(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定幅で形成された平板部と、平板上に格子状、縞状等の複数のリブが一定高さで以って形成されたリブ形成部とが連設されてなるリブ付き板材を、上ロールと対を成す２個の下ロールとの間で押圧して前記リブ側が曲げ内周側になるように曲げ成形加工するリブ付き板材の成形加工方法において、
前記上ロールの少なくとも２箇所を他の部位の小径部よりも直径の大きい大径部に形成し、
該大径部と前記下ロールとの間で前記板材の平板部を挾圧するとともに、前記小径部の下側に前記リブを位置せしめて前記板材を曲げ加工し、
更に前記大径部の外径を、該大径部で前記平板部を挾圧したとき、前記小径部とリブの頂面との間に加工前においては微小隙間が形成され、加工の途中で該小径部とリブの頂面とが接触するようにして曲げ加工することを特徴とするリブ付き板材の成形加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のリブ付き板材の加工方法において、前記大径部の直径を前記上ロールと下ロールとの中心距離（ピッチ）よりも大きくして曲げ加工することを特徴とするリブ付き板材の成形加工方法。
【請求項３】
請求項１記載のリブ付き板材の加工方法において、前記対をなす下ロールの一方を、その中心が他方の下ロールよりも下方に位置するように配置して、前記リブ付き板材の加工セット時において、該板材が所定角度傾斜するようにして曲げ加工することを特徴とするリブ付き板材の成形加工方法。
【請求項４】
所定幅で形成された平板部と、平板上に格子状、縞状等の複数のリブが一定高さで以って形成されたリブ形成部とが連設されてなるリブ付き板材を、上ロールと対をなす２個の下ロールとの間で押圧して、前記リブ側が曲げ内周側になるように曲げ成形加工する板材の成形加工装置において、
前記上ロールの少なくとも２箇所を他の部位の小径部よりも直径の大きい大径部に形成され、該大径部が、外周面が前記リブ付き板材の平板部に当接して、該平板部を押圧可能にされたリング部であり、
該リング部と前記下ロールとの間で前記板材の平板部を挾圧するとともに、前記小径部の下側に前記リブを位置せしめて前記板材を曲げ加工するとともに、
更に前記リング部外径を、該大径部で前記平板部を挾圧したとき、前記小径部とリブの頂面との間に加工前においては微小隙間が形成され、曲げ加工の途中で該小径部とリブの頂面とが接触するように、リブ成形部の高さ及び平板部の厚さに応じたリング部外径を設定したことを特徴とする板材の成形加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定幅で形成された平板部と、平板上に一定高さの複数リブが突設されたリブ形成部とが連設されてなるリブ付き板材を上ロールと対をなす下ロールとの間に挾圧して曲げ成形加工を施す、リブ付き板材の成形加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロケットの機体タンクのシリンダスキンや、圧力容器のケーシング等においては、平板の内面側に格子状、縞状等の補強用のリブが突設されたリブ付き板材をブレーキプレスにて順送り曲げ成形して所定の曲率半径にする。そして、この板材ピースを溶接等によって結合して、単一の筒体を製作している。
【０００３】
図４〜図５は、かかる板材ピースとしてのリブ付き板材の概略を示し、図４はその斜視図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図であり、図４〜図５において、１はリブ付き板材であり、周部にある平板部２及び該平板部２の内部にリブ３ａが格子状、縞状等の形状に突設されたリブ形成部３よりなり、該リブ形成部３が曲げの内側になるように所定の曲率半径Ｒ（図５参照）にて曲げ成形して製作される。
【０００４】
図６〜図９はリブ付き板材をプレス曲げ成形する概略を示し、図６はプレス成形する際の押し込み位置、図７、図８はリブ位置及び平板部での成形状態を示し、図９は図７の斜視図を示す。
【０００５】
すなわち、図７に示すように、前記リブ付き板材１を曲げ成形加工により製作する際には、ダイ４０の上面に、リブ付き板材１を乗せて、さらに同時にパンチ３０で押し込み、わずかに曲げ成形する。
続いて図６に示すリブ付き板材を板材１をＸ方向に移動させて、次の列のリブ交差部３Ｃをパンチ３０で押し込む。これを最後の列まで繰り返す。
この作業を５回程度繰り返し所定の曲率Ｒになるまで行い、曲げ成形する。
【０００６】
平板部２の端部を曲げるために、図８に示すようにリブ位置を成形するのとは別のパンチ３１とダイ４１に取り替え、５０mm程度のピッチでわずかずつ曲げ成形して、所定の曲率Ｒになるまで成形する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４〜図５に示すリブ付き板材１は、端部から一定幅の周部分が平板部２、該平板部２に囲まれた形でリブ形成部３が配された構造となっているため、平板部２が形成されている周部の剛性が大きく剛構造で、リブ形成部３がある中央部の剛性が周部よりもかなり小さい柔構造となる。
【０００８】
このため、かかるリブ付き板材１を図７に示すように、パンチ３０で押し込み曲げるために、線当たりで局部成形され押し込み量が大きすぎるとリブ３ａが倒れ変形し、リブ３ｃ近傍に割れなどの不具合が発生しやすい。
【０００９】
一方、前記不具合の発生を回避するには、リブ付き板材１の曲げ成形加工時に、図６に示すように、リブの中で剛性が高いリブ交差部３ｃをわずかずつ成形するため、多大の工数を要し、加工工数が嵩む。
【００１０】
さらに、リブ端部は幅の狭い別のパンチ３１及びダイ４１に成形型を交換し、わずかずつ成形するため、更なる加工工数の増大となる。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、周辺の平板部と中央のリブ形成部とによりなるリブ付き板材の曲げ成形加工を行なうにあたり、加工時の上、下ロールや押圧力の調整を不要として少ない加工工数で以って、加工時に折れ等の加工欠陥や異常変形による加工ムラの発生の無い高品質の成形品を得ることができる成形加工方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、  所定幅で形成された平板部と、平板上に格子状、縞状等の複数のリブが一定高さで以って形成されたリブ形成部とが連設されてなるリブ付き板材を、上ロールと対を成す２個の下ロールとの間で押圧して前記リブ側が曲げ内周側になるように曲げ成形加工するリブ付き板材の成形加工方法において、
前記上ロールの少なくとも２箇所を他の部位の小径部よりも直径の大きい大径部に形成し、
該大径部と前記下ロールとの間で前記板材の平板部を挾圧するとともに、前記小径部の下側に前記リブを位置せしめて前記板材を曲げ加工し、
更に前記大径部の外径を、該大径部で前記平板部を挾圧したとき、前記小径部とリブの頂面との間に加工前においては微小隙間が形成され、加工の途中で該小径部とリブの頂面とが接触するようにして曲げ加工することを特徴とするリブ付き板材の成形加工方法を提案する。
【００１４】
そして、請求項１記載のような曲げ成形加工方法を成立させるには、請求項２記載のように、前記大径部の直径を前記上ロールと下ロールとの中心距離（ピッチ）よりも大きくして曲げ加工する。
【００１５】
かかる発明において、前記上ロールは曲げ加工対象であるリブ付き板材の構造に対応して大径部及び小径部の形状や配置を決定するが、一般的には、前記リブ付き板材は、図４に示すように、中央部にリブ形成部３があり、該リブ形成部の周囲に平板部２を配した構造であるので、前記上ローラは、その両端部に前記リブ付き板材１の平板部２に当接可能な２つの大径部を配し、該大径部間にこれよりも小径の小径部を配して、該小径部の外周とリブ付き板材のリブ形成部の上端面との間に、加工初期において請求項１記載のような微小間隙を形成して加工を行なうのが良い。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記載の発明を実施するための装置に係り、  所定幅で形成された平板部と、平板上に格子状、縞状等の複数のリブが一定高さで以って形成されたリブ形成部とが連設されてなるリブ付き板材を、上ロールと対をなす２個の下ロールとの間で押圧して、前記リブ側が曲げ内周側になるように曲げ成形加工する板材の成形加工装置において、
前記上ロールの少なくとも２箇所を他の部位の小径部よりも直径の大きい大径部に形成され、該大径部が、外周面が前記リブ付き板材の平板部に当接して、該平板部を押圧可能にされたリング部であり、
該リング部と前記下ロールとの間で前記板材の平板部を挾圧するとともに、前記小径部の下側に前記リブを位置せしめて前記板材を曲げ加工するとともに、
更に前記リング部外径を、該大径部で前記平板部を挾圧したとき、前記小径部とリブの頂面との間に加工前においては微小隙間が形成され、曲げ加工の途中で該小径部とリブの頂面とが接触するように、リブ成形部の高さ及び平板部の厚さに応じたリング部外径を設定したことを特徴とする。
【００１７】
そして本発明により、上ロールはロール本体部とは別体で製作されたリング部をリブ付き板材の平板部の位置に対応したロール本体の位置に圧挿、固定することによって、種々のサイズのリブ付き板材に適用できる。
【００１８】
かかる発明によれば、リブ付き板材の曲げ成形加工の加工初期においては、対をなす下ロールの上にリブ付き板材の平板の底面を乗せ、該リブ付き板材の平板上に上ロールの大径部を当接させた状態で、該上ロールの小径部の外周面と前記リブ付き板材のリブの頂面との間には、図１，２において、ｔ＝２ｍｍ程度の微小間隙を形成させる。
【００１９】
次いで、上ロールを所定の回転数で回転させて、リブ付き板材に送りを加えながら、上ロールと下ロールとを接近させ、該板材に押圧力を付与する。これによって上ロールの大径部と下ロールとの間で、リブ付き板材の平板部を押圧しつつリブ付き板材の曲げ成形が始まる。
【００２０】
そして、前記押圧力によるリブ付き板材の曲げ量が一定量に達すると、前記微小間隙が消滅し、小径部の外周面とリブ付き板材のリブ形成部のリブ頂面とが当接し、該リブ形成部は該小径部と下ロールとの間で押圧され、さらに上ロールからの押圧力を増していくと、大径部が平板部を、小径部がリブ形成部を同時に押圧し、大きな押圧力で以ってリブ付き板材を所定の曲率半径にて曲げ成形する。
【００２１】
従って、かかる発明によれば、最初に低剛性の平板部のみを上ロールの大径部で下ロールとの間で押圧しておき、曲げが一定量進行してからは、大径部に加えて小径部でリブ形成部を押圧して曲げ成形加工を行なうので、薄肉で低剛性の平板部は、大径部によって常時一定の押圧力で押圧されることとなり、偏荷重や過大荷重の作用が回避され、これに伴なう異常変形及び加工ムラの発生、さらにはこれらによる破損の発生が防止される。
また、大径部で平板部を一定量曲げた後に小径部をリブ形成部に当接させるようにしたので、曲げ加工の当初からリブに曲げ荷重が加わることがなく、過大荷重によるリブの倒れ等の変形が防止される。
これにより、平板部とリブ形成部とが一様に曲げ成形されて、均一な品質のリブ付き板材が得られる。
【００２２】
また、上ロールにリブ形成部の高さ及び平板部の厚さに応じたリング状の大径部を形成するのみで、上記加工が可能となるので、加工時における上ロールと下ロールとの関係位置の調整や押圧力の調整等の調整作業は不要となり、作業工数が低減される。
【００２３】
また、請求項４記載の発明は、請求項１において、前記対をなす下ロールの一方を、その中心が他方の下ロールよりも下方に位置するように配置して、前記リブ付き板材の加工セット時において、該板材が所定角度傾斜するようにして曲げ加工することを特徴とする。
【００２４】
かかる発明によれば、上ロールと対をなす下ロールとの間にリブ付き板材を挟持して上ロールに成形押圧力を付与しての曲げ形成加工時において、対をなす下ロールを傾斜配置することにより、板材の板面も傾斜し、該板材の板面を水平配置する従来技術よりも板材に加わる成形押圧力が低減される。
これにより、平板部の過大押付力による異状変形の発生やリブ形成部に過大押付力が作用することによるリブの倒れの発生が防止される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２６】
図１は本発明の実施形態に係る上ロールによるリブ付き板材の曲げ成形加工時の正面図（図２のＡ−Ａ矢視図）、図２はリブ付き板材及び成形用上、下ロールの側面配置図、図３は上ロールによるリブ付き板材曲げ成形加工時の要部斜視図である。
【００２７】
図１〜図３において、１は被加工品であるリブ付き板材であり、図４に示すように、周辺の平板部２と、中央のリブ形成部３とにより構成されている。２０、２０は対をなす下ロール、１０は上ロールであり、該リブ付き板材１は前記対をなす下ロール２０、２０と上ロール１０との間に挟持され、上ロール１０を回転させながら、押圧力を加えることにより、曲げ成形されるようになっている。
【００２８】
前記上ロール１０は、中央の小径部１０ｂと該小径部１０ｂの両側（外側）に圧挿されたリング１０ａ、１０ａとによって構成されている。そして、該リング１０ａ、１０ａにより大径部を構成する。
また、該リング１０ａ、１０ａは、曲げ成形加工品であるリブ付き板材１の両端に形成される平板部２の位置に合わせて、その固定位置が決定される。
前記上ロール１０は、リング１０ａ、１０ａを、小径部１０ｂが形成されるロール本体１０ｄとは別体に製作し、加工品であるリブ付き板材１における平板部２の位置に対応して、ロール本体１０ｄに圧挿、固定することにより、種々のサイズのリブ付き板材１の加工に適用可能となる。
【００２９】
また、前記上ロール１０は、リブ付き板材１の曲げ成形前において、該板材１が下ロール２０、２０上に乗り、リング１０ａ、１０ａの外周面が該リブ付き板材１の平板部２に当接したとき、小径部１０ｂの外周面とリブ形成部３のリブ頂面３ｂとの間に微小間隙ｔ（ｔ＝２ｍｍ程度が好適）が形成されるように、前記リング（大径部）１０ａ、１０ａの外径Ｄ1及び小径部１０ｂの外径Ｄ2が設定される。
【００３０】
さらに、図２に示すように、前記対をなす下ロール２０、２０は、リブ付き板材１の加工送り方向Ｗに対して先行側にあるロール即ちボトムロール２０ａを後方側にあるロール２０ｂよりも一定量下方に配置し、該リブ付き板材１が、その加工初期において水平線に対して角度αだけ傾斜させる。
前記傾斜角度αは、１５〜２０°程度が好適であるが、特にこの範囲には限定されず、被加工品であるリブ付き板材１の形状、その他の加工条件により任意に設定可能である。
【００３１】
かかる構成からなるリブ付き板材加工成形装置を用いて、リブ付き板材１の曲げ成形加工を行なう際には、対をなす下ロール２０、２０の上に被加工品であるリブ付き板材１の平板の底面を乗せ、該リブ付き板材１の平板部２上に上ロール１０の大径部を構成するリング１０ａ、１０ａの外周面を当接させた加工初期の状態において、前記対をなす下ロール２０、２０の配置を図２に示すように、先行側にあるボトルロール２０ａが後方側のロール２０ｂよりも下方になるように配置し、リブ付き板材１が水平線に対して角度αだけ傾斜するように配置する。該角度αは、前記のように１５〜２０°が好適である。
【００３２】
また、前記のように、前記加工初期の状態において、上ロール１０の小径部１０ｂの外周面とリブ付き板材１のリブ形成部３のリブの頂面３ｂとの間に、図１〜図２に示すように、ｔなる微小間隙（ｔ＝２ｍｍ程度が好適）が形成されるようになっている。
【００３３】
かかる設定がなされた加工初期の状態から、上ロール１０を回転装置（不図示）により所定回転数で回転させてリブ付き板材１に、図２のＷ矢に示すように送りを加えながら、上ロール１０と下ロール２０、２０とを接近させ、該リブ付き板材１に押圧力を付与する。これにより、上ロール１０の大径部であるリング１０ａ、１０ａと下ロール２０、２０との間でリブ付き板材１の平板部２を押圧しつつ、該リブ付き板材１の曲げ成形加工が始まる。
【００３４】
そして、前記押圧力によるリブ付き板材１の曲げ量が一定量に達すると、前記微小間隙ｔが消滅して、小径部１０ｂの外周面とリブ付き板材１のリブ形成部３の頂面３ｂとが当接し、該リブ形成部３は小径部３ｂと下ロール２０、２０との間で押圧され、さらに押圧力を増していくと、前記リング１０ａ、１０ａが平板部２を、小径部１０ｂがリブ形成部３を同時に押圧し、リブ付き板材１は大きな押付力で以って所定の曲率半径にて曲げ成形される。
【００３５】
かかる曲げ成形時において、加工当初に低剛性の平板部２のみを上ロール１０の大径部であるリング１０ａ、１０ａと下ロール２０、２０との間で押圧しておき、曲げが一定量進行してからは、前記リング部１０ａ、１０ａに加えて、小径部１０ｂでリブ形成部３を押圧して曲げ成形を行なうので、薄肉で低剛性の平板部２はリング１０ａ、１０ａによって常時一定の押圧力で押圧されることとなり、偏荷重や過大荷重の作用が回避される。これによってリブ付き板材１を異常変形及び加工ムラを生ずることなく、所望の曲率半径Ｒにて曲げ成形加工できる。
【００３６】
また、前記リング１０ａ、１０ａにより平板部２を一定量曲げた後に、小径部１０ｂをリブ成形部３に当接させるようにしたので、曲げ加工の当初からリブ３ａに曲げ荷重が加わることがない。
従って、リブ３ａが過大荷重によって倒れ等の変形を生ずることがなく、リブ付き板材１は、一様に曲げ成形される。
【００３７】
また、上ロール１０に、リブ成形部３の高さ及び平板部２の厚さに応じたリング部１０ａ、１０ａを設けるのみで上記のような所望の曲げ成形加工が可能となるので、加工時における上ロール１０と下ロール２０、２０との関係位置の調整や押圧力の調整等の調整作業は不要となる。
【００３８】
さらに、加工初期において、上ロール１０に対する対をなす下ロール２０、２０との関係位置を、図２のように、リブ付き板材１が角度αにて傾斜するように設定したので、該リブ付き板材１の板面を水平配置している従来技術よりも小さい押付力で以って曲げ成形加工が可能となり、平板部２の過大押圧による変形やリブ形成部に過大押付力が作用して倒れを生ずるのが回避される。
【００３９】
【発明の効果】
以上記載のごとく、本発明によれば、最初に低剛性の平板部のみを上ロールの大径部で下ロールとの間で押圧しておき、曲げが一定量進行してからは、大径部に加えて小径部でリブ形成部を押圧して曲げ成形加工を行なうので、薄肉で低剛性の平板部は、大径部によって常時一定の押圧力で押圧されることとなり、偏荷重や過大荷重の作用が回避され、これに伴なう異常変形及び加工ムラの発生、さらにはこれらによる破損の発生が防止される。
また、大径部で平板部を一定量曲げた後に小径部をリブ形成部に当接させるようにしたので、曲げ加工の当初からリブに曲げ荷重が加わることがなく、過大荷重によるリブの倒れ等の変形が防止される。
これにより、平板部とリブ形成部とが一様に曲げ成形されて、加工ムラがなく、折れ等の加工欠陥のない、均一な品質のリブ付き板材が得られる。
【００４０】
また、上ロールにリブ形成部の高さ及び平板部の厚さに応じたリング状の大径部を形成するのみで、上記加工が可能となるので、加工時における上ロールと下ロールとの関係位置の調整や押圧力の調整等の調整作業は不要となり、作業工数が低減することができる。
【００４１】
また、請求項３のように構成すれば、対をなす下ロールを傾斜配置することにより板材の板面も傾斜し、該板材の板面を水平配置する従来技術よりも板材に加わる成形押圧力が低減される。
これにより、平板部の過大押付力による異状変形の発生や、リブ形成部に過大押付力が作用することによるリブの倒れの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る上ロールによるリブ付き板材の曲げ成形加工時の正面図（図２のＡ−Ａ矢視図）である。
【図２】  上記実施形態におけるリブ付き板材及び成形用上、下ロールの側面配置図である。
【図３】  上記実施形態における上ロールによるリブ付き板材曲げ成形加工時の要部斜視図である。
【図４】  リブ付き板材の１例を示す外観斜視図である。
【図５】  図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】  従来技術におけるリブ付き板材の加工方法を示す説明図である。
【図７】  リブ面曲げ成形状態断面図である。
【図８】  平板端部曲げ成形状態断面図である。
【図９】  プレス曲げによるリブ面成形状態の外観斜視図である。
【符号の説明】
１      リブ付き板材
２      平板部
３      リブ形成部
３ａ    リブ
３ｂ    上端面
１０    上ロール
１０ａ  リング
１０ｂ  小径部
１０ｄ  ロール本体
２０（２０ａ，２０ｂ）    下ロール
【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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