JP2816000B2 - 湾曲した異形断面らせん条材の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，建築物の柱，ポール，フェンス，手摺り等
の外観上の装飾性を向上させる等の目的のためや，旋回
移動用ガイドレール等の部材として，全長又は一部分に
らせん形状を有する湾曲した異形断面らせん条材の製造
方法及び装置に関するものである。なお，本明細書にお
いて，「異形断面」とは円形断面以外の形状を示すもの
であり，中空，中実の両方を含む。

〔従来の技術〕 従来，異形断面の条材の長手方向の一部領域を誘導加
熱装置で局部的に加熱して加熱部分を形成し，その条材
を誘導加熱装置に対して前進させることで，加熱部分を
条材の長手方向に移動させ，同時にその加熱部分に曲げ
力とねじり力を作用させることで条材を曲げながらねじ
り，湾曲したらせん形状の条材を製造する装置が，特開
昭63−188427号公報に提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公報に提案されている装置では，加熱部分に対し
て曲げ力とねじり力を作用させるために，誘導加熱装置
に対する条材移動方向の先端側を回転治具でつかみ，そ
の回転治具の方向を変換することで条材を曲げ，同時に
回転治具を回転させることで条材をねじる構成となって
いる。すなわち，条材の曲げ及びねじり変形した側の先
端を回転治具でつかんで回転させ，ねじりを与える構成
となっている。ところがこの構成では，回転治具で条材
に与えられた回転が湾曲した条材を通して加熱部分に伝
達されるため，加熱部分にはねじり力のみならず，その
加熱部分を，曲げを行う平面に対して直角方向（例え
ば，水平面内で曲げ加工を行った場合には，上或いは下
方向）に変位させる力が作用して好ましくない変形を生
じる恐れがあり，これを防ぐため，上記公報の装置では
回転治具を回転させるのみならず，その回転に応じて円
形の奇跡運動させる構成としている。しかしながら，こ
のように回転軸に回転運動及び円形の奇跡運動を与える
ためには複雑な機構を必要とし，しかもその奇跡を正確
に制御しなければ加熱部分にねじり力以外の力が作用し
て好ましくない変形を生じる恐れがあるという問題があ
った。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので，簡単
な構成の装置を用いて条材の加熱部分にねじり力と曲げ
力のみを安定して付与し，同時に曲げ変形とねじり変形
を生じさせて湾曲した異形断面らせん条材を製造するこ
とを可能とする方法及び装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本願第一の発明は，異形断面条材を局部的に加熱し，
その加熱部分を異形断面条材の軸線方向に移動させなが
ら，その加熱部分に関して加熱前側に位置する側の異形
断面条材をその中心軸線のまわりに回転させ，加熱後側
に位置する側の異形断面条材に回転アームによって曲げ
力を与え，これによって，前記加熱部分にねじり力と曲
げ力を与え，ねじり変形させながら曲げ変形させること
を特徴とする，湾曲した異形断面らせん条材の製造方法
を要旨とする。

また，本願第二の発明は，異形断面条材を局部的に加
熱する加熱装置と，その加熱装置の近傍に配置され，該
加熱装置によって加熱される異形断面条材を中心軸線方
向に移動可能に且つ中心軸線のまわりに回転可能に保持
する条材ガイド装置と，前記加熱装置に関して前記条材
ガイド装置と同じ側に配置され，前記異形断面条材を保
持し，回転させながら前記加熱装置に向かって移動させ
る条材駆動装置と，前記加熱装置に関して前記条材ガイ
ド装置とは反対側で前記異形断面条材を保持し，該異形
断面条材から離れた位置を支点として旋回可能に設けら
れた回転アームを有する，湾曲した異形断面らせん条材
の製造装置を要旨とする。

本発明において，異形断面条材を局部的に加熱するに
は，誘導加熱を利用することが好ましい。誘導加熱を利
用する場合には，所定幅の環状の誘導加熱コイルを条材
の周囲に配置することにより，その条材の狭い部分を簡
便に加熱することができ，かつその誘導加熱コイルの条
材との位置関係を軸線方向に相対的に移動させることに
より，その加熱部分を軸線方向に移動させることができ
る。

本発明において加工の対象となる異形断面条材として
は，通常，中空のものが使用されるが，中実のものに対
しても同様に加工可能である。

〔作用〕

本願第一及び第二の発明によれば，条材を局部的に加
熱し，その加熱部分を条材の軸線方向に移動させながら
加熱部分に対してねじり力と曲げ力を与えることによ
り，条材をねじると共に曲げることができ，湾曲したら
せん状の条材を製造することができる。

ここで，条材の加熱部分にねじり力を与えるために，
その加熱部分に関して加熱前側に位置する側の条材，す
なわち曲げ加工していない側の真っ直ぐな条材をその中
心軸線のまわりに回転させる構成としているので，単に
定位置で条材を回転させるのみで，加熱部分にねじり力
のみを安定して与えることができる。また，加熱部分が
移動した領域のみがねじれ且つ曲がるので，長い条材に
対して必要な部分のみを加熱することにより，必要な部
分のみをらせん状として且つ湾曲させた条材を製造でき
る。更に，加熱部分の移動速度とその加熱部分に加える
ねじり回転速度との関係を一定に保つことにより，一定
ピッチのらせん形状を得ることができ，また，これを変
化させることにより，ピッチの変化した今までに例を見
ないらせん形状を得ることができる。

また，本願第二の発明の装置によれば，加熱装置の片
側に位置する，曲げ加工する前の真っ直ぐな条材を条材
ガイド装置で一定軸線上を移動するように案内しなが
ら，条材駆動装置で回転させてねじり力を与え，反対側
の条件を回転アームで曲げ変形させる構成であるので，
簡単な構造の条材駆動装置及び回転アームを用いて，加
熱部分にねじり力と曲げ力を安定して与えることができ
る。

上記した本発明の実施例に当たって，条材を局部的に
加熱する際の加熱温度は，熱間加工性能な温度とする。
加熱部分の加熱幅（軸線方向の長さ）は，小さ過ぎると
塑性変形が困難であり，また，大き過ぎると塑性変形が
不安定となり，ねじり角度（リード角）の程度を考慮し
て定めるものであり，通常板厚の２〜10倍程度とするこ
とが好ましい。なお，条材を局部的に加熱し，かつその
加熱部分を軸線方向に移動させるが，その際加熱部分の
下流を冷却水等によって急冷し，変形しないようにする
ことが好ましい。

〔実施例〕

以下，本発明を図面に示す実施例を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明の実施例による，湾曲した異形断面ら
せん条材の製造装置（加工装置）を示す概略平面図であ
り,2は，湾曲した異形断面らせん条材に加工されるべき
異形断面条材である。加工前の異形断面条材２は矩形状
の断面を有する真直ぐな条材である。21は定位置に設け
られ，条材を局部的に加熱する加熱装置を構成する誘導
加熱コイルであり，その右側（条材の進行側）に冷却水
21aを噴射するように構成された冷却装置を備えてい
る。22は，誘導加熱コイルの左側（条材の進行方向とは
反対側）の定位置に設けられた条材ガイド装置である。
この条材ガイド装置22は，第２図に示すように，外枠23
と，その中にガイドローラ24によって回転自在に保持さ
れた回転ガイド板25を備えており，回転ガイド板25は中
央に条材を貫通させて保持する支持穴25aを有してい
る。この構成により，異形断面の条材２を支持し，その
条材２を中心軸線のまわりに回転自在に保持することが
できる。第１図において,26は条材２の一端を保持して
回転させると共に前進させる条材駆動装置であり，矢印
Ｂ方向及びその反対方向に移動可能な架台27と，その架
台27を矢印Ｂ方向及びその反対方向に駆動する装置（図
示せず）と，架台27に保持され条材２の端部を把持する
テールクランプ28と，テープクランプ28を保持して回転
する回転体29と，その回転体29を回転駆動する減速機付
モータ30等を備えている。32は回転アームであり，条材
２から離れた位置に配置された支軸33を中心として旋回
自在に設けられており，且つ先端に条材先端を把持する
クランプ34を有している。

次に上記構成の加工装置による加工動作を説明する。

直線状の条材２をその一端をテールクランプ28に把持
させ，他端を回転アーム32のクランプ34に把持させる。
この状態で誘導加熱コイル21による加熱及び冷却水21a
の噴射を開始し，架台27を矢印Ｂ方向に前進させる。こ
れにより，条材２が誘導加熱コイル21によって局部的に
加熱され，その加熱部分に回転アーム32による曲げ力が
作用して曲げ加工が行われる。この曲げ加工中，並行し
て回転体29を回転させることにより，条材２の加熱部分
にねじり力が作用してねじり加工が行われる。かくし
て，条材を連続的に曲げながらねじり加工することがで
き，湾曲した部分にらせん形状を形成することができ
る。ここで，誘導加熱コイル21の右側となる条材部分
（曲げ変形を生じた部分）を冷却水で急冷しているの
で，熱間塑性変形を生じるように加熱される部分は，誘
導加熱コイルで加熱されている狭い範囲に限られ，安定
した変形が生じる。なお，加熱部分の下流の冷却は冷却
水に限らず強制空冷としてもよい。

上記の方法の実施に当たって，架台27の移動速度と回
転体29によるねじり回転速度とは一定の関係に保っても
よいし，或いは変化させてもよい。架台27の移動速度と
回転体29によるねじり回転速度とを一定の関係に保つ
と，一定ピッチのらせん形状が形成され，また，変化さ
せるとピッチが場所により変化したらせん形状が形成さ
れる。なお，ピッチの変化したらせん形状を作る場合に
は，架台27の移動速度は一定に保ち，回転体29による条
材のねじり回転速度を変化させることが，局部的に加熱
される部分（塑性変形を生じる部分）の温度を一定に保
つことができるので好ましい。

一例として，厚み3.2mm,1辺100mmの鋼製の角パイプ
（STKR−41）を上記加工装置によって，加熱温度900
℃，条材推進速度5mm/秒，ねじり回転速度0.1rpm,曲げ
半径R1500mmで曲げ及びねじり加工したところ，角パイ
プをらせん状にねじりながら曲げ加工することができ
た。

〔発明の効果〕

以上に説明したように，本願第一の発明は，異形断面
の条材を局部的に加熱し，その加熱部分を条材の軸線方
向に移動させながら，その加熱部分に関して加熱前側に
位置する側の条材をその中心軸線のまわりに回転させ，
加熱後側に位置する側の条材に回転アームによって曲げ
力を与える構成としているので，加熱部分にねじり力と
曲げ力を与え，ねじり変形させながら曲げ変形させるこ
とができ，湾曲したらせん条材を容易に製造できる。し
かも，加熱部分に関して加熱前側の，従って曲げ加工し
ていない真っ直ぐな条材を回転させることで加熱部分に
ねじり力を与えているので，その加熱部分に，軸線に直
角方向の余計な力を作用させることなくねじり力のみを
安定して与えることができ，また，加熱部分に関して加
熱後側の条材に回転アームによって曲げ力を与えている
ので，加熱部分に安定して曲げ力を与えることができ，
ねじりと曲げを安定して生じさせ，良好な形状の，湾曲
したらせん条材を製造できる。また，そのらせん状部分
は条材中の必要な部分のみに形成でき，且つそのらせん
のピッチを任意に変えることができ，種々の新しいデザ
インのらせん条材を容易に安価に製造できる等の効果を
有している。

また，本願第二の発明は，異形断面の条材を局部的に
加熱する加熱装置と，その加熱装置の近傍に配置され，
条材を中心軸線方向に移動可能に且つ中心軸線のまわり
に回転可能に保持する条材ガイド装置と，前記加熱装置
に関して前記条材ガイド装置と同じ側に配置され，前記
条材を保持し，回転させながら前記加熱装置に向かって
移動させる条材駆動装置と，前記加熱装置に関して前記
条材ガイド装置とは反対側で条材を保持し，該条材から
離れた位置を支点として旋回可能に設けられた回転アー
ムを有する構成としたものであるので，上記した本願第
一の発明の方法を実施して，湾曲したらせん条材を容易
に製造でき，しかも，条材を回転させるための条材駆動
装置及び曲げ力を付与するための回転アームとして比較
的簡単な構造のものを使用できるという効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による，湾曲した異形断面らせ
ん条材の製造装置の概略平面図，第２図は第１図のII−
II矢視図である。 ２……異形断面条材,21……誘導加熱コイル,22……条材
ガイド装置,26……条材駆動装置,27……架台,28……テ
ールクランプ,29……回転体,30……減速機付モータ,32
……回転アーム,33……支軸,34……クランプ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異形断面条材を局部的に加熱し，その加熱
   部分を異形断面条材の軸線方向に移動させながら，その
   加熱部分に関して加熱前側に位置する側の異形断面条材
   をその中心軸線のまわりに回転させ，加熱後側に位置す
   る側の異形断面条材に回転アームによって曲げ力を与
   え，これによって，前記加熱部分にねじり力と曲げ力を
   与え，ねじり変形させながら曲げ変形させることを特徴
   とする，湾曲した異形断面らせん条材の製造方法。
2. 【請求項２】異形断面条材を局部的に加熱する加熱装置
   と，その加熱装置の近傍に配置され，該加熱装置によっ
   て加熱される異形断面条材を中心軸線方向に移動可能に
   且つ中心軸線のまわりに回転可能に保持する条材ガイド
   装置と，前記加熱装置に関して前記条材ガイド装置と同
   じ側に配置され，前記異形断面条材を保持し，回転させ
   ながら前記加熱装置に向かって移動させる条材駆動装置
   と，前記加熱装置に関して前記条材ガイド装置とは反対
   側で前記異形断面条材を保持し，該異形断面条材から離
   れた位置を支点として旋回可能に設けられた回転アーム
   を有する，湾曲した異形断面らせん条材の製造装置。