JPH06126366A - 異形横断面形状を有するリング材，板材，帯材の前方スピニング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工材の横断面形状・寸法の制約を受けず、
しかも精度高く加工できる異形横断面形状を有するリン
グ材，板材，帯材の加工方法を提供する。 【構成】 同軸上に配置した一対の狭幅の異形加工用の
ローラー２０と広幅のロール１９とを対向して配置し、
広幅ロール１９を加工材２１の一方の面にその全幅にわ
たって接触させるとともに、一対の異形加工用ローラー
２０を加工材２１の反対側の被加工面に、その幅中心に
対して対称位置に押圧する。その状態で加工材２１を幅
方向と直角に送って狭幅部分を同方向に沿って微小圧延
するとともに一対の異形加工用ローラー２０を前記対称
中心から外側に向かって幅方向に移動させ、前方スピニ
ング加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は異形横断面形状を有す
るリング材，板材，帯材の前方スピニング加工方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】異形横断面を有するリング材，板材，帯
材はその素材形状に応じて、従来は以下に示すような各
種の方法で製造されている。

【０００３】図６は回転しごきスピニング方式による異
形断面リング材の製造方法を示すものであって、製造し
ようとする異形断面リング材の軸方向幅よりも大きいマ
ンドレル幅を有し、且つ矢印Ａ方向に強制回転するマン
ドレル１を用い、このマンドレル１に、製造しようとす
る異形断面リング材のリング状素材２を嵌合して密着保
持させ、図示しない支持体に回転自由に保持されたスピ
ニングローラー３をリング状素材２の外径側に押し付け
て、マンドレル１の回転駆動でリング状素材２を矢印Ａ
方向に回転させる間に、スピニングローラー３をＢ方向
に従動回転させるとともに、矢印Ｃ方向に軸移動させる
ことによって、スピニングローラー３のテーパー面３ａ
でリング状素材２を塑性変形させることにより、その肉
厚をｔ₁からｔ₂に圧延し、その延伸はすべてリング状素
材２の軸方向Ｄ方向に生じさせることによって、リング
状素材２の内径は一定でその肉厚のみが幅方向の所定位
置で異なる異形断面リング材を製造する方法を示してい
る。

【０００４】図７は異形断面帯材の製造方法を示すもの
であって、図において４は異形加工用の板状工具で、そ
の片側表面には突起４ａが設けてあり、その形状は板状
工具４の長さ方向に沿って漸次広がり、最終的に一定の
幅Ｗとなる形状になっている。

【０００５】本法ではこの板状工具４と回転自由に保持
されたロール５とを対向して配置し、その間に帯状素材
６を挟み込み、そして加圧状態の下でロール５を図示し
ない駆動装置で矢印Ｂ₂方向に強制移動させて、帯状素
材６を板状工具４とロール５とで圧延することによっ
て、突起４ａによって帯状素材６に溝６ａを成形する。

【０００６】ここでロール５は板状工具４の突起４ａの
ほぼ全長を移動すると圧下を開放し、帯状素材６を少量
だけ逆方向に戻して再び圧延を繰り返すことによって、
帯状素材６の全長に亘って溝６ａを成形する。このよう
に、溝の幅を突起４ａで順次に広げるようにすることに
よって、素材６の変形をその幅方向にのみ延伸させて、
平坦な異形の帯を得るようにしている。

【０００７】図８は異形断面板材の製造方法を示すもの
であって、図において７，８はそれぞれ対向して配置さ
れたフラットロール及び異形加工用ロールで、異形加工
用ロール８の円周面上には突起８ａが設けてある。

【０００８】この突起８ａはロール８のほぼ半周部分に
形成されており、その形状はロール８の円周方向に沿っ
て幅が漸次広がり、最終的に一定の幅Ｗとなる形状とし
てある。

【０００９】これらのロール７と８の間に板材９を挟み
込み、そして加圧状態でこれらのロール７，８を半回転
させて板材９を長手方向に圧延すると、突起８ａにより
押圧された部分が板材９に溝を形成し、その幅が漸次広
がる。即ち板材９の溝部は板幅方向に延伸されて（Ｂ）
に示すような形状の短い溝９ａが成形される。

【００１０】次にロール８の残りの半回転の間（突起８
ａのない間）に板材９をピッチ約ｐだけ戻し、再びロー
ル８の突起８ａの押圧によって板材９の溝９ｂが９ａに
連続して成形される。以上の繰返しによって、幅Ｗの溝
が板材９に連続的に形成されて行く。

【００１１】上記３例（図６，７，８）はいずれも多品
種少量生産或いは難加工材の生産に用いるに大きな問題
点を持っている。即ち、図６の方法でリング材を生産す
る場合には、リング材の内径ごとにそれに等しい外径を
持ったマンドレルを必要とするため、少量生産にはマン
ドレルのコストが著しく高価となる。また加工リング材
とマンドレルが常時密着しているため、加工リング材を
加熱してもマンドレルへの伝熱で冷却されてしまい、従
って冷間加工しかできず、難加工性で熱間加工が必要な
材質には適用できない。

【００１２】図７の方法は加工材の形状・寸法ごとに専
用の工具４を必要とし、少量多品種生産には工具のコス
トが著しく高価となる。

【００１３】図８も同じく加工材の形状・寸法ごとに専
用のロール８を必要とするため、少量多品種生産用には
そのロールコストの負担が著しく大きくなる。以上の問
題点を解決する方法として、図９に示す方法を既に開発
した。

【００１４】図９の方法では、リング材１２ａの内径よ
りも小さい直径の広幅のマンドレル１０とこれに対向し
て異形加工用ローラー１１を配置し、その間にリング材
或いは板材或いは帯材１２を挟み、マンドレル１０を強
制駆動回転して、異形加工用ローラー１１を所定量だけ
圧下した状態で圧延する。

【００１５】このとき、リング材の場合にはそのリング
材の１回転当たり、或いは板材，帯材の場合にはその全
長圧延ごとに同図（Ｂ）に示したピッチｐだけ異形加工
用ローラー１１をその軸方向（加工材の幅方向）に送っ
て再度圧延する。これを繰り返して所定の異形形状に成
形する。

【００１６】この場合に、異形加工用ローラー１１と加
工材１２の加工材幅方向接触長さｌｚ（同図（Ｂ））と
加工材長さ方向接触長さｌθ（同図（Ｃ））とがｌｚ≦
ｌθの関係を満足するようにピッチｐを決めることによ
って、異形加工用ローラー１１とマンドレル１０による
圧下での加工材の変形を、加工材の幅方向にのみ延伸さ
せ、平坦度のよい異形のリング材，板材，帯材を得るこ
とができる。

【００１７】この方法によれば、リング材の場合にはリ
ングの内径によらず１本のマンドレルで各種内径のリン
グ材を製造でき、板材或いは帯材の場合には１組のロー
ル１０と異形加工用ローラー１１とによって各種形状・
寸法の異形材を成形できる。即ちいずれも多品種少量生
産に適している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図９に示
した改良製造方法を用いても、その成形機構上から加工
材の横断面形状・寸法に制約があるという問題があっ
た。即ち図１０において、ロール１０と異形加工用ロー
ラー１１とで加工材１２の肉厚をｔ₁からｔ₂に圧下する
場合、異形加工用ローラー１１が矢印Ｂ方向に従動回転
しながらその軸方向Ｃ方向に強制送りされると、加工材
１２の加工部分１２ｂはローラー１１の送り方向Ｃと反
対の方向Ｄの方向に延伸する。即ち後方スピニングの加
工方法となっている。

【００１９】この加工方式においては、異形加工用ロー
ラー１１のテーパー加工面１１ａの傾斜角αが大きい
と、加工材１２のローラー１１への入り口において加工
材に盛上がり１２ｃが生じ、これは加工材１２の入側肉
厚が厚くなることに相当し、これが著しいと成形加工が
できなくなる。このため、この角度αは一般には２０〜
３５°とし、加工材１２が軟質になる程盛上がりが生じ
やすいため、この角度を小さくせねばならなくなり、溝
形状寸法に制約を受けるという問題点がある。

【００２０】更には、加工材１２の厚さｔ₁が薄い場合
には、その加工分力Ｐｚによって加工材１２の未加工部
が座屈して、ロール１０の表面から離れて間隙１６を生
じ、これが著しくなると加工不能になるという問題点が
ある。

【００２１】更には、図１１に示す素材横断面形状１７
の材料を異形加工用ローラー１８で異形断面に加工する
場合、異形加工用ローラー１８を先ずＯａ位置で圧下し
て肉厚ｔ₂ａまで食込ませ、その状態で矢印Ｃ方向に位
置Ｏｂまで強制送り加工すると、その排除体積Ｖａに相
当するだけ加工後の材料は延伸して１７ａの形状とな
る。即ち、Ｖｂ＝Ｖａとなるまで溝幅は異形加工用ロー
ラー１８の食込み位置Ｏａよりも延伸してｌａだけ伸び
ることになる。従って、異形加工板の仕上がり形状が１
７ａとなるようにＯａの位置を決めてから加工を開始せ
ねばならない。

【００２２】しかし実用上は異形加工用ローラー１８の
圧下位置の設定は、加工材料の変形抵抗の変動やローラ
ー，軸受を含めた装置の剛性撓みによって、目標肉厚ｔ
₂ａに一致させることは困難であり、目標とは誤差を持
った肉厚ｔ₂ｂに設定加工される。この場合には肉厚誤
差に基づく体積誤差Ｖｃのために、仕上がり異形形状は
１７ｂとなり、Ｖｃ＝Ｖｄで決まるｌｂだけ異形段部の
位置が狂ってくるという問題点がある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
課題に鑑みてなされたものである。本発明による異形横
断面を持ったリング材，板材，帯材の製造方法は、同軸
上に配置した一対の狭幅の異形加工用のローラーと広幅
のロールとを対向して配置し、該広幅ロールをリング
材，板材或いは帯材等加工材の一方の面にその全幅にわ
たって接触させるとともに、該一対の異形加工用ローラ
ーを該加工材の反対側の被加工面に、その幅中心に対し
て対称位置に押圧し、該広幅ロールを強制回転させるこ
とによって該加工材としてのリング材を回転させ、或い
は該板材，帯材をその長手方向に送って狭幅部分の微小
圧延をし、該リング材においては前記一対の異形加工用
ローラーを該リング材の回転につれて順次前記対称中心
から外側に向かって幅方向に移動させ、また前記板・帯
材においてはその全長を圧延した後に該一対の異形加工
用ローラーを該板・帯材の幅方向外側に向かって所定ピ
ッチだけ移動させて再び圧延を行い、以下これを繰り返
すことによって所定量の幅だけ部分的に圧延加工すると
いう前方スピニング加工方式としたことを特徴としてい
る。

【００２４】本願の別の発明は、前記ロール組の入口側
（前部側）に加工材の加熱装置を配置して、加工材を加
熱しながら熱間で加工することを特徴とする。

【００２５】

【作用及び発明の効果】図１において広幅ロール１９と
対向して一対の異形加工用ローラー２０を設ける。これ
らのローラー２０は加工材２１の幅中心に対し対称に配
置する。

【００２６】異形加工用ローラー２０で加工材２１を圧
下した状態で、広幅ロール１９を矢印Ａ方向に強制回転
させると、加工材２１はその長さ方向にロール１９とロ
ーラー２０とで圧下された狭い幅部分だけ圧延される。

【００２７】加工材２１がリング材の場合には、リング
材の回転につれて異形加工用ローラー２０の各々を矢印
Ｃ方向に移動させ、或いは加工材２１が板材，帯材の場
合にはその全長を圧延した後にローラー２０を所定ピッ
チだけＣ方向に移動させて再び圧延を繰り返す。これを
繰り返すことによって、加工材２１の所定部分に所定の
溝２１ａを成形する。

【００２８】これらの加工方法によれば、異形加工用ロ
ーラー２０の軸方向の移動方向Ｃと加工材２１の変形に
よる幅方向の延伸方向Ｄが一致する。即ち前方スピニン
グ加工方式となっている。

【００２９】この加工方式では、加工材２１の幅方向負
荷はすべて引張応力となり、図１０に示した後方スピニ
ングのような幅方向の圧縮応力を受けないため、加工材
２１の厚さが薄い場合でも座屈を生じることがなく、ま
たローラー２０の傾斜角が比較的大きくても加工材２１
に盛り上がりを生じることが少ない。

【００３０】また図２に示したように、横断面２２の加
工素材を異形加工用ローラー２０を軸方向位置Ｏａから
加工をはじめＣ方向にＯｂまで加工すると、その軸方向
移動距離ｌは実質の圧下体積Ｖａに相当する距離ｌｂ
と、これによる延伸体積Ｖｂに相当する距離ｌａを含ん
だものとなり、即ちローラー２０の加工終了軸方向位置
Ｏｂが異形溝の加工上がり位置と一致し、図１１の後方
スピニングに見られるような肉厚の加工誤差による溝幅
の誤差をを生じない特徴がある。

【００３１】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図３に示す異形横断面の帯材２４は半導体の
リードフレーム材で、両側の厚肉部２４ａの厚さｔ₁が
１．４ｍｍ，中央部の薄肉部２４ｂの厚さｔ₂が０．４
ｍｍ，その溝幅Ｗ₂が３０ｍｍ，全幅Ｗ₁が６０ｍｍの無
酸素銅でできている。

【００３２】このような異形横断面帯材２４は、図１に
基本構想を示す装置によって製造される。図１で広幅ロ
ール１９としてその直径１００ｍｍ，胴長２００ｍｍの
ロールを用いた。このロール１９はジャーナル部１９ａ
で軸受を介して図示しないハウジングに支持され、図示
しない駆動源によって強制回転するようになっている。

【００３３】異形加工用ローラー２０として、その直径
１００ｍｍ，加工面２０ａの傾斜角４０°のローラーを
用い、これらは軸受を介して軸２５に回転自由に保持さ
れている。また軸２５は図示しない軸受を介してロール
１９との間隔を調整できるようにハウジングに支持され
ていると同時に、右ねじ２５ａ及び左ねじ２５ｂの送り
ねじが設けてあり、これらはローラー２０の軸受内輪と
嵌合して軸２５を図示しない駆動源で回転することによ
って二つのローラー２０の間の軸方向間隔を調整できる
ようになっている。

【００３４】このロール１９とローラー２０との間に加
工材２１として無酸素銅（ＪＩＳＣ１０２０−１／４
Ｈ）の厚さ１．４ｍｍ，幅７５．５ｍｍ，重量２００ｋ
ｇの帯材を挿入し、その薄肉部２１ｂの板厚が０．４ｍ
ｍになるように異形加工用ローラー２０を圧下した。こ
の状態でロール１９を回転させて帯材の全長を圧延した
後、ローラー２０を矢印Ｃ方向に０．５ｍｍだけ送り、
再度ロール１９を回転してその帯材全長を圧延した。

【００３５】これを繰り返して、溝２１ａの底幅が３０
ｍｍになるまで加工して、図３に示した異形横断面材を
２枚並べた状態の異形帯材を得た。これを慣用のスリッ
ターを用いて、その板幅方向中央位置２１ｃでスリット
加工して図３に示す異形横断面帯材２４を２条得た。

【００３６】尚種々の実験結果から、異形加工用ローラ
ー２０の傾斜角は２０〜４５°の範囲とするのが望まし
く、この範囲では図１０に示した盛上がり１２ｃは生じ
なかった。

【００３７】図４は異形横断面のリング材を熱間加工で
製造する実施例を示している。広幅のロール２６は直径
３００ｍｍ，胴長６００ｍｍで、図示しない軸受を介し
て、図示しないハウジングに支持され、図示しない駆動
源から強制回転される。この実施例の場合には１２７ｒ
ｐｍで回転させた。２８は一対の異形加工用ローラー
で、その最大部直径４００ｍｍ，成形部２８ａの傾斜角
３０°であり、図示しない軸受を介して軸２９に回転自
由に保持されている。且つ、その軸方向位置は軸２９の
表面に設けた右ねじ２９ａ及び左ねじ２９ｂによって図
示しない駆動源で軸２９を回転することで、中心対称に
位置（距離Ｌ）を調整できる。

【００３８】異形加工用リング素材３０をその内径面の
一部が広幅ロール２６の表面に接触するようにセット
し、この部分を外した位置でリング素材３０を加熱する
ための誘導加熱用水冷コイル３１を設けて、図示しない
電源装置からの通電によりそのコイルに面したリング素
材部分を誘導加熱する。

【００３９】リング素材３０としては図５（Ａ）に示し
た肉厚３０ｍｍ，その幅が１７１ｍｍ，内径が１０００
ｍｍの超合金インコネル７１８（０．０５％Ｃ−１８％
Ｃｒ−５３％Ｎｉ−３％Ｍｏ−０．８％Ｔｉ−４％Ａｌ
−５％Ｎｂ−残Ｆｅ）を用いた。

【００４０】ロール２６を回転速度１２７ｒｐｍで回転
させながら、誘導加熱コイル３１で誘導加熱して、リン
グ材３０を約１１５０℃に加熱した後、異形加工用ロー
ラー２８を圧下して薄肉部３０ａの厚さｔ₂を１０ｍｍ
にセットした後、その軸２９を回転させることによって
矢印Ｃ方向にリング素材３０の１回転当り２．５ｍｍ／
ｒｅｖの速度で送って薄肉に加工した。この薄肉部３０
ａの幅が各々８０ｍｍに達した位置でローラー２８の送
りを停止し、その圧下を戻した後にリング材３０を装置
から取外して図５（Ｂ）に示した異形横断面のリング材
を得た。

【００４１】次にこれを同図（Ｂ）の３０ｂで示した幅
方向中心位置で突切りバイトにより切断二分割して、両
端厚肉，中央部薄肉，全幅１５７．２ｍｍの異形横断面
リング２個を得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を説明するための説明図である。

【図２】本発明の作用説明図である。

【図３】本発明の実施例にて得られる異形材の図であ
る。

【図４】本発明の一実施例の説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の説明図である。

【図６】従来の製造方法の一例を示す図である。

【図７】従来の製造方法の他の例を示す図である。。

【図８】従来の製造方法の更に他の例を示す図であ
る。。

【図９】本願発明の先願に係る製造方法の説明図であ
る。

【図１０】図９に示す製造方法の不具合の説明図であ
る。

【図１１】図９に示す製造方法の別の不具合の説明図で
ある。

【符号の説明】

１９，２６ 広幅ロール ２０，２８ 異形加工用ローラー ２１ 加工材 ２１ａ 溝 ２１ｂ，２４ｂ，３０ａ 薄肉部 ２１ｃ，３０ｂ 幅中心 ２４ 帯材 ２４ａ 厚肉部 ３０ リング材 ３１ 誘導加熱用水冷コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横断面形状が異形のリング材，板材或い
   は帯材の製造方法であって、同軸上に配置した一対の狭
   幅の異形加工用のローラーと広幅のロールとを対向して
   配置し、該広幅ロールをリング材，板材或いは帯材等加
   工材の一方の面にその全幅にわたって接触させるととも
   に、該一対の異形加工用ローラーを該加工材の反対側の
   被加工面に、その幅中心に対して対称位置に押圧し、該
   広幅ロールを強制回転させることによって該加工材とし
   てのリング材を回転させ、或いは該板材，帯材をその長
   手方向に送って狭幅部分の微小圧延をし、該リング材に
   おいては前記一対の異形加工用ローラーを該リング材の
   回転につれて順次前記対称中心から外側に向かって幅方
   向に移動させ、また前記板・帯材においてはその全長を
   圧延した後に該一対の異形加工用ローラーを該板・帯材
   の幅方向外側に向かって所定ピッチだけ移動させて再び
   圧延を行い、以下これを繰り返すことによって所定量の
   幅だけ部分的に圧延加工することを特徴とする異形横断
   面形状を有するリング材，板材，帯材の前方スピニング
   加工方法。
2. 【請求項２】 前記ロールの前部側に前記加工材の加熱
   装置を配置し、これによって該加工材を加熱しながら圧
   延することを特徴とする請求項１に記載の異形横断面形
   状を有するリング材，板材，帯材の前方スピニング加工
   方法。