特許 6384108 ロール成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6384108

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】ロール成形方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 5/08 20060101AFI20180827BHJP

【ＦＩ】

   B21D5/08 P

【請求項の数】7

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2014-89623(P2014-89623)

(22)【出願日】2014年4月23日

(65)【公開番号】特開2015-208749(P2015-208749A)

(43)【公開日】2015年11月24日

【審査請求日】2016年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】井口 敬之助

(72)【発明者】

【氏名】水村 正昭

【審査官】 豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−２３５０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５０−０３４５０５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１２−０２４７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４０−００１１０９（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ５／０１ − ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数段のロールスタンドに、板厚０．４〜２．０ｍｍの９８０〜２０００ＭＰａ級鋼板からなる帯板状の素材金属板を順次通過させて、ロールスタンドの各段で、長さ方向に直交する面内に、長さ方向に沿った曲げを順次加えていき、最終的に、長さ方向に直交する方向の断面形状として１以上の曲げ部を有しかつその曲げ部が長さ方向に連続する成形製品を得るためのロール成形方法において、
前記曲げ部を最終的な成形製品における曲り角度及び曲率半径に仕上げるための最終曲げ用ロールスタンドよりも前のいずれか１以上の段のロールスタンドで、前記曲げ部の頂点となる位置から幅方向の少なくとも一方の側に所定長さだけ離れた箇所に、前記曲げ部の曲げ方向とは逆方向に曲がる逆曲げ部が形成されるように成形して、
前記最終曲げ用ロールスタンドに噛み込まれる直前の段階の最終曲げ直前中間曲げ製品の形状として、前記逆曲げ部から製品での曲げ部の頂点位置に至る領域に、製品での曲げ部の曲率半径より大きな曲率半径で撓む撓み部分を有し、かつ前記逆曲げ部の曲率半径が製品の曲げ部の曲率半径よりも大きい形状とし、
かつ前記最終曲げ直前中間曲げ製品の撓み部分を、前記逆曲げ部における板幅方向縁部側の逆曲げ開始位置から、製品での曲り部の頂点までの領域として、その撓み部分の領域の長さを、製品で対応する領域の長さの１０１〜１１０％とし、
最終曲げ用ロールスタンドにおいて、前記最終曲げ直前中間曲げ製品の撓み部分を、最終的な成形製品における曲げ部の曲り角度及び曲率半径に仕上げる同時に、前記逆曲げ部の曲げを戻して平坦化することを特徴とするロール成形方法。

【請求項2】

最終曲げ直前中間曲げ製品における、最終成形製品の曲げ部に対応する箇所の曲げ角度が、製品の曲げ部の曲げ角度と等しいか又はそれより大きいことを特徴とする請求項１に記載のロール成形方法。

【請求項3】

前記逆曲げを付与する段のロールスタンドが、前記最終曲げ用ロールスタンドの直前の段のロールスタンドであることを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかの請求項に記載のロール成形方法。

【請求項4】

前記最終曲げ用ロールスタンドの直前の段のロールスタンドにおいて、最終成形製品の曲げ部に対応する箇所の曲げの曲率半径よりも大きい曲率半径で、前記逆曲げ部を形成して、前記撓み部分を形成することを特徴とする請求項３に記載のロール成形方法。

【請求項5】

前記最終曲げ用ロールスタンドの直前の段のロールスタンドにおいて、最終成形製品の曲げ部に対応する撓み部分の曲げ角度が、製品の曲げ部の曲げ角度と等しいか又はそれより大きくなるように成形することを特徴とする請求項３、請求項４のいずれかの請求項に記載のロール成形方法。

【請求項6】

長さ方向に直交する方向の断面形状が、一つの曲げ部を有するＶ型もしくはＬ形で、その断面形状が長さ方向に連続する成形製品を得ることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載のロール成形方法。

【請求項7】

長さ方向に直交する方向の断面形状として二つ以上の曲げ部を有し、その断面形状が長さ方向に連続するチャンネル状の成形製品を得ることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載のロール成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼などの金属からなる帯板状の板材をその長さ方向に沿ってロール成形して、横断面形状が長さ方向に実質的に連続する例えばＶ型鋼やチャンネル材（溝型鋼）などの成形品を製造する方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

長さ方向に直交する方向の断面の形状として１以上の曲り部を有しかつその曲り部が長さ方向に連続する金属板製品としては、長さ方向に対して直交する断面の形状がハット型のもの、あるいはＣ型もしくはコ型のもの、Ｍ型のものなどがあり、一般にこの種の金属板製品は、チャンネル材（溝型鋼）と称されている。また最も単純な形状の製品としては、長さ方向に対して直交する断面の形状がＶ型（Ｌ形を含む）のもの、すなわちいわゆるＶ型鋼がある。そしてこれらのチャンネル材やＶ型鋼は、自動車などの輸送用機器、建材、あるいは機械構造用部品などにおいて広く使用されている。

【0003】

Ｖ型鋼、すなわち長さ方向ＬＤに対して直交する断面がＶ型もしくはＬ形の鋼材製品１０Ａの一例を図１０に示す。
このＶ型鋼製品１０Ａは、帯板状の母材鋼板が、その幅方向の例えば中央部分において、長さ方向に沿って、所定の曲率半径Ｒ_１、所定の曲げ角度θ_１でＶ状あるいはＬ状に折り曲げられた形状をなすものであり、長さ方向に連続する一対の平坦な側板部１１Ａ、１１Ｂと、その側板部１１Ａ、１１Ｂを結ぶ曲げ部１３とを有してなる。

【0004】

またチャンネル材の一例として、長さ方向ＬＤに対して直交する断面がハット型のチャンネル材１０Ｂを図１１に示す。
このチャンネル材１０Ｂは、その長さ方向に連続する平坦な底板部１２の幅方向両端から、図の例えば上方に所定のθ_２で曲げられて、縦壁部１４Ａ、１４Ｂが形成され、更にその縦壁部１４Ａ、１４Ｂのそれぞれの上端が、角度θ_３で水平方向外側に曲げられてフランジ部１６Ａ、１６Ｂが形成されている。ここで、底板部１２から角度θ_２で曲げられた箇所を、底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂと称し、縦壁部１４Ａ、１４Ｂから角度θ_３で曲げられた箇所を、フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂと称することとする。

【0005】

上述のようなＶ型鋼や、ハット型断面などを有するチャンネル材は、断面形状として少なくとも１以上の曲げ部を有し、かつその曲げ部が長さ方向に連続するところから、一般には、複数段のロールスタンドによって連続的に成形するロール成形が適用されている（例えば特許文献１、２、非特許文献１参照）。
すなわち、帯板状の素材鋼板を、複数段のロールスタンドに連続的に逐次噛み込ませ、各ロールスタンドの上下の成形用ロールによって製品の曲げ部となるべき部位の曲げ角度を逐次増大させるとともに曲げ半径を逐次減少させ、最終的に図１０あるいは図１１に示すような、所定の曲げ角度、所定の曲率半径の曲げ部を有する製品形状に仕上げるのが通常である。

【0006】

図１０に示すような、断面がＶ型もしくはＬ形の製品（Ｖ型鋼）１０Ａをロール成形法によって得るための複数段のロールスタンドのうちのあるロールスタンドの上下のロール形状の例について図１２に示す。
図１２に示すように、上型ロール２１は外周面の中央部がＶ状に突出し、下型ロール２２は、外周面の中凹部が逆Ｖ状に窪んでおり、これらの上下ロールの凹凸の間に素材鋼板を噛み込ませることによって、曲げ部１３が形成されていく。

【0007】

このようなロールを用いて断面がＶ型もしくはＬ形の製品１０Ａを成形する場合の従来の例について、図１３を参照して説明する。なおここでは、６段のロールスタンドを用いた例として示している。

【0008】

初段（第１段）のロールスタンドＳ１において、先ず素材鋼板２３における製品１０Ａ（図１０）の曲げ部１３となるべき箇所を、比較的小さい角度θ_１１で曲げる。さらに第２〜第５段のロールスタンドＳ２〜Ｓ５において、順次曲げ角度θ_１２〜θ_１５を大きくし、最終段（第６段）のロールスタンドＳ６において、最終的な製品１０Ａにおける曲げ角度θ_１６（＝θ_１）に仕上げる。また各段のロールスタンドＳ１〜Ｓ５においては、曲げ部の曲率半径Ｒ_１１〜Ｒ_１５も順次小さくいき、最終ロールスタンドＳ６によってＲ_１６（＝Ｒ_１）に仕上げるのが通常である。
具体的な各ロールスタンドＳ１〜Ｓ６の各段階における曲げ部の角度及び曲率半径の例の例を、表１に示す。なお表１において、曲率半径については、板厚中心での曲率半径を示している。

【0009】

【表1】

【0010】

また、図１１に示すような断面がハット型のチャンネル材１０Ｂをロール成形法によって得る場合に使用される複数段のロールスタンドのうちのあるロールスタンドの上下のロール形状の例について図１４に示す。
図１４に示すように、上側ロール２１と下側ロール２２とは、その外周面の凹凸が互いに対応する形状をなす、いわゆる穴型ロールとされ、このような上側ロール２１と下側ロール２２との間に素材鋼板を噛み込ませることにより、各曲げ部（底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂおよびフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂ）が形成されていく。この例では、上型ロール２１の胴部中央部が半径方向が外方に凸型（外径Ｄｔ）となり、下型ロール２２の胴部中央部が半径方向に凹型（内径Ｄｂ）となって、その間においてチャンネル材の底板部が形成されるようになっている。

【0011】

このようなロールを用いて断面ハット型のチャンネル材１０Ｂを、例えば６段のロールスタンドＳ１〜Ｓ６を用いた従来のロール成形法によって製造する場合、図１５に示しているように、初段（第１段）のロールスタンドＳ１において、先ず素材鋼板２３における製品（図１１）の底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなるべき箇所を、比較的小さい角度θ_２１で曲げ、次の第２段のロールスタンドＳ２において、底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなる箇所の曲げ角度をθ_２２に増大させると同時に、フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂとなる箇所を、比較的小さい角度θ_３２で曲げる。続く第３段のロールスタンドＳ３において、底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなる箇所の曲げ角度をθ_３３に増大させると同時に、フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂとなる箇所の曲げ角度をθ_２３に増大させる。以下順次同様の過程を繰り返し、最終段（第６段）のロールスタンドＳ６により、底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなる箇所の曲げ角度をθ_２６（＝θ_２）に仕上げる同時に、フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂとなる箇所の曲げ角度をθ_３６（＝１８０度−θ_３）に仕上げる。また各ロールスタンドＳ１〜Ｓ５においては、曲げ部の曲率半径（Ｒ_２１〜Ｒ_２５；Ｒ_３２〜Ｒ_３５）も順次減少させ、最終ロールスタンドＳ６によってＲ_２６（＝Ｒ_２）、Ｒ_３６（＝Ｒ_３）に仕上げるのが通常である。

【0012】

具体的な各ロールスタンドＳ１〜Ｓ６の各段階における底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂおよびフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの角度の例、及び上型ロール２１の胴部中央部の外径Ｄｔ、下型ロール２２の胴部中央部の内径Ｄｂの例を、表２に示す。なお、表２において、各曲げ部の曲率半径については、それぞれの曲げ部の板厚中心での曲率半径を示している。

【0013】

【表2】

【0014】

このように、図１３あるいは図１５に示す従来方法の場合、各段のロールスタンドでは、製品における曲げ部となる部分について、曲げ角度を順次増大させるとともに、曲げの曲率半径を順次小さくするのが一般的である。

【0015】

ところで上述のようなロール成形で得られるＶ型鋼や、ハット型などのチャンネル材は、自動車などの輸送用機器、あるいは建材、機械構造用材料、そのほか種々の分野で広く使用されているが、高強度が要求される部材の場合、素材鋼板としても、高強度を有する鋼板、したって通常は延性が低い鋼板を使用することが多い。また場合によっては、素材鋼板の厚みをある程度大きくせざるを得ないことも多い。さらに、外観上の理由あるいは他部材との組み合わせなどの観点から、曲げ部の曲率半径を小さくすることが望まれることがある。

【0016】

しかるに、延性の低い鋼板を素材とした場合、板厚ｔと曲率半径Ｒとの比（ｔ／Ｒ）が大きくなれば、ロール成形において、曲げ部に割れが発生しやすくなることが知られている。特にロール成形の過程の最終段のロールスタンドでは、曲げが最もきつくなって、曲げの曲率半径が最も小さくなるから、最終段のロールスタンドで曲げが発生しやすい。

【0017】

上述のようなロール成形における曲げ部の割れ（以下曲げ割れと記す）の発生を防止するためには、素材鋼板の材質として、延性が高いものを選択したり、あるいは板厚を抑えたり、あるいは曲げ部の曲率半径を大きくしたりする、などの方策があるが、実際上は、これらの方策を適用することが困難であることが多かったり、あるいはこれらの方策を適用することが望まれないことも多い。そこで、ロール成形方法自体として、曲げ割れの発生を防止し得る方法の開発が強く求められている。

【0018】

また一方、従来の一般的な曲げ成形のためのロール成形方法では、通板方向の先端部（噛み込み側の端部）と、長さ方向中間部分と、通板方向の後端部（噛み出し側の端部）とでは、成形後のスプリングバック量が異なるのが通常であり、そのため成形製品の形状が通板方向に大きく異なってしまうことが多い。したがってロール成形後には、先端部分と後端部分を切り落としてスクラップとし、形状性が良好な中間部分のみを成形製品として出荷せざるを得なかった。そのため、従来はロール成形の歩留まりが悪く、コスト削減にも限界があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】特開昭６３−１１５６２２号公報

【特許文献2】特開平７−８８５６２号公報

【非特許文献】

【0020】

【非特許文献1】「塑性加工技術シリーズ９ ロール成形」ｐ７７〜ｐ９８（１９９０年５月２５日 株式会社コロナ社発行）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、素材の鋼板などの金属板の材質を延性の高いものに変更したり、その厚みを薄くしたり、あるいは曲げ部の曲率半径を大きくしたりするなどの手法を適用せずに、ロール成形自体の過程を工夫することによって曲げ割れを発生しにくくした（あるいは仮にこれらの手法を適用したとしてもその程度が小さいままで曲げ割れを発生しにくくした）、ロール成形方法を提供することを課題としている。
さらに、ロール成形後における通板方向でのスプリングバック量のばらつきを少なくして、通板方向での形状のばらつきを小さくし、これによってスクラップとして切り落とすべき長さを短くし、ロール成形の歩留まりを向上させることをも課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0022】

前述の課題を達成するべく、本発明者等が種々実験・研究を重ねたところ、複数段によって行うロール成形における曲げ過程を、従来とは異ならせることによって、ロール成形過程での曲げ割れを防止し得るか、又は少なくとも曲げ割れのその発生の程度もしくは頻度を軽減し得ることを見い出し、本発明をなすに至った。

【0023】

すなわち本発明者等が、先ずロール成形によって金属板を曲げる際に曲げ部に割れが発生する原因について鋭意検討したところ、図１６に示すように上下のロール２１、２２に素材鋼板２３が押し込まれる際には、曲げ変形だけではなく、幅方向への引張Ｔが生じており、この引張Ｔが曲げ割れを生じやすくさせていることが判明した。そして各段のロールスタンドのうち、曲げ部の曲げ角度、曲率半径を最終製品の曲げ角度、曲率半径に仕上げるためのスタンド、すなわち最も曲げがきつく、曲げ割れが発生しやすいロールスタンド（通常は最終スタンド）において、上述のような板幅方向への引張が生じないようにすることが、曲げ割れ発生の防止に有効であることを見い出した。

【0024】

なお、後に改めて説明するように、製品の曲げ部となるべき箇所の曲げ角度、曲率半径を製品の曲げ角度、曲率半径に仕上げるためのスタンドは、一般には、最終的に板全体を製品形状に仕上げるための最終スタンドである場合がほとんどである。しかしながら、例えば複数の曲げ部を有するチャンネル材を成形する場合は、ある箇所の曲げ部については、最終スタンドよりも前の段階で、最終製品での曲げ角度、曲率半径に仕上げることがある。そこで以下の説明では、ある曲げ部について、製品の曲げ角度、曲率半径に仕上げるためのスタンドについて、最終スタンドとは称さず、最終曲げ用ロールスタンドと称している。そしてまたその最終曲げ用ロールスタンドの直前のロールスタンドを、最終曲げ直前スタンドと称して説明を進めることとする。

【0025】

前述のように、最終スタンドで幅方向の引張が生じないようにするためには、最終曲げ用ロールスタンドに噛み込まれる板、すなわち最終曲げ直前の板（最終曲げ直前ロールスタンドでの成形が終了した段階の板、これを、以下「最終曲げ直前中間曲げ製品」と称する）の形状を適切に調整しておくことによって、最終スタンドで、前述のような板幅方向への引張が生じないようにすること、あるいはその引張の程度を小さくすることが可能となることを見い出した。

【0026】

具体的には、例えば最終曲げ直前スタンドでの成形を、製品の曲げ部となるべき部位の曲げの増大（曲げ角度の増大、曲率半径の減少）のための成形ではない、特殊な態様での成形を施して、製品での曲げ部の頂点となる位置から幅方向の少なくとも一方の箇所に、製品の曲げ部の曲り方向とは逆方向に曲がる逆曲げ部を形成し、この逆曲げ部によって、逆曲げ部から製品での曲げ部の頂点となる位置までの領域に、製品での曲げ部付近の形状よりも曲げ外側に撓んだ（膨らんだ）部分を有する状態とした最終曲げ直前中間曲げ製品を得、その最終曲げ直前中間曲げ製品を、最終曲げ用スタンドに噛み込ませて製品の曲げ部を仕上げることによって、前述のような板幅方向への引張が生じないようにすることが可能となるか、又は少なくともその引張の程度を小さくすることが可能となり、ひいては板厚ｔと曲げ部の曲率半径との比ｔ／Ｒが大きくても、最終曲げ用スタンドで曲げ割れが生じにくくなることを見い出し、本発明をなすに至った。

【0027】

ここで、上記のような撓んだ部分を有する状態とは、一方の側の逆曲げ部における板幅方向縁部側の逆曲げ開始位置から、成形製品の曲り部の頂点となる位置までの長さが、製品での対応する領域の長さよりも長い状態で、外側に撓んだ部分を意味する。そしてこのような撓んだ部分を有する状態で最終曲げ用スタンドに噛み込ませれば、撓み部分が上下のロール間で圧潰されて、ランダムに圧縮されることになり、その結果前述のような引張が生じず、曲げ割れが発生しないか、又は少なくともこのような撓み部分を形成せずに単純に曲げた場合よりも、曲げ割れが発生しにくくなることを知見したのである。

【0028】

さらに、上述のように最終曲げ直前中間曲げ製品に撓み部分を形成しておき、その最終曲げ直前中間曲げ製品を最終曲げ用スタンドで成形して製品の曲げ部を形成する手法を適用すれば、ロール成形後における通板方向でのスプリングバック量のばらつきを少なくし得ること、ひいては通板方向での形状のばらつきを小さくし得ることをも見い出し、本発明をなすに至ったのである。

【0029】

具体的には、本発明の基本的な態様（第１の態様）のロール成形方法は、
複数段のロールスタンドに、板厚０．４〜２．０ｍｍの９８０〜２０００ＭＰａ級鋼板からなる帯板状の素材金属板を順次通過させて、ロールスタンドの各段で、長さ方向に直交する面内に、長さ方向に沿った曲げを順次加えていき、最終的に、長さ方向に直交する方向の断面形状として１以上の曲げ部を有しかつその曲げ部が長さ方向に連続する成形製品を得るためのロール成形方法において、
前記曲げ部を最終的な成形製品における曲り角度及び曲率半径に仕上げるための最終曲げ用ロールスタンドよりも前のいずれか１以上の段のロールスタンドで、前記曲げ部の頂点となる位置から幅方向の少なくとも一方の側に所定長さだけ離れた箇所に、前記曲げ部の曲げ方向とは逆方向に曲がる逆曲げ部が形成されるように成形して、
前記最終曲げ用ロールスタンドに噛み込まれる直前の段階の最終曲げ直前中間曲げ製品の形状として、前記逆曲げ部から製品での曲げ部の頂点位置に至る領域に、製品での曲げ部の曲率半径より大きな曲率半径で撓む撓み部分を有し、かつ前記逆曲げ部の曲率半径が製品の曲げ部の曲率半径よりも大きい形状とし、
かつ前記最終曲げ直前中間曲げ製品の撓み部分を、前記逆曲げ部における板幅方向縁部側の逆曲げ開始位置から、製品での曲り部の頂点までの領域として、その撓み部分の領域の長さを、製品で対応する領域の長さの１０１〜１１０％とし、
最終曲げ用ロールスタンドにおいて、前記最終曲げ直前中間曲げ製品の撓み部分を、最終的な成形製品における曲げ部の曲り角度及び曲率半径に仕上げると同時に、前記逆曲げ部の曲げを戻して平坦化することを特徴とするものである。

【0032】

また本発明の第２の態様のロール成形方法は、前記第１の態様のロール成形方法において、
最終曲げ直前中間曲げ製品における、最終成形製品の曲げ部に対応する箇所の曲げ角度が、製品の曲げ部の曲げ角度と等しいか又はそれより大きいことを特徴とするものである。

【0033】

また本発明の第３の態様のロール成形方法は、前記第１、第２のいずれかの態様のロール成形方法において、
前記逆曲げを付与する段のロールスタンドが、前記最終曲げ用ロールスタンドの直前の段のロールスタンドであることを特徴とするものである。

【0034】

また本発明の第４の態様のロール成形方法は、前記第３の態様のロール成形方法において、
前記最終曲げ用ロールスタンドの直前の段のロールスタンドにおいて、最終成形製品の曲げ部に対応する箇所の曲げの曲率半径よりも大きい曲率半径で、前記逆曲げ部を形成して、前記撓み部分を形成することを特徴とするものである。

【0035】

また本発明の第５の態様のロール成形方法は、前記第３、第４のいずれかの態様のロール成形方法において、
前記最終曲げ用ロールスタンドの直前の段のロールスタンドにおいて、最終成形製品の曲げ部に対応する撓み部分の曲げ角度が、製品の曲げ部の曲げ角度と等しいか又はそれより大きくなるように成形することを特徴とするものである。

【0036】

また本発明の第６の態様のロール成形方法は、前記第１〜第５のいずれかの態様のロール成形方法において、
長さ方向に直交する方向の断面形状が、一つの曲げ部を有するＶ型もしくはＬ形で、その断面形状が長さ方向に連続する成形製品を得ることを特徴とするものである。

【0037】

また本発明の第７の態様のロール成形方法は、前記第１〜第５のいずれかの態様のロール成形方法において、
長さ方向に直交する方向の断面形状として二つ以上の曲げ部を有し、その断面形状が長さ方向に連続するチャンネル状の成形製品を得ることをとするものである。

【発明の効果】

【0040】

本発明のロール成形法によれば、複数段のロールスタンドによって、長さ方向に直交する方向の断面形状として１以上の曲げ部を有しかつその曲げ部が長さ方向に連続する成形製品を成形するにあたって、素材の板厚ｔと曲げ部の曲率半径との比ｔ／Ｒが大きくても、その成形過程における最終曲げ用スタンドで曲げ割れが生じにくくなる効果が得られ、そのため、特に素材を薄肉化したり、曲げの曲率半径を大きくしたりせずに、曲げ割れを生じることなく成形することができるとともに、素材の選定についてもその制約が少なくなり、自動車部品などに使用されるロール成形製品として、例えば従来より軽量化を図ることができるとともに、曲率半径の小さい曲げ部を有する製品を成形可能になるなど、各種のメリットを得ることができる。
さらに本発明のロール成形法によれば、ロール成形時における通板方向でのスプリングバック量のばらつきを少なくすることができ、そのため通板方向での形状のばらつきが小さい成形製品を得ることができるから、スクラップとして切り落とすことが必要となる形状不良部分（通販方向の先端部分及び後端部分）の長さを短くして。歩留まりを向上させることもできるという、副次的な効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明のロール成形方法の第１の実施形態における成形過程を段階的に示す説明図である。

【図2】図１に示される第１の実施形態における成形過程の要部を段階的に示す説明図である。

【図3】前記第１の実施形態における最終曲げ用ロールスタンドでの成形状況（材料変形状況）を模式的に示す説明図である。

【図4】前記第１の実施形態における最終曲げ直前ロールスタンドでの曲げの状況の好ましい態様を示す説明図である。

【図5】本発明のロール成形方法の第２の実施形態における成形過程の要部を段階的に示す説明図である。

【図6】図５に示される第２の実施形態における最終曲げ用ロールスタンドでの成形状況（材料変形状況）を模式的に示す説明図である。

【図7】本発明のロール成形方法の第３の実施形態における成形過程を段階的に示す説明図である。

【図8】図７に示される第２の実施形態における成形過程の要部を段階的に示す説明図である。

【図9】図８に示される第２の実施形態における成形過程の要部の、詳細な寸法を示すための説明図である。

【図10】ロール成形方法による製品の一例として、断面がＶ型の製品（Ｖ型鋼）を示す切欠斜視図である。

【図11】ロール成形方法による製品の別の例として、断面がハット型のチャンネル材を示す切欠斜視図である。

【図12】ロール成形法によって断面がＶ型の製品を製造する場合に使用されるロールの一例を示す略解図である。

【図13】従来のロール成形方法の一例として、断面がＶ型の製品（Ｖ型鋼）を成形する場合の成形過程を段階的に示す模式図である。

【図14】ロール成形法によって断面がハット型のチャンネル材を製造する場合に使用されるロールの一例を示す略解図である。

【図15】従来のロール成形方法の一例として、断面がハット型のチャンネル材を成形する場合の成形過程を段階的に示す模式図である。

【図16】従来のロール成形方法での曲げ部の曲げ割れ発生原因を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0043】

図１には、本発明のロール成形方法の第１の実施形態として、複数段のロールスタンド、例えば７段のロールスタンドＳ１〜Ｓ７を用いて、素材鋼板２３をＶ状もしくはＬ状の曲げ部１３を有する成形製品１０Ａ（図１０参照）に成形する際の成形過程（鋼板の変形過程）を、各段のロールスタンドＳ１〜Ｓ７に対応して段階的に示す。

【0044】

第１の実施形態においては、初段（第１段）のロールスタンドＳ１から第５段のロールスタンドＳ５までの成形過程は、図１３に示した従来法と同様である。具体的には、第１段のロールスタンドＳ１では、製品１０Ａの曲げ部１３となる箇所に角度θ_１１、曲率半径Ｒ_１１で曲げを付与し、更に第２段から第５段のロールスタンドＳ２〜Ｓ５においては、その曲げを順次増大させている。すなわち、これらのスタンドＳ２〜Ｓ５では、順次、曲げ角度θ_１２〜θ_１５を増大させるとともに曲率半径Ｒ_１２〜Ｒ_１５を順次減少させている。

【0045】

そして第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６においては、次に図２を参照して詳細に説明するように、製品１０Ａの曲げ部１３となる箇所を含み、曲げ部１３の頂点Ｃ０から板幅方向両側にそれぞれ所定長さだけ離れた位置までの領域に、撓み部分３１が形成されるように成形するという特殊な成形（曲げ角度θｐ、曲率半径Ｒｐ）を施し、その後の第７段のロールスタンドＳ７を最終曲げスタンドとして、曲げ部１３を、曲げ角度θ_１６（＝θ_１）、曲率半径Ｒ_１６（＝Ｒ_１）に仕上げる。従って本実施形態のロール成形方法の場合、図１３に示したロール成形方法における第５段のスタンドＳ５と最終曲げスタンドＳ６との間に、新たに、撓み部分形成のための別のロールスタンド（本実施形態における第６段ロールスタンドＳ６すなわち最終曲げ直前スタンドＳ６）を介挿したもの、と言うことができる。

【0046】

上述のように、第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６での成形について、図２を参照して、より具体的に説明する。なお図２には、第５段のロールスタンドＳ５、最終曲げ直前スタンドとしての第６段のロールスタンドＳ６、及び最終曲げスタンドとしての第７段のロールスタンドＳ７での成形過程を示しており、各段において、それぞれ実線は該当するスタンドでの曲げ形状を示し、破線は次のスタンドでの曲げ形状を示している。

【0047】

図２において、第５段のスタンドＳ５までは、従来の図１３と同様であり、第５段のスタンドＳ５での成形が終了した段階では、製品１０Ａの曲げ部１３となる箇所の曲げ半径はＲ_１５、曲げ角度はθ_１５となっている。

【0048】

このような中間製品をさらに第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）によって成形するに当たっては、製品１０Ａの曲げ部１３の頂点となる位置Ｃ０から幅方向の両側にそれぞれ所定長さだけ離れた箇所に、前記曲げ部の曲り方向とは逆方向に曲がる逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂを形成するように成形する。この逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂの曲率半径Ｒｐは、製品１０Ａの曲げ部１３の曲率半径Ｒ_１６（＝Ｒ_１）よりも大きい値とする。なおこのとき、製品１０Ａの曲げ部１３となる部位も、製品１０Ａの曲げ部１３の曲率半径Ｒ_１６（＝Ｒ_１）よりも大きい曲率半径Ｒｐとする。なお、この際、曲げ角度θｐは、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）と等しいか、又はそれより大きい角度とすることが好ましい。そこで本実施形態では、曲げ角度θｐは、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）と等しい角度としている。

【0049】

このような第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６での成形によって、各逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂにおける板幅方向端部位置（逆曲げ開始位置）Ｃ１、Ｃ２から、製品１０Ａの曲げ部１３の頂点Ｃ０に至るまでの各領域は、それぞれ製品１０Ａの曲げ部１３よりもその曲げ外側に膨らんだ状態で撓んだ撓み部分３１となる。

【0050】

このようにして、第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６において撓み部分３１を有する中間製品（最終曲げ直前中間曲げ製品）３５とした後、その最終曲げ直前中間曲げ製品３５を、第７段のロールスタンド（最終曲げスタンド）Ｓ７に噛み込ませ、最終的な製品１０Ａの曲げ部１３に仕上げる。すなわち曲げ部１３の曲率半径をＲ_１６（＝Ｒ_１）に仕上げるとともに、逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂを平坦化（曲率半径≒∞）して、曲げ部頂点両側の撓みを消失させ、同時に曲げ部１３の曲げ角度をθ_１６（＝θ_１）に仕上げる。

【0051】

以上の成形過程において、第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６で得られた最終曲げ直前中間曲げ製品３５を、第７段のロールスタンド（最終曲げスタンド）Ｓ７に噛み込ませたときの材料変形挙動を、図３に模式的に示す。

【0052】

最終曲げ直前中間曲げ製品３５における撓み部分３１は、その曲率半径Ｒｑが、最終的な製品１０Ａの曲げ部１３の曲率半径Ｒ_１６（＝Ｒ_１）よりも大きい。ここで、第７段のロールスタンド（最終曲げスタンド）Ｓ７では、上下のロール２１，２２間のギャップ２３の曲率半径は製品１０Ａの曲げ部１３の曲率半径Ｒ_１と同等であるから、最終曲げ直前中間曲げ製品３５がロールギャップ間に噛み込まれて、ロール中心直下に到達する際には、撓み部分３１の曲率半径がロールギャップの曲率半径よりも大きい分だけ、ロールギャップの曲り部分に材料が押し込まれることになる。このとき、材料は上下のロールによって押し潰され（圧潰され）ながらロールギャップの曲り部分に材料が押し込まれるから、材料は圧縮変形することになる。但しその圧縮方向は、比較的ランダムとなる。このような変形過程では、材料は、図１６に示した従来方法の場合のような引張Ｔは生じないことになる。また、仮に部分的に引張Ｔが生じても、その程度は小さく、また上述のようなランダムな圧縮によって、打ち消されることになる。
このようにして、上下のロール間で実質的に材料の引張が生じない結果、曲げ割れが発生しにくくなるのである。すなわち、板厚ｔと曲率半径Ｒとの比（ｔ／Ｒ）が大きくても、曲げ部に割れが発生しにくくなるのである。

【0053】

なお本実施形態では、前述のように最終曲げ直前中間曲げ製品３５の曲げ角度θｐは、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）と等しい角度としている。このことは、最終曲げスタンドＳ７の上下のロール間のギャップにおける曲げ部頂点の直近を除く部分の傾斜角度が、最終曲げ直前中間曲げ製品３５の撓み部３１よりも板幅方向外側の部分の角度と同等であることを意味する。そのため、最終曲げ直前中間曲げ製品３５が最終曲げスタンドＳ７の上下のロール間に噛み込まれる際には、ギャップにおける曲げ部頂点の直近以外の部分には曲げが実質的に加わらないことになる。そしてその結果、曲げ割れが、より確実に発生しにくくなっているのである。

【0054】

ところで、背景技術の項で説明したように、従来の一般的な曲げ成形のためのロール成形方法では、通板方向の先端部（噛み込み側の端部）と、長さ方向中央部分と、通板方向の後端部（噛み出し側の端部）とでは、スプリングバック量が異なるのが通常であり、そのため成形製品の形状が通板方向に大きく異なってしまうことが多かったが、本実施形態のロール成形方法によれば、通板方向のスプリングバック量のばらつきを小さくすることができる。その理由は次の通りである。

【0055】

すなわち、従来の通常のロール成形法で、通板方向の先端部分、中間部分、後端部分でスプリングバック量に差が生じていた原因は、曲げ成形時に付与される引張りなどの余計な歪みの量が、最初にロール間に噛み込まれる板先端（自由端）近傍の部分と、定常的な成形が行われる中間部分と、ロール間から噛み出される板後端（自由端）近傍の部分とで異なっていることに起因すると考えられる。例えば、通板方向の中間部分では、それより先端側、後端側の部分によって長さ方向に拘束されているのに対し、板先端及び板後端は、長さ方向に拘束されない自由端となっており、そのため、曲げ成形時に通板していく板の長さ方向（通板方向）に作用する引張などの歪みも、板先端近くの部分、中間部分、板後端近くの部分で異なってしまい、その結果、残留応力もそれらの部分でばらついてしまい、スプリングバック量に差が生じてしまうと考えられる。

【0056】

しかるに本実施形態では、撓み部分３１が形成された状態の最終曲げ直前中間曲げ製品３５が、第７段のロールスタンド（最終曲げスタンド）Ｓ７に噛み込まれて最終的な曲げ部形状が形成される。この際、曲げ部付近では、従来の通常のロール成形とは異なり、材料が潰されて、大きな圧縮変形が生じる。この圧縮変形によって、前述のような先端部分、中間部分、後端部分での余分な引張変形などの余計な歪みが消失してしまうか、又は少なくとも軽減される。その結果、スプリングバック量のばらつきの原因となる通販方向での余分な歪みのばらつきも解消され、成形後の製品のスプリングバック量の通板方向のばらつきも解消もしくは軽減される。そのため、成形製品として、その長さ方向の形状のばらつきも少なくなる。その結果、成形後に出荷するために切り落とすべき形状不良部分（先端部分、後端部分）の長さも短くすることが可能となるのである。

【0057】

ここで、最終曲げ直前中間曲げ製品３５の撓み部分３１の板幅方向への長さの好ましい条件について、図４を参照して説明する。
図４に示しているように、最終曲げ直前中間曲げ製品３５における、撓み部分３１の板幅方向の一端の位置（逆曲げ部の曲げ開始位置に相当）Ｃ１、Ｃ２から、製品曲げ部１３の頂点対応位置Ｃ０に至るまでの各領域の板厚中心での長さ（実長）を、それぞれＬｐとする。一方、その最終曲げ直前中間曲げ製品３５を最終曲げ用スタンドＳ７によって成形した後の製品１０Ａにおける、上記の最終曲げ直前中間曲げ製品３５での領域に対応する領域（以下、“対応領域”と記す）の板幅方向への板表面の長さをＬｏとする。なお、この“対応領域”とは、最終製品１０Ａにおける、最終曲げ直前中間曲げ製品３５での撓み部分３１の板幅方向の一端および他端の位置（逆曲げ部の曲げ開始位置に相当）Ｃ１、Ｃ２に相当する位置から、曲げ部１３の頂点位置Ｃ０に至るまでの領域を意味する。なおここで板表面の長さＬｐ、Ｌｏは、いずれも製品曲げ部１３の板厚中心での板幅方向への実長とする。

【0058】

このように長さＬｐ、Ｌｏを定義したとき、最終曲げ直前中間曲げ製品３５での撓み部分３１の存在により、Ｌｐ／Ｌｏの比（実長比）は、当然１．０を超えた値となるが、１．０１〜１．１０の範囲内の実長比Ｌｐ／Ｌｏとすることが好ましい。実長比Ｌｐ／Ｌｏが１．０１未満では、最終曲げ成形時において曲げ部付近（最終曲げ直前中間曲げ製品３５での撓み部分３１）に十分な圧縮変形が与えられず、そのため曲げ割れ防止効果が充分に得られなくなるおそれがある。また実長比Ｌｐ／Ｌｏが１．１０を越えれば、最終曲げ成形時において曲げ部付近にシワなどの異常変形が発生し、成形不良や外観不良を招いてしまうおそれがある。

【0059】

前述の第１の実施形態では、最終曲げ直前中間曲げ製品３５の曲げ角度θｐは、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）と等しい角度としているが、前述のように必ずしもそれに限定されず、最終曲げ直前中間曲げ製品３５の曲げ角度θｐを、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）よりも大きい角度としてもよい。その場合においても、最終曲げ直前中間曲げ製品３５に最終曲げを施すにあたって、前述のようなロール直下での引張の発生を防止して、曲げ割れの発生を防止することができる。

【0060】

このように最終曲げ直前中間曲げ製品３５における曲げ角度を、製品曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）よりも大きい角度θｑ´とした実施形態における成形過程の要部を、第２の実施形態として図５に示し、その場合の板の変形挙動について図６に示す。なおこの場合も、第１の実施形態に倣って、７段のロールスタンドによって成形するものとしている。

【0061】

図５において、第５段のロールスタンドＳ５までの成形過程は、図１、図２に示した第１の実施形態と同様であり、第５段のロールスタンドＳ５によって成形された板は、製品１０Ａの曲げ部１３に対応する箇所が、曲率半径Ｒ_１５、曲げ角度θ_１５で曲げられている。そして第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６では、第１の実施形態と同様に、製品１０Ａの曲げ部１３の頂点となる位置Ｃ０から幅方向の両側に所定長さだけ離れた箇所に、それぞれ製品曲げ部１３の曲り方向とは逆方向に曲がる逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂを形成すると同時に、製品曲げ部１３に相当する箇所の曲げ角度を、製品曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）より大きい角度θｑ´とする。なお逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂの曲率半径Ｒｐは、第１の実施形態と同様に、製品曲げ部１３の曲率半径Ｒ_１６（＝Ｒ_１）よりも大きい値とする。また、製品曲げ部１３に相当する箇所の曲率半径Ｒｑ´も、第１の実施形態と同様に、製品曲げ部１３の曲率半径Ｒ_１６（＝Ｒ_１）よりも大きい値とする。さらにこの第２の実施形態では、最終曲げ直前スタンドＳ６における製品の曲げ部１３に相当する箇所の曲率半径Ｒｑ´は、その前の第５段のロールスタンドＳ５による曲率半径Ｒ_１５よりも小さくしている。

【0062】

上述のようにして得られた最終曲げ直前中間製品３５は、第１の実施形態の場合と同様に、各逆曲げ部３２Ａにおける板幅方向端部位置（逆曲げ開始位置）Ｃ１、Ｃ２から、製品１０Ａの曲げ部１３の頂点Ｃ０に至るまでの各領域が、それぞれ製品曲げ部１３付近よりもその曲げ外側に膨らんだ状態で撓んだ撓み部分３１となっている。
続いて第７段のロールスタンド（最終曲げスタンド）Ｓ７では、最終的な製品１０Ａの曲げ部１３を仕上げる。すなわち曲げ部１３の曲率半径をＲ_１６（＝Ｒ_１）に仕上げるとともに、逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂを平坦化（曲率半径≒∞）して、曲げ部頂点両側の撓みを消失させ、同時に曲げ角度をθ_１６（＝θ_１）に仕上げる。

【0063】

このように第２の実施形態の場合、最終曲げ直前中間製品３５では、製品曲げ部１３に相当する箇所の曲げ角度が、製品曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）より大きい角度θｑ´となっている。この最終曲げ直前中間製品３５を、最終曲げスタンドＳ７の上下のロール間に噛み込ませれば、最終曲げ直前中間製品３５の板がロール中心直下位置に到達する直前の段階で、図６に示しているように、板の角度θｑ´が、ロールギャップの両側の傾斜角度（＝θ_１６（＝θ_１））よりも大きいため、最終曲げ直前中間製品３５の板における撓み部分３１よりも外側の部分が、材料押し込みにより広がる方向（曲げ角度θｑ´が小さくなる方向）に変形する。しかしながらこの際の変形は、最終曲げ直前中間製品３５の板の幅方向両端側の箇所を押し下げながらの曲げ変形であり、したがって製品曲げ部１３に相当する部位に引張は生じない。そしてロール中心直下位置に到達する段階では、既に述べた第１の実施形態の場合と同様に、撓み部分３１が押し潰されて圧縮変形する。したがってその段階でも引張は生じず、その結果、曲げ割れが生じないか、または少なくとも曲げ割れが生じにくくなる。

【0064】

なお、最終曲げ直前中間製品３５における、製品曲げ部１３に相当する箇所の曲げ角度θｑ´を、製品曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）より大きい角度とする場合、その曲げ角度θｑ´の好ましい上限は、板幅や製品曲げ部１３の曲げ角度、材料強度などによって適切な値が異なるから、一概には決められないが、一般的には、製品曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）に対するθｑ´の角度（度数）の比で、１．２程度以下、１．０以上とすることが好ましい。

【0065】

なお、上記の第２の実施形態の場合とは逆に、最終曲げ直前中間曲げ製品３５の曲げ角度θｐ´を、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）よりも小さい角度とすることも考えられる。しかしながらその最終曲げ直前中間製品３５を、最終曲げスタンドＳ７の上下のロール間に噛み込ませれば、最終曲げ直前中間製品３５の板がロール中心直下位置に到達する直前の段階で、図６に示した第２実施形態とは逆に、板の角度θｑ´が、ロールギャップの両側の傾斜角度（＝θ_１６（＝θ_１））よりも小さいため、最終曲げ直前中間製品３５の板における撓み部分３１の頂点が上型ロール２１により押し下げながら（したがって撓み部分３１の曲げ変形が行われながら）、撓み部分３１よりも外側の部分が、材料押し込みにより狭まる方向（曲げ角度θｑ´が大きくなる方向）に変形することになる。このように、ロール中心直下位置に到達する前の段階で、撓み部分３１の曲げ変形が開始されてしまうため、その際に引張は生じ、その結果、曲げ割れが生じやすくなってしまうおそれがある。したがって、最終曲げ直前中間曲げ製品３５の曲げ角度θｐ´を、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）よりも小さい角度とすることは、好ましくない。但し、最終曲げ直前中間曲げ製品３５の曲げ角度θｐ´を、製品１０Ａの曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）よりもわずかだけ小さい角度の場合は、上記のような最終曲げ直前中間製品３５の板がロール中心直下位置に到達する直前の段階での引張は少なく、したってθｐ´がθ_１６（＝θ_１）よりもわずかだけ小さいことは許容される。例えば、製品曲げ部１３の曲げ角度θ_１６（＝θ_１）に対するθｑ´の角度（度数）の比で、０．９程度以上、１．０未満とすることは許容される。

【0066】

以上の各実施形態では、Ｖ型もしくはＬ型の断面を有する成形製品（例えばＶ型鋼）、したがって長さ方向に連続する一つの曲げ部を有する製品をロール成形する場合の例として説明したが、長さ方向に連続する曲げ部が２以上有する成形製品を得る場合にも適用できることはもちろんである。すなわち、２以上の曲げ部を有する製品をロール成形するにあたって、各曲げ部となる箇所に、例えば第１もしくは第２の実施形態で説明したような、本発明のロール成形方法による成形過程を適用することができる。その場合、最終的な成形製品における、２以上の曲げ部のすべてに対して、本発明のロール成形方法による成形過程を適用しても、あるいはすべての曲げ部ではなく、曲げ割れの発生が懸念される一部の曲げ部のみに本発明のロール成形方法による成形過程を適用してもよい。

【0067】

長さ方向に連続する２以上の曲げ部を有する成形製品の代表的なものとしては、断面形状がハット型をなす、いわゆるハット型チャンネル材、あるいは断面形状がＣ型もしくはコ型のいわゆるＣ型チャンネル材、更にはリップ付きのＣ型チャンネル材などがあり、これらのいずれにおいても、その２以上の曲げ部のうち、一部の曲げ部もしくは全部の曲げ部に、本発明のロール成形方法の成形過程を適用することができる。そこで、ハット型チャンネル材１０Ｂ（例えば図１１参照）を成形するにあたって、すべての曲げ部に本発明の成形過程を適用する場合の例を、第３の実施形態として図７〜図９に示す。

【0068】

ハット型チャンネル材１０Ｂは、図１１を参照して説明したように、底板部１２から角度θ_２で曲げられた一対の底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂと、縦壁部１４Ａ、１４Ｂから角度θ_３で曲げられた一対のフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂを有している。そして本実施形態では、一対の底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂと一対のフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂのすべて（４ヶ所）の曲げ部に、本発明の成形過程を適用することとしている。
このハット型チャンネル材１０Ｂを、７段のロールスタンドＳ１〜Ｓ７によって成形する過程の全体を図７に示し、その成形過程の要部、すなわち第５段のロールスタンドＳ５、第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６、及び第７段のロールスタンド（最終曲げスタンド）Ｓ７における成形過程を図８に示し、更に図９に、図８に示す成形過程での各曲げ部の形状について詳細に示す。なお図８、図９において実線は当該スタンドでの成形上がりの形状を示し、破線は、次段のスタンドでの成形上がりの形状を示す。

【0069】

図７において、初段（第１段）のロールスタンドＳ１から第５段のロールスタンドＳ５までの成形過程は、図１５示した、ハット型チャンネル材製品１０Ｂの従来の成形方法と同様である。すなわち、初段（第１段）のロールスタンドＳ１において、素材鋼板２３における製品の底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなるべき箇所を、比較的小さい曲げ角度θ_２１、比較的大きい曲率半径Ｒ_２１で曲げ、次の第２段のロールスタンドＳ２において、底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなる箇所について、曲げ角度をθ_２２に増大させるとともに曲率半径をＲ_２２に減少させ、同時にフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂとなる箇所について、曲げ角度を角度θ_３２、曲率半径Ｒ_３２で曲げる。更に第３段から第５段のロールスタンドＳ３〜Ｓ５においては、各曲げ部の曲げを順次大きくしている。すなわち、これらのスタンドＳ３〜Ｓ５では、順次、各曲げ部１８Ａ、１８Ｂ；１９Ａ、１９Ｂについて、曲げ角度θ_１２〜θ_１５を順次増大させるとともに曲率半径Ｒ_１２〜Ｒ_１５を順次減少させる。したがって、第５段のスタンドＳ５での成形が終了した段階では、製品１０Ｂの底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなる箇所の曲げ半径はＲ_２５、曲げ角度はθ_２５となっており、また製品１０Ｂのフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂとなる箇所の曲げ半径はＲ_３５、曲げ角度はθ_３５となっている。

【0070】

上述のような第５段のロールスタンドＳ５での成形が終了した板（最終曲げ直前中間製品）３５は、次いで第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６での成形に供される。
最終曲げ直前スタンドＳ６においては、製品１０Ｂの底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなる箇所の頂点から、例えば底板部１２の側に所定長さだけ離れた箇所に、底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの曲り方向とは逆方向に曲がる逆曲げ部５３Ａ、５３Ｂを形成するとともに、フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂとなる箇所から例えばフランジ部１６Ａ、１６Ｂの側に所定長さだけ離れた箇所に、フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの曲り方向とは逆方向に曲がる逆曲げ部５３Ｃ、５３Ｄを形成する。ここで、底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの近傍の逆曲げ部５３Ａ、５３Ｂの曲率半径Ｒａは、製品１０Ａの底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの曲率半径Ｒ_２６（＝Ｒ_２）よりも大きい値とし、またフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの近傍の逆曲げ部５３Ｃ、５３Ｄの曲率半径Ｒｃは、製品１０Ａのフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの曲率半径Ｒ_３６（＝Ｒ_３）よりも大きい値とする。またこのとき、製品１０Ａの底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂとなる部位も、最終製品１０Ａの底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの曲率半径Ｒ_２６（＝Ｒ_２）よりも大きい曲率半径Ｒｂとなるように成形し、またフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂとなる部位も、最終製品１０Ａのフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの曲率半径Ｒ_３６（＝Ｒ_３）よりも大きい曲率半径Ｒｄとなるように成形する。またこの際、最終製品底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂに相当する箇所の曲げ角度θｐａは、最終製品底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの曲げ角度θ_２６（＝θ_２）と等しいか、又はそれより大きい角度とすることが好ましい。そして本実施形態では、曲げ角度θｐａは、最終製品底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの曲げ角度θ_２６（＝θ_２）と等しい角度としている。また、最終製品フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂに相当する箇所の曲げ角度θｐｂは、最終製品フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの曲げ角度θ_３６（＝１８０°−θ_３）と等しいか、又はそれより大きい角度とすることが好ましい。そして本実施形態では、曲げ角度θｐｂは、最終製品フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの曲げ角度θ_３６（＝θ_３）と等しい角度としている。

【0071】

このような第６段のロールスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６での成形によって、最終製品底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの頂点となる位置の片側に、それぞれ最終製品底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂよりもその曲げ外側に膨らんだ状態で撓んだ撓み部分３１が形成され、同時に最終製品フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの頂点となる位置の片側に、それぞれ最終製品フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂよりもその曲げ外側に膨らんだ状態で撓んだ撓み部分３１が形成された中間製品（最終曲げ直前中間曲げ製品）３５が得られる。

【0072】

その後、最終曲げ直前中間曲げ製品３５を、第７段のロールスタンド（最終曲げスタンド）Ｓ７に噛み込ませ、最終的な製品１０Ｂの底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂ、フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂを仕上げる。すなわち底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの曲率半径をＲ_２６（＝Ｒ_２）に仕上げるとともに、その近傍の逆曲げ部５３Ａ、５３Ｂを平坦化（曲率半径≒∞）し、同時に曲げ角度をθ_２６（＝θ_２）に仕上げ、同時にフランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの曲率半径をＲ_３６（＝Ｒ_３）に仕上げるとともに、その近傍の逆曲げ部５３Ｃ、５３Ｄを平坦化（曲率半径≒∞）し、同時に曲げ角度をθ_３６（＝１８０°−θ_３）に仕上げる。

【0073】

以上のようにして、最終製品底板側曲げ部１８Ａ、１８Ｂの頂点となる位置の片側の領域に撓み部分３１を有しかつ最終製品フランジ側曲げ部１９Ａ、１９Ｂの頂点となる位置の片側の領域に撓み部分３１を有する最終曲げ直前中間曲げ製品３５を、最終曲げスタンドＳ６で最終曲げ形状に仕上げることによって、前述の第１の実施形態について述べたと同様に、各曲げ部１８Ａ、１８Ｂ；１９Ａ、１９Ｂでは、上下のロール間で材料が潰されて圧縮変形が生じる。すなわち引張が作用せず、その結果、これらの曲げ部で曲げ割れが生じることを防止できる。

【0074】

なお、以上の各実施形態では、製品の曲げ部となるべき箇所の曲げ角度、曲率半径を製品の曲げ角度、曲率半径に仕上げるためのロールスタンド（最終曲げ用スタンド）は、複数のロールスタンドのうちの最終のスタンド、例えば全７段のスタンドを用いた各実施形態における第７段目のスタンドＳ７としている。しかしながら、例えば複数の曲げ部を有するチャンネル材を成形する場合は、ある箇所の曲げ部については、最終スタンドよりも前の段階で、最終製品での曲げ角度、曲率半径に仕上げることがある。その場合には、当該曲げ部を最終の曲げ部形状に仕上げるためのスタンド（最終スタンドよりも前のスタンド）が、本明細書で言う最終曲げ用スタンドに相当する。そしてその場合、最終曲げ直前中間曲げ製品とするための最終曲げ直前スタンドとは、更にその前のスタンドに相当することになる。

【0075】

また一方、本発明において、最終曲げ直前中間曲げ製品を得るためのロールスタンドは、要は最終曲げ用スタンドより前の１又は２以上のスタンドであればよく、最終曲げ用スタンドの直前のスタンドに限られるものではない。例えば、最終曲げ用スタンドより２段以上前の段のスタンドで、最終曲げ直前中間曲げ製品の曲げ部のベースとなる形状（最終曲げ直前中間曲げ製品の曲げ部の曲げ角度及び／又は曲率半径には至っていない中間的な形状）を形成し、最終曲げ用スタンドの直前のスタンドにおいて、曲げ部を、最終曲げ直前中間曲げ製品の曲げ部に必要な曲げ角度及び／又は曲率半径に仕上げてもよい。
但し、実際に適用されるロール成形方法としては、スタンド段数の過剰な増加や生産性（成形能率）の低下を避けるために、前記各実施例に示したように、最終スタンドを最終曲げ用スタンドとし、その直前のスタンドを、最終曲げ直前中間製品に成形するためのスタンドとすることが好ましい。

【0076】

なお、本発明のロール成形法が適用される金属板の材質は特に限定されないが、通常の炭素鋼板（普通鋼板）や高張力鋼板、そのほかめっき鋼板など各種の表面処理鋼板、更にはステンレス鋼板、またアルミニウム板、アルミニウム合金板、チタン板などにも適用可能である。

【0077】

また、本発明のロール成形方法が適用される金属板の厚みｔは特に限定されないが、例えば鋼板の場合、通常は０．４ｍｍ以上が好適である。厚みｔが０．４ｍｍ未満では、撓みを潰す際に生じる圧縮変形によって座屈が生じ、シワとなるおそれがある。

【0078】

また、本発明のロール成形方法が適用される金属板の強度は特に限定しないが、鋼板の場合、２７０ＭＰa級から２０００ＭＰa級程度の強度のものに適用することが適当である。

【0079】

さらに、本発明のロール成形方法によって得られる成形製品は、自動車や鉄道車両、航空機、船舶などの輸送用機器、あるいは建材、屋内外装置品、機械構造用部品、電気・電子機器部品、そのほか種々の用途に使用することができる。

【0080】

本発明の作用・効果を検証するため、以下の実施例に示すような実験を行った。

【実施例】

【0081】

幅が８０ｍｍ、長さが１５００ｍｍの帯板状の９８０ＭＰa級鋼板であって、厚みｔが１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍの３種の板厚の鋼板を素材とし、６段もしくは７段のロールスタンドからなるライン（ロールスタンド間隔：４５０ｍｍ）によって連続的にＶ型断面の成形製品（Ｖ型鋼）もしくはハット型断面の成形製品（ハット型チャンネル材）をロール成形によって得る成形試験を、次の成形試験例１〜４に示すように、成形過程を異ならしめた条件で行った。なおロール径は、各段上下とも２５０ｍｍφであり、また成形速度は、いずれも１ｍｍ／ｓｅｃとした。なお、以下の各成形試験例において、各部の曲率半径は、いずれも板厚中心での曲率半径を意味するものとする。

【0082】

〔成形試験例１〕
従来法（図１３参照）に倣い、６段のロールスタンドＳ１〜Ｓ６を用いて断面がＶ型もしくはＬ形の成形製品をロール成形によって得る成形試験を行った。各ロールスタンドＳ１〜Ｓ６における曲げ角度θ_１１〜θ_１６、曲率半径Ｒ_１１〜Ｒ_１６を、表３に示す。なおここでは、最終的な曲率半径Ｒ_１６（＝Ｒ_１）を、表１に示した従来の一般的な成形の場合よりも小さくした。これは、表１の場合よりも曲げ割れが発生しやすい条件であることを意味する。

【0083】

【表3】

【0084】

〔成形試験例２〕
本発明の第１の実施形態（図１、図２参照）の方法に従い、７段のロールスタンドＳ１〜Ｓ７を用いて断面がＶ型もしくはＬ形の成形製品をロール成形によって得る成形試験を行った。各ロールスタンドＳ１〜Ｓ６における曲げ角度θ_１１〜θ_１５、θｐ、θ_１６、及び曲率半径Ｒ_１１〜Ｒ_１５、Ｒｐ、Ｒ_１６を、表４に示す。なお、第６段のスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６による逆曲げ部３２Ａ、３２Ｂの曲率半径Ｒｐは４．８ｍｍ、同じく第６段のスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６による、製品曲げ部１３相当箇所の曲率半径Ｒｑも４．８ｍｍと、いずれも製品曲げ部１３の曲率半径（２．０ｍｍ）より大きく設定した。また、この場合の撓み部分３１の前述の線長比Ｌｐ／Ｌｏを幾何学的に計算したところ、製品曲げ部の板厚中心で１．０４であった。

【0085】

【表4】

【0086】

〔評価〕
以上の成形試験例１（従来法）、成形試験例２（本発明法）によって得られたＶ型断面を有する成形製品（Ｖ型鋼）について、曲げ割れの発生状況を目視により観察したところ、表５に示す結果が得られた。なお表５において、○印は、最終段まで割れが認められなかった場合を示し、×印は、最終段もしくはそれ以前の段で割れが発生してしまった場合を示す。

【0087】

【表5】

【0088】

表５から明らかなように、従来の方法に倣った成形試験例１では、肉厚が厚い場合（１．５ｍｍのケース、及び２．０ｍｍのケース）で、最終段もしくはそれ以前の段のスタンドで、割れが発生してしまった。
これに対して、本発明の方法に従った成形試験例２では、各肉厚の板で、最終段まで割れが発生しなかった。
この結果から、本発明のロール成形法によれば、板厚ｔと曲げ部の曲率半径との比ｔ／Ｒが大きくても、曲げ割れが発生しにくいことが確認された。

【0089】

〔成形試験例３〕
従来法（図１５参照）に倣い、図１１に示すようなハット型の断面を有するチャンネル材をロール成形によって製造するにあたり、素材鋼板として成形試験例１、成形試験例２と同様な３種の肉厚のものを用い、６段のロールスタンドＳ１〜Ｓ６によって成形する成形試験を行った。各ロールスタンドＳ１〜Ｓ６における底板側曲げ部の曲げ角度θ_２１〜θ_２６、曲率半径Ｒ_２１〜Ｒ_２６、及びフランジ側曲げ部の曲げ角度θ_３１〜θ_３６、曲率半径Ｒ_３１〜Ｒ_３６を、表６に示す。なおここでは、最終的な曲率半径Ｒ_２６（＝Ｒ_２）、Ｒ_３６（＝Ｒ_３）は、表２に示した従来のハット型チャンネル材についての一般的な成形の場合よりも小さくした。これは、表２の場合よりも曲げ割れが発生しやすい条件であることを意味する。素材鋼板としては成形試験例１、成形試験例２と同様な３種の肉厚のものを用いた。

【0090】

【表6】

【0091】

〔成形試験例４〕
本発明の第３の実施形態（図７、図８参照）の方法にしたがって、図１１に示すようなハット型の断面を有するチャンネル材をロール成形によって製造するにあたり、素材鋼板として成形試験例１、成形試験例２と同様な３種の肉厚のものを用い、７段のロールスタンドＳ１〜Ｓ７によって成形する成形試験を行った。各ロールスタンドＳ１〜Ｓ７における底板側曲げ部の曲げ角度θ_２１〜θ_２６、θｐａ、曲率半径Ｒ_２１〜Ｒ_２６、Ｒｂ、及びフランジ側曲げ部の曲げ角度θ_３１〜θ_３６、θｐｂ、曲率半径Ｒ_３１〜Ｒ_３６Ｒｄを、表７に示す。なお、第６段のスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６による各逆曲げ部の曲率半径Ｒａ、Ｒｃはそれぞれ４．３ｍｍ、同じく第６段のスタンド（最終曲げ直前スタンド）Ｓ６による、各製品曲げ部相当箇所の曲率半径Ｒｂ、Ｒｄもそれぞれ４．３ｍｍと、いずれも各製品曲げ部の曲率半径Ｒ_２６、Ｒ_３６（各２．０ｍｍ）より大きく設定した。また、この場合の各撓み部分１３の前述の線長比Ｌｐ／Ｌｏを幾何学的に計算したところ、曲げ外側の板表面で１．０５であった。

【0092】

【表7】

【0093】

これらの成形試験例３（従来法）及び成形試験例４（本発明法）によって得られた成形製品について、前述の評価の方法と同様にして、曲げ割れ防止効果を評価した。その結果、成形試験例４（本発明法）の場合は、各肉厚の板で、いずれの曲げ部でも最終段まで割れが発生しないことが確認された。一方、成形試験例３（従来法）の場合は、肉厚が厚い場合（１．５ｍｍのケース、及び２．０ｍｍのケース）で、最終段もしくはそれ以前の段のスタンドで、割れが発生してしまった。このような結果から、ハット型チャンネル材などの、複数の曲げ部を有するロール成形製品の成形にも、本発明の方法が有効であることが明らかである。

【0094】

以上、本発明の好ましい実施形態および実施例について説明したが、これらの実施形態、実施例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0095】

１０Ａ Ｖ型もしくはＬ型断面の成形製品（Ｖ型鋼）
１０Ｂ ハット型断面のチャンネル材成形製品
２３ 素材鋼板
３１ 撓み部分
３４Ａ、３４Ｂ 逆曲げ部分
３５ 最終曲げ〕直前中間製品
Ｓ１ 第１段のロールスタンド
Ｓ２ 第２段のロールスタンド
Ｓ３ 第３段のロールスタンド
Ｓ４ 第５段のロールスタンド
Ｓ５ 第５段のロールスタンド
Ｓ６ 第６段のロールスタンド（本発明実施形態で最終曲げ直前スタンドに相当）
Ｓ７ 第７段のロールスタンド（本発明実施形態で最終曲げスタンドに相当）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】