(57)【要約】【課題】側辺部に切欠部を有する金属板を湾曲させ、対向する側辺部同士が不連続に当接する場合に、良好に両側辺部同士を接合し、管状部材を形成することができる管状部材の製造方法を提供することである。【解決手段】金属板１０を湾曲させて、対向する側辺部１０ａ，１０ｂに、加熱導体５の直線部５ａ，５ｂを近接対向させる。直線部５ａ，５ｂは、側辺部１０ａ，１０ｂの長手方向Ａ１に沿って平行に配置されている。金属板１０を長手方向Ａ１に沿って移動させ、側辺部１０ａ，１０ｂを、順次加熱導体５の直線部５ａ，５ｂに対向させる。加熱導体５に高周波電流を供給し、側辺部１０ａ，１０ｂに高周波誘導電流を集中的に励起させる。その後、押圧部材３で側辺部１０ａ，１０ｂが接近する方向に金属板１０を押圧し、溶融した側辺部１０ａ，１０ｂを接合する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側辺の途中の部位に切欠部を有する金属板を、前記側辺がのびる方向と平行な軸線周りに湾曲させ、対向する側辺同士を突き合わせて接合し、管状部材を製造する方法であって、
直線部を有する加熱導体を使用し、前記直線部を、金属板における前記側辺がのびる方向と平行に配置し、加熱導体に高周波電流を供給し、
加熱導体と金属板とを、前記側辺がのびる方向に相対移動させて、
加熱導体の直線部を、前記対向する両側辺に沿って順次近接対向させ、
前記両側辺を誘導加熱し、さらに、前記側辺同士を接近させる方向に、押圧手段で前記金属板を押圧することを特徴とする管状部材の製造方法。
【請求項２】
加熱導体の直線部が金属板の前記側辺に対向している間のみ、加熱導体に高周波電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の管状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側辺に切欠部を有する金属板を湾曲させて管状に構成し、対向する側辺同士を加熱及び押圧して接合する管状部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板を湾曲させて管状部材を製造する場合、図１２に示す様に、まず最初に、金属板８０を湾曲させ、側辺部８０ａ，８０ｂの一端をアーク溶接で固着し、環状部分を構成する。すなわち、金属板８０の側辺部８０ａ，８０ｂの一端は、アーク溶接部８３で固着される。金属板８０の一端は環状構造を呈しているが、アーク溶接部８３から離れるにつれて、徐々に開いている。
【０００３】
この金属板８０を、環状に形成した側から順に、スクイズロールと呼ばれる２つのローラ８１ａ，８１ｂの間を通過させる。湾曲した金属板８０が、ローラ８１ａ，８１ｂの間を通過すると、金属板８０の側辺部８０ａ，８０ｂが接近して互いに押圧されて密着する。
【０００４】
さらに、湾曲した金属板８０の周囲に、高周波電流が供給される環状の加熱導体８２を配置し、金属板８０に高周波誘導電流８４を励起させる。高周波誘導電流８４は、環状の加熱導体８２に近接対向する部位に沿って流れようとするが、側辺部８０ａと側辺部８０ｂの間にはスリット８５が生じているため、高周波誘導電流８４は環状に流れることができない。そのため、高周波誘導電流８４は、図１２（ａ）において多数の矢印で示す様に、アーク溶接部８３まで迂回して流れる。
【０００５】
そして、アーク溶接部８３及びその周辺の部位が昇温して溶融する。さらに、金属板８０が矢印Ａで示す方向へ移動し、ローラ８１ａ，８１ｂで加圧されると、側辺部８０ａ，８０ｂの密着部分における、アーク溶接部８３に近い部位から順に接合されていく。すなわち、アーク溶接部８３から順に、金属板８０の側辺部８０ａ，８０ｂが順に接合され、管状部材が形成される。
このような技術は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００６】
また、環状の加熱導体８２を使用する代わりに、図１３（ａ）に示す様に、金属板８０の側辺部８０ａ，８０ｂに、各々接触子８６ａ，８６ｂを取付け、接触子８６ａ，８６ｂを介して、側辺部８０ａ，８０ｂに高周波電流を供給する構成が、特許文献３に開示されている。
【０００７】
特許文献１〜３に開示されている技術によって、金属板８０から管状部材を構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２３８６８号公報
【特許文献２】特開平７−８８６６２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図１２（ｂ）に示す様に、金属板８０の側辺部８０ａ，８０ｂに、切欠部８９ａ，８９ｂが形成されている場合には、側辺部８０ａ，８０ｂは、アーク溶接部８３から切欠部８９ａ，８９ｂの手前のＰ１点までは良好に接合されるが、切欠部８９ａ，８９ｂを越えたＰ２点以降は、接合されない。
【００１０】
すなわち、アーク溶接部８３からＰ１点までは、連続的に高周波誘導電流が流れて昇温し、接合されるが、切欠部８９ａ，８９ｂによって、この連続的な接合が途切れてしまう。そのため、Ｐ２点が新たな接合の起点となる。ところが、Ｐ２点では、アーク溶接部８３のように側辺部８０ａ，８０ｂが、予め接合されていないため、高周波誘導電流８４が非常に流れにくく、高周波誘導電流８４は、接合されているＰ１点まで迂回して流れる。よって、Ｐ２点以降の側辺部８０ａ，８０ｂは昇温しにくく、溶融されないため、ローラ８１ａ，８１ｂで加圧しても接合されない。
【００１１】
同様に、図１３（ｂ）に示す様に、接触子８６ａ，８６ｂを使用して、金属板８０に直接高周波電流８８を供給しても、高周波電流８８は、Ｐ１点まで迂回してしまい、Ｐ２点にはほとんど流れない。そのため、Ｐ２点以降の側辺部８０ａ，８０ｂは昇温しにくく、溶融されず、両側辺部８０ａ，８０ｂを接合することができない。
【００１２】
そこで本発明は、側辺部に切欠部を有する金属板を湾曲させ、対向する側辺部同士が不連続に当接する場合に、良好に両側辺部同士を接合し、管状部材を形成することができる管状部材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、側辺の途中の部位に切欠部を有する金属板を、前記側辺がのびる方向と平行な軸線周りに湾曲させ、対向する側辺同士を突き合わせて接合し、管状部材を製造する方法であって、直線部を有する加熱導体を使用し、前記直線部を、金属板における前記側辺がのびる方向と平行に配置し、加熱導体に高周波電流を供給し、加熱導体と金属板とを、前記側辺がのびる方向に相対移動させて、加熱導体の直線部を、前記対向する両側辺に沿って順次近接対向させ、前記両側辺を誘導加熱し、さらに、前記側辺同士を接近させる方向に、押圧手段で前記金属板を押圧することを特徴とする管状部材の製造方法である。
【００１４】
請求項１に記載の発明では、高周波電流が流れる加熱導体の直線部を、湾曲した金属板の両側辺に沿って順次近接対向させるので、金属板の両側辺には、高周波誘導電流が励起され、両側辺が良好に誘導加熱される。すなわち、金属板の両側辺に、加熱導体の直線部が近接対向することにより、金属板に励起される高周波誘導電流は、両側辺に集中する。そのため、両側辺が効率よく昇温し溶融する。そして、溶融した側辺同士を接近させる方向に、押圧手段で金属板を押圧するので、対向する側辺同士が良好に接合される。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、加熱導体の直線部が、金属板の前記側辺に対向している間のみ、加熱導体に高周波電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の管状部材の製造方法である。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、加熱導体の直線部が金属板の前記側辺に対向している間のみ加熱導体に高周波電流を供給するので、節電効果が高い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の管状部材の製造方法を実施すると、金属板の両側辺に高周波誘導電流が集中して励起され、両側辺が良好に誘導加熱される。また、昇温した側辺同士を接近させる方向に、押圧手段で金属板を押圧するので、対向する側辺同士が良好に接合される。その際、金属板の側辺に切欠があり、金属板を湾曲させて、対向する側辺同士が不連続に当接しても、高周波誘導電流は側辺に集中して励起されるので、側辺は効率よく昇温して溶融し、側辺同士を良好に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】金属板の斜視図である。
【図２】金属板を湾曲加工する過程を示す正面図であり、（ａ）は、湾曲加工機に金属板を配置した状態を示し、（ｂ）は、金属板の湾曲加工を開始した状態を示し、（ｃ）は、湾曲加工された金属板を示す。
【図３】本発明に係る管状部材の製造方法を実施して、金属板から管状部材を製造する途中の状態を示す斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】湾曲した金属板と、管状部材製造装置の平面図である。
【図６】図５において、金属板の最も前端側の側辺部が、加熱導体の直線部に対向している状態を示す平面図である。
【図７】管状部材製造装置の両ローラ間で、湾曲した金属板の一端が押圧されている状態を示す平面図である。
【図８】金属板が管状部材製造装置を通過し、管状部材が製造された状態を示す平面図である。
【図９】製造された管状部材の斜視図である。
【図１０】図１とは別の金属板の斜視図である。
【図１１】（ａ）は、図１０の金属板を湾曲させて、側辺部同士を近接対向させ、管状部材製造装置で管状部材を製造する途中の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、完成した管状部材の斜視図である。
【図１２】従来の手法により、金属板から管状部材を製造する途中の状態を示す平面図であり、（ａ）は、金属板の側辺部に切欠部がない場合の、高周波誘導電流の流れを仮想的に示し、（ｂ）は、金属板の側辺部に切欠部がある場合の、高周波誘導電流の流れを仮想的に示す。
【図１３】図１２とは別の、従来の手法による、金属板から管状部材を製造する途中の状態を示す平面図であり、（ａ）は、金属板の側辺部に切欠部がない場合の、高周波誘導電流の流れを仮想的に示し、（ｂ）は、金属板の側辺部に切欠部がある場合の、高周波誘導電流の流れを仮想的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、金属板１０から管状部材２０を製造する手順を説明する。
まず、金属板１０の形状を説明し、続いて、中間生成物である湾曲部材１５を経て管状部材２０が製造される手順を説明する。
【００２０】
図１に示す様に、金属板１０は、平行にのびる側辺部１０ａ，１０ｂを有する。側辺部１０ａには、所定間隔毎に切欠部１１が設けられている。切欠部１１が設けられた結果、側辺部１０ａには、同時に、突出部１３が所定間隔毎に形成されている。すなわち、矢印Ａ１で示す側辺部１０ａがのびる方向に沿って、突出部１３と切欠部１１とが交互に配置されている。同様に、側辺部１０ｂには、突出部１４と切欠部１２とが交互に配置されている。矢印Ａ１方向の、側辺部１０ａの突出部１３と、側辺部１０ｂの突出部１４の長さは同じである。
【００２１】
このような金属板１０を、矢印Ａ２で示す方向（側辺部１０ａ，１０ｂがのびる方向と平行な軸線周り）に湾曲させる。金属板１０を湾曲加工する際には、例えば、図２に示す湾曲加工装置５０を使用する。湾曲加工装置５０は、３つのローラ５１〜５３を有する。ローラ５１，５２は、回転軸が平行であり、水平方向に所定間隔を置いて配置されている。また、ローラ５１，５２は、正面視で時計回りに回転する。ローラ５３は、ローラ５１，５２よりも上方であって、ローラ５１，５２の間の中央に配置されている。ローラ５３の回転軸は、ローラ５１，５２の回転軸と平行であり、ローラ５３は、正面視で反時計回りに回転する。また、ローラ５３は、上下移動が可能である。
【００２２】
湾曲部材１５を成形するにあたり、まず最初に、図２（ａ）に示す様に、ローラ５１，５２の上に、金属板１０を載置する。金属板１０の先端部分（側辺部１０ａ）は、予めプレス加工によって湾曲加工されて、端曲げ部１０ｃが形成されている。同様に、後端部分（側辺部１０ｂ）も予めプレス加工によって湾曲加工されて、端曲げ部１０ｄが形成されている。
【００２３】
金属板１０の端曲げ部１０ｃ側が、ローラ５１，５２上に載置されると、上方のローラ５３を下降させ、図２（ｂ）に示す様に、金属板１０の上面を押圧する。金属板１０は、３つのローラ５１〜５３によって曲げられ、ローラ５３に沿って湾曲する。そして、各ローラ５１〜５３を回転させると、金属板１０は湾曲加工されながら各ローラ間を通過する。そして、図２（ｃ）に示す様に、金属板１０が湾曲し、側辺部１０ａ（突出部１３）と側辺部１０ｂ（突出部１４）が近接対向する。そして、図２（ｃ）に示す様に、湾曲部材１５が形成される。湾曲部材１５における、突出部１３と突出部１４の間には、隙間Ｇが形成されている。
【００２４】
次に、管状部材製造装置１によって、湾曲部材１５から管状部材２０を製造する。
図５に示す様に、管状部材製造装置１は、加熱装置２と押圧装置３（押圧手段）とを有している。加熱装置２は、高周波誘導加熱装置であり、高周波電流を供給する電源（図示せず）と、加熱導体５とを備えている。
【００２５】
加熱導体５は、リード６ａ，６ｂ（図３）を介して電源と接続されている。また、加熱導体５は、直線部５ａ，５ｂと、迂回部５ｃとを有している。直線部５ａ，５ｂは同じ長さであり、互いに平行である。直線部５ａの一端にはリード６ａが接続されており、直線部５ｂの一端には、リード６ｂが接続されている。直線部５ａの他端と直線部５ｂの他端は、迂回部５ｃで接続されている。リード６ａ，６ｂと、加熱導体５は、中空の銅合金からなる良導体で構成されている。そして、リード６ａ，６ｂと、加熱導体５の内部には、冷却液が循環供給されている。
【００２６】
図５に示す様に、押圧装置３は、加熱装置２と隣接して配置されている。
押圧装置３は、スクイズロール４ａ，４ｂを有する。スクイズロール４ａ，４ｂの間を、湾曲部材１５が通過する。すなわち、湾曲部材１５がスクイズロール４ａ，４ｂの間を通過すると、スクイズロール４ａ，４ｂは、湾曲部材１５の外周面１５ａを押圧する。その結果、側辺部１０ａの突出部１３と、側辺部１０ｂの突出部１４とが当接し、押圧される。
【００２７】
その他、管状部材製造装置１は、湾曲部材１５を所定の一定速度で移動させる移送装置（図示せず）を有している。
【００２８】
次に、湾曲部材１５から管状部材２０を製造する手順を説明する。
管状部材製造装置１は、図示しない移送装置によって湾曲部材１５を矢印Ｍ（図５）で示す方向に移送し、湾曲部材１５の加熱装置２に接近させる。すなわち、湾曲部材１５の側辺部１０ａ，１０ｂが、加熱装置２の加熱導体５の直線部５ａ，５ｂに接近する。
【００２９】
直線部５ａ，５ｂに湾曲部材１５が対向し始めると、加熱導体５には、図示しない電源から高周波電流が供給される。よって、直線部５ａ，５ｂには、高周波電流７（図６）が流れる。図６では、ある一瞬における高周波電流を、仮想的に符号７を付して示している。
【００３０】
直線部５ａ，５ｂに高周波電流７が流れると、対向する湾曲部材１５の突出部１３，１４には、高周波誘導電流８ａ，８ｂ（図４，図６）が励起される。高周波誘導電流８ａは、湾曲部材１５における、直線部５ａが対向している突出部１３にのみ励起される。よって、電流密度が高くなり、当該突出部１３は昇温し易い。同様に、突出部１４も効率よく昇温する。
【００３１】
直線部５ａと直線部５ｂは、迂回部５ｃで連結されており、直線部５ａを流れる高周波電流７と、直線部５ｂを流れる高周波電流７の向きは逆向きになる。よって、誘導加熱するには一見して不利である。しかし、突出部１３と突出部１４は離間しているので、突出部１３に励起される高周波誘導電流８ａと、突出部１４に励起される高周波誘導電流８ｂは、向きは逆であって、互いに干渉するが、高周波誘導電流８ａ，８ｂそのものは相殺されにくい。よって、突出部１３，１４は、良好に誘導加熱されて昇温し、溶融する。
【００３２】
図６に示す様に、湾曲部材１５は、突出部１３，１４が誘導加熱されながら、矢印Ｍで示す方向に移動する。やがて、誘導加熱されて昇温した突出部１３，１４は、加熱導体５の直線部５ａ，５ｂと対向しなくなり、スクイズロール４ａ，４ｂの間に移動する。
【００３３】
突出部１３と突出部１４の間には、隙間Ｇ（図５））が形成されており、この状態の湾曲部材１５の幅（外径）は、スクイズロール４ａ，４ｂの間隔よりも若干大きい。そのため、湾曲部材１５の外周面１５ａは、各スクイズロール４ａ，４ｂに当接する。スクイズロール４ａ，４ｂは、回転しながら湾曲部材１５を押圧し、隙間Ｇを次第に小さくする。そして、突出部１３と突出部１４は当接し、スクイズロール４ａ，４ｂによって押圧（加圧）される。すなわち、湾曲部材１５が、スクイズロール４ａ，４ｂの間を通過すると、スクイズロール４ａ，４ｂが、湾曲部材１５の外周面１５ａを押圧し、隙間Ｇがゼロとなり、さらに突出部１３と突出部１４とが互いに押圧される。
【００３４】
このとき、突出部１３と突出部１４は、誘導加熱後であって、溶融接合することができる温度まで昇温している。そのため、両者が押圧されて接触すると、溶融接合される。すなわち、突出部１３と突出部１４が、押圧装置３を通過すると、両者は接合される。図７に示す状態では、移動方向の最も前方にある突出部１３と突出部１４とが加圧されており、２番目の突出部１３と突出部１４とが加熱導体５と対向して誘導加熱されている。
【００３５】
そして、湾曲部材１５がさらに移動し、図３，図４に示す状態になると、最も前方の突出部１３，１４は接合され、２番目の突出部１３，１４は誘導加熱が完了し、さらに互いに接近し始めており、３番目の突出部１３，１４は、加熱導体５と対向して誘導加熱される。
【００３６】
そして、図８に示す様に、湾曲部材１５の後端部分が押圧装置３を通過すると、全ての対向する突出部１３と突出部１４とが接合され、図９に示す管状部材２０が製造される。このように、湾曲部材１５の全ての対向する突出部１３と突出部１４とが、連続的に誘導加熱されて昇温し、さらに互いに密着するように押圧されて接合される。
【００３７】
加熱導体５への通電は、少なくとも、直線部５ａ，５ｂが、突出部１３，１４に対向するときに行われる。切欠部１１，１２の長さが長く、突出部１３，１４の長さが短い場合には、直線部５ａ，５ｂが突出部１３，１４と対向するときにのみ高周波電流を供給するようにすると、節電効果が高く、好ましい。
【００３８】
管状部材２０には、対向する切欠部１１，１２によって、所定ピッチで孔１６が形成されている。そのため、管状部材２０は、軽量化が図られている。
【００３９】
図９に示す管状部材２０は、横断面がほぼ円形の環状構造を呈しているが、金属板１０を、断面形状が円形以外の形状（例えば、略四角形等）となるように管状部材を構成し、突出部１３，１４を同様に接合することができる。すなわち、対向する突出部１３，１４を接合するために、加熱導体５を近接させて、両突出部１３，１４を誘導加熱することができ、さらに、押圧装置３で突出部１３と突出部１４とが互いに密着するように押圧することができれば、金属板１０によって構成される管状部材そのものの断面形状は、どのような形状であっても差し支えない。
【００４０】
次に、図１０，図１１を参照しながら、図１の金属板１０とは別の金属板３０から管状部材４０を製造する方法を説明する。
図１０に示す様に、金属板３０は、平坦な側辺部３０ａと、凹凸のある側辺部３０ｂとを有する。側辺部３０ｂには、所定間隔毎に切欠部３１が設けられている。切欠部３１が設けられた結果、側辺部３０ｂには、同時に、突出部３２が所定間隔毎に形成されている。すなわち、矢印Ａ１で示す側辺部３０ｂがのびる方向に沿って、突出部３２と切欠部３１とが交互に配置されている。
【００４１】
このような金属板３０を、金属板１０と同様に、図２に示す湾曲加工装置５０で湾曲させ、図１１（ａ）に示す湾曲部材３５を成形する。そして、湾曲部材３５の側辺部３０ｂの突出部３２と、側辺部３０ａにおける突出部３２と対向する部位を加熱導体５で誘導加熱する。誘導加熱後、押圧装置３（図５）のスクイズロール４ａ，４ｂによって、湾曲部材３５の外周面３５ａが押圧され、側辺部３０ｂの突出部３２と、側辺部３０ａとが密着し、図１１（ｂ）に示す様に接合されて、管状部材４０が製造される。
【００４２】
金属板の側辺部に設けられる切欠部又は突出部の長さ（図１，図１０において矢印Ａ１で示す方向の長さ）は、不均一であっても、対向する側辺部同士を、連続的に良好に接合することができる。すなわち、突出部の長さが不均一であり、図９に示す孔１６の大きさが均一にならなくても、本実施の形態による管状部材の製造方法によると、各突出部同士を良好に接合することができる。また、突出部の接合面は平坦でなければならないが、切欠部はいかなる形状であっても、差し支えない。
【符号の説明】
【００４３】
３    押圧装置（押圧手段）
５    加熱導体
５ａ，５ｂ  加熱導体の直線部
７    高周波電流
８ａ，８ｂ  高周波誘導電流
１０  金属板
１０ａ，１０ｂ  金属板の側辺部
１１，１２  側辺部の切欠部
１３，１４  側辺部の突出部
２０  管状部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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