JP5080966B2 - 異形材を形成する生産ラインおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルから繰り出される平らな金属ストリップから、長さ方向に沿って種々の断面を有する異形材を生産ラインで形成する方法であって、縁切機および多数のロール成形ユニットを使用し、縁切機だけでなくロール成形ユニットもストリップに対して横方向に個別に変位させることができる方法に関する。本発明は流れ生産ラインにも関する。

国際公開公報０２／４３８８６Ａ１が、屋根板の縁を折り曲げ、「立て鉤継ぎ」として知られているタイプの屋根板の縁を形成するのに使用されるロール成形機を記載している。屋根板の幅はその板の全長にわたって変わる可能性があるが、垂直な縁は全長にわたって同じ形を持つ。

本発明の一目的は、異形材の全長にわたって輪郭が変わり、特に、さらに輪郭を曲げる可能性のある薄板金属製異形材を経済的に製造することにある。
この目的は、本発明の方法によれば、主として、縁切機およびロール成形ユニットを個別に制御し、切断された側縁およびその後に形成された角隅の寸法線（the lines of extent）に追従させ、そして、ストリップの縁に近い方に位置する角隅の成形が完了してから多数のロール成形ユニットで角隅の成形を開始させることによって達成される。曲げた異形材を望む場合には、ロール成形された異形材がライン内を順方向に送られるにつれて異形材プレート部分を薄くなるようにロール加工して異形材を曲げる。本発明による生産ラインは、ロール成形ラインの後にある曲げステーションを含み、この曲げステーションは、異形材部分をより薄くロール加工して成形時に異形材を曲げたり、ねじったりすることができるように制御できるローラを含む。

本発明は、添付の特許請求の範囲に定義されている。
図面は、本発明による方法を実施できる本発明の装置を示している。
図１は、生産ラインを示す概略側面図である。
図２は、図１のラインを上から見た図である。
図３は、図２の３-３線に沿った断面図であり、パンチを拡大して概略的に示す図である。
図４は、図２の４-４線に沿った断面図であり、成形済みの異形材を湾曲させるための第１の曲げユニットを拡大して概略的に示す図である。
図５は、図２の５-５線に沿った断面図であり、成形済みの異形材を湾曲させるための第２の曲げユニットを拡大して概略的に示す図である。
図６、７は、先の図に示した装置で成形されたストリップの断面図であって、図８の６-６線および７-７線に沿った断面図である。
図８は、図６、７に示す成形済みのストリップの平面拡大図（extension）である。
図９は、Ｃ字形異形材の成形時における生産ラインの最終ロール成形段階を示している。
図１０は、輪郭成形前の縁切り、パンチ加工されたストリップの一部を示している。
図１１、１２は、チューブ成形ユニット前後の断面であり、図１３および図２の１１-１１線および１２-１２線に沿った断面図である。
図１３は、チューブ成形ユニットを上から見た拡大概略図である。

〔図示の好ましい実施形態の説明〕
図１、２は、生産ラインを概略的に示しており、この生産ラインは、金属ストリップ１０をコイル９から繰り出すための繰り出し機１１と、金属ストリップ１０の平面をならすためのくせ取り装置１２と、初期打ち出し機１３と、ストリップ１０の両側縁のための縁切機ステーション１４、１５と、除去したストリップの縁を集めるための廃棄物ミル１６と、ストリップを或る輪郭に折り曲げるための、ストリップ１０の両側縁に対する４つのロール成形ユニット１７-２０および２１-２４と、成形済みの異形材を湾曲させるための２つの曲げユニット２６、２７を含む曲げステーション２５と、成形済みの異形材を閉じるためのチューブ成形ユニット２８と、閉じた異形材の継目を溶接するための溶接ユニット２９と、完成した異形材を最終切断するための終端カッタ３０とを含む。

図３は、初期打ち出し機１３を拡大して示しており、この初期打ち出し機１３は、アングル・カッター３１を有し、ストリップの中心で打ち抜き加工を開始し、ストローク長がスリットの長さを決定するようになっている。

縁切機ステーション１４、１５は、側方へ、すなわち、ストリップの移動方向に対して横方向に個別に変位できる。ロール成形ユニット１７-２４は、すべて構造が同じであり、すべて個別に変位できる。ロール成形ユニット１７-２４は、ロール成形ユニット１７で示されるように、二対のローラ３５、３６を縦列で支持するキャリアを有し、これらは、側方へ変位できるとともに、垂直軸線まわりに回転できる。図９は、二対の成形ローラ３７、３８；３９、４０で最終Ｃ字形異形材５０とするための、ストリップの両側部についての最終ロール成形段階を示している。

図６、７は、非対称的な断面であって全長にわたって変化する断面を有する完成Ｃ字形異形材５０の２つの断面を示している。異形材の縁は参照符号５１、５２で示してあり、その角隅は５３-５６で示してある。図８に示す異形材の長さ部分の一部の寸法線において、角隅は鎖線で示してあり、図６、７の断面は図８の６-６線および７-７線で示してある。Ｃ字形異形材は、角隅５４、５５間の中央フランジ７６と、角隅５３、５４間および角隅５５、５６間の２つの直立側面７７、７８と、角隅５３、５６間および縁５１、５２間の２つの内方に曲がった側部フランジ７９、８０とを有するものと定義できる。

次に、様々な断面を有するＣ字形異形材の製造について説明する。
ストリップくせ取り装置１２は、コイル９から繰り出されるストリップをならしてからラインを通して順方向にストリップを送る。この送りは、異形材の長さ部分の端となるべき金属が初期打ち出し機１３に達したときに止められ、横方向スリットが打ち抜かれる。或るシートの長さ部分の後端と次のシートの長さ部分の前端とが同じ寸法を持っていない場合、たとえば、前端が先行シートの後端より幅広くなっている場合、図１０に示すように、まず、スリット６０が後端について作られ、ストリップが或る距離にわたって順方向に送られてから次にスリット６１が前端について作られる。間に位置する長さ部分は、後述するように最終的に長さ部分が分離されたときに廃棄部片となる。図１０は、パンチ加工され、縁が切り落とされた後のストリップを示している。縁の切断は、図示のようにパンチ加工後に行ってもよいし、パンチ加工前に実施してもよい。スリットの長さは、最終異形材の角隅５３、５６を打ち抜き加工で除去し、角隅５３、５６と端部５１、５２の間の平らな部分のみを最終異形材に残せるようになっている。スリットの幅は充分に大きくて、後に、下からスリットに通したツールを用いて最終異形材を切り離せるようになっている。

ストリップの両側部に対する最初の２つのロール成形ユニット１７、１８および２１、２２は、最も外側の角隅５３、５６をたどる、すなわち、幅を横切って線５３、５６をたどるように制御する（図８）。各ロール成形ユニットにおける縦列で対になった成形ローラでは２工程で成形を行うため、各ローラ対が寸法線を正確にたどらないことになる。しかしながら、寸法線は段階的な湾曲部を有し、このことは、エラーが小さくてなんら実用上の問題がないことを意味する。また、しばしば、各ロール成形ユニット１７-２４のと
ころで３つのロール成形工程がある可能性もある。必要に応じて、各角隅に対していくつかのロール成形工程を使用し、図示の４つの角隅よりも多い角隅をロール成形することもできるように生産ラインに、いくつかのロール成形ユニットを設けることも可能である。ここで使用する「角隅」なる用語は、図示したような鋭い角隅ばかりでなく、カーブした形の角隅も意味する。また、図示したようにストリップの両側部に対してロール成形を対称的に実施する必要もない。ストリップ上の或る地点がロール成形ユニット１８、２２を通過したとき、角隅５３、５６が完全に形成され、角隅５４、５８のロール成形が開始する。ストリップが最終ロール成形工程を過ぎると、ストリップはその最終形態となる。この場合、異形材が開いたＣ字形異形材であるとき、処理または加工されることなく、曲げステーション２５、チューブ成形ユニット２８および溶接ユニット２９を通過する。最初のスリット６０が終端カッタ３０に達すると、ストリップの送りを止め、カッタがスリットを通り抜け、異形材を完全に切り離す。次いで、ストリップを順方向に送り、スリット６１が終端カッタ３０に達したとき送りを止める。次いで、異形材をこの位置で切断し、異形材の中間部分は廃棄物となる。Ｃ字形異形材以外の他の異形材、たとえばハット形異形材を形成することも当然可能である。図示したよりも多いロール成形ユニットを使用する場合には、図示よりも多い角隅を持つ異形材を形成することが可能である。ロール成形ユニットを個別に制御できるので、角隅毎にいくつくらいのロール成形ユニットを使用すべきかを異形材毎に決定することが可能である。

閉じたＣ字形異形材を形成しようとしているときには、図９に示すように異形材内に成形ローラを導入する必要があるので、異形材を最終形態までロール成形することはできない。したがって、ロール成形は、図１１に示すような異形材で終わる。そして、ロール成形ユニット２８において、１つまたはいくつかの工程を経て、垂直方向ローラ６５-６８で一緒に異形材をプレス加工し、図１、２および図１３（拡大図）に示すように、水平ローラ６９、７０で底部を支持する。こうして、異形材が図１２に示す閉じた形態となる。この異形材を、はじけて開くことがないように直ぐそばに設置した溶接ユニット２９で直ぐにシーム溶接する。

図４、５は、異形材を曲げたり、ねじったりしたいときに使用する２つの曲げユニット２６、２７を示している。異形材５０は、図６と同じ参照符号を付けてあるが、すべての参照符号は図４には示していない。

図４に示すユニット２６をさらに詳しく以下に説明する。異形材５０内部にはカウンタ・ローラ８２、８３があり、これらのカウンタ・ローラを調節して、異形材の垂直側部の上方部分と接触させることができる。ローラ８４、８５が垂直側部の外面と接触している。完全曲げユニット２６は支持体のレール８６、８７に沿って垂直方向に自由に変位することができ、異形材の上方の内向きに曲がったフランジを軽く押圧し、カウンタ・ローラ８２、８３との間にフランジを保持するばねユニット８８、８９を介して垂直側部の上方部分に追従する。カウンタ・ローラはレールに沿って横方向に摺動できるユニット９０、９１上に支持してあり、ローラ８４、８５はレール９５に沿って摺動できるユニット９３、９４で支持されている。カウンタ・ローラおよびローラ８２-８５を異形材に適用したとき、鎖線で図示したように円弧に沿って関連ユニット９０、９１、９３、９４内の限られた範囲までこれらのローラの角度を調節できる。調節を実施し、動力を供給するための種々の動力ユニットは図示してない。動力ユニットは、たとえば、油圧ユニットであってもよい。

ローラが大きい力でいくらか斜めに異形材の垂直側部を押圧して垂直側部を上方へ徐々に薄くするとき、異形材は下向きに曲げられることになる。これらのローラは、それらの後に位置する支持体およびガイド・ローラと協働して異形材に三次元の正確な形態を与える。これらの支持体およびガイド・ローラは図示してない。

図５に示すユニット２７は、先に説明した、図４に示すユニット２６と同様の構造を有する。したがって、図５に示すユニットは詳しく説明しない。同等の部分には、図４に示したと同じ参照符号が付けてある。ユニット２７は、異形材の中央フランジによって垂直方向に案内される。ローラ８４、８５は、異形材の垂直側部を中央フランジに向かって徐々に薄くなるようにロール加工し、異形材が上方へ曲がるように配置してある。

異形材を側方へ曲げるためには、両ユニットのローラを同じ側部について使用し、異形材の１つの側部の垂直側部全体が薄くなり、反対方向に異形材を曲げる。異形材をねじるためには、ユニット２６のローラを異形材の１つの垂直側部について使用すると共に、ユニット２７のローラを異形材の第２の垂直側部について使用する。

したがって、ローラ８４、８５の回転力を制御することによって異形材を自由に選んだ方向に曲げることが可能であり、所望の方向に異形材をねじることも可能である。異形材を同時に曲げてねじるように、４つすべてのローラを同時に制御することも可能である。

曲げユニットの後に位置したユニット、すなわち、チューブ成形ユニット２８、溶接ユニット２９および終端カッタ３０を垂直、水平両方向に変位できなければならず、異形材を曲げ、ねじるためにこれらのユニットを使用したい場合には、これらのユニットを転回させることが可能でなければならない。

ねじり加工、変位などのための機械で利用できる手段をすべて図面に示しているわけではない。これらの手段は、すべて、所望の結果を得るために同時に作動するようにプログラム可能なコンピュータ・システムにより制御される。

生産ラインを示す概略側面図である。 図１のラインを上から見た図である。 図２の３-３線に沿った断面図であり、パンチを拡大して概略的に示す図である。 図２の４-４線に沿った断面図であり、成形済みの異形材を湾曲させるための第１の曲げユニットを拡大して概略的に示す図である。 図２の５-５線に沿った断面図であり、成形済みの異形材を湾曲させるための第２の曲げユニットを拡大して概略的に示す図である。 先の図に示した装置で成形されたストリップの断面図であって、図８の６-６線および７-７線に沿った断面図である。 先の図に示した装置で成形されたストリップの断面図であって、図８の６-６線および７-７線に沿った断面図である。 図６、７に示す成形済みのストリップの平面拡大図である。 Ｃ字形異形材の成形時における生産ラインの最終ロール成形段階を示している。 輪郭成形前の縁切り、パンチ加工されたストリップの一部を示している。 チューブ成形ユニット前後の断面であり、図１３および図２の１１-１１線および１２-１２線に沿った断面図である。 チューブ成形ユニット前後の断面であり、図１３および図２の１１-１１線および１２-１２線に沿った断面図である。 チューブ成形ユニットを上から見た拡大概略図である。

Claims (8)

1. 平らな金属ストリップ（１０）の両側部に、縁切機（１４）および多数のロール成形ユニット（１７−２４）を使用し、縁切機だけでなくロール成形ユニットも金属ストリップの成形中ストリップに対して側方へ個別に変位させることができる、コイル（９）から繰り出される平らな金属ストリップ（１０）から全長にわたって変化する断面を有する異形材（５０）を生産ラインで成形する方法であって、
   縁切機およびロール成形ユニットを個別に制御し、一方、ストリップがコイルから繰り出され、生産ラインに沿って移動し、縁切機（１４）が、平らなストリップ上で切断する側縁（５１、５２）のための所定カーブをたどり、そしてロール成形ユニット（１７−２４）が、平らなストリップ上で曲げる角隅のための所定カーブをたどり、そしてストリップの縁により近い方に位置する第一の角隅（５３、５６）の成形が完了した後にのみ多数のロール成形ユニットによる第二の角隅（５４、５８）の成形を開始して、第一の角隅の形成とともに第二の角隅（５４、５８）を形成することを特徴とする上記方法。
2. ロール成形作業の前に、ストリップから完全に切り離すことなく、生産ラインにおいてストリップ（１０）に横方向スリット（６１、６２）を切り、ロール成形作業後に終端カッタ（３０）がストリップを切り離し、ストリップから製造した異形材の長さ部分の後端を切り離すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ２つの端部のところに異なった幅寸法を有する異形材の長さ部分を製造し、１つの異形材の長さ部分の後端を定める１つのスリット（６０）と、それに続く異形材の長さ部分の前端を定めるように切られたさらに別のスリット（６１）との間でストリップの幅を調節し、次に、続く終端カッタ（３０）において両方のスリットのところでストリップを切断することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. ロール成形済みの異形材（５０）を生産ラインにおいて順方向に送るにつれて薄くするように異形材シート部分を一対のローラ（８３、８５；８４、８２）でロール成形して異形材を曲げることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 異形材（５０）を順方向に送るにつれてプレートをより薄くロール加工する一対のローラ（８３、８５；８４、８２）のローラ・ギャップを変えて曲げの程度を制御することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. ストリップ（１０）を生産ラインにおいて順方向に送るにつれて、異形材（５０）が中央フランジ（７６）およびフランキング片（７７、７９）とともに形成され、両方のフランキング片がフランキング片の一端でより薄くロール加工されることを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
7. ストリップを生産ラインにおいて順方向に送るにつれて、異形材（５０）が中央フランジ（７６）およびフランキング片（７７、７９）とともに形成され、１つの完全なフランキング片がより薄くなるようにロール加工されることを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
8. ローラ対（８３、８５；８４、８２）の位置を異形材によって制御することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。

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