プロファイル成形機の仕組み、種類、仕様

プロファイル成形機とは何ですか?

異形成形機は、一連の順送成形ステーションを通じて平らな金属ストリップまたはシートを特定の断面プロファイルに連続的に成形する工業用機器です。各ステーションでは、生産ラインの最後で目的の形状が達成されるまで、最終形状に近づくように材料を段階的に曲げます。ロール成形として知られるこのプロセスは、ワークピースの加熱を必要とせず、高速で動作し、無制限の実行長にわたって一貫した寸法精度のプロファイルを生成します。

異形成形機は、建設、自動車、家電、太陽エネルギー、物流業界全体で、構造セクション、フレーム部品、屋根および外装パネル、ケーブル トレイ、ラック システム、ドア フレーム、窓方立、その他数百もの線形金属異形材を製造するために使用されています。このプロセスの決定的な利点は、通常、次の範囲の生産速度で、複雑で公差の厳しい断面を生産できることです。 毎分10～60メートル 、材料の無駄が最小限に抑えられ、大量のユニットあたりの工具コストが低くなります。

なんと 異形成形機 作品

プロファイル成形ラインでの生産シーケンスは、固定された機械ロジックに従います。材料はコイルとして入り、一連の駆動ローラーステーションを通過し、所定の長さに切断された完成したプロファイルとして排出されます。主なプロセス段階は次のとおりです。

• デコイリング: 油圧式または電動式のデコイラーがストリップ コイルを巻き戻し、制御された張力でラインに送り込みます。厚ゲージラインではコイル重量が 3 ～ 10 トンになるのが一般的です。
• 矯正/レベリング： マルチローラー矯正機は、成形を開始する前にストリップからコイルセットと残留曲率を除去し、完成したプロファイルの寸法の一貫性を確保します。
• 事前パンチング (オプション): 成形ステーションの上流にあるサーボ駆動のパンチ プレスは、ストリップを成形する前に、正確な位置に穴、スロット、または切り欠きを作成します。平らなストリップの位置合わせが容易であるため、この方法は、成形後のパンチングよりも正確です。
• ロール成形ステーション: マシンの核心。各ステーションは、プロファイルが一致したロールを搭載した上部シャフトと下部シャフトで構成されています。シャフトは共通のギアボックスまたは個別のサーボ モーターによって駆動されます。プロファイルの形状は、断面の複雑さと材料の厚さに応じて、通常 8 ～ 24 のステーションにわたって徐々に開発されます。
• 成形後の操作: 溶接、エンボス加工、ノッチング、またはインラインパンチングは、二次フィーチャーを必要とするプロファイルの成形ステーションの後のラインに統合できます。
• カッティング: フライング シアー、ロータリー ダイ カッター、またはコールドソーは、ラインが動き続けている間に連続プロファイルを適切な長さに切断し、成形プロセスを停止することなくスループットを維持します。

プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) は、ライン速度、長さに合わせた切断プログラミング、サーボ軸調整、および障害監視を制御します。最新のラインでは複数のジョブ プログラムが保存されており、保存されたパラメータを呼び出すことで製品仕様間の切り替えが可能になり、クイックチェンジ ツール設計では 15 ～ 30 分以内に再ツールを実行できます。

異形成形機の種類

異形成形機は、その機械的アーキテクチャ、工具構成、および製造するように設計された異形の範囲によって大まかに分類されます。

単一プロファイル専用回線

これらのマシンは、特定のプロファイルの大量生産向けに設計されており、柔軟性ではなく速度と稼働時間を最適化しています。工具は恒久的または半恒久的に設置され、切り替えは設計の優先事項ではありません。一般的な用途には、屋根シート ライン、高速道路のガードレール ライン、大規模な建設サプライ チェーンにサービスを提供する構造スタッド ラインなどがあります。

クイックチェンジマルチプロファイルライン

さまざまな顧客向けに複数のプロファイル仕様を作成するサービス センターや委託製造業者によって使用されます。シャフト間隔、ロールカセット、ガイドアセンブリは、迅速に交​​換できるように設計されています。一部の設計では、特定のプロファイルのロールセット全体がオフラインで事前に組み立てられ、単一ユニットとして交換されるカセットシステムを使用しており、切り替え時間を 20 分未満に短縮します。

フレキシブルまたはプログラム可能なロール成形機

成形ロールの位置を CNC で調整できる高度なカテゴリで、機械が単一部品の長さに沿って可変断面を生成したり、物理的な工具を変更せずにプロファイル ファミリを切り替えたりすることができます。これらの機械は、自動車のボディパネルの製造や、コンポーネント間でプロファイルの形状が異なる建築ファサードの用途に役立ちます。

ポータブルおよび現場プロファイルフォーマー

トレーラー搭載型またはコンテナ搭載型のコンパクトな機械で、屋根や外装材の設置に使用され、コイルストックから現場でパネルを製造します。これにより、輸送による損傷がなくなり、無駄なく正確な長さに切断して生産できます。金属屋根工事に広く使用されています。

材質の適合性と厚さの範囲

プロファイル成形機は、事実上すべての冷間成形可能な金属を加工します。特定の機械の材質と厚さの範囲は、シャフト直径、モーター出力、フレームの剛性、ロール材質の仕様によって決まります。

自動車の構造部品に使用される高度高張力鋼 (AHSS) グレードを含む高張力鋼では、スプリングバックと成形力が増大するため、強化フレームと高容量の駆動システムを備えた機械が必要になります。ロールの材質もそれに応じて変化します。標準ロールは 58 ～ 62 HRC に硬化された GCr15 軸受鋼から機械加工されますが、ロールの寿命を延ばすためにステンレスまたは高強度の材料にはクロム メッキや超硬オーバーレイなどの耐摩耗性コーティングが指定されています。

評価すべき主要な技術仕様

プロファイル成形機を指定または比較する場合、次のパラメータによって機能、出力品質、総所有コストが直接決まります。

• シャフト径： シャフト直径が大きい (76 mm、89 mm、102 mm、およびそれ以上) と剛性が向上し、より厚い材料や高強度の材料に必要となります。ライトゲージラインでは 50 ～ 63 mm のシャフトを使用できます。
• 形成ステーションの数: ステーションが増えると、より複雑なプロファイルが可能になり、パスごとの成形応力が減少し、表面仕上げが向上し、スプリングバックが減少します。プロファイルの複雑さ、材料の厚さ、曲げ半径はすべて、必要なステーション数に影響します。
• 駆動方式： チェーン ドライブ、ギアボックス ドライブ、および個別のサーボ モーター アーキテクチャはそれぞれ、異なる速度制御精度、メンテナンス プロファイル、切り替えの柔軟性を提供します。サーボ駆動ラインは優れた速度同期を提供し、最新の機器ではますます標準になっています。
• 回線速度: スループット容量を決定します。速度は、材料の挙動 (スプリングバック、表面仕上げ)、長さに応じた切断システムの機能、および下流での取り扱いによって制限されます。
• 切断システムのタイプ: フライング シアー (油圧またはサーボ)、ロータリー ダイ、およびコールド ソーはそれぞれ、異なるプロファイル形状、切断端の品質要件、および長さの許容差に適合します。
• 制御システム: PLC ブランド、HMI の品質、ジョブ メモリ容量、リモート診断機能は、操作の容易さ、切り替え速度、継続的なサポートの可用性に影響します。

プロファイル成形と他の金属成形プロセスの比較

プロファイル成形は、線状の金属セクションを製造するために利用できるいくつかのプロセスの 1 つです。代替手段よりも優れたパフォーマンスを発揮する場所、およびそうでない場所を理解することは、プロセスを正しく選択する上で重要です。

• 対 押し出し: 押出成形では、加熱したビレット (アルミニウム、銅、真鍮) からプロファイルを生成し、ロール成形では平坦なストリップから複製できない形状 (密閉された中空セクションやマルチチャンバーのプロファイルなど) を実現します。ただし、押出成形は非鉄金属に限定されており、加熱に多大なエネルギーを必要とし、処理速度ははるかに低くなります。ロール成形は、冷間加工強度の向上が有益な鋼の形材に適しています。
• 対プレスブレーキ: プレス ブレーキは個別の操作で個々の部品を形成し、短期間の試作や試作作業に柔軟に対応します。プロファイル成形機は、数百メートルを超える稼働では経済的に優れており、セットアップコストが大量に償却されます。複雑なマルチベンドプロファイルでのプレスブレーキの精度も、通常はロール成形よりも遅れます。
• 対 熱間圧延: 熱間圧延構造部分 (I ビーム、チャネル、アングル) は、製鉄所で加熱された鋼材から非常に大きなトン数で製造されます。プロファイル成形機は、同じ構造性能を得るために、より軽量な冷間成形品を製造します。 材料を 15 ～ 30% 削減 加工硬化効果によるもので、建設用途では材料コストが大幅に有利になります。

工具設計とプロファイル品質におけるその役割

成形ロールは、あらゆるプロファイル成形機の精密心臓部です。ロールの設計により、寸法精度、表面仕上げ、ラインで処理できる材料の範囲が決まります。不適切なロール設計は、エッジの波、縦方向の曲がり、ねじれ、または表面のマーキングとして現れます。これらの欠陥は、経験がなければ工具に起因するものであると判断するのが難しい場合があります。

最新のロール設計は有限要素解析 (FEA) ソフトウェアを使用して実行され、各ステーションでのストリップの漸進的変形をシミュレートし、スプリングバックを予測し、鋼材を切断する前にフラワー パターンの形状を最適化します。このシミュレーションベースのアプローチにより、従来の試行錯誤によるツール開発と比較して、開発時間と最初の製品の廃棄率が大幅に削減されました。

工具の寿命は重要な運用コスト要因です。ロールの寿命は、材料の硬度と摩耗性、ライン速度、潤滑、ロールの硬度の仕様に影響されます。標準的な亜鉛メッキ鋼板の製造では、よくメンテナンスされたロールは通常長持ちします。 800,000 ～ 1,500,000 リニア メートル 再研磨が必要になる前に。ステンレス鋼や高強度のアプリケーションでは、この間隔が大幅に短縮されます。