JPH11226657A - 金属条材の曲げ加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属条材を簡便に曲げ加工する方法及び装置
を提供する。 【解決手段】 条材１に長手方向に間隔をおいて複数の
被加工部を設定し、一つの被加工部２の両側を把持具２
１、２２で把持し、その被加工部２の一端を誘導コイル
６で加熱して狭幅の赤熱ゾーン３を形成すると共に、一
方の把持具２２を旋回させて条材１に曲げモーメントＭ
を作用させて赤熱ゾーン３を曲げ変形させ、同時に誘導
コイル６を移動させて赤熱ゾーン３を条材１の長手方向
に連続的に移動させ、被加工部２を一端から連続的に曲
げてゆき、被加工部２全体を安定して曲げ変形させ、更
に、この曲げ加工を各被加工部２について逐次実施する
ことで条材を近似曲線状に曲げる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属条材を熱間曲
げ加工する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属条材の熱間曲げ加工方法とし
ては、次の方法が用いられている。 金属条材が湾曲して通過するように配置した３本の
ローラに加熱した金属条材を通し、連続的に曲げ加工を
行う方法。 金属条材先端を、定位置を支点として旋回可能な旋
回アームで把持し、反対端から軸線方向に押すことで、
その金属条材に曲げモーメントを作用させておき、その
金属条材の長手方向の狭幅領域を誘導コイルによって赤
熱状態に加熱し、曲げ変形させると共に、その金属条材
を誘導コイルに対して前進させることで加熱変形部位を
金属条材の長手方向に移動させ、連続的に曲げ加工を行
う方法。なお、この方法は管体に対して多用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３本ロ
ーラ方式は曲げ加工装置がきわめて大型であるので設備
費がかかり、しかも、金属条材全体を炉で高温に加熱す
る必要があることから、曲げ加工に時間がかかるという
問題があった。また、金属条材の長手方向の所望の領域
のみを曲げ加工することが困難であるという問題もあっ
た。一方、旋回アームを用いる方法は、単純な造作では
曲げ半径が旋回アームの半径とほぼ同一となるため、曲
げ半径を任意に変更できず、しかも曲げ半径の大きい曲
げ加工を行うことができないといった問題があった。

【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みて為された
もので、金属条材の長手方向の所望領域を、容易に且つ
比較的簡単な装置を用いて、所望の曲率に熱間曲げ加工
することの可能な熱間曲げ加工方法及びそれに用いる曲
げ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属条材の曲
げ加工を簡単に行うため、金属条材の長手方向に間隔を
置いた複数箇所を被加工部として各被加工部のみに熱間
曲げ加工を適用し、近似曲線状の曲り条材を得る構成と
し、しかも、各被加工部の熱間曲げ加工に際しては、前
記金属条材を前記被加工部の両側の位置にて把持具で把
持して定置し、前記被加工部内の条材長手方向の一部の
区間を誘導加熱して赤熱ゾーンを形成すると共に、前記
把持具によって前記被加工部に曲げモーメントを加えて
前記赤熱ゾーンを曲げ変形させる操作を、誘導加熱する
区間を金属条材の長手方向に順次又は逐次移動させなが
ら適用して被加工部全体を曲げ変形させる構成としたも
のである。

【０００６】本発明は、上記したように、複数箇所を被
加工部とし、その被加工部のみを曲げ変形させる構成と
したので、短い被加工部を曲げ変形させればよく、比較
的小型の装置を用いて曲げ変形させることが可能とな
る。しかも、各被加工部を曲げる際には、被加工部全体
を同時に加熱して一気に曲げ加工するのではなく、被加
工部内の条材長手方向の一部の区間のみに赤熱ゾーンを
形成して曲げ加工を行っている。これは次の理由によ
る。すなわち、被加工部全体を同時に加熱して一気に曲
げ加工しようとした場合、曲げモーメントが被加工部の
長手方向の中ほどで極大となるように分布し、また、温
度分布も長手方向の中ほどが極大となるように形成され
がちであることから曲げ変形が被加工部の中ほどに集中
する傾向が強くなり、このため、赤熱ゾーン全体をなだ
らかに湾曲させることができず、中ほどで折れ曲がるよ
うに変形し、曲げ外側ではくびれが生じ、また、曲げ内
側では座屈のような現象を生じ、じゃばら状の不安定な
変形を生じることが多い。このような不安定な曲げ変形
を防止するため、本発明では、上記したように、被加工
部内の条材長手方向の一部の区間に赤熱ゾーンを形成
し、その赤熱ゾーンを曲げ変形させる操作に小分けし
（即ち微分し）、該操作を被加工部全体に亘って移動方
式で適用する（即ち積分する）という方法を採用してい
る。

【０００７】かくして、本発明では、曲げ変形を生じる
赤熱ゾーンの長さが短くてよく、しかもその赤熱ゾーン
に生じさせるべき曲げ変形量は小さくてよく、このため
曲げ変形が安定して生じ、曲げ外側にくびれが生じると
か、曲げ内側にじゃばらが生じるといったトラブルを生
じることがないため、不良品が発生しないばかりでな
く、トラブルへの対処が不要となって生産能率が向上す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を更
に詳細に説明する。本発明の曲げ加工方法の対象とする
条材は任意であり、例えば、角形鋼管、丸形鋼管等の鋼
管、Ｈ形鋼、Ｔ形鋼、Ｕ形鋼（又はＣ形鋼）、Ｌ形鋼等
の形鋼、棒状或いは板状の鋼材等を挙げることができ、
また鋼材以外の金属条材でもよい。なお、図面及び以下
の説明では、金属条材として鋼管を用いるものとし、そ
の肉厚をｔ、曲げ半径方向の外寸をＤとする。

【０００９】本発明の金属条材の曲げ加工方法は、図１
（ａ）に示すように、真っ直ぐな金属条材１（以下条材
と略称する）を曲げ加工するに際し、条材の長手方向に
間隔を置いた複数箇所を被加工部２とし、各被加工部２
に熱間曲げ加工を適用して湾曲させ、図１（ｂ）に示す
ように湾曲した被加工部２Ａとその間の直線状部１ａか
らなる近似曲線状の曲り条材１Ａを得ることを基本と
し、各被加工部２の熱間曲げ加工に当たっては、条材１
を、被加工部２の両側の位置にて二つの把持具で把持し
て定置し、被加工部２内の条材長手方向の一部の区間を
誘導加熱して狭幅の赤熱ゾーンを形成すると共に、両把
持具によって被加工部２に曲げモーメントを加えて赤熱
ゾーンを曲げ変形させる操作を、誘導加熱する区間を条
材１の長手方向に順次又は逐次移動させながら適用して
被加工部２全体を曲げ変形させるものである。

【００１０】ここで、「赤熱ゾーンを曲げ変形させる操
作を、誘導加熱する区間を条材１の長手方向に順次移動
させながら適用する」とは、誘導加熱により形成した赤
熱ゾーンを曲げ変形させながら条材１の長手方向に連続
的に移動させ、条材を連続的に曲げ加工する操作を意味
しており、以下、この操作を「連続式」と称する。ま
た、「赤熱ゾーンを曲げ変形させる操作を、誘導加熱す
る区間を条材１の長手方向に逐次移動させながら適用す
る」とは、誘導加熱により形成した赤熱ゾーンを移動さ
せることなく所望量だけ曲げ変形させ、曲げ変形終了
後、長手方向の別の領域を誘導加熱して新たな赤熱ゾー
ンを形成し、その赤熱ゾーンを移動させることなく所望
量だけ曲げ変形させるという操作を次々と繰り返して曲
げ加工する操作を意味しており、以下、この操作を「逐
次式」と称する。以下、連続式及び逐次式の曲げ加工を
それぞれ説明する。

【００１１】図２は、連続式の曲げ加工を行う装置の１
実施例を示すもので、（ａ）は曲げ加工開始時の状態
を、（ｂ）は曲げ加工の途中の状態を示す概略断面図で
ある。本実施例の曲げ加工装置は、加熱装置５と曲げモ
ーメント付与機構２０とを備えている。

【００１２】加熱装置５は、条材１に対向して配置され
その条材１の長手方向の一部の区間を誘導加熱する誘導
コイル６と、それに隣接配置され、冷却媒体７を条材１
に吹き付けて冷却する冷却装置８と、誘導コイル６に接
続された電源装置９と、誘導コイル６及び冷却装置８を
電源装置９と共に条材１に沿って移動させるコイル移動
機構１０等を備えている。ここで、コイル移動機構１０
は、誘導コイル６及び冷却装置８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ものであれば、その構
造は任意であり、本実施例では、電源装置９を搭載し、
所定位置にセットされた直線状の条材１に平行に移動可
能に設けられた移動台１１と、その移動台１１を往復動
させるねじ軸１２と、そのねじ軸１２を回転させるサー
ボモータ１３と、そのサーボモータ１３の回転制御を行
う制御装置（図示せず）等を備えたものを用いている。
かくして、サーボモータ１３の回転制御により、移動台
１１及びそれに電源装置９を介して保持された誘導コイ
ル６及び冷却装置８を条材１に沿って所望の速度で移動
させることができ、また、誘導コイル６の条材長手方向
位置に対して所望の速度分布が得られるように、制御可
能である。

【００１３】曲げモーメント適用機構２０は、条材１
を、被加工部２の両側の位置にてそれぞれ把持する二つ
の把持具２１、２２と、該二つの把持具２１、２２相互
間の位置及び角度を変位させて被加工部２に曲げモーメ
ントを作用させるよう、少なくとも一方の把持具を他方
の把持具に対して相対的に変位させる把持具駆動装置
（図示せず、詳細は後述）を備えている。

【００１４】本発明に使用しうる曲げモーメント適用機
構は、二つの把持具によって条材の被加工部に曲げモー
メントを作用させうるものであれば任意であり、二つの
把持具が共に装置の枠体に対して変位可能な構成として
もよいが、本実施例の曲げモーメント適用機構２０で
は、誘導コイル６を移動させながら曲げ加工する際の誘
導コイル６の移動方向に関して前側に位置する把持具２
１を装置の枠体（図示せず）に対して固定することで定
位置に配置し、他方の把持具２２を枠体に対して変位可
能とし、その把持具（以下可動把持具という）２２を把
持具駆動装置（図示せず）によって変位させる構成とし
ている。この構成により、条材１の誘導コイル６の前側
に位置する側の部分は、定位置に固定した把持具２１に
保持され且つ曲げ加工をされる前のものであるので、直
線状のままで定位置にあり、誘導コイル６をコイル移動
機構１０によって直線状に移動させた際、誘導コイル６
が条材１に対して一定の間隙を保って移動することがで
き、条材１を均一に加熱することができる。

【００１５】図２に示す曲げ加工装置を用いた連続式の
曲げ加工は次のように行われる。まず、図２（ａ）に示
すように、条材１を、曲げ加工すべき被加工部２の両側
で把持具２１、２２に把持させて定置し、誘導コイル６
を被加工部２の一端（可動把持具２２側）に位置させ、
その誘導コイル６に通電して被加工部２の加熱を開始
し、また、冷却装置８から冷却媒体７を噴出させる。同
時に、可動把持具２２が把持具駆動装置（図示せず）に
よって、他方の把持具２１に対して位置及び角度を変位
させるように力を付与され、把持具２１で保持された条
材１の被加工部２に曲げモーメントＭを加える。この状
態で、誘導コイル６により、塑性変形容易な赤熱ゾーン
３が形成され、そこに作用している曲げモーメントＭで
曲げ変形が生じ始めると、コイル移動機構１０が作動し
て誘導コイル６を固定側の把持具２１に向かって移動さ
せる。これにより、図２（ｂ）に示すように、誘導コイ
ル６が条材１の被加工部２内の長手方向の一部の区間を
加熱して赤熱ゾーン３を形成しながら条材１に沿って長
手方向（矢印Ａで示す方向）に移動し、従って、形成さ
れた赤熱ゾーン３が条材１の被加工部２内を長手方向に
移動し、同時にその赤熱ゾーン３が曲げモーメントＭに
より連続的に曲げられてゆく。そして、冷却装置８が曲
げ変形を生じた赤熱ゾーン３の後ろ側に冷却水等の冷却
媒体７を噴射して急冷し、塑性変形できなくする。これ
により、移動中の赤熱ゾーン３のみが曲げ変形してゆく
こととなる。なお、誘導コイル６の移動中における赤熱
ゾーン３の幅は、通常、定位置に停止させている誘導コ
イル６で形成される赤熱ゾーン３の幅よりも大きくな
り、図２（ｂ）に示すように、誘導コイル６の前面から
冷却媒体７の吹き付け位置までの距離にほぼ等しくなっ
ている。

【００１６】赤熱ゾーン３が被加工部２内の全域を移動
し、把持具２１側の端部に到達すると、誘導コイル６の
通電を停止し、可動把持具２２による曲げモーメント付
与を停止する。以上の操作により、被加工部２全体が連
続的に曲げ加工され、被加工部２全体がなだらかに湾曲
した形状となる。一つの被加工部２に対して上記した曲
げ加工が終了すると、把持具２１、２２を開いて条材１
の保持を解除し、条材１を軸線方向に移動させて、次の
被加工部２を把持具２１、２２間に位置させ、その両側
を把持具２１、２２で保持する。そして前回と同様の曲
げ加工を行う。その後、同様の動作を各被加工部２につ
いて実施することで、図１（ｂ）に示すように、各被加
工部２を湾曲させ、全体が近似円弧状に湾曲した条材を
製造できる。

【００１７】次に、図３は、逐次式の曲げ加工を行う装
置の１実施例を示すもので、（ａ）は曲げ加工開始時の
状態を、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、曲げ加工の途中の
異なる時点での状態を示す概略断面図である。この実施
例の曲げ加工装置も、加熱装置５Ａと曲げモーメント付
与機構２０とを備えている。なお、図３において、図２
の実施例と同一部品には同一符号を付して示している。

【００１８】加熱装置５Ａは、条材１に対向して配置さ
れその条材１の長手方向の一部の区間を誘導加熱する誘
導コイル６と、誘導コイル６に接続された電源装置９
と、誘導コイル６を電源装置９と共に条材１に沿って移
動させるコイル移動機構１０Ａ等を備えている。ここ
で、コイル移動機構１０Ａは、誘導コイル６及び冷却装
置８を条材１に沿って移動させ、且つ所望の位置で停止
させることの可能なものであれば、その構造は任意であ
り、図２に示す実施例におけるコイル移動機構１０を用
いてもよいが、本実施例では、電源装置９を搭載して移
動可能な移動台１１Ａのみを備え、手動で移動台１１Ａ
を所望位置に移動させ且つ停止させる構成としている。
この構成は構造がきわめて簡単で安価に製造しうる利点
がある。

【００１９】曲げモーメント適用機構２０は、図２に示
す実施例に用いている曲げモーメント適用機構２０と同
一のものであり、定位置で条材１を把持する把持具２１
と、その把持具２１に対して位置及び角度を変位可能に
設けられた可動把持具２２と、把持具２１に保持されて
いる条材１の被加工部２に曲げモーメントを作用させる
よう、可動把持具２２を変位させる把持具駆動装置（図
示せず、詳細は後述）を備えている。

【００２０】図３に示す曲げ加工装置を用いた逐次式の
曲げ加工は次のように行われる。まず、図３（ａ）に示
すように、条材１を、曲げ加工すべき被加工部２の両側
で把持具２１、２２に把持させて定置し、誘導コイル６
を被加工部２の一端（可動把持具２２側）に位置させ、
その誘導コイル６に通電して被加工部２の加熱を開始
し、赤熱ゾーン３を形成する。次いで、把持具駆動装置
が可動把持具２２の位置及び角度を変位させ、被加工部
２に曲げモーメントＭを作用させて赤熱ゾーン３を図３
（ｂ）に示すように曲げ変形させる。次いで、可動把持
具２２で付与していた曲げモーメントＭを一旦解除し、
図３（ｃ）に示すように、誘導コイル６を被加工部２内
で条材１の長手方向に適当量移動させて停止させ、まだ
曲げ変形を生じていない領域を加熱して新たな赤熱ゾー
ン３を形成する。この赤熱ゾーン３は、先に赤熱して湾
曲させた部分（以下湾曲部という）３ａから離れた位置
としてもよいし、湾曲部３ａに接する位置としてもよ
い。新たな赤熱ゾーン３を形成した後、再び可動把持具
２２によって被加工部２に曲げモーメントＭを作用さ
せ、赤熱ゾーン３を曲げ変形させる。なお、この時まで
に、先に曲げ変形した湾曲部３ａは、塑性変形しにくい
温度に降温させており、このため曲げ変形することはな
い。湾曲部３ａを降温させるには自然放冷を用いてもよ
いが、時間がかかるため適当な冷却媒体を吹き付ける強
制冷却を用いることが望ましい。強制冷却する場合に
は、図２に示す実施例と同様に、誘導コイル６に冷却装
置８を取り付けておき、誘導コイル６の移動中にその冷
却装置８から湾曲部３ａに冷却媒体を吹き付ける構成と
すればよい。

【００２１】以後、同様な動作を被加工部２内で繰り返
すことにより、被加工部２全体を曲げ加工することがで
きる。一つの被加工部２に対して上記した曲げ加工が終
了すると、把持具２１、２２を開いて条材１の保持を解
除し、条材１を軸線方向に移動させて、次の被加工部２
を把持具２１、２２間に位置させ、その両側を把持具２
１、２２で保持する。そして前回と同様の曲げ加工を行
う。その後、同様の動作を各被加工部２について実施す
ることで、図１（ｂ）に示すように、各被加工部２を湾
曲させ、全体が近似円弧状に湾曲した条材を製造でき
る。

【００２２】以上に説明したように、本発明の曲げ加工
方法は、連続式又は逐次式のいずれかで実施可能であ
る。このうち、連続式は、逐次式に比べて、加熱、冷却
のタイミングが一定するので曲げが安定し、曲げにくい
断面形状の条材の曲げに好適である。一方、逐次式は連
続式に比べて装置構成が簡単となるため、設備費を低減
できる利点がある。

【００２３】上記した連続式及び逐次式の曲げ加工方法
の実施に際して、被加工部２に形成する赤熱ゾーン３の
幅、逐次式において逐次形成する赤熱ゾーンの間隔、被
加工部２の長さ、条材１に形成する被加工部２のピッチ
等について好適条件を示せば以下のようになる。

【００２４】まず、赤熱ゾーン３の幅は、その赤熱ゾー
ン３を曲げた際に、赤熱ゾーン３が中ほどで折れ曲がる
ように変形するとか、曲げ外側にくびれが生じるとか、
曲げ内側にじゃばら状の不安定な変形を生じるといった
現象を生じることなく、安定して曲げ変形しうるように
定めるものである。安定した曲げ変形を生じさせるため
の赤熱ゾーン３の幅としては、条材のサイズ（外寸、肉
厚等）及び曲げ角度にもよるが、通常、曲げ内側の肉厚
ｔの３倍以下に設定することが好ましく、更には、２倍
以下とすることが一層好ましい。一方、誘導加熱により
赤熱ゾーン３を形成するには或る程度の加熱幅が必要で
あり、この点からは、肉厚ｔの０．５倍以上とすること
が好ましい。

【００２５】逐次式の曲げ加工を行う場合において、逐
次に形成する赤熱ゾーン３の間隔、すなわち曲げ変形を
生じさせた湾曲部３ａの端部と次の曲げのための赤熱ゾ
ーン３の端部との間隔は、小さいほど、被加工部２全体
がなめらかに湾曲した形状となるので、形状の面からは
好ましい。一方、この間隔を小さくすると、一定長さの
被加工部２内に形成する赤熱ゾーン３の個数が増加し、
曲げ加工に時間がかかり生産能率が低下する。従って、
逐次に形成する赤熱ゾーン３の間隔は、これらを考慮し
て定めればよく、具体的には、曲げ内側の肉厚ｔの１倍
以上、５倍以下程度とすることが好ましい。

【００２６】図１において、一つの被加工部２の長さＬ
は、生産性からは長い方が好ましいが、生産設備面から
は短い方がよい。従って、被加工部２の長さＬはこれら
を考慮して定めるものであり、通常、条材の曲げ半径方
向の外寸Ｄに対して、Ｌ＝０．５Ｄ〜３Ｄ程度に設定す
ることが好ましい。また、曲げ半径Ｒ（曲げ中立軸の半
径）は５Ｄ〜２００Ｄ程度に、曲げ角度θは０．１〜１
０度程度に設定することが好ましい。

【００２７】条材１に形成する複数の被加工部２のピッ
チは短いほど被加工部２の個数が多くなるので、条材１
を曲線に近い形に曲げることができ、外観が良くなる。
また各被加工部２における曲げ角度θが小さくなるので
曲げ加工が容易となると共に外観も良くなる。一方、被
加工部２の個数が増すため生産能率は低くなる。従っ
て、複数の被加工部２のピッチはこれらを考慮して定め
るものであり、通常、被加工部２の長さＬに対しピッチ
を１．５倍ないしは３倍程度に定めることが好ましい。

【００２８】上記した連続式及び逐次式の曲げ加工方法
の実施に当たって、一つの被加工部２内における曲げ変
位量の分布（曲率分布）は通常一定とするが、必要に応
じ、変化させてもよい。例えば、被加工部２の中央部分
では曲率を大きくしておくが、その両端の直線部につな
がる部分では曲率を小さくして直線部になだらかにつな
がるような曲率分布が好ましく、このような曲率分布を
採用することも可能である。被加工部２内における曲率
分布の調整は、赤熱ゾーン３の加熱温度、その赤熱ゾー
ン３に加える曲げモーメント、赤熱ゾーン３の移動速度
（連続式の場合）、赤熱ゾーン３に曲げ変形を生じさせ
る時間（逐次式の場合）等のいずれか一つ若しくは複数
を、赤熱ゾーンの条材長手方向位置に応じて調整するこ
とで行うことができる。また、これらに代えて、曲げモ
ーメントを付与するための可動把持具２２の変位速度
（連続式の場合）又は変位量（逐次式の場合）を赤熱ゾ
ーンの条材長手方向位置に応じて調整することによって
も可能である。

【００２９】例えば、連続式の曲げ加工の際には、被加
工部２に可動把持具２２によって加える曲げモーメント
Ｍを一定に保った状態で、赤熱ゾーン３を条材１の長手
方向に一定速度で移動させ、その赤熱ゾーン３の温度を
条材の長手方向位置に応じて、予め所望の曲率分布に対
応して設定した値となるように調整することで所望の曲
率分布を得ることができる。逐次式では、赤熱ゾーン３
を逐次形成し、それぞれの赤熱ゾーンに一定の曲げモー
メントＭを一定時間だけ作用させて曲げ変形させる操作
を、条材長手方向の複数の部位について繰り返し実施す
る際に、その赤熱ゾーン３の温度を条材１の長手方向位
置に応じて、予め所望の曲率分布に対応して設定した値
となるように調整することで所望の曲率分布を得ること
ができる。

【００３０】また、赤熱ゾーン３の温度に代えて、曲げ
モーメントを調整することでも同様な効果を得ることが
できる。すなわち、連続式の曲げ加工の際には、赤熱ゾ
ーン３を一定温度に保った状態で条材１の長手方向に一
定速度で移動させ、その赤熱ゾーン３に可動把持具２２
によって加える曲げモーメントＭを赤熱ゾーン３の長手
方向位置に応じて、予め所望の曲率分布に対応して設定
した値となるように調整することで所望の曲率分布を得
ることができる。逐次式では、赤熱ゾーン３を逐次形成
し、それぞれの赤熱ゾーンに曲げモーメントＭを一定時
間だけ作用させて曲げ変形させる操作を、条材長手方向
の複数の部位について繰り返し実施する際に、その赤熱
ゾーン３に加える曲げモーメントＭの大きさを赤熱ゾー
ン３の長手方向位置に応じて、予め所望の曲率分布に対
応して設定した値となるように調整することで所望の曲
率分布を得ることができる。

【００３１】また、上記した赤熱ゾーンの温度又はそれ
に加える曲げモーメントを調整する代わりに、赤熱ゾー
ン３の移動速度（連続式の場合）、又は、赤熱ゾーン３
に曲げ変形を生じさせる時間（逐次式の場合）を調整す
ることによっても上記と同様に被加工部２の曲率分布を
調整できる。すなわち、連続式の曲げ加工の際には、赤
熱ゾーン３を一定温度に昇温させ、且つ一定の曲げモー
メントを加えた状態で、赤熱ゾーン３を条材１の長手方
向に移動させるに際し、その赤熱ゾーン３の移動速度を
長手方向位置に応じて、予め所望の曲率分布に対応して
設定した値となるように調整することで所望の曲率分布
を得ることができる。また、逐次式では、逐次に形成す
る各赤熱ゾーン３に対して可動把持具２２で変位を与え
て曲げ加工を行う際、各赤熱ゾーン３の温度を一定に保
ち且つ可動把持具２２で与える曲げモーメントを一定に
保った状態で、各赤熱ゾーン３を曲げ変形させる時間を
赤熱ゾーンの長手方向位置に応じて、予め所望の曲率分
布に対応して設定した値となるように調整することで、
所望の曲率分布を得ることができる。

【００３２】更に、上記した各因子の調整に代えて、曲
げモーメントを付与するための可動把持具２２の変位速
度（連続式の場合）又は変位量（逐次式の場合）を赤熱
ゾーンの条材長手方向位置に応じて調整することによっ
ても上記と同様に被加工部２の曲率を調整できる。すな
わち、連続式の曲げ加工の際には、赤熱ゾーン３を条材
１の長手方向に一定速度で移動させながら可動把持具２
２の変位速度（単位時間当りの変位量）を赤熱ゾーン３
の長手方向位置に応じて、予め所望の曲率分布に対応し
て設定した値となるように調整することで所望の曲率分
布を得ることができる。また、逐次式では、逐次に形成
する各赤熱ゾーン３に対して、可動把持具２２を変位さ
せて曲げ加工を行う際、その可動把持具２２の変位量を
赤熱ゾーンの長手方向位置に応じて、予め所望の曲率分
布に対応して設定した値となるように調整することで、
所望の曲率分布を得ることができる。

【００３３】本発明方法の実施に当たって、条材１の被
加工部２内に形成する赤熱ゾーン３は、通常は、全体を
ほぼ均一な温度とするが、必要に応じ、温度分布を設け
ることも可能である。例えば、図４に示すように、連続
式の曲げ加工を行う場合において、赤熱ゾーン３に直交
する形に（条材１の長手方向に）低温ゾーン３１を設
け、その部分の塑性変形抵抗を大きくすることも可能で
ある。このような低温ゾーン３１は冷却空気等の冷却媒
体を吹き付けて冷却することによって、或いは、条材１
を誘導加熱して赤熱ゾーン３を形成する際に低温ゾーン
３１での発熱量を小さくしておくことにより形成でき
る。この低温ゾーン３１は、図４に示す曲げ平面におい
て条材１の表裏の同じ位置に且つ赤熱ゾーン３が条材１
の長手方向に移動した時に低温ゾーン３１が条材１の軸
線に平行に〔例えば、図４（ａ）に示す直線Ｎ−Ｎに沿
って〕移動するように形成されるものである。赤熱ゾー
ン３に低温ゾーン３１を形成しておくと、赤熱ゾーン３
を曲げ変形させた際に、その低温ゾーン３１の剛性が高
いためその低温ゾーン３１では条材長手方向に伸び縮み
がほとんど生じることがなく、従って、その位置が曲げ
中立軸となり、曲げ変形が安定する。また、低温ゾーン
３１の形成位置が曲げ中立軸となるので、条材１を曲げ
変形させる際に曲げ中立軸としたい位置に低温ゾーン３
１を形成することで、所望の位置に曲げ中立軸を設定で
きて、曲げ外側の伸び率と曲げ内側の圧縮率の割り振り
を調整できる。低温ゾーン３１は逐次式の場合にも形成
可能であり、同様な効果を奏する。

【００３４】更に、赤熱ゾーン３内に温度分布を設ける
に当たっては、上記した低温ゾーン３１を設ける場合に
限らず、赤熱ゾーン３内の広い範囲で温度差を設けるよ
うにすることもできる。例えば、曲げ外側の温度を曲げ
内側に比べて高く設定し、曲げ変形させた際の曲げ外側
の伸び率を曲げ内側の圧縮率よりも高くするとか、その
逆とすることができる。

【００３５】図１〜図４に示した実施例においては、被
加工部２に形成した赤熱ゾーン３の幅（曲げ加工する前
の幅）を、全周に渡って一定としているが、この幅を周
方向の位置によって変化するように設定することも可能
である。例えば、逐次式で曲げ加工を行う場合におい
て、図５（ａ）、図５（ｃ）に示すように、曲げ外側を
広くした誘導コイル６Ａを用いることによって、曲げ変
形させる前の加熱ゾーン３Ａの幅を、曲げ外側が広く、
曲げ内側が狭くなるようにすることができ、この構成と
すると、曲げ外側の幅が図３に示す場合に比べて広くな
っているので、図５（ｂ）に示すように曲げ変形させて
湾曲部３Ａａを形成した際、曲げ内側のじゃばら状変形
を抑制しつつ、曲げ外側の薄肉化を抑制できる利点が得
られる。また、逆に、曲げ変形させる前の加熱ゾーンの
幅を、曲げ外側が狭く、曲げ内側が広くなるようにする
こともでき、その場合には曲げ内側の厚肉化を抑えるこ
とができる。

【００３６】次に、上記実施例の曲げ加工装置に用いて
いる曲げモーメント付与機構２０を更に具体的に説明す
る。前記したように、曲げモーメント付与機構２０は条
材１を、被加工部２の両側の位置にてそれぞれ把持する
二つの把持具２１、２２を備えており、一方の把持具２
１を定位置に固定し、他方の把持具すなわち可動把持具
２２を把持具駆動装置によって変位させることで、二つ
の把持具２１、２２相互間の位置及び角度を変位させて
被加工部２に曲げモーメントを作用させる構成である。
可動把持具２２を変位させるための把持具駆動装置とし
ては、種々な構成のものを使用できるので、その例を図
６、図７に示す。

【００３７】図６に示す例において、全体を参照符号２
４で示す把持具駆動装置は、可動把持具２２を移動可能
に保持した円弧状のガイドレール２５と、可動把持具２
２に連結された油圧シリンダ２６を備えており、油圧シ
リンダ２６によって可動把持具２２をガイドレール２５
に沿って移動させ且つその角度を変位させる構成であ
る。このガイドレール２５は、把持具２１、２２の間に
位置する基準点Ｏを中心とする円弧状に形成されてい
る。この基準点Ｏは、通常、把持具２１に把持した条材
１の被加工部２の中心に設定するが、曲げ角度等によっ
ては異なる位置に設定し、あるいは曲げ加工の進行とと
もに条材長手方向に移動させるようにしてもよい。な
お、可動把持具２２を円弧状のガイドレール２５に保持
させる代わりに、基準点Ｏを支点として旋回可能なアー
ムに保持させる構成としてもよい。

【００３８】この構成の実施例では、図６（ａ）に示す
ように、把持具２１、２２に条材１を、曲げ加工すべき
被加工部２の中心が基準点Ｏに一致する位置となるよう
にセットし、被加工部２を誘導コイル６（図２、３参
照）で加熱して赤熱ゾーン３を形成すると共に、油圧シ
リンダ２６を作動させることにより、可動把持具２２を
基準点Ｏを中心として旋回させ、これによって被加工部
２に曲げモーメントＭを作用させて曲げ変形させること
ができ、赤熱ゾーン３を連続式或いは逐次式で移動させ
ることで、図６（ｂ）に示すように、曲げ加工を行なう
ことができる。ここで、この時の油圧シリンダ２６によ
る力を調整することで、被加工部に加える曲げモーメン
トの大きさを調整することができ、また、油圧シリンダ
２６の伸縮速度或いは伸縮量をデジタルサーボ装置等に
よって調整することで、可動把持具２２の変位速度或い
は変位量を調整でき、被加工部２の曲げ変位量（曲げ角
度）或いは変位速度を調整できる。

【００３９】この実施例では、把持具２１を装置の枠体
に固定した構成であるが、この把持具２１を、保持した
条材１の軸線方向に移動可能とし、油圧シリンダ等の適
当な駆動機構で移動させる構成とすることもできる。こ
の構成とすると、可動把持具２２を変位させて条材１の
被加工部２を曲げ加工する際、同時に把持具２１を条材
１の軸線方向に且つ被加工部２側に移動させることで、
条材１に軸線方向の圧縮力を付与することができる。こ
のように、条材１に圧縮力を作用させた状態で曲げ加工
すると、曲げ外側での減肉を抑制できる。

【００４０】図７に示す例では、全体を参照符号２４Ａ
で示す把持具駆動装置が、把持具２１、２２の両端にそ
れぞれ、ピン２７Ａ、２７Ｂを介して連結された油圧シ
リンダ２８、２９を備えている。この実施例では、図７
（ａ）に示すように、把持具２１、２２に条材１をセッ
トし、被加工部２を加熱して赤熱ゾーン３を形成すると
共に、一方の油圧シリンダ２８を引っ込ませ、他の油圧
シリンダ２９を伸び出させることにより、可動把持具２
２を固定側の把持具２１に対して旋回させ、これによっ
て被加工部２に曲げモーメントＭを作用させ、曲げ変形
させることができ、赤熱ゾーン３を連続式或いは逐次式
で移動させることで、図７（ｂ）に示すように、曲げ加
工を行なうことができる。この実施例においても、油圧
シリンダ２８、２９による力を調整することで、被加工
部に加える曲げモーメントの大きさを調整することがで
き、また、油圧シリンダ２８、２９の伸縮速度或いは伸
縮量をデジタルサーボ装置等によって調整することで、
可動把持具２２の変位速度或いは変位量を調整でき、被
加工部２の曲げ変位速度或いは曲げ変位量（曲げ角度）
を調整できる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の曲げ加工方法
は、条材の長手方向に間隔を置いた複数箇所を被加工部
として各被加工部に熱間曲げ加工を適用し、近似曲線状
の曲り条材を得る構成とし、しかも、各被加工部の熱間
曲げ加工に際しては、前記条材を被加工部の両側の位置
にて把持具で把持して定置し、前記被加工部内の条材長
手方向の一部の区間を誘導加熱して赤熱ゾーンを形成す
ると共に、前記把持具によって被加工部に曲げモーメン
トを加えて赤熱ゾーンを曲げ変形させる操作を、誘導加
熱する区間を条材の長手方向に順次又は逐次移動させな
がら適用して被加工部全体を曲げ変形させる構成とした
ことにより、各被加工部において曲げ外側にくびれが生
じるとか、曲げ内側にじゃばらが生じるといったトラブ
ルを生じることなく、安定して曲げ加工を行うことがで
き、複数の被加工部を次々と曲げ加工を行ってゆくこと
により、近似曲線状の曲げ条材を得ることができるとい
う効果を有している。また、曲げ加工する被加工部は条
材の長手方向の所望位置に設定できるので、条材の長手
方向の所望領域を容易に曲げ加工することができるとい
う効果も有している。

【００４２】本発明の曲げ加工装置は、条材を、被加工
部の両側の位置にて二つの把持具で把持し、その把持具
によって被加工部に曲げモーメントを作用させる曲げモ
ーメント適用機構と、前記条材の被加工部内の条材長手
方向の一部の区間に赤熱ゾーンを形成し且つそれを条材
に沿って移動させる加熱装置を備えた構成としたことに
より、上記した本発明方法を実施して近似曲線状の曲げ
条材を得ることができるという効果を有している。ま
た、この曲げ加工装置は、条材に形成する複数の被加工
部のうちの一つを曲げ加工することができればよいの
で、比較的簡単な且つ小型のものであり、設備費を低減
できるという効果も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の曲げ加工方法を説明するもので、
（ａ）は条材を曲げ変形させる前の条材を示す概略平面
図、（ｂ）は曲げ加工を行った後の条材を示す概略平面
図

【図２】連続式の曲げ加工を行うための装置を示すもの
で、（ａ）は曲げ加工開始時の状態を示す概略断面図、
（ｂ）は曲げ加工途中の状態を示す概略断面図

【図３】逐次式の曲げ加工を行うための装置を示すもの
で、（ａ）は曲げ加工開始時の状態を示す概略断面図、
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、曲げ加工途中の異なる時点
での状態を示す概略断面図

【図４】図２とは異なる形状の赤熱ゾーンを形成して連
続式で曲げ加工する場合を説明する図２と同様な部分の
図で、（ａ）は曲げ加工開始時の状態を示す概略断面
図、（ｂ）は曲げ加工途中の状態を示す概略断面図

【図５】図３とは異なる形状の赤熱ゾーンを形成して逐
次式で曲げ加工する場合を説明する図３と同様な部分の
図で、（ａ）は曲げ加工開始時の状態を示す概略断面
図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、曲げ加工途中の異なる
時点での状態を示す概略断面図

【図６】条材に曲げモーメントを付与する曲げモーメン
ト適用機構の１例を示すもので、（ａ）は曲げ加工開始
時の状態を示す概略平面図、（ｂ）は曲げ加工途中の状
態を示す概略平面図

【図７】曲げモーメント適用機構の他の例を示すもの
で、（ａ）は曲げ加工開始時の状態を示す概略平面図、
（ｂ）は曲げ加工途中の状態を示す概略平面図

【符号の説明】

１ 金属条材（条材） １Ａ 曲り条材 １ａ 直線状部 ２ 被加工部 ２Ａ 湾曲した被加工部 ３ 赤熱ゾーン ５、５Ａ 加熱装置 ６ 誘導コイル ７ 冷却媒体 ８ 電源装置 １０、１０Ａ コイル移動機構 １１、１１Ａ 移動台 ２０ 曲げモーメント適用機構 ２１、２２ 把持具 ２４、２４Ａ 把持具駆動装置 ２５ ガイドレール ２６ 油圧シリンダ ２８、２９ 油圧シリンダ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属条材の長手方向に間隔を置いた複数
   箇所を被加工部として各被加工部に熱間曲げ加工を適用
   し、近似曲線状の曲り条材を得る曲げ加工方法であっ
   て、前記金属条材を前記被加工部の両側の位置にて把持
   具で把持して定置し、前記被加工部内の条材長手方向の
   一部の区間を誘導加熱して赤熱ゾーンを形成すると共に
   前記把持具によって前記被加工部に曲げモーメントを加
   えて前記赤熱ゾーンを曲げ変形させる操作を、誘導加熱
   する区間を金属条材の長手方向に順次又は逐次移動させ
   ながら適用して被加工部全体を曲げ変形させることを特
   徴とする金属条材の曲げ加工方法。
2. 【請求項２】 前記赤熱ゾーンの温度を、前記赤熱ゾー
   ンの金属条材長手方向位置に応じて調整して被加工部内
   の曲率分布を調整することを特徴とする、請求項１に記
   載の金属条材の曲げ加工方法。
3. 【請求項３】 前記赤熱ゾーンに加える曲げモーメント
   の大きさを、前記赤熱ゾーンの金属条材長手方向位置に
   応じて調整して被加工部内の曲率分布を調整することを
   特徴とする、請求項１記載の金属条材の曲げ加工方法。
4. 【請求項４】 前記赤熱ゾーンを曲げ変形させるために
   前記把持具を変位させる際の変位速度若しくは変位量
   を、前記赤熱ゾーンの金属条材長手方向位置に応じて調
   整して被加工部内の曲率分布を調整することを特徴とす
   る、請求項１記載の金属条材の曲げ加工方法。
5. 【請求項５】 前記赤熱ゾーンと直交する形に低温ゾー
   ンを形成する請求項１から４のいずれか１項に記載の金
   属条材の曲げ加工方法。
6. 【請求項６】 金属条材を、前記被加工部の両側の位置
   にてそれぞれ把持する二つの把持具及び該二つの把持具
   相互間の位置及び角度を変位させて前記金属条材の被加
   工部に曲げモーメントを作用させるよう、少なくとも一
   方の把持具を変位させる把持具駆動装置を備えた曲げモ
   ーメント適用機構と、前記金属条材の被加工部内の条材
   長手方向の一部の区間を誘導加熱して赤熱ゾーンを形成
   しうるよう前記金属条材に対向して配置された誘導コイ
   ル及び該誘導コイルを前記金属条材に沿って移動させる
   コイル移動機構を備えた加熱装置とを有する、請求項１
   から５のいずれか１項に記載の方法を実施するための金
   属条材の曲げ加工装置。