(57)【要約】【課題】曲げ品質に優れたロール曲げ装置及びそれを用いたロール曲げ加工方法の提供を目的とする。【解決手段】材料を引き込むための引込みローラと、材料の横方向の曲げ外側と内側とに配設し、材料に曲げ応力を付加するための複数の駆動ローラと、材料の曲げ部を上下方向から押圧するための圧延曲げローラとを備え、前記圧延曲げローラの外周速度が引込みローラの外周速度よりも速く設定され、前記圧延曲げローラは材料の曲げ外側の圧延圧を曲げ内側の圧延圧より大きく設定されてい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】
材料を引き込むための引込みローラと、材料の横方向の曲げ外側と内側とに配設し、材料に曲げ応力を付加するための複数の駆動ローラと、材料の曲げ部を上下方向から押圧するための圧延曲げローラとを備え、前記圧延曲げローラの外周速度が引込みローラの外周速度よりも速く設定され、前記圧延曲げローラは材料の曲げ外側の圧延圧を曲げ内側の圧延圧より大きく設定されていることを特徴とするロール曲げ装置。
【請求項２】
前記複数の駆動ローラは曲げ外側に位置する第１，第３駆動ローラと曲げ内側に位置する第２駆動ローラからなる３点曲げローラを構成し、そのうちの材料の引出しローラとしての機能を有する前記第３駆動ローラの外周速度が前記引込みローラ又は／及び圧延曲げローラの外周速度よりも速く設定されていることを特徴とする請求項１記載のロール曲げ装置。
【請求項３】
前記圧延曲げローラ又は／及び引出しローラは冷却手段を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のロール曲げ装置。
【請求項４】
前記材料は立設したリブを有する押出形材であり、前記複数の駆動ローラにて曲げられた前記押出形材のねじれを矯正するねじれ矯正ローラ又は／及び前記リブの形状を矯正するリブ矯正ローラを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロール曲げ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかのロール曲げ装置と押出機とを連動させ、前記押出機から押し出された材料を連続的にロール曲げ加工することを特徴とする押出材の曲げ加工方法。
【請求項６】
前記押出材の押出しスピードを検知する押出速度検知手段を有し、
前記押出速度検知手段にて得られた情報に基づいて前記各ローラの回転速度が制御されていることを特徴とする請求項５記載の押出材のロール曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺材料のロール曲げ装置及びそれを用いたロール曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金の押出形材等の長尺材を複数のロール間を通過させることで曲げ加工を行う装置及びその方法として本出願人は、先に材料を引込むガイドロールと曲げロールとの間に速度差を設けることで、その間の材料に引張応力が付加されるように曲げ加工を行う技術を提案している（特許文献１）。
同技術は、材料（押出形材）の幅寸法が比較的小さいものに対して好適なのに、幅寸法が例えば１００ｍｍ以上の幅広の材料に対しては、シワが発生する恐れがあった。
そこで本発明者は、幅広の材料に適したロール曲げ方法を検討した結果、本発明に至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０４７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、曲げ品質に優れたロール曲げ装置及びそれを用いたロール曲げ加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るロール曲げ装置は、材料を引き込むための引込みローラと、材料の横方向の曲げ外側と内側とに配設し、材料に曲げ応力を付加するための複数の駆動ローラと、材料の曲げ部を上下方向から押圧するための圧延曲げローラとを備え、前記圧延曲げローラの外周速度が引込みローラの外周速度よりも速く設定され、前記圧延曲げローラは材料の曲げ外側の圧延圧を曲げ内側の圧延圧より大きく設定されていることを特徴とする。
ここで、前記複数の駆動ローラは曲げ外側に位置する第１，第３駆動ローラと曲げ内側に位置する第２駆動ローラからなる３点曲げローラを構成し、そのうちの材料の引出しローラとしての機能を有する前記第３駆動ローラの外周速度が前記引込みローラ又は／及び圧延曲げローラの外周速度よりも速く設定されているのが好ましい。
【０００６】
本発明にて引込みローラとは、ロール曲げ装置に材料を供給するためのローラをいい、材料の両側の側部又は材料の上下方向に配置される。
圧延曲げローラとは、例えば材料の下面に従動ローラを配置し、材料の上面から押圧回転するローラをいう。
また、引出しローラは、曲げた材料を払い出す側に配置した駆動ローラをいう。
本発明においては、曲げ加工後の形状、寸法等を矯正するローラを設けてもよく、例えば、前記材料は立設したリブを有する押出形材であり、前記複数の駆動ローラにて曲げられた前記押出形材のねじれを矯正するねじれ矯正ローラ又は／及び前記リブの形状を矯正するリブ矯正ローラを有するようにしてもよい。
【０００７】
本発明において、圧延曲げローラ又は／及び引出しローラは冷却手段を有していてもよい。
このようにすると、以下に説明するように本発明に係るロール曲げ装置を押出機と連動させた場合に、ロール曲げ装置にてロール曲げすると同時に押出材に接触させたロールにて直接冷却することで、効率的に冷却焼入れすることもできる。
【０００８】
本発明は、ロール曲げ装置と押出機とを連動させ、前記押出機から押し出された材料を連続的にロール曲げ加工することを特徴とする。
また、押出材の押出しスピードを検知する押出速度検知手段を有し、前記押出速度検知手段にて得られた情報に基づいて前記各ローラの回転速度が制御されているのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るロール曲げ装置は、引込みローラと、圧延曲げローラ又は引出しローラとの間に速度差を設け、材料に引張り力を付与することで曲げ方向の座屈を抑え、圧延曲げローラの曲げ外側圧延量を曲げ内側の圧延量より大きくすることでシワの発生を抑えることができる。
ここで、曲げ加工の後に形状、寸法等を矯正するローラを設けると、さらに寸法精度の高い曲げ製品が得られる。
また、押出機と連動させると、生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るロール曲げ装置の構成例を押出機と連動させて表現してある。（ａ）は曲げ装置の基本構成例を示し、（ｂ）は必要に応じて従動ローラを設けた例を示す。
【図２】圧延曲げローラの説明図を模式的に示す。
【図３】曲げ対象となる材料の断面例を示す。
【図４】曲げ部分の拡大図を示す。
【図５】実験評価結果を示す。
【図６】曲げ装置にねじれ矯正ローラを設けた例を示す。
【図７】曲げ装置にリブの形状を矯正するリブ矯正ローラを設けた例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１，図４に本発明に係るロール曲げ装置の構成例を示す。
なお、同図にはロール曲げ装置を押出機と連動させて表示してあるが、本発明は押出機と連動させることなく、長尺材を単独で曲げ加工を行うこともできる。
【００１２】
以下、図３に示した断面形状の材料（押出形材）を例に、曲げ装置の構造例を示すが、幅寸法Ｗが１００〜２００ｍｍ程度の幅広の材料に適しており、リブの高さＨは１０〜１００ｍｍの範囲で対応でき、またリブの形状もこれに限定されるものではなく、異形状であってもよい。
【００１３】
ロール曲げ装置は、例えば図４（ｂ）に示すような材料を装置に供給するための引込みローラ２１と、第１〜第３駆動ローラ１１〜１３からなる３点曲げローラ及び材料の曲げ部を上から圧延作用を有するように押圧する圧延曲げローラ２２を有する。
３点曲げを構成する第１〜第３駆動ローラ１１〜１３は、材料を幅方向に曲げるものであり、曲げ外側に第１駆動ローラ１１と第３駆動ローラ１３を配置し、曲げ内側に第２駆動ローラ１２を配置してある。
なお、第３駆動ローラ１３は、引出しローラとして機能する。
幅方向の曲げＲは、３点曲げローラで調整することになるが、曲げＲの大きさによっては駆動ローラ及び圧延曲げローラを旋回可能な旋回装置３０に設けることで、旋回させながら曲げ加工を行うこともできる。
これにより、曲げＲ：１５００〜６０００ｍｍ程度の範囲で対応できる。
添付した図面で一点鎖線は、ローラの回転中心を示す。
【００１４】
本発明に係るロール曲げ装置は、図１に示すようにアルミニウム合金の押出機に連動させることもでき、図１ではコンテナ１の内部にビレットＭ１を投入し、後部からステム２で押出し、ダイス３から形材Ｍ２が押し出されることを模式的に示した。
この場合に、図４（ａ）に示したエンコーダ４等の速度検知手段を設けてもよく、この情報や押出機に備えた押出スピード情報に基づいて各ローラの回転速度が制御されている。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、それぞれ駆動制御された引込みローラ２１，第１〜第３駆動ローラ１１〜１３，圧延曲げローラ２２の他に、必要に応じて従動ローラ３１〜３４，４１〜４４及び図４（ｂ），（ｃ）に示した駆動ローラに対向した従動ローラ５１，５２を設けてもよい。
これらの従動ローラは、材料の動きに追随して回転し、そのうち従動ローラ３２〜３４，４１〜４４はリブの倒れ込みを防止する。
本発明にて特徴的なのは、引込みローラ２１の外周速度よりも圧延曲げローラ２２の外周速度を速く設定してあり、さらには引出しローラ１３の外周速度を圧延曲げローラ２２の外周速度よりも速く設定してあってもよい。
これにより、引込みローラ２１と圧延曲げローラ２２との間に位置する材料Ｍ２に引張り力が作用し、引出しローラ１３と圧延曲げローラ２２との間の材料Ｍ２にも引張り力が作用する。
圧延曲げローラ２２は、図２に示すように支持従動ローラ５１に支持された材料を上面から圧延曲げローラ２２で押圧圧延する際に、曲げ外側の押圧力ｂ（圧延量）を曲げ内側の押圧力ａよりも大きく設定してある。
この場合に曲げ量が大きくなると、曲げ外側と内側ではローラの接触面の通過スピードに差が出ることから、図４（ｂ）に示すように圧延曲げローラ２２の外径を円錐台形状にしてもよい。
【００１６】
次にロール曲げ加工の方法及びその曲げ品質を評価したので説明する。
材料の断面幅Ｗが１５０ｍｍ，リブ高さＨが７５ｍｍで肉厚８ｍｍの押出材を曲げ評価した結果を図５の表に示す。
表中、第１速度比は引込みローラ２１の速度に対する圧延曲げローラの速度比を示し、第２速度比は引込みローラ２１の速度に対する引出しローラ１３の速度比を示す。
従って、例えば速度比１．１とは、基準とする引込みローラの速度より１．１倍速いことをいう。
圧延量は、曲げ内側と外側の押圧をローラの圧縮量として計量した。
引出しローラ又は圧延曲げローラのどちらかで押圧材料を冷却してもよいが、本実験は引出しローラ１３による材料の冷却の有無で評価した。
材料の時効後耐力は、０．２％耐力値を示す。
図５に示した結果から、実施例１〜３はいずれもシワや座曲が発生しなかった。
なお、実施例３は引出しローラを冷却しなかったので、時効後の耐力が低くなった。
これに対して比較例１は、第１，第２速度比が１倍と材料に引張り力が作用しなかったので、リブに座曲が生じた。
比較例２は、第２速度比を１．１倍にしたが、第１速度比が１倍と引込みローラと圧延曲げローラとに速度差が無かったので、リブに座屈が生じた。
比較例３は、曲げ外側と内側との圧延量に差がなかったので、底面にシワが発生した。
【００１７】
押出形材の幅が広い場合や、リブ高さが比較的高い場合に、圧延曲げローラにて曲げ形状が安定するものの、３点ローラにて曲げ加工されたままの押出形材は僅かではあるがねじれが生じていたり、リブに傾きが生じている場合もある。
そこで図６に示した例は、３点ローラで曲げ加工された後の材料進行方向前方に、ねじれ矯正ローラを設けた例である。
ねじれ矯正ローラの配置例を図６（ｂ），（ｃ）に示す。
図６（ｂ）は、押出形材（Ｍ２）のリブの上端部に配置した第１ねじれ矯正ローラ６１ａと、押出形材の底面に配置した第２ねじれ矯正ローラ６１ｂとを上下に対向配置し、この上下のローラ６１ａ，６１ｂにて挟み込むようにして押出形材のねじれを矯正する。
この際に上下のローラ６１ａ，６１ｂを対向させながら、矢印の方向に回転制御可能に設けるとさらに微小なねじれの修正も可能である。
また、上下のローラは図６（ｃ）に示すように押出形材の断面幅に沿って上下に配置したローラ６２ａ，６２ｂでもよい。
図６では、リブ間の幅を安定させる従動ローラ（４１ａ，４１ｂ），リブの立ち上がりを安定させる従動ローラ（４２ａ，４２ｂ）を適宜、設けた例になっている。
【００１８】
図７はリブの傾き等を矯正するリブ矯正ローラを設けた例を示す。
図７に示した例は縦リブを押出形材の断面両側に設けた材料に対するリブ矯正ローラの例であり、それぞれのリブをそれぞれ一対のリブ矯正ローラ（７１ａ，７１ｂ），（７２ａ，７２ｂ）で挟み込むように配置した例である。
リブ矯正ローラはリブの倒れ込みを矯正したり、左右のリブ間の寸法を矯正したりするのが目的である。
よって、一対のリブ矯正ローラ（７１ａ，７１ｂ）及び（７２ａ，７２ｂ）は、それぞれ矢印の方向に横方向移動制御されているのが好ましい。
【符号の説明】
【００１９】
１      コンテナ
２      ステム
３      ダイス
１１    第１駆動ローラ
１２    第２駆動ローラ
１３    第３駆動ローラ（引出しローラ）
２１    引込みローラ
２２    圧延曲げローラ
３０    旋回装置
Ｍ１     ビレット
Ｍ２     形材
【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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