(57)【要約】【課題】被加工材のロール曲げ加工装置において、被加工材の面内に不整変形が発生することを抑制できるようにする。【解決手段】被加工材２の長手方向に対して回転軸が垂直になるように配置された第１成形ロール１Ａと、第２成形ロール１Ｂ及び第３成形ロール１Ｂとを備える。第１成形ロール１Ａは、被加工材２が面接触される円柱状の小径部１０Ａと、その両側面に設けられた径大な大径部１１Ａを備え、第１成形ロール１Ａの回転軸方向に移動可能に設けた大径部１１Ａを押圧する荷重負荷治具４１を備える。被加工材２が第１成形ロール１Ａの円柱状の小径部１０Ａに接触されながら送られるとき、荷重負荷治具４１は、移動可能な大径部１１Ａを押圧することで該大径部１１Ａを介して被加工材２の側面に対し荷重を負荷する。【選択図】図７
2013237072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材をその長手方向に曲率を付けるロール曲げ成形装置において、該ロール曲げ成形装置は少なくとも３つの成形ロールを備え、
該３つの成形ロールは、前記被加工材の長手方向に対して回転軸が垂直になるように配置された第１成形ロールと、前記第１成形ロールの回転軸と平行な回転軸を有し且つ前記第１成形ロールとの間に前記被加工材を該被加工材の厚さ方向に挟んで配置された第２成形ロール及び第３成形ロールとからなり、
前記第１成形ロールには、前記被加工材を保持する被加工物保持エリアを設けており、該被加工物保持エリアは、該第１成形ロールの回転軸方向である幅方向に寸法を変更可能に構成していることを特徴とするロール曲げ成形装置。
【請求項２】
前記第１成形ロールは、前記被加工材が曲げ加工面で接触される小径部と、該円柱状の小径部の両側面に設けられた前記小径部より径大な大径部とを備え、該円柱状の小径部と大径部とにより前記被加工物保持エリアを構成しており、
該大径部の何れか一方を前記第１成形ロールの回転軸方向に移動可能に設け、該移動可能に設けられた大径部を押圧することで該大径部を前記被加工材の側面側へ移動させる荷重負荷手段を備え、前記被加工材が前記第１成形ロールの円柱状の小径部に接触されながら送られるとき、前記荷重負荷手段は、前記移動可能な大径部を押圧することで該大径部を介して前記被加工材の側面に対し荷重を負荷することを特徴とする請求項１に記載のロール曲げ成形装置。
【請求項３】
前記小径部と前記大径部との間に形成される前記被加工物保持エリアである溝部に前記被加工材を挿入し、該被加工材が前記第１成形ロールの円柱状の小径部に接触されながら送られるとき、前記溝部はその幅方向の寸法を前記被加工材の挿入方向に沿って変化され、前記被加工材の押し込み量に従って前記被加工物保持エリア幅寸法を小さくすることで、該被加工材に対して、前記第１成形ロールの回転軸方向に垂直な方向の荷重を負荷することを特徴とする請求項１に記載のロール曲げ成形装置。
【請求項４】
前記荷重負荷手段として、前記第１成形ロールの前記大径部の移動機構として弾性体を構成したことを特徴とする請求項１に記載のロール曲げ成形装置。
【請求項５】
少なくとも３つの成形ロールを用いて被加工材をロール曲げしその長手方向に曲率を付けるロール曲げ方法において、
前記３つの成形ロールは、前記被加工材の長手方向に対して回転軸が垂直になるように配置された第１成形ロールと、前記第１成形ロールの回転軸と平行な回転軸を有し且つ前記第１成形ロールとの間に前記被加工材を該被加工材の厚さ方向に挟んで配置された第２成形ロール及び第３成形ロールとからなり、
前記第１成形ロールには、前記被加工材を保持する被加工物保持エリアを設けており、該被加工物保持エリアは、該第１成形ロールの回転軸方向である幅方向に寸法を変更可能としたロール曲げ成形装置により、前記被加工材を前記被加工物保持エリア内に保持しながら曲げ成形を行うことを特徴とするロール曲げ方法。
【請求項６】
前記被加工材のロール曲げを行うため、前記第１成形ロール、前記第２成形ロール及び前記第３成形ロールの回転により、該被加工材を前記第１成形ロールの円柱状の小径部に接触させながら送るとき、前記第１成形ロールの荷重負荷手段を構成する前記小径部より径大な大径部を前記被加工材の側面側へ移動させて荷重を負荷することにより、該被加工材の面内に対し、座屈、ねじれ、或いは断面変形が発生することを抑制したことを特徴とする請求項５に記載のロール曲げ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材をロール曲げするときに発生する被加工材の不整変形を抑制することができるロール曲げ成形装置及びロール曲げ方法に関する。被加工材の不整変形には、（１）断面変形（２）しわ、屈服等の座屈（３）ねじれ等が考えられる。
【背景技術】
【０００２】
曲げ加工の一種であるロール曲げは、最低３つのロールを用いて曲げ加工する方法であり、ロール押込み量を調整することで曲率を多様に変化させることができるフレキシブルな曲げ方法である。このため、多品種少量製品の曲げ加工において適しており、金型製作時間の短縮が図れる。
【０００３】
一方、前記ロール曲げは、その加工過程で被加工材に対し不整変形が生じやすいという問題があるため、従来、被加工材の長手方向に曲率を付与する曲げ方法としては、ロール曲げ以外に、引張曲げや回転引き曲げが用いられており、こうした曲げ加工に関する技術が特許文献１、２に開示されている。
【０００４】
また、曲げ加工後の残留応力を小さくすることで耐応力腐食割れ性能に優れるアルミニウム合金押出形材製部材を得ることを課題として、長手方向に垂直な断面でみたとき、曲げ内側及び曲げ外側に位置する一対のフランジと、これらを接続するウエブを有し、かつ曲げ半径方向に略垂直で前記ウエブよりも幅方向外側の両方向に張り出した突出フランジを有するアルミニウム合金押出形材のロール曲げ加工方法が特許文献３に開示されている。
【０００５】
さらに、複数のスイープ（すなわち、不均一な長手方向湾曲）を、ロール成形されたビームに与えるようになっているスイープステーションを有するロール成形装置が特許文献４に開示されている。
【０００６】
ところで、上記ロール曲げに伴う不整変形の発生は、被加工材の断面形状が複雑になるほど生じやすいといった問題があるのだが、複雑な断面形状を持つ異形断面形材は、建築用のサッシ、自動車用の骨組部材など、幅広い分野で利用されているということもあり、前記異形断面形材をロール曲げすることは、各種分野で行われているのが実情ある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２００９１０号公報
【特許文献２】特許第４１０１６１０号公報
【特許文献３】特開２０１０−９４７０６号公報
【特許文献４】特表２００８−５４３５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のようなロール曲げ加工の際に発生する不整変形としては、面内のしわ屈服等の座屈、断面変形、ねじれなどが考えられ、特に面内に発生するしわ及び屈服は、曲げ加工後の工程での修正が困難であるため、致命的な欠陥であると言わざるを得ない。
【０００９】
上記のような問題から、従来、被加工材の長手方向に曲率を付与する曲げ方法として、引張り曲げ等が用いられてきたが、製品形状が変わるごとに当該製品形状に対応した金型製作が必要となるため、多品種少量製品の製造には向かず、また、引張り曲げによる曲げ加工は、被加工材の両端部をつかんだ状態で曲げ加工することから、つかみしろが無駄になり材料歩留まりが悪く、コストの上昇を招いてしまうという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フレキシブルな成形が可能なロール曲げで、ロール曲げ加工をしたときに、被加工材の面内に、しわ及び屈服等の座屈、ねじれ、断面変形等の不整変形が発生してしまうことを抑制したロール曲げ成形装置及びロール曲げ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明によるロール曲げ成形装置は、
被加工材をその長手方向に曲率を付けるロール曲げ成形装置において、該ロール曲げ成形装置は少なくとも３つの成形ロールを備え、
該３つの成形ロールは、前記被加工材の長手方向に対して回転軸が垂直になるように配置された第１成形ロールと、前記第１成形ロールの回転軸と平行な回転軸を有し且つ前記第１成形ロールとの間に前記被加工材を該被加工材の厚さ方向に挟んで配置された第２成形ロール及び第３成形ロールとからなり、
前記第１成形ロールには、前記被加工材を保持する被加工物保持エリアを設けており、該被加工物保持エリアは、該第１成形ロールの回転軸方向である幅方向に寸法を変更可能に構成していることを特徴とする。
【００１２】
本発明によるロール曲げ成形装置は、
前記第１成形ロールは、前記被加工材が曲げ加工面で接触される小径部と、該円柱状の小径部の両側面に設けられた前記小径部より径大な大径部とを備え、該円柱状の小径部と大径部とにより前記被加工物保持エリアを構成しており、
該大径部の何れか一方を前記第１成形ロールの回転軸方向に移動可能に設け、該移動可能に設けられた大径部を押圧することで該大径部を前記被加工材の側面側へ移動させる荷重負荷手段を備え、前記被加工材が前記第１成形ロールの円柱状の小径部に接触されながら送られるとき、前記荷重負荷手段は、前記移動可能な大径部を押圧することで該大径部を介して前記被加工材の側面に対し荷重を負荷することを特徴とする。
【００１３】
本発明によるロール曲げ成形装置は、
前記小径部と前記大径部との間に形成される前記被加工物保持エリアである溝部に前記被加工材を挿入し、該被加工材が前記第１成形ロールの円柱状の小径部に接触されながら送られるとき、前記溝部はその幅方向の寸法を前記被加工材の挿入方向に沿って変化され、前記被加工材の押し込み量に従って前記被加工物保持エリア幅寸法を小さくすることで、該被加工材に対して、前記第１成形ロールの回転軸方向に垂直な方向の荷重を負荷することを特徴とする。
【００１４】
本発明によるロール曲げ成形装置は、
前記荷重負荷手段として、前記第１成形ロールの前記大径部の移動機構として弾性体を構成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明によるロール曲げ方法は、
少なくとも３つの成形ロールを用いて被加工材をロール曲げしその長手方向に曲率を付けるロール曲げ方法において、
前記３つの成形ロールは、前記被加工材の長手方向に対して回転軸が垂直になるように配置された第１成形ロールと、前記第１成形ロールの回転軸と平行な回転軸を有し且つ前記第１成形ロールとの間に前記被加工材を該被加工材の厚さ方向に挟んで配置された第２成形ロール及び第３成形ロールとからなり、
前記第１成形ロールには、前記被加工材を保持する被加工物保持エリアを設けており、該被加工物保持エリアは、該第１成形ロールの回転軸方向である幅方向に寸法を変更可能としたロール曲げ成形装置により、前記被加工材を前記被加工物保持エリア内に保持しながら曲げ成形を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明によるロール曲げ方法は、
前記被加工材のロール曲げを行うため、前記第１成形ロール、前記第２成形ロール及び前記第３成形ロールの回転により、該被加工材を前記第１成形ロールの円柱状の小径部に接触させながら送るとき、前記第１成形ロールの荷重負荷手段を構成する前記小径部より径大な大径部を前記被加工材の側面側へ移動させて荷重を負荷することにより、該被加工材の面内に対し、座屈、ねじれ、或いは断面変形が発生することを抑制したことを特徴とする。
【００１７】
そして、本発明によれば、前記荷重負荷手段によって、被加工材に荷重を負荷することで、面内のしわの発生及び座屈の発生のほか、ねじれやスリップの発生をも抑制する効果がある。
【００１８】
前記荷重負荷手段は、特に曲げ内側となる成形ロールに用いることで、曲げ加工において発生する応力集中起因の面外変形を効果的に抑制できる。
【００１９】
さらに、前記荷重負荷手段を持つ成形ロールの数を増やすことで、前記被加工材の面内のしわの発生及び座屈の発生を効果的に抑制できる。
【００２０】
さらに、前記被加工材が中空形状の場合、マンドレルを併用することで、面内のしわの発生及び座屈の発生のほか、断面変形も抑制する。
【００２１】
また、ロール曲げに使用する成形ロールの数を、本発明における成形ロールの必要最低限の数である３つから増加させることにより、さらにねじれやスリップの発生抑制効果を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のロール曲げ成形装置及びロール曲げ方法によれば、面内のしわ及び屈服等の座屈など不整変形発生を抑制し被加工材のロール曲げ加工を行うことができる。ロール曲げはフレキシブルな加工方式であるため、ロール曲げを導入することで、金型製作時間の短縮が図れる。
【００２３】
また、第１成形ロールのような荷重負荷手段を構成する成形ロールを用いて被加工材に荷重を負荷することで、面内のしわの発生及び屈服等の座屈の発生のほか、ねじれやスリップの発生抑制効果もある。
【００２４】
また、当該成形ロールのような荷重負荷手段を構成する成形ロールを、曲げ内側ロールに使用することで、さらに効果的に面内のしわ及び屈服等の座屈やねじれの発生を抑制できる。
【００２５】
さらに、当該成形ロールのような荷重負荷手段を構成する成形ロールの数を増やすことで、前記被加工材の面内のしわ及び屈服等の座屈の発生及びねじれの発生をより効果的に抑制できる。
【００２６】
また、前記被加工材が中空形状の場合、マンドレルを併用することで、面内のしわ及び屈服等の発生及びねじれの発生のほか、断面変形をさらに効果的に抑制できる。
【００２７】
また、前記ロール曲げに用いる成形ロールの数を、本発明における成形ロールの必要最低限の数である３つから増加させることにより、さらにねじれやスリップの発生抑制効果を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明及び一般的なロール曲げのロールの配置と各ロールの移動方向の例を示す概略構成図である。
【図２】本発明及び一般的なロール曲げのロールの配置と各ロールの移動方向の別の例であって、ロールが4つ以上の場合の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明によるロール曲げ成形装置でロール曲げ可能な被加工材の断面形状の例を示す説明図である。
【図４】本発明によるロール曲げ成形装置のロール配置とロール溝形状の例を示す説明図である。
【図５】本発明によるロール曲げ成形装置の荷重負荷機構の例を示す説明図である。
【図６】本発明によるロール曲げ成形装置の荷重負荷機構の別の例を示す説明図である。
【図７】図６に示した荷重負荷機構の具体的な例を示す説明図である。
【図８】図７に示した荷重負荷機構の使用例を示すフローチャートである。
【図９】図７に示した荷重負荷機構の更に具体的な詳細実施例を示す図である。
【図１０】図６に示した荷重負荷機構の更に別の具体的な例を示す説明図である。
【図１１】本発明の荷重負荷機構の効果の概念を示すグラフであり、縦軸に曲率半径を示し、横軸に荷重を示したものである。
【図１２】本発明によるロール曲げ成形装置のロール配置とロール溝形状の別の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明によるロール曲げ成形装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明のロール曲げ成形装置のロール曲げ方法と一部が共通する一般的なロール曲げ方法の例について説明する。いずれの図も装置全体を書いているわけではなく、主に回転可能に配設されたロールの位置関係を記載している。図１に示したロール曲げ成形装置のロールを用いたロール曲げ加工方法においては、曲げの内側に配置する第１成形ロールとしての曲げ内側ロール（駆動ロール）１Ａを1つ、曲げの外側に配置する第２，第３成形ロールとしての曲げ外側ロール（成形ロール）１Ｂを２つ備え、最低３つのロール１Ａ，１Ｂ，１Ｂが必要となるが、３つ以上であってもよい。
【００３０】
図１に、その最小形態の例として、３つのロール１Ａ，１Ｂ，１Ｂの配置方法を示す。図1に示すように、曲げ内側ロール１Ａと曲げ外側ロール１Ｂ，１Ｂの間に被加工材２を被加工材２の厚さ方向（図１の上下方向）に挟んで配置する。
【００３１】
次いで、曲げ外側ロール１Ｂ，１Ｂの移動方向４への移動と、曲げ内側ロール１Ａの回転方向３への回転起因の駆動力による被加工材２の長手方向（図１の左右方向）への駆動により、被加工材２に対し長手方向への曲率を成形付与する。長手方向の曲率の量は、ロール１Ａ，１Ｂ，１Ｂの移動方向４（図１の上下方向）への移動量で調整することができる。
【００３２】
また、ロール１Ａ，１Ｂの回転方向３への回転起因の駆動力は、被加工材２と曲げ内側ロール１Ａとの摩擦力により発生するため、1回あたりの移動方向４への移動量（回転数に対応）が大きいほど駆動力は大きくなるが、逆に1回あたりの移動方向４への移動量を大きくすると、座屈が発生しやすくなる。このとき、曲げ外側ロール１Ｂ，１Ｂの移動と曲げ内側ロール１Ａの回転のタイミングは、曲げ外側ロール１Ｂ，１Ｂの移動の方が先でもよいし、同時でもよいが、曲げ外側ロール１Ｂ，１Ｂの移動と曲げ内側ロール１Ａの回転のタイミングが同時の場合の方が、前記曲げ外側ロール１Ｂ，１Ｂの移動時に発生する座屈を抑制する効果がある。また、曲げ内側ロール１Ａを移動方向４へ移動させてもよい。
【００３３】
図２に、本発明におけるロール曲げを実施するときのロール１Ａ，１Ｂ，１Ｂ，１Ｃの配置の別の例を示す。図２に示す例では、ロールの数が４つの場合の例である。被加工材２を被加工材２の厚さ方向に挟んで曲げ内側ロール１Ａと対面ロール１Ｃを配置し、対面ロール１Ｃの両サイドに曲げ外側ロール１Ｂ，１Ｂを配置している。前記対面ロール１Ｃを移動方向４へ移動させることによって、曲げ内側ロール１Ａと被加工材２の摩擦力が増加するため、駆動力が大きくなり、スリップの防止効果がある。更に、対面ロール１Ｃに被加工材２の外形寸法に沿った溝（図示せず）を付与することで、ねじれや断面変形抑制効果がある。また、図２はロール１Ａ，１Ｂ，１Ｂ，１Ｃの数が４つであるが、５つ以上の場合には、さらにねじれや断面変形、スリップの防止効果が大きくなる。
【００３４】
次に、本発明におけるロール曲げを実施するときの被加工材２の断面形状の例を示す。図３（ａ）には、対象形状断面の例として、平板の例を示し、図３（ｂ）には、非対称断面の例としてＬ字型断面の例を示し、図３（ｃ）には、中空材の例として、四角管の例を示し、図３（ｄ）には、一方が開口した中空材の例としてチャンネル材の例を示し、図３（ｅ）には、開口した中空材の別の例としてＣ型チャンネル材の例を示す。なお、図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示したようにコーナー部を備えた断面形状に変えて、図３（ｆ）に示したようなＲ形状を備えた断面形状を有したものでもよい。さらに、いずれの断面形状の場合であっても良く、上下左右のどの辺を曲げ方向の内側としてもよいが、特に断面形状の縦横比の小さい方の辺を曲げ方向の内側にする曲げ加工のときに、よりしわ及び屈服が発生しやすいため、より多くの荷重を負荷する必要がある。更に、図３（ｇ）（ｈ）に示すような、断面形状の縦横比の差が少なく、しわ及び屈服発生の危険性が少ない例においても、スリップ防止の効果があるため本発明におけるロール曲げ成形装置のロール曲げ方法を効果的に活用できる。
【００３５】
次に、図４において、被加工材２にロール１Ａの回転軸に垂直な方向（図１及び図２の上下方向）に荷重を負荷する機構を備えたロール１Ａ，１Ｂの例を説明する。なお、図３（ａ）に示した形状（断面長方形）の被加工材２の短辺を内側にして曲げ加工することとし、図４を参照して説明する。図４は、被加工材２の周囲に配置されるロール１Ａ，１Ｂの配置の一例を示している。図４は、被加工材２の長手方向側から見た図であり、図１及び図２の上下方向を左右方向として図示している。同図には曲げ内側ロール１Ａと曲げ外側ロール１Ｂを１つずつ記載しているが、実際の加工には曲げ外側ロール１Ｂは２つ又はそれ以上を用いる。
【００３６】
図４に示したように、ロール１Ａ，１Ｂは、各々円柱状の小径部１０Ａ，１０Ｂを備えており、この小径部１０Ａ，１０Ｂの両側面に設けられた径大な大径部１１Ａ，１１Ｂを備えている。このように小径部１０Ａ，１０Ｂと大径部１１Ａ，１１Ｂとの間の被加工物保持エリアとしてのロール溝１２Ａ，１２Ｂ内に被加工材２を挿入した状態で、被加工材２に対しロール１Ａ，１Ｂの回転軸に垂直な方向に荷重を負荷して加工する。図４に示したように、ロール溝１２Ａ，１２Ｂ内の被加工材２を曲げ加工する際、曲げ内側に圧縮力、曲げ外側に引張力が働くため、曲げ内側の板厚が厚くなり曲げ外側の板厚は薄くなる傾向になり、このとき、曲げ内側に生じる圧縮応力が過大になることにより、当該圧縮応力によってしわ等の面外変形が生じことがある。このため、しわの発生しやすい曲げ内側に荷重負荷機構（図４では図示せず）を配置すると、より効果的にしわを抑制することができる。この荷重負荷機構とは、ロール１Ａの大径部１１Ａを、ロール１Ａの回転軸に垂直な方向に移動可能に構成するものである。これにより、被加工物保持エリアとしてのロール溝１２Ａの幅方向寸法を狭くして荷重負荷機構を構成している。また、曲げ内側ロール１Ａ以外のロール１Ｂにも荷重負荷機構を付与すると、ロール１と被加工材２との摩擦力が向上するため、スリップ抑制に効果がさらに向上する。
【００３７】
図５は、曲げ内側ロール１Ａのロール溝１２Ａに荷重負荷機構としてテーパー３１を形成した例である。テーパー３１のついたロール溝１２Ａに被加工材２を押し込む際、被加工材２が曲げ内側ロール１Ａのロール溝１２Ａに沿って奥に押し込まれるが、テーパー３１の形成により、被加工物保持エリアとしてのロール溝１２Ａの幅方向の寸法が小さくなっていることから、被加工材２とロール溝１２Ａの接点において荷重が付与される構造となっている。このとき、曲げ内側ロール１Ａにテーパー３１を形成した方がしわの抑制には効果的であるが、曲げ外側ロール１Ｂに形成してもよく、テーパー３１を持つロールの数を増やすことにより、スリップの抑制効果を向上することができる。
【００３８】
図６は、曲げ内側ロール１Ａとは別体に構成された荷重負荷機構を備えており、曲げ内側ロール１Ａの回転軸に対して垂直な方向に動いて幅方向寸法を変化させることができる荷重負荷機構たる荷重負荷治具４１を使用する例である。なお、曲げ内側ロール１Ａに荷重負荷治具４１を使用した方がより効果的にしわの抑制が出来るが、曲げ外側ロール１Ｂに使用してもよく、荷重負荷治具４１を使用するロールの数を増やすことで、スリップ、ねじれ、断面変形の抑制により効果的である。
【００３９】
図７は、図６に示した荷重負荷機構たる荷重負荷治具４１をより具体的に示したものであり、荷重負荷治具４１に弾性体４１Ｂが構成されたものである。同図に示すように、被加工材２をロール溝１２Ａ，１２Ｂ内に挿入した状態で、弾性体４１Ｂに弾性力を発生させることによって、曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向に移動可能に設けられた大径部１１ＡＢは被加工材２の加工側面に沿って移動され、それにより、被加工材２の側面に対して荷重を負荷することができる。弾性体４１Ｂに荷重をかけない状態でのロール溝１２Ａの溝幅方向の寸法は、被加工材２をロール溝１２Ａ内に押し込んだ状態の溝幅方向の寸法よりも小さい。このため、被加工材２とロール溝１２Ａの間にクリアランスが発生することを抑制することが可能となる。さらに、被加工材２をロール溝１２Ａに押し込むことで、自然に弾性体４１Ｂのつぶし量が増え、荷重を負荷することができる。このような弾性体４１Ｂを構成した荷重負荷治具４１を用いることで、簡易な構造で被加工材２に荷重を負荷できる。このため、簡易的な構造で被加工材２にしわ及び屈服等が発生することを抑制可能となる。また、荷重負荷治具４１は、部品点数が少ないため装置の規模を縮小できる。さらに、被加工材２が押し込まれることにより、大径部１１ＡＢが後退して弾性体４１Ｂが潰されたときの復元力により、大径部１１ＡＢを介して被加工材２の側面に対し荷重を負荷する構造であるが、例えば、被加工材２が中空形状など潰れやすい形状である場合に、被加工材２が潰されると、その潰れに伴い負荷荷重が小さくなるため、潰され過ぎることを防止できるという利点もある。なお、前記弾性体４１Ｂとしては、ウレタンスプリング、皿バネ、コイルばね等を使用してもよく、ウレタンスプリングやコイルばねを用いる場合、ウレタンスプリングやコイルばねの個数を適宜変更することで、簡単に負荷荷重の上限値を変化させることが出来る。また、より大きな荷重を負荷する場合には皿バネを用いると効果的である。
【００４０】
図８に、図７に示した荷重負荷機構４１の具体例を用いてロール曲げ加工を実施する際のフローチャートを示す。まず、図７に示したように、曲げ内側ロール１Ａと回転軸が同じになるように荷重負荷治具４１を配置し、次いで、もしくは同時に、荷重負荷治具４１と曲げ内側ロール１Ａの大径部１１ＡＢとの間に弾性体４１Ｂを配置する。荷重負荷治具４１と大径部１１ＡＢの間は間隙を設けている。このとき、被加工材２のしわを抑制するのに必要となる荷重を得ることができるように、弾性体４１Ｂの種類、数を事前に選定しておくとよい。ただし、その定量的な値或いは数は、本発明の趣旨ではないので定量的な説明は省略する。次に、被加工材２を押し込んで、大径部１１ＡＢを曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向の弾性体４１Ｂを配置した側に移動させ、弾性体４１Ｂを曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向において、負荷を受けていない自由長さよりも短くなるように押し潰す。このとき、使用する弾性体４１Ｂを押し潰したことにより発生する反力の合計が、被加工材２のしわを抑制するのに最低限必要となる荷重になるように潰し量を設定する。
【００４１】
このように、被加工材２を、弾性体４１Ｂを配置した側とは反対側の大径部１１ＡＢと大径部１１ＡＡの間に挿入したとき、大径部１１ＡＢが曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向に移動可能となるよう、当該大径部１１ＡＢを固定する。このとき、弾性体４１Ｂを配置した側とは反対側の大径部１１ＡＢと大径部１１ＡＡの間の寸法（被加工材２の被加工物保持エリアの溝幅）を、被加工材２のロールの挿入部の寸法より小さく設定することで、被加工材２を挿入する際に弾性体４１Ｂの潰し量が増え、被加工材２に負荷される荷重をさらに増やすことができる。また、このような可動式の構造とすることで、被加工材２の形状ばらつきがある場合にも被加工材２をロール溝１２Ａ，１２Ｂへ挿入可能となる以上の設定を行った後、ロール曲げ加工を実施する。
【００４２】
図９は、荷重負荷治具４１の詳細実施例であり、被加工材２を、弾性体４１Ｂを配置した側とは反対側の、大径部１１ＡＢと大径部１１ＡＡの間に挿入したとき、曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向に移動可能な曲げ内側ロール１Ａの大径部１１ＡＢの固定方法の一例を示す。図９（ａ）は、本実施例の荷重負荷治具４１を被加工材２の長手方向側から見た図であり、図９（ｂ）は曲げ内側ロール１Ａ、曲げ外側ロール１Ｂ及び被加工材２を、前記長手方向に対して垂直な方向から見た図である。いずれも図には曲げ内側ロール１Ａと曲げ外側ロール１Ｂを１つずつ記載しているが、実際の加工には曲げ外側ロール１Ｂは２つ以上用いる。図９（ｃ）（ｄ）は、特にボルト５，５Ａの締結部分を拡大した図であり、図９（ｃ）はショルダーボルト５Ａを使用した例を示しており、図９（ｄ）はボルト５にワッシャ８とカラー７を併用した例を示している。
【００４３】
図９（ａ）等に示すように、荷重負荷治具４１に、ボルト５の頭部分もしくはワッシャ８等がボルト穴６の段差部分に引っかかるような形状のボルト穴８を設け、更に大径部１１ＡＢにボルト５の先端部を固定するためのねじ穴等を設ける。このとき、ボルト穴６の内径をボルト５の軸径よりも大きくする。このような荷重負荷治具４１および大径部１１ＡＢとすることで、大径部１１ＡＢを曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向（曲げ加工に対して垂直方向）に移動できるようにする。また、図９（ｃ）（ｄ）に示すように、使用するボルトをショルダーボルト５Ａ（図９（ｃ）参照）にする、もしくはワッシャ８とカラー７を併用（図９（ｄ）参照）することで、効果的にボルト締結力を確保できる。更に、ボルト５の長さに対して、曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向におけるボルト穴６の長さを十分に長くすることで、大径部１１ＡＢが弾性体４１Ｂ側に移動した場合のボルト５の頭部分の飛び出しを防止できる。このボルト５の長さで弾性体４１Ｂの潰し量を調整することも可能であるし、曲げ内側ロール１Ａの回転軸方向における弾性体４１Ｂの位置を調整することも可能である。また、図９（ｃ）（ｄ）に示すように、大径部１１ＡＢに、あらかじめ弾性体４１Ｂを配置する位置に対応して弾性体固定穴９を設けておくことで、弾性体４１Ｂの下に潰し量を調整するシムプレート（図示なし）を配置することが可能となり、容易に弾性体４１Ｂの潰し量を調整することができる。
【００４４】
図１０は、曲げ内側ロール１Ａに荷重負荷機構として油圧構造５１を用いた例であり、油圧構造５１にすることにより、図７に基づき説明した弾性体４１Ｂを用いた場合より、被加工材２の側面に対しさらに大きな荷重を負荷することが可能となる。また、荷重負荷機構の移動量の調節も負荷力の制御も容易になる。
【００４５】
ここで、図１１により、被加工材２に対して荷重負荷機構の側面を移動可能とし荷重を負荷することによる効果について説明する。図１１に示すように、被加工材２の加工量が小さい場合は、被加工材２の曲げ内側に生じる圧縮応力が小さいため、被加工材２に対する荷重負荷機構の側面移動量が小さく負荷荷重が小さくてもしわ抑制効果が見られるが、被加工材２の加工量が大きい場合には、曲げ内側に生じる圧縮応力が大きいため、被加工材２へのしわ抑制をするためには荷重負荷機構の側面移動量を大きくし負荷する荷重を大きくする必要がある。また、荷重負荷機構の側面移動量又は負荷荷重は、被加工材２の材質、形状に合わせて調整する必要があり、側面移動量又は荷重が足りないと、しわが発生してしまう反面、側面移動量又は荷重をかけすぎると被加工材２の断面変形を促進してしまう。特に、被加工材２が図３（ｃ）に示したような中空材である場合には、断面変形が顕著に見られる可能性が高い。このような場合には、中空材の中に中子等の詰め物を用いることで断面変形や潰れを抑制する。
【００４６】
図１２は、図３（ｄ）に示した被加工材２を加工する場合の実施例であり、該被加工材２の長手方向側から見た図であり、同図には曲げ内側ロール１Ａと曲げ外側ロール１Ｂを１つずつ記載しているが、実際の加工には曲げ外側ロール１Ｂは２つ以上用いる。このとき、図１２に示すように、ロール溝１２Ａ，１２Ｂの形状を前記被加工材２の中空部分の外形に沿った形状とすることで、荷重を負荷する際の断面変形を前記中子等の詰め物を用いずに防止することができる。
【００４７】
以上のように本発明の実施形態のロール曲げ成形装置は、被加工材２をロール曲げしその長手方向に曲率を付けるものである。ロール曲げ成形装置は、少なくとも３つのロールを備え、該３つのロールは、被加工材２の長手方向に対して回転軸が垂直になるように配置された第１成形ロール（曲げ内側ロール）１Ａと、第１成形ロール１Ａの回転軸と平行な回転軸を有し且つ第１成形ロール１Ａとの間に前記被加工材２を該被加工材２の厚さ方向に挟んで配置された第２成形ロール（曲げ外側ロール）１Ｂ及び第３成形ロール１Ｂ（曲げ外側ロール）とからなる。第１成形ロール１Ａを、第２成形ロール１Ｂの回転軸と第３成形ロール１Ｂの回転軸を結ぶ直線に対して垂直な方向に移動可能に設け、第１成形ロール１Ａと第２成形ロール１Ｂ及び第３成形ロール１Ｂとの間に被加工材２を該被加工材２の厚さ方向に挟んで配置した状態で、第１成形ロール１Ａを、第２成形ロールの回転軸１Ｂと第３成形ロール１Ｂの回転軸を結ぶ直線に対して垂直な方向に移動させながら、第１成形ロール１Ａの移動と、第１成形ロール１Ａ、第２成形ロール１Ｂ、及び第３成形ロール１Ｂの回転とにより、被加工材２を送りながら該被加工材２に対し曲げモーメントを付与するロール曲げ成形装置である。第１成形ロール１Ａは、被加工材２の曲げ加工面が面接触される円柱状の小径部１０Ａと、該円柱状の小径部１０Ａの両側面に設けられた前記小径部１０Ａより径大な大径部１１Ａとを備え、該大径部１１Ａの何れか一方を前記第１成形ロール１Ａの回転軸方向に移動可能（図７においては上下方向）に設け、該移動可能に設けられた大径部１１Ａにより被加工材２を側面から押圧することで該大径部１１Ａを被加工材２の側面側へ移動させる荷重負荷手段たる荷重負荷治具４１を構成する。これにより、被加工物保持エリアに保持された被加工材２が第１成形ロール１Ａの円柱状の外形部１０Ａに接触されながら送られるとき、荷重負荷治具４１は、移動可能な大径部１１Ａを押圧することで該大径部１１Ａを介して被加工材２の側面に対し荷重を負荷するものである。
【００４８】
さらに、小径部１０Ａ，１０Ｂと大径部１１Ａ，１１Ｂとの間に形成される溝部としてのロール溝１２Ａ，１２Ｂ（被加工物保持エリア）に被加工材２を挿入し、該被加工材２が第１成形ロール１Ａの円柱状の小径部１０Ａに接触されながら送られるとき、被加工物保持エリアである前記溝部（ロール溝１２Ａ，１２Ｂ）の側面を移動可能に構成して、その溝部に被加工材２を挿入することで、該被加工材２に対して、第１成形ロール１Ａの回転軸方向に垂直な方向の荷重を負荷するものである。
【００４９】
そして、上記構成により、第１成形ロール１Ａの回転軸方向や回転軸に対して垂直な方向に被加工物保持エリアの幅方向の寸法を可変として、被加工材２に荷重を付加する荷重負荷治具４１等の荷重負荷機構によって、従来、面内のしわや屈服などの不整変形が発生する傾向がある複雑な形状の被加工材２であっても、不整変形が発生することなくロール曲げが可能となり、フレキシブルで、金型製作時間の短縮が可能なロール曲げ成形装置及び方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１Ａ  曲げ内側ロール（第１成形ロール）
１Ｂ  曲げ外側ロール（第２成形ロール，第３成形ロール）
１Ｃ  対面ロール
２  被加工材
３  回転方向
４  移動方向
５  ボルト
５Ａ  ショルダーボルト
６  ホルト穴
７  カラー
８  ワッシャ
９  弾性体固定穴
１０Ａ  曲げ内側ロール（第１成形ロール）の外形部
１１Ａ（１１ＡＡ，１１ＡＢ）  曲げ内側ロール（第１成形ロール）の大径部
１２Ａ  曲げ内側ロール（第１成形ロール）のロール溝
４１  荷重負荷治具（荷重負荷手段）
４１Ｂ  弾性体
【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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【図１２】
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