JP3660793B2

JP3660793B2 - 金属条材の増肉加工方法

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Publication number: JP3660793B2
Application number: JP29174697A
Authority: JP
Inventors: 康男渡辺; 隆裕吉留
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: JPH11114649A

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、増肉加工中、増肉加工部分の両側をローラ等で所定の軸心上に保持し位置規制を行っているにもかかわらず、増肉加工によって条材に曲がりが生じることがあり、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てずれ、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量（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、加熱部の両側の条材部分にそれぞれ、前記変位に応じた変位、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、金属条材の加熱部の両側に位置する前側条材部分と後側条材部分をそれぞれ、前記加熱部で切り離され、その加熱部側を自由端とする２本の片持ち梁とみなし、それぞれの片持ち梁について、その片持ち梁に作用する自重によって、或いは中子を用いる場合には片持ち梁に作用する自重及び中子による荷重によって、片持ち梁の先端に生じる加工基準軸心からの変位量を計算し、次いで、その片持ち梁に矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントを加えることによって、その片持ち梁の自由端を先に計算した変位量を生じる方向とは逆方向に矯正移動させるものとして、その片持ち梁に加える矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントの大きさを、先に計算した変位量に基づいて設定し、その設定した大きさの変位、荷重若しくは曲げモーメントを、対応する前側条材部分又は後側条材部分に加えた状態で増肉加工を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明はこのように、金属条材を加熱部で分割された２本の片持ち梁とみなし、それぞれについて変位量を計算し、その変位量を矯正するように、矯正用の変位、荷重或いは曲げモーメント等を付与した状態で増肉加工を行うので、増肉加工中、各条材部分の自由端位置（加熱部位置）を、加工基準軸心の近傍に保持でき、このため加熱部に生じる恐れのある段差を抑制でき、曲がりの発生を防止できる。後述の実施例に示すように、本発明方法によって、加熱部の両側の条材部分をそれぞれ、加熱部側を自由端とする片持ち梁とみなし、その自由端の変形量を計算し、それに基づいて矯正用の変位を設定し、増肉加工を行うことにより、曲がりを小さく抑制できることが確認されており、従って、本発明において、金属条材を加熱部で分割された２本の片持ち梁とみなしたことは、実際の現象にきわめて近いと思われる。また、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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、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、その増肉加工中に、加熱部の後ろに位置する後側条材部分及び／又は加熱部の前に位置する前側条材部分に矯正用の変位、荷重或いは曲げモーメントを付与して曲がり発生を防止することを基本とする。
【００１０】
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。以下、本発明を角パイプに適用した場合を例にとって、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図７は本発明方法の実施に用いる増肉加工装置の１例の概略構成を示す概略垂直断面図、図８は図７のＡ−Ａ矢視概略図である。１は増肉加工すべき角パイプである条材、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。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、ここでは誘導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、２０は第一曲がり矯正手段、３０は第二曲がり矯正手段であり、詳細は後述する。
【００１２】
上記構成の増肉加工装置における増肉動作は次のように行われる。すなわち、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、且つガイドローラ８、９で所定の加工基準軸心Ｏ−Ｏ上に位置するように保持させる。次いで、加熱装置４を増肉開始位置Ｓに位置させ、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、加熱装置４が所定の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。
【００１３】
以上の増肉加工動作を行う際、条材１は加熱部５の両側を固定側ガイドローラ８及び移動側ガイドローラ９で位置を規制され、全長に渡ってその軸心が加工基準軸線Ｏ−Ｏ（図１参照）に一致するように保持されているはずである。しかしながら、実際には、ガイドローラ８、９間の条材部分の自重により、加熱部５が下方に変位した状態となっており、しかもその加熱部５には増肉変形を生じる最軟部をはさんで段差が生じており、これによって曲がりが生じる。
【００１４】
第一曲がり矯正手段２０及び第二曲がり矯正手段３０は、加熱部５の下方への変位を矯正するために設けたものである。すなわち、第一曲がり矯正手段２０は、固定側ガイドローラ８と加熱部５との間の後側条材部分１ａに矯正用の変位或いは荷重を加えることによって、後側条材部分１ａの先端（加熱部５）位置を矯正するものであり、また、第二曲がり矯正手段３０は、移動側ガイドローラ９と加熱部５との間の前側条材部分１ｂに矯正用の変位或いは荷重を加えることによって、前側条材部分１ｂの先端（加熱部５）位置を矯正するものである。
【００１５】
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と、その油圧サーボ装置２５を操作する制御装置２６等を備えており、制御装置２６からの指令に基づき、後側条材部分１ａを所定量だけ変位させるとか、後側条材部分１ａに所定量の荷重を加えることができ、それによって後側条材部分１ａの先端（加熱部５）を変位させることができる構成となっている。また、第二曲がり矯正手段３０も同様に、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３５と、その油圧サーボ装置３５を操作する制御装置３６等を備えており、制御装置３６からの指令に基づき、前側条材部分１ｂを所定量だけ変位させるとか、前側条材部分１ｂに所定量の荷重を加えることができ、それによって前側条材部分１ｂの先端（加熱部５）を変位させることができる構成となっている。なお、後側条材部分１ａ、前側条材部分１ｂの先端位置を矯正するための曲がり矯正手段２０、３０としては、図７に示すように、条材部分に対して変位或いは荷重を付与するものに限らず、その条材部分に曲げモーメントを付与して先端位置を変位させる構成のものとしても良いが、以下の説明では、図示した曲がり矯正手段２０、３０を用いるものとする。
【００１６】
本発明はこのような第一曲がり矯正手段２０、第二曲がり矯正手段３０によって曲がり矯正を行うに際し、その矯正量（条材部分１ａ、１ｂに付与する矯正用の変位或いは荷重の大きさ）を以下に説明する計算によって求めることを特徴とする。
【００１７】
まず、矯正量計算の基本的な考え方を説明する。今、図１（ａ）に示すように、条材１に対して長さＬ_Zの厚肉部１ｃを形成するものとし、その増肉領域内の或る位置を加熱装置４が加熱して加熱部５とし、増肉を行っている場合を考える。この増肉加工中、図１（ｂ）に示すように、条材１の加熱部５の両側に位置する後側条材部分１ａと前側条材部分１ｂをそれぞれ、その加熱部５（の最軟部）で切り離され、加熱部側を自由端とする２本の片持ち梁とみなす。すなわち、後側条材部分１ａを、固定側ガイドローラ８で支持され、加熱部５を自由端とする片持ち梁とみなし、前側条材部分１ｂを、移動側ガイドローラ９で支持され、加熱部５を自由端とする片持ち梁とみなす。このように条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ片持ち梁とみなすと、その片持ち梁に作用する自重によって、或いは、片持ち梁に何らかの荷重が加わっている場合には、自重及びその荷重によって、片持ち梁の自由端（先端）が加工基準軸心Ｏ−Ｏから下方に変位することとなり、且つそれぞれの変位量δ₂、δ₃は片持ち梁の長さや、作用する荷重によって異なることとなる。そこで、この変位量δ₂、δ₃を計算によって求める。この計算は、片持ち梁のたわみに関する公知の計算技法を用いて行うことができる。
【００１８】
次に、図１（ｃ）に示すように、各条材部分１ａ、１ｂを片持ち梁とみなし、それを第一曲がり矯正手段２０及び第二曲がり矯正手段３０の加圧ローラ２１、３１で押し上げて、それぞれの自由端の変位（先に計算して求めた変位量）を修正するものとして、各加圧ローラ２１、３１に加える矯正用の変位（各加圧ロールによる押し上げ量）或いは荷重（各加圧ロールに加える押し上げ力）を、先に求めた変位量δ₂、δ₃に基づいて求める。すなわち、各片持ち梁の自由端を、先に計算で求めた変位量δ₂、δ₃を考慮して適当量だけ、好ましくは、その変位量δ₂、δ₃に相当する量だけ、上方に変位させることができるように、矯正用の変位或いは荷重の大きさ（矯正量）を求める。そして、求めた大きさの矯正用の変位或いは荷重を各条材部分１ａ、１ｂに加え、その状態で増肉加工を行う。これにより、各条材部分１ａ、１ｂの先端（加熱部５）、即ち片持ち梁とみなした時の自由端の加工基準軸心からの変位を抑制し、且つ、加熱部５に生じる恐れのある段差を抑制した状態で増肉加工を行うことができ、曲がりの発生を防止できる。
【００１９】
以上が本発明における矯正量計算の基本的な考え方である。ところで、増肉加工時における各片持ち梁の自由端の変位量δ₂、δ₃はそれぞれ、ガイドローラ８と加熱部５との距離、及び加熱部５とガイドローラ９との距離によって変化する。図１に示す増肉加工装置では、後側条材部分１ａを支持するガイドローラ８が定位置にあり、前側条材部分１ｂを支持するガイドローラ９が加熱装置４と一緒に移動する構成であるので、加熱装置４の移動につれて（従って、加熱部５の移動につれて）、後側条材部分１ａの自由端の変位量δ₂は増加し、前側条材部分１ｂの自由端の変位量δ₃はほぼ一定である。これをグラフに示すと図２に示すようになる。なお、図１、図２において、Ｓ点は増肉開始位置、Ｅ点は増肉終了位置である。
【００２０】
本発明において、各条材部分１ａ、１ｂに加える矯正用の変位或いは荷重の大きさ（矯正量）は、このような変位量δ₂、δ₃の特性を考慮して設定するものである。その際、矯正量としては、条材部分の自由端の変位量が、変位量δ₂のように増肉加工中における加熱部の位置に応じて変化する場合に対しても、増肉加工中一定となるように設定してもよいし、或いは、加熱部の位置に応じて変化する変位量に応じて、連続的或いは段階的に変化するように設定してもよい。
【００２１】
各条材部分１ａ、１ｂに加える矯正用の変位或いは荷重を加熱部の位置に応じて連続的或いは段階的に変化させるように設定する場合には、あらかじめ、加熱部５が複数の位置に移動した場合のそれぞれの変位量δ₂、δ₃を計算して、図２に示すような特性曲線を求め、次いで、加熱部５の各位置について、各片持ち梁の自由端を、先に計算で求めた変位量δ₂、δ₃に相当する量だけ、上方に変位させることができる矯正用の変位或いは荷重の大きさを求める。これによって、加熱部の位置に対する矯正用の変位或いは荷重の大きさをあらかじめ設定する。そして、増肉加工を行うに当たっては、加熱部５の移動につれて、その加熱部５の位置に応じて設定している大きさの矯正用の変位或いは荷重を各条材部分１ａ、１ｂに加えるように、各曲がり矯正手段２０、３０をプログラム的に制御し、その状態で増肉加工を行う。これにより、加熱部５がどの位置に移動しても、各条材部分１ａ、１ｂの自由端（加熱部５）をほぼ加工基準軸線上に保持し、加熱部５に段差が生じないように拘束して増肉加工を行うことができ、曲がり発生を防止できる。
【００２２】
次に、条材部分１ａに加える矯正用の変位或いは荷重を、加熱部の移動にかかわらず一定に設定する場合には、図２に示す特性の変位量δ₂を平均的に矯正するように、片持ち梁の自由端を上方に変位させる矯正用の変位或いは荷重を求め（具体的な求め方は後述する）、その値に設定する。そして、その設定した大きさの矯正用の変位或いは荷重を条材部分１ａに加えた状態で増肉加工を行う。この場合には、図２に示すように、後側条材部分１ａの自由端の変位量δ₂が加熱部５の移動につれて変化しているのに対して、後側条材部分１ａに加える矯正量が一定であるので、増肉加工中における後側条材部分１ａの自由端の加熱部５の加工基準軸心からの変位を、常に０になるようには制御できないが、矯正しない場合に比べると大幅に小さくでき、これによって曲がり発生を抑制できる。なお、前側条材部分１ｂに生じる変位量δ₃は、加熱部５の位置に関係なくほぼ一定であるので、前側条材部分１ｂに加える矯正用の変位或いは荷重は、変位量δ₃を０に矯正するように設定するものであり、これにより、増肉加工中における前側条材部分１ｂの自由端の加熱部５を加工基準軸心上に保持できる。また、前側条材部分１ｂに生じる変位量δ₃が微小で無視しうる場合には、前側条材部分１ｂに加える矯正用の変位或いは荷重を０とし、従って、前側条材部分１ｂに対する矯正は行わないようにしてもよい。
【００２３】
後側条材部分１ａに加える矯正用の変位或いは荷重を、増肉加工中、一定とする場合において、その矯正用の変位或いは荷重を求める具体的な方法としては、例えば、次の各方法を挙げることができる。
【００２４】
▲１▼ 増肉開始時（加熱部５が増肉開始位置Ｓにある時）の変位量δ_2Sを計算し、その変位量δ_2Sを０に矯正するための矯正用の変位或いは荷重を計算し、次いで、増肉終了時（加熱部５が増肉開始位置Ｅにある時）の変位量δ_2Eを計算し、その変位量δ_2Eを０に矯正するための矯正用の変位或いは荷重を計算し、増肉開始時及び終了時の矯正用の変位或いは荷重の平均値を、後側条材部分１ａに加える矯正用の変位或いは荷重と設定する。
【００２５】
▲２▼ 加熱部５が増肉領域内の適当な位置Ｍ（好ましくは中央位置）にある時の変位量δ_2Mを計算し、その変位量δ_2Mを０に矯正するための矯正用の変位或いは荷重を計算し、それを後側条材部分１ａに加える矯正用の変位或いは荷重と設定する。
【００２６】
▲３▼ 増肉加工中における変位量δ₂の平均値を計算し、その平均値の変位量を０に矯正するための矯正用の変位或いは荷重を計算し、それを後側条材部分１ａに加える矯正用変位或いは荷重と設定する。
【００２７】
次に、上記した▲１▼の方法を実施するに当たって、増肉開始時におけるの変位量δ_2S、δ_3S及び増肉終了時における変位量δ_2E、δ_3Eを計算する計算方法の一例を説明する。
【００２８】
（１）増肉開始時に発生するたわみ
図３（ａ）に示すように、加熱装置４が増肉開始位置Ｓにあるものとし、各部寸法を図３に示すように定めておく。条材１が加熱部５の最軟部で切り離されたものとみなすと、固定側ガイドローラ８で支持された後側条材部分１ａ、及び、移動側ガイドローラ９で支持された前側条材部分１ｂはそれぞれ、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように片持ち梁となり、それぞれの全長にわたって自重による一定の分布荷重ｑ（ｋｇ／ｃｍ）が作用し、それぞれの先端（自由端）が下方に変位する。この時の後側条材部分１ａの自由端の変位量δ_2sは、数式１で求めることができ、また、前側条材部分１ｂの自由端の変位量δ_3sは、数式２で求めることができる。
【００２９】
【数１】

【００３０】
【数２】

【００３１】
（２）増肉終了時に発生するたわみ
図４（ａ）に示すように、加熱装置４が増肉終了位置Ｅにあるものとし、各部寸法を図４に示すように定めておく。そして、条材１が増肉終了位置にある加熱部５の最軟部で切り離され、その両側の条材部分１ａ、１ｂがそれぞれ片持ち梁を形成するものとみなす。
【００３２】
▲１▼ 後側条材部分１ａ
固定側ガイドローラ８で支持された後側条材部分１ａは、図４（ｂ）に示すように片持ち梁となる。この時の片持ち梁の自由端の下方への変位量δ_2Eを計算するに当たっては、計算を簡略化するため、増肉しない領域には自重による一定の分布荷重ｑが作用し、増肉を行った厚肉部１ｃには、その中央に厚肉部１ｃ全体の重量Ｐ_Zが集中荷重として作用しているのもと仮定する。この集中荷重Ｐ_Zは、増肉率をβとすると、
Ｐ_Z＝ｑＬ_Z（１＋β）
で計算できる。
【００３３】
まず、図４（ｃ）に示すように、片持ち梁（条材部分１ａ）に分布荷重ｑのみが作用するものとして（厚肉部の重量はないものとして）、自由端の変位量δ_2qを計算する。増肉開始位置であるＳ点の変位量δ₂は、図３（ｂ）に示す片持ち梁の自由端の変位量δ_2Sに等しい。従って、Ｓ点の変位量δ₂は、数式３のようになる。
【００３４】
【数３】

【００３５】
次に、Ｓ点における傾斜角θ₂は数式４となる。
【００３６】
【数４】

【００３７】
従って、片持ち梁先端のＳ点からの下方への変位量δ₂′は、数式５のようになり、自由端の変位量δ_2qは数式６で計算できる。
【００３８】
【数５】

【００３９】
【数６】

【００４０】
次に、図４（ｄ）に示すように、片持ち梁に集中荷重Ｐ_Zのみが作用するものとして、自由端の変位量δ_2Zを計算する。まず、Ｓ点の変位量δ_2Z′は、数式７となる。また、その位置での変位角θ_2Zは数式８となるので、片持ち梁の自由端のＳ点からの下方への変位量δ_2Z″は、数式９のようになる。従って自由端の変位量δ_2Zは数式１０により計算できる。
【００４１】
【数７】

【００４２】
【数８】

【００４３】
【数９】

【００４４】
【数１０】

【００４５】
図４（ｂ）に示すように、片持ち梁（条材部分１ａ）に分布荷重ｑと集中荷重Ｐ_Zとが作用した時の自由端の変位量δ_2Eは、分布荷重ｑのみが作用した時の自由端の変位量δ_2q［図４（ｃ）参照］と、集中荷重Ｐ_Zのみが作用した時の自由端の変位量δ_2Z［図４（ｄ）参照］を足したものであるので、結局、増肉加工終了時の後側条材部分１ａの自由端に生じる下方への変位量δ_2Eは、数式１１で計算できる。
【００４６】
【数１１】

【００４７】
▲２▼ 前側条材部分１ｂ
一方、移動側ガイドローラ９で支持された前側条材部分１ｂは、増肉終了時にも、図４（ｅ）に示すような寸法の片持ち梁となり、これは、図３（ｃ）に示す増肉開始時の片持ち梁と同一である。従って、増肉終了時の変位量δ_3Eは、増肉開始時の変位量δ_3Sと等しく、数式１２で示すようになる。
【００４８】
【数１２】

【００４９】
以上のようにして、増肉開始時及び増肉終了時の各条材部分１ａ、１ｂの自由端の変位量を計算し、それに基づいて矯正用の変位或いは荷重を求めることができる。
【００５０】
以上の説明は、図７に示すように、条材１の増肉部分をフリーとした状態で増肉加工を行う場合を示したが、本発明はこの場合に限定されず、例えば、図９に示すように、条材１内の、増肉加工によって形成される厚肉部１ｅの内側に位置するように熱処理用ダイス等の中子１２を挿入した状態で増肉加工を行う場合にも適用可能である。ここで用いられる中子１２は、増肉加工によって形成する厚肉部１ｃの長さ以上の長さを有するもので、その両端に条材１の内面に接触させることで中子１２の外面と条材１の内面との間隔を一定に保持するための突起１２ａを備えている。この中子１２には連結棒１３が接続されているが、この連結棒１３は単に中子１２の長手方向の位置決めのために設けられたもので、中子１２の重量を支えるものではない。従って、中子１２の重量は条材１によって保持されており、換言すれば、中子１２の重量は条材１に荷重として作用し、その重量は中子１２の両端の突起１２ａによって集中荷重として作用する。なお、中子１２を設けた点以外の構成は、図７に示す増肉加工装置と同様である。
【００５１】
図９に示すように、条材１に中子１２を挿入した状態で増肉加工を行う場合には、増肉を開始すると、増肉で形成される厚肉部１ｃの内面が中子１２の外周面に押し付けられ、一体化しながら増肉が進行する。このように、厚肉部が中子１２に密着し、一体化しながら増肉が進む間は、条材１と中子１２とが１本の両端支持梁のように作用し、加熱部５に段差はあまり生じない。しかしながら、増肉開始から、厚肉部が中子１２に密着するまでの間は、加熱部５の両側に位置する条材部分１ａ、１ｂは中子１２で拘束されていないので、それぞれ自由に動くことができ、加熱部５の最軟部で切り離された片持ち梁のような挙動を示す。従って、各条材部分１ａ、１ｂの自由端（加熱部５）の下方への変位量が異なり、曲がり発生の原因となる。
【００５２】
そこで、この場合に対して本発明を適用することができる。すなわち、増肉加工の開始時において、加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ、加熱部５の最軟部で切り離され、加熱部側を自由端とする片持ち梁とみなし、それぞれの自由端の下方への変位量を計算で求める。この時の計算には当然、中子１２による集中荷重を考慮する。そして、計算で求めた変位量を矯正することができるように、矯正用の変位或いは荷重を求め、それを、第一及び第二曲がり矯正手段２０、３０によって、条材部分１ａ、１ｂにそれぞれ加えた状態で増肉加工を行う。これにより、増肉開始から、厚肉部が中子と一体化するまでの間に加熱部５に生じる恐れのある段差の発生を防止し、曲がり発生を防止しながら、増肉加工を行うことができる。なお、増肉開始時に各条材部分１ａ、１ｂに加えた矯正用の変位或いは荷重は、厚肉部が中子と一体化した後もそのまま、加えておくことが好ましい。
【００５３】
次に、中子１２を使用した場合の、増肉開始時の各条材部分１ａ、１ｂの自由端の変位量の計算方法の１例を説明する。図５（ａ）に示すように、加熱装置４が増肉開始位置Ｓにあるものとし、各部寸法を図５に示すように定めておく。この場合にも、条材１が増肉開始位置にある加熱部５の最軟部で切り離され、その両側の条材部分１ａ、１ｂがそれぞれ片持ち梁を形成するものとみなす。
【００５４】
▲１▼ 後側条材部分１ａ
まず、図５（ｃ）に示すように、固定側ガイドローラ８で保持された後側条材部分１ａを片持ち梁とみなし、且つそれに対して分布荷重ｑのみが作用するものとして（中子１２による集中荷重は作用していないものとして）、自由端の変位量δ_2qを計算する。この変位量δ_2qは、数式１３で求めることができる。
【００５５】
【数１３】

【００５６】
次に、図５（ｄ）に示すように、片持ち梁（条材部分１ａ）の自由端に中子１２による集中荷重Ｐ₁のみが作用するものとして、自由端の変位量δ₂₁を計算する。なお、中子１２による集中荷重は、条材部分１ａの自由端（加熱部５）から少し離れた位置に作用しているが、そのずれは小さいので省略する。自由端の変位量δ₂₁は数式１４により計算できる。
【００５７】
【数１４】

【００５８】
図５（ｂ）に示すように、片持ち梁に分布荷重ｑと集中荷重Ｐ₁とが作用した時の自由端の変位量δ_21Sは、分布荷重ｑのみが作用した時の変位量δ_2q［図５（ｃ）参照］と、集中荷重のみが作用した時の変位量δ₂₁［図５（ｄ）参照］を足したものであるので、結局、後側条材部分１ａの自由端に生じる下方への変位量δ_21Sは、数式１５で計算できる。
【００５９】
【数１５】

【００６０】
▲２▼ 前側条材部分１ｂ
図５（ｆ）に示すように、移動側ガイドローラ９で保持された前側条材部分１ｂを片持ち梁とみなす。そして先ず、それに対して分布荷重ｑのみが作用するものとして（中子１２による集中荷重は作用していないものとして）、自由端の変位量δ_3qを計算する。この変位量δ_3qは、数式１６で求めることができる。
【００６１】
【数１６】

【００６２】
次に、図５（ｇ）に示すように、片持ち梁（条材部分１ｂ）の自由端から、増肉長さに相当する距離Ｌ_Nだけ離れた位置（増肉終了位置即ちＥ点）に中子１２による集中荷重Ｐ₂のみが作用するものとして、自由端の変位量δ₃₂を計算する。なお、中子１２による集中荷重は、増肉終了位置Ｅから少し離れた位置に作用しているが、そのずれは小さいので省略する。
【００６３】
まず、Ｅ点の変位量δ₃₂′は、数式１７となる。またその位置での変位角θ₃は数式１８となるので、片持ち梁の自由端のＥ点からの下方への変位量δ₃₂″は、数式１９のようになる。従って、先端の変位量δ_3Zは数式２０により計算できる。
【００６４】
【数１７】

【００６５】
【数１８】

【００６６】
【数１９】

【００６７】
【数２０】

【００６８】
図５（ｅ）に示すように、片持ち梁に分布荷重ｑと集中荷重Ｐ₂とが作用した時の自由端の変位量δ_32Sは、分布荷重ｑのみが作用した時の変位量δ_3q［図５（ｆ）参照］と、集中荷重Ｐ₂のみが作用した時の変位量δ₃₂［図５（ｇ）参照］を足したものであるので、結局、前側条材部分１ｂの自由端に生じる下方への変位量δ_32Sは、数式２１で計算できる。
【００６９】
【数２１】

【００７０】
以上のようにして、中子１２を使用する場合における増肉開始時の各条材部分１ａ、１ｂの自由端（加熱部）の変位量を計算でき、それに基づいて矯正用の変位或いは荷重を求めることができる。
【００７１】
なお、以上の説明は、本発明方法を、図７或いは図９に示す構成の装置を用いた増肉加工について適用した場合についてのものであるが、増肉加工に使用する装置はこれに限らず、適宜変更可能である。例えば、加熱装置４と同期して移動する移動側ガイドローラ９を用いる代わりに、定位置に配置したガイドローラを用いても良い。その場合には、増肉の進行につれて加熱部５とガイドローラとの間隔が変化するので、前側条材部分１ｂの自由端の変位量δ₃の計算や矯正量の設定に当たって、後側条材部分１ａと同様に間隔の変化を考慮すればよい。また、図７、図９に示す装置では、加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ、間隔を開けて配置した２組のガイドローラ８、９で保持しているが、このガイドローラの本数を増加させるとか、クランプ等の他の機構を用いる等の変更を行っても良い。その場合には、片持ち梁の自由端の変位量の計算に当たって、その片持ち梁を保持している機構の特性を考慮すれば良い。
【００７２】
更に、上記した説明では、増肉加工に供する条材は真直なものであることを前提としている。ところで、増肉加工に供する条材には、増肉加工に供する前に既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、図７に示す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の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ、間隔を開けて配置された複数のガイドローラ８、９で所定の加工基準軸心に拘束すると、条材のガイドローラ８、９によって拘束された部分は加工基準軸心上に保持されるが、その他の部分は必ずしも加工基準軸心上に位置するとは限らず、特に、加熱部は加工基準軸心から変位することが多い。この場合に対しても本発明を適用することが可能である。すなわち、ガイドローラ８、９でそれぞれ保持した条材部分を、加熱部で切り離した片持ち梁とみなし、それぞれの自由端の変位量を計算するに当たっては条材が冷間時に持っていた曲がりを考慮し、求めた変位量を矯正するように、各条材部分に加える矯正用の変位或いは荷重を求め、その矯正用の変位或いは荷重を各条材部分に加えた状態で増肉加工することにより、増肉加工中の加熱部に生じる恐れのある段差を抑制して、曲がりの発生を防止できる。
【００７３】
【実施例】
［実施例１］
▲１▼ 増肉加工装置
図６（ａ）（ｂ）に示す寸法の増肉加工装置（中子なし）
▲２▼ 増肉条件
供試条材：３００ｍｍ角×１２ｍｍ厚さ×１５０００ｍｍ長さの角形鋼管
増肉長さＬ_Z＝１１５０ｍｍ、３ヶ所増肉
増肉率β＝１００％
【００７４】
▲３▼ 矯正なしでの増肉
加圧ローラ２１、３１による押し上げ量を０に設定し、増肉加工を行ったところ、得られた増肉条材は全長に対して１１ｍｍ下向きに曲がっていた。
【００７５】
▲４▼ 変位量の計算及び矯正用変位の計算
加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ片持ち梁とみなして、自由端の変位量を増肉開始時及び終了時について計算し、表１に示す結果を得た。また、増肉開始時及び終了時についてそれぞれ、計算で求めた変位量を０に矯正するための加圧ローラ２１、３１による押し上げ量（矯正用変位）Δｙを計算し、表１に示す結果を得た。なお、表１及び後述する表２〜表６において、「固定側」は、加熱部５の後ろに位置する後側条材部分１ａに関するものであり、「移動側」は、加熱部５の前に位置する前側条材部分１ｂに関するものである。また、表中の単位はｍｍである。
【００７６】
【表１】

【００７７】
▲５▼ 押し上げ量の設定
固定側（後側条材部分１ａ）については、増肉開始時の押し上げ量と、増肉終了時の押し上げ量の平均値を矯正用の押し上げ量Δｙ_mと設定した。すなわち、
Δｙ_m＝（０．０２１５＋０．３７４）／２≒０．２（ｍｍ）
と設定した。一方、移動側（前側条材部分１ｂ）は変位量が微小であるので、特に矯正は必要ないと判断し、押し上げ量は０に設定した。
【００７８】
▲６▼ 増肉加工及び結果
増肉加工の開始前に、第一曲がり矯正手段の加圧ローラ２１で後側条材部分１ａを設定した押し上げ量Δｙ_m＝０．２ｍｍだけ押し上げ、その状態に保持して増肉加工を行った。増肉加工後、増肉条材の全長に対する曲がりを測定したところ、±４ｍｍであり、矯正しない場合に比べて、曲がりを大幅に減少させることができた。
【００７９】
［実施例２］
▲１▼ 増肉加工装置
図６（ａ）（ｂ）に示す寸法の増肉加工装置（中子なし）
▲２▼ 増肉条件
供試条材：２５０ｍｍ角×９ｍｍ厚さ×１５０００ｍｍ長さの角形鋼管
増肉長さＬ_Z＝８５０ｍｍ、３ヶ所増肉
増肉率β＝１００％
【００８０】
▲３▼ 矯正なしでの増肉
加圧ローラ２１、３１による押し上げ量を０に設定し、増肉加工を行ったところ、得られた増肉条材は全長に対して１２ｍｍ下向きに曲がっていた。
【００８１】
▲４▼ 変位量の計算及び矯正用変位の計算
増肉加工時の加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ片持ち梁とみなして、自由端の変位量を増肉開始時及び終了時について計算し、表２に示す結果を得た。また、増肉開始時及び終了時についてそれぞれ、計算で求めた変位量を０に矯正するための加圧ローラ２１、３１による押し上げ量（矯正用変位）Δｙを計算し、表２に示す結果を得た。
【００８２】
▲５▼ 押し上げ量の設定
固定側（後側条材部分１ａ）については、増肉開始時の押し上げ量と、増肉終了時の押し上げ量の平均値を矯正用の押し上げ量Δｙ_mと設定した。すなわち、
Δｙ_m＝（０．０３０７＋０．３６５）／２≒０．２（ｍｍ）
と設定した。一方、移動側（前側条材部分１ｂ）は変位量が微小であるので、特に矯正は必要ないと判断し、押し上げ量は０に設定した。
【００８３】
【表２】

【００８４】
▲６▼ 増肉加工及び結果
増肉加工の開始前に、第一曲がり矯正手段の加圧ローラ２１で後側条材部分１ａを設定した押し上げ量Δｙ_m＝０．２ｍｍだけ押し上げ、その状態に保持して増肉加工を行った。増肉加工後、増肉条材の全長に対する曲がりを測定したところ、±４ｍｍであり、矯正なしに比べて曲がりを大幅に減少させることができた。
【００８５】
［実施例３］
▲１▼ 増肉加工装置
図６（ａ）（ｂ）に示す寸法の増肉加工装置（中子なし）
▲２▼ 増肉条件
供試条材：１７５ｍｍ角×９ｍｍ厚さ×１２０００ｍｍ長さの角形鋼管
増肉長さＬ_Z＝５５０ｍｍ、３ヶ所増肉
増肉率β＝６６．７％
【００８６】
▲３▼ 矯正なしでの増肉
加圧ローラ２１、３１による押し上げ量を０に設定し、増肉加工を行ったところ、得られた増肉条材は全長に対して１０．５ｍｍ下向きに曲がっていた。
【００８７】
▲４▼ 変位量の計算及び矯正用変位の計算
増肉加工時の加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ片持ち梁とみなして、自由端の変位量を増肉開始時及び終了時について計算し、表３に示す結果を得た。また、増肉開始時及び終了時についてそれぞれ、計算で求めた変位量を０に矯正するための加圧ローラ２１、３１による押し上げ量（矯正用変位）Δｙを計算し、表３に示す結果を得た。
【００８８】
【表３】

【００８９】
▲５▼ 押し上げ量の設定
固定側（後側条材部分１ａ）については、増肉開始時の押し上げ量と、増肉終了時の押し上げ量の平均値を矯正用の押し上げ量Δｙ_mと設定した。すなわち、
Δｙ_m＝（０．０６４６＋０．４１９）／２≒０．２４（ｍｍ）
と設定した。一方、移動側（前側条材部分１ｂ）は変位量が微小であるので、特に矯正は必要ないと判断し、押し上げ量は０に設定した。
【００９０】
▲６▼ 増肉加工及び結果
増肉加工の開始前に、第一曲がり矯正手段の加圧ローラ２１で後側条材部分１ａを設定した押し上げ量Δｙ_m＝０．２４ｍｍだけ押し上げ、その状態に保持して増肉加工を行った。増肉加工後、増肉条材の全長に対する曲がりを測定したところ、±３ｍｍであり、矯正なしに比べて曲がりを大幅に減少させることができた。
【００９１】
［実施例４］
▲１▼ 増肉加工装置
図６（ａ）（ｂ）に示す寸法の増肉加工装置（中子あり）
中子：重量Ｗ＝５００ｋｇ、長さＬ＝１４６０ｍｍ
▲２▼ 増肉条件
供試条材：３００ｍｍ角×１２ｍｍ厚さ×１５０００ｍｍ長さの角形鋼管
増肉長さＬ_Z＝１１５０ｍｍ、３ヶ所増肉
増肉率β＝１００％
【００９２】
▲３▼ 矯正なしでの増肉
加圧ローラ２１、３１による押し上げ量を０に設定し、増肉加工を行ったところ、得られた増肉条材は全長に対して７．５ｍｍ下向きに曲がっていた。
【００９３】
▲４▼ 変位量の計算及び矯正用変位の計算
増肉開始時の加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ片持ち梁とみなして、自由端の変位量を増肉開始時について計算し、表４に示す結果を得た。また、増肉終了時には条材が中子と一体となった両持ち梁とみなして、加熱部の変位量を計算し表４の結果を得た。更に、増肉開始時及び終了時についてそれぞれ、計算で求めた変位量を０に矯正するための加圧ローラ２１、３１による押し上げ量（矯正用変位）Δｙを計算し、表４に示す結果を得た。
【００９４】
【表４】

【００９５】
▲５▼ 押し上げ量の設定
固定側（後側条材部分１ａ）については、増肉開始時の押し上げ量を矯正用の押し上げ量Δｙ_mと設定した。すなわち、
Δｙ_m＝０．１８２≒０．１８（ｍｍ）
と設定した。一方、移動側（前側条材部分１ｂ）は変位量が微小であるので、特に矯正は必要ないと判断し、押し上げ量は０に設定した。
【００９６】
▲６▼ 増肉加工及び結果
増肉加工の開始前に、第一曲がり矯正手段の加圧ローラ２１で後側条材部分１ａを設定した押し上げ量Δｙ_m＝０．１８ｍｍだけ押し上げ、その状態に保持して増肉加工を行った。増肉加工後、増肉条材の全長に対する曲がりを測定したところ、±３ｍｍであり、矯正なしに比べて曲がりを大幅に減少させることができた。
【００９７】
［実施例５］
▲１▼ 増肉加工装置
図６（ａ）（ｂ）に示す寸法の増肉加工装置（中子あり）
中子：重量Ｗ＝４００ｋｇ、長さＬ＝１３５０ｍｍ
▲２▼ 増肉条件
供試条材：２５０ｍｍ角×９ｍｍ厚さ×１５０００ｍｍ長さの角形鋼管
増肉長さＬ_Z＝８５０ｍｍ、３ヶ所増肉
増肉率β＝１００％
【００９８】
▲３▼ 矯正なしでの増肉
加圧ローラ２１、３１による押し上げ量を０に設定し、増肉加工を行ったところ、得られた増肉条材は全長に対して８．０ｍｍ下向きに曲がっていた。
【００９９】
▲４▼ 変位量の計算及び矯正用変位の計算
増肉開始時の加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ片持ち梁とみなして、自由端の変位量を増肉開始時について計算し、表５に示す結果を得た。また、増肉終了時には条材が中子と一体となった両持ち梁とみなして、加熱部の変位量を計算し表５の結果を得た。更に、増肉開始時及び終了時についてそれぞれ、計算で求めた変位量を０に矯正するための加圧ローラ２１、３１による押し上げ量（矯正用変位）Δｙを計算し、表５に示す結果を得た。
【０１００】
【表５】

【０１０１】
▲５▼ 押し上げ量の設定
固定側（後側条材部分１ａ）については、増肉開始時の押し上げ量を矯正用の押し上げ量Δｙ_mと設定した。すなわち、
Δｙ_m＝０．３２４≒０．３２（ｍｍ）
と設定した。一方、移動側（前側条材部分１ｂ）は変位量が微小であるので、特に矯正は必要ないと判断し、押し上げ量は０に設定した。
【０１０２】
▲６▼ 増肉加工及び結果
増肉加工の開始前に、第一曲がり矯正手段の加圧ローラ２１で後側条材部分１ａを設定した押し上げ量Δｙ_m＝０．３２ｍｍだけ押し上げ、その状態に保持して増肉加工を行った。増肉加工後、増肉条材の全長に対する曲がりを測定したところ、±３．５ｍｍであり、矯正なしに比べて曲がりを大幅に減少させることができた。
【０１０３】
［実施例６］
▲１▼ 増肉加工装置
図６（ａ）（ｂ）に示す寸法の増肉加工装置（中子あり）
中子：重量Ｗ＝４００ｋｇ、長さＬ＝１３５０ｍｍ
▲２▼ 増肉条件
供試条材：１７５ｍｍ角×９ｍｍ厚さ×１２０００ｍｍ長さの角形鋼管
増肉長さＬ_Z＝５５０ｍｍ、３ヶ所増肉
増肉率β＝６６．７％
【０１０４】
▲３▼ 矯正なしでの増肉
加圧ローラ２１、３１による押し上げ量を０に設定し、増肉加工を行ったところ、得られた増肉条材は全長に対して２４ｍｍ下向きに曲がっていた。
【０１０５】
▲４▼ 変位量の計算及び矯正用変位の計算
増肉開始時の加熱部５の両側の条材部分１ａ、１ｂをそれぞれ片持ち梁とみなして、自由端の変位量を増肉開始時について計算し、表６に示す結果を得た。また、増肉終了時には条材が中子と一体となった両持ち梁とみなして、加熱部の変位量を計算し表６の結果を得た。更に、増肉開始時及び終了時についてそれぞれ、計算で求めた変位量を０に矯正するための加圧ローラ２１、３１による押し上げ量（矯正用変位）Δｙを計算し、表６に示す結果を得た。
【０１０６】
【表６】

【０１０７】
▲５▼ 押し上げ量の設定
固定側（後側条材部分１ａ）については、増肉開始時の押し上げ量を矯正用の押し上げ量Δｙ_mと設定した。すなわち、
Δｙ_m＝０．６２４≒０．６２（ｍｍ）
と設定した。一方、移動側（前側条材部分１ｂ）は変位量が微小であるので、特に矯正は必要ないと判断し、押し上げ量は０に設定した。
【０１０８】
▲６▼ 増肉加工及び結果
増肉加工の開始前に、第一曲がり矯正手段の加圧ローラ２１で後側条材部分１ａを設定した押し上げ量Δｙ_m＝０．６２ｍｍだけ押し上げ、その状態に保持して増肉加工を行った。増肉加工後、増肉条材の全長に対する曲がりを測定したところ、±４．５ｍｍであり、矯正なしに比べて曲がりを大幅に減少させることができた。
【０１０９】
【発明の効果】
以上のように、本発明方法は、金属条材の加熱部の最軟部の両側に位置する前側条材部分と後側条材部分をそれぞれ、前記最軟部で切り離され、その最軟部側を自由端とする２本の片持ち梁とみなし、それぞれの片持ち梁に作用する自重によって、或いは中子を用いる場合には片持ち梁に作用する自重及び中子による荷重によって、各片持ち梁の自由端に生じる加工基準軸心からの変位量を計算すると共に、その変位量に基づいて、片持ち梁の自由端の変位を修正するように前記片持ち梁に加える矯正用変位、荷重若しくは曲げモーメントを求め、２本の片持ち梁について求めた二つの矯正用変位、荷重若しくは曲げモーメントをそれぞれ、対応する前側条材部分及び後側条材部分に加えた状態で増肉加工を行う構成としたことにより、増肉加工時に実際に条材に生じるたわみ変形にきわめて近似した計算によってたわみ矯正を行うことができ、従って、増肉加工中における加熱部を加工基準軸心の近傍に矯正して、加熱部に生じる恐れのある段差を抑制でき、曲がりの発生を防止しながら増肉加工を行うことができる。従って、本発明方法は、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】本発明方法の原理を説明するもので、（ａ）は増肉加工中の状態を示す概略側面図、（ｂ）は片持ち梁とみなした条材部分１ａ、１ｂに生じる変位を示す概略側面図、（ｃ）はその変位を矯正した状態を示す概略側面図
【図２】図１（ｂ）に示す条材部分１ａ、１ｂの自由端の変位量と加熱部の位置との関係を示すグラフ
【図３】増肉開始時の変位量の計算条件を説明するもので、（ａ）は増肉開始時の状態を示す概略側面図、（ｂ）は片持ち梁とみなした条材部分１ａに作用する自重及び変位を示す概略側面図、（ｃ）は片持ち梁とみなした条材部分１ｂに作用する自重及び変位を示す概略側面図
【図４】増肉終了時の変位量の計算条件を説明するもので、（ａ）は増肉終了時の状態を示す概略側面図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は片持ち梁とみなした条材部分１ａに作用する自重、荷重、及び変位を示す概略側面図、（ｃ）は片持ち梁とみなした条材部分１ｂに作用する自重及び変位を示す概略側面図
【図５】増肉開始時の変位量の計算条件を説明するもので、（ａ）は増肉開始時の状態を示す概略側面図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は片持ち梁とみなした条材部分１ａに作用する自重、荷重、及び変位を示す概略側面図、（ｅ）（ｆ）（ｇ）は片持ち梁とみなした条材部分１ｂに作用する自重、荷重、及び変位を示す概略側面図
【図６】実施例１〜６に用いる増肉加工装置を示すもので、（ａ）は増肉開始時の概略側面図、（ｂ）は増肉終了時の概略側面図
【図７】本発明方法に使用する増肉加工装置の１例を示す概略垂直断面図
【図８】図７の矢印Ａ−Ａ方向の概略断面図
【図９】本発明方法に使用する増肉加工装置の他の例を示す概略垂直断面図
【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
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中子（熱処理用ダイス）
２０第一曲がり矯正手段
２１加圧ローラ
２３加圧シリンダ
３０第二曲がり矯正手段
３１加圧ローラ
３３加圧シリンダ

Claims

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、前記金属条材の加熱部の両側に位置する前側条材部分と後側条材部分をそれぞれ、前記加熱部で切り離され、その加熱部側を自由端とする２本の片持ち梁とみなし、それぞれの片持ち梁について、その片持ち梁に作用する自重によって片持ち梁の自由端に生じる加工基準軸心からの変位量を計算し、次いで、その片持ち梁に矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントを加えることによって、その片持ち梁の自由端を先に計算した変位量を生じる方向とは逆方向に矯正移動させるものとして、その片持ち梁に加える矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントの大きさを、先に計算した変位量に基づいて設定し、その設定した大きさの変位、荷重若しくは曲げモーメントを、対応する前側条材部分又は後側条材部分に加えた状態で増肉加工を行うことで加熱部に生じる恐れのある段差を抑制し、曲が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。
増肉加工すべき金属条材である金属管の、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中子を配設しておき、その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、前記金属条材の加熱部の両側に位置する前側条材部分と後側条材部分をそれぞれ、前記加熱部で切り離され、その加熱部側を自由端とする２本の片持ち梁とみなし、それぞれの片持ち梁について、その片持ち梁に作用する自重及び前記中子による荷重によって片持ち梁の自由端に生じる加工基準軸心からの変位量を計算し、次いで、その片持ち梁に矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントを加えることによって、その片持ち梁の自由端を先に計算した変位量を生じる方向とは逆方向に矯正移動させるものとして、その片持ち梁に加える矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントの大きさを、先に計算した変位量に基づいて設定し、その設定した大きさの変位、荷重若しくは曲げモーメントを、対応する前側条材部分又は後側条材部分に加えた状態で増肉加工を行うことで加熱部に生じる恐れのある段差を抑制し、曲が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。
前記前側条材部分及び後側条材部分に加える矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントを、増肉加工中、一定に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の金属条材の増肉加工方法。
前記前側条材部分及び後側条材部分に加える矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントの大きさを設定するに当たって、加熱部が増肉開始位置にある場合と増肉終了位置にある場合についてそれぞれ、前記前側条材部分及び後側条材部分を片持ち梁とみなして、その片持ち梁の自由端に生じる加工基準軸心からの変位量を計算し、増肉開始位置及び増肉終了位置のそれぞれについて求めた変位量に基づいて、前記矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントの大きさを設定することを特徴とする請求項３記載の金属条材の増肉加工方法。
前記前側条材部分及び後側条材部分に加える矯正用の変位、荷重若しくは曲げモーメントの大きさが、加熱部の位置に応じて変化する片持ち梁の自由端の変位量に応じた値となるようにプログラム的に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の金属条材の増肉加工方法。