板の製造装置は、鋼板を予備成形して、前記鋼板に所定の波型形状を与える一対の第一ロールと、予備成形後の前記鋼板を本成形して、前記鋼板に所定のエンボス形状を与える一対の第二ロールと、を備える。前記一対の第一ロールは、前記鋼板の各所に圧力を加えて伸ばすことで、前記鋼板に、複数の予備凹条部が一方向に距離をあけて位置する前記波型形状を与える金型構造を有する。前記一対の第二ロールは、予備成形後の前記鋼板に、断面コ字状である複数の凹条部が前記一方向に距離をあけて位置する前記エンボス形状を与える金型構造を有する。前記予備凹条部と前記凹条部は一対一に対応し、前記予備凹条部の深さは、これに対応する前記凹条部の深さよりも大きい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のエンボス形状を有する鋼板の製造方法は、シャープな外観のエンボス形状を成形することができ、且つ、成形の際に破損を生じることが抑えられるという効果を奏する。
【００１３】
本発明のエンボス形状を有する鋼板の製造装置は、シャープな外観のエンボス形状を成形することができ、且つ、成形の際に破損を生じることが抑えられるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第一実施形態の製造装置を概略的に示す側面図である。
【図２】図２は、同上の製造装置が備える一対の第一ロールを概略的に示す正面図である。
【図３】図３は、図２のＰ部拡大図である。
【図４】図４は、同上の製造装置が備える一対の第二ロールを概略的に示す正面図である。
【図５】図５は、図４のＱ部拡大図である。
【図６】図６は、波型形状とエンボス形状を重ねて示す説明図である。
【図７】図７Ａは、傾斜角度α＝２５°に設定された波型形状を示す説明図であり、図７Ｂは、図７Ａの波型形状を経て成形されたエンボス形状を示す説明図である。
【図８】図８Ａは、図７Ａの波型形状で生じるひずみ分布を示す図であり、図８Ｂは、図７Ｂのエンボス形状で生じるひずみ分布を示す図である。
【図９】図９Ａは、傾斜角度α＝３８°に設定された波型形状を示す説明図であり、図９Ｂは、図９Ａの波型形状を経て成形されたエンボス形状を示す説明図である。
【図１０】図１０Ａは、図９Ａの波型形状で生じるひずみ分布を示す図であり、図１０Ｂは、図９Ｂのエンボス形状で生じるひずみ分布を示す図である。
【図１１】図１１Ａは、傾斜角度α＝５３°に設定された波型形状を示す説明図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの波型形状を経て成形されたエンボス形状を示す説明図である。
【図１２】図１２Ａは、図１１Ａの波型形状で生じるひずみ分布を示す図であり、図１２Ｂは、図１１Ｂのエンボス形状で生じるひずみ分布を示す図である。
【図１３】図１３は、一度のロール成形でエンボス形状に成形された鋼板を示す図である。
【図１４】図１４は、図１３の鋼板のひずみ分布を示す図である。
【図１５】図１５は、第二実施形態の製造装置が備える予備成形機の要部を概略的に示す正面図である。
【図１６】図１６は、同上の製造装置で予備成形を行う様子を概略的に示す正面図である。
【図１７】図１７は、同上の製造装置が備える本成形機の要部を概略的に示す正面図である。
【図１８】図１８は、同上の製造装置で本成形を行う様子を概略的に示す正面図である。
【図１９】図１９は、同上の製造装置で行う予備成形の解析モデルを示す図である。
【図２０】図２０Ａは、Ｒ１＝Ｒ２＝３．５ｍｍの条件での予備成形後の鋼板に生じるひずみ分布を示す図であり、図２０Ｂは、図２０Ａの鋼板をさらに本成形した後に生じるひずみ分布を示す図である。
【図２１】図２１Ａは、Ｒ１＝Ｒ２＝３．０ｍｍの条件での予備成形後の鋼板に生じるひずみ分布を示す図であり、図２１Ｂは、図２１Ａの鋼板をさらに本成形した後に生じるひずみ分布を示す図である。
【図２２】図２２Ａは、Ｒ１＝Ｒ２＝２．５ｍｍの条件での予備成形後の鋼板に生じるひずみ分布を示す図であり、図２２Ｂは、図２２Ａの鋼板をさらに本成形した後に生じるひずみ分布を示す図である。
【図２３】図２３Ａは、Ｒ１＝Ｒ２＝１．５ｍｍの条件での予備成形後の鋼板に生じるひずみ分布を示す図であり、図２３Ｂは、図２３Ａの鋼板をさらに本成形した後に生じるひずみ分布を示す図である。
【図２４】図２４は、一度の成形で同様のエンボス形状に成形された鋼板のひずみ分布を示す図である。
【図２５】図２５Ａは、β＝８０°、Ｄ２＝３．０ｍｍの条件でのストローク量と本成形後の最大ひずみの関係を示すグラフ図であり、図２５Ｂは、β＝７０°、Ｄ２＝３．０ｍｍの条件でのストローク量と本成形後の最大ひずみの関係を示すグラフ図であり、図２５Ａは、β＝６０°、Ｄ２＝３．０ｍｍの条件でのストローク量と本成形後の最大ひずみの関係を示すグラフ図である。
【図２６】図２６は、β＝７０°、Ｄ２＝２．０ｍｍの条件でのストローク量と本成形後の最大ひずみの関係を示すグラフ図である。
【図２７】図２７は、β＝６０°、Ｄ２＝４．０ｍｍの条件でのストローク量と本成形後の最大ひずみの関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第一実施形態）
図１には、第一実施形態のエンボス形状を有する鋼板の製造装置を示している。
【００１６】
以下においては、エンボス形状を有する鋼板を「エンボス鋼板」と称し、これを製造する装置を単に「製造装置」、これを製造する方法を単に「製造方法」と称する。本実施形態のエンボス鋼板は、サイディング等の多様な用途に用いられる。
【００１７】
本実施形態の製造装置は、帯状の鋼板９に対して予備成形と本成形を順に実施することで、鋼板９の破損を抑えながら、鋼板９をシャープなエンボス形状Ｆ２（図６の実線参照）に成形する装置である。
【００１８】
本実施形態の製造装置は、帯状の鋼板９を送り出すアンコイラ８１と、アンコイラ８１から送り出された鋼板９をガイドするサイドガイド８２と、アンコイラ８１から送り出された薄板状の鋼板９に対して予備成形を行う予備成形機８３と、予備成形された鋼板９に対して本成形を行う本成形機８４と、本成形された鋼板９をさらに送り出す引き出しロール８５とを備える。
【００１９】
アンコイラ８１、サイドガイド８２、予備成形機８３、本成形機８４および引き出しロール８５は、図中に白抜き矢印で示す送り方向に沿って、この順に配置される。アンコイラ８１から送り出される鋼板９は、平坦な帯状の塗装鋼板からなる。本文中で用いる「平坦」の文言は、厳密に平坦な意味に限定されず、略平坦な場合も含む。
【００２０】
予備成形機８３は、上下一対の第一ロール１を備える。以下においては、一対の第一ロール１のうち、上側に位置する第一ロール１を「上側第一ロール」と称し、符号１ａを付す。一対の第一ロール１のうち、下側に位置する第一ロール１を「下側第一ロール」と称し、符号１ｂを付す。
【００２１】
上側第一ロール１ａの最外層には、予備成形用の上側金型１１ａが設けられている。下側第一ロール１ｂの最外層には、予備成形用の下側金型１１ｂが設けられている。
【００２２】
予備成形用の上側金型１１ａと下側金型１１ｂは共に、いわゆる正弦波のような緩やかな凹凸を連続的に有する金型であり（図３参照）、両者で鋼板９を上下方向（鋼板９の厚み方向）に圧延加工しながら送り出すことで、鋼板９が所定の波型形状Ｆ１（図６の鎖線参照）に至るまでロール成形される。つまり、上側金型１１ａと下側金型１１ｂによって、鋼板９を波型形状Ｆ１に予備成形する金型構造１１が構成されている。
【００２３】
本成形機８４は、上下一対の第二ロール２を備える。一対の第二ロール２のうち、上側に位置する第二ロール２を「上側第二ロール」と称し、符号２ａを付す。一対の第二ロール２のうち、下側に位置する第二ロール２を「下側第二ロール」と称し、符号２ｂを付す。
【００２４】
上側第二ロール２ａの最外層には、本成形用の上側金型２１ａが設けられている。下側第二ロール２ｂの最外層には、同じく本成形用の下側金型２１ｂが設けられている。
【００２５】
本成形用の上側金型２１ａと下側金型２１ｂは共に、いわゆる矩形波のような直角的な凹凸を連続的に有する金型であり（図５参照）、予備成形後の鋼板９を両者で上下方向に圧延加工しながら送り出すことで、波型形状Ｆ１の鋼板９が、所定のエンボスＦ２に至るまでロール成形される。つまり、上側金型２１ａと下側金型２１ｂによって、鋼板９を所定のエンボス形状Ｆ２（図６の実線参照）に本成形する金型構造２１が構成されている。
【００２６】
エンボス形状Ｆ２に成形された鋼板９が、後の工程にて所定寸法に切断されることで、エンボス鋼板が得られる。得られたエンボス鋼板は、たとえば金属サイディングとして用いられる。或いは、得られたエンボス鋼板に対して、後の工程で芯材とシート材がこの順で積層され、これが所定寸法に切断されたものが、金属サイディングとして用いられることも有り得る。前記芯材は、たとえば発泡樹脂等を用いた断熱材であり、前記シート材は、たとえば金属パネルや裏紙である。
【００２７】
前者の場合、最終的に得られる金属サイディングは、エンボス形状Ｆ２に成形された塗装鋼板である。後者の場合、最終的に得られる金属サイディングは、エンボス形状Ｆ２に成形された塗装鋼板とシート材の間に芯材が挟み込まれたサンドイッチパネルである。
【００２８】
次に、波型形状Ｆ１とエンボス形状Ｆ２について、さらに詳しく説明する。
【００２９】
図６には、波型形状Ｆ１とエンボス形状Ｆ２を重ねて示している。図中の鎖線が波型形状Ｆ１の鋼板９であり、図中の実線がエンボス形状Ｆ２の鋼板９である。
【００３０】
図示のように、波型形状Ｆ１に成形された段階の鋼板９と、エンボス形状Ｆ２に成形された鋼板９とでは、凹凸の高さ（上下方向の高さ）が同一である。本文中で用いる「同一」の文言は、厳密な意味での同一に限定されず、略同一の場合も含む。
【００３１】
本実施形態の波型形状Ｆ１は、平坦な鋼板９が上側金型１１ａと下側金型１１ｂの間で上下方向に圧延加工され、伸びと曲げが加えられることで成形される形状であり、いわゆる正弦波のような緩やかな凹凸を連続的に有する。
【００３２】
波型形状Ｆ１に成形された鋼板９は、所定方向（上方）に突出するように弧状に湾曲した予備凸条部３１と、所定方向とは逆方向（下方）に突出するように弧状に湾曲した予備凹条部３２とが、連結壁３３を介して交互に形成された構造を有する。
【００３３】
連結壁３３は、隣接する予備凸条部３１と予備凹条部３２を滑らかにつなぐ傾斜部分であり、鋼板９の厚み方向（上下方向）と直交する面（水平面）に対して、傾斜角度αだけ傾いて位置する。傾斜角度αは、たとえば４５°である。
【００３４】
本実施形態のエンボス形状Ｆ２は、波型形状Ｆ１の鋼板９が上側金型２１ａと下側金型２１ｂの間で上下方向に圧延加工され、曲げを加えられることで成形される形状であり、いわゆる矩形波のようなシャープな凹凸を連続的に有する。
【００３５】
エンボス形状Ｆ２に成形された鋼板９は、コ字状に折れ曲がった形状を有する複数の凹条部４１が、一方向９００（鋼板９の幅方向）に沿って所定距離をあけて並んだ形状である。
【００３６】
各凹条部４１は、平坦な底壁４１１と、底壁４１１の一方向の両端から起立する一対の縦壁４１２を備え、底壁４１１の反対側（上側）が開口した形状を有する。一方向に隣接する一対の凹条部４１間には、平坦な上壁４２が形成される。
【００３７】
上壁４２は、これに隣接する凹条部４１の底壁４１１と平行である。本文中で用いる「平行」の文言は、厳密な意味での平行に限定されず、略平行な場合も含む。
【００３８】
本実施形態の製造装置によれば、まず鋼板９を伸ばして波型形状Ｆ１に成形したうえで、これをエンボス形状Ｆ２に至るまで曲げるので、成形の際に破損が生じることを抑えながら、シャープな外観のエンボス鋼板を得ることができる。
【００３９】
成形時の破損をより効果的に抑えるには、波型形状Ｆ１の連結壁３３の傾斜角度αを、２０°以上であり且つ６０°以内の範囲に設定することが好ましい。さらに好ましい設定は、傾斜角度αを、３０°以上であり且つ４５°以内の範囲内に設定することである。
【００４０】
次に、数値解析により得られる鋼板９のひずみ分布について説明する。図７〜図１２には、波型形状Ｆ１とエンボス形状Ｆ２で生じる鋼板９のひずみ分布を、複数の傾斜角度αの設定で示している。鋼板９の厚みは０．２７ｍｍで設定している。図１３、図１４には、比較例として、一度のロール成形で鋼板９をエンボス形状Ｆ２に成形した場合のひずみ分布を示している。
【００４１】
図１３、図１４に示すように、一度のロール成形でエンボス形状Ｆ２に成形した場合には、特に肩部４５において引っ張りと曲げが同時に発生し、引張ひずみと曲げひずみが重畳することから、肩部４５の厚みが著しく減少して割れ、破断等の破損が生じやすくなる。
【００４２】
これに対して、図７〜図１２に示すように、本成形前に予備成形を行うことで、肩部４５にひずみが集中することが抑えられる。
【００４３】
図７、図８に示す例は、波型形状Ｆ１の鋼板９の傾斜角度α＝２５°に設定した例であり、肩部３５の曲率半径は１０．０ｍｍである。この曲率半径は、エンボス形状Ｆ２の肩部４５の曲率半径（＝１．０ｍｍ）よりも大きい。
【００４４】
図９、図１０に示す例は、波型形状Ｆ１の鋼板９の傾斜角度α＝３８°に設定した例であり、肩部３５の曲率半径は３．０ｍｍである。この曲率半径は、エンボス形状Ｆ２の肩部４５の曲率半径（＝１．０ｍｍ）よりも大きい。
【００４５】
図１１、図１２に示す例は、波型形状Ｆ１の鋼板９の傾斜角度α＝５３°に設定した例であり、肩部３５の曲率半径は１．５ｍｍである。この曲率半径は、エンボス形状Ｆ２の肩部４５の曲率半径（＝１．０ｍｍ）よりも大きい。
【００４６】
上記の計算結果からも、一度のロール成形で鋼板９をエンボス形状Ｆ２に成形するよりも、予備成形と本成形で鋼板９をエンボス形状Ｆ２に成形するほうが、破損を生じ難いことがわかる。
【００４７】
さらに、予備成形と本成形を行う場合でも、さらに傾斜角度αを３０°〜４５°の範囲内に設定したほうが、破損を生じ難いことがわかる。傾斜角度αが３０°より小さい場合、本成形の際に肩部４５においてひずみ集中が生じやすい。傾斜角度αが４５°を超える場合、予備成形の際に肩部３５においてひずみ集中が生じやすい。
【００４８】
なお、肩部４５の厚み減少の許容範囲が５０％以内である場合には、傾斜角度αを、２０°以上であり且つ６０°以内の範囲に設定してもよい。
【００４９】
同様の結果は、実験においても確認される。
【００５０】
（第二実施形態）
次に、第二実施形態の製造装置及び製造方法について、図１５〜図２７に基づいて説明する。
【００５１】
なお、本実施形態の構成のうち第一実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳しい説明を省略する。以下においては、第一実施形態とは相違する構成について詳述する。
【００５２】
本実施形態の製造装置は、図１５、図１６に要部を示す予備成形用の上側金型１１ａと下側金型１１ｂを備え、さらに、図１７、図１８に要部を示す本成形用の上側金型２１ａと下側金型２１ｂを備える。
【００５３】
予備成形用の上側金型１１ａは、鋼板９に対して厚み方向に（下方に）押し当たる断面円弧状の凸部分１１５ａを、一方向９００に距離をあけて複数有する。凸部分１１５ａの半径Ｒ１は、たとえば３．５ｍｍである。
【００５４】
予備成形用の下側金型１１ｂは、鋼板９に対して厚み方向に(上方に)押し当たる断面円弧状の凸部分１１５ｂを、一方向９００に距離をあけて複数有する。凸部分１１５ｂの半径Ｒ２は、たとえば３．５ｍｍである。
【００５５】
一方向９００において、上側金型１１ａの凸部分１１５ａと、下側金型１１ｂの凸部分１１５ｂは、所定のピッチＰ１をあけて交互に位置する。所定のピッチＰ１は、隣接する凸部分１１５ａ，１１５ｂごとに相違してもよいし、同一でもよい。
【００５６】
予備成形工程においては、上側の凸部分１１５ａが鋼板９の上面に当たり、下側の凸部分１１５ｂが鋼板９の下面に当たった状態から、図１６中に白抜き矢印で示すように、上側の凸部分１１５ａが下側の凸部分１１５ｂに対して、下方にむけて相対移動する。上側の凸部分１１５ａが下方に相対移動するストローク量Ｓ１は、たとえば４．５ｍｍである。
【００５７】
図１６に示すように、鋼板９のうち上側の凸部分１１５ａが押し当たった部分が、下方にむけて円弧状に凹んだ予備凹条部３２となる。鋼板９のうち下側の凸部分１１５ｂが押し当たった部分が、上方にむけて円弧状に突出した予備凸条部３１となる。
【００５８】
予備成形工程においては、鋼板９の全体に伸びが万遍なく加えられ、かつ、鋼板９の全体に緩やかな曲げが加えられることで、予備凹条部３２と予備凸条部３１が一方向９００において交互に配された、正弦波のような円滑な波型形状Ｆ１が形成される。一方向９００において、波型形状Ｆ１に成形された鋼板９の長さは、予備成形前の平坦な鋼板９の長さと略同一である。
【００５９】
波型形状Ｆ１において、予備凹条部３２の深さＤ１は、予備成形工程でのストローク量Ｓ１に等しく、たとえば４．５ｍｍである。
【００６０】
図１７、図１８に示すように、本成形用の上側金型２１ａは、断面コ字状の凸部分２１５ａと断面コ字状の凹部分２１７ａが、一方向９００に交互に設けられた矩形波のような断面形状を有する。
【００６１】
本成形用の下側金型２１ｂは、断面コ字状の凸部分２１５ｂと断面コ字状の凹部分２１７ｂが、一方向９００に交互に設けられた矩形波のような断面形状を有する。
【００６２】
上側金型２１ａと下側金型２１ｂは、互いに合致するような寸法形状を有する。
【００６３】
上側金型２１ａの凸部分２１５ａは、下側金型２１ｂの凹部分２１７ｂと一対一に対応する。対応する凸部分２１５ａと凹部分２１７ｂは、上下に対向する位置関係にあり、互いに合致する寸法形状を有する。
【００６４】
上側金型２１ａの凹部分２１７ａは、下側金型２１ｂの凸部分２１５ｂと一対一に対応する。対応する凹部分２１７ａと凸部分２１５ｂは、上下に対向する位置関係にあり、互いに合致する寸法形状を有する。
【００６５】
さらに、本成形用の上側金型２１ａが有する凸部分２１５ａは、予備成形用の上側金型１１ａが有する凸部分１１５ａと、一対一に対応する関係にある。本成形用の下側金型２１ｂが有する断面コ字状の凸部分２１５ｂは、予備成形用の下側金型１１ｂが有する凸部分１１５ｂと、一対一に対応する関係にある。
【００６６】
一方向９００において、上側金型２１ａの凸部分２１５ａと、下側金型２１ｂの凸部分２１５ｂは、所定のピッチＰ２をあけて交互に位置する。本成形工程の凸部分２１５ａ，２１５ｂ間のピッチＰ２は、この凸部分２１５ａ，２１５ｂに対応する予備成形工程の凸部分１１５ａ，１１５ｂ間のピッチＰ１と同一であり、たとえば７ｍｍである。
【００６７】
本成形工程では、波型形状Ｆ１に成形された鋼板９の上面に対して上側の凸部分２１５ａが当たり、鋼板９の下面に対して下側の凸部分２１５ｂが当たった状態から、図１８中に白抜き矢印で示すように、上側金型２１ａが下側金型２１ｂに対して、下方にむけて相対移動する。上側金型２１ａが下方に相対移動するストローク量は、たとえば１．５ｍｍである。
【００６８】
このとき、波型形状Ｆ１の鋼板９が有する予備凸条部３１の頂部３１２が、上側金型２１ａの凹部分２１７ａに当たって下方に押し込まれ、鋼板９が有する予備凹条部３２のうち頂部３２２から予備凸条部３１に寄った部分３２４が、上側金型２１ａの凸部分２１５ａの角部分に当たって下方に押し込まれる。
【００６９】
同様に、波型形状Ｆ１の鋼板９が有する予備凹条部３２の頂部３２２が、下側金型２１ｂの凹部分２１７ｂに押し当たり、鋼板９が有する予備凸条部３１のうち頂部３１２から予備凹条部３２に寄った部分３１４が、下側金型２１ｂの凸部分２１５ｂの角部分に押し当たる。
【００７０】
これにより、波型形状Ｆ１に予備成形された鋼板９が、図１８に示すようなエンボス形状Ｆ２に本成形される。一方向９００において、エンボス形状Ｆ２に成形された鋼板９の長さは、予備成形前及び予備成形後の鋼板９の長さと略同一である。
【００７１】
エンボス形状Ｆ２の鋼板９が有する凹条部４１は、上側金型２１ａの凸部分２１５ａと、下側金型２１ｂの凹部分２１７ｂの間で上下に圧延加工され、曲げを加えられることで、断面コ字状に成形された部分である。
【００７２】
エンボス形状Ｆ２の鋼板９が有する複数の凹条部４１は、波型形状Ｆ１の鋼板９が有する複数の予備凹条部３２と、一対一に対応する。凹条部４１の深さＤ２は、これに対応する予備凹条部３２の深さＤ１よりも小さい。つまり、波型形状Ｆ１に予備成形された段階の鋼板９と、エンボス形状Ｆ２に本成形された段階の鋼板９とを比較すると、予備成形の段階のほうが凹凸が深く成形される。
【００７３】
本実施形態の製造装置によれば、まず鋼板９を万遍なくかつ大きく伸ばして波型形状Ｆ１に成形したうえで、これを上下方向に潰しながらエンボス形状Ｆ２に至るまで曲げるので、特定箇所にひずみが集中して破損を生じることが抑えられる。
【００７４】
加えて、本成形工程においては、上側金型２１ａと下側金型２１ｂの間で波型形状Ｆ１の鋼板９を圧延加工する際に、鋼板９の上下の頂部３１２，３２２が上下方向に押し込まれる。鋼板９の予備凸条部３１のうち、下側金型２１ｂの角部分に当たって曲げられる部分３１４と、上側金型２１ａの角部分に当たって曲げられる部分３２４は、ひずみが集中して厚みが減少しやすい部分であるが、これらの部分３１４，３２４に頂部３１２，３２２側から圧縮ひずみが付与され、材料が流れ込むことにより、ひずみの集中や厚みの減少が抑制される。
【００７５】
次に、数値解析により得られる鋼板９のひずみ分布について、説明する。
【００７６】
ここでの解析は、図１９に示すモデルを用い、予備成形における凸部分１１５ａ，１１５ｂの半径Ｒ１，Ｒ２を複数段階で変化させて行い、さらに、凸部分１１５ａのストローク量Ｓ１（すなわち予備凹条部の深さＤ１）、本成形後の凹条部４１の深さＤ２、及び縦壁４１２の傾斜角度βを複数段階で変化させて行った。凸部分１１５ａ，１１５ｂ間のピッチＰ１は、７ｍｍで固定した。
【００７７】
図２０Ａ〜図２３Ｂに示す結果は、波型形状Ｆ１とエンボス形状Ｆ２で生じる鋼板９のひずみ分布を、半径Ｒ１，Ｒ２を３．５〜１．５ｍｍの間で変化させて計算したものである。
【００７８】
図２４には、従来技術のように一度の成形（本成形のみ）で、鋼板９を同様のエンボス形状Ｆ２に成形した場合のひずみ分布を、比較例として示している。図２４に示すように、一度の成形でエンボス形状Ｆ２に成形した場合には、矩形波状の肩や縦壁となる部分にひずみが集中し、破断等の破損が生じやすくなる。図２４の結果において、最大ひずみは５７．５％である。
【００７９】
これに対して、図２０Ａ〜図２３Ｂに示すように、本成形前に予備成形を行うことで、鋼板９の特定の部分にひずみが集中することが抑えられる。
【００８０】
図２０Ａ、図２０Ｂには、予備成形での条件を半径Ｒ１＝Ｒ２＝３．５ｍｍ、ストローク量Ｓ１＝４．５ｍｍに設定し、本成形での条件を深さＤ２＝３ｍｍ、傾斜角度β＝７０°に設定した場合の結果を示している。この場合、図２０Ｂのエンボス形状Ｆ２における最大ひずみは４１．４％である。
【００８１】
同様に、図２１Ａ、図２１Ｂには、予備成形での条件を半径Ｒ１＝Ｒ２＝３．０ｍｍ、ストローク量Ｓ１＝４．５ｍｍに設定し、本成形での条件を深さＤ２＝３ｍｍ、傾斜角度β＝７０°に設定した場合の結果を示している。この場合、図２１Ｂのエンボス形状Ｆ２における最大ひずみは３５．０％である。
【００８２】
図２２Ａ、図２２Ｂには、予備成形での条件を半径Ｒ１＝Ｒ２＝２．５ｍｍ、ストローク量Ｓ１＝４．５ｍｍに設定し、本成形での条件を深さＤ２＝３ｍｍ、傾斜角度β＝７０°に設定した場合の結果を示している。この場合、図２２Ｂのエンボス形状Ｆ２における最大ひずみは３２．５％である。
【００８３】
図２３Ａ、図２３Ｂには、予備成形での条件を半径Ｒ１＝Ｒ２＝１．５ｍｍ、ストローク量Ｓ１＝４．５ｍｍに設定し、本成形での条件を深さＤ２＝３ｍｍ、傾斜角度β＝７０°に設定した場合の結果を示している。この場合、図２３Ｂのエンボス形状Ｆ２における最大ひずみは３８．８％である。
【００８４】
上記の解析結果からも、図２４のように一度の成形で鋼板９をエンボス形状Ｆ２に成形するよりも、予備成形で鋼板９をいったん波型形状Ｆ１に至るまで伸ばしてから、本成形で鋼板９を上下に潰しながら矩形波型のエンボス形状Ｆ２に成形するほうが、ひずみの集中が抑えられることがわかる。
【００８５】
また、上記の解析結果から、予備成形での凸部分１１５ａ，１１５ｂの半径Ｒ１，Ｒ２が変化すると、波型形状Ｆ１の鋼板９のひずみ集中部位が変化することがわかる。一般的に、半径Ｒ１，Ｒ２が小さくなるほど、ひずみ集中部位が、予備凸条部３１や予備凹条部３２の頂部３１２，３２２に近づく。
【００８６】
したがって、鋼板９の波型形状Ｆ１でのひずみ集中部位を、エンボス形状Ｆ２で角になる部分（矩形波状の肩となる部分）から離れるように設ければ、本成形後の鋼板９の特定部位にひずみが集中することが抑えられる。
【００８７】
たとえば、予備成形で得られる波型形状Ｆ１が正弦波に近い形状である場合には、その凸部と凹部の中間領域において、圧延加工によるひずみが集中しやすいが、予備成形で得られる波型形状Ｆ１が、凸部と凹部の間に大きな割合で直線部分が存在する形状である場合には、その凸部や凹部において、圧延加工によるひずみが集中しやすい。後者の場合、予備成形後の本成形において、波型形状Ｆ１の直線部分に圧延加工が施されることによって、エンボス形状Ｆ２に成形された鋼板９ではその全体にひずみが分散され、加工性の向上に寄与する。
【００８８】
下記の表１、表２には、各条件を段階的に変化させて解析を行ったときの、本成形後のエンボス形状Ｆ２における最大ひずみと、軽減率を示している。軽減率の値は、本成形のみで鋼板９をエンボス形状Ｆ２に成形したとき（比較例）の最大ひずみを１として、予備成形を経ることで最大ひずみが軽減された割合を示す。
【００８９】
【表１】
0006741268.tif 000002
【００９０】
【表２】
0006741268.tif 000003
【００９１】
図２５Ａ〜図２５Ｃに示すグラフは、予備成形でのストローク量Ｓ１の変化に応じて、本成形後の最大ひずみがどのように変化するかを、まとめたグラフである。
【００９２】
図２５Ａは、本成形後の縦壁４１２の傾斜角度β＝８０°、凹条部４１の深さＤ２＝３．０ｍｍの場合である。図２５Ｂは、本成形後の傾斜角度β＝７０°、凹条部４１の深さＤ２＝３．０ｍｍの場合である。図２５Ｃは、本成形後の傾斜角度β＝６０°、凹条部４１の深さＤ２＝３．０ｍｍの場合である。
【００９３】
これらのグラフからも、予備成形でのストローク量Ｓ１（すなわち予備凹条部３２の深さＤ１）を、本成形後の凹条部４１の深さＤ２（＝３．０ｍｍ）よりも大きく設定したときに、最大ひずみが低減されることが分かる。また、傾斜角度β＝８０°、７０°、６０°のいずれの場合でも、ストローク量Ｓ１（予備凹条部３２の深さＤ１）が３．５〜４．５ｍｍの範囲内で設定されるとき、つまり凹条部４１の深さＤ２を０．５〜１．５ｍｍ超える範囲内で設定されるときに、最大ひずみが効果的に低減されることがわかる。さらには、ストローク量Ｓ１（深さＤ１）が凹条部４１の深さＤ２を１．０〜１．５ｍｍ超える範囲内で設定されるときに、最大ひずみが一層効果的に低減されることがわかる。
【００９４】
図２６に示すグラフは、本成形後の傾斜角度β＝７０°、凹条部４１の深さＤ２＝２．０ｍｍの場合に、予備成形でのストローク量Ｓ１の変化に応じて、本成形後の最大ひずみ値がどのように変化するかを、まとめたグラフである。表２に示すように、傾斜角度β＝７０°、深さＤ２＝２．０ｍｍの場合、本成形のみを行う比較例では最大ひずみが３８．４％である。
【００９５】
このグラフから、Ｄ２＝２．０ｍｍの場合でも、ストローク量Ｓ１（予備凹条部３２の深さＤ１）が凹条部４１の深さＤ２を０．５〜１．５ｍｍだけ超える範囲内（つまり２．５〜３．５ｍｍの範囲内）で設定されるときに、最大ひずみが効果的に低減されることがわかる。さらには、ストローク量Ｓ１（予備凹条部３２の深さＤ１）が凹条部４１の深さＤ２を１．０〜１．５ｍｍだけ超える範囲内（つまり３．０〜３．５ｍｍの範囲内）で設定されるときに、最大ひずみが一層効果的に低減されることがわかる。
【００９６】
図２７に示すグラフは、本成形後の傾斜角度β＝６０°、凹条部４１の深さＤ２＝４．０ｍｍの場合に、予備成形でのストローク量Ｓ１の変化に応じて、本成形後の最大ひずみがどのように変化するかを、まとめたグラフである。表２に示すように、傾斜角度β＝６０°、深さＤ２＝４．０ｍｍの場合、本成形のみを行う比較例では最大ひずみが６６．１％である。
【００９７】
このグラフから、Ｄ２＝４．０ｍｍの場合でも、ストローク量Ｓ１（予備凹条部３２の深さＤ１）が凹条部４１の深さＤ２を０．５〜１．０ｍｍだけ超える範囲内（つまり４．５〜５．０ｍｍの範囲内）で設定されるときに、最大ひずみが効果的に低減されることがわかる。なお、ストローク量Ｓ１が５ｍｍを超えたときに最大ひずみが大幅に上昇するのは、成形的な限界による。
【００９８】
これらをまとめると、凹条部４１の深さＤ２が２．０〜４．０ｍｍの範囲内であるとき、ストローク量Ｓ１（予備凹条部３２の深さＤ１）が凹条部４１の深さＤ２を０．５〜１．５ｍｍ（さらに好ましくは１．０〜１．５ｍｍ）だけ超え、かつ５ｍｍ以下の範囲内で設定されるときに、本成形後の最大ひずみが効果的に低減される。
【００９９】
また、表１、表２に示す結果から、予備成形後の傾斜角度αが３０〜５０°（さらに好ましくは３４．２〜４１．４°）の範囲内に設定される場合に、大きな軽減率が得られることがわかる。
【０１００】
同様の結果は、実験においても確認される。
【０１０１】
以上、添付図面に基づいて説明したように、第一実施形態の製造方法は、予備成形工程と本成形工程を備える。
【０１０２】
予備成形工程は、一対の第一ロール１間に鋼板９を通過させ、鋼板９の各所に圧力を加えて伸ばしながら、鋼板９に、複数の予備凹条部３２が一方向９００に距離をあけて位置する所定の波型形状Ｆ１を与える工程である。
【０１０３】
本成形工程は、一対の第二ロール２間に、波型形状Ｆ１が与えられた鋼板９を通過させ、鋼板９の各所に圧力を加えて曲げることで、鋼板９に、断面コ字状である複数の凹条部４１が一方向９００に距離をあけて位置する所定のエンボス形状Ｆ２を与える工程である。
【０１０４】
予備凹条部３２と凹条部４１は一対一に対応し、予備凹条部３２の深さＤ１は、これに対応する凹条部４１の深さＤ２と同一である。
【０１０５】
したがって、この製造方法によれば、平坦な鋼板９に対して予備成形工程と本工程を順に実施し、予備成形工程において鋼板９を万遍なく伸ばして波型形状Ｆ１にしたうえで、これを同じ深さのエンボス形状Ｆ２に曲げるので、成形の際に鋼板９の特定部位にひずみが集中することを抑えながら、鋼板９をシャープな外観のエンボス状Ｆ２に成形することが可能となる。
【０１０６】
また、第二実施形態の製造方法は、予備成形工程と本成形工程を備える。
【０１０７】
予備成形工程は、一対の第一ロール１間に鋼板９を通過させ、鋼板９の各所に圧力を加えて伸ばしながら、鋼板９に、複数の予備凹条部が一方向９００に距離をあけて位置する所定の波型形状Ｆ１を与える工程である。
【０１０８】
本成形工程は、一対の第二ロール２間に、波型形状Ｆ１が与えられた鋼板９を通過させ、鋼板９の各所に圧力を加えて曲げることで、鋼板９に、断面コ字状である複数の凹条部４１が一方向９００に距離をあけて位置する所定のエンボス形状Ｆ２を与える工程である。
【０１０９】
予備凹条部３２と凹条部４１は一対一に対応し、予備凹条部３２の深さＤ１は、これに対応する凹条部４１の深さＤ２よりも大きい。
【０１１０】
したがって、この製造方法によれば、平坦な鋼板９に対して予備成形工程と本工程を順に実施し、予備成形工程において鋼板９を万遍なく伸ばして波型形状Ｆ１にしたうえで、これよりも凹凸の浅いエンボス形状Ｆ２に曲げるので、成形の際に鋼板９の特定部位にひずみが集中することを抑えながら、鋼板９をシャープな外観のエンボス状Ｆ２に成形することが可能となる。
【０１１１】
第二実施形態の製造方法において、凹条部４１の深さＤ２は、２ｍｍ〜４ｍｍであり、予備凹条部３２の深さＤ１は、これに対応する凹条部４１の深さＤ２よりも０．５ｍｍ〜１．５ｍｍだけ大きく、かつ５ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１１２】
このように深さＤ１，Ｄ２を設定することで、本成形後の鋼板９の特定の部分にひずみが集中することが、効果的に抑えられる。
【０１１３】
また、第一実施形態の製造装置は、鋼板９を予備成形して、鋼板９に所定の波型形状Ｆ１を与える一対の第一ロール１と、予備成形後の鋼板９を本成形して、鋼板９に所定のエンボス形状Ｆ２を与える一対の第二ロール２とを備える。
【０１１４】
一対の第一ロール１は、鋼板９の各所に圧力を加えて伸ばすことで、鋼板９に、複数の予備凹条部３２が一方向９００に距離をあけて位置する波型形状Ｆ１を与える金型構造１１を有する。
【０１１５】
一対の第二ロール２は、予備成形後の鋼板９に、断面コ字状である複数の凹条部４１が一方向９００に距離をあけて位置するエンボス形状Ｆ２を与える金型構造２１を有する。
【０１１６】
予備凹条部３２と凹条部４１は一対一に対応し、予備凹条部３２の深さＤ１は、これに対応する凹条部４１の深さＤ２と同一である。
【０１１７】
したがって、この製造装置によれば、平坦な鋼板９に対して予備成形工程と本工程を順に実施し、予備成形工程において鋼板９を万遍なく伸ばして波型形状Ｆ１にしたうえで、これを同じ深さのエンボス形状Ｆ２に曲げるので、成形の際に鋼板９の特定部位にひずみが集中することを抑えながら、鋼板９をシャープな外観のエンボス状Ｆ２に成形することが可能となる。
【０１１８】
また、第二実施形態の製造装置は、鋼板９を予備成形して、鋼板９に所定の波型形状Ｆ１を与える一対の第一ロール１と、予備成形後の鋼板９を本成形して、鋼板９に所定のエンボス形状Ｆ２を与える一対の第二ロール２とを備える。
【０１１９】
一対の第一ロール１は、鋼板９の各所に圧力を加えて伸ばすことで、鋼板９に、複数の予備凹条部３２が一方向９００に距離をあけて位置する波型形状Ｆ１を与える金型構造１１を有する。
【０１２０】
一対の第二ロール２は、予備成形後の鋼板９に、断面コ字状である複数の凹条部４１が一方向９００に距離をあけて位置するエンボス形状Ｆ２を与える金型構造２１を有する。
【０１２１】
予備凹条部３２と凹条部４１は一対一に対応し、予備凹条部３２の深さＤ１は、これに対応する凹条部４１の深さＤ２よりも大きい。
【０１２２】
したがって、この製造装置によれば、平坦な鋼板９に対して予備成形工程と本工程を順に実施し、予備成形工程において鋼板９を万遍なく伸ばして波型形状Ｆ１にしたうえで、これより凹凸の浅いエンボス形状Ｆ２に曲げるので、成形の際に鋼板９の特定部位にひずみが集中することを抑えながら、鋼板９をシャープな外観のエンボス状Ｆ２に成形することが可能となる。
【０１２３】
以上、エンボス鋼板の製造方法及び製造装置について説明したが、エンボス鋼板の製造方法及び製造装置は前記した実施形態に限定されることはなく、適宜の設計変更や公知技術の適用を行ったものも、本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【０１２４】
１    第一ロール
１１  金型構造
２    第二ロール
２１  金型構造
３１  予備凸条部
４１  凹条部
９    鋼板
９００  一方向
Ｄ１  深さ
Ｄ２  深さ
Ｆ１  波型形状
Ｆ２  エンボス形状
【図１】
0006741268.tif 000004
【図２】
0006741268.tif 000005
【図３】
0006741268.tif 000006
【図４】
0006741268.tif 000007
【図５】
0006741268.tif 000008
【図６】
0006741268.tif 000009
【図７】
0006741268.tif 000010
【図８】
0006741268.tif 000011
【図９】
0006741268.tif 000012
【図１０】
0006741268.tif 000013
【図１１】
0006741268.tif 000014
【図１２】
0006741268.tif 000015
【図１３】
0006741268.tif 000016
【図１４】
0006741268.tif 000017
【図１５】
0006741268.tif 000018
【図１６】
0006741268.tif 000019
【図１７】
0006741268.tif 000020
【図１８】
0006741268.tif 000021
【図１９】
0006741268.tif 000022
【図２０】
0006741268.tif 000023
【図２１】
0006741268.tif 000024
【図２２】
0006741268.tif 000025
【図２３】
0006741268.tif 000026
【図２４】
0006741268.tif 000027
【図２５】
0006741268.tif 000028
【図２６】
0006741268.tif 000029
【図２７】
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