(57)【要約】【課題】簡素で安価な構成により、長手方向に板厚が変化するテーパー素材を精度良くロール成形可能にする。【解決手段】長手方向に沿って板厚が変化する板状の金属材料Ｍ’のロール成形方法であって、金属材料Ｍ’を、複数の成形ロール組ＲＡ１〜１３，ＲＢ１〜１３の間に送り、その長手方向に直交する断面形状が湾曲した隅角部ＣＲを有する所定形状となるように段階的に成形する複数段のロール成形工程ａ〜ｍを有し、このうち、最終段ｍを含む１または複数段の連続する前記ロール成形工程ｋ，ｌ，ｍにおいては、金属材料Ｍ’の隅角部ＣＲにおける目標曲率半径ｒｔよりも小さな隅角部曲率半径ｒ３〜ｒ５を有する成形ロール組ＲＡ１１〜１３，ＲＢ１１〜１３によって隅角部ＣＲを成形することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って板厚が変化する板状の金属材料のロール成形方法であって、
前記金属材料を、複数の成形ロール組の間に送り、その長手方向に直交する断面形状が湾曲した隅角部を有する所定形状となるように段階的に成形する複数段のロール成形工程を有し、
複数段の前記ロール成形工程のうち、最終段を含む１または複数段の連続する前記ロール成形工程においては、前記金属材料の前記隅角部における目標曲率半径よりも小さな隅角部曲率半径を有する成形ロール組によって前記隅角部を成形することを特徴とする金属材料のロール成形方法。
【請求項２】
前記目標曲率半径よりも小さな前記隅角部曲率半径を有する前記成形ロール組によって成形する前記ロール成形工程を複数回行い、この時に、前段側から後段側に向かって前記成形ロール組の前記隅角部曲率半径を小さくしていく請求項１に記載の金属材料のロール成形方法。
【請求項３】
複数段の成形ロール組の間に板状の金属材料を送り、該金属材料の断面形状を段階的に所定の形状に成形していくロール成形装置であって、
複数段の前記成形ロール組のうち、最終段の前記成形ロール組を含む１または複数段の連続する前記成形ロール組は、前記金属材料の長手方向に直交する断面に湾曲した隅角部を成形する凸形成形部と、この凸形成形部に対向する凹形成形部と、を有し、
前記凸形成形部の隅角部曲率半径は、前記金属材料の前記隅角部における目標曲率半径よりも小さく設定されていることを特徴とするロール成形装置。
【請求項４】
前記目標曲率半径よりも小さい前記隅角部曲率半径の前記凸形成形部を有する前記成形ロール組は複数段あり、その前記隅角部曲率半径は前段側から後段側に向かって小さくなる請求項３に記載のロール成形装置。
【請求項５】
前記金属材料の一方の面に当接する一方の前記成形ロールは、一方のロール軸に対し同心状に設けられ、
前記金属材料の他方の面に当接して前記一方の前記成形ロールに対向する他方の前記成形ロールは、他方のロール軸に対しクリアランスを介して偏心可能に設けられ、
偏心可能に設けられている他方の前記成形ロールは、その外周部に当接する押圧ロールにより、同心状に設けられている一方の前記成形ロール側に押し付けられる請求項３または４に記載のロール成形装置。
【請求項６】
前記金属材料は、長手方向に沿って板厚が大小に繰り返し変化するテーパー素材である請求項３から５のいずれかに記載のロール成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数段の成形ロールの間に板状の金属材料を送り、この金属材料の断面形状を段階的に所定の形状に成形する金属材料のロール成形方法およびロール成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図１（ａ）に示す平坦な帯板状の金属材料Ｍを、図１（ｍ）に示す屈曲した断面形状を持つ航空機のストリンガー部材Ｓ等に成形する場合には、同図の（ｂ）〜（ｌ）に示す複数のロール成形工程を経て段階的に成形が行われる。
これら複数のロール成形工程は、特許文献１に開示されているような、ロールフォーミングラインと呼ばれるロール成形装置によって行われる。ロールフォーミングラインは、図１に示すように、断面形状の異なる複数段の成形ロールＲＡ１〜ＲＡ１３と、ＲＢ１〜ＲＢ１３とをライン上に配列させた成形ラインである。金属材料Ｍは、成形ロールＲＡ１〜ＲＡ１３と、ＲＢ１〜ＲＢ１３との間を順次通過するにつれて段階的に成形されてゆく。
【０００３】
特許文献１に開示されているロール成形方法は、上下ロールによる被成形素材のピンチポイントを素材幅方向の目標成形領域と既成形領域あるいは未成形領域との境目に設定して、当該目標成形領域を曲げ内側にある上ロールの所定カリバーに沿わせて、特に目標成形領域の曲げ外側には下ロールをほとんど当接させないようにして成形するようにしている。
【０００４】
このロール成形方法によれば、曲げ成形性を著しく向上させると共に、ロール疵、ロールマークや座屈の発生を防止し、ブレークダウン成形部での成形機能を高め、素板の全体の成形性を大きく向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の航空機用ストリンガー部材は、図２（ａ）に示すように、長手方向に沿って板厚がテーパー状に大小繰り返し変化するテーパー素材Ｍ’を用いて、図２（ｂ）に示すようなテーパーストリンガーと呼ばれる形状に成形されるようになってきた。このようなテーパーストリンガーＴＳは、機体の他の部材と結合される部分の板厚Ｔｍａｘを大きく保ち、それ以外の部分の板厚Ｔｍｉｎを最小限として軽量化を図ったものである。
【０００７】
上記のテーパー素材Ｍ’のように、長手方向に沿って板厚がテーパー状に変化する素材をロール成形する場合、例えば板厚Ｔｍａｘの部分と板厚Ｔｍｉｎの部分とを同じように９０°に曲げようとすると、板厚Ｔｍａｘの部分の曲げ角度は９０°になっても、板厚Ｔｍｉｎの部分の曲げ角度は９０°よりも大きな角度になってしまう。その理由は、板厚Ｔｍｉｎの方が板厚Ｔｍａｘよりも永久歪みが蓄積される体積が少ないことからスプリングバックが起こり易いためである。
【０００８】
したがって、このようなテーパー素材を精度良くロール成形することができなかった。特許文献１に記載されているロール成形方法によっても、この問題は解決し難い。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡素で安価な構成により、長手方向に沿って板厚が大小に変化するテーパー素材を精度良くロール成形することのできる金属材料のロール成形方法およびロール成形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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
【００１１】
即ち、本発明に係る金属材料のロール成形方法は、長手方向に沿って板厚が変化する板状の金属材料のロール成形方法であって、前記金属材料を、複数の成形ロール組の間に送り、その長手方向に直交する断面形状が湾曲した隅角部を有する所定形状となるように段階的に成形する複数段のロール成形工程を有し、複数段の前記ロール成形工程のうち、最終段を含む１または複数段の連続する前記ロール成形工程においては、前記金属材料の前記隅角部における目標曲率半径よりも小さな隅角部曲率半径を有する成形ロール組によって前記隅角部を成形することを特徴とする。
【００１２】
上記構成の金属材料のロール成形方法によれば、最終段を含む１または複数段の連続する前記ロール成形工程においては、前記金属材料の隅角部における目標曲率半径よりも小さな隅角部曲率半径を有する成形ロール組によって隅角部が成形される。
【００１３】
ここで、最終段を含む仕上げ工程における前記金属材料の曲げ角度は、目標とする曲げ角度とほぼ等しくなっている。例えば、金属材料の隅角部における目標曲率半径と同等の隅角部曲率半径を有する成形ロール組によって隅角部を成形した場合には、金属材料の板厚が厚い部分はスプリングバックが小さいため、ほぼ目標角度に等しい角度に成形される。しかし、板厚の薄い部分はスプリングバックが大きいため、成形後の曲げ角度が目標角度よりも大きくなる。
【００１４】
本発明では、目標曲率半径よりも小さな隅角部曲率半径を有する成形ロール組によって隅角部が成形されるため、板厚の薄い部分に想定範囲内のスプリングバックを発生させ、成形後の曲げ角度を目標に近づけることができる。
【００１５】
したがって、長手方向に沿って板厚がテーパー状に変化するテーパー素材であっても、その板厚変化方向に依存したスプリングバックの発生に応じて成形性を変化させ、その板厚の薄い部分の隅角部における曲率半径を目標曲率半径に近似させて精度良くロール成形することができる。
【００１６】
しかも、金属材料の隅角部を複数段階に分けて曲げるので、スプリングバックの影響をより小さくし、隅角部の曲率半径精度を高めることができる。これらのため、簡素で安価な構成により、長手方向に板厚が変化するテーパー素材を精度良く安定的にロール成形することができる。
【００１７】
上記の金属材料のロール成形方法においては、前記目標曲率半径よりも小さな前記隅角部曲率半径を有する前記成形ロール組によって成形する前記ロール成形工程を複数回行い、この時に、前段側から後段側に向かって前記成形ロール組の前記隅角部曲率半径を小さくしていくのが好ましい。
【００１８】
上記構成の金属材料のロール成形方法によれば、金属材料の隅角部が、複数の成形ロール組によって目標曲率半径よりも小さな隅角部曲率半径に段階的に弾性変形させられる。このため、隅角部にスプリングバックが起きることを一層効果的に抑制することができる。
【００１９】
本発明に係るロール成形装置は、複数段の成形ロール組の間に板状の金属材料を送り、該金属材料の断面形状を段階的に所定の形状に成形していくロール成形装置であって、複数段の前記成形ロール組のうち、最終段の前記成形ロール組を含む１または複数段の連続する前記成形ロール組は、前記金属材料の長手方向に直交する断面に湾曲した隅角部を成形する凸形成形部と、この凸形成形部に対向する凹形成形部と、を有し、前記凸形成形部の隅角部曲率半径は、成形後のスプリングバック分を見込んで、前記金属材料の前記隅角部における目標曲率半径よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成のロール成形装置によれば、最終段を含む１または複数段の連続する前記ロール成形工程においては、前記金属材料の隅角部における目標曲率半径よりも小さな隅角部曲率半径を有する成形ロール組によって隅角部が成形される。
【００２１】
このため、前述したロール成形方法の作用・効果と同様に、スプリングバックが発生し易い板厚の薄い金属材料においても、その隅角部に多大なスプリングバックが発生することによって隅角部における屈曲角度が目標角度よりも拡がってしまうことを抑制することができる。これにより、例えば長手方向に沿って板厚が変化するテーパー素材であっても、その板厚の薄い部分を精度良く屈曲断面形状にロール成形することができる。
【００２２】
上記のロール成形装置においては、前記目標曲率半径よりも小さい前記隅角部曲率半径の前記凸形成形部を有する前記成形ロール組を複数段設け、その前記隅角部曲率半径を前段側から後段側に向かって小さくするのが好ましい。
【００２３】
上記構成の金属材料のロール成形装置によれば、金属材料の隅角部が、複数の成形ロール組によって目標曲率半径よりも小さな隅角部曲率半径に段階的に弾性変形させられる。このため、隅角部にスプリングバックが起きることを一層効果的に抑制することができる。
【００２４】
上記構成において、前記金属材料の一方の面に当接する一方の前記成形ロールは、一方のロール軸に対し同心状に設けられ、前記金属材料の他方の面に当接して前記一方の前記成形ロールに対向する他方の前記成形ロールは、他方のロール軸に対しクリアランスを介して偏心可能に設けられ、偏心可能に設けられている他方の前記成形ロールは、その外周部に当接する押圧ロールにより、同心状に設けられている一方の前記成形ロール側に押し付けられるようにしてもよい。
【００２５】
上記構成によれば、例えば金属材料が、その長手方向に沿って板厚が大小に繰り返し変化するテーパー素材であっても、該金属材料の板厚を損なうことなく一定の力で押圧しながら成形することができる。これにより、航空機のテーパーストリンガー等を精度よく成形して製造することができる。
【００２６】
上記構成において、前記金属材料は、長手方向に沿って板厚が大小に繰り返し変化するテーパー素材であってもよい。これにより、航空機のテーパーストリンガー等のように断面が変化する部品を製造することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明に係るロール成形装置によれば、簡素で安価な構成により、長手方向に沿って板厚が大小に変化するテーパー素材を精度良くロール成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）〜（ｍ）は、平坦な帯状の金属材料が航空機のストリンガー部材に成形されるまでのロール成形工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）は長手方向に沿って板厚がテーパー状に大小繰り返し変化するテーパー素材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のテーパー素材を用いてロール成形されたテーパーストリンガーを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るロール成形装置の縦断面図である。
【図４】図３中のＩＶ部拡大図である。
【図５】図４中のＶ部を拡大して本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
［第１実施形態］
図３は、本発明の実施形態に係るロール成形装置の縦断面図である。このロール成形装置１は、例えば、図２（ａ）に示す長手方向に沿って板厚がテーパー状に大小繰り返し変化するテーパー素材Ｍ’（金属材料）を、図２（ｂ）に示すテーパーストリンガーＴＳに無理なく成形することができる。本実施形態におけるロール成形装置１は、図１（ａ）〜（ｍ）に示す、断面形状の異なる複数段の成形ロールをライン上に配列させたロールフォーミングラインのうち、最終段（ｍ）を含む仕上げ工程（ｊ）〜（ｍ）の初段の成形（ｊ）を行うものである。
【００３１】
図３に示すように、このロール成形装置１は、上下２本の水平なロール軸７Ａ，７Ｂを備えている。これら２本のロール軸７Ａ，７Ｂは、その端部に固定されたギア８Ａ，８Ｂが互いに噛み合っている。そして、例えば一方のロール軸７Ａに設けられた図示しない電動モータ等の駆動源から回転駆動力Ｒが付与されることにより、２本のロール軸７Ａ，７Ｂは互いに逆の回転方向に等速連動回転する。つまり、ロール軸７Ａが駆動軸、ロール軸７Ｂが従動軸となっている。
【００３２】
ロール軸７Ａとロール軸７Ｂには、それぞれ固定ロール１１Ａ，１１Ｂ（一方の成形ロール）が同心状に設けられている。これらの固定ロール１１Ａ，１１Ｂは、各々ロール軸７Ａ，７Ｂと一体に回転する。例えば上側の固定ロール１１Ｂは段付きロールである。
【００３３】
また、ロール軸７Ａとロール軸７Ｂには、それぞれ浮動ロール１２Ａ，１２Ｂ（他方の成形ロール）が偏心可能に設けられている。これらの浮動ロール１２Ａ，１２Ｂは、各々ロール軸７Ａ，７Ｂに対して相対回転可能である。
例えば浮動ロール１２Ａは、ロール軸７Ａの軸方向に少し移動することができる。その移動量は、テーパー素材Ｍ’の最大厚さＴｍａｘと同程度とされているが、より大きくてしもよい。
【００３４】
ロール軸７Ａには固定ロール１１Ａと浮動ロール１２Ａとが軸方向に隣接して設けられ、ロール軸７Ｂには固定ロール１１Ｂと浮動ロール１２Ｂとが軸方向に隣接して設けられている。
そして、ロール軸７Ａに設けられた固定ロール１１Ａがロール軸７Ｂに設けられた浮動ロール１２Ｂに対向し、ロール軸７Ｂに設けられた固定ロール１１Ｂがロール軸７Ａに設けられた浮動ロール１２Ａに対向している。
【００３５】
即ち、本実施形態では、ロール軸７Ａに設けられた固定ロール１１Ａと浮動ロール１２Ａとが、テーパー素材Ｍ’の一方の面に当接するコンビネーションロールＲＡ１０を構成し、ロール軸７Ｂに設けられた固定ロール１１Ｂと浮動ロール１２Ｂとが、テーパー素材Ｍ’の他方の面に当接するコンビネーションロールＲＢ１０を構成している。そして、これらのコンビネーションロールＲＡ１０とＲＢ１０とが一対の成形ロール組を形成し、この成形ロール組ＲＡ１０，ＲＢ１０の間にテーパー素材Ｍ’が送られてロール成形される。
【００３６】
図４にも拡大して示すように、固定ロール１１Ａと浮動ロール１２Ｂとの間、および浮動ロール１２Ａと固定ロール１１Ｂとの間にテーパー素材Ｍ’（テーパーストリンガーＴＳ）が送られて成形される。テーパー素材Ｍ’の断面形状はクランク状（チャンネル状）に屈曲した形状であり、浮動ロール１２Ａの側面と浮動ロール１２Ｂの側面との間、および浮動ロール１２Ａの側面と固定ロール１１Ｂの側面との間にもテーパー素材Ｍ’が挟まれる。
【００３７】
図３、図４に示すように、ロール軸７Ａと浮動ロール１２Ａとの間、およびロール軸７Ｂと浮動ロール１２Ｂとの間には、それぞれクリアランスＣＡ，ＣＢが設けられている。このクリアランスＣＡ，ＣＢの分だけ浮動ロール１２Ａ，１２Ｂは固定ロール１１Ａ，１１Ｂに対して偏心することができる。このクリアランスＣＡ，ＣＢの大きさは、テーパー素材Ｍ’の最大板厚と最小板厚との差よりも大きくする必要がある。例えば、テーパー素材Ｍ’の最大板厚が３ｍｍ、最小板厚が１ｍｍである場合には、その板厚差の２ｍｍよりもクリアランスＣＡ，ＣＢを大きく設定する。
【００３８】
図３、図４に示すように、固定ロール１１Ａ，１１Ｂと、これに隣接する浮動ロール１２Ａ，１２Ｂとの隣接部における一方の面、例えば固定ロール１１Ａ，１１Ｂの側面には、円周方向に並ぶ複数（例えば８つ）の駆動用凹部１５が形成されている。
また、固定ロール１１Ａ，１１Ｂと浮動ロール１２Ａ，１２Ｂとの隣接部における他方の面、例えば浮動ロール１２Ａ，１２Ｂの側面には、固定ロール１１Ａ，１１Ｂの駆動用凹部１５に遊嵌される同数の駆動用凸部１６が形成されている。
【００３９】
これら駆動用凹部１５と駆動用凸部１６との間には、浮動ロール１２Ａ，１２Ｂを偏心可能にする偏心代ＥＡ，ＥＢが設けられている。この偏心代ＥＡ，ＥＢの大きさは、ロール軸７Ａ，７Ｂと浮動ロール１２Ａ，１２Ｂとの間のクリアランスＣＡ，ＣＢの大きさと同程度に設定される。
なお、本実施形態では固定ロール１１Ａ，１１Ｂ側に駆動用凹部１５が形成され、浮動ロール１２Ａ，１２Ｂ側に駆動用凸部１６が形成されているが、逆に固定ロール１１Ａ，１１Ｂ側に駆動用凸部１６を形成し、浮動ロール１２Ａ，１２Ｂ側に駆動用凹部１５を形成してもよい。
【００４０】
浮動ロール１２Ａ，１２Ｂの各々には、それぞれ押圧ロール１９が当接している。これらの押圧ロール１９は、それぞれロールキャリア２１Ａ，２１Ｂに軸支されている。そして、ロールキャリア２１Ａ，２１Ｂと押圧ロール１９とを介して浮動ロール１２Ａ，１２Ｂを固定ロール１１Ａ，１１Ｂ側に押圧するアクチュエータ２３Ａ，２３Ｂが設けられている。これらのアクチュエータ２３Ａ，２３Ｂとしては、例えば油圧シリンダやエアシリンダ等が用いられる。
【００４１】
アクチュエータ２３Ａ，２３Ｂは、それぞれロールキャリア２１Ａ，２１Ｂおよび押圧ロール１９を介して、浮動ロール１２Ａ，１２Ｂを、対向する固定ロール１１Ａ，１１Ｂ側に押圧力Ｆで押圧する。その押圧力Ｆは、テーパー素材Ｍ’の板厚を損なうことなく、その断面形状のみを変化させる一定の力に設定されている。
【００４２】
図３、図４、図５に示すように、コンビネーションロールＲＡ１０とＲＢ１０は、それぞれ、テーパー素材Ｍ’を、その長手方向に直交する断面視で、例えば直角に屈曲する隅角部ＣＲを有する屈曲形状に成形する。この隅角部ＣＲは、例えばテーパー素材Ｍ’の断面に３箇所形成されているが、ここでは中央の隅角部ＣＲについてのみ説明する。
【００４３】
図５に拡大して示すように、例えばコンビネーションロールＲＡ１０を構成する浮動ロール１２Ａの外周部には、隅角部ＣＲの内側に当接する凸形成形部ＦＡが設けられている。この凸形成形部ＦＡの隅角部はＲ面取りがなされている。その隅角部曲率半径をｒ２と仮定する。
【００４４】
一方、コンビネーションロールＲＢ１０を構成する固定ロール１１Ｂと浮動ロール１２Ｂとの合面の段差部には、上記の凸形成形部ＦＡに対向する凹形成形部ＦＢが形成されている。この凹形成形部ＦＢの挟み角は直角であるが、隅角部曲率半径ｒ２や、隅角部ＣＲの外周の湾曲半径よりも小さい半径であればＲ状であってもよい。
【００４５】
図５に示すように、この成形ロール組ＲＡ１０，ＲＢ１０におけるコンビネーションロールＲＡ１０（浮動ロール１２Ａ）の凸形成形部ＦＡの隅角部曲率半径ｒ２は、図１に示す前段のロール成形工程（ｉ）における成形ロール組ＲＡ９，ＲＢ９の隅角部曲率半径ｒ１（図５中に二点鎖線で記入）よりも小さい半径に設定されている。さらに、この隅角部曲率半径ｒ２は、テーパー素材Ｍ’の隅角部ＣＲにおける目標曲率半径ｒｔに等しく設定されている。
【００４６】
さらに、図５に示すように、この成形ロール組ＲＡ１０，ＲＢ１０の後段となる成形ロール組（図１に示すロール成形工程（ｋ）〜（ｍ）に示すＲＡ１１〜１３，ＲＢ１１〜１３のいずれか）の隅角部曲率半径ｒ３は、隅角部曲率半径ｒ２よりも小さい値に設定されている。成形ロール組ＲＡ１０，ＲＢ１０の後段を成形ロール組ＲＡ１１，ＲＢ１１の１段のみとする場合には、この成形ロール組ＲＡ１１，ＲＢ１１が最終段となり、その隅角部曲率半径がｒ３となる。具体的な数値としては、例えばｒ１が５．００ｍｍ、ｒ２（ｒｔ）が４．８２ｍｍ、ｒ３が４．３２ｍｍに設定されている。
【００４７】
本構成によれば、図５中に二点鎖線で示すように、隅角部曲率半径ｒ３を有する成形ロール組による成形時には隅角部ＣＲにおける曲率半径がｒ３の４．３２ｍｍまで小さくなる。この時の隅角部ＣＲにおける外周側のラインは符号ｒｏで示すように外側に膨らむ。
【００４８】
ロール成形装置１は以上のように構成されている。テーパー素材Ｍ’の成形を行う場合には、ロール軸７Ａに同心状に設けられた固定ロール１１Ａおよび偏心可能に設けられた浮動ロール１２ＡからなるコンビネーションロールＲＡ１０と、ロール軸７Ｂに同心状に設けられた固定ロール１１Ｂおよび偏心可能に設けられた浮動ロール１２ＢからなるコンビネーションロールＲＢ１０との間にテーパー素材Ｍ’が送り込まれる。
【００４９】
そして、アクチュエータ２３Ａ，２３Ｂが、それぞれ押圧ロール１９を介して浮動ロール１２Ａ，１２Ｂを対向する固定ロール１１Ａ，１１Ｂ側に押圧する。これにより、テーパー素材Ｍ’の断面形状が固定ロール１１Ａ，１１Ｂと浮動ロール１２Ａ，１２Ｂの形状に合わせて最終成形される。即ち、テーパー素材Ｍ’の断面にある隅角部ＣＲが、浮動ロール１２Ａの凸形成形部ＦＡによって隅角部曲率半径ｒ２、即ち目標曲率半径ｒｔに湾曲成形される。
【００５０】
このロール成形装置１およびロール成形方法によれば、図１に示すロール成形工程（ａ）〜（ｍ）のうち、最終段（ｍ）を含む１または複数段の連続するロール成形工程（ｋ，ｌ，ｍ）においては、テーパー素材Ｍ’の隅角部ＣＲにおける目標曲率半径ｒｔ（ｒ２）よりも小さな隅角部曲率半径ｒ３を有する成形ロール組（ＲＡ１１〜１３，ＲＢ１１〜１３のいずれか）によって隅角部ＣＲが成形される。
【００５１】
ここで、最終段（ｍ）を含む仕上げ工程におけるテーパー素材Ｍ’の曲げ角度は、目標とする曲げ角度とほぼ等しくなっている。例えば、テーパー素材Ｍ’の隅角部ＣＲにおける目標曲率半径ｒｔと同等の隅角部曲率半径を有する成形ロール組によって隅角部ＣＲを成形した場合には、テーパー素材Ｍ’の板厚が厚い部分はスプリングバックが小さいため、ほぼ目標角度に等しい角度に成形される。しかし、板厚の薄い部分はスプリングバックが大きいため、成形後の曲げ角度が目標角度よりも大きくなる。
【００５２】
本発明では、目標曲率半径ｒｔよりも小さな隅角部曲率半径ｒ３を有する成形ロール組ＲＡ１１〜１３，ＲＢ１１〜１３によって隅角部ＣＲが成形されるため、板厚の薄い部分に想定範囲内のスプリングバックを発生させ、成形後の曲げ角度を目標に近づけることができる。
【００５３】
換言すると、通常、金属材料を屈曲・湾曲成形する場合のスプリングバックの対応としては、曲げ型の角度を目標角度よりも小さくしておき、スプリングバックが生じた時に目標形状に近似させるのが一般的である。
【００５４】
しかし、スプリングバックの角度は板厚に応じて変動するため、本実施形態におけるテーパー素材Ｍ’のように、長手方向に沿って板厚が大小に変化する金属材料では、スプリングバックの度合いは長手方向の場所毎に異なる。よって、上記のように曲げ角度を目標角度よりも小さくする手法では、板厚の厚い部分もしくは板厚の薄い部分のどちらかしか精度よく成形することはできない。
【００５５】
本実施形態のように、曲げＲを小さくしてスプリングバックを見込む場合、スプリングバックの発生量が少なくほぼ形状が出ている板厚の厚い部分（図２（ｂ）に示す板厚Ｔｍａｘの部分）は９０°のまま成形される。また、スプリングバックの発生し易い板厚の薄い部分（図２（ｂ）に示す板厚Ｔｍｉｎの部分）は、曲げＲを小さくする効果が板厚の厚い部分よりも多く付与されるため、曲げ角度を９０°により近づけることができる。具体的には、目標の成形角度９０°に対して±３°程度の範囲内に収めることができる。
【００５６】
このため、スプリングバックが発生し易い、板厚の薄い部分を備えたテーパー素材Ｍ’においても、その隅角部ＣＲに多大なスプリングバックが発生することによって隅角部ＣＲにおける曲げ角度が目標角度（９０度）よりも拡がってしまうことを抑制することができる。
【００５７】
しかも、テーパー素材Ｍ’の隅角部ＣＲを複数段階に分けて曲げるので、スプリングバックの影響をより小さくし、隅角部ＣＲの曲率半径精度を高めることができる。したがって、簡素で安価な構成により、長手方向に板厚が変化するテーパー素材Ｍ’を精度良く安定的にロール成形することができる。
【００５８】
なお、テーパー素材Ｍ’の板厚は、長手方向に沿ってテーパー状に変化しているが、この板厚の変化に応じて浮動ロール１２Ａ，１２Ｂがロール軸７Ａ，７Ｂに対して偏心することにより、その板厚差が吸収される。
【００５９】
その際、アクチュエータ２３Ａ，２３Ｂの押圧力Ｆは、押圧ロール１９を介して浮動ロール１２Ａ，１２Ｂ自身に付与され、浮動ロール１２Ａ，１２Ｂが設けられているロール軸７Ａ，７Ｂには付与されない。このため、ロール軸７Ａ，７Ｂに対する浮動ロール１２Ａ，１２Ｂの偏心位置に拘わらず、即ちテーパー素材Ｍ’の板厚の大小に拘わらず、一定の押圧力Ｆを付与しながらテーパー素材Ｍ’を所定の形状に成形することができる。
【００６０】
したがって、非常に簡素で安価な構成により、長手方向に板厚が大小繰り返し変化するテーパー素材Ｍ’を安定的にロール成形することができる。
【００６１】
アクチュエータ２３Ａ，２３Ｂの押圧力Ｆは、テーパー素材Ｍ’の板厚を損なうことなく、その断面形状のみを変化させる一定の力に設定されているので、テーパー素材Ｍ’の板厚が薄くなることがなく、当初予定された板厚のままでテーパー素材Ｍ’が所定の断面形状にロール成形される。
【００６２】
以上のように、本実施形態に係るロール成形装置１によれば、簡素で安価な構成により、長手方向に板厚が大小繰り返し変化するテーパー素材Ｍ’を精度良くロール成形することができる。
【００６３】
さらに、このロール成形装置１は、浮動ロール１２Ａ，１２Ｂがロール軸７Ａ，７Ｂに対して偏心可能に設けられており、これらの浮動ロール１２Ａ，１２Ｂが、押圧ロール１９を介してアクチュエータ２３Ａ，２３Ｂにより固定ロール１１Ａ，１１Ｂ側に押圧される構成である。
【００６４】
このため、長手方向に沿って板厚が大小に繰り返し変化するテーパー素材Ｍ’を、その板厚を損なうことなく一定の力で押圧しながら成形することができる。これにより、航空機のテーパーストリンガーＴＳ等を精度よく成形して製造することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。この図においては、成形ロール組ＲＡ１０，ＲＢ１０の後段となる成形ロール組の隅角部曲率半径ｒ３，ｒ４，ｒ５が記入されている点以外は図５の構成と同一であるため、各部に図５と同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
コンビネーションロールＲＡ１０（浮動ロール１２Ａ）の隅角部曲率半径ｒ２は、テーパー素材Ｍ’の隅角部ＣＲにおける目標曲率半径ｒｔに等しく設定されている。そして、この成形ロール組（ＲＡ１０／ＲＢ１０）の後段となる成形ロール組（図１（ｋ），（ｉ），（ｊ）に示す成形ロール組（ＲＡ１１，ＲＢ１１〜ＲＡ１３，ＲＢ１３）の隅角部曲率半径ｒ３，ｒ４，ｒ５は、目標曲率半径ｒｔよりも小さく設定されている。具体的な数値としては、例えばｒ１が５．００ｍｍ、ｒ２（ｒｔ）が４．８２ｍｍ、ｒ３が４．６２ｍｍ、ｒ４が４．５２ｍｍ，ｒ５が４．３２ｍｍに設定されている。
【００６７】
即ち、テーパー素材Ｍ’は、目標曲率半径ｒｔ（ｒ２）の成形ロール組（ＲＡ１０／ＲＢ１０）によってロール成形された後で、目標曲率半径ｒｔよりも小さな目標曲率半径ｒ３，ｒ４，ｒ５を有する成形ロール組（ＲＡ１１，ＲＢ１１〜ＲＡ１３，ＲＢ１３）によって複数回ロール成形され、この時に、前段側から後段側に向かって隅角部曲率半径ｒ３，ｒ４，ｒ５が小さくなってゆく。隅角部曲率半径ｒ５を有する最終段の成形ロール組ＲＡ１３，ＲＢ１３による成形時には、隅角部ＣＲにおける外周側のラインが符号ｒｏで示すように外側に膨らむ。
【００６８】
このロール成形装置１およびロール成形方法によれば、テーパー素材Ｍ’の隅角部ＣＲが、複数の成形ロール組（ＲＡ１１／ＲＢ１１〜ＲＡ１３／ＲＢ１３）によって目標曲率半径ｒｔよりも小さな隅角部曲率半径ｒ３，ｒ４，ｒ５に段階的に弾性変形させられるため、隅角部ＣＲにスプリングバックが起きることを一層効果的に抑制することができる。
【００６９】
なお、本発明は上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、２本のロール軸７Ａ，７Ｂが、その軸間距離を固定された状態で設けられているが、軸間距離を可変にすることもできる。
また、上記実施形態では、テーパー素材Ｍ’の隅角部ＣＲの角度が９０°となっているが、特に９０°には限定されず、他の角度であってもよい。
【００７１】
さらに、テーパー素材Ｍ’の形状や、このテーパー素材Ｍ’によって成形されるテーパーストリンガーＴＳの形状は、上記実施形態のものに限定されない。
さらにまた、本発明は仕上げ工程の成形ロール組（図１の（ｊ）から（ｍ）のみに限定されず、例えば図１の（ｇ）から（ｉ）の位置にて成形を行う中間段の成形ロール組に適用してもよく、各成形ロール組における隅角部曲率半径を徐々に小さくしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  ロール成形装置
７Ａ，７Ｂ  ロール軸
１１Ａ，１１Ｂ  一方の成形ロール
１２Ａ，１２Ｂ  他方の成形ロール
１９  押圧ロール
２３Ａ，２３Ｂ  アクチュエータ
ＣＡ，ＣＢ  クリアランス
ＣＲ  隅角部
ＦＡ  凸形成形部
ＦＢ  凹形成形部
Ｍ’  テーパー素材（金属材料）
ＲＡ１〜ＲＡ１３／ＲＢ１〜ＲＢ１３  成形ロール組
ａ〜ｍ  ロール成形工程
ｒ１  中間段の成形ロール組における凸形成形部の隅角部曲率半径
ｒ２，ｒ３  後段の成形ロール組における凸形成形部の隅角部曲率半径
ｒｔ  テーパー素材（金属材料）の隅角部における目標曲率半径
【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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