年末年始休暇のお知らせ

2023年12月30（土）から2024年1月4日（木）までは年末年始休暇となります。

何卒ご了承の程よろしくお願い申し上げます。

切板・切断データ販売について

この度、山十佐野製作所は静岡県の令和5年度小規模企業経営力向上事業費補助金に採択され、最新のネスティングソフトウェアを導入し、本格的な切板・切断データ販売を開始いたしました。

すでに導入していた板金展開機能付きの3D CADソフトウェアとNCプラズマ切断機を活用し、お客様からいただいた図面から切断データを作成、そして定尺板から板を切断してご提供可能です。

また、展開切断データのみのご用命も承っております。多品種の際には、自動ネスティング機能を生かして必要母材枚数を自動的に計算もすることも可能です。（見積時に非常に便利です。）

山十佐野製作所は今後もお客様のお役に立てるよう積極的にデジタル化を進めてまいります。

厚板ロール曲げの展開寸法

ロール曲げ加工で円筒を製作するためには、まず曲げる前の板の寸法を計算する必要があります。これを展開（板金展開）と呼びます。

基本的な考え方は、「展開寸法＝板厚の中心の円弧」です。

板を円筒状に曲げる時、板の外側は無理やり伸ばされた状態になり、逆に内側は縮まります。すると伸びもせず縮みもしないところがあるはずで、通常はそれが板厚のちょうど真ん中の部分です。これを中立線と呼びます。

中立線は曲げる前も曲げた後も同じ長さですから、この長さの板を曲げれば目的の円筒を作れることになります。つまり通常は「中立線＝板厚の中心の円弧＝展開寸法」です。

ただし、厚板ロール曲げの場合は特別に考慮しなければならない点が2あります。

１）板厚に対して曲げ半径が小さくなると、中立線が板の中心より内側に移動する。
２）両端部分は厳密には完全に曲がらないため、内角がぶつかる。

以下、1つずつ説明します。

１）板厚に対して曲げ半径が小さくなると、中立線が板の中心より内側に移動する。

朝倉健二氏の『塑性加工』（共立出版株式会社）によると、「曲げ半径と板厚の比率が5よりも小さくなると、中立線は内側に移動する」とあります。

例えば板厚40mmであれば、内R200よりも小さくなると、中立線が板の中心よりも内側に移動するということです。つまり、展開寸法は板の中心の円弧よりも短くなります。逆に言うと、板厚の中心の円弧で切断した板を曲げてしまうと、想定より大きな円筒が出来てしまうのです。

（厚い板を無理やりきつく曲げると板が伸びてしまう、と考えるとイメージしやすいかもしれません。弊社ではこの現象を通称「伸び」と呼んでいます。）

さて、理論的には曲げ半径と板厚の比率がいくつの時にどの程度中立線が内側に移動するのかがわかれば展開寸法を計算できることになりますが、残念ながらその移動値を正確に求める方法がありません。

そこで弊社では、「板厚何ミリで曲げRがいくつの時に中立線がどのぐらい内側に移動したのか」というデータを蓄積して、展開寸法の推測に役立てています。

２）両端部分は厳密には完全に曲がらないため、内角がぶつかる。

次に、ロール曲げは端まで完全に曲がるわけではないということも展開寸法に影響します。例えば板厚40mm、曲げ径Φ600で、板の端が板厚分だけ曲がらないとします。すると、ロール曲げ加工を行うと下図のように内角が先にぶつかってしまいます。

Ｒ／tは5以上ですので、中立線は板厚の中心と考えます。普通に計算すれば展開長は

板の中心の直径640mm x 3.1416 = 2010.6

です。しかし、この長さの板を曲げると、上図のように外周部分で10.68mm長い円筒が出来上がってしまうことになります。つまり、外径が想定よりも約3.4mm大きくなってしまうということです。（本来は外Φ680のはずが、外Φ683.4になってしまう。）

では、もしX開先の板でしたらどうでしょうか？

こちらの場合は、隙間5.34mm分縮まりますので、直径で約1.7mmの誤差です。（本来は外Φ680のところ、外Φ681.7。）

最後に、内開先の板の場合はどうでしょう？

こちらの場合は隙間が完全になくなりますので、長さ2010.6mmの板を曲げれば想定通りの直径になります。

このように、開先形状も展開寸法に影響するのです。

山十佐野製作所では、板の伸びや開先形状、さらに後工程の溶接や旋盤加工のことも考慮しながら展開寸法を推測しています。ただ、想定外に板が伸びてしまったり、逆に伸びなかったりしてしまうことがあるのも事実です。そのような時は、もし想定外に伸びてしまった場合には継目を削り、短過ぎてしまった場合にはルートギャップ（隙間）を空けることでご了承いただいております。

今後もデータやノウハウを蓄積し、できる限り正確な展開寸法の計算ができるように尽力してまいります。

3本ロールで曲げられる形状

　ものづくりにおいて最も重要なのは「曖昧さの無いコミュニケーション」です。いくら完璧に美しいものを作っても、いくら素早く完成させても、出来上がったものがお客様のほしいものと違ったら全く意味がありません。

　曖昧さの無いコミュニケーションを図るためには曖昧さの無いコミュニケーションツールが必要があり、その1つが図面です。したがって本来であればどのような時でも図面でやり取りをすることが望まれます。なぜなら、規格に則って図面を描けば曖昧さが無くなるようになっているからです。しかし現実には急いでいて電話やメールの文言だけでやり取りをすることもあります。

　例えば「厚み6mm、幅50mm、内Φ500」と聞いて、皆さんはどのような形状を思い浮かべますか？　考えられるのは以下の2通りだと思います。

　弊社のように普段3本ロールで曲げ加工をしている人間はAを思い浮かべる可能性が高いです。一方で普段レーザーで板を切っている方達はBを思い浮かべるかもしれません。つまり、「厚み6mm、幅50mm、内Φ500」という表現には曖昧さが残ってしまっています。

　さて、前置きが長くなりました。今回の記事の本題は、3本ロールで曲げられる形状についてです。前述のA、Bのうち、Aは3本ロールで曲げられますが、Bは曲げられません。

　Aの場合は板の6mmの部分を上下のロールでしっかりと挟んで固定しながら曲げることができます。一方でBの場合は板の50mmの部分を上下のロールで挟んでいる状態となり、非常に不安定です。そこで、Bは3本ロールでではなくリングフォーマー等と呼ばれる、シリンダーに溝が入った機械で加工されます。

　残念ながら弊社ではこの機械は所有していないため、外注での対応になってしまいます。

まとめ

１）「厚み6mm、幅50mm、内Φ500」のように言葉だけで形状を表現しようとすると曖昧さが残ってしまい、今回のケースで言えばAとBの2通りが考えられる。

２）Aは3本ロールで曲げられるが、Bは曲げられない（別の機械が必要）。

　最後にまた余談ですが、一般的にAの曲げ加工は「ロール曲げ」「円筒曲げ」「バンド曲げ」「板巻き」、Bの曲げ加工は「フランジ曲げ」「リング曲げ」等と呼ばれます。ただ、この記事の中で敢えてこれらの呼称を使わなかったのは、人によって定義が違っていて、例えばBの形状を「ロール曲げ」と呼ぶ方がいたりするからです。

　人間は思い込みの生き物です。自分が発注する時も受注する時も、

「自分が普段使っている言葉は本当に一意に定義されているのか？」

「規格として定義されているのか？　辞書で定義されているのか？」

「表現に曖昧さは残っていないか？」

と常に考えることを目指していきます。

夏季休業日のお知らせ

山十佐野製作所の夏季休業日は

2023年8月11日（金）～2023年8月16日（水）

となります。何卒よろしくお願いいたします。

ロール曲げ可否自動判定APIの無償公開

山十佐野製作所のロール曲げ可否自動判定で使用しているAPIを無償公開いたします。

認証について

APIの認証にはGoogle Firebaseを使っています。

最初にhttps://yamaju-api.de.r.appspot.com/にアクセスしてAPIアカウントを作成し、APIキーを取得してください。

APIの使用方法

https://yamaju-api.de.r.appspot.com/v1/plbend　にGETリクエストを送信することで利用することができます。

パラメータ

ys: yield strength / 降伏点・0.2%耐力

ベンディングロール機械メーカーから提供された値を使用しています。

製鉄メーカーの仕様書の機械的性質とは異なりますのでご注意ください。

今のところサポートしているのは以下の値です。（アルファベット順）

A1050	255
A5052	294
A5083	294
C1020	255
C1100	255
C2801	412
HITEN590	637
HITEN780	872
HITEN980	872
S-TEN1	255
S-TEN2	352
S45C	392
S50C	415
SA-387 Gr11 CL2	552
SB410	343
SB450	372
SB450M	392
SB480	392
SB480M	411
SGV410	343
SGV450	372
SGV480	392
SLA235A	275
SLA325	352
SLA360	392
SLA410	450
SM400	323
SM490	392
SM490Y	412
SM520	412
SM520C	412
SM570	510
SMA400	323
SMA490	392
SMA570	510
SPHC	294
SPV235	255
SPV315	352
SPV355	392
SPV410	450
SPV450	490
SPV490	540
SS330	255
SS400	255
SS490	343
SS540	431
SUS304	294
SUS310S	294
SUS316	314
SUS316L	268
SUS329J3L	659
SUS329J4L	645
SUS444	441
TP270	255
TP340	314
WEL-TEN590RE	637

t: thickness / 板厚

サポートされている板厚は以下の通りです。

1.6
2
2.3
2.5
3
3.2
4
4.5
5
6
8
9
10
12
14
15
16
18
19
20
22
25
28
30
32
35
36
38
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100

h: height / 高さ（円筒の長さ）

高さ（円筒の長さ）を正の整数で指定してください。（弊社で一番大きな機械の幅が3mなので、それ以上の値を入れても不可の判定しか出ません。）

d: diameter / 直径（内径Φ）

曲げ径を正の整数で指定してください。

a: angle / 曲げ角度

R曲げを判定したい場合、曲げ角度を0 < a < 360で指定してください。

（例えば半円曲げの場合は180）

円筒曲げ（1周）の場合は省略してください。

scf: spring back coefficient / スプリングバック係数

スプリングバックが激しい材質の時に任意で0 < scf < 1の値を指定してください。

例えば弊社ではチタンの場合に0.6と指定しています。

key: API Key

取得したAPI Keyを指定してください。

API Keyを忘れてしまった場合はhttps://yamaju-api.de.r.appspot.com/にログインして確認できます。

返り値

5種類の機械での可否判定がJSON配列として返ってきます。

1台ごとに、端曲げができるか、余長付きなら曲げられるか、幅が広過ぎないか、弧長が短過ぎないか、がtrueかfalseで示されています。機械の順番は以下の通りです。

1台目：MP230-2230

2台目：MJ25-0315

3台目：MP230NC-6005S

4台目：MP100-1130

5台目：MJ30TNC-0525

APIの使用例

例えば

SS400　t4.5　内Φ500　高さ800　のロール曲げ可否を調べたい場合は、

https://yamaju-api.de.r.appspot.com/v1/plbend?ys=255&t=4.5&d=500&h=800&a=&scf=1&key=[取得したAPI Key]

にリクエストを送ると、

[[false,false,false,false],[false,true,false,false],[false,false,true,false],[true,true,false,false],[true,true,false,false]]

という値が返ってきます。これは、

1台目：MP230-2230

端曲げ×、余長付き曲げ×、幅は大丈夫、弧長も大丈夫　→　不可

2台目：MJ25-0315

端曲げ×、余長付き曲げ〇、幅は大丈夫、弧長も大丈夫　→　余長付きなら可

3台目：MP230NC-6005S

端曲げ×、余長付き曲げ×、幅が広過ぎて機械に入らない、弧長は大丈夫　→　不可

4台目：MP100-1130

端曲げ〇、余長付き曲げ〇、幅は大丈夫、弧長も大丈夫　→　可

5台目：MJ30TNC-0525

端曲げ〇、余長付き曲げ〇、幅は大丈夫、弧長も大丈夫　→　可

という判定です。

最後に

元々は町工場が自社サイト用に片手間で作ったものですので、至らない点が多々あるかとは思いますが、無償公開ということでご理解いただけますと幸いです。

人手不足の時代となり、設計や見積りにますます自動化が求められると考えています。そのような中で、ロール曲げに関する効率化の一助となればと思い、無償公開に至りました。使用方法で不明な点があればお問い合わせいただけますと幸いです。

テーパー管の当て板ロール曲げ

 テーパー管（コーン、レジューサー）をロール曲げで製作することが可能ですので、その一部である当て板もロール曲げで製作することは可能です。

（参考記事：テーパー管（レジューサー／コーン）はロール曲げできますか？　陣笠は？）

まず、通常の（筒状の）テーパー管の展開図は下図のようになります。

わかりやすいように40分割で曲げ線を描いてみました。

ここで、1/10円分（＝36度分）の当て板を製作したいとします。

1/10円分ですので、40分割したうちの4個分がその展開板になります。

この板を通常のテーパー管と同じ要領で曲げれば当て板の完成です。

さて、極まれに「わざわざ展開して扇板をレーザーで切断すると材料費が高くなってしまうので、単純な長方形の板でテーパー管の当て板を作りたい」という要望があります。実現は不可能ではありませんが、手間がかかって加工費が高くなる割に精度が出せないため弊社ではおススメしておりません。

以下、理由を説明します。

まず、先ほどの1/10円分と同じような大きさの長方形を用意するとします。

板が長方形であろうとテーパー管の形状に曲げるための曲げ線は変わりませんので、下図のようなケガキを描き入れることになります。

ここで、扇の板からテーパー当て板を曲げる場合と、長方形の板からテーパー当て板を曲げる場合の違いを見ていきます。

扇の板の場合、それぞれの曲げ線に注目すると、どの曲げ線をみても板の端面（パイプの口になる部分）と曲げ線がほぼ直交していることがわかります。（※扇は直線ではないので厳密には直交ではありませんが、無限に拡大していけば90度で交わっていると言えます。）

これらの曲げ線が3本ロールのシリンダーと常に平行になることを意識して曲げていくと、曲げ線に対して常に対称に曲がっているので、端と端が近づいてテーパー管の形状になっていきます。

一方で長方形の場合、板の真ん中のケガキ線で曲げる時は3本ロールのシリンダーと板の端面が直交しますが、それ以外の時は直交しないことがわかります。特に、板の端に行けば行くほど90°からずれていきます。

これらの曲げ線が3本ロールのシリンダーと常に平行になることを意識して曲げていくと、板はねじれるように曲がっていき、板の両端がくっ付くどころか逆に離れていってしまいます。

なお、今回わかりやすく説明できるように扇の板にも曲げ線を入れましたが、慣れてくると板を見れば扇の中心がどこなのか頭の中でイメージできるので（扇の両端の線が交わるところが中心）、ケガキ線もイメージできるようになってきます。そうなると、ケガキをしなくても曲げられるようになります。

一方で長方形の場合は、板を見てもどこが扇の中心なのかわからないので、寸法を計算して実際にケガキを入れる必要があります。

つまり、長方形の板でテーパー管の当て板を曲げようとすると、

①　板にケガキを入れるという余計な手間がかかる（コストが増える）

②　ねじれが加わって上手く曲がらない（精度が出ない）

という問題が発生するのです。

以上から、弊社ではテーパー管の当て板を長方形の板で曲げることはおススメしておりません。しかしながら、精度は気にせず、曲げ加工費が増えてもレーザー切断費が増えるよりマシだというケースもあるかと思います。そのような場合にはご要望にお応えしておりますので、ご相談いただけますと幸いです。

分割すればロール曲げできるようになりますか？

　以前にロール曲げの可否についてこれ、ロール曲げで曲がりますか？という記事を書きました。「残念ながら曲げられません」となった時、よく聞かれるのが「分割すれば曲がりますか？」という質問です。答えは分割の仕方によります。

　例えば円筒形状を2分割にする方法は下図のような2通りがあります。1つ目は半円を2個にする方法で、もう1つが幅を半分にする方法です。

　結論としては、これらの2つの分割方法のうち、分割することによって曲げられる可能性が出てくるのは右側の分割方法（板幅を分割する方法）のみです。なぜでしょうか？

　これ、ロール曲げで曲がりますか？の記事より、ロール曲げできない理由は以下のようにまとめられます。

板形状に関すること

　①板の幅が広過ぎる

　②板が厚過ぎる

　③板の長さ（弧長）が短過ぎる

曲げ形状に関すること

　④直径が小さ過ぎる

機械の能力に関すること

　⑤機械の力が足りない

　これらの要因のうち、板を分割することで変えられるのはどれでしょうか？

　まず板形状に関して、②の板厚は変更できません。また、分割しても④の直径は変わりません。③の板の長さ（弧長）は変えられますが、分割したらさらに短くなってしまうので逆効果です。

　一方で①板幅が広過ぎて機械に入らない時は、幅を分割して短くすることで機械に入るようになれば曲げられる可能性は出てきます。しかしこの時点ではまだ可能性です。機械に入るようになった上で、⑤機械の力が足りるのかどうかも確認する必要があります。

　さて、⑤機械の力が足りるのかどうかについて考えていきます。ロール曲げで板を曲げる仕組みはプレスブレーキと同じ仕組みです。「端だけ曲がらない」のはなぜ？　ロール曲げに必要な力とはで紹介したように、プレスブレーキで板を曲げるのに必要な曲げ圧力は以下の計算式で求められます。

　この式から、曲げるのに必要な力について以下の4点が言えます。

　１）曲げ板幅（L）に比例する。

　２）板厚（t）の二乗に比例する。

　３）材料の引張応力（σ）に比例する。

　４）Vダイの幅（V）に反比例する。

　され、これらの要因のうち、板を分割することで変えられるのはどれでしょうか？

　板をどう分割しても２）板厚と３）引張応力は変わりません。また、3本ロールの場合は４）Vダイ幅はボトムロール間隔ですので変更不可能です。したがって、やはり１）板幅を変えることでしか曲げ圧力は変わりません。曲げ圧力は板幅に比例しますので、板幅を半分にすれば板を曲げるのに必要な力も半分に減ることになります。

　では、弧長を半分にしたら（半円にしたら）どうでしょうか？

　計算式に弧長が存在しないことから、半円にしても、１／３円にしても、もっと細かく分割しても、曲げ圧力は全く変わらないことがわかります。

　以上より、

　１枚ではロール曲げできない時、弧長を分割しても曲げられる可能性は全く変わらないが、板幅を分割すれば曲げられる可能性は出てくる

という結論に至ります。

　全ての円筒形状をロール曲げすることができず大変申し訳ございませんが、何卒ご了承いただけますと幸いです。