(57)【要約】      （修正有）【課題】ロール曲げ加工時に生じる樽型変形を防止し、小径長尺のコニカルパイプを製造できるロール成形装置及びロール成形方法を提供する。【解決手段】芯ロールに、平板を押し付け、その接触部分に被加工材を送り込み曲げ加工を行いパイプを製造するロール成形装置において、両端の径の大きさが異なるテーパー芯ロール１と、テーパー芯ロール１を挟んで配置する対の加工平板２，３と、テーパー芯ロール１と対の加工平板２，３とのそれぞれの間に介在し、被加工材Ａを引き入れる側及び反対側のテーパー芯ロール１表面を通り、かつ前記各加工平板２，３の被加工材Ａを引き入れる側の端部のそれぞれに、両先端を固定した案内帯体４と、前記対の各加工平板２，３をそれぞれ前記テーパー芯ロール１に対し進退自在に移動させる加工平板移動装置５，６と、よりなることを特徴とするロール成形装置。【選択図】図１
2004243357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯ロールに、平板を押し付け、その接触部分に被加工材を送り込み曲げ加工を行いパイプを製造するロール成形装置において、
両端の径の大きさが異なるテーパー芯ロール（１）と、
テーパー芯ロール（１）を挟んで配置する対の加工平板（２，３）と、
テーパー芯ロール（１）と対の加工平板（２，３）とのそれぞれの間に介在し、被加工材（Ａ）を引き入れる側と反対側のテーパー芯ロール（１）表面を通り、かつ前記対の加工平板（２，３）の被加工材（Ａ）を引き入れる側の端部のそれぞれに、両先端を固定した案内帯体（４）と、
前記対の加工平板（２，３）をそれぞれ前記テーパー芯ロール（１）に対し進退自在に移動させる加工平板移動装置（５，６）と、よりなることを特徴とするロール成形装置。
【請求項２】
案内帯体（４）が弾性体からなることを特徴とする請求項１記載のロール成形装置。
【請求項３】
対の加工平板（２，３）のテーパー芯ロール（１）と対向する側の表面に弾性体を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のロール成形装置。
【請求項４】
案内帯体（４）が繊維を基材とした布材からなり、対の加工平板（２，３）のテーパー芯ロール（１）と対向する側の表面に弾性体を設けたことを特徴とする請求項１記載のロール成形装置。
【請求項５】
テーパー芯ロール（１）に、外周の１箇所に被加工材（Ａ）の厚み分の段差（１０）を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のロール成形装置。
【請求項６】
対の加工平板（２，３）並びに案内帯体（４）が介在しない部分のテーパー芯ロール（１）表面部に被加工材（Ａ）を押し付け、被加工材（Ａ）が容易に滑通するガイド体（８０）と該ガイド体（８０）を支持する支持枠体（８１）と、該ガイド体（８０）及び該支持枠体（８１）を移動する移動機構（８２）とを有する被加工材案内装置（８）を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のロール成形装置。
【請求項７】
対の加工平板（２，３）がテーパー芯ロール（１）の回転に応じて旋回移動する扇形状であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載のロール成形装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項記載のロール成形装置のテーパー芯ロール（１）と対の加工平板（２，３）の間に被加工材（Ａ）を送り込み、対の加工平板（２，３）を反対方向へ移動させ、案内帯体（４）のテーパー芯ロール（１）への巻き付け位置を変更させつつ、被加工材（Ａ）の曲げ加工を行うことを特徴とするロール成形方法。
【請求項９】
請求項５〜７の何れか１項記載のロール成形装置のテーパー芯ロール（１）の段差（１０）に被加工材（Ａ）の先端を合わせて、テーパー芯ロール（１）と対の加工平板（２，３）の間に被加工材（Ａ）を送り込み、対の加工平板（２，３）を反対方向へ移動させ、案内帯体（４）のテーパー芯ロール（１）への巻き付け位置を変更させつつ、テーパー芯ロール（１）の１周以上に相当する多層曲げ加工を行うことを特徴とするロール成形方法。
【請求項１０】
被加工材（Ａ）を曲げ、重ねる部分の長さ（Ａ２）を、パイプ製品の目標形状、板厚及び材質から算出したスプリングバック量と一致させることを特徴とする請求項９記載のロール成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工材のロール曲げによるパイプ製造に関し、特に小径で両端の径の大きさが異なる異径の長尺のパイプ製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パイプの製造は、電縫溶接により連続的に製造する方式と、ロール曲げ加工によるベンディングロール装置により製造するものがある。前者は大量生産に向いているが、製造設備が大掛かりで高価であり、後者は、製造設備は安価であるが、大量生産には向いていない。また、両端の径の大きさが異なる異径の長尺のパイプは、電縫溶接により連続的に製造できないため、ベンディングロール装置により製造することが一般的である。
そして、この製造技術としては、円錐台形の芯ロールにベンディングロールを押し付けて曲げ加工する形式と円錐台形の芯ロールを平板に押し付けて曲げ加工する形式が考えられる。
円錐台形の芯ロールは、両端の径が異なり位置によって周速が変化するため、ベンディングロールを用いる場合は芯ロールとほぼ同じの大きさの円錐台形とする必要があり、製造するパイプの形状によって芯ロールだけではなく、ベンディングロールも交換する必要があった。このような円錐台形の芯ロールの形状による周速の変化に対応する方法として、特許文献１に、円筒形のロールを軸方向に分割し、多数の独立したリングとし、小径側のリングに制動部材を設け、テーパーのある形状のパイプを製造する方法が開示されている。
また、芯ロールを平板に押し付けて曲げ加工する形式として、特許文献２には、円錐台形の芯ロールに全方向に摺動自在としたゴム平板を押し付けて、曲げ加工を行う方法が開示されている。しかし、これは芯ロールに平板に押し付けるだけの曲げ加工であるため、十分な曲げとならず、端部が開いた状態となる。そのため、曲げ加工後、溶接時に端部を突き合わせるように比較的大きな力を加える必要がある。
【０００３】
従来の円錐台形の芯ロールを用いて、ロール成形を行い、パイプを製造する装置では、薄手のパイプの成形は容易であるが、芯ロールが軸方向に撓む。そのため長尺のパイプを製造するには、芯ロールの中央部においてロールの撓み量が大きくなり、この部分のロール押し込み量が小さくなる。従って、パイプ状に被加工材を成形した場合、図１１に示すように、製品パイプの長手方向の中央部に隙間が生じた樽状になる。これは長尺のパイプの成形時に特に顕著になり、例えば鋼材を用いて鋼管を製造する場合、鋼管の径の約１０倍以上の長尺の鋼管の成形は困難であった。
このような樽状の変形を防止する方法として、特許文献３に開示されたベンディングロールを始めとして、芯ロールにクラウンを設ける方法や、ベンディングロールにバックアップロールを設けて故意に幅方向に撓ませ、芯ロールとベンディングロールの間隔を一定に保つ方法等があった。
ところが、従来の芯ロールにクラウンを設けることや、ベンディングロールにバックアップロールを設けて故意に幅方向に撓ませ、芯ロールとベンディングロールの間隔を一定に保つようにして、上記樽状の変形の解消を図ろうとしても、被加工物である小径長尺のパイプを成形する場合には、芯ロールの拘束がなければ撓みが大きくなりすぎ、上記技術では十分補償できない。例えば、厚さ１ｍｍで引張強さ６００ＭＰａの鋼板を、小径側の直径６０ｍｍ、大径側の直径９０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの長尺のコニカルパイプに成形する際には、芯ロールの最小径は、直径５０ｍｍ程度となり、このような場合には、従来のロール曲げによる成形端部のねじれやふくらみが生じ成形が困難であった。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１３７１２３号公報
【特許文献２】特開平０３−３０９２８号公報
【特許文献３】特開平０８−１１７８６９号公報
【特許文献４】特開２００２−１１３５２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、小径長尺のコニカルパイプを製造できるロール成形装置及びロール成形方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被加工材Ａをテーパー芯ロール１と対の加工平板２，３との間に介在する案内帯体４で保持しつつ、曲げ加工を行うロール成形装置及びロール成形方法である。即ち、被加工材Ａは、加工平板２とテーパー芯ロール１の接触部分によって曲げ加工され、案内帯体４とテーパー芯ロール１の接触部分に挟み込まれながら、加工平板３とテーパー芯ロール１の接触部分に送られるため、曲げ加工の位置で浮き上がることなく、確実にテーパー芯ロール１に沿うように曲げ加工が施される。
【０００７】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）  芯ロールに、平板を押し付け、その接触部分に被加工材を送り込み曲げ加工を行いパイプを製造するロール成形装置において、
両端の径の大きさが異なるテーパー芯ロール１と、
テーパー芯ロール１を挟んで配置する対の加工平板２，３と、
テーパー芯ロール１と対の加工平板２，３とのそれぞれの間に介在し、被加工材Ａを引き入れる側と反対側のテーパー芯ロール１表面を通り、かつ前記対の加工平板２，３の被加工材Ａを引き入れる側の端部のそれぞれに、両先端を固定した案内帯体４と、
前記対の加工平板２，３をそれぞれ前記テーパー芯ロール１に対し進退自在に移動させる加工平板移動装置５，６と、よりなることを特徴とするロール成形装置。
（２）  案内帯体４が弾性体からなることを特徴とする（１）記載のロール成形装置。
（３）  対の加工平板２，３のテーパー芯ロール１と対向する側の表面に弾性体を設けたことを特徴とする（１）又は（２）記載のロール成形装置。
（４）  案内帯体４が繊維を基材とした布材からなり、対の加工平板２，３のテーパー芯ロール１と対向する側の表面に弾性体を設けたことを特徴とする（１）記載のロール成形装置。
（５）  テーパー芯ロール１に、外周の１箇所に被加工材Ａの厚み分の段差１０を設けたことを特徴とする（１）〜（４）の何れか１項記載のロール成形装置。
（６）  対の加工平板２，３並びに案内帯体４が介在しない部分のテーパー芯ロール１表面部に被加工材Ａを押し付け、被加工材Ａが容易に滑通するガイド体８０と該ガイド体８０を支持する支持枠体８１と、該ガイド体８０及び該支持枠体８１を移動する移動機構８２とを有する被加工材案内装置８を設けたことを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項記載のロール成形装置。
（７）  対の加工平板２，３がテーパー芯ロール１の回転に応じて旋回移動する扇形状であることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１項記載のロール成形装置。
（８）  （１）〜（７）の何れか１項記載のロール成形装置のテーパー芯ロール１と対の加工平板２，３の間に被加工材Ａを送り込み、対の加工平板２，３を反対方向へ移動させ、案内帯体４のテーパー芯ロール１への巻き付け位置を変更させつつ、被加工材Ａの曲げ加工を行うことを特徴とするロール成形方法。
（９）  （５）〜（７）の何れか１項記載のロール成形装置のテーパー芯ロール１の段差１０に被加工材Ａの先端を合わせて、テーパー芯ロール１と対の加工平板２，３の間に被加工材Ａを送り込み、対の加工平板２，３を反対方向へ移動させ、案内帯体４のテーパー芯ロール１への巻き付け位置を変更させつつ、テーパー芯ロール１の１周以上に相当する多層曲げ加工を行うことを特徴とするロール成形方法。
（１０）  被加工材Ａを曲げ、重ねる部分の長さＡ２を、パイプ製品の目標形状、板厚及び材質から算出したスプリングバック量と一致させることを特徴とする（９）記載のロール成形方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明に係るロール成形装置及びロール成形方法を説明する。
図１及び２は、本発明の第１の実施形態を模式的に示すもので、図１は正面図、図２は側面図である。この実施形態に係るロール成形装置は、被加工材Ａを送り込み曲げ加工の中心となるテーパー芯ロール１を挟んで上下に配置する対の加工平板２，３と、テーパー芯ロール１と対の平板とのそれぞれの間に介在する案内帯体４と、対の各加工平板２，３を移動させる加工平板移動装置５，６からなる。案内帯体４の両端は、加工平板２，３の被加工材Ａの入側の端部に固定されている。また、対の加工平板２，３をテーパ芯ロール１に押し付ける圧下装置７を有しており、テーパー芯ロール１を中心として加工平板２，３に均等に圧力を加えるため、上ロール７２及び下ロール７３を２列ずつ配置している。
【０００９】
＜テーパー芯ロール１＞
テーパー芯ロール１は、鋼等の合金製であり、図２の１に示したように、両端の径の大きさが、例えば小径が４０〜６０ｍｍ、大径が７０〜１００ｍｍの異なる直径を有する、長さ１０００〜３０００ｍｍの裁頭円錐台形のテーパーを有するロールを用いる。そして、テーパー芯ロール１は、枠体９に図示しない軸受により、回転可能となるように支持されている。また、テーパー芯ロール１を挟むように加工平板２，３が設けられている。
なお、曲げ加工を終えた被加工材Ａをテーパー芯ロール１から引き出す必要があり、圧下装置７による加工平板２の上昇作動と同様の機構等で、テーパー芯ロール１を上昇させることが可能となっている。
更に、テーパー芯ロール１には、図８に示したように、外周の１箇所に被加工材Ａの厚み分の段差１０を設けても良い。これは、ロールの半径を外周の１箇所に被加工材Ａの厚み分の段差１０が生じるように変化させたものである。図９に示したように、段差１０に被加工材Ａの先端を合わせて曲げ加工を行うと、段差１０の上端面と被加工材Ａの先端の上面とは、ほぼ同一の曲面となる。この状態で被加工材Ａをテーパー芯ロール１に巻き付け、一周すると段差１０が被加工材Ａによって無くなり、２周目となっても段差がなく、滑らかな曲面に被加工材Ａを加工することができる。
【００１０】
＜加工平板２，３＞
加工平板２，３は、鋼等の合金製であり、テーパー芯ロール１に対向する側の表面に弾性体として、厚さ１０〜５０ｍｍ程度のウレタンゴム材を設けることが好ましい。鋼製部分の板厚は曲げ加工の際に変形しないように材質と荷重により適宜決定すれば良い。図１及び図２において、上側に位置する加工平板２は、圧下装置７に設けられた上ロール７２及び案内ローラー２０に案内支持されており、下側に位置する加工平板３は、枠体９に設けられている下ロール７３及び案内ローラー３０に案内支持されている。そして、加工平板２，３は、案内帯体４を介してテーパー芯ロール１との間で曲げ加工を行う部分であり、テーパー芯ロール１に沿い、接線方向に移動するように設けて配置している。
また、加工平板２，３の形状は、通常、図３に示すように扇形状に形成することが好ましい。これは、加工平板２，３が対向して、曲げ加工を行うためのテーパー芯ロール１が、テーパーを有し、回転に伴って曲げ加工を行う長さが変化するからである。
なお、テーパー芯ロール１と対の加工平板２，３とのそれぞれの間に案内帯体４が設けられており、加工平板２は、加工平板移動装置５より、また加工平板３は、加工平板移動装置６によりテーパーロールに対し、進退自在に移動可能となっている。この加工平板移動装置５は、例えば伸縮シリンダ５０、枢支軸５１，並びにフレキシブルジョイント５２からなり、同様に加工平板移動装置６は、伸縮シリンダ６０、枢支軸６１並びにフレキシブルジョイント６２からなる構成とし、進退自在に移動可能とする構成となることが好ましい。
【００１１】
＜案内帯体４＞
案内帯体４の両端は、上限に位置し進退する加工平板２，３端部であり、被加工材Ａを引き入れる側にそれぞれ固定し、案内帯体４の中間の部分は、被加工材Ａを引き入れる側と反対側のテーパー芯ロール１を通し、テーパー芯ロール１をほぼ半周に渡って包み込むように接触している。そして、この案内帯体４は、前記加工平板２，３の移動に伴って、テーパー芯ロール１との接触位置を移動させることができる。
なお、この案内帯体４は、例えば柔軟になじむように、ポリエステルやナイロンの繊維基材を用ても良い。また、テーパー芯ロール１と接触する表面は、１〜２ｍｍ程度のウレタンゴム材等の弾性体を設けた平滑な表面とすることが好ましい。なお弾性体の厚みは、十分な変形能を持たせるため、１０〜５０ｍｍ程度とすることが好ましい。この場合、前記加工平板２，３の表面にはウレタンゴム等の弾性体を設ける必要はなく、また、案内帯体４と接触する部分のみ表面に弾性体を設けず、鋼製のままとしても良い。
【００１２】
＜加工平板移動装置５，６＞
図４において、加工平板移動装置５，６は、前述の加工平板２，３をテーパー芯ロール１に対し、進退自在に移動可能とするものである。加工平板移動装置５，６の具体的な構成は、伸縮シリンダ５０，６０を枠体９の支持体９０に枢支軸５１，６１で枢支し、シリンダロッド先端をフレキシブルジョイント５２，６２で加工平板２，３に枢支する構成である。
ここで、フレキシブルジョイント５２，６２を用いるのは、加工平板２，３を扇形状に形成して際には、加工平板２，３の移動に伴って、図３の点線に示すように伸縮シリンダ５０，６０並びにフレキシブルジョイント５２，６２が移動するからである。
また、図５に示したように、ロール成形後にテーパー芯ロール１から、被加工材Ａを取り外す時に、テーパー芯ロール１から加工平板２を離す方向に移動させるためにも、フレキシブルジョイント５２は有効である。なお、加工平板２を上方向に移動させる構成としては、例えば、図５に示すように、加工平板２に設けた長孔内に支持体を挿入する構成又はロッドを上昇時にのみ係止する部材を加工平板２に設ける構成等、上昇時にのみ持ち上げが可能とする構成とすることが好ましい。
【００１３】
＜圧下装置７＞
図６において、圧下装置７は、曲げ加工を行う際に加工平板２に上方から圧力を加え、テーパー芯ロール１と加工平板２，３の間に圧力を加えるものであり、伸縮シリンダ７０による圧力を作動体７１及びその下面に設けた多数の上ロール７２を介して加工平板２に伝達している。
ここで、上ロール７２は、伸縮シリンダ７０による圧力を均等にテーパー芯ロール１に加えるため、テーパー芯ロール１の軸を水平方向の中心として対称の位置に配列している。また、この上ロール７２と同様の配列で、加工平板３の下面に当接するように下ロール７３を設け、加工平板３とテーパー芯ロール１との間で曲げ加工を行うことが好ましい。
【００１４】
＜被加工材案内装置８＞
被加工材案内装置８は、例えば図１に示すように、被加工材Ａを加工平板２とテーパー芯ロール１との間に案内し、供給する役割と、被加工材Ａの入側において、テーパー芯ロール１の案内帯体４が介在しない表面部に被加工材Ａを押し付ける役割を兼ね備えている。即ち、テーパー芯ロール１に接触する位置まで水平移動が可能であり、被加工材Ａの表面が容易に滑通するガイド体８０を有する被加工材案内装置８を設けている。
この被加工材案内装置８の構成は、先端にガイド体８０を有する支持枠体８１と、テーパー芯ロール１の案内帯体４が介在しない表面部に、ガイド体８０を押し付ける位置まで支持枠体８１を前進させ、また被加工材Ａの加工品の取り出しに支障のない位置まで後退させることが可能な移動機構８２を枠体９に設けたものである。
前記ガイド体８０は、テーパー芯ロール１のテーパー角度に沿って配置されており、また図１では被加工材Ａやテーパー芯ロール１と接触する際、相手に疵を付けないよう、回転自在なローラーを用いているが、表面に弾性体を設けても良く、また、例えば硬質ナイロン等の樹脂製の素材を用いても良い。また、被加工材案内装置８の支持体８１は、この上に被加工材Ａを載置させ、加工平板２とテーパー芯ロール１の間に供給することにも利用することができる。
なお、被加工材案内装置８は、被加工材Ａを加工平板２とテーパー芯ロール１の間に案内し、供給する役割と、案内帯体４が介在しない部分のテーパー芯ロール１の表面部に被加工材Ａを押し付ける役割を兼ね備えた構成であるが、被加工材Ａを案内し、供給する装置を別途設けても良い。また、被加工材案内装置８の移動機構８２は、公知のモーター等の適宜動力源等を用いても良い。
【００１５】
次に、上述のロール成形装置によるパイプの製造について、図４に基づいて説明する。
図４（ａ）において、加工平板２が最前方に進出し、加工平板３が最後方に後退した位置となっている。この状態で、被加工材案内装置８の支持枠体８１上に被加工材Ａを載置させ、被加工材Ａの先端を加工平板２とテーパー芯ロール１の間に案内し、供給する。
次に、図４（ｂ）に示したように、加工平板２に圧下装置７で圧力を加えつつ、加工平板移動装置５，６を矢印の方向に移動させる。即ち、上の加工平板移動装置５を短縮させて上の加工平板２を後退させ、下の加工平板移動装置６を伸長させて下の加工平板３を前進させる。これによりテーパー芯ロール１が回転し、案内帯体４がテーパー芯ロール１と接触している部分も、上の加工平板２側から下の加工平板３側に移動する。この移動に伴って、被加工材Ａの先端が上の加工平板２とテーパー芯ロール１との間に引き込まれ、曲げ加工が施される。更に、上の加工平板２を後退、下の加工平板３を前進させると、被加工材Ａの先端部分は、テーパー芯ロール１と案内帯体４との間に保持された状態で、下の加工平板３とテーパー芯ロール１との間で、曲げ加工が施される。
【００１６】
更に、上の加工平板２を後退、下の加工平板３を前進させると、被加工材Ａの先端部分は、テーパー芯ロール１と案内帯体４との間に保持された状態で、被加工材案内装置８のガイド体８０の位置まで移動し、被加工材Ａの先端がガイド体８０によってテーパー芯ロール１に押し付けられて、図４（ｃ）に示したように１周する。更に、図４（ｄ）の位置まで上の加工平板２を後退、下の加工平板３を前進させて、テーパー芯ロール１を回転させると曲げ加工が終了する。
【００１７】
この後、上下の加工平板２，３の移動を止め、圧下装置７の伸縮シリンダ７０を短縮させると、図５に示したように、加工平板２及びテーパー芯ロール１を持ち上げる。この時、伸縮シリンダ５０の伸縮、枢支軸５１及びフレキシブルジョイント５２の回動により、加工平板２の持ち上げを問題なく行うことができる。
なお、被加工材Ａをテーパー芯ロール１から取り外すときに、案内帯体４に被加工材Ａが干渉することを防止するために、図５に示すように案内帯体４をテーパー芯ロール１から離し、この位置を保持するように加工平板移動装置５，６の各伸縮シリンダ５０，６０の長さを調節する。
このような状態から、図７に示すように、被加工材Ａを引き抜き、被加工材Ａの端部Ａ１を溶接し、製品を完成させる。
【００１８】
図８は、テーパー芯ロール１の形状を変えた、本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。この実施形態に係るテーパー芯ロール１は、外周の１箇所に加工する板厚に相当する段差１０を設け、この段差間のロール半径を漸次変化させた形状としている。
このような構成とし、コニカルパイプの製造工程を図９の模式図により説明する。まず、図９（ａ）に示したように、テーパー芯ロール１の段差１０に、被加工材Ａの先端を合わせて、被加工材Ａを挿入する。次に、上下の加工平板２，３を図４（ｂ）の矢印の方向に移動させてテーパー芯ロール１を回転させ、被加工材Ａをテーパー芯ロール１に巻き付けながら曲げ加工を行う。
そして、図９（ｂ）に示したように、テーパー芯ロール１がほぼ一周すると、被加工材Ａの先端が加工平板２の位置に到達する。この時、被加工材Ａの先端部は、テーパー芯ロール１の段差１０の部分に挿入されている。段差１０の深さは、被加工材Ａの厚みと同等にすることにより、テーパー芯ロール１の上端面と被加工材Ａの先端上面とが、ほぼ同一の曲面となる。
更に、加工平板２，３を移動させてテーパー芯ロール１を回転させると、図９（ｃ）に示したように、２周目の被加工材Ａの後端部分を２重に巻き付けながら曲げ加工される。被加工材Ａの後端部分まで曲げ加工が進むと、加工を終了し、図５に示したように加工平板２を上に移動させると案内帯体４が緩み、図９（ｄ）に示したように、スプリングバックによりＡ３の隙間を有する状態となる。
なお、図９では、被加工材Ａの後端部分がＡ２重なったところで成形を終えているが、更に複数回の回転を行って、より良好な成形形状を得ることも可能である。
【００１９】
上述の本発明の第２の実施形態では、テーパー芯ロール１の大きさ、成形する被加工材Ａをテーパー芯ロール１に巻き付けた際に、被加工材Ａの後端が重なった部分Ａ２は、特に限定するものではないが、スプリングバックによって生じる隙間Ａ３を溶接に適した大きさとすることが好ましい。即ち、被加工材Ａの材料特性と芯ロールの径から、スプリングバック量を考慮し、重ねる部分Ａ２を一意に決定しても良い。これにより、特にスプリングバックによる弾性回復率の高い高張力鋼板等を曲げ加工する際においても、シュリンクプレス等の別工程を経ることなく、曲げ加工した製品をそのまま溶接し、製品とすることができるため、効率的である。
【００２０】
なお、被加工材Ａのロール曲げ加工後のスプリングバック量は、広く知られている塑性加工理論に則り、例えば、下記（１）式及び（２）式により算出することができる。
Ｒｆ＝Ｒ０／｛１−３（σＳ／Ｅ×Ｒ０／ｔ０）＋４（σＳ／Ｅ）×（Ｒ０／ｔ０）３｝・・（１）
Ｒ０＝Ｒ＋ｔ０／２                  ・・（２）
ここで、曲げ加工したときの被加工材の半径をＲｏ、芯ロールの半径をＲ、加工後にスプリングバックした時の被加工材の半径をＲｉ、被加工材の板厚をｔｏ、ヤング率をＥ、降伏応力をσεとする。
従って、予め被加工材の固有の特性であるヤング率及び降伏応力並びに板厚が分かっていれば、目標とする曲げ加工後の製品の径に対し、用いるべき芯ロールの半径を一意的に求めることができる。なお、本発明のテーパー芯ロール１を用いる際には、両端の径が異なることを考慮して決定することが好ましい。
本発明により、コニカルパイプを製造する際の材料取りを図１０に示す。この図からも分かるように、被加工材Ａを有効に利用することができ、図１０の点線に示す製品の端部を切断することにより製品が完成する。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
図１に模式的に示すロール成形装置において、テーパー芯ロール１は長さを２５００ｍｍとし、鋼板の成形に使用する長さ２０００ｍの部位において大きい方の直径を９０ｍｍ、小さい方の直径を５０ｍｍとし、ゴムからなる案内帯体４の厚さを２ｍｍとした。被加工材Ａは、引張強さが６００Ｎ／ｍｍ２相当の高張力鋼板であり、板厚が１ｍｍ、長さが２０００ｍｍのものを用いた。案内帯体４の移動速度を５４０ｍｍ／ｍｉｎとし、圧下装置７の押し付け力を２０ｔｏｎとしてロール曲げ加工を行った。曲げ加工を行った後の被加工材Ａは、端部同士がほぼ一直線に成形することができ、図１１に示すように中央部の隙間はほとんどなく、樽型とはならなかった。
【００２２】
（実施例２）
実施例１のロール成形装置において、段差１０を有するテーパー芯ロール１を用いた。段差１０の高さは板厚と同じ１ｍｍとし、実施例１と同様の条件で曲げ加工を行った。曲げ加工を行った後の被加工材Ａは、大きい方の径が１３２ｍｍ、小さい方の径が６１ｍｍとなり、計算値とほぼ一致したスプリングバック量で、端部同士がほぼ一直線に成形することができ、中央部の隙間はほとんどなく、樽型とはならなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係るロール成形装置では、従来成形不可能であった小径で長尺のコニカルパイプを安定的に生産することが可能となった。本発明では、テーパー芯ロールの撓みを未然に防止できることより、製造した製品が、いわゆる樽型変形を防止でき、小径、長尺のパイプを成形することができる。また、被加工材を１周以上曲げ加工する際に、芯ロール表面に被加工材の先端部による重なり部の変形、折れ曲がりを防止することができる。また、被加工材自体を芯ロールに押し付けることにより、被加工材の先端部の押し付けロールへの食い込みが良く、仕上がりの良好なパイプを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロール成形装置の正面説明図である。
【図２】図１に係るロール成形装置の断面説明図である。
【図３】本発明に係る加工平板と加工平板移動装置の概略平面図である。
【図４】本発明に係るロール成形装置の動作状態を示す説明図である。
【図５】本発明に係るロール成形装置において、被加工材を取り外すときの動作状態を示す説明図である。
【図６】図５に係るロール成形装置の断面説明図である。
【図７】本発明に係るロール成形装置から被加工材を取り外したときの動作状態を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に示すテーパー芯ロールの概略斜視図である。
【図９】図８に係るロール成形装置の動作状態を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る被加工材の材料取りを示す平面図である。
【図１１】従来のロール曲げ加工による樽型のパイプの斜視図である。
【符号の説明】
１      テーパー芯ロール
１０      段差
２      加工平板
２０      案内ローラー
３      加工平板
３０      案内ローラー
４      案内帯体
５      加工平板移動装置
５０      伸縮シリンダ
５１      枢支軸
５２      フレキシブルジョイント
６      加工平板移動装置
６０      伸縮シリンダ
６１      枢支軸
６２      フレキシブルジョイント
７      圧下装置
７０      伸縮シリンダ
７１      作動体
７２      上ロール
７３      下ロール
８      被加工材案内装置
８０      ガイド体
８１      支持枠体
８２      移動機構
９      枠体
９０      支持体
Ａ      被加工材
【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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【図１０】
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【図１１】
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