JP3660789B2 - 金属条材の増肉加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、丸棒、角棒、板材等）の長手方向の少なくとも１ヶ所を増肉させる金属条材の増肉加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼材等の金属条材（以下単に条材と略称する）の長手方向の一部領域に増肉加工を施して、強度の大きい厚肉部を形成することが知られており、その１例が特開平８−６６７３６号公報に記載されている。この公報に記載の増肉加工方法は、増肉加工すべき条材に軸線方向の圧縮力を作用させた状態で、その条材の長手方向の狭幅領域を環状の誘導加熱コイルによって局部的に塑性変形容易な温度に加熱し、その加熱した部分すなわち加熱部に圧縮力による増肉を生じさせると共にその誘導加熱コイルを条材に沿って移動させ、それによって加熱部を条材に対して長手方向に移動させ、同時にその加熱部の後端部分に冷却水等の冷却媒体を吹き付けて増肉直後の部分を冷却、固化し、これにより条材を長手方向に連続的に増肉してゆくものであり、条材の長手方向の所望領域に所望長さの厚肉部を容易に形成できるという利点を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この増肉方法では、増肉加工によって条材に曲がりが生じることがあり、特に、非増肉部と増肉部との境界部分が折れ曲がることがあり、製品としての条材に要求される真直度を損なうことがあるという問題があった。
【０００４】
増肉加工時に生じる曲がりの原因は、条材の、加熱され、増肉を生じている加熱部が、何らかの理由によって所定の加工基準軸心（増肉加工を行う装置が真直な条材を正しく保持した時に、その条材の軸心の占める位置、機械軸心とも言う）から直角方向に変位し（ずれ）、このため、その条材が加熱部を中心としてくの字状に折れ曲がった状態となっていたためと思われた。そこで、本発明者等は、増肉加工中、条材の加熱部の加工基準軸心からの変位（ずれ量）を求め（なお、加熱部の変位を直接検出することは困難であるので、その加熱部の近傍の部分の変位を検出し、それで代用した）、その変位が小さくなるように、最軟部の両側の条材部分にそれぞれ、前記変位に応じた荷重或いはモーメントを付与するという制御を行った。しかしながら、この方法では、曲がり矯正をできる場合もあるが、常に良好な結果が得られるとは限らず、必ずしも満足すべき解決策とはいえなかった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたもので、条材の曲がり発生を極力防止しながら条材に増肉加工を行うことを可能とする金属条材の増肉加工方法及びその方法に用いる装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は条材に生じる曲がりの原因を鋭意検討の結果、上記したように条材が加熱部を中心としてくの字状に曲がった状態で増肉加工されるために曲がりが生じたというよりは、加熱部において段差が生じたために曲がりが生じていることを見い出した。すなわち、加熱部の中で増肉を生じている最軟部は、塑性変形抵抗がきわめて小さい（例えば、冷間時の１／５０程度）ため、その最軟部をはさんだ両側の条材部分を連結する力はきわめて小さく、このため、最軟部に隣接した両側の条材部分は互いに独立しているように変位可能であり、両側それぞれの条材部分に作用する力に応じて変位する。従って、加熱部内の最軟部の両側の変位は必ずしも一致せず、ずれた状態となり、加熱部に段差が生じ、この段差が増肉後の曲がりの原因となっていた。従って、加熱部に生じる恐れのある段差を極力小さくすることで、曲がりの発生を抑制することが可能と考えられる。
【０００７】
本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、増肉加工中、増肉を生じている最軟部の両側の条材部分で、すなわち前側条材部分と後側条材部分でそれぞれ独立して、最軟部に隣接した前側加熱部と後側加熱部の加工基準軸心に対する変位をあらかじめ設定した許容値内に保持するよう曲がり制御を行い、これによって、加熱部に生じる恐れのある段差を抑制し、曲がりの発生を防止するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の金属条材の増肉加工方法は、増肉加工すべき金属条材の長手方向の小領域を局部的に加熱して加熱部を形成し、該加熱部を前記金属条材の長手方向に相対的に移動させながら圧縮力を付与して増肉させ、前記加熱部の後端部分を増肉直後に冷却する金属条材の増肉加工方法において、増肉動作中、前記金属条材の加熱部の最軟部よりも後ろに位置する後側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出し、その変位が所定の許容値内に保持されるよう前記金属条材の前記最軟部よりも後ろに位置する後側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加えるという後側条材部分に対する曲がり制御を行い、同時に、前記金属条材の前記最軟部よりも前に位置する前側加熱部の、前記加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出し、その変位が所定の許容値内に保持されるよう前記金属条材の前記最軟部よりも前に位置する前側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加えるという前側条材部分に対する曲がり制御を行うことで、加熱部に生じる恐れのある段差を抑制し、曲りの発生を防止することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の金属条材の増肉加工装置は、上記した金属条材の増肉加工方法を実施するための装置であって、増肉加工すべき金属条材の長手方向の小領域を局部的に加熱して加熱部を形成する加熱装置と、該加熱装置が前記金属条材の長手方向に相対的に移動するよう、前記加熱装置及び金属条材の一方若しくは双方を移動させる移動装置と、前記金属条材の加熱部に軸線方向の圧縮力を作用させる圧縮装置と、前記金属条材の加熱部の最軟部よりも後ろに位置する後側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出する第一変位検出手段と、その変位が所定の許容値内に保持されるよう、前記金属条材の最軟部よりも後ろに位置する後側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加える第一曲がり矯正手段と、前記金属条材の加熱部の最軟部よりも前に位置する前側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出する第二変位検出手段と、その変位が所定の許容値内に保持されるよう、前記金属条材の最軟部よりも前に位置する前側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加える第二曲がり矯正手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明方法及び装置は上記の構成であるので、増肉加工中、加熱部の最軟部の両側に位置する後側加熱部と前側加熱部のそれぞれの変位を第一及び第二の変位検出手段で検出し、検出したそれぞれの変位に応じて、第一及び第二の曲がり矯正手段がその変位を生じた側の条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加えてその変位を小さくし、所定の許容値内に保持することができ、このため、前側加熱部と後側加熱部を加工基準軸心にほぼ一致する位置に保持し、加熱部に段差が生じることを抑えることができ、これによって、曲がりのほとんどない増肉加工条材を得ることができる。
上記本発明の効用から見て、熱間増肉加工時の曲がりは、加熱部に生じた段差が増肉加工の進行により積分されて発生していたものと推論される。
【００１１】
ここで、前記した第一変位検出手段及び第二変位検出手段はそれぞれ、後側加熱部及び前側加熱部の変位を検出するものであるが、これらは必ずしも、後側加熱部及び前側加熱部の変位をそれぞれ直接測定する構成のものに限定されず、後側加熱部及び前側加熱部からそれぞれ適宜距離だけ離れた部分の変位を測定し、測定した変位をそのまま後側加熱部及び前側加熱部の変位として検出する構成のもの、或いは測定した変位を適当に補正して後側加熱部及び前側加熱部の変位として検出する構成のもの等としてもよい。
【００１２】
本発明において行う曲がり制御の方向（検出する変位の方向及び曲がり矯正方向）は、曲げ加工時に加熱部に、軸心に直角方向に生じる変位の方向に一致するように定めればよく、従って、加熱部の変位が常に特定の方向のみ（例えば下向きのみ）に生じる場合には、その方向の変位のみを測定し、その方向のみに条材部分を変位させて曲がりを矯正すればよい。しかしながら、曲げ加工時に条材軸心に直角方向に生じる変位は、必ずしも一定方向に発生するとは限らず、例えば、条材断面が一般的軸対称形の場合には任意の方向に発生しており、従って、変位の発生方向を特定できない場合が多い。このように任意の方向に変位が発生する場合には、条材軸心に直角な面内において、互いに直角なＸ軸方向、Ｙ軸方向を曲がり制御の方向とすればよい。すなわち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の変位を測定し、それぞれの方向の変位に応じて、条材部分がそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に変位するように荷重或いはモーメントを加えてて曲がりを矯正する方法を採ればよい。一般に、増肉加工時には、条材を水平に保持しており、その場合、曲がり制御を行うＸ軸方向、Ｙ軸方向としては、上下方向、左右方向とすることが好ましい。
【００１３】
本発明で増肉の対象とする条材は、Ｈ形材、Ｉ形材、丸パイプ、角パイプ、丸棒、角棒、板材等、任意の断面形状のものとしうる。そのうち、丸パイプ、角パイプ等の管状の条材に対して増肉加工を施す場合、増肉加工によって形成される厚肉部の内側に位置するように、その厚肉部の長さ以上の長さを有する熱処理用ダイスをあらかじめ挿入した状態で、増肉加工を行い、その後、引き続いて熱処理を施すことがある。このように管状の条材の内部に熱処理用ダイスを挿入した場合、その熱処理用ダイスは条材に乗せられ、従って条材によって保持されており、換言すれば、条材には熱処理用ダイスの荷重が作用し、下向きに湾曲することが多い。本発明による曲がり制御を行わない場合には、増肉加工を開始するために、条材の一部領域を加熱して、塑性変形容易な加熱部を生じさせた時、その加熱部の最軟部によってその両側の条材部分の連結が切られたような状態となり、その最軟部をはさむ部分の上下方向の変位量が異なって加熱部に上下方向の段差が生じる。また、増肉の進行に伴って加熱部が移動した時に、その移動につれて両側の条材部分に作用する自重等の上下方向の負荷が変化し、変位量も変化するため、加熱部の段差の大きさも変化する。これらの現象のため、増肉後の条材に大きい曲げが生じる。従って、このように、管状の条材の内部に熱処理用ダイスを挿入して増肉加工を行う場合に、本発明を適用することは、曲がり防止にきわめて有効であり、その場合、増肉加工中、条材の加熱部に生じる段差は、主として上下方向となっているので、上下方向のみについて曲がり制御を行えばよい。
【００１４】
増肉加工すべき条材は、本来、真直に製造されているはずであるが、実際には製造誤差等によって、増肉加工に供する前に曲がりを有しているものがある。このように冷間の状態で曲がりを有している条材を、増肉加工装置にセットして増肉加工を行う場合、条材の増肉加工すべき部分の両側を複数のガイドローラ等で所定位置に拘束したとしても、条材は完全には真直状態とならず、加熱部では加工基準軸心から直角方向に変位した（ずれた）状態となる。この状態で増肉動作を行うと、本発明による曲がり制御を行わない場合には、増肉加工を開始するために、条材の一部領域を加熱して、塑性変形容易な加熱部を生じさせた時、その加熱部の最軟部によって、その両側の条材部分の連結が切られたような状態となり、その最軟部をはさむ両側の条材部分に作用している負荷やモーメントは必ずしも同一でないので、最軟部に接する前側加熱部と後側加熱部との変位量が異なって加熱部に段差が生じる。また、増肉の進行に伴って加熱部が移動した時に、その移動につれて両側の条材部分に作用する自重等の負荷が変化し、変位量も変化するため、加熱部の段差の大きさも変化する。これらの現象のため、増肉後の条材に大きい曲がりが生じる。従って、このように、元々曲がりを有している条材の増肉加工に本発明を適用し、増肉開始時から、最軟部をはさむ両側の条材部分についてそれぞれ曲がり制御を行い、前側加熱部と後側加熱部の変位を所定の許容値内に保持することにより、加熱部の段差の発生を抑制し、曲がり発生を防止できる。
【００１５】
【実施例】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。図１は本発明の一実施例による増肉加工装置の概略構成を示す概略垂直断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視概略図、図３はその増肉加工装置を増肉終了時の状態で示す概略垂直断面図である。１は増肉加工すべき条材であり、本実施例では角パイプを示している。２は条材１の一端を定位置に固定、保持する固定保持具、３は条材１の反対端を保持し且つ押圧して条材に圧縮力を作用させる可動保持具であり、油圧シリンダ等の圧縮装置３Ａに連結されている。
【００１６】
４は、条材１の長手方向の小領域を局部的に塑性変形容易な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（矢印Ｂ方向）に関して後側となる部分に吹き付ける吐出穴を備えている。７は加熱装置４を保持した移動台であり、ねじ機構等の移動機構に連結され、加熱装置４を条材１に沿って所望の速度で移動させることの可能な構成となっている。８は、条材１の、加熱部５に関して後ろ側（固定保持具２側）に位置する後側条材部分１ａを保持する固定側ガイドローラであり、定位置に配置されている。９は、条材１の、加熱部５に関して前側（可動保持具３側）に位置する前側条材部分１ｂを保持する移動側ガイドローラである。この移動側ガイドローラ９は、移動台１０に保持されており、その移動台１０によって条材１に沿って移動可能である。移動台１０はそれを移動させるための移動機構（図示せず）に連結され、加熱装置４を保持した移動台７と同期して同一速度で移動可能な構成となっている。なお、図面では、ガイドローラ８、９として、水平に配置されている条材１の上下面を案内するように水平に設けられたもののみを示しているが、この他にも、条材の両側面を案内するように垂直に設けられたガイドローラ（図示せず）が設けられている。
【００１７】
１２は、条材１内の、増肉加工によって形成される厚肉部の内側に位置するように挿入された熱処理用ダイスであり、形成される厚肉部の長さ以上の長さを有している。この熱処理用ダイス１２は、その両端に条材１の内面に接触するための突起１２ａを備えており、その突起１２ａを介して条材１に保持されている。また、熱処理用ダイス１２には連結棒１３が接続されており、その連結棒１３により条材１内の長手方向の所定位置に位置決めされている。一点鎖線Ｏ−Ｏは、加工基準軸心（機械軸心ともいう）であり、真直な条材１をガイドローラ８、９によって定まる所定位置にセットした時に、その条材１の軸心に一致した軸線である。
【００１８】
１６は、条材１の加熱部５の最軟部の後ろ側に位置する後側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出する第一変位検出手段であり、ここでは定位置に設けられた一対の変位計１６ａ、１６ｂが用いられている。この一対の変位計１６ａ、１６ｂは、後側条材部分１ａの、増肉加工を開始する位置Ｐに近接した部分の上下面に対向するように配置され、それぞれの対向する面の上下方向の変位を検出するものである。ここで使用する変位計としては、公知の任意のものを使用可能であり、例えば、非接触式のレーザ距離計、渦電流測定を応用した距離計、接触式の電気マイクロメータ、差動トランス等を挙げることができる。一対の変位計１６ａ、１６ｂは、それぞれに対向する条材部分１ａの上下面の変位を検出しているので、両変位計１６ａ、１６ｂの検出信号の差を取ることにより、その部分の加工基準軸心Ｏ−Ｏに対する直角方向の変位、即ち、図２において、一対の変位計１６ａ、１６ｂに対向する条材部分の軸心Ｏ′と加工基準軸心Ｏとの上下方向の距離ｄを検出できる。一対の変位計１６ａ、１６ｂが検出する変位（距離ｄ）は、加熱部５の最軟部の後ろ側に位置する後側加熱部の変位に正確に一致するものではないが、それに極めて近いものであるので、後側加熱部の変位として取り出され、後述する曲がり制御に使用される。
【００１９】
なお、一対の変位計１６ａ、１６ｂは定位置に配置されており、一方、図３に示すように、加熱部５は増肉加工の進行に伴って移動しており、従って、一対の変位計１６ａ、１６ｂと後側加熱部との距離は増肉加工の進行に伴い変化している。このため、一対の変位計１６ａ、１６ｂが検出する変位（距離ｄ）と、後側加熱部の実際の変位との差は、増肉加工の進行に伴い増大する傾向がある。しかしながら、多くの場合、増肉終了時において検出した変位（距離ｄ）と後側加熱部の実際の変位との差でも、許容しうる程度であるので、検出した変位を後側加熱部の変位として取り扱っても差し支えない。もし、検出した変位（距離ｄ）と後側加熱部の実際の変位との差が許容しうる範囲を超えて無視できない場合には、一対の変位計１６ａ、１６ｂと後側加熱部との間の条材部分が自重等によってたわむことを考慮し、検出した変位（距離ｄ）を補正して、後側加熱部の変位とすれば良い。
【００２０】
また、この実施例では、第一変位検出手段１６として、一対の変位計１６ａ、１６ｂを用いているが、必ずしも一対の変位計を用いる必要はなく、いずれか一方のみでもよい。但し、図示実施例のように、一対の変位計を用いると、変位の検出精度を高めることができ、好ましい。
【００２１】
図１〜図３において、２０は、固定側ガイドローラ８と第一変位検出手段１６との間において、後側条材部分１ａに条材軸心に対して直角方向の且つ上下方向の荷重を加えて、後側条材部分１ａ先端の後側加熱部を上下動させるための第一曲がり矯正手段である。この第一曲がり矯正手段２０は、後側条材部分１ａの上下面をはさむように配置された一対の加圧ローラ２１と、その加圧ローラ２１を保持した移動フレーム２２と、移動フレーム２２を上下方向に移動させる加圧シリンダ２３と、加圧シリンダ２３に対して油圧源２４からの油圧供給を制御する油圧サーボ装置２５等を備えている。この第一曲がり矯正手段２０は、第一変位検出手段１６によって検出した変位が所定の許容値内に保持されるように後側条材部分１ａに荷重を加えるように制御される構成となっている。すなわち、図２において、一対の変位計１６ａ、１６ｂからの信号（条材部分１ａの加工基準軸線Ｏからの下方への変位ｄを示す信号）が制御装置２６に入力され、制御装置２６は、その変位ｄが所定の許容値を越えた時に、その変位ｄが所定の許容値となるように、油圧サーボ装置２５に、加圧ローラ２１を変位ｄとは逆方向に移動させる移動信号を出力し、油圧サーボ装置２５を制御して、加圧シリンダ２３を操作する構成となっている。
【００２２】
図１において、２８は、条材１の加熱部５の最軟部の前側に位置する前側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出する第二変位検出手段であり、第一変位検出手段１６と同様に一対の変位計２８ａ、２８ｂが用いられている。この一対の変位計２８ａ、２８ｂは、条材１の加熱部５の最軟部よりも前側に位置する前側条材部分１ｂの、加熱部５に近接した部分の上下面に対向するように、且つ加熱装置４と一緒に移動するように取り付けられている。かくして、第二変位検出手段２８は、第一変位検出手段１６と同様にして、対向する条材部分の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出でき、しかも、この検出位置は加熱装置４がどの位置に移動しても（図３参照）、加熱部５の近傍に位置しているので、結局、常に前側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を正しく検出できる。
【００２３】
３０は、第二変位検出手段２８と移動側ガイドローラ９の間において、前側条材部分１ｂに条材軸心に対して直角方向の且つ上下方向の荷重を加えて、前側条材部分１ｂ先端の前側加熱部を上下動させるための第二曲がり矯正手段である。この第二曲がり矯正手段３０も、第一曲がり矯正手段２０と同様な構成のもので、前側条材部分１ｂの上下面をはさむように配置された一対の加圧ローラ３１と、その加圧ローラ３１を保持した移動フレーム３２と、移動フレーム３２を上下方向に移動させる加圧シリンダ３３と、加圧シリンダ３３への油圧供給を制御する油圧サーボ装置３５等を備えており、一対の変位計２８ａ、２８ｂからの信号を入力した制御装置３６によって、油圧サーボ装置３５を制御して、加圧シリンダ３３を操作する構成となっている。第二曲がり矯正手段３０は、移動台１０に保持され、加熱装置４や移動側ガイドローラ９等と一緒に移動可能である。
【００２４】
次に、上記構成の増肉加工装置による増肉動作を説明する。
図１において、増肉加工すべき角パイプである条材１の一端を固定保持具２に固定、保持させ、その反対端を可動保持具３に保持させ、内部の所定位置に熱処理用ダイス１２を挿入、保持させる。次いで、加熱装置４を増肉開始位置Ｐに位置させ且つ第二曲がり矯正手段３０及び移動側ガイドローラ９も加熱装置４に対して所定距離だけ離れた位置に移動させる。次に、可動保持具３を油圧シリンダ等の圧縮装置３Ａで押圧して条材１に圧縮力を作用させ、その状態で、加熱装置４による条材１の加熱を開始し、条材１の長手方向の小領域を局部的に塑性変形容易な温度に加熱して加熱部５とし、その加熱部５の最軟部に圧縮力による増肉を生じさせる。同時に、その加熱装置４及びその前方に位置する第二曲がり矯正手段３０、移動側ガイドローラ９を条材１に沿って同一速度で移動させて加熱部５を条材１の長手方向に移動させ、且つその動作と並行してその加熱装置４から冷却媒体６を加熱部５の後側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を長手方向に連続的に増肉してゆく。そして、図３に示すように、加熱装置４が増肉終了位置に到達すると、加熱、加圧を停止し、増肉動作を終了する。これにより、熱処理用ダイス１２の外周に、厚肉部１ｃが形成される。
【００２５】
以上に述べた増肉加工の際に、加熱部５の前側と後側でそれぞれ独立した曲がり制御が行われる。以下その曲がり制御を説明する。図４（ａ）に示すように、条材１を所定位置にセットし、ガイドローラ８、９で保持させた時、加圧ローラ２１、３１が無い場合には、内部に挿入した熱処理用ダイス１２の重量及び条材１の自重により、ガイドローラ８、９の間の、加熱装置４で加熱され、加熱部５となるべき部分を含む領域が二点鎖線で示すように下方に湾曲し、加工基準軸線Ｏ−Ｏ（図１参照）から下方に変位してしまう。この変位が生じると、第一変位検出手段１６及び第二変位検出手段２８が、条材１の下方への変位を検出し、それぞれの検出値に応じて第一曲がり矯正手段２０、第二曲がり矯正手段３０を制御し、加圧ローラ２１、３１で条材１を押し上げ、それぞれの変位が許容値内となるように制御する。これにより、条材１は図４（ａ）に実線で示すように、下方への変位のほとんど無い状態に保持される。
【００２６】
この状態で加熱装置４が加熱を開始し、条材１に加熱部５を生じさせ、上述した増肉作業が開始される。この時、加熱部５が塑性変形容易な温度に上昇し、その加熱部５内の最軟部に増肉が生じる状態となると、その最軟部は、その両側に位置する条材部分間に力をほとんど伝達しなくなり、このため、図４（ｂ）に示すように、加熱部５が後側加熱部５ａと前側加熱部５ｂとに切断されたような状態となる。従って、条材１の加熱部５の後ろ側の後側条材部分１ａと、前側の前側条材部分１ｂとはそれぞれ、片持ち梁のようになる。もし、加圧ローラ２１、３１が図４（ａ）に示す位置に固定されたままであると仮定すると、加熱部５の前後に位置する条材部分１ａ、１ｂに作用する力は同一ではない（例えば、熱処理用ダイス１２は、加熱部５よりも後ろ側の条材部分１ａの先端には荷重Ｆを作用させるが、前側条材部分１ｂの先端部分には荷重を作用させていない）ので、加熱部５の最軟部の前後に位置する後側加熱部５ａと前側加熱部５ｂの変位量が異なることとなり、図４（ｂ）に誇張して示すように、加熱部５に段差が生じる。この状態で増肉を継続すると曲がり発生の原因となる。
【００２７】
しかしながら、本実施例では、加熱部５の後ろ側に位置する後側条材部分１ａに対しては、第一変位検出手段１６が変位を検出し、その変位が許容値内に保持されるように、第一曲がり矯正手段２０の加圧ローラ２１が後側条材部分１ａを変位させ、また、加熱部５の前側に位置する前側条材部分１ｂに対しては、第二変位検出手段２８が変位を検出し、その変位が許容値内に保持されるように、第二曲がり矯正手段３０の加圧ローラ３１が前側条材部分１ｂを変位させる。かくして、図４（ｃ）に示すように、後側加熱部５ａと前側加熱部５ｂの加工基準軸線からの変位が、所定の許容値内に保持され、従って、加熱部５での段差の発生が抑制される。
【００２８】
このように、加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂに対して、それぞれ独立して曲がり制御が行われ、その状態で増肉加工が行われる。このため、加熱部５が条材１に沿って移動し、増肉加工が行われる間、常にその加熱部５の最軟部をはさむ部分の加工基準軸線からの変位が所定の許容値内に保持され、加熱部５での段差の発生が最小となっており、曲がりのきわめて小さい増肉加工が行われる。特に、曲げ開始時において加熱部５に段差が生じていると、曲げ加工後の条材の未増肉部と増肉部との境界に折れ曲がりが生じ、条材の真直度が悪くなるが、本実施例ではこのような未増肉部と増肉部との境界の折れ曲がりを防止できる。
【００２９】
なお、上記実施例では、加熱部５の後ろ側の後側条材部分１ａの変位を検出する第一変位検出手段１６を定位置に配置しているが、この代わりに第一変位検出手段１６を加熱装置４と一緒に移動する構成としてもよい。ただし、その場合には第一変位検出手段１６が増肉加工によって形成された厚肉部１ｃの表面の変位を検出することとなり、厚肉部表面には小さい凹凸が生じているので、それらの凹凸による誤差を避けるために、検出値の加重平均を取る等の数値処理することが望ましい。
【００３０】
また、上記実施例では、条材１内に熱処理用ダイス１２を配置した場合を説明したが、熱処理用ダイス１２を用いない場合に本発明を適用しうることは言うまでもない。更に、上記実施例では、上下方向（Ｙ軸方向）の曲がり制御のみを行っているが、左右方向（Ｘ軸方向）の曲がり制御を並行して行うことも可能である。
【００３１】
上記実施例では、第一曲がり矯正手段２０が、条材１に対して条材軸心に直角方向の荷重を加圧ローラ２１で付与して曲がりを矯正しているが、この代わりに条材１に曲げモーメントを付与して曲がり矯正を行うことも可能である。図５はその場合の実施例を示すものである。この実施例では、条材１の一端を保持する固定保持具４０が回転軸４１に固定され、且つその回転軸４１にはそれを正逆方向に回転させうる駆動装置４２が連結されており、条材１に曲げモーメントＭを作用させることが可能となっている。すなわち、この固定保持具４０及び駆動装置４２等が第一曲がり矯正手段を構成しており、第一変位検出手段１６の信号に応じて制御装置４３により制御されるようになっている。なお、第二曲がり矯正手段３０は、図１に示す実施例と同一のものを用いているが、この第二曲がり矯正手段３０も、条材１に曲げモーメントを作用させる構成のものに変更してよい。
【００３２】
本発明は、冷間の状態で曲がりを有している条材に対して増肉加工を行う場合にもきわめて有効である。以下、その場合を図６を参照して説明する。なお、図６では各部品を簡略化して示している。図６（ａ）に示すように、冷間の状態で曲がりを有している条材１を、図６（ｂ）に示すように、増肉加工装置にセットし、固定側ガイドローラ８と移動側ガイドローラ９で所定位置に拘束した時、条材１は冷間時の曲がりにより完全な真直状態とはならず、加熱装置４に対向する位置では加工基準軸心から直角方向に変位した（ずれた）状態となる。この状態で加熱装置４による加熱を開始し、塑性変形容易な加熱部を形成すると、図６（ｃ）に示すように、その加熱部の最軟部で条材１は、後側条材部分１ａと前側条材部分１ｂに切り離されたような状態となり、しかも、その最軟部をはさむ両側の条材部分１ａ、１ｂに作用している負荷やモーメントは必ずしも同一でないので、最軟部に接する前側加熱部と後側加熱部との変位量が異なって加熱部に段差が生じる。これに対し、本発明を適用すると、図６（ｄ）に示すように、加熱部の最軟部をはさむ両側の条材部分１ａ、１ｂについてそれぞれ、第一変位検出手段１６による変位検出及びその検出に基づく第一曲がり矯正手段２０の加圧ローラ２１による曲がり制御と、第二変位検出手段２８による変位検出及びその検出に基づく第二曲がり矯正手段３０の加圧ローラ３１による曲がり制御とを並行して行うこととなり、これにより、前側加熱部と後側加熱部の変位を所定の許容値内に保持し、加熱部の段差の発生を抑制し、この状態で増肉加工が行われる。かくして、冷間の状態で曲げを有する条材に対しても、曲がりを抑制しながら増肉加工を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明方法及び装置は、増肉加工中に加熱部の最軟部の前後に位置する後側条材部分と前側条材部分のそれぞれについて、変位検出並びに曲がり矯正制御を並行して行うことにより、加熱部における段差の発生を抑制した状態で増肉加工を行うことができ、曲がりのほとんどない増肉加工条材を得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】本発明の一実施例による増肉加工装置の概略構成を示す概略垂直断面図
【図２】図１の矢印Ａ−Ａ方向の概略断面図
【図３】図１に示す実施例を、増肉終了時の状態で示す概略垂直断面図
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、上記実施例における条材の挙動を示す一部の概略断面図
【図５】図１の実施例の変形例を示す概略垂直断面図
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、冷間曲がりを有する条材の増肉加工に本発明を適用した場合を説明する概略図
【符号の説明】
１ 条材
１ａ 後側条材部分
１ｂ 前側条材部分
１ｃ 厚肉部
２ 固定保持具
３ 可動保持具
３Ａ 圧縮装置
４ 加熱装置
５ 加熱部
５ａ 後側加熱部
５ｂ 前側加熱部
６ 冷却媒体
７ 移動台
８ 固定側ガイドローラ
９ 移動側ガイドローラ
１０ 移動台
１２ 熱処理用ダイス
１６ 第一変位検出手段
２０ 第一曲がり矯正手段
２１ 加圧ローラ
２３ 加圧シリンダ
２８ 第二変位検出手段
３０ 第二曲がり矯正手段
３１ 加圧ローラ
３３ 加圧シリンダ

Claims (5)

1. 増肉加工すべき金属条材の長手方向の小領域を局部的に加熱して加熱部を形成し、該加熱部を前記金属条材の長手方向に相対的に移動させながら圧縮力を付与して増肉させ、前記加熱部の後端部分を増肉直後に冷却する金属条材の増肉加工方法において、増肉動作中、前記金属条材の加熱部の最軟部よりも後ろに位置する後側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出し、その変位が所定の許容値内に保持されるよう前記金属条材の前記最軟部よりも後ろに位置する後側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加えるという後側条材部分に対する曲がり制御を行い、同時に、前記金属条材の前記最軟部よりも前に位置する前側加熱部の、前記加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出し、その変位が所定の許容値内に保持されるよう前記金属条材の前記最軟部よりも前に位置する前側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加えるという前側条材部分に対する曲がり制御を行うことで、加熱部に生じる恐れのある段差を抑制し、曲りの発生を防止することを特徴とする金属条材の増肉加工方法。
2. 前記後側条材部分に対する曲がり制御と前側条材部分に対する曲がり制御とを、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向について行うことを特徴とする請求項１記載の金属条材の増肉加工方法。
3. 前記増肉加工すべき金属条材が金属管であり、該金属管が水平に配置され、増肉加工によって形成される厚肉部の内側に位置するように、その厚肉部の長さ以上の長さを有する熱処理用ダイスがあらかじめ挿入されて前記金属管で保持され、その状態で増肉加工が行われており、前記後側条材部分に対する曲がり制御と前側条材部分に対する曲がり制御とを、上下方向について行うことを特徴とする請求項１記載の金属条材の増肉加工方法。
4. 前記増肉加工すべき金属条材が、増肉加工に供する前に曲がりを有するものである、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属条材の増肉加工方法。
5. 請求項１に記載の金属条材の増肉加工方法を実施するための装置であって、増肉加工すべき金属条材の長手方向の小領域を局部的に加熱して加熱部を形成する加熱装置と、該加熱装置が前記金属条材の長手方向に相対的に移動するよう、前記加熱装置及び金属条材の一方若しくは双方を移動させる移動装置と、前記金属条材の加熱部に軸線方向の圧縮力を作用させる圧縮装置と、前記金属条材の加熱部の最軟部よりも後ろに位置する後側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出する第一変位検出手段と、その変位が所定の許容値内に保持されるよう、前記金属条材の最軟部よりも後ろに位置する後側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加える第一曲がり矯正手段と、前記金属条材の加熱部の最軟部よりも前に位置する前側加熱部の、加工基準軸心に対する直角方向の変位を検出する第二変位検出手段と、その変位が所定の許容値内に保持されるよう、前記金属条材の最軟部よりも前に位置する前側条材部分に荷重若しくは曲げモーメントを加える第二曲がり矯正手段とを有する金属条材の増肉加工装置。

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