(57)【要約】【課題】パイプ状の長尺ワークに捩り加工を容易に施すことができる長尺ワークの捩り加工方法を提供する。【解決手段】長尺ワークの捩り加工方法は、長尺ワーク１、５、７の周りを回る連続的又は断続的な螺旋状のライン２、４、６、８に沿って長尺ワーク１、５、７の外側を加熱する工程を備える。内側を完全に囲う側壁で構成されたパイプ状の長尺ワーク１、５や、内側を部分的に囲う側壁で構成されたチャンネル型の長尺ワーク７が加工の対象となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側を完全に又は部分的に囲う側壁で構成された長尺ワークの捩り加工方法であって、該側壁の外側を回る連続的又は断続的な螺旋状のラインに沿って該長尺ワークの外側を加熱することを特徴とする長尺ワークの捩り加工方法。
【請求項２】
前記長尺ワークの外側の加熱は、レーザ光又は高周波電磁誘導を利用した加熱コイルにより行われることを特徴とする請求項１に記載の長尺ワークの捩り加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側を完全に又は部分的に囲う側壁で構成された長尺ワークに捩れを生じさせる長尺ワークの捩り加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板にレーザ光を照射し、その熱応力による塑性変形を利用して曲げ加工を行うレーザフォーミングの技術が知られている。この技術によれば、レーザ光の照射軌跡や照射量に応じ、種々の形状に加工することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、金属板に対してレーザ光を同心円状、渦巻き状、楕円状等に、又は閉曲線を多重に描くように照射することにより、球状、卵状、ラグビーボール状等の自由曲面を形成し得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−０４２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなレーザ光を用いた加工として、パイプ状の長尺ワークに捩る方向へ変形を生じさせる加工は、未だに行われていない。かかる捩り加工を行うことができれば、長尺ワークに生じた捩れ方向の誤差の修正や、捩れ方向への変形を要するような加工を、レーザ光を照射するだけで容易に行うことが可能となるので、好都合である。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、パイプ状の長尺ワークに捩り加工を容易に施すことができる長尺ワークの捩り加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の長尺ワークの捩り加工方法は、内側を完全に又は部分的に囲う側壁で構成された長尺ワークの捩り加工方法であって、該側壁の外側を回る連続的又は断続的な螺旋状のラインに沿って該長尺ワークの外側を加熱することを特徴とする。
【０００８】
ここで、「内側を完全に又は部分的に囲う側壁で構成された長尺ワーク」としては、内側を完全に囲うパイプ状の側壁で構成された丸パイプや角パイプのような長尺ワークの他、内側を部分的に覆う３つの側壁で構成されたチャンネル型の長尺ワーク等も該当する。
【０００９】
また、「螺旋状のライン」は、長尺ワークの外側を回りながらその軸線方向に進んでいくときにできる空間曲線を意味する。したがって、「螺旋状のライン」には、例えば、丸パイプ状の長尺ワークの側面を回りながらその軸線方向に一定の速度で進んでいくときにできる渦巻状の空間曲線の他、角パイプ状の長尺ワークの各側面を周りながらその軸線方向に一定の速度で進んでいくときにできる空間曲線や、角パイプ状の長尺ワークの各側面が交わる各交線（側稜）に対して一定の角度で交差する直線により構成される空間曲線等が含まれる。
【００１０】
本発明において、長尺ワークの加熱部分は、加熱時に膨張し、冷却するときに加熱前よりも収縮することにより塑性変形する。そして、加熱が螺旋状のラインに沿って行われるので、該ライン上の各加熱部分でかかる塑性変形が生じる。これにより、長尺ワークは、全体として捩り方向へ変形する。
【００１１】
したがって、本発明によれば、長尺ワークの外側を螺旋状に加熱するだけで、容易に長尺ワークに対して捩り加工を施すことができる。なお、この捩り加工における変形量は、螺旋のピッチ、加熱の程度等を適宜選択することにより調整することができる。
【００１２】
本発明において、前記長尺ワークの外側の加熱は、レーザ光又は高周波電磁誘導を利用した加熱コイルにより行われてもよい。これによれば、従来の加熱による曲げ加工等で使用されるレーザ装置や高周波誘導加熱コイルを用いて、容易に捩り加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法を示す斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法を示す斜視図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法を示す斜視図である。
【図５】長尺ワークの加熱に加熱コイルを用いている様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、第１実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法は、長尺ワーク１の周りを回る連続的な螺旋状のライン２に沿って長尺ワーク１の外周を加熱する工程を備える。長尺ワーク１は、角パイプ状のものであり、内側を完全に囲う４つの側壁で構成される。
【００１５】
また、長尺ワーク１は、長さ方向において湾曲した形状を有する。長尺ワーク１は、その加熱時に加熱部分が膨張し、その後の自然冷却時に加熱前よりも収縮して塑性変形する金属等の材質で構成される。
【００１６】
螺旋状のライン２は、図１に示すように、長尺ワーク１の隣接する側面同士の交線である４本の各側稜３に対してそれぞれ一定の角度αを成す各側面上の直線が連続したもとして構成される。
【００１７】
長尺ワーク１の加熱には、レーザ光Ｌが用いられる。加熱は、例えば、レーザ光Ｌを一定方向に向けて照射しながら、長尺ワーク１に対するレーザ光Ｌの照射が螺旋状のライン２に沿って行われるように、長尺ワーク１を移動させることにより行うことができる。長尺ワーク１の移動には、その軸線を中心とする回転移動と、軸線方向への移動とが含まれる。
【００１８】
ただし、長尺ワーク１は湾曲しているので、レーザ光Ｌを長尺ワーク１に照射する間、レーザ光Ｌが照射される長尺ワーク１の部分の軸線がレーザ光Ｌに対して常に一定の位置関係を保持するように、長尺ワーク１とレーザ光Ｌの光源との位置関係が調整される。
【００１９】
長尺ワーク１の捩り加工を行う際には、このようにして、レーザ光Ｌの照射による加熱が螺旋状のライン２に沿って行われるように、長尺ワーク１に対してレーザ光Ｌが照射される。このとき、レーザ光Ｌの照射により順次加熱される長尺ワーク１の部分は、加熱時に膨張し、その後の自然冷却時に加熱前よりも収縮して塑性変形する。
【００２０】
これにより、長尺ワーク１は、捩れるように変形する。捩れの方向は、螺旋状のライン２上を、長尺ワーク１の一方の端部から他方の端部に向かって移動するとき、移動方向に対して、各移動位置が旋回する方向に該他方の端部が回転するような方向となる。すなわち、長尺ワーク１は、全体として、螺旋に沿って捩じる方向に変形する。したがって、螺旋の旋回方向によって、長尺ワーク１の捩れ方向が決まる。
【００２１】
図１の例では、長尺ワーク１の一方の端部から他方の端部の方へ螺旋状のライン２上を移動するとき、各移動位置は、移動方向に対して右回りに旋回する。このため、長尺ワーク１は、矢印Ａで示されるように、一方の端部から見たとき、他方の端部が右回りに回転する方向に捩れるような変形を生じる。
【００２２】
なお、捩り変形量は、長尺ワーク１の横断面の寸法や形状、長尺ワーク１に対するレーザ光Ｌの照射量、加熱部分が形成する螺旋状のライン２のピッチＰ等により異なる。したがって、長尺ワーク１の捩り加工を行う際には、長尺ワーク１の幾何学的形態や性状と、長尺ワーク１に付与したい捩り変形量等に応じ、レーザ光Ｌの照射量や照射回数、螺旋のピッチＰ等が選択される。
【００２３】
本実施形態の長尺ワークの捩り加工方法によれば、湾曲している長尺ワーク１に対し、適切なピッチＰ及び旋回方向の螺旋状のライン２に沿って適切な照射量のレーザ光Ｌを照射するだけで、長尺ワーク１に対し、所望の捩り方向及び所望量の捩り変形を生じさせることができる。
【００２４】
したがって、例えば、長尺ワーク１の湾曲した中心軸線が、製造時に生じた誤差により、１つの平面上に存在しない場合でも、その長尺ワーク１に対して、捩り方向の変形を付与することにより、中心軸線が１つの平面上に存在するように、長尺ワーク１の形状を矯正することができる。
【００２５】
また、長尺ワーク１を用いた少量ロットの製品の生産において、長尺ワーク１に対して所定の捩り方向に所定量の捩り加工を施す必要がある場合には、レーザ光Ｌを長尺ワーク１に対して適切に照射するだけで、そのような捩り加工を容易に長尺ワーク１に対して施すことができる。
【００２６】
図２は、本発明の第２実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法を示す斜視図である。この実施形態では、長尺ワーク１に対するレーザ光Ｌの照射は、断続的な螺旋状のライン４に沿って断続的に行われる。これ以外の点については、図１を用いて説明した第１実施形態の場合と同様である。これによっても、図１の実施形態の場合と同様に、長尺ワーク１に対して、容易に所望方向及び所望量での捩り加工を行うことができる。
【００２７】
図３は、本発明の第３実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法を示す斜視図である。この実施形態では、捩り加工が施される長尺ワーク５が、上述の図１又は図２の実施形態における長尺ワーク１と異なる。すなわち、長尺ワーク５は、内側を完全に囲うパイプ状の側壁で構成された丸パイプ型のものである。
【００２８】
本実施形態では、レーザ光Ｌによる加熱がそれ沿って行われる螺旋状のライン６は、長尺ワーク５の側面を回りながらその軸線方向に一定の速度で進んでいくときにできる渦巻状の螺旋となる。
【００２９】
したがって、本実施形態の場合、レーザ光Ｌに対し、長尺ワーク５を長さ方向に所定の速度で、かつ軸線の周りに所定の回転速度で移動させることにより、螺旋状のライン６に沿った加熱を行うことができる。他の点については、図１を用いて説明した第１実施形態の場合と同様である。本実施形態の場合も、長尺ワーク５に対して、容易に所望の捩れ方向及び所望量の捩り加工を行うことができる。
【００３０】
図４は、本発明の第４実施形態に係る長尺ワークの捩り加工方法を示す斜視図である。本実施形態では、捩り加工が施される長尺ワーク７は、横断面がコの字の形状であるチャンネル型のものである。すなわち、長尺ワーク７は、内側を部分的に囲う３つの側壁で構成される。この場合、レーザ光Ｌは、長尺ワーク７の３つの側壁の外側にのみ照射され、内側には照射されない。
【００３１】
したがって、レーザ光Ｌによる加熱の軌跡を示す螺旋状のライン８は、断続的なものとなる。本実施形態の場合も、長尺ワーク７に対して、容易に所望方向及び所望量の捩り加工を施すことができる。
【００３２】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、本発明による捩り加工方法の加工対象となる内側を完全に囲う側壁で構成されたパイプ状の長尺ワークは、横断面が矩形状や円形のものに限らず、多角形状のものや、半円状のもの、楕円状のものであってもよい。
【００３３】
また、加工対象となる長尺ワークは、パイプ状のものやチャンネル型のものに限らず、横断面がＬ字形状であるアングル型のものであってもよい。この場合、長尺ワークは、内側を部分的に囲う２つの側壁で構成される。また、長尺ワークの加熱には、図５に示すように、高周波電磁誘導を利用した加熱コイル９を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１、５、７…長尺ワーク、２、４、６、８…螺旋状のライン、９…加熱コイル、Ｌ…レーザ光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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