(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行ピッチを計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行ピッチを制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱することにより、金属板を曲げ加工することを特徴とする線状加熱による金属板曲げ加工方法。
【請求項２】
金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行幅を計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行幅を制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱することにより、金属板を曲げ加工することを特徴とする線状加熱による金属板曲げ加工方法。
【請求項３】
金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行ピッチと蛇行幅を計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行ピッチと蛇行幅を制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱することにより、金属板を曲げ加工することを特徴とする線状加熱による金属板曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は造船における船殻曲り外板の加工の如く、金属板の各個所を局所加熱して金属板を目的曲面形状へ曲げ加工するために用いる線状加熱による金属板曲げ加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、船舶等に用いられる金属板の曲げ加工には、線状加熱による曲げ加工方法が採用されている。
【０００３】
線状加熱は、金属板をガスバーナ等の点熱源で線状に局所加熱すると周囲から拘束を受けて塑性歪を発生して変形する性質を利用し、金属板上に加熱個所を適当に配置することで対象金属板を目的曲面に曲げ加工する技術である。
【０００４】
従来、線状加熱による金属板の曲げ加工は長い経験を経て修得する技能とされていて、熟練者が勘や技能により加熱位置、方向、加熱条件などを定めて行われていたが、近年では、線状加熱を機械的に行う方法として、有限要素法（ＦＥＭ）を応用して、曲げ加工すべき金属板表面を多数の領域に分割すると共に、該各分割領域毎に、目的形状に曲げ加工するために要する目的固有歪を求め、該目的固有歪の面内収縮歪成分と曲げ歪成分を与えるべく、たとえば、金属板の一方の面における上記分割領域に曲線状の加熱線を交差配置して、該加熱線に沿って加熱源を移動させながら、該加熱源の移動速度を制御パラメータとして所定の入熱量となるように局所加熱することにより、各分割領域を目的形状に曲げて金属板全体を目的曲面に曲げるようにする手法が採られるようになってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、線状加熱による金属板の曲面加工には複数の歪、すなわち、板の中性面に沿った面内収縮歪の直交する２つの主軸方向、及び、板の面外方向に働く曲げ歪の直交する２つの主軸方向方向の４つの成分が関与しており、目的形状を与えるためには、これら４つの独立した成分をすべて満足させる必要がある。
【０００６】
一方、一つの加熱線が作り出す歪には、加熱線に直交する方向の面内収縮歪、加熱線の接線方向の面内収縮歪、加熱線に直交する方向の面内曲げ歪、及び、加熱線の接線方向の面内曲げ歪、の４つの歪成分が含まれているが、これら４つの歪成分は、たとえば、加熱源の移動速度等、１つの制御パラメータで制御される上記加熱線の加熱条件に対して同時に決まってしまう要素であり、そのため、加熱源の移動速度だけを制御変数として、金属板の一表面に配置した曲線状の加熱線に沿って局所加熱する上記従来の線状加熱による金属板曲げ加工方法では、金属板の目的形状への曲面加工に要求される４つの独立した成分をすべて同時に満足させることはできないという問題があり、したがって、加熱線が作り出す４つの歪成分のうち、比較的構成比率の小さい歪成分、たとえば、面内収縮歪の接線成分を無視して誤差を容認することで加熱条件を求めざるを得ないというのが実情である。
【０００７】
なお、上記誤差を避ける手段として、金属板の両面に加熱線を配置し、該各表面の加熱線上にて、金属板の両側に配置した加熱源を同期させて移動することで、制御パラメータを、熱源の移動速度と、表裏入出力の関係の２つとし、これを直交させることで精度よく歪を与える方法も提案されているが、この場合は、金属板の両側で各加熱源を同期して移動させるために、大型で且つ複雑な装置を要するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、金属板の一表面からの加熱により、曲面形成に必要な４つの独立した歪成分をすべて同時に与えることができる線状加熱による金属板曲げ加工方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行ピッチを計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行ピッチを制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱することにより、金属板を曲げ加工する方法とする。
【００１０】
加熱線を蛇行させてなる帯状の加熱領域を加熱すると、該帯状加熱領域に形成される高温域において金属板の収縮が生じるので、帯状加熱領域の中心線方向と、それに直交する方向に面内収縮歪と曲げ歪が形成されて金属板は変形させられる。この際、加熱源の移動速度と蛇行のピッチを制御パラメータとしてそれぞれ制御すると、金属板の板厚方向に関する高温域の分布を自在に制御することができ、このため面内収縮量の指標となる加熱面側と裏面側の収縮平均値、及び、曲り変形の指標となる加熱面側と裏面側の収縮差の１／２の値を自在に制御することができることから、一つの帯状加熱領域の加熱により中心線方向と、それに直交する方向に形成される面内収縮変形と、曲げ変形の構成比率は自在に変化させることができる。
【００１１】
したがって、加熱源移動速度と蛇行ピッチをそれぞれ適宜設定した２つの帯状加熱領域を直交させて配置することにより、該２つの帯状加熱領域毎にそれぞれ形成される面内収縮変形と曲げ変形を足し合わせて、金属板の目的形状への曲面加工に要求される板の中性面に沿った面内収縮歪の接線方向と、該接線方向に直交する方向、及び、板の面外方向に働く曲げ歪の接線方向と、該接線方向に直交する方向の４つの独立した成分をすべて満足させる変形を与えることができる。
【００１２】
又、金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行幅を計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行幅を制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱することにより、金属板を曲げ加工するようにすることによっても、帯状加熱領域において金属板の板厚方向に形成される高温域の分布を自在に制御することができて、一つの帯状加熱領域の加熱により中心線方向と、それに直交する方向に形成される面内収縮変形と、曲げ変形の構成比率は自在に変化させることができることから、加熱源移動速度と蛇行幅をそれぞれ適宜設定した２つの帯状加熱領域を直交配置することにより金属板の目的形状への曲面加工に要求される４つの独立した成分をすべて満足させる変形を与えることができる。
【００１３】
更に、金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行ピッチと蛇行幅を計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行ピッチと蛇行幅を制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱することにより、金属板を曲げ加工するようにしても、帯状加熱領域において金属板の板厚方向に形成される高温域の分布を自在に制御することができ、一つの帯状加熱領域の加熱により中心線方向と、それに直交する方向に形成される面内収縮変形と、曲げ変形の構成比率は自在に変化させることができて、加熱源移動速度と蛇行ピッチと蛇行幅をそれぞれ適宜設定した２つの帯状加熱領域を直交配置することにより金属板の目的形状への曲面加工に要求される４つの独立した成分をすべて満足させる変形を与えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１乃至図４（イ）（ロ）は本発明の線状加熱による金属板曲げ加工方法の実施の一形態を示すもので、金属板に目的曲面を与える面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある金属板曲げ加工方法において、たとえば、図２にフローを示す如き加熱方案に従って、金属板１の表面の所要領域に、図１に示す如く、所定の幅で進行方向に対して加熱線２を左右方向に蛇行（斜行）させてなる帯状の加熱領域３を直交配置し、加熱源の移動速度と、１回蛇行したときの加熱線２の前後の距離（蛇行ピッチ）を制御して上記直交する各帯状加熱領域３における加熱線２をそれぞれ局所加熱することにより金属板１を曲げ加工するようにする。
【００１６】
ここで、先ず、上記帯状加熱領域３の加熱線２の加熱により形成される金属板１の変形について図５乃至図７（イ）（ロ）（ハ）（ニ）を用いて説明する。
【００１７】
図５に示す如く、金属板１の表面に、図示しない加熱源を移動させる方向に対して加熱線２を左右方向に所要の蛇行幅で蛇行させてなる帯状加熱領域３を配置して、該帯状加熱領域３の加熱線２に沿って単位時間当たりの発熱量を一定とした図示しない加熱源を移動させると、金属板１が加熱されて内部に高温域４が形成される。この際、加熱源の移動速度と蛇行ピッチを制御パラメータとして、加熱源の移動速度と蛇行ピッチをＰ１，Ｐ２の如く各々変化させると、発生する変形成分の構成比率が変る。今、加熱源移動速度が遅くて蛇行ピッチが大きい（Ｐ２）場合には、図６（イ）に金属板１断面の概略を示す如く、形成される高温域４は金属板１の表面（加熱面）側Ｆから裏面（反加熱面）側Ｂに達するように形成されるが、その裏面側Ｂにおける分布幅は表面側Ｆに比べて狭くなる。又、加熱源移動速度が速くて蛇行ピッチが大きい（Ｐ２）場合には、図６（ロ）に示す如く、高温域４は金属板１の表面側Ｆのみに形成されるようになる。加熱源移動速度が遅くて蛇行ピッチが小さい（Ｐ１）場合には、図６（ハ）に示す如く、高温域４は金属板１の裏面側Ｂに達するように形成され、しかも、該裏面側Ｂにおける分布幅は表面側Ｆの幅に近い分布となる。加熱源移動速度が速くて蛇行ピッチが小さい（Ｐ１）場合には、図６（ニ）に示す如く、高温域４は裏面側Ｂに達するように形成されるが、該裏面側Ｂにおける分布幅は表面側Ｆに比して狭くなる。
【００１８】
このような温度分布の結果、得られる金属板１の変形は図７（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に概念的に示すとおりである。なお、図７（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は、各図ともに、左端の上面を原点として、右向き矢印の方向に収縮の大きさを示しており、又、板の上面から下面への左下がりの斜線５は、収縮量の板厚方向の分布を概念的に示している。加熱源移動速度が遅くて蛇行ピッチが大きい場合の収縮量の分布は、図７（イ）に示す如く、図６（イ）に示した板厚方向の高温域４の分布と対応するように、金属板１の表面側Ｆから裏面側Ｂまで収縮し、該裏面側Ｂの収縮量は表面側Ｆの収縮量よりも小さいものとなる。加熱源移動速度が速くて蛇行ピッチが大きい図６（ロ）の場合には、図７（ロ）に示す如く、金属板１の表面側Ｆでは大きく収縮するが、裏面側Ｂでは逆に伸び変形を示すようになる。加熱源移動速度が遅くて蛇行ピッチが小さい図６（ハ）の場合は、図７（ハ）に示す如く、金属板１の裏面側Ｂまで収縮し、裏面側Ｂの収縮量は表面側Ｆの収縮量に近いものとなる。更に、加熱源移動速度が速くて蛇行ピッチが小さい図６（ニ）場合は、図７（ニ）に示す如く、金属板１の裏面側Ｂでも収縮は起きるが、その分布幅は表面側Ｆに比して大幅に狭いものとなる。
【００１９】
ここで、面内収縮量の指標となる表面の加熱面と裏面の収縮平均値をδｍとし、又、曲り変形の指標となる加熱面と裏面の収縮差の１／２の値をδｂとすると、図７（イ）（ロ）（ハ）（ニ）より明らかなように、加熱源移動速度一定の条件下では、蛇行ピッチを小さくすると、面内収縮量は増加するが、曲り変形はあまり増加しない。よって、加熱源移動速度に加えて蛇行ピッチを制御変数として導入することにより、帯状加熱領域３の加熱により形成される面内収縮変形と曲げ変形の構成比率を自在に変化させることができるようになる。
【００２０】
したがって、図２に示す如く、先ず、ステップＳ１として、目的曲面を与える固有歪に対して、該目的固有歪の面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ方向性のない等方性の歪に置きかえて、面内歪成分の主軸（主歪）の方向（図３（イ）参照）を、曲げ歪成分の主軸（主歪）の方向に揃える（図３（ロ）を参照）ようにして、剪断歪の影響を受けずに曲げ歪成分と面内収縮歪成分とを同時に与えることができるようにし、次に、ステップＳ２として、通常のＦＥＭメッシュ（図４（イ）参照）を、図４（ロ）に示す曲げ歪成分の接線方向と、該接線に直角な方向となる主軸の方向に沿って沢山の小さなメッシュ領域に分割する。
【００２１】
上記分割された１つ１つのメッシュ領域で、それぞれ一定の変形が得られれば、その集合として金属板全体は目的の曲面形状に曲ると考えられる。すなわち、金属板全体の変形は、目的固有歪を分割したメッシュ領域内の変形を積分した値に相当することから、上記ステップＳ３では、目的固有歪の面内収縮歪成分と曲げ歪成分を各メッシュ領域毎に分割することにより、各メッシュ領域の目的とする変形を求めるようにする。したがって、該各メッシュ領域の目的とする変形は、直交する２つの主軸方向にそれぞれ面内収縮成分と曲げ成分を有し、合計４つの独立した成分を要求するものとなる。なお、面内成分に対する前処理と併せ、曲げ主軸方向に分割しているため、ここには剪断成分は存在しない。
【００２２】
しかる後、ステップＳ４として、上記ステップＳ３にて分割された各分割領域のうち一つの曲げ加工を行うべきメッシュ領域に着目し、このメッシュ領域の目的形状への変形のために要求される４つの歪成分に合致するよう、２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行ピッチを計算し、該メッシュ領域６に、図１に示す如く、加熱源移動速度と蛇行ピッチをそれぞれ上記計算に基いて設定した２つの帯状加熱領域３を直交させて配置して加熱を実施することにより、該２つの帯状加熱領域３毎に形成される面内収縮変形と曲げ変形を足し合わせ、これにより、目的の変形を与えるために要求される４つの成分に合致するような変形を作り出すようにし、同様に、ステップＳ２にて分割したすべてのメッシュ領域６に対して、それぞれ直交する２つの帯状加熱領域３を配置して加熱することにより目的形状を与えるために要求される４つの成分をすべて満たすような変形を与えることができるようにして、金属板１全体の曲げ加工を行うようにする。
【００２３】
上記において各メッシュ領域６に変形を与えるための２つの帯状加熱領域３の加熱源移動速度と蛇行ピッチを計算する場合は、目的の変形のために要求される４つの成分、すなわち、直交する２つの主軸方向にそれぞれ存在する面内収縮成分と曲げ成分毎に、これを目的変数とし、２つの帯状加熱領域３の該当する面内収縮変形と曲げ変形成分の和がこの目的変数に等しいと置いた関係式を４本たて、この連立式の解である２つの帯状加熱領域３の面内収縮と曲げの各変形成分を介して、それぞれの帯状加熱領域３における加熱源の移動速度と蛇行ピッチからなる４つの制御変数を未知数としてこの関係式を解くことで得られる。この際、上記各帯状加熱領域３の変形成分を実現するような加熱源移動速度と蛇行ピッチとの組み合わせを求めるためには、多次元のニュートン法のような計算手法を利用すればよい。
【００２４】
このように、金属板１を目的形状に変形させるために要求される４つの独立した歪成分を、直交配置した２つの帯状加熱領域３のそれぞれ構成比率を自在に変化させることが可能な面内収縮変形と曲げ変形の足し合わせにより正確に再現することができることから、１度の曲げ加工により正確な目的形状を得ることができる。
【００２５】
又、加熱源の移動速度及び蛇行ピッチは連続的に変化させることができるので、滑らかに制御することができ、残留応力の発生による誤差も少なくすることができる。更に、金属板１の加熱は一方の表面から行えばよいので、従来の加熱装置をそのまま使用できて、金属板１の両面に配置した加熱線を同期して加熱する場合に要する如き大型で且つ複雑な装置を要することはない。
【００２６】
次に、図８及び図９は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１乃至図４（イ）（ロ）に示したものと同様の線状加熱による金属板曲げ加工方法において、金属板１の表面の所要領域に、所定の幅で進行方向に対して加熱線２を左右方向に蛇行させてなる帯状の加熱領域３を直交配置して、加熱源の移動速度と蛇行ピッチを制御して上記直交する各帯状加熱領域３における加熱線２をそれぞれ局所加熱することに代えて、金属板１の表面の所要領域に、所定のピッチで進行方向に対して加熱線２を左右方向に蛇行させてなる帯状の加熱領域３を直交配置し、加熱源の移動速度と蛇行幅を制御して上記直交する各帯状加熱領域３における加熱線２をそれぞれ局所加熱することにより金属板１を曲げ加工するようにする。
【００２７】
ここで、上記帯状加熱領域３の加熱線２の加熱により形成される金属板１の変形について図１０乃至図１２（イ）（ロ）（ハ）を用いて説明する。
【００２８】
図１０に示す如く、図示しない加熱源を移動させる方向に対して加熱源の移動速度及び蛇行ピッチを一定にしたまま蛇行幅をＷ１，Ｗ２，Ｗ３（Ｗ３は蛇行幅が０、すなわち、加熱線が直進する場合を示す）の如く各々変化させると、発生する変形成分の構成比率が変わる。
【００２９】
すなわち、加熱線２を蛇行させたときの蛇行幅の中に投入される平均熱量は、おおよそ面積あたりの加熱線の長さに対応するので、一回の蛇行（１サイクル）当たりに投入される平均熱量は、式（１）で表される。
【００３０】
0004743972.tif 000002
したがって、加熱速度と蛇行ピッチが一定の下では、蛇行幅が増えると、蛇行幅範囲内に含まれる加熱線の長さが増えるが、同時に蛇行幅の占める面積も大きくなる。したがって、加熱進行方向の単位長さ当たりの入熱量は増加するが、単位面積当たりの平均入熱量は小さくなる。このため、今、加熱源移動速度一定の下で、蛇行幅が狭い場合（Ｗ１）と、蛇行幅が広い場合（Ｗ２）とを比較すると、図１１（イ）と、図１１（ロ）にそれぞれ金属板１断面の概略を示す如く、金属板１の表面側Ｆに形成される高温域の分布幅は、蛇行幅が広い場合（Ｗ２）の方が広くなるが、この場合（Ｗ２）の方が平均入熱量が小さいため、裏面側Ｂに向かって高温域４の分布幅の減少が急になり、一方、蛇行幅が狭い場合（Ｗ１）は、金属板１の表面側Ｆにおける高温域４の分布幅は狭いものの、裏面側Ｂに向かっての高温域４の分布幅の減少は緩やかになり、蛇行幅が０の場合（Ｗ３）には、図１１（ハ）に示す如く、その傾向がより顕著となる。
【００３１】
このような温度分布の結果、得られる金属板１の変形は図１２（イ）（ロ）（ハ）に概念的に示すとおりである。なお、図１２（イ）（ロ）（ハ）は、図７（イ）（ロ）（ハ）（ニ）と同様に、板の上面から下面への左下がりの斜線５により収縮量の板厚方向の分布を概念的に示している。この際、面内収縮量の指標となる表面の加熱面と裏面の収縮平均値δｍと、又、曲り変形の指標となる加熱面と裏面の収縮差の１／２の値δｂは、図１２（イ）に示す如き蛇行幅が狭い図１１（イ）の場合と、図１２（ロ）に示す如き蛇行幅が広い図１１（ロ）の場合と、図１２（ハ）に示す如き蛇行幅が０の図１１（ハ）の場合の比較により明らかなように、蛇行幅が広くなるにつれて、入熱の絶対量が大きくなるのでδｍ、δｂ共に大きくなるが、面積当たりの入熱量は蛇行幅が狭いほうが大きく且つ蛇行幅が広くなると高温域４の分布は金属板１の表面側Ｆに偏るため、収縮量は表面側Ｆでは大きく変化するが、裏面側Ｂではそれほど変化しないので、曲り変形は大きく増加するが、面内収縮量はあまり増加しない。
【００３２】
よって、加熱源移動速度に加えて蛇行幅を制御変数として導入することにより、帯状加熱領域３の加熱により形成される面内収縮変形と曲げ変形の構成比率を自在に変化させることができるようになる。
【００３３】
したがって、図９に加熱方案のフローを示す如く、図２に示した手順と同様にして、目的固有歪の面内収縮歪成分を等方性の歪に置きかえた（ステップＳ１）後、曲げ歪成分の主軸の方向に沿って金属板１の表面を多数の小さなメッシュ領域に分割し（ステップＳ２）、各メッシュ領域毎に要求される面内収縮歪成分と曲げ歪成分を求め（ステップＳ３）、しかる後、ステップＳ５として、上記ステップＳ３にて分割されたメッシュ領域の一つに着目して、目的形状への変形のために要求される４つの歪成分に合致するように２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行幅を計算し、該メッシュ領域６に、図８に示す如く、加熱源移動速度と蛇行幅をそれぞれ上記計算に基いて設定した２つの帯状加熱領域３を直交させて配置して加熱を実施することにより、該２つの帯状加熱領域３毎に形成される面内収縮変形と曲げ変形を足し合わせ、これにより、目的の変形を与えるために要求される４つの成分に合致するような変形を作り出すようにし、同様に、ステップＳ２にて分割したすべてのメッシュ領域６に対して、それぞれ直交する２つの帯状加熱領域３を配置して加熱することにより目的形状を与えるために要求される４つの成分をすべて満たすような変形を与えることができるようにして、金属板１全体の曲げ加工を行うようにする。
【００３４】
上記において各メッシュ領域６に変形を与えるための２つの帯状加熱領域３の加熱源移動速度と蛇行幅を計算する場合は、図２におけるステップＳ４の場合と同様に、目的の変形のために要求される４つの成分を目的変数として、２つの帯状加熱領域３の該当する面内収縮変形と曲げ変形成分の和がこの目的変数に等しいと置いた関係式を４本たて、この連立式の解である２つの帯状加熱領域３の面内収縮と曲げの各変形成分を、それぞれの帯状加熱領域３における加熱源の移動速度と蛇行幅からなる４つの制御変数を未知数としてこの関係式を解くようにすればよい。
【００３５】
本実施の形態によっても上記実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、帯状加熱領域３に対する加熱の制御パラメータとしては、加熱源の移動速度と、加熱線２の蛇行ピッチ及び蛇行幅を共に制御するようにしてもよいこと、加熱方案のステップＳ２において曲げ歪の主軸の方向に沿って金属板１を多数のメッシュ領域に分割する場合は、対象となる金属板１の目的形状の複雑さや寸法に応じて分割数を増減させて自在に決定してよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の線状加熱による金属板曲げ加工方法によれば、金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行ピッチを計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行ピッチを制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱することにより、金属板を曲げ加工するようにしてあるので、加熱線を左右に蛇行させて前進させてなる帯状の加熱領域の加熱する際、加熱源の移動速度と蛇行のピッチを制御パラメータとしてそれぞれ制御することにより、金属板の板厚方向に関する高温域の分布を自在に制御して、帯状加熱領域の加熱により中心線方向と、それに直交する方向に形成される面内収縮変形と、曲げ変形の構成比率は自在に変化させることができ、したがって、２つの帯状加熱領域を直交させて配置することにより、それぞれ形成される面内収縮変形と曲げ変形を足し合わせて、金属板の目的形状への曲面加工に要求される板の中性面に沿った面内収縮歪の直交する２つの主軸方向、及び、板の面外方向に働く曲げ歪の直交する２つの主軸方向の４つの独立した成分をすべて満足させる変形を与えることができることから、１度の曲げ加工により正確な目的形状を得ることができ、又、加熱源の移動速度及び蛇行ピッチは連続的に変化させることができるので、滑らかに制御することができ、残留応力の発生による誤差も少なくすることができ、更に、金属板の加熱は一表面から行えばよいので、従来の加熱装置をそのまま使用できて、金属板の両面に配置した加熱線を同期して加熱する場合に要する如き大型で且つ複雑な装置を要することはないという優れた効果を発揮する。又、金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行幅を計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行幅を制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱するようにしたり、金属板に目的曲面を与えるための面内収縮歪成分と曲げ歪成分とからなる固有歪を求め、加熱源にて金属板の所要個所に配した加熱線に沿って局所加熱することにより上記固有歪を付与して金属板を目的形状に曲げ加工するようにしてある線状加熱による金属板曲げ加工方法において、上記面内収縮歪成分の主歪の方向を、上記曲げ歪成分の主歪の方向に揃えると共に、上記面内収縮歪成分を、伸びを含まず且つどの方向にも等しい大きさを持つ歪に置き換え、次に、上記金属板を上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿って多数のメッシュ領域に分割して、該メッシュ領域毎に上記面内収縮歪成分と曲げ歪成分を分割することにより、上記各メッシュ領域の目的とする変形を求め、次いで、該各メッシュ領域の目的とする変形のために要求される、上記曲げ歪成分の主歪の方向に沿う、面内収縮歪の接線方向と該接線方向に直交する方向、及び、曲げ歪の接線方向と該接線方向に直交する方向の４つの歪成分に合致するように、加熱線を所要の幅で進行方向に対して左右に蛇行させてなる２つの直交する帯状加熱領域の加熱源移動速度と蛇行ピッチと蛇行幅を計算して、該計算に基づいて上記帯状加熱領域を、金属板の表面に直交配置し、しかる後、上記加熱源移動速度と蛇行ピッチと蛇行幅を制御して、上記各帯状加熱領域における加熱線に沿って局所加熱するようにしても、帯状加熱領域において金属板の板厚方向に形成される高温域の分布を自在に制御することができ、金属板の目的形状への曲面加工に要求される４つの独立した成分をすべて満足させる変形を与えることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の線状加熱による金属板曲げ加工方法の実施の一形態を示す概略平面図である。
【図２】図１の方法に用いる加熱方案のフローを示す図である。
【図３】図２に示すフローのステップＳ１の内容を示すもので、（イ）は面内収縮歪分布を示す概略図、（ロ）は曲げ歪分布を示す概略図である。
【図４】図２に示すフローのステップＳ２の内容を示すもので、（イ）は割り直し前のＦＥＭメッシュ分割図、（ロ）は割り直し後のメッシュ分割図である。
【図５】帯状加熱領域により形成される変形を説明するためのもので、金属板表面に配置した帯状加熱領域を示す図である。
【図６】帯状加熱領域の加熱により金属板内に形成される高温域の分布の概略を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は加熱源の移動速度と蛇行ピッチを制御パラメータとしてそれぞれ変化させた場合を示すものである。
【図７】帯状加熱領域の加熱により生じる金属板内におけるの収縮量の分布の概略を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）（ニ）は加熱源の移動速度と蛇行ピッチを制御パラメータとしてそれぞれ変化させた場合を示すものである。
【図８】本発明の実施の他の形態を示す概略平面図である。
【図９】図８の方法に用いる加熱方案のフローを示す図である。
【図１０】帯状加熱領域により形成される変形を説明するためのもので、金属板表面に配置した帯状加熱領域を示す図である。
【図１１】帯状加熱領域の加熱により金属板内に形成される高温域の分布の概略を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）は蛇行幅を制御パラメータとしてそれぞれ変化させた場合を示すものである。
【図１２】帯状加熱領域の加熱により生じる金属板内におけるの収縮量の分布の概略を示すもので、（イ）（ロ）（ハ）は蛇行幅を制御パラメータとしてそれぞれ変化させた場合を示すものである。
【符号の説明】
１  金属板
２  加熱線
３  帯状加熱領域
６  メッシュ領域
【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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