JP2704363B2

JP2704363B2 - 金属条材の局部増肉加工方法

Info

Publication number: JP2704363B2
Application number: JP22880094A
Authority: JP
Inventors: 進半揚; 康男渡辺; 章福田
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd; Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd; Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JPH0866736A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一定断面の鋼材等の金
属条材（Ｈ形材、Ｉ形材、丸パイプ、角パイプ等）の長
手方向の少なくとも一か所を、強度を上げるために増肉
させる金属条材の局部増肉加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建築構造物の柱や梁等として、
長手方向に一定断面を有する鋼材等の金属条材が広く用
いられている。これらの条材を柱として使用する場合、
梁を取り付ける部分には強度確保のために各種の補強部
材を設けている。例えば、柱が角形鋼管であって、梁が
Ｈ形鋼からなる場合は、梁の上下フランジの高さ位置で
柱の内部に補強用のダイヤフラムを設けたり、補強金物
を柱の外周に重ねる構造が一般に採られる。また、柱の
梁接合部をジョイントボックスで構成する場合もある。
柱がＨ形鋼からなる場合は、梁の上下フランジの高さ位
置で、柱の両フランジ間に補強プレートやアングル材等
の金物を介在させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように補
強部材を設けることは作業工数を増大させるという問題
を有していた。また、柱の内部にダイヤフラムを設ける
場合には、そのダイヤフラムは柱の端部にしか設けるこ
とができないため、建物の各階毎に区切られた柱を使用
しなければならず、通し柱を使用するということが出来
なかった。

【０００４】本発明者らは、上記問題点を解決すべく検
討の結果、金属条材の長手方向の一部の領域の肉厚を局
部的に増大させてほぼ一様な厚さの増肉部分を形成し、
その位置を梁の取付部分とすれば、従来用いていた補強
部材を省略できることを見出した。そして、条材の局部
増肉を行うため、図８に示す装置を開発し、増肉加工す
べき条材１（図面ではパイプ形態の条材を示している）
の一端を定位置に設けられているストッパ２に押し付け
て固定し、その反対端を油圧シリンダ等の圧縮装置３で
押圧して条材１に圧縮力を作用させた状態で、環状の高
周波加熱コイル等の加熱装置４によって条材１の長手方
向の小領域を局部的に塑性変形可能温度に加熱し、その
加熱した部分すなわち加熱部５に圧縮力による増肉を生
じさせ、その加熱装置４を条材１に沿って一定速度で移
動させ、それによって加熱部５を条材１に対して長手方
向に移動させると共に加熱装置４から冷却媒体６を加熱
部５の後端部分に吹き付けて増肉直後の部分を冷却、固
化し、これにより条材１を長手方向に次々と連続的に増
肉してゆくという方法を開発した。

【０００５】ところが、この増肉方法では、増肉率〔＝
（増肉部分の肉厚−未増肉部分の肉厚）／未増肉部分の
肉厚〕が２０％程度までは増肉可能であるが、それ以上
の増肉を行おうとすると、増肉開始部分に図９に示すよ
うに不整変形（座屈）が起こり、一旦不整変形が生じる
と加熱、冷却効果が不安定になって不整変形が連続して
起こり、結局じゃばら状の増肉となってしまい、とても
使い物にはならず、結局、２０％を越えるような高増肉
の加工を行うことができないということが判明した。一
方、条材を柱として使用し、その増肉部分を梁の取り付
けに使用しようとする場合、その増肉部分の増肉率とし
ては、２０％程度以上が望ましく、更には、４０〜３０
０％程度が望ましく、従って、上記した方法では所望の
増肉が得られなかった。

【０００６】また、この増肉方法で得た条材では、条材
の増肉部分と非増肉部分との境界に急激な肉厚差即ち段
差が生じており、このため、２０％を越えるような増肉
ができたとしても、その条材を柱として使用し、その増
肉部分に梁を連結し、条材に曲げモーメントが作用した
際には、増肉部分端部の段差のところに応力集中が生
じ、強度を低下させるという問題のあることも判明し
た。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決せんとするも
ので、不整変形を生じることなく高増肉率での増肉加工
を行うことの可能な金属条材の局部増肉加工方法を提供
することを目的とする。

【０００８】また、本発明は応力集中の生じにくい形状
に局部増肉を行うことができる局部増肉加工方法を提供
することも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべく為されたもので、請求項１の発明は、増肉加工す
べき条材の長手方向の小領域を局部的に塑性変形可能温
度に加熱して加熱部を形成し、該加熱部を条材に対して
長手方向に移動させながら該加熱部を圧縮して増肉さ
せ、該加熱部の後端部分を増肉直後に冷却する金属条材
の局部増肉加工方法であって、増肉加工の始めには、前
記加熱部に付与する圧縮速度（Ｖ）と、加熱部よりも後
ろ側に位置する条材部分に対する前記加熱部の相対的な
移動速度（Ｗ）の比（Ｖ／Ｗ）を、所定の定常加工時の
値よりも小さい値から条材の長手方向に徐々に増大させ
て所定の定常加工時の値に到達させ、これによって増肉
率を条材の長手方向に徐々に増加させて所定の増肉率に
到達させ、その後は前記圧縮速度と移動速度の比（Ｖ／
Ｗ）を、所定の定常加工時の値に保って加工を行うこと
を特徴とする金属条材の局部増肉加工方法を要旨とす
る。

【００１０】また、請求項２の発明は、上記の方法にお
いて、更に、増肉加工の終わりには、前記加熱部に付与
する圧縮速度（Ｖ）と加熱部の前記移動速度（Ｗ）の比
（Ｖ／Ｗ）を、定常加工時の値から条材の長手方向に徐
々に減少させ、これによって増肉率を条材の長手方向に
徐々に減少させることを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、上記請求項１又は２の
発明になる局部増肉加工方法の実施に際して、加熱部に
供給される単位時間当たりの有効供給熱量と、加熱部よ
りも前側に位置する条材部分に対する前記加熱部の相対
的な移動速度（Ｓ）を、前記有効供給熱量と前記移動速
度（Ｓ）との比が一定となるように調整することを特徴
とするものである。

【００１２】請求項４の発明は、上記請求項１又は２の
発明になる局部増肉加工方法の実施に際して、加熱部に
供給される単位時間当たりの有効供給熱量と、加熱部よ
りも前側に位置する条材部分に対する前記加熱部の相対
的な移動速度（Ｓ）を、前記有効供給熱量と前記移動速
度（Ｓ）との比が一定となるように調整しておき、更
に、加熱部の温度を計測して該温度が一定になるよう、
前記有効供給熱量を修正することを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【作用】本発明の局部増肉加工方法は、増肉加工すべき
条材の長手方向の小領域を局部的に塑性変形可能温度に
加熱して加熱部を形成し、その加熱部を条材に対して長
手方向に移動させながら該加熱部を圧縮して増肉させ、
該加熱部の後端部分即ち条材に対する移動方向に関して
後ろ側の部分を増肉直後に冷却する金属条材の局部増肉
加工方法であり、この点においては図８に示す方法と同
様である。この加工時において、或る瞬間における増肉
率（％）は次の式（１）によって決定される。Ｔ＝（ΔＬ_V／ΔＬ_W）×１００・・・（１）ここで、Ｔ：増肉率（％）。 ΔＬ_W：或る微小時Δｔの間に、加熱部が、条材に対す
る移動方向に関して加熱部よりも後ろ側に位置する条材
部分に対して条材の長手方向に移動する長さ〔図８で
は、加熱部５がその後ろ側に位置する条材部分１ａ（ス
トッパ２によって定位置に固定されている）に対して条
材の長手方向に移動する長さ、即ち、加熱装置４が移動
する長さ〕。 ΔＬ_V：加熱部がΔＬ_Wだけ移動する間に、その加熱部
に加えられる圧縮長さ（図８では、加熱部５の前側に位
置する未増肉の条材部分１ｂが加熱部５に押し込まれる
長さ、即ち、圧縮装置３が条材１を押し込む長さ）

【００１４】また、式（１）は次のように表すこともで
きる。Ｔ＝（ΔＬ_V／Δｔ）／（ΔＬ_W／Δｔ）＝（ｄＬ_V／ｄｔ）／（ｄＬ_W／ｄｔ）＝Ｖ／Ｗ・・・（２）ここに、ｄｔはΔｔの無限小の極限値で、分母のＷは、
加熱部よりも後ろ側に位置する条材部分に対する前記加
熱部の相対的な移動速度（図８では、加熱装置４の移動
速度）であり、Ｖは加熱部に加えられる圧縮速度（図８
では、圧縮装置３が金属条材を押し込む速度）である。
本発明者等が先に、図８に示す装置を用いて行った増肉
加工では、増肉加工の開始から終了まで、加熱部の移動
速度Ｗ及び圧縮速度Ｖは共に一定であり、従って増肉率
Ｔは一定であった。

【００１５】これに対し本願請求項１の発明では、増肉
加工の始めに、加熱部に付与する圧縮速度Ｖと加熱部の
移動速度Ｗの比Ｖ／Ｗを、定常加工時の値よりも小さい
値から条材の長手方向に徐々に増大させて所定の定常加
工時の値に到達させ、その後はその定常加工時の値に保
つことを特徴としている。すなわち請求項１の発明は、
図１のグラフに線１０で示すように、加工の始めの領域
（位置Ｐ₁〜Ｐ₂間）では、比Ｖ／Ｗを小さい初期値Ｔ
₀から増肉加工を開始し、徐々に増加させて定常加工時
の値Ｔ₁に到達させ、その後はその定常加工時の値Ｔ₁
に保って増肉加工を継続するものである。なお、図１に
おいて、横軸の条材長手方向位置は、加熱部よりも後ろ
側の条材部分（増肉後の条材部分）を基準として示して
いる。図２、図３についても同様である。

【００１６】ところで、上記（２）式に示しているよう
に、この比Ｖ／Ｗは増肉率Ｔに等しいものであるため、
結局、増肉加工の始めの領域では、増肉率が低い値から
徐々に増加して所定の増肉率に達する。かくして、この
増肉加工方法によって得られた金属条材１の増肉部分
は、図１に誇張して示す形状となっており、増肉加工の
始めの領域１Ａには肉厚が徐々に増加した滑らかな勾配
が形成され、その後ろに一定肉厚の定常加工領域１Ｂが
形成されている。また、増肉加工始めの領域の加工時に
は増肉率が徐々に増加し、急激な変化がないため、加熱
温度が安定し、且つ図５に示すように加熱装置４からの
冷却媒体６は滑らかな勾配面に吹き付けられて安定した
流れとなるため、冷却効果も安定しており、このため、
不整変形（座屈）を生じることがなく、その結果、定常
加工領域での増肉率を大きく（例えば１００％を越える
増肉率に）することができる。なお、本明細書におい
て、滑らかな勾配とは、直線状の勾配に限定されるもの
ではなく、ゆるやかな凹状又は凸状に傾斜したもの、更
にはゆるやかな凹凸を有するが全体が傾斜したもの等を
含むものである。

【００１７】次に請求項２の発明では、増肉加工の終わ
りに、加熱部に付与する圧縮速度Ｖと加熱部の移動速度
Ｗの比Ｖ／Ｗを、定常加工時の値から条材の長手方向に
徐々に減少させることを特徴としている。すなわち図１
のグラフの線１０に示すように、加工の終わりの領域
（位置Ｐ₃〜Ｐ₄間）では、比Ｖ／Ｗを定常加工時の値
Ｔ₁から徐々に減少させている。かくして、この場合に
は、増肉率が徐々に減少しており、得られた金属条材１
では、一定肉厚の定常増肉領域１Ｂの後ろの増肉終わり
の領域１Ｃに増肉率が徐々に減少した滑らかな勾配が形
成されている。

【００１８】ここで、図１の線１０では加工の始めの領
域及び加工の終わりの領域における増肉率の変化を直線
状として示しているが、本発明はこの場合に限定される
ものでなく、二点鎖線１０ａ、１０ｂで示すように滑ら
かに変化する曲線状としても良い。

【００１９】上記した増肉加工は、長尺の条材の任意の
位置に、任意の長さに渡って実施でき、且つ任意の間隔
を開けて複数個所に実施することも可能である。従っ
て、上記増肉加工方法によって製造した局部増肉金属条
材は、長手方向の少なくとも一か所に増肉部分を形成し
ているので、この部分を他の部材に対する接続に使用す
ることにより、補強部材を用いることなく、ボルト接続
或いは溶接接続等を行うことができ、接続のための工数
を削減できる。また、この増肉部分の少なくとも一端
（増肉加工の始めの領域）は滑らかな勾配となっていて
急激な肉厚変化がないので、この金属条材を支柱や梁と
して使用して曲げモーメントを作用させた時に、滑らか
な勾配を形成した部分には応力集中が発生せず、充分な
強度を発揮することができる。ここで、増肉部分の一端
のみに大きい曲げモーメントが作用するような使用状態
とする場合には、その一端のみに勾配を設けておけばよ
いが、増肉部分の両端に大きい曲げモーメントが作用す
るような使用状態とする場合には、当然、その両端に勾
配を設けておく。

【００２０】本発明方法において、加工の始めの領域に
形成する滑らかな勾配の角度（図１の角度α）は、安定
した増肉加工を行うことができるように、且つ得られた
増肉部の応力集中を避けるように定めるものである。こ
の勾配の角度αは、大きくなると、急な増肉による不整
変形を生じやすく且つ得られた増肉部に応力集中を生じ
る恐れがあるので、小さいことが望ましいが、逆にあま
り小さいと、増肉率が変化する領域の長さが長くなって
不経済である。これらを勘案して、勾配の角度αを５〜
４５°程度とすることが好ましく、更には５〜２０°程
度とすることが一層好ましい。加工の終わりの領域に形
成する滑らかな勾配の角度（図１の角度α′）は、得ら
れた増肉部の応力集中を避けるように定めるものであ
り、この勾配の角度も、５〜４５°程度とすることが好
ましく、更には５〜２０°程度とすることが一層好まし
い。なお、加工の始めの領域の勾配と、加工の終わりの
領域の勾配とは、同じとすることが好ましいが、必要に
応じ、異なる値を採用してもよい。

【００２１】上記したように本発明方法では増肉加工の
始めに、増肉率が徐々に増加する領域を形成したことに
より、定常加工領域での増肉率を大きく、例えば１００
％を越える増肉率にすることが可能であるが、製品によ
っては増肉率２５０％以上を要求されるものもあり、１
回の増肉動作では達成できない場合もある。その場合に
は、本発明方法による増肉動作を繰り返すことにより、
達成することができる。例えば、１回目の増肉動作によ
って、増肉率１００％の増肉を行い、次いで、その増肉
部分に増肉率１００％の増肉を行うことにより、最終的
には元の肉厚に対して３００％の増肉を行うことができ
る。

【００２２】本発明の実施に当たって、圧縮速度Ｖと加
熱部の移動速度Ｗの比Ｖ／Ｗを変化させるには、圧縮速
度Ｖと加熱部の移動速度Ｗのいずれを変化させてもよい
し、両者を変化させてもよい。例えば、図１に示すよう
に、加熱部の移動速度Ｗを線１１で示すように一定に保
ち、圧縮速度Ｖを線１２で示すように変化させる方法、
図２に示すように、圧縮速度Ｖを線１３で示すように一
定に保ち、加熱部の移動速度Ｗを線１４で示すように変
化させる方法、及び図３に示すように、圧縮速度Ｖと加
熱部の移動速度Ｗの両方をそれぞれ、線１５、１６で示
すように変化させる方法を採用することができる。ここ
で、圧縮速度Ｖ及び加熱部の移動速度Ｗの一方若しくは
双方を、両者の比Ｖ／Ｗが所望の特性曲線（例えば、図
１の線１０）に従って変化するように、経時的或いは条
材の長手方向位置に応じて変化させるには、圧縮速度Ｖ
及び移動速度Ｗの特性曲線（図１〜図３に示す線１１〜
１６等）を予め制御装置にプログラムしておき、圧縮速
度Ｖ及び移動速度Ｗをそのプログラムした特性に一致す
るように運転すればよい。また、その方法に変えて、圧
縮速度Ｖ及び移動速度Ｗの一方と、比Ｖ／Ｗの特性曲線
を予めプログラムしておき、プログラム運転される圧縮
速度又は移動速度をリアルタイムで測定し、その測定値
に基づいて比Ｖ／Ｗが所定の特性で変化するように他方
を制御する方法を採ることもできる。更には、金属条材
に加える圧縮力を一定としておき、増肉加工中の圧縮速
度をリアルタイムで測定し、その測定値に基づいて比Ｖ
／Ｗが所定の特性で変化するように移動速度を制御する
方法を採ることもできる。

【００２３】請求項３の発明では、増肉加工中、加熱部
に供給される単位時間当たりの有効供給熱量と、加熱部
よりも前側に位置する条材部分に対する前記加熱部の相
対的な移動速度（Ｓ）を、前記有効供給熱量と前記移動
速度（Ｓ）との比が一定となるように調整している。こ
の比を一定に保つと、条材の単位重量当たりの有効供給
熱量を一定に保つことができ、従って、加熱部の加熱温
度をほぼ一定に保つことができ、増肉を安定して行うこ
とが可能となる。なお、この移動速度（Ｓ）は、加熱部
よりも後ろ側に位置する条材部分に対する相対的な移動
速度（Ｗ）と圧縮速度（Ｖ）との和に等しく、従って、
Ｓ＝Ｗ＋Ｖとなっている。

【００２４】請求項４の発明では、増肉加工中、加熱部
に供給される単位時間当たりの有効供給熱量と、加熱部
よりも前側に位置する条材部分に対する前記加熱部の相
対的な移動速度（Ｓ）を、前記有効供給熱量と前記移動
速度（Ｓ）との比が一定となるように調整しておき、更
に、加熱部の温度を計測して該温度が一定になるよう、
前記有効供給熱量を修正している。この方法を採れば、
加熱部の加熱温度を一層一定に保つことができ、増肉を
一層安定して行うことが可能となる。

【００２５】

【実施例】図４は本発明の実施に用いる局部増肉加工装
置の１例を概略的に示す断面図であり、図８に示す装置
と同一又は同様な部品には同一符号を付けて示してい
る。図４において、１は増肉加工すべき条材であり、本
実施例ではパイプを示している。１ａはその条材１のう
ち、加熱部５の進行方向に関して加熱部５よりも後ろ側
に位置する条材部分（増肉後の条材部分）、１ｂは前側
に位置する条材部分（未増肉の条材部分）、２はその条
材１の一端（条材部分１ａ側の端部）を定位置に固定、
保持するストッパ、３Ａは条材１の他端（未増肉の条材
部分１ｂ側の端部）を圧縮送りするための圧縮装置であ
る。本実施例における圧縮装置３Ａは、条材１の一端を
把持するクランプ２０と、そのクランプ２０を移動させ
る油圧シリンダ２１と、油圧装置２２と、クランプ２０
の移動位置を検出する圧縮量検出器２３等を備えてい
る。油圧装置２２は、油圧シリンダ２１に供給される圧
油の流量を制御するサーボ弁とその制御装置を備えてお
り、そのサーボ弁の制御により、クランプ２０の位置及
びその移動速度を任意に調整可能である。なお、本発明
に用いる圧縮装置は実施例に示す油圧シリンダを用いた
ものに限らず、ねじ式プレス等を用いてもよく、また、
条材１を把持するクランプをモータとチェーンを用いて
移動させる機構を用いてもよい。

【００２６】４は、条材１の長手方向の小領域を局部的
に塑性変形可能温度に加熱して加熱部５とすることの可
能な環状の加熱装置であり、本実施例では高周波加熱コ
イルが用いられている。この加熱装置４は、内部に冷却
水等の冷却媒体の通路を備えると共に、冷却媒体６を加
熱部５の移動方向に関して後端となる部分に吹き付ける
吐出穴を備えている。２５はこの加熱装置４を条材１の
長手方向に移動させるための移動装置であり、加熱装置
４を保持して移動する移動台２６と、その移動台２６を
移動させるねじ軸２７と、そのねじ軸２７を回転駆動す
る駆動モータ２８と、その駆動モータ２８の回転位置か
ら移動台２６の位置（従って加熱装置４の条材１の長手
方向に対する位置）を検出する加熱装置位置検出器２９
等を備えている。ここで使用される駆動モータ２８もそ
の回転速度を自在に制御可能なモータであり、従って、
駆動モータ２８の回転速度を変化させることにより、加
熱装置４の移動速度を自在に変化させることができる。
移動台２６には加熱装置４に通電するための電源装置
（図示せず）が保持されている。ここで使用される電源
装置は、加熱装置４が条材１の加熱部５に供給する単位
時間当たりの有効供給熱量を制御可能な構成のものであ
る。３０はこの増肉加工装置を制御する制御装置であ
る。この制御装置３０は、圧縮装置３Ａによる条材の圧
縮送り速度Ｖ即ち圧縮速度Ｖ、及び、移動装置２５によ
る加熱装置４の移動速度Ｗ即ち加熱部５の後ろ側に位置
する条材部分１ａに対する加熱部５の相対的な移動速度
Ｗを、予め設定した所定の特性曲線に一致して変化する
ようにプログラム制御する機能を備えている。

【００２７】次に、上記構成の増肉加工装置によって行
う本発明の一実施例の増肉加工方法を説明する。今、条
材１に対して、位置Ｐ₁から増肉を開始して徐々に肉厚
を増加させ、位置Ｐ₂から位置Ｐ₃までは一定の肉厚に
なるように増肉し、その後、位置Ｐ₄まで徐々に肉厚を
減少させ、その位置Ｐ₄で増肉加工を終了するものとす
る。まず、増肉加工に先立って制御装置３０に、圧縮速
度Ｖと加熱部５の移動速度Ｗの条材長手方向位置に対す
る所望の特性曲線、例えば、図１に示す特性曲線１１、
１２をセットする。また、同時に制御装置３０に、加熱
装置４によって加熱部５に供給する単位時間当たりの有
効供給熱量と、加熱部５よりも前側に位置する条材部分
１ｂに対する加熱部５の相対的な移動速度Ｓ（＝Ｖ＋
Ｗ）との比が一定となるように、有効供給熱量の特性曲
線をセットする。

【００２８】次に、加熱装置４を条材１の位置Ｐ₁にセ
ットして通電を開始し、条材１の加熱を開始する。加熱
部５が塑性変形可能な所望温度に昇温した時点で、増肉
加工を開始する。すなわち、圧縮装置３Ａが条材１の一
端を押すことにより、加熱部５に条材を押し込んで増肉
させ、同時に駆動モータ２８が加熱装置４を条材１の長
手方向に移動させて加熱部５を徐々に条材１の長手方向
に移動させ、増肉位置を徐々に移動させる。また、同時
に加熱装置４が増肉直後の部分に冷却媒体６を吹き付け
て冷却し、その部分が更に増肉することを停止させる。
かくして、条材１の長手方向に連続的に増肉が行われ
る。

【００２９】この増肉加工中、制御装置３０は圧縮装置
３Ａ及び駆動モータ２８を制御して、圧縮速度Ｖと加熱
部の移動速度Ｗとが予めセットした特性曲線（図１の特
性曲線１１、１２）に一致するように変化させる。この
ため、両者の比Ｖ／Ｗは特性曲線１０で示すように、加
工始めの領域（位置Ｐ₁〜位置Ｐ₂間）では徐々に増加
し、定常加工領域（位置Ｐ₂〜位置Ｐ₃間）では一定と
なり、加工終わりの領域（位置Ｐ₃〜位置Ｐ₄間）では
徐々に低下する。また、この加工中、制御装置３０は、
加熱装置４によって加熱部５に供給する単位時間当たり
の有効供給熱量と加熱部の移動速度Ｓとの比が一定とな
るように、加熱装置４の有効供給熱量を制御し、これに
よって加熱部５は常にほぼ一定温度に保持されている。

【００３０】かくして、加工始めの領域では増肉率が徐
々に増加し、定常加工領域では増肉率が一定に保たれ、
加工終わりの領域では増肉率が徐々に低下し、図１に示
すように、金属条材１の増肉部分のうち、増肉始めの領
域１Ａには肉厚が徐々に増加した滑らかな勾配が形成さ
れ、その後ろに一定肉厚の定常増肉領域１Ｂが形成さ
れ、その後ろの増肉終わりの領域１Ｃに増肉率が徐々に
減少した滑らかな勾配が形成される。このように本実施
例では増肉加工中、増肉率の急激な変化を生じることが
なく、また、増肉加工の始めの領域においては、図５に
誇張して示すように、冷却媒体６を滑らかな勾配面に吹
き付けているので、冷却媒体が円滑に流れて冷却効果が
安定しており、このため、安定した増肉加工を行うこと
が可能であり、１００％を越える高増肉率の増肉加工も
可能である。また、得られた局部増肉加工条材は、増肉
部分の両端に滑らかな勾配が形成されているので、応力
集中する部分がなく、良好な補強効果を発揮することが
できる。

【００３１】なお、上記の増肉加工を行うに際し、制御
装置３０に予めセットする特性曲線は、図１に示す特性
曲線１１、１２に限らず、図２、図３に示す特性曲線を
用いても良いことは言うまでもない。また、上記実施例
では、制御装置３０に、圧縮速度Ｖと加熱部の移動速度
Ｗの特性曲線をセットし、その特性曲線に一致するよう
に制御しているが、この代わりに、制御装置３０には、
圧縮速度Ｖと加熱部の移動速度Ｗのいずれか一方の特性
曲線と、両者の比Ｖ／Ｗの特性曲線とをセットしてお
き、セットされた特性曲線に従って運転される圧縮速度
Ｖ又は移動速度Ｗをリアルタイムで測定し、その測定値
に基づいて比Ｖ／Ｗが所定の特性曲線で変化するように
他方を制御するようにしてもよい。更には、圧縮装置３
Ａは常に条材１に一定の圧縮力を付与しておき、増肉加
工中の圧縮速度Ｖをリアルタイムで測定し、その測定値
に基づいて比Ｖ／Ｗが予めセットした特性曲線に従って
変化するように移動速度Ｗを制御するようにしてもよ
い。この場合には圧縮装置３Ａとして圧縮速度を制御す
る機能を備えたものを用いる必要はなく、単なる油圧プ
レスを用いてもよい。

【００３２】図４では増肉加工を行う条材１としてパイ
プを示しているが、本発明の対象とする条材１はパイプ
に限らず、他の任意の条材に適用可能である。また、パ
イプに対して増肉加工を行う場合、図４の実施例ではパ
イプ外面側に加熱装置４を配置して外面側から加熱及び
冷却を行う構成としているが、この加熱及び冷却はパイ
プ内面側から行ってもよく、また、加熱と冷却とを内外
面に別けて行ってもよい。

【００３３】更に、図４に示す実施例では、条材１に形
成する加熱部５の後ろ側に位置する条材部分１ａを動か
ないように固定し、他方の条材部分１ｂ及び加熱装置４
を移動させることにより、加熱部５を条材１に対してそ
の長手方向に移動させると共にその加熱部５を圧縮して
いるが、本発明はこの構成に限らず、未増肉側の条材部
分１ｂを動かないように固定しておき、加熱装置４及び
その後ろ側に位置する条材部分１ａを移動させる構成と
してもよいし、更には加熱装置４を停止させておき、そ
の両側に位置する条材部分１ａ、１ｂを共に移動させる
構成としてもよい。

【００３４】図６は本発明方法によって増肉加工を施し
て得た局部増肉金属条材の一例を示すものである。図示
の条材４１は角形鋼管に増肉加工を施し、建物の通し柱
として使用するように構成したものであり、長手方向の
複数個所に増肉部分４１Ｂを形成し、且つ各増肉部分４
１Ｂの両端には滑らかな勾配を有する勾配部分４１Ａ、
４１Ｃを形成している。各増肉部分４１Ｂ間の中心間隔
は、この条材４１を建物の通し柱として使用した時に、
各階の梁の取付位置に対応するように定められており、
また、各増肉部分４１Ｂの幅は、梁を取り付けるのに必
要な長さに設定されている。かくして、この条材４１は
複数階の建物の通し柱として良好に使用可能である。

【００３５】図７はその局部増肉金属条材４１の使用状
態を示すものである。角形鋼管からなる条材４１は、建
物の複数階に渡る通し柱として使用されており、その増
肉部分４１Ｂに、Ｈ形鋼からなる梁４２の端部をスプリ
ットティー４３でボルト接合している。増肉部分４１Ｂ
は、梁４２及びスプリットティー４３を設ける高さ範囲
よりも若干上下に延びる高さ範囲に形成している。梁４
２は、その上下フランジ４２ａにスプリットティー４３
の横片部４３ａを高力ボルト４４及びナットで接合して
いる。また、スプリットティー４３の立片部４３ｂは条
材４１の増肉部分４１Ｂに形成したねじ孔４６に高力ボ
ルト４５で接合している。増肉部分４２Ｂのねじ孔４６
の周辺は熱処理により硬化させておいても良く、これに
より接合強度の向上が図れる。

【００３６】この構成によると、柱である条材４１の梁
４２と接合される部分が増肉部分４１Ｂとなっているた
め、補強部材を設けることなく、条材４１と梁４２とを
直接にスプリットティー４３で堅固にボルト接合するこ
とができる。そのため、補強部材の取付工程が不要で施
工が簡単になり、またボルト本数も少なくて済んで、ボ
ルト締め工数も削減でき、これらにより工期も短縮でき
る。しかも、条材４１は継ぎ目のない通し柱として使用
できるので、この点からもコスト低下が図れる。更に、
増肉部分４１Ｂの両端の勾配部分４１Ａ、４１Ｃは、応
力集中を防止しており、増肉部分４１Ｂによる補強効果
を有効に発揮させることができる。ここで、条材４１を
柱として使用する場合には、その増肉部分４１Ｂの増肉
率は２０〜２６０％程度が好ましく、また、その両端に
形成した勾配部分４１Ａ、４１Ｃの勾配は５〜４５°程
度が好ましい。

【００３７】なお、条材４１で構成された通し柱に対す
る梁４２の取付構造は、図示の場合に限らず、適宜変更
可能であり、例えば溶接接続する構成としてもよい。そ
の場合にも、増肉部分４１Ｂに接続することにより、補
強部材を設けることなく溶接接続が可能である。また、
本発明の局部増肉金属条材は上記実施例のように、通し
柱として使用する場合に限定されず、他の用途にも使用
可能であり、その用途に応じて増肉部分の個数、形成位
置を定めればよい。

【００３８】

【発明の効果】以上に説明したように、本願請求項１の
発明では、増肉加工の始めに、加熱部に付与する圧縮速
度Ｖと、加熱部よりも後ろ側の条材部分に対する前記加
熱部の相対的な移動速度Ｗの比Ｖ／Ｗを、定常加工時の
値よりも小さい値から条材の長手方向に徐々に増大させ
て所定の定常加工時の値に到達させているので、加工の
始めの領域では、増肉率が徐々に増加しており、増肉開
始部分に滑らかな勾配を形成した局部増肉部分を形成す
ることができ、更に、その増肉加工の際、加熱温度が安
定すると共に冷却効果も安定しており、このため、不整
変形（座屈）を生じることがなく、安定した増肉加工を
行うことができると共に、定常加工領域での増肉率を大
きくすることができ、例えば、増肉率２０％は勿論１０
０％以上の高増肉の加工も行うことができるという効果
を有している。

【００３９】また、請求項２の発明では、増肉加工の終
わりに、加熱部に付与する圧縮速度Ｖと加熱部の前記移
動速度Ｗの比Ｖ／Ｗを、定常加工時の値から条材の長手
方向に徐々に減少させているので、加工の終わりの領域
では増肉率が徐々に減少しており、増肉終了部分に滑ら
かな勾配を形成した局部増肉部分を形成することができ
るという効果を有している。

【００４０】請求項３の発明では、増肉加工中、加熱部
に供給される単位時間当たりの有効供給熱量と、加熱部
よりも前側に位置する条材部分に対する前記加熱部の相
対的な移動速度Ｓを、両者の比が一定となるように調整
しているので、加工中加熱部の加熱温度をほぼ一定に保
つことができ、増肉を安定して行うことが可能となると
いう効果を有している。

【００４１】請求項４の発明では、増肉加工中、加熱部
に供給される単位時間当たりの有効供給熱量と、加熱部
よりも前側に位置する条材部分に対する前記加熱部の相
対的な移動速度Ｓを、両者の比が一定となるように調整
しておき、更に、加熱部の温度を計測して該温度が一定
になるよう、前記有効供給熱量を修正しているので、加
熱部の加熱温度を一層一定に保つことができ、増肉を一
層安定して行うことが可能となるという効果を有してい
る。

【００４２】上記した増肉加工方法によって製造した局
部増肉金属条材は、長手方向の少なくとも一か所に増肉
部分を形成しているので、この部分を他の部材に対する
接続に使用することにより、補強部材を用いることな
く、ボルト接続或いは溶接接続等を行うことができ、接
続のための工数を削減でき、しかも、その増肉部分の少
なくとも一端は滑らかな勾配となっていて急激な肉厚変
化がないので、この金属条材を支柱や梁として使用して
曲げモーメントを作用させた時に、滑らかな勾配を形成
した部分には応力集中が発生せず、補強効果を十分に発
揮することができるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の一実施例によって増肉加工された
金属条材の増肉部分を示すと共に、増肉加工の際の圧縮
速度Ｖ、加熱部移動速度Ｗ、及び両者の比Ｖ／Ｗの変化
特性を示すグラフ

【図２】本発明方法の他の実施例における圧縮速度Ｖ、
加熱部移動速度Ｗ、及び両者の比Ｖ／Ｗの変化特性を示
すグラフ

【図３】本発明方法の更に他の実施例における圧縮速度
Ｖ、加熱部移動速度Ｗ、及び両者の比Ｖ／Ｗの変化特性
を示すグラフ

【図４】本発明の実施に用いる局部増肉加工装置の１例
を概略的に示す断面図

【図５】図４の装置によって条材を増肉加工する際の増
肉部分を拡大して示す断面図

【図６】本発明の増肉加工方法によって製造した局部増
肉金属条材の一例を示す概略平面図

【図７】（ａ）は図６に示す条材の使用状態を示す概略
斜視図（ｂ）はその条材の概略断面図

【図８】局部増肉加工を行うために開発した装置を概略
的に示す断面図

【図９】図８に示す装置による増肉加工によって不整変
形を生じた状態を示す概略断面図

【符号の説明】

１条材２ストッパ３、３Ａ圧縮装置４加熱装置５加熱部６冷却媒体２０クランプ２１油圧シリンダ２５加熱装置の移動装置２６移動台２７ねじ軸２８駆動モータ４１条材４２梁４３スプリットティー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田章大阪府大阪市西区阿波座１丁目５番16号大和ハウス工業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−87943（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−9543（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−177924（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−34751（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−30444（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−9542（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−12244（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−12243（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】増肉加工すべき条材の長手方向の小領域
を局部的に塑性変形可能温度に加熱して加熱部を形成
し、該加熱部を条材に対して長手方向に移動させながら
該加熱部を圧縮して増肉させ、該加熱部の後端部分を増
肉直後に冷却する金属条材の局部増肉加工方法であっ
て、増肉加工の始めには、前記加熱部に付与する圧縮速
度（Ｖ）と、加熱部よりも後ろ側に位置する条材部分に
対する前記加熱部の相対的な移動速度（Ｗ）の比（Ｖ／
Ｗ）を、所定の定常加工時の値よりも小さい値から条材
の長手方向に徐々に増大させて所定の定常加工時の値に
到達させ、これによって増肉率を条材の長手方向に徐々
に増加させて所定の増肉率に到達させ、その後は前記圧
縮速度と移動速度の比（Ｖ／Ｗ）を、所定の定常加工時
の値に保って加工を行うことを特徴とする金属条材の局
部増肉加工方法。
【請求項２】更に、増肉加工の終わりには、前記圧縮
速度（Ｖ）と、加熱部の前記移動速度（Ｗ）の比（Ｖ／
Ｗ）を、所定の定常加工時の値から条材の長手方向に徐
々に減少させ、これによって増肉率を条材の長手方向に
徐々に減少させることを特徴とする請求項１記載の金属
条材の局部増肉加工方法。
【請求項３】前記加熱部に供給される単位時間当たり
の有効供給熱量と、加熱部よりも前側に位置する条材部
分に対する前記加熱部の相対的な移動速度（Ｓ）を、前
記有効供給熱量と前記移動速度（Ｓ）との比が一定とな
るように調整することを特徴とする請求項１又は２に記
載の金属条材の局部増肉加工方法。
【請求項４】加熱部に供給される単位時間当たりの有
効供給熱量と、加熱部よりも前側に位置する条材部分に
対する前記加熱部の相対的な移動速度（Ｓ）を、前記有
効供給熱量と前記移動速度（Ｓ）との比が一定となるよ
うに調整しておき、更に、加熱部の温度を計測して該温
度が一定になるよう、前記有効供給熱量を修正すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の金属条材の局部増
肉加工方法。