圧延方法および圧延装置
【課題】材料の送り方向と直交する方向に圧延して異形断面材を生成することによって、一回の圧延工程における材料の圧下率を大きくすることを可能にした圧延方法を提供するとともに、この圧延方法を採用することによってコンパクトな構成を可能にした圧延装置を提供する。
【解決手段】鋼材２０の送り方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に圧延ローラを転動させて、圧延ローラにより鋼材２０を圧延するものであって、圧延ローラの一連の転動動作により圧延される部位の、鋼材２０の送り方向における両端部に、圧延により生じた歪みを集約させる（即ち、歪み領域３０ｂおよびくびれ部３０ｃを形成する）。
【解決手段】鋼材２０の送り方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に圧延ローラを転動させて、圧延ローラにより鋼材２０を圧延するものであって、圧延ローラの一連の転動動作により圧延される部位の、鋼材２０の送り方向における両端部に、圧延により生じた歪みを集約させる（即ち、歪み領域３０ｂおよびくびれ部３０ｃを形成する）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異形断面材の圧延方法および圧延装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、幅方向の寸法に比して長さ方向の寸法が十分に大きく、かつ、長さ方向に直交する断面形状が凸状等（即ち、幅方向において厚みが変化する）の異方性を有する形状（以下、異形形状と呼ぶ）である条部材（以下、異形条と呼ぶ）を、圧延により生成する技術が公知となっており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され、公知となっている。
【０００３】
特許文献１には、材料の送り方向（即ち、長さ方向）に向けて圧延を行う（即ち、材料の送り方向と圧延方向が同一である）構成の圧延装置に係る技術が開示されている。
しかしながら、このような構成の圧延装置によって生成された異形条には、長さ方向に歪みが蓄積されていき、反りやシワが発生しやすくなるという問題があった。
【０００４】
そこで、異形条に反りやシワが生じることを解消すべく、材料の送り方向と直交する方向に向けて圧延を行う構成とした圧延装置に係る技術が開発されており、例えば、以下に示す特許文献２にその技術が開示され、公知となっている。
【０００５】
特許文献２には、材料の送り方向と直交する方向に圧延ローラを転動させる構成とした従来の圧延装置が開示されており、材料を送り方向と直交する方向（即ち、幅方向）に圧延することによって、材料の送り方向に歪みが生じることを抑制し、反りやシワの発生が少ない異形条を生成できるようにしている。
【０００６】
尚、ここで言う「異形条」とは、幅方向の寸法に比して長さ方向の寸法が十分に大きい鋼材であって、長さ方向に直交する断面形状が一定の異形形状であるものを意味している。
そして、「異形条」と呼ぶ場合には、長さ方向に対する任意の位置において、残留応力の分布が略均等であるものを指している。
【０００７】
また、幅方向の寸法に比して長さ方向の寸法が十分に大きい鋼材であるが、長さ方向に直交する断面形状が一定ではなく（くびれ等がある）、かつ、長さ方向に対する任意の位置において、残留応力の分布が均等でないものを「異形断面材」と呼ぶものとして規定し、「異形条」と区別して扱うものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−１２９２０１号公報
【特許文献２】特開平１−１３８０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示されている従来の圧延装置では、材料の送り方向に歪みが生じることを抑制するために、一つの圧延ローラにおける材料の圧下率を小さく設定するとともに、材料の送り方向において複数の圧延ローラを多段で備える構成として、複数回に分けて材料を圧延するようにしている。
このため、圧延装置が材料の送り方向に向けて長大になるため、圧延装置をコンパクトに構成することが困難であった。
【００１０】
また、例えば、材料を長さ方向に直交する方向に所定の厚さで切断し、切断したものがそのまま部品となるような場合には、均質な部品を得るためには、当該材料として「異形条」を用いる必要がある。
一方、例えば、材料を打ち抜きやプレスで加工して部品を生成するような場合には、材料には余肉部（スクラップとなる部位）が設定されるが、当該余肉部は歪み等が存在していても問題はないため、このような場合には「異形断面材」を採用し得る。
しかしながら従来は、「異形断面材」を生成するための技術が存在しないために、用途上「異形断面材」を採用し得るような場合であっても、「異形条」を採用するしかない状況であった。
【００１１】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、材料の送り方向と直交する方向に圧延して異形断面材を生成することによって、一回の圧延工程における材料の圧下率を大きくすることを可能にした圧延方法を提供するとともに、この圧延方法を採用することによってコンパクトな構成を可能にした圧延装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
即ち、請求項１においては、材料の送り方向と直交する方向に圧延ローラを転動させて、前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延方法であって、前記圧延ローラの一連の転動動作により圧延される部位の、前記材料の送り方向における両端部に、圧延により生じた歪みを集約させるものである。
【００１４】
請求項２においては、前記歪みは、前記両端部に設定する余肉部に集約させるものである。
【００１５】
請求項３においては、前記圧延ローラによる前記材料の圧下量を、前記歪みの生じる量に設定するものである。
【００１６】
請求項４においては、前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延工程の後に、プレス工程を配置し、前記圧延工程に、前記材料を所定の送りピッチで間欠的に供給するとともに、前記材料を間欠的に送るタイミングを、前記プレス工程におけるプレス成形のタイミングに同期させるものである。
【００１７】
請求項５においては、材料の送り方向と直交する方向に転動する圧延ローラを備え、前記圧延ローラによって、前記材料の送り方向と直交する方向に前記材料を圧延して異形断面材を生成するとともに、前記圧延ローラの前記材料の送り方向に対する下流側に、プレス成形するためのプレス装置を配置し、前記圧延ローラの転動するタイミングと、前記プレス装置によるプレス成形のタイミングを同期させるものである。
【００１８】
請求項６においては、前記圧延ローラは、前記プレス装置とリンク機構を介して接続され、前記プレス装置の駆動源により駆動されるものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
請求項１においては、圧延により異形断面材を生成することができる。また、圧延工程のスペースをコンパクトにすることができる。
【００２１】
請求項２においては、異形断面材を用いて製造する製品の品質を確保することができる。
【００２２】
請求項３においては、従来の異形条を生成する場合の圧延回数に比して、少ない圧延回数で異形断面材を生成することができる。
【００２３】
請求項４においては、異形断面材を生成する圧延工程を、より低コストで構築することができる。
【００２４】
請求項５においては、異形断面材を生成する圧延装置をコンパクトに構成することができる。
【００２５】
請求項６においては、異形断面材を生成する圧延装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧延装置を示す正面側模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧延装置を示す側面側模式図。
【図３】圧延ローラを示す模式図、（ａ）第一の実施形態に係る圧延ローラを示す模式図、（ｂ）第二の実施形態に係る圧延ローラを示す模式図。
【図４】圧延ローラおよびバックアップローラの転動状況を示す模式図。
【図５】圧延ローラによる圧延状況（圧延前）を示す模式図。
【図６】圧延ローラによる圧延状況（左圧延時）を示す模式図。
【図７】圧延ローラによる圧延状況（右圧延時）を示す模式図。
【図８】圧延ローラによる圧延状況（圧延後）を示す模式図。
【図９】圧延装置により生成された異形断面材を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）図９（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。
【図１０】圧延装置により生成された異形断面材を示す斜視模式図。
【図１１】従来の異形条を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図１１（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、（ｃ）図１１（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図。
【図１２】圧延装置により生成された異形断面材の別実施例を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図１２（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図、（ｃ）図１２（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図。
【図１３】圧延装置とプレス装置の配置状況を示す側面側模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る圧延装置の全体構成について、図１〜図３を用いて説明をする。
尚、以下の説明では、図１および図２に示すようなＸＹＺ座標系を規定しており、水平方向に設定するＸ軸の正方向を材料の送り方向たる前方とし、水平方向に設定し、かつ、Ｘ軸に直交するＹ軸の正方向を材料の送り方向に対する右方とし、鉛直方向に設定し、かつ、Ｘ・Ｙ軸に直交するＺ軸の正方向を上方としている。
【００２８】
図１および図２に示す如く、本発明の一実施形態に係る圧延装置１は、「異形断面材」を生成するための材料たる鋼材２０を圧延の手法により加工して、異形断面材３０を生成するための装置であり、ベース部１０・１１および外板部１２・１３によって骨格を形成している。尚、図１においては、外板部１２の図示を省略しており、圧延装置１の内部を透過させて図示する態様としている。
そして、圧延装置１は、圧延ローラ２、バックアップローラ３、上側のガイド部材（以下、上側ガイド部材と呼ぶ）４・４、下側のガイド部材（以下、下側ガイド部材と呼ぶ）５・５、上型６、上側のガイド軸（以下、上側ガイド軸と呼ぶ）７・７、下側のガイド軸（以下、下側ガイド軸と呼ぶ）８・８、ベース部材９等を備えている。
【００２９】
第一の実施形態に係る圧延ローラである圧延ローラ２は、図１および図２に示す如く、上型６との間に供給される鋼材２０を圧延するためのローラ部材であり、略円柱状のローラ部２ａ、該ローラ部２ａの軸心上に配置される軸部２ｂ等を備えている。
また、ローラ部２ａの周面上には、鋼材２０に対する圧延を行う際に、該鋼材２０に凹部を形成するための凸部２ｃ・２ｃが形成されている。
圧延ローラ２には、図３（ａ）に示すように、２箇所の凸部２ｃ・２ｃが形成されている。そして、各凸部２ｃ・２ｃは、周方向に適宜離間するとともに軸部２ｂの軸心方向視において対称な配置で、平面視においてローラ部２ａの全長に渉って形成される構成としている。
そして、圧延ローラ２は、図１および図２に示すように、軸部２ｂ・２ｂを水平に保持した状態で、上側ガイド部材４・４によって、回転可能に支持されている。
【００３０】
上側ガイド部材４は、圧延ローラ２へトルクを伝達するための部材であり、圧延ローラ２の軸部２ｂを回転可能に支持するための孔部である軸孔４ａや、上側ガイド軸７の直径に略一致する（但し、若干大きい）溝幅を有するガイド溝４ｂが形成されている。
【００３１】
一対の上側ガイド部材４・４は、各ガイド溝４ｂ・４ｂを、各上側ガイド軸７・７に係合させることにより、各上側ガイド軸７・７を中心に揺動可能に構成されている。
そして、一対の上側ガイド部材４・４の各軸孔４ａ・４ａに圧延ローラ２の軸部２ｂ・２ｂを挿入し、かつ、キー・スプライン等でトルクを伝達する構成としている。
【００３２】
また、各上側ガイド軸７・７は、鋼材２０の送り方向に対して平行に外板部１２・１３から突設されているため、上側ガイド部材４・４は、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動可能に構成されている。
そして、上側ガイド部材４・４が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動されることによって、圧延ローラ２が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な方向に転動される構成としている。
【００３３】
図１および図２に示す如く、バックアップローラ３は、圧延ローラ２と協動して転動し、圧延ローラ２の転動方向を水平に保持するためのローラ部材であり、略円柱状のローラ部３ａ、該ローラ部３ａの軸心上に配置される軸部３ｂ等を備えている。
そして、バックアップローラ３は、軸部３ｂ・３ｂを水平に保持した状態で、下側ガイド部材５・５によって、回転可能に支持されている。
【００３４】
下側ガイド部材５は、バックアップローラ３を支持するための部材であり、下側ガイド軸８の直径に略一致する（但し、若干大きい）溝幅を有するガイド溝５ｂが形成されている。
【００３５】
一対の下側ガイド部材５・５は、各ガイド溝５ｂ・５ｂを、各下側ガイド軸８・８に係合させることにより、各下側ガイド部材５・５を中心に揺動可能に構成されている。
そして、一対の下側ガイド部材５・５の各軸孔５ａ・５ａにバックアップローラ３の軸部３ｂ・３ｂを挿入し、かつ、キー・スプライン等でトルクを伝達する構成としている。
【００３６】
また、各下側ガイド軸８・８は、鋼材２０の送り方向に対して平行に外板部１２・１３から突設されているため、下側ガイド部材５・５は、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動可能に構成されている。
そして、下側ガイド部材５・５が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動されることによって、バックアップローラ３が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な方向に転動される構成としている。
【００３７】
さらに、バックアップローラ３の下方には、ベース部材９が備えられている。
ベース部材９は、バックアップローラ３の転動方向を水平に保持するための部材であって、ベース部１１上に安定的に固設されており、その上面部に、水平に保持される平面たる支持面９ａを形成している。尚、ベース部材９およびベース部１１は、圧延ローラ２およびバックアップローラ３の荷重に耐え得る十分な強度および剛性を有している。
【００３８】
バックアップローラ３は、下側ガイド部材５・５の揺動に伴って、ガイド溝５ｂと下側ガイド軸８の係合位置が随時変化しつつ（即ち、下側ガイド軸８と軸部３ｂの距離が随時変化しながら）、バックアップローラ３のローラ部３ａを支持面９ａに沿って転動させることによって、バックアップローラ３の軸部３ｂ・３ｂの変位は、常に水平方向に保持される。
【００３９】
そして、圧延ローラ２を、そのローラ部２ａの最下部において、バックアップローラ３のローラ部３ａの最上部と当接させることによって、圧延ローラ２の軸部２ｂの変位を、常に水平方向に保持する構成としている。
【００４０】
そしてこのような構成により、図１に示す如く、上側ガイド部材４・４に外力を付与して、各上側ガイド軸７・７を中心として揺動させることによって、圧延ローラ２を、鋼材２０に押圧することができる。
一方、バックアップローラ３は、圧延ローラ２が転動すると同時に、ローラ部３ａとローラ部２ａとの間で生じる摩擦力によって、軸部３ｂ・３ｂを中心として転動（自転）するとともに、下側ガイド部材５・５が揺動する。
【００４１】
尚、本実施形態では、バックアップローラ３の転動動作を、ローラ部３ａとローラ部２ａとの間で生じる摩擦力を活用して同期させる構成としているが、例えば、上側ガイド部材４と下側ガイド部材５の間に、転動動作を同期させるためのギアを配置して、上側ガイド部材４と下側ガイド部材５の動作を同期させる構成としてもよい。
【００４２】
次に、本発明の一実施形態に係る圧延装置の圧延動作について、図４〜図８を用いて説明をする。
本実施形態において、圧延ローラ２は、まず、図４および図５に示すように各凸部２ｃ・２ｃが、Ｘ軸方向視において左右対称に配置される初期状態に配置される。
【００４３】
そして、このような初期状態から、圧延ローラ２は、図４および図６に示すようにバックアップローラ３により最下部を支持されつつ、上側ガイド部材４・４（図１参照）を図４における左側に揺動させることによって、軸部２ｂがＹ軸の負方向（水平方向左側）に変位するように転動する。
このとき、鋼材２０の幅方向における左端部分は、凸部２ｃによって押圧され、主に、Ｙ軸の負方向に向けて拡がるように圧延される。
尚、以下では、鋼材２０の幅方向における左端部分をＹ軸の負方向に向けて拡げるような圧延の態様を「左圧延」と呼ぶものとする。
【００４４】
次に、圧延ローラ２が、軸部２ｂがＹ軸の負方向（水平方向左側）の所定位置まで変位するように転動された後（即ち、「左圧延」を終えた後）に、上側ガイド部材４・４を、図４および図７に示すように図４における右側に揺動させることによって、軸部２ｂがＹ軸の正方向（水平方向右側）に変位するように転動する。
このとき、鋼材２０の幅方向における右端部分は、凸部２ｃによって押圧され、主に、Ｙ軸の正方向に向けて拡がるように圧延される。
尚、以下では、鋼材２０の幅方向における右端部分をＹ軸の正方向に向けて拡げるような圧延の態様を「右圧延」と呼ぶものとする。
【００４５】
そして、圧延ローラ２が、軸部２ｂがＹ軸の正方向（水平方向右側）の所定位置まで変位するように転動された後（即ち、「右圧延」を終えた後）に、上側ガイド部材４・４を、図４および図８に示すように図４における左側に揺動させることによって、各凸部２ｃ・２ｃが、Ｘ軸方向視において左右対称に配置される初期状態となるように、軸部２ｂがＹ軸の負方向（水平方向左側）に変位するように転動する。
【００４６】
そして、このようにして、一連の圧延動作が完了する。
この一連の圧延動作においては、鋼材２０の材料送りは停止しており、一連の圧延動作とその次の一連の圧延動作の間の時間において、間欠的に材料送りが行われている。
即ち、一連の圧延動作の間は、鋼材２０は停止されており、圧延動作が完了したときに、所定の送りピッチＰだけ材料送りが行われる。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態に係る圧延装置によって生成される「異形断面材」について、図３および図９〜図１１を用いて説明をする。
「異形断面材」の一例である図９（ａ）および図１０に示す異形断面材３０は、図９（ｂ）に示すような略矩形の断面形状を有する鋼材２０を、所定の送りピッチＰで間欠的に供給しつつ、図３（ａ）に示すような圧延ローラ２を有する圧延装置１によって、鋼材２０を長さ方向に直交する方向に圧延して生成される部材であり、図９（ｃ）に示すような凸部３０ａを有する断面形状を有している。
【００４８】
また、異形断面材３０は、図３（ａ）に示すような平面視において凸部２ｃ・２ｃが左右対称の位置に配置された圧延ローラ２によって形成されるものであり、１回の圧延動作において圧延される部位の長さ方向における両端部（各圧延工程において圧延される部位の境界部）において、歪みが集約された部位である歪み領域３０ｂが形成されている。
そして、異形断面材３０において形成される歪み領域３０ｂは、該異形断面材３０の長さ方向に向かって左右対称となる位置に形成されている。
さらに、歪み領域３０ｂ・３０ｂの境界部には、くびれ部３０ｃ・３０ｃが形成されるため、異形断面材３０は、長さ方向における各断面形状が一定ではない。
【００４９】
一方、「異形条」の一例である図１１（ａ）に示す異形条５０は、図１１（ｂ）に示すような略矩形の断面形状を有する鋼材２０を、所定の圧延装置により圧延して生成される部材であり、図１１（ｃ）に示すような凸部５０ａを有する断面形状を有している。
【００５０】
また、異形条５０は、中途部において、歪みが集約された部位である歪み領域は形成されておらず、さらに、くびれ部等も形成されていないため、異形条５０の長さ方向における各断面形状は、一定となっている。
【００５１】
即ち、異形条５０は、歪みがなく、長さ方向における各断面形状を一定とすべく生成されるものであるが、それに対して、異形断面材３０は、歪みが生じること、および、長さ方向における各断面形状が一定でないことを許容しつつ生成されるものである点が異なっている。
【００５２】
そして、異形断面材３０を生成するための圧延装置１では、歪みが生じること、および、長さ方向における各断面形状が一定でないことを許容することによって、図１０に示すような圧下量Δｔを従来の圧延装置に比して大きくすることを可能にしている。
尚、圧下量Δｔは、元の板厚ｔ０と圧延後の板厚ｔ１との差（即ち、Δｔ＝ｔ０−ｔ１）として求められる値である。
【００５３】
従来の圧延装置において、異形条５０を生成する場合には、歪みやくびれが発生しないように圧下量Δｔを小さく設定しつつ、多段で圧延が行なわれていた。
一方、圧延装置１において、異形断面材３０を生成する場合には、歪みやくびれの発生を許容しているため、圧下量Δｔを従来に比して大きく設定することができる。
即ち、本発明の一実施形態に係る圧延方法では、圧下量Δｔを積極的に歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃの生じる量に設定することによって、圧延段数の低減や圧延工程のコンパクト化や時間短縮等を実現するようにしており、例えば、圧延装置１のように、圧延の段数を１段とすることも可能になる。
【００５４】
また、圧延ローラ２を用いて生成した異形断面材３０では、圧下量Δｔを大きくすることによって、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃが形成されるが、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃを異形断面材３０に設定した余肉部３０ｄに集約させるようにしている。
即ち、異形断面材３０では、例えば、板取り形状（例えば、プレス加工等により打ち抜く形状）を図９（ａ）に示すような形状αとすることが可能であり、その形状α以外の部分（即ち、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃ）はスクラップとされるため、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃが形成されたとしても、製品の品質を保持することができる。
【００５５】
また、圧延装置１によって生成する「異形断面材」の態様は、例えば、図１２に示す異形断面材４０のような態様とすることも可能である。
「異形断面材」の別実施例である図１２（ａ）に示す異形断面材４０は、図１２（ｂ）に示すような略矩形の断面形状を有する鋼材２０を、所定の送りピッチＰで間欠的に供給しつつ、図３（ｂ）に示すような圧延ローラ２２を有する圧延装置２１によって、鋼材２０を長さ方向に直交する方向に圧延して生成される部材であり、図１２（ｃ）に示すような凸部４０ａを有する断面形状を有している。
【００５６】
異形断面材４０は、平面視において凸部２２ｃ・２２ｃが左右非対称の位置に配置された図３（ｂ）に示すような圧延ローラ２２によって形成されるものであり、該異形断面材４０において形成される歪み領域４０ｂが、異形断面材４０の長さ方向に向かって左右非対称となる位置に形成されている。
また、圧延ローラ２２を用いて生成した異形断面材４０では、圧下量Δｔを大きくすることによって、歪み領域４０ｂやくびれ部４０ｃが形成されるが、歪み領域４０ｂやくびれ部４０ｃを異形断面材４０に設定した余肉部４０ｄに集約させるようにしている。
【００５７】
このように、圧延ローラ２２における凸部２２ｃ・２２ｃの配置を調整して各歪み領域４０ｂ・４０ｂ・・・の配置、各くびれ部４０ｃ・４０ｃ・・・の配置、各余肉部４０ｄ・４０ｄ・・・の設定位置、等を調整することにより、例えば、板取り形状を図１２（ａ）に示すような形状βとすることが可能になり、種々の製品形状に対応することが可能になる。
【００５８】
即ち、本発明の一実施形態に係る圧延方法は、鋼材２０の送り方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に圧延ローラ２を転動させて、圧延ローラ２により鋼材２０を圧延するものであって、圧延ローラ２の一連の転動動作により圧延される部位の、鋼材２０の送り方向における両端部に、圧延により生じた歪みを集約させる（即ち、歪み領域３０ｂおよびくびれ部３０ｃを形成する）ものである。
このような構成により、圧延により異形断面材３０（あるいは異形断面材４０）を生成することができる。また、圧延工程のスペース（即ち、圧延装置１の設置場所）をコンパクトにすることができる。
【００５９】
また、本発明の一実施形態に係る圧延方法において、各歪み領域３０ｂ・４０ｂは、各異形断面材３０・４０の送り方向における両端部に設定する各余肉部３０ｄ・４０ｄに集約させるものである。
このような構成により、各異形断面材３０・４０を用いて製造する製品の品質を確保することができる。
【００６０】
さらに、本発明の一実施形態に係る圧延方法において、各圧延ローラ２・２２による鋼材２０の圧下量Δｔを、各歪み領域３０ｂ・４０ｂおよび各くびれ部３０ｃ・４０ｃの生じる量に設定するものである。
このような構成により、従来の異形条５０を生成する場合の圧延回数に比して、少ない圧延回数で各異形断面材３０・４０を生成することができる。
【００６１】
次に、本発明の一実施形態に係る圧延装置の後工程にプレス装置を配置した場合の装置構成について、図１０および図１３を用いて説明をする。
圧延装置１で生成される異形断面材３０は、図１０に示すように、圧延ローラ２（図１参照）による一回の転動動作で圧延される部位が、プレス装置１５の一回のプレス動作で消費される部位と対応している。
【００６２】
即ち、圧延装置１によって生成される異形断面材３０の量と、プレス装置１５によって消費される異形断面材３０の量は対応しているため、圧延装置１とプレス装置１５の各動作を一つの駆動源で同期させつつ駆動させれば、駆動源の削減によるコスト低減や装置のコンパクト化等の効果が期待されるため好適である。
【００６３】
そこで、図１３に示す如く、本発明の一実施形態に係る圧延装置１では、その後工程にプレス装置１５を配置する構成としており、圧延装置１とプレス装置１５をリンク機構１６で接続する構成としている。
【００６４】
プレス装置１５は、上型たるダイ１７と下型たるポンチ１８を備えており、ポンチ１８を駆動装置１９によって支持する構成としている。
駆動装置１９は、図１３中において上下方向に伸縮可能なシリンダ部１９ａを備えており、該シリンダ部１９ａによって、ポンチ１８を上下方向に変位させる構成としている。
そして、ダイ１７およびポンチ１８の間に異形断面材３０を供給し、異形断面材３０をダイ１７およびポンチ１８で挟圧することによって、プレス加工品を生成する構成としている。
【００６５】
圧延装置１の上側ガイド部材４とシリンダ部１９ａをリンク機構１６を介して接続する構成としており、リンク機構１６によって、駆動装置１９（シリンダ部１９ａ）により生じさせる上下方向の駆動力を上側ガイド部材４を揺動させる方向への駆動力に変換しつつ、動力を伝達する構成としている。
【００６６】
尚、本実施形態では、プレス装置１５が備える往復動するシリンダ部１９ａから、圧延装置１を駆動するための動力をリンク機構１６で取り出す構成としているが、これに限定するものではなく、例えば、プレス装置が備える動力源が回転運動をする装置（モータ等の回転装置）である場合には、当該回転装置からカム機構等を介して圧延装置を駆動するための動力を取り出す構成とすることも可能である。
【００６７】
即ち、本発明の一実施形態に係る圧延方法は、圧延ローラ２により鋼材２０を圧延する圧延工程の後に、プレス工程を配置し、前記圧延工程に、鋼材２０を所定の送りピッチＰで間欠的に供給するとともに、鋼材２０を間欠的に送るタイミングを、前記プレス工程におけるプレス成形のタイミングに同期させるものである。
このような構成により、異形断面材３０を生成する圧延工程を、より低コストで構築することができる。
【００６８】
また、本発明の一実施形態に係る圧延装置１は、鋼材２０の送り方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に転動する圧延ローラ２を備え、圧延ローラ２によって、鋼材２０の送り方向と直交する方向に鋼材２０を圧延して異形断面材３０を生成するとともに、圧延ローラ２の鋼材２０の送り方向に対する下流側に、プレス成形するためのプレス装置１５を配置し、圧延ローラ２の転動するタイミングと、プレス装置１５によるプレス成形のタイミングを同期させるものである。
このような構成により、異形断面材３０を生成する圧延装置１をコンパクトに構成することができる。
【００６９】
また、本発明の一実施形態に係る圧延装置１において、圧延ローラ２は、プレス装置１５とリンク機構１６を介して接続され、プレス装置１５の駆動装置１９におけるシリンダ部１９ａにより駆動されるものである。
このような構成により、異形断面材３０を生成する圧延装置１の低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 圧延装置
２ 圧延ローラ
２ａ ローラ部
２ｂ 軸部
２ｃ 凸部
３ バックアップローラ
１５ プレス装置
１６ リンク機構
２０ 鋼材
３０ 異形断面材
３０ｂ 歪み領域
３０ｃ くびれ部
３０ｄ 余肉部
４０ 異形断面材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異形断面材の圧延方法および圧延装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、幅方向の寸法に比して長さ方向の寸法が十分に大きく、かつ、長さ方向に直交する断面形状が凸状等（即ち、幅方向において厚みが変化する）の異方性を有する形状（以下、異形形状と呼ぶ）である条部材（以下、異形条と呼ぶ）を、圧延により生成する技術が公知となっており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され、公知となっている。
【０００３】
特許文献１には、材料の送り方向（即ち、長さ方向）に向けて圧延を行う（即ち、材料の送り方向と圧延方向が同一である）構成の圧延装置に係る技術が開示されている。
しかしながら、このような構成の圧延装置によって生成された異形条には、長さ方向に歪みが蓄積されていき、反りやシワが発生しやすくなるという問題があった。
【０００４】
そこで、異形条に反りやシワが生じることを解消すべく、材料の送り方向と直交する方向に向けて圧延を行う構成とした圧延装置に係る技術が開発されており、例えば、以下に示す特許文献２にその技術が開示され、公知となっている。
【０００５】
特許文献２には、材料の送り方向と直交する方向に圧延ローラを転動させる構成とした従来の圧延装置が開示されており、材料を送り方向と直交する方向（即ち、幅方向）に圧延することによって、材料の送り方向に歪みが生じることを抑制し、反りやシワの発生が少ない異形条を生成できるようにしている。
【０００６】
尚、ここで言う「異形条」とは、幅方向の寸法に比して長さ方向の寸法が十分に大きい鋼材であって、長さ方向に直交する断面形状が一定の異形形状であるものを意味している。
そして、「異形条」と呼ぶ場合には、長さ方向に対する任意の位置において、残留応力の分布が略均等であるものを指している。
【０００７】
また、幅方向の寸法に比して長さ方向の寸法が十分に大きい鋼材であるが、長さ方向に直交する断面形状が一定ではなく（くびれ等がある）、かつ、長さ方向に対する任意の位置において、残留応力の分布が均等でないものを「異形断面材」と呼ぶものとして規定し、「異形条」と区別して扱うものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−１２９２０１号公報
【特許文献２】特開平１−１３８０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示されている従来の圧延装置では、材料の送り方向に歪みが生じることを抑制するために、一つの圧延ローラにおける材料の圧下率を小さく設定するとともに、材料の送り方向において複数の圧延ローラを多段で備える構成として、複数回に分けて材料を圧延するようにしている。
このため、圧延装置が材料の送り方向に向けて長大になるため、圧延装置をコンパクトに構成することが困難であった。
【００１０】
また、例えば、材料を長さ方向に直交する方向に所定の厚さで切断し、切断したものがそのまま部品となるような場合には、均質な部品を得るためには、当該材料として「異形条」を用いる必要がある。
一方、例えば、材料を打ち抜きやプレスで加工して部品を生成するような場合には、材料には余肉部（スクラップとなる部位）が設定されるが、当該余肉部は歪み等が存在していても問題はないため、このような場合には「異形断面材」を採用し得る。
しかしながら従来は、「異形断面材」を生成するための技術が存在しないために、用途上「異形断面材」を採用し得るような場合であっても、「異形条」を採用するしかない状況であった。
【００１１】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、材料の送り方向と直交する方向に圧延して異形断面材を生成することによって、一回の圧延工程における材料の圧下率を大きくすることを可能にした圧延方法を提供するとともに、この圧延方法を採用することによってコンパクトな構成を可能にした圧延装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
即ち、請求項１においては、材料の送り方向と直交する方向に圧延ローラを転動させて、前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延方法であって、前記圧延ローラの一連の転動動作により圧延される部位の、前記材料の送り方向における両端部に、圧延により生じた歪みを集約させるものである。
【００１４】
請求項２においては、前記歪みは、前記両端部に設定する余肉部に集約させるものである。
【００１５】
請求項３においては、前記圧延ローラによる前記材料の圧下量を、前記歪みの生じる量に設定するものである。
【００１６】
請求項４においては、前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延工程の後に、プレス工程を配置し、前記圧延工程に、前記材料を所定の送りピッチで間欠的に供給するとともに、前記材料を間欠的に送るタイミングを、前記プレス工程におけるプレス成形のタイミングに同期させるものである。
【００１７】
請求項５においては、材料の送り方向と直交する方向に転動する圧延ローラを備え、前記圧延ローラによって、前記材料の送り方向と直交する方向に前記材料を圧延して異形断面材を生成するとともに、前記圧延ローラの前記材料の送り方向に対する下流側に、プレス成形するためのプレス装置を配置し、前記圧延ローラの転動するタイミングと、前記プレス装置によるプレス成形のタイミングを同期させるものである。
【００１８】
請求項６においては、前記圧延ローラは、前記プレス装置とリンク機構を介して接続され、前記プレス装置の駆動源により駆動されるものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
請求項１においては、圧延により異形断面材を生成することができる。また、圧延工程のスペースをコンパクトにすることができる。
【００２１】
請求項２においては、異形断面材を用いて製造する製品の品質を確保することができる。
【００２２】
請求項３においては、従来の異形条を生成する場合の圧延回数に比して、少ない圧延回数で異形断面材を生成することができる。
【００２３】
請求項４においては、異形断面材を生成する圧延工程を、より低コストで構築することができる。
【００２４】
請求項５においては、異形断面材を生成する圧延装置をコンパクトに構成することができる。
【００２５】
請求項６においては、異形断面材を生成する圧延装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧延装置を示す正面側模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る圧延装置を示す側面側模式図。
【図３】圧延ローラを示す模式図、（ａ）第一の実施形態に係る圧延ローラを示す模式図、（ｂ）第二の実施形態に係る圧延ローラを示す模式図。
【図４】圧延ローラおよびバックアップローラの転動状況を示す模式図。
【図５】圧延ローラによる圧延状況（圧延前）を示す模式図。
【図６】圧延ローラによる圧延状況（左圧延時）を示す模式図。
【図７】圧延ローラによる圧延状況（右圧延時）を示す模式図。
【図８】圧延ローラによる圧延状況（圧延後）を示す模式図。
【図９】圧延装置により生成された異形断面材を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）図９（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。
【図１０】圧延装置により生成された異形断面材を示す斜視模式図。
【図１１】従来の異形条を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図１１（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、（ｃ）図１１（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図。
【図１２】圧延装置により生成された異形断面材の別実施例を示す模式図、（ａ）平面模式図、（ｂ）図１２（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図、（ｃ）図１２（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図。
【図１３】圧延装置とプレス装置の配置状況を示す側面側模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る圧延装置の全体構成について、図１〜図３を用いて説明をする。
尚、以下の説明では、図１および図２に示すようなＸＹＺ座標系を規定しており、水平方向に設定するＸ軸の正方向を材料の送り方向たる前方とし、水平方向に設定し、かつ、Ｘ軸に直交するＹ軸の正方向を材料の送り方向に対する右方とし、鉛直方向に設定し、かつ、Ｘ・Ｙ軸に直交するＺ軸の正方向を上方としている。
【００２８】
図１および図２に示す如く、本発明の一実施形態に係る圧延装置１は、「異形断面材」を生成するための材料たる鋼材２０を圧延の手法により加工して、異形断面材３０を生成するための装置であり、ベース部１０・１１および外板部１２・１３によって骨格を形成している。尚、図１においては、外板部１２の図示を省略しており、圧延装置１の内部を透過させて図示する態様としている。
そして、圧延装置１は、圧延ローラ２、バックアップローラ３、上側のガイド部材（以下、上側ガイド部材と呼ぶ）４・４、下側のガイド部材（以下、下側ガイド部材と呼ぶ）５・５、上型６、上側のガイド軸（以下、上側ガイド軸と呼ぶ）７・７、下側のガイド軸（以下、下側ガイド軸と呼ぶ）８・８、ベース部材９等を備えている。
【００２９】
第一の実施形態に係る圧延ローラである圧延ローラ２は、図１および図２に示す如く、上型６との間に供給される鋼材２０を圧延するためのローラ部材であり、略円柱状のローラ部２ａ、該ローラ部２ａの軸心上に配置される軸部２ｂ等を備えている。
また、ローラ部２ａの周面上には、鋼材２０に対する圧延を行う際に、該鋼材２０に凹部を形成するための凸部２ｃ・２ｃが形成されている。
圧延ローラ２には、図３（ａ）に示すように、２箇所の凸部２ｃ・２ｃが形成されている。そして、各凸部２ｃ・２ｃは、周方向に適宜離間するとともに軸部２ｂの軸心方向視において対称な配置で、平面視においてローラ部２ａの全長に渉って形成される構成としている。
そして、圧延ローラ２は、図１および図２に示すように、軸部２ｂ・２ｂを水平に保持した状態で、上側ガイド部材４・４によって、回転可能に支持されている。
【００３０】
上側ガイド部材４は、圧延ローラ２へトルクを伝達するための部材であり、圧延ローラ２の軸部２ｂを回転可能に支持するための孔部である軸孔４ａや、上側ガイド軸７の直径に略一致する（但し、若干大きい）溝幅を有するガイド溝４ｂが形成されている。
【００３１】
一対の上側ガイド部材４・４は、各ガイド溝４ｂ・４ｂを、各上側ガイド軸７・７に係合させることにより、各上側ガイド軸７・７を中心に揺動可能に構成されている。
そして、一対の上側ガイド部材４・４の各軸孔４ａ・４ａに圧延ローラ２の軸部２ｂ・２ｂを挿入し、かつ、キー・スプライン等でトルクを伝達する構成としている。
【００３２】
また、各上側ガイド軸７・７は、鋼材２０の送り方向に対して平行に外板部１２・１３から突設されているため、上側ガイド部材４・４は、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動可能に構成されている。
そして、上側ガイド部材４・４が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動されることによって、圧延ローラ２が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な方向に転動される構成としている。
【００３３】
図１および図２に示す如く、バックアップローラ３は、圧延ローラ２と協動して転動し、圧延ローラ２の転動方向を水平に保持するためのローラ部材であり、略円柱状のローラ部３ａ、該ローラ部３ａの軸心上に配置される軸部３ｂ等を備えている。
そして、バックアップローラ３は、軸部３ｂ・３ｂを水平に保持した状態で、下側ガイド部材５・５によって、回転可能に支持されている。
【００３４】
下側ガイド部材５は、バックアップローラ３を支持するための部材であり、下側ガイド軸８の直径に略一致する（但し、若干大きい）溝幅を有するガイド溝５ｂが形成されている。
【００３５】
一対の下側ガイド部材５・５は、各ガイド溝５ｂ・５ｂを、各下側ガイド軸８・８に係合させることにより、各下側ガイド部材５・５を中心に揺動可能に構成されている。
そして、一対の下側ガイド部材５・５の各軸孔５ａ・５ａにバックアップローラ３の軸部３ｂ・３ｂを挿入し、かつ、キー・スプライン等でトルクを伝達する構成としている。
【００３６】
また、各下側ガイド軸８・８は、鋼材２０の送り方向に対して平行に外板部１２・１３から突設されているため、下側ガイド部材５・５は、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動可能に構成されている。
そして、下側ガイド部材５・５が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な平面内で揺動されることによって、バックアップローラ３が、鋼材２０の送り方向に対して垂直な方向に転動される構成としている。
【００３７】
さらに、バックアップローラ３の下方には、ベース部材９が備えられている。
ベース部材９は、バックアップローラ３の転動方向を水平に保持するための部材であって、ベース部１１上に安定的に固設されており、その上面部に、水平に保持される平面たる支持面９ａを形成している。尚、ベース部材９およびベース部１１は、圧延ローラ２およびバックアップローラ３の荷重に耐え得る十分な強度および剛性を有している。
【００３８】
バックアップローラ３は、下側ガイド部材５・５の揺動に伴って、ガイド溝５ｂと下側ガイド軸８の係合位置が随時変化しつつ（即ち、下側ガイド軸８と軸部３ｂの距離が随時変化しながら）、バックアップローラ３のローラ部３ａを支持面９ａに沿って転動させることによって、バックアップローラ３の軸部３ｂ・３ｂの変位は、常に水平方向に保持される。
【００３９】
そして、圧延ローラ２を、そのローラ部２ａの最下部において、バックアップローラ３のローラ部３ａの最上部と当接させることによって、圧延ローラ２の軸部２ｂの変位を、常に水平方向に保持する構成としている。
【００４０】
そしてこのような構成により、図１に示す如く、上側ガイド部材４・４に外力を付与して、各上側ガイド軸７・７を中心として揺動させることによって、圧延ローラ２を、鋼材２０に押圧することができる。
一方、バックアップローラ３は、圧延ローラ２が転動すると同時に、ローラ部３ａとローラ部２ａとの間で生じる摩擦力によって、軸部３ｂ・３ｂを中心として転動（自転）するとともに、下側ガイド部材５・５が揺動する。
【００４１】
尚、本実施形態では、バックアップローラ３の転動動作を、ローラ部３ａとローラ部２ａとの間で生じる摩擦力を活用して同期させる構成としているが、例えば、上側ガイド部材４と下側ガイド部材５の間に、転動動作を同期させるためのギアを配置して、上側ガイド部材４と下側ガイド部材５の動作を同期させる構成としてもよい。
【００４２】
次に、本発明の一実施形態に係る圧延装置の圧延動作について、図４〜図８を用いて説明をする。
本実施形態において、圧延ローラ２は、まず、図４および図５に示すように各凸部２ｃ・２ｃが、Ｘ軸方向視において左右対称に配置される初期状態に配置される。
【００４３】
そして、このような初期状態から、圧延ローラ２は、図４および図６に示すようにバックアップローラ３により最下部を支持されつつ、上側ガイド部材４・４（図１参照）を図４における左側に揺動させることによって、軸部２ｂがＹ軸の負方向（水平方向左側）に変位するように転動する。
このとき、鋼材２０の幅方向における左端部分は、凸部２ｃによって押圧され、主に、Ｙ軸の負方向に向けて拡がるように圧延される。
尚、以下では、鋼材２０の幅方向における左端部分をＹ軸の負方向に向けて拡げるような圧延の態様を「左圧延」と呼ぶものとする。
【００４４】
次に、圧延ローラ２が、軸部２ｂがＹ軸の負方向（水平方向左側）の所定位置まで変位するように転動された後（即ち、「左圧延」を終えた後）に、上側ガイド部材４・４を、図４および図７に示すように図４における右側に揺動させることによって、軸部２ｂがＹ軸の正方向（水平方向右側）に変位するように転動する。
このとき、鋼材２０の幅方向における右端部分は、凸部２ｃによって押圧され、主に、Ｙ軸の正方向に向けて拡がるように圧延される。
尚、以下では、鋼材２０の幅方向における右端部分をＹ軸の正方向に向けて拡げるような圧延の態様を「右圧延」と呼ぶものとする。
【００４５】
そして、圧延ローラ２が、軸部２ｂがＹ軸の正方向（水平方向右側）の所定位置まで変位するように転動された後（即ち、「右圧延」を終えた後）に、上側ガイド部材４・４を、図４および図８に示すように図４における左側に揺動させることによって、各凸部２ｃ・２ｃが、Ｘ軸方向視において左右対称に配置される初期状態となるように、軸部２ｂがＹ軸の負方向（水平方向左側）に変位するように転動する。
【００４６】
そして、このようにして、一連の圧延動作が完了する。
この一連の圧延動作においては、鋼材２０の材料送りは停止しており、一連の圧延動作とその次の一連の圧延動作の間の時間において、間欠的に材料送りが行われている。
即ち、一連の圧延動作の間は、鋼材２０は停止されており、圧延動作が完了したときに、所定の送りピッチＰだけ材料送りが行われる。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態に係る圧延装置によって生成される「異形断面材」について、図３および図９〜図１１を用いて説明をする。
「異形断面材」の一例である図９（ａ）および図１０に示す異形断面材３０は、図９（ｂ）に示すような略矩形の断面形状を有する鋼材２０を、所定の送りピッチＰで間欠的に供給しつつ、図３（ａ）に示すような圧延ローラ２を有する圧延装置１によって、鋼材２０を長さ方向に直交する方向に圧延して生成される部材であり、図９（ｃ）に示すような凸部３０ａを有する断面形状を有している。
【００４８】
また、異形断面材３０は、図３（ａ）に示すような平面視において凸部２ｃ・２ｃが左右対称の位置に配置された圧延ローラ２によって形成されるものであり、１回の圧延動作において圧延される部位の長さ方向における両端部（各圧延工程において圧延される部位の境界部）において、歪みが集約された部位である歪み領域３０ｂが形成されている。
そして、異形断面材３０において形成される歪み領域３０ｂは、該異形断面材３０の長さ方向に向かって左右対称となる位置に形成されている。
さらに、歪み領域３０ｂ・３０ｂの境界部には、くびれ部３０ｃ・３０ｃが形成されるため、異形断面材３０は、長さ方向における各断面形状が一定ではない。
【００４９】
一方、「異形条」の一例である図１１（ａ）に示す異形条５０は、図１１（ｂ）に示すような略矩形の断面形状を有する鋼材２０を、所定の圧延装置により圧延して生成される部材であり、図１１（ｃ）に示すような凸部５０ａを有する断面形状を有している。
【００５０】
また、異形条５０は、中途部において、歪みが集約された部位である歪み領域は形成されておらず、さらに、くびれ部等も形成されていないため、異形条５０の長さ方向における各断面形状は、一定となっている。
【００５１】
即ち、異形条５０は、歪みがなく、長さ方向における各断面形状を一定とすべく生成されるものであるが、それに対して、異形断面材３０は、歪みが生じること、および、長さ方向における各断面形状が一定でないことを許容しつつ生成されるものである点が異なっている。
【００５２】
そして、異形断面材３０を生成するための圧延装置１では、歪みが生じること、および、長さ方向における各断面形状が一定でないことを許容することによって、図１０に示すような圧下量Δｔを従来の圧延装置に比して大きくすることを可能にしている。
尚、圧下量Δｔは、元の板厚ｔ０と圧延後の板厚ｔ１との差（即ち、Δｔ＝ｔ０−ｔ１）として求められる値である。
【００５３】
従来の圧延装置において、異形条５０を生成する場合には、歪みやくびれが発生しないように圧下量Δｔを小さく設定しつつ、多段で圧延が行なわれていた。
一方、圧延装置１において、異形断面材３０を生成する場合には、歪みやくびれの発生を許容しているため、圧下量Δｔを従来に比して大きく設定することができる。
即ち、本発明の一実施形態に係る圧延方法では、圧下量Δｔを積極的に歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃの生じる量に設定することによって、圧延段数の低減や圧延工程のコンパクト化や時間短縮等を実現するようにしており、例えば、圧延装置１のように、圧延の段数を１段とすることも可能になる。
【００５４】
また、圧延ローラ２を用いて生成した異形断面材３０では、圧下量Δｔを大きくすることによって、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃが形成されるが、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃを異形断面材３０に設定した余肉部３０ｄに集約させるようにしている。
即ち、異形断面材３０では、例えば、板取り形状（例えば、プレス加工等により打ち抜く形状）を図９（ａ）に示すような形状αとすることが可能であり、その形状α以外の部分（即ち、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃ）はスクラップとされるため、歪み領域３０ｂやくびれ部３０ｃが形成されたとしても、製品の品質を保持することができる。
【００５５】
また、圧延装置１によって生成する「異形断面材」の態様は、例えば、図１２に示す異形断面材４０のような態様とすることも可能である。
「異形断面材」の別実施例である図１２（ａ）に示す異形断面材４０は、図１２（ｂ）に示すような略矩形の断面形状を有する鋼材２０を、所定の送りピッチＰで間欠的に供給しつつ、図３（ｂ）に示すような圧延ローラ２２を有する圧延装置２１によって、鋼材２０を長さ方向に直交する方向に圧延して生成される部材であり、図１２（ｃ）に示すような凸部４０ａを有する断面形状を有している。
【００５６】
異形断面材４０は、平面視において凸部２２ｃ・２２ｃが左右非対称の位置に配置された図３（ｂ）に示すような圧延ローラ２２によって形成されるものであり、該異形断面材４０において形成される歪み領域４０ｂが、異形断面材４０の長さ方向に向かって左右非対称となる位置に形成されている。
また、圧延ローラ２２を用いて生成した異形断面材４０では、圧下量Δｔを大きくすることによって、歪み領域４０ｂやくびれ部４０ｃが形成されるが、歪み領域４０ｂやくびれ部４０ｃを異形断面材４０に設定した余肉部４０ｄに集約させるようにしている。
【００５７】
このように、圧延ローラ２２における凸部２２ｃ・２２ｃの配置を調整して各歪み領域４０ｂ・４０ｂ・・・の配置、各くびれ部４０ｃ・４０ｃ・・・の配置、各余肉部４０ｄ・４０ｄ・・・の設定位置、等を調整することにより、例えば、板取り形状を図１２（ａ）に示すような形状βとすることが可能になり、種々の製品形状に対応することが可能になる。
【００５８】
即ち、本発明の一実施形態に係る圧延方法は、鋼材２０の送り方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に圧延ローラ２を転動させて、圧延ローラ２により鋼材２０を圧延するものであって、圧延ローラ２の一連の転動動作により圧延される部位の、鋼材２０の送り方向における両端部に、圧延により生じた歪みを集約させる（即ち、歪み領域３０ｂおよびくびれ部３０ｃを形成する）ものである。
このような構成により、圧延により異形断面材３０（あるいは異形断面材４０）を生成することができる。また、圧延工程のスペース（即ち、圧延装置１の設置場所）をコンパクトにすることができる。
【００５９】
また、本発明の一実施形態に係る圧延方法において、各歪み領域３０ｂ・４０ｂは、各異形断面材３０・４０の送り方向における両端部に設定する各余肉部３０ｄ・４０ｄに集約させるものである。
このような構成により、各異形断面材３０・４０を用いて製造する製品の品質を確保することができる。
【００６０】
さらに、本発明の一実施形態に係る圧延方法において、各圧延ローラ２・２２による鋼材２０の圧下量Δｔを、各歪み領域３０ｂ・４０ｂおよび各くびれ部３０ｃ・４０ｃの生じる量に設定するものである。
このような構成により、従来の異形条５０を生成する場合の圧延回数に比して、少ない圧延回数で各異形断面材３０・４０を生成することができる。
【００６１】
次に、本発明の一実施形態に係る圧延装置の後工程にプレス装置を配置した場合の装置構成について、図１０および図１３を用いて説明をする。
圧延装置１で生成される異形断面材３０は、図１０に示すように、圧延ローラ２（図１参照）による一回の転動動作で圧延される部位が、プレス装置１５の一回のプレス動作で消費される部位と対応している。
【００６２】
即ち、圧延装置１によって生成される異形断面材３０の量と、プレス装置１５によって消費される異形断面材３０の量は対応しているため、圧延装置１とプレス装置１５の各動作を一つの駆動源で同期させつつ駆動させれば、駆動源の削減によるコスト低減や装置のコンパクト化等の効果が期待されるため好適である。
【００６３】
そこで、図１３に示す如く、本発明の一実施形態に係る圧延装置１では、その後工程にプレス装置１５を配置する構成としており、圧延装置１とプレス装置１５をリンク機構１６で接続する構成としている。
【００６４】
プレス装置１５は、上型たるダイ１７と下型たるポンチ１８を備えており、ポンチ１８を駆動装置１９によって支持する構成としている。
駆動装置１９は、図１３中において上下方向に伸縮可能なシリンダ部１９ａを備えており、該シリンダ部１９ａによって、ポンチ１８を上下方向に変位させる構成としている。
そして、ダイ１７およびポンチ１８の間に異形断面材３０を供給し、異形断面材３０をダイ１７およびポンチ１８で挟圧することによって、プレス加工品を生成する構成としている。
【００６５】
圧延装置１の上側ガイド部材４とシリンダ部１９ａをリンク機構１６を介して接続する構成としており、リンク機構１６によって、駆動装置１９（シリンダ部１９ａ）により生じさせる上下方向の駆動力を上側ガイド部材４を揺動させる方向への駆動力に変換しつつ、動力を伝達する構成としている。
【００６６】
尚、本実施形態では、プレス装置１５が備える往復動するシリンダ部１９ａから、圧延装置１を駆動するための動力をリンク機構１６で取り出す構成としているが、これに限定するものではなく、例えば、プレス装置が備える動力源が回転運動をする装置（モータ等の回転装置）である場合には、当該回転装置からカム機構等を介して圧延装置を駆動するための動力を取り出す構成とすることも可能である。
【００６７】
即ち、本発明の一実施形態に係る圧延方法は、圧延ローラ２により鋼材２０を圧延する圧延工程の後に、プレス工程を配置し、前記圧延工程に、鋼材２０を所定の送りピッチＰで間欠的に供給するとともに、鋼材２０を間欠的に送るタイミングを、前記プレス工程におけるプレス成形のタイミングに同期させるものである。
このような構成により、異形断面材３０を生成する圧延工程を、より低コストで構築することができる。
【００６８】
また、本発明の一実施形態に係る圧延装置１は、鋼材２０の送り方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に転動する圧延ローラ２を備え、圧延ローラ２によって、鋼材２０の送り方向と直交する方向に鋼材２０を圧延して異形断面材３０を生成するとともに、圧延ローラ２の鋼材２０の送り方向に対する下流側に、プレス成形するためのプレス装置１５を配置し、圧延ローラ２の転動するタイミングと、プレス装置１５によるプレス成形のタイミングを同期させるものである。
このような構成により、異形断面材３０を生成する圧延装置１をコンパクトに構成することができる。
【００６９】
また、本発明の一実施形態に係る圧延装置１において、圧延ローラ２は、プレス装置１５とリンク機構１６を介して接続され、プレス装置１５の駆動装置１９におけるシリンダ部１９ａにより駆動されるものである。
このような構成により、異形断面材３０を生成する圧延装置１の低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 圧延装置
２ 圧延ローラ
２ａ ローラ部
２ｂ 軸部
２ｃ 凸部
３ バックアップローラ
１５ プレス装置
１６ リンク機構
２０ 鋼材
３０ 異形断面材
３０ｂ 歪み領域
３０ｃ くびれ部
３０ｄ 余肉部
４０ 異形断面材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の送り方向と直交する方向に圧延ローラを転動させて、前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延方法であって、
前記圧延ローラの一連の転動動作により圧延される部位の、前記材料の送り方向における両端部に、
圧延により生じた歪みを集約させる、
ことを特徴とする圧延方法。
【請求項２】
前記歪みは、
前記両端部に設定する余肉部に集約させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧延方法。
【請求項３】
前記圧延ローラによる前記材料の圧下量を、
前記歪みの生じる量に設定する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧延方法。
【請求項４】
前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延工程の後に、プレス工程を配置し、
前記圧延工程に、前記材料を所定の送りピッチで間欠的に供給するとともに、
前記材料を間欠的に送るタイミングを、
前記プレス工程におけるプレス成形のタイミングに同期させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧延方法。
【請求項５】
材料の送り方向と直交する方向に転動する圧延ローラを備え、
前記圧延ローラによって、前記材料の送り方向と直交する方向に前記材料を圧延して異形断面材を生成するとともに、
前記圧延ローラの前記材料の送り方向に対する下流側に、プレス成形するためのプレス装置を配置し、
前記圧延ローラの転動するタイミングと、
前記プレス装置によるプレス成形のタイミングを同期させる、
ことを特徴とする圧延装置。
【請求項６】
前記圧延ローラは、
前記プレス装置とリンク機構を介して接続され、
前記プレス装置の駆動源により駆動される、
ことを特徴とする請求項５に記載の圧延装置。
【請求項１】
材料の送り方向と直交する方向に圧延ローラを転動させて、前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延方法であって、
前記圧延ローラの一連の転動動作により圧延される部位の、前記材料の送り方向における両端部に、
圧延により生じた歪みを集約させる、
ことを特徴とする圧延方法。
【請求項２】
前記歪みは、
前記両端部に設定する余肉部に集約させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧延方法。
【請求項３】
前記圧延ローラによる前記材料の圧下量を、
前記歪みの生じる量に設定する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧延方法。
【請求項４】
前記圧延ローラにより前記材料を圧延する圧延工程の後に、プレス工程を配置し、
前記圧延工程に、前記材料を所定の送りピッチで間欠的に供給するとともに、
前記材料を間欠的に送るタイミングを、
前記プレス工程におけるプレス成形のタイミングに同期させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧延方法。
【請求項５】
材料の送り方向と直交する方向に転動する圧延ローラを備え、
前記圧延ローラによって、前記材料の送り方向と直交する方向に前記材料を圧延して異形断面材を生成するとともに、
前記圧延ローラの前記材料の送り方向に対する下流側に、プレス成形するためのプレス装置を配置し、
前記圧延ローラの転動するタイミングと、
前記プレス装置によるプレス成形のタイミングを同期させる、
ことを特徴とする圧延装置。
【請求項６】
前記圧延ローラは、
前記プレス装置とリンク機構を介して接続され、
前記プレス装置の駆動源により駆動される、
ことを特徴とする請求項５に記載の圧延装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４０１１３（Ｐ２０１２−２４０１１３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６１３３（Ｐ２０１１−１１６１３３）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]