4本ロールベンダー
4本ロールベンダーは、板材を円筒や円錐形状へ高精度に成形する板曲げ機である。上ロール・下ロール・左右のサイドロールの計4本により、材料の把持、端部のプリベンディング、連続曲げを一連で行えるため、段取りが少なく、再現性に優れる。薄板から厚板まで対応し、圧力容器、配管、ダクト、造船、建設機械など幅広い製造現場で用いられる。
構造と作動原理
4本ロールベンダーは、上ロールが成形半径を支配する主ロール、下ロールが材料を上ロールへ押し付けるピンチロール、左右のサイドロールが曲率の形成と端部のプリベンドを担う。材料は下ロールで把持され、サイドロールの位置制御（油圧または電動）により曲げモーメントが与えられる。4本構成により材料を常時クランプしたまま端部を起こせるため、ワークの抜き差しや反転が不要で、端部平坦部の短縮と真円度の向上が実現する。
プリベンディングと成形手順
- 素材投入：4本ロールベンダーの下ロールで板材をピンチし、上ロールへ密着させる。
- 端部プリベンド（1側）：サイドロールを押し上げ、端部の平坦を縮小し所定Rへ近づける。
- 送り：下ロールの駆動で材料を前進させ、必要な長さまで移送する。
- 連続曲げ：左右サイドロールの押込み量を制御し、ターゲット半径へ漸進的に成形する。
- 端部プリベンド（反対側）：ワークをクランプしたまま反対端も起こし、継ぎ目のギャップを最小化する。
- 仕上げ・追い曲げ：目標径に対しスプリングバックを見越して微調整し、真円度を整える。
能力の目安と設計パラメータ
4本ロールベンダーの適用範囲は、板厚t、板幅W、材料降伏応力σy、上ロール径Dtで概略決まる。最小成形径は機種により異なるが、経験的にDmin≈(1.1〜1.3)×Dtが目安となる。曲げ力はおおむねP∝σy·t²·W/Dで増減し、ロール材質・表面粗さ・潤滑条件が必要駆動トルクと表面品質に影響する。上ロールのクラウニング（カンバー）や側ロールのジオメトリ補正は、幅方向の径むら低減に有効である。
スプリングバック補正
金属板は弾塑性挙動により解放後に開き方向へ戻る。したがって4本ロールベンダーでは、目標半径Rに対し小さめの指令半径R′を与える「追い曲げ」を行う。R′は材料種（SS、SUS、アルミ）とt/W比、加工硬化、前加工履歴で変動するため、実機ではテストピースや既存実績から補正テーブルを整備し、NCで再現性を持たせるのが実務的である。
円錐・多段曲げへの対応
円錐成形では、左右サイドロールの押込み量や位置を非対称に設定し、周方向で曲率勾配を与える。必要に応じて側ロールの軸平行を微小に傾け、素材の片側を多く送り込む。多段Rや卵形などの自由曲率は、分割曲げ点を定義してプログラム化し、4本ロールベンダーの連続制御で近似的に再現する。
NC/CNC制御と自動化
近年の4本ロールベンダーは位置フィードバック付きNC/CNCを備え、サイドロールの押込み量、ピンチ力、送り量、繰返し回数をレシピ化できる。材料ロット差は荷重センサやエンコーダの学習補正で吸収し、溶接開先位置合わせ用の停止角度も自動指令する。ローディングテーブルや自動芯出し、後工程の自動TIG/MAG溶接機とのライン連結により、省人化とタクト短縮が実現する。
安全・保守
- 挟まれ防止：非常停止、ペンダントのデッドマン機能、光電センサの点検を徹底する。
- 把持安定：下ロールのピンチ力を材厚・材質に適合させ、滑りや傷を防止する。
- ロール保全：表面傷・偏摩耗を点検し、必要に応じて研磨・交換を行う。
- 潤滑管理：軸受・摺動部の定期給脂、油圧ユニットの油温・清浄度管理を実施する。
- 寸法検査：円周方向の真円度、径偏差、端部平坦長をゲージや3D測定で確認する。
- 教育：段取り・非常停止手順・ロックアウト/タグアウトを作業者に周知する。
適用例
4本ロールベンダーは、ボイラ胴、熱交換器シェル、配管用エルボ前加工、集塵ダクト、車両用サイレンサ外筒、建機用ライナ、タンク外板などに適用される。プリベンドにより継ぎ目ギャップが小さく、円周溶接の開先品質と自動溶接の安定性を高める。段取りの再現性と真円度の確保が、生産性と下流品質の双方を支える鍵となる。
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