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JP7698210B2 - Manufacturing device for hollow curved parts and manufacturing method for hollow curved parts - Google Patents

Manufacturing device for hollow curved parts and manufacturing method for hollow curved parts Download PDF

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JP7698210B2 JP2021212410A JP2021212410A JP7698210B2 JP 7698210 B2 JP7698210 B2 JP 7698210B2 JP 2021212410 A JP2021212410 A JP 2021212410A JP 2021212410 A JP2021212410 A JP 2021212410A JP 7698210 B2 JP7698210 B2 JP 7698210B2
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Description

本発明は、中空屈曲部品の製造装置及び中空屈曲部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing device for hollow bent parts and a manufacturing method for hollow bent parts.

周知のように、自動車や各種機械等に用いられる、中空の屈曲した形状を有する金属製の強度部材、補強部材または構造部材には、軽量かつ高強度であること等が求められる。従来、この種の中空屈曲部品は、例えば、冷間の曲げ加工、プレス加工品の溶接、厚板の打ち抜き、さらには鍛造等により製造されてきた。しかし、これらの製造方法では、製造される中空屈曲部品の軽量化および高強度化に限界があり、その実現は容易なことではなかった。 As is well known, metal strength members, reinforcing members, or structural members having a hollow, curved shape and used in automobiles, various machines, etc., are required to be lightweight and strong. Conventionally, this type of hollow curved part has been manufactured, for example, by cold bending, welding of pressed products, punching of thick plates, and even forging. However, these manufacturing methods have limitations on how light and strong the hollow curved parts can be manufactured, and it has not been easy to achieve this.

近年では、例えば非特許文献1に開示されるように、いわゆるチューブハイドロフォーミング工法によりこの種の中空屈曲部品を製造することも積極的に検討されている。しかし、非特許文献1の28頁にも記載されているように、チューブハイドロフォーミング工法には、素材となる材料の開発や成形可能な形状の自由度の拡大等といった課題があり、今後より一層の開発が必要である。 In recent years, the production of this type of hollow curved part using the so-called tube hydroforming method has been actively considered, as disclosed in, for example, Non-Patent Document 1. However, as described on page 28 of Non-Patent Document 1, the tube hydroforming method faces challenges such as the development of materials to be used and the expansion of the freedom of shapes that can be formed, and further development is necessary in the future.

このような現状に鑑み、本発明者らは、先に特許文献1により熱間曲げ加工装置に係る発明を開示した。図7は、特許文献1における発明の一実施例を示したもので、この熱間曲げ加工装置100の概略構成を模式的に示す説明図である。
図7に示すように、この熱間曲げ加工装置100では、支持手段101(一対の支持手段101a,101b)によりその軸方向へ移動自在に支持された鋼管(以下、中空素材Pm)を上流側から下流側へ向けて矢印F方向へ図示しない送り装置により送りながら、支持手段101a,101bの下流位置で曲げ加工を行って、鋼製の中空屈曲部品Ppを製造する。すなわち、支持手段101a,101bの下流位置で高周波加熱コイル102によって中空素材Pmを部分的に焼入れ可能な温度域に急速加熱するとともに、高周波加熱コイル102の下流に配置された水冷装置103により中空素材Pmを急冷する。そして、中空素材Pmの先端を把持手段104(一対の把持手段104a,104b)により把持し、把持手段104の位置を三次元方向(場合によっては二次元方向)に変更して中空素材Pmの加熱された部分に曲げモーメントを付与することにより、中空素材Pmに曲げ加工を行う。この熱間曲げ加工装置100によれば、高い作業効率で高強度の中空屈曲部品Ppを製造することが可能になる。
In view of the above situation, the present inventors have previously disclosed an invention relating to a hot bending apparatus in Patent Document 1. Fig. 7 shows one embodiment of the invention in Patent Document 1, and is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the hot bending apparatus 100.
7, in this hot bending apparatus 100, a steel pipe (hereinafter, referred to as hollow material Pm) supported by support means 101 (a pair of support means 101a, 101b) so as to be freely movable in its axial direction is fed from upstream to downstream by a feed device (not shown) in the direction of arrow F, while bending is performed downstream of the support means 101a, 101b to manufacture a steel hollow curved part Pp. That is, downstream of the support means 101a, 101b, the hollow material Pm is rapidly heated by the high-frequency heating coil 102 to a temperature range where it can be partially quenched, and the hollow material Pm is rapidly cooled by a water cooling device 103 arranged downstream of the high-frequency heating coil 102. Then, the tip of the hollow material Pm is gripped by gripping means 104 (a pair of gripping means 104a, 104b), and the position of the gripping means 104 is changed in a three-dimensional direction (or in a two-dimensional direction in some cases) to apply a bending moment to the heated portion of the hollow material Pm, thereby bending the hollow material Pm. With this hot bending device 100, it is possible to manufacture a high-strength hollow curved part Pp with high work efficiency.

国際公開第2006/093006号International Publication No. 2006/093006 国際公開第2011/024741号International Publication No. 2011/024741 特開2021-16890号公報JP 2021-16890 A

自動車技術 Vol.57,No.6,2003 23~28頁Automotive Technology Vol. 57, No. 6, 2003 pages 23-28 チューブフォーミング,コロナ社,初版第3刷 2002年11月15日,51~55頁Tube Forming, Corona Publishing, 1st edition, 3rd printing, November 15, 2002, pages 51-55

自動車や各種機械等に用いられる中空屈曲部品には、種々の形状を持つものが存在する。中でも、曲げ部の曲げ半径が例えば金属管の直径(矩形断面の場合には曲げ方向の辺の長さ)の1~2倍あるいはそれ以下である極めて小さな曲げ部を有する中空屈曲部品が多く存在する。
しかしながら、特許文献1の方法により、曲げ半径が例えば金属管の直径(矩形断面の場合には曲げ方向の辺の長さ)の1~2倍あるいはそれ以下の曲げ半径を持つように曲げ加工をした場合、曲げ部の内周側にしわや折れこみを生じたり、あるいは曲げ部の外周側の板厚が大きく減少して破断したりするおそれがある。そのため、小さな曲げ部を有する中空屈曲部品を製造することは困難であった。
さらに、中空屈曲部品の冷間曲げ加工においては、非特許文献2に記載されているように、曲げ部の外周側に引張応力が作用するため、板厚が減少する。同様に、特許文献1の方法も曲げ加工であるため、曲げ部の外周側の板厚減少は避けらない。
There are various shapes of hollow curved parts used in automobiles, various machines, etc. Among them, there are many hollow curved parts having an extremely small bend, for example, where the bend radius of the bend is 1 to 2 times or less than the diameter of the metal tube (the length of the side in the bending direction in the case of a rectangular cross section).
However, when bending a metal pipe using the method of Patent Document 1 so that the bending radius is, for example, 1 to 2 times the diameter of the metal pipe (the length of the side in the bending direction in the case of a rectangular cross section) or less, there is a risk that wrinkles or folds will occur on the inner periphery of the bent part, or that the plate thickness on the outer periphery of the bent part will be significantly reduced, leading to breakage. For this reason, it has been difficult to manufacture a hollow bent part having a small bend.
Furthermore, in the cold bending of hollow bent parts, tensile stress acts on the outer periphery of the bent part, resulting in a reduction in plate thickness, as described in Non-Patent Document 2. Similarly, the method of Patent Document 1 is also a bending process, so a reduction in plate thickness on the outer periphery of the bent part is unavoidable.

そこで、これらの課題解決に応えるために、本発明者らは、特許文献2により熱間せん断曲げ加工装置に係る発明を開示した。
図8に示すように、この熱間せん断曲げ加工装置200は、第1の支持手段201(一対の支持手段201a,201b)と、加熱手段202と、冷却手段203と、把持手段204と、を備える。一対の支持手段201a,201bは、金属製の中空素材Pmを、その長手方向へ相対的に送りながら、第1の位置A1において支持する。加熱手段202は、中空素材Pmの送り方向に沿った第1の位置A1よりも下流にある第2の位置B1において中空素材Pmを部分的に加熱する。冷却手段203は、中空素材Pmの送り方向に沿った第2の位置B1よりも下流にある第3の位置C1において中空素材Pmの被加熱部を冷却(強制冷却または自然冷却)する。把持手段204は、中空素材Pmの送り方向に沿った第3の位置C1よりも下流にある第4の位置D1において中空素材Pmを位置決めしながら二次元方向または三次元方向に移動させることによって、中空素材Pmの被加熱部にせん断力を与える。よって、この熱間せん断曲げ加工装置200によれば、中空素材Pmの被加熱部に対し、せん断加工と熱処理とを加えることが可能になる。そして、このせん断曲げ加工装置200によれば、金属管の直径(矩形断面の場合には曲げ方向の辺の長さ)の1~2倍、あるいは、それ以下の曲げ半径の曲げ部を有する高強度の中空屈曲部品Ppを、低コストで量産することが可能である。
この特許文献2の発明によれば、高強度でありながら小さな曲げ半径を有する中空屈曲部品Ppの製造が可能となり、自動車をはじめとする多数の機械部品の大幅な軽量化がなされる。
In order to solve these problems, the present inventors disclosed an invention relating to a hot shear bending apparatus in Patent Document 2.
As shown in Fig. 8, the hot shear bending processing device 200 includes a first support means 201 (a pair of support means 201a, 201b), a heating means 202, a cooling means 203, and a gripping means 204. The pair of support means 201a, 201b support the metal hollow material Pm at a first position A1 while relatively feeding the hollow material Pm in its longitudinal direction. The heating means 202 partially heats the hollow material Pm at a second position B1 downstream of the first position A1 along the feeding direction of the hollow material Pm. The cooling means 203 cools (forced cooling or natural cooling) the heated portion of the hollow material Pm at a third position C1 downstream of the second position B1 along the feeding direction of the hollow material Pm. The gripping means 204 applies a shear force to the heated portion of the hollow material Pm by moving the hollow material Pm in two or three dimensions while positioning it at a fourth position D1 that is downstream of the third position C1 along the feed direction of the hollow material Pm. Thus, this hot shear bending apparatus 200 makes it possible to apply shear processing and heat treatment to the heated portion of the hollow material Pm. This shear bending apparatus 200 makes it possible to mass-produce high-strength hollow bent parts Pp at low cost, having bent portions with a bending radius of 1 to 2 times the diameter of the metal tube (the length of the side in the bending direction in the case of a rectangular cross section) or less.
According to the invention of Patent Document 2, it becomes possible to manufacture a hollow bent part Pp that has high strength yet a small bending radius, and this leads to a significant reduction in the weight of many mechanical parts, including automobiles.

さらに、特許文献3では図9に示すせん断曲げ加工装置300及びこの装置を用いた中空屈曲部品の製造方法を開示した。せん断曲げ加工装置300では、中空素材Pmに加えるせん断角度をθ(度)とし、中空素材Pmの送り方向に対する加熱装置301及び冷却装置302の傾斜角度をα(度)とした。この構成により、中空屈曲部品Ppの製品板厚を部分的に増しながらも、多様な設計ニーズに合わせて軽量化も可能としている。 Furthermore, Patent Document 3 discloses a shear bending device 300 shown in Figure 9 and a method for manufacturing a hollow bent part using this device. In the shear bending device 300, the shear angle applied to the hollow material Pm is set to θ (degrees), and the inclination angle of the heating device 301 and the cooling device 302 relative to the feed direction of the hollow material Pm is set to α (degrees). This configuration makes it possible to partially increase the product plate thickness of the hollow bent part Pp while also reducing its weight to meet various design needs.

以上に説明した熱間曲げ加工あるいは熱間せん断曲げ加工においては、加熱手段からの加熱により高温となり変形抵抗が低下した領域(以下、変形領域という)に対し、把持手段により曲げ加工力あるいはせん断力を付加することにより、曲げ加工を行う。ここで、変形領域から曲げ加工力あるいはせん断力を与える把持手段までの距離をLとした場合、距離Lと加工力との関係は、図10(a)に示す通りとなる。また、距離Lと変形領域に作用するモーメントとの関係は、図10(b)に示す通りとなる。 In the hot bending or hot shear bending described above, bending is performed by applying a bending force or shear force by the gripping means to an area (hereinafter referred to as the deformation area) that has become hot due to heating from the heating means and has reduced deformation resistance. Here, if the distance from the deformation area to the gripping means that applies the bending force or shear force is L, the relationship between the distance L and the processing force is as shown in Figure 10(a). Also, the relationship between the distance L and the moment acting on the deformation area is as shown in Figure 10(b).

図10(b)に示す様に、所定の曲げ半径を得るための熱間曲げ変形は、モーメントMbにより引き起こされる。モーメントMbは、中空素材Pmの先端を把持する把持手段を所定の軌道に沿って移動させることによって付与される。ここで、熱間曲げ加工では、所定の曲げ変形を得るのに必要となるモーメントMbは、加工力Wb、把持手段と変形領域の距離Lとすると、Mb=Wb×Lとなる。したがって、熱間曲げ加工では、図10(a)に示す様に、距離Lが増すほど加工力Wbが減少する。
一方、図10(a)に示す様に、熱間せん断曲げ加工における変形は、把持手段による加工力Wsによって引き起こされる。そして、熱間せん断曲げ加工では、所定の曲げ変形を得るのに必要となる加工力Wsが、距離Lにかかわらず一定である。したがって、熱間せん断曲げ加工では、図10(b)に示す様に、距離Lが大きくなるほどモーメントMsが増大する。
As shown in Fig. 10(b), the hot bending deformation to obtain a predetermined bending radius is caused by a moment Mb. The moment Mb is applied by moving the gripping means that grips the tip of the hollow material Pm along a predetermined trajectory. Here, in hot bending, the moment Mb required to obtain a predetermined bending deformation is Mb = Wb x L, where Wb is the processing force and L is the distance between the gripping means and the deformation area. Therefore, in hot bending, as shown in Fig. 10(a), the processing force Wb decreases as the distance L increases.
On the other hand, as shown in Fig. 10(a), deformation in hot shear bending is caused by the processing force Ws by the gripping means. In hot shear bending, the processing force Ws required to obtain a predetermined bending deformation is constant regardless of the distance L. Therefore, in hot shear bending, as shown in Fig. 10(b), the moment Ms increases as the distance L increases.

したがって、熱間せん断曲げ加工においては、加工力Wsにより、把持手段が下流に移動するにつれて、支持手段を支点として中空素材が弾性変形し、その弾性変形による撓みが増大する。弾性撓みが増大すると、中空素材が加熱手段に接触したり、中空屈曲部品の製造が困難になったりする場合がある。中空素材のうち、加熱手段よりも下流側にある部分も弾性変形するため、加熱手段と中空素材との相対位置が本来の位置から変化する。この場合、所定の変形が与えられずに製品精度が悪化する。さらに、把持手段が中空素材から大きなモーメントを受けて剛体回転する場合がある。この場合、所定のせん断変形を付与できないため、製品精度が悪化する。また、把持手段の剛体回転を回避するためには、設備側の剛性を高める必要があり、設備が大型化してしまうという問題があった。 Therefore, in hot shear bending, as the gripping means moves downstream due to the processing force Ws, the hollow material elastically deforms with the support means as a fulcrum, and the deflection due to the elastic deformation increases. If the elastic deflection increases, the hollow material may come into contact with the heating means, or the manufacturing of hollow bent parts may become difficult. Since the part of the hollow material downstream of the heating means also elastically deforms, the relative position between the heating means and the hollow material changes from the original position. In this case, the specified deformation is not applied, and the product precision deteriorates. Furthermore, the gripping means may receive a large moment from the hollow material and rotate as a rigid body. In this case, the specified shear deformation cannot be applied, and the product precision deteriorates. In addition, in order to avoid the rigid body rotation of the gripping means, it is necessary to increase the rigidity of the equipment, which causes the equipment to become larger.

以上説明の理由により、中空屈曲部品をせん断曲げ加工で製造する際に、より高い加工精度が得られる加工技術が望まれている。 For the reasons explained above, there is a demand for processing technology that can achieve higher processing accuracy when manufacturing hollow bent parts using shear bending processing.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、せん断曲げ加工を高い加工精度で行える中空屈曲部品の製造装置及び製造方法の提供を課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a manufacturing device and manufacturing method for hollow bent parts that can perform shear bending processing with high processing accuracy.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
(1)本発明の一態様に係る中空屈曲部品の製造装置は、
金属製で中空な被加工材を、その長手方向に移動せしめる送り部と、
前記被加工材を、前記長手方向に直交する方向への移動を規制してかつ前記長手方向に沿う送り方向への移動を許容した状態で支持する支持手段と、
前記支持手段よりも前記送り方向の下流側で前記被加工材の周囲を囲むように配置されて前記被加工材を加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルよりも前記送り方向の下流側で前記被加工材を冷却する冷却部と、
前記冷却部よりも前記送り方向の下流側の把持位置で前記被加工材を把持する把持手段と、
前記把持手段を移動させる操作部と、
前記送り部、前記加熱コイル、前記冷却部、前記把持手段、及び前記操作部を制御する制御部と、
を備え、
前記操作部により前記把持手段を二次元方向又は三次元方向に移動させることで前記被加工材にせん断曲げ加工を加える装置であって、
前記制御部が、
前記せん断曲げ加工の開始から終了までの間、
前記支持手段による前記被加工材の支持範囲の前記送り方向に沿った最下流端位置から前記把持手段による前記被加工材の支持範囲の前記送り方向に沿った中央位置までの距離を、所定距離内に制限するように、
前記把持手段及び前記操作部を制御する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
(1) A manufacturing apparatus for a hollow curved part according to one aspect of the present invention comprises:
a feed section for moving a hollow metal workpiece in its longitudinal direction;
a support means for supporting the workpiece while restricting movement of the workpiece in a direction perpendicular to the longitudinal direction and allowing movement of the workpiece in a feed direction along the longitudinal direction;
a heating coil disposed downstream of the support means in the feed direction so as to surround the workpiece and heat the workpiece;
a cooling section that cools the workpiece downstream of the heating coil in the feed direction;
a gripping means for gripping the workpiece at a gripping position downstream of the cooling portion in the feed direction;
An operation unit that moves the gripping means;
A control unit that controls the feeding unit, the heating coil, the cooling unit, the gripping means, and the operation unit;
Equipped with
An apparatus for applying a shear bending process to the workpiece by moving the gripping means in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction by the operating unit,
The control unit:
From the start to the end of the shear bending process,
so that a distance from a most downstream end position in the feed direction of a support range of the workpiece by the supporting means to a center position in the feed direction of a support range of the workpiece by the gripping means is limited within a predetermined distance,
The gripping means and the operating unit are controlled.

上記(1)に記載の中空屈曲部品の製造装置によれば、被加工材が加熱コイルにより部分的に加熱されて被加熱部を形成する。そして、被加工材を、被加熱部を間に挟んで上流側を支持手段が支持する一方で下流側を把持手段で把持した状態から、把持手段を操作部によって二次元方向又は三次元方向に移動させる。把持手段を操作部によって移動させることにより、被加工材の被加熱部にせん断曲げ加工が付与される。このせん断曲げ加工の開始から終了までの間、制御部が、支持手段による被加工材の支持範囲の最下流端位置から把持手段による被加工材の支持範囲の中央位置までの距離を、所定距離内に制限する。その結果、被加工材の被加熱部と把持手段との間の距離が短くなる。このように、被加工材をその被加熱部に近い位置で把持してせん断曲げ加工することで、力点が作用点に近くなり、力点と作用点との距離に応じた曲げモーメントに起因する撓みが少なくなる。その結果、従来のように被加工材をその下流端で把持してせん断曲げ加工する場合に比べて、被加熱部及び把持手段間の距離を短くしてこの部分における被加工材の撓みを抑えた上でせん断曲げ加工が行える。よって、製造される中空屈曲部品の加工精度が向上する。
なお、支持手段として制御を要しない摺動タイプ、および鋼管の送り方向に直交する方向の移動のみを制限するローラータイプを用いる場合には、支持手段が制御装置の制御対象から外れる。一方、支持手段自体に、被加工材を送る送り部としての機能も持たせる場合には、支持手段も制御装置の制御対象に含まれる。
According to the manufacturing device for hollow curved parts described in (1) above, the workpiece is partially heated by the heating coil to form a heated portion. Then, the workpiece is supported by the support means on the upstream side and held by the holding means on the downstream side with the heated portion sandwiched therebetween, and the holding means is moved in two-dimensional or three-dimensional directions by the operation unit. By moving the holding means by the operation unit, a shear bending process is applied to the heated portion of the workpiece. From the start to the end of this shear bending process, the control unit limits the distance from the most downstream end position of the support range of the workpiece by the support means to the center position of the support range of the workpiece by the holding means to within a predetermined distance. As a result, the distance between the heated portion of the workpiece and the holding means is shortened. In this way, by holding the workpiece at a position close to the heated portion and shear bending the workpiece, the force point is closer to the action point, and the deflection caused by the bending moment according to the distance between the force point and the action point is reduced. As a result, compared to the conventional case where the workpiece is gripped at its downstream end and subjected to shear bending, the distance between the heated part and the gripping means is shortened, suppressing the bending of the workpiece at this part, and the processing accuracy of the hollow bent part is improved.
In addition, when a sliding type that does not require control or a roller type that only restricts movement in the direction perpendicular to the feed direction of the steel pipe is used as the support means, the support means is not included in the control object of the control device. On the other hand, when the support means itself also has the function of a feed section that feeds the workpiece, the support means is also included in the control object of the control device.

(2)上記(1)に記載の中空屈曲部品の製造装置において、
前記せん断曲げ加工を行う前における前記被加工材の平均幅寸法がw(mm)である場合に、前記所定距離を20×w(mm)以下に設定してもよい。
上記(2)に記載の中空屈曲部品の製造装置によれば、支持手段及び把持手段間の距離を適切に短くしてこの部分における被加工材の撓みを効果的に抑えた上でせん断曲げ加工が行える。
(2) In the manufacturing apparatus for a hollow curved part described in (1) above,
When the average width dimension of the workpiece before the shear bending process is w (mm), the predetermined distance may be set to 20 x w (mm) or less.
According to the manufacturing device for a hollow curved part described in (2) above, the distance between the supporting means and the gripping means can be appropriately shortened to effectively suppress deflection of the workpiece in this portion, and then shear bending can be performed.

(3)上記(1)または(2)に記載の中空屈曲部品の製造装置において、以下のように構成してもよい:
前記把持手段が、
前記把持手段に対する、前記被加工材の前記長手方向に沿った相対的な移動を許容する第1の把持状態と、
前記把持手段に対する、前記被加工材の前記長手方向に沿った相対的な移動を規制する第2の把持状態と、
の間で切り換え自在に構成され、
前記制御部が、前記把持手段の前記第1の把持状態及び前記第2の把持状態間の切り換えを行う。
上記(3)に記載の中空屈曲部品の製造装置によれば、被加工材に対してせん断曲げ加工を行わずに直管のまま焼き入れをする場合には、制御部により把持手段を第1の把持状態とする。この第1の把持状態にある把持手段は、被加工材を、その長手方向に沿った相対的な移動のみを許容するようにガイドしつつ支持する。これにより、被加工材の、被加熱部に近い箇所を継続して支持した上で送りながら焼き入れ出来るので、撓みの発生を抑制できる。また、せん断曲げ加工を行う前に、制御部が把持手段を第1の把持状態から第2の把持状態に切り換えることで、把持手段に対する被加工材の相対的な移動を規制する。これにより、支持手段及び把持手段間の距離を短く保持してこの部分における被加工材の撓みを抑えた上でせん断曲げ加工が行える。
(3) The manufacturing apparatus for a hollow curved part according to (1) or (2) above may be configured as follows:
The gripping means
a first gripping state that allows the workpiece to move relative to the gripping means along the longitudinal direction;
a second gripping state in which the workpiece is restricted from moving relative to the gripping means in the longitudinal direction;
The switchable configuration is
The control unit switches the gripping means between the first gripping state and the second gripping state.
According to the manufacturing device for hollow curved parts described in (3) above, when the workpiece is quenched as a straight tube without shear bending, the control unit sets the gripping means to the first gripping state. The gripping means in this first gripping state guides and supports the workpiece so as to allow only relative movement along its longitudinal direction. This allows the workpiece to be quenched while being fed while continuing to support a portion of the workpiece close to the heated portion, thereby suppressing the occurrence of deflection. In addition, before the shear bending process is performed, the control unit switches the gripping means from the first gripping state to the second gripping state, thereby restricting the relative movement of the workpiece with respect to the gripping means. This allows the shear bending process to be performed after keeping the distance between the support means and the gripping means short and suppressing deflection of the workpiece in this portion.

(4)上記(3)に記載の中空屈曲部品の製造装置において、以下のように構成してもよい:
前記把持手段が、
前記被加工材の外周面に対して接近離間自在に構成され、前記第1の把持状態では前記被加工材の外周面に対して転動自在に当接するローラと、
前記外周面に対して接近離間自在に構成され、前記第2の把持状態では前記被加工材の前記外周面に対して当接するクランパーと、
を備える。
上記(4)に記載の中空屈曲部品の製造装置によれば、第1の把持状態では、把持位置を変更せずに、被加工材をローラの転動によって長手方向にガイドしつつ、長手方向に直交する径方向への移動を規制できる。一方、第2の把持状態では、クランパーの当接によって被加工材の長手方向に沿った移動も規制できる。
(4) The manufacturing apparatus for a hollow curved part according to (3) above may be configured as follows:
The gripping means
a roller configured to be movable toward and away from the outer peripheral surface of the workpiece and to be in rolling contact with the outer peripheral surface of the workpiece in the first gripping state;
a clamper configured to be movable toward and away from the outer peripheral surface and to come into contact with the outer peripheral surface of the workpiece in the second gripping state;
Equipped with.
According to the manufacturing device for hollow curved parts described in (4) above, in the first gripping state, the workpiece can be guided in the longitudinal direction by the rolling of the rollers without changing the gripping position, while the movement in the radial direction perpendicular to the longitudinal direction can be restricted. Meanwhile, in the second gripping state, the movement of the workpiece along the longitudinal direction can also be restricted by the contact of the clamper.

(5)上記(1)~(4)の何れか1項に記載の中空屈曲部品の製造装置において、
前記把持手段及び前記操作部をそれぞれ複数有してもよい。
上記(5)に記載の中空屈曲部品の製造装置によれば、せん断曲げ加工を行って被加工材を保持したまま下流側に移動した把持手段の代わりに、他の把持部により前記所定距離内において被加工材を把持しながら次のせん断曲げ加工を行える。したがって、極めて長い中空屈曲部品の加工や、せん断曲げ加工を複数回行う加工にも対応できる。
(5) In the manufacturing apparatus for a hollow curved part according to any one of (1) to (4),
The gripping means and the operating portion may each be provided in a plurality of units.
According to the hollow curved part manufacturing device described in (5) above, instead of the gripping means that moves downstream while holding the workpiece after shear bending, another gripping part can grip the workpiece within the predetermined distance and perform the next shear bending process. Therefore, it is possible to process an extremely long hollow curved part or to perform multiple shear bending processes.

(6)本発明の一態様に係る中空屈曲部品の製造方法は、
金属製で中空な被加工材を、その長手方向の途中の支持位置において、前記長手方向に直交する方向への移動を規制してかつ前記長手方向に沿う送り方向へ送りながら支持する送り工程と、
前記支持位置よりも下流の加熱位置において、前記被加工材の周囲を囲むように配置した加熱コイルによって前記被加工材を部分的に加熱して被加熱部を形成する加熱工程と、
前記加熱位置よりも下流の冷却位置において、前記被加工材を冷却する冷却工程と、
前記冷却位置よりも下流の把持位置において、前記被加工材の被把持部を把持手段で把持し、前記把持手段を二次元方向又は三次元方向に移動させて前記被加工材にせん断曲げ加工を加えるせん断曲げ加工工程と、
を有し、
前記せん断曲げ加工の開始から終了までの間、
前記支持位置における前記被加工材の支持範囲の前記送り方向に沿った最下流端位置から前記把持位置における前記被把持部の前記送り方向に沿った中央位置までの距離を、所定距離内に制限する。
(6) A method for manufacturing a hollow curved part according to one aspect of the present invention includes the steps of:
a feeding step of supporting a hollow metal workpiece at a support position midway along its longitudinal direction while feeding the workpiece in a feed direction along the longitudinal direction while restricting movement of the workpiece in a direction perpendicular to the longitudinal direction;
a heating step of partially heating the workpiece by a heating coil disposed so as to surround the workpiece at a heating position downstream of the support position to form a heated portion;
a cooling step of cooling the workpiece at a cooling position downstream of the heating position;
a shear bending process in which a gripping portion of the workpiece is gripped by a gripping means at a gripping position downstream of the cooling position, and the gripping means is moved in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction to shear-bend the workpiece;
having
From the start to the end of the shear bending process,
The distance from the most downstream end position in the feed direction of the support range of the workpiece at the support position to the center position in the feed direction of the gripped portion at the gripping position is limited to within a predetermined distance.

上記(6)に記載の中空屈曲部品の製造方法によれば、被加工材が加熱コイルにより部分的に加熱されて被加熱部を形成する。そして、この被加工材を、被加熱部を間に挟んで上流側を支持位置において支持する一方で下流側を把持手段で把持した状態から、把持手段を二次元方向又は三次元方向に移動させる。この把持手段の移動により被加工材の被加熱部にせん断曲げが付与される。このせん断曲げ加工の開始から終了までの間、支持位置における被加工材の支持範囲の最下流端位置から把持位置における被把持部の中央位置までの距離を、所定距離内に制限する。その結果、被加工材の被加熱部と把持手段との間の距離が短くなる。このように、被加工材をその被加熱部に近い位置で把持してせん断曲げ加工することで、力点が作用点に近くなり、力点と作用点との距離に応じた撓みが少なくなる。その結果、従来のように被加工材をその下流端で把持してせん断曲げ加工する場合に比べて、支持位置及び把持手段間の距離を短くしてこの部分における被加工材の撓みを抑えた上でせん断曲げ加工が行える。よって、製造される中空屈曲部品の加工精度が向上する。 According to the manufacturing method of hollow bending parts described in (6) above, the workpiece is partially heated by a heating coil to form a heated portion. Then, the workpiece is supported at the support position on the upstream side with the heated portion sandwiched therebetween, while the downstream side is held by the holding means, and the holding means is moved in two or three dimensional directions. This movement of the holding means imparts shear bending to the heated portion of the workpiece. From the start to the end of this shear bending process, the distance from the most downstream end position of the support range of the workpiece at the support position to the center position of the held portion at the holding position is limited to within a predetermined distance. As a result, the distance between the heated portion of the workpiece and the holding means is shortened. In this way, by holding the workpiece at a position close to the heated portion and shear bending it, the force point is closer to the action point, and the deflection according to the distance between the force point and the action point is reduced. As a result, compared to conventional methods of gripping the workpiece at its downstream end and shear bending it, the distance between the support position and the gripping means can be shortened to reduce bending of the workpiece in this area, thereby improving the machining accuracy of the hollow bent parts produced.

(7)上記(6)に記載の中空屈曲部品の製造方法では、
前記せん断曲げ加工を行う前における前記被加工材の平均幅寸法がw(mm)である場合に、前記所定距離を20×w(mm)以下に設定してもよい。
上記(7)に記載の中空屈曲部品の製造方法によれば、支持位置及び把持手段間の距離を適切に短くしてこの部分における被加工材の撓みを効果的に抑えた上でせん断曲げ加工が行える。
(7) In the method for manufacturing a hollow curved part described in (6) above,
When the average width dimension of the workpiece before the shear bending process is w (mm), the predetermined distance may be set to 20 x w (mm) or less.
According to the manufacturing method of the hollow curved part described in (7) above, the distance between the support position and the gripping means is appropriately shortened, and the deflection of the workpiece in this portion is effectively suppressed, and then the shear bending process can be performed.

(8)上記(6)に記載の中空屈曲部品の製造方法では、
前記所定距離を、前記被加工材のせん断荷重に基づいて設定してもよい。
上記(8)に記載の中空屈曲部品の製造方法によれば、被加工材の形状及び素材に応じてより効果的に撓みを抑えることができる。
(8) In the method for manufacturing a hollow curved part described in (6) above,
The predetermined distance may be set based on a shear load of the workpiece.
According to the manufacturing method of the hollow curved part described above in (8), it is possible to more effectively suppress the deflection according to the shape and material of the workpiece.

(9)上記(6)~(8)の何れか1項に記載の中空屈曲部品の製造方法では、
前記せん断曲げ加工工程の開始前に、
前記把持手段を、前記被加工材の前記長手方向に沿った移動を許容しながら把持する第1の把持状態から、前記被加工材の前記長手方向に沿った移動を規制する第2の把持状態に切り換えてもよい。
上記(9)に記載の中空屈曲部品の製造方法によれば、被加工材に対してせん断曲げ加工を行わずに直管のまま焼き入れをする場合には、把持手段を第1の把持状態とすることで、被加工材の、被加熱部に近い箇所を継続して支持した上で送りながら焼き入れ出来るので、撓みの発生を抑制できる。また、せん断曲げ加工を行う前に、把持手段を第1の把持状態から第2の把持状態に切り換えることで、把持手段に対する被加工材の相対的な移動を規制する。これにより、支持位置及び把持手段間の距離を短くしてこの部分における被加工材の撓みを抑えた上でせん断曲げ加工が行える。
(9) In the method for manufacturing a hollow curved part according to any one of (6) to (8) above,
Before the start of the shear bending process,
The gripping means may be switched from a first gripping state in which the workpiece is gripped while allowing movement along the longitudinal direction, to a second gripping state in which movement of the workpiece is restricted along the longitudinal direction.
According to the manufacturing method of the hollow curved part described in (9) above, when the workpiece is hardened as a straight tube without shear bending, the gripping means is in the first gripping state, and the workpiece can be hardened while being fed while continuously supporting a portion of the workpiece close to the heated portion, thereby suppressing the occurrence of warping. In addition, before the shear bending process, the gripping means is switched from the first gripping state to the second gripping state, thereby restricting the relative movement of the workpiece with respect to the gripping means. This shortens the distance between the support position and the gripping means, suppressing the warping of the workpiece in this portion, and then the shear bending process can be performed.

本発明の上記各態様に係る中空屈曲部品の製造装置及び製造方法によれば、せん断曲げ加工を高い加工精度で行える。 The manufacturing apparatus and method for hollow bent parts according to the above-mentioned aspects of the present invention allow shear bending to be performed with high processing accuracy.

本発明の第1実施形態に係る中空屈曲部品の製造装置の概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a manufacturing apparatus for a hollow curved part according to a first embodiment of the present invention; 同製造装置を用いた中空屈曲部品の製造方法により、中空素材の長手方向途中位置にせん断曲げ加工を加える場合を示す。このせん断曲げ加工は、(a)から(f)に向かう順序で工程が進む。This shows a case where a shear bending process is applied to a hollow material at a midpoint in the longitudinal direction by a method for manufacturing a hollow bent part using the manufacturing device. This shear bending process proceeds in the order from (a) to (f). 本発明の第2実施形態に係る中空屈曲部品の製造装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a manufacturing apparatus for a hollow curved part according to a second embodiment of the present invention. 同製造装置に備わる把持手段の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a gripping means provided in the manufacturing apparatus. 同製造装置を用いた中空屈曲部品の製造方法により、中空素材の長手方向途中位置にせん断曲げ加工を加える場合を示す。このせん断曲げ加工は、(a)から(f)に向かう順序で工程が進む。This shows a case where a shear bending process is applied to a hollow material at a midpoint in the longitudinal direction by a method for manufacturing a hollow bent part using the manufacturing device. This shear bending process proceeds in the order from (a) to (f). 本発明の第3実施形態に係る中空屈曲部品の製造方法を示す図であって、中空素材の長手方向途中の2箇所にせん断曲げ加工を加える場合を示す。このせん断曲げ加工は、(a)から(f)に向かう順序で工程が進む。10A to 10F are diagrams showing a method for manufacturing a hollow curved part according to a third embodiment of the present invention, in which a hollow material is subjected to shear bending at two intermediate positions in the longitudinal direction. The shear bending process proceeds in the order of steps (a) to (f). 特許文献1に開示された曲げ加工装置の概略構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a bending device disclosed in Patent Document 1. 特許文献2に開示されたせん断加工装置の概略構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a shearing device disclosed in Patent Document 2. 特許文献3に開示された他のせん断加工装置の概略構成を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another shear processing device disclosed in Patent Document 3. 熱間せん断曲げ加工と通常の熱間曲げ加工とを比較する図であって、(a)は把持位置による加工力の変化を示し、(b)は把持位置によるモーメントの変化を示す。1A and 1B are diagrams comparing hot shear bending and normal hot bending, in which (a) shows the change in processing force depending on the gripping position, and (b) shows the change in moment depending on the gripping position.

以下、本発明の各実施形態に係る中空屈曲部材の製造装置及び製造方法を、図面を参照しながら説明する。以降の説明では、矩形の横断面形状を有する中空の鋼製角管を被加工材(以下、中空素材Pm)とし、中空屈曲部材Ppを製造する場合を例示して説明する。 The following describes the hollow bending member manufacturing apparatus and manufacturing method according to each embodiment of the present invention with reference to the drawings. In the following description, an example is given of the case where a hollow steel square tube having a rectangular cross-sectional shape is used as the workpiece (hereinafter, hollow material Pm) and a hollow bending member Pp is manufactured.

[第1実施形態]
まず、本製造方法を適用する中空屈曲部材の製造装置(以下、製造装置10)を先に説明し、続いて製造方法を説明する。
[First embodiment]
First, a manufacturing apparatus for a hollow curved member to which the present manufacturing method is applied (hereinafter, manufacturing apparatus 10) will be described, followed by a description of the manufacturing method.

[中空屈曲部材の製造装置]
図1は、本実施形態に係る製造装置10の構成を示す模式図である。
この製造装置10により、中空素材Pmを熱間せん曲げ断加工(以下、単にせん断曲げ加工と言う)することで、後述の図2(f)に示す中空屈曲部材Ppを得る。中空素材Pmは、その長手方向に垂直な断面が中空矩形の閉断面形状を有する鋼製の長尺な角管である。なお、本実施形態の加工対象である中空素材Pmは、角管に限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形、さらには各種異形の断面形状を有する管であってもよい。矩形断面を持つ中空素材Pmは、その断面形状が正方形、長方形の何れであってもよい。中空素材Pmは、鋼管以外の金属管であってもよい。
[Manufacturing device for hollow bending member]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment.
The manufacturing apparatus 10 performs hot shear bending (hereinafter simply referred to as shear bending) on the hollow material Pm to obtain a hollow curved member Pp as shown in FIG. 2(f) described later. The hollow material Pm is a long steel square tube having a closed cross-sectional shape perpendicular to its longitudinal direction. The hollow material Pm to be processed in this embodiment is not limited to a square tube, and may be a tube having a cross-sectional shape of, for example, a circle, an ellipse, or various other irregular shapes. The hollow material Pm having a rectangular cross-section may have a cross-sectional shape of either a square or a rectangle. The hollow material Pm may be a metal tube other than a steel tube.

図1に示すように、この製造装置10は、送り装置(送り部)11と、支持装置(支持手段)12と、加熱装置13と、冷却装置(冷却部)14と、せん断力付与装置15と、制御装置(制御部)16とを備える。
(1)送り装置11
送り装置11は、図1に示すように、支持装置12により支持された中空素材Pmを、所定の送り速度でその長手方向(矢印Fに沿った紙面左手方向)へ送る。送り装置11は、電動サーボシリンダーを用いたタイプが例示されるが、特定型式のものに限らず、ボールネジを用いたタイプやタイミングベルトやチェーンを用いたタイプ等も採用できる。
中空素材Pmは、支持装置12が設置された部分が第1の位置Aを通過した後、送り装置11によってさらに矢印F方向へ送られる。
As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus 10 includes a feed device (feed section) 11, a support device (support means) 12, a heating device 13, a cooling device (cooling section) 14, a shear force applying device 15, and a control device (control section) 16.
(1) Feeding device 11
1, the feed device 11 feeds the hollow material Pm supported by the support device 12 in its longitudinal direction (to the left on the paper surface along the arrow F) at a predetermined feed speed. The feed device 11 is exemplified by a type using an electric servo cylinder, but is not limited to a specific type, and a type using a ball screw, a type using a timing belt or a chain, etc. can also be used.
After the portion of the hollow material Pm where the supporting device 12 is installed has passed the first position A, the hollow material Pm is further fed in the direction of the arrow F by the feeding device 11 .

(2)支持装置12
支持装置12は、複数組(図1の例では2組)のロール12a,12bを備える。一組のロール12aは、これらの間に中空素材Pmを挟み込んで支持する。同様に、一組のロール12bも、これらの間に中空素材Pmを挟み込んで支持する。一組のロール12bの下流位置に他の一組のロール12aが隣接配置されている。これらロール12a,12bにより、中空素材Pmは第1の位置Aにおいて支持される。
なお、支持装置12としては、中空素材Pmをその送り方向Fに沿って送り自在に支持できればよく、その他の構成の支持装置を採用してもよい。例えば、支持装置12を、ロール12a,12bを備えずに摺動支持する構成としてもよい。
支持装置12は、図示されない搭載台上に固定配置されている。しかし、この態様に限定されるものではなく、例えば、支持装置12を産業用ロボットのエンドエフェクター(図示略)によって支持してもよい。
また、ロール12a,12bを回動させることにより、中空素材Pmを送る送り機能を支持装置12に持たせ、そして送り装置11を省略してもよい。この場合、中空素材Pmをその長手方向に移動せしめる送り部と、中空素材Pmを支持する支持手段とを、支持装置12が兼ねることになる。
(2) Support device 12
The support device 12 includes multiple sets of rolls 12a, 12b (two sets in the example of FIG. 1 ). One set of rolls 12a supports the hollow material Pm by sandwiching it between them. Similarly, the set of rolls 12b supports the hollow material Pm by sandwiching it between them. Another set of rolls 12a is disposed adjacent to the downstream position of the set of rolls 12b. The hollow material Pm is supported at the first position A by these rolls 12a, 12b.
Note that the supporting device 12 may have a different configuration as long as it can support the hollow material Pm so as to be freely fed along the feed direction F. For example, the supporting device 12 may be configured to support the hollow material Pm by sliding without including the rolls 12a and 12b.
The support device 12 is fixedly disposed on a mounting base (not shown). However, the present invention is not limited to this embodiment, and the support device 12 may be supported by, for example, an end effector (not shown) of an industrial robot.
Also, by rotating the rolls 12a, 12b, the support device 12 may have a feeding function for feeding the hollow material Pm, and the feed device 11 may be omitted. In this case, the support device 12 serves both as a feed section for moving the hollow material Pm in its longitudinal direction and as a support means for supporting the hollow material Pm.

(3)加熱装置13
加熱装置13は、第1の位置Aより、中空素材Pmの送り方向Fの下流にある第2の位置Bで加熱を行うように配置されている。加熱装置13は、支持装置12を経て送られてくる中空素材Pmの長手方向の一部分における横断面の全周を加熱する。加熱装置13として誘導加熱装置を用いる。この誘導加熱装置は、中空素材Pmを高周波誘導加熱する加熱コイル13aを有する。
加熱装置13の加熱コイル13aは、中空素材Pmの外表面から所定の間隔を空けて、中空素材Pmの長手方向の一部における横断面の全周囲を囲むように配置される。中空素材Pmは、その被加熱部Hにおいて、加熱装置13により部分的に急速加熱される。被加熱部Hにおける最高到達温度の位置は、加熱コイル13aの下流側端面の位置よりも若干下流側にあり、後述する冷却装置14からの冷却水のかけ方等の諸条件により、多少、上流側または下流側に移動する。そのため、被加熱部Hにおける最高到達温度の位置に対応する基準位置として、加熱コイル13aの最下流端位置P1を用いる。この最下流端位置P1は、加熱コイル13aの外形を中心軸線CLに沿って見たときの、送り方向Fにおける最も下流側の位置である。
加熱装置13の設置手段(不図示)は、加熱コイル13aを第2の位置Bにおいて傾斜角度調整自在に配置可能としてもよい。すなわち、加熱装置13の前記設置手段は、加熱コイル13aを、中空素材Pmの送り方向Fに対して設定した角度に傾斜させる回転手段(不図示)を備えてもよい。
(3) Heating device 13
The heating device 13 is disposed so as to perform heating at a second position B downstream of the first position A in the feed direction F of the hollow material Pm. The heating device 13 heats the entire circumference of a cross section of a portion in the longitudinal direction of the hollow material Pm fed via the supporting device 12. An induction heating device is used as the heating device 13. This induction heating device has a heating coil 13a that performs high-frequency induction heating of the hollow material Pm.
The heating coil 13a of the heating device 13 is disposed at a predetermined distance from the outer surface of the hollow material Pm so as to surround the entire periphery of the cross section of the hollow material Pm in a portion of the longitudinal direction. The hollow material Pm is rapidly heated in part by the heating device 13 at its heated portion H. The position of the maximum temperature reached in the heated portion H is slightly downstream of the downstream end face of the heating coil 13a, and moves slightly upstream or downstream depending on various conditions such as the way in which cooling water is applied from the cooling device 14 described later. Therefore, the most downstream end position P1 of the heating coil 13a is used as a reference position corresponding to the position of the maximum temperature reached in the heated portion H. This most downstream end position P1 is the most downstream position in the feed direction F when the outer shape of the heating coil 13a is viewed along the central axis CL.
An installation means (not shown) of the heating device 13 may be capable of disposing the heating coil 13a at the second position B so that the tilt angle can be freely adjusted. In other words, the installation means of the heating device 13 may include a rotation means (not shown) that tilts the heating coil 13a at a set angle with respect to the feed direction F of the hollow material Pm.

加熱装置13の加熱コイル13aの断面形状は、中空素材Pmが丸管である場合、円形状であることが好ましい。具体的には、中空素材Pmの長手方向に沿った中心軸線CLに沿って対向視したときの加熱コイル13aの形状が、中空素材Pmの外周面に対して均一のクリアランスを有する同心円形状となることが好ましい。一方、中空素材Pmが矩形を含む異形断面形状である場合、中空素材Pmの中心軸線CLに沿って対向視したときの加熱コイル13aの形状が、中空素材Pmの外周面に対して加熱に適したクリアランスを有する形状であることが好ましい。なお、中心軸線CLは、支持装置12の位置における中空素材Pmの中心軸線である。 When the hollow material Pm is a round tube, the cross-sectional shape of the heating coil 13a of the heating device 13 is preferably circular. Specifically, the shape of the heating coil 13a when viewed from the center axis CL along the longitudinal direction of the hollow material Pm is preferably a concentric shape with a uniform clearance from the outer peripheral surface of the hollow material Pm. On the other hand, when the hollow material Pm has an irregular cross-sectional shape including a rectangle, the shape of the heating coil 13a when viewed from the center axis CL of the hollow material Pm is preferably a shape with a clearance suitable for heating from the outer peripheral surface of the hollow material Pm. The center axis CL is the center axis of the hollow material Pm at the position of the support device 12.

加熱装置13の設置手段としては、例えば周知慣用の産業用ロボットのエンドエフェクターを例示することができるが、他の設置手段も採用できる。単腕ロボットあるいはアームとモータなどを有する既成の装置も採用可能である。 As an example of a means for installing the heating device 13, an end effector of a well-known industrial robot can be used, but other installation means can also be used. A single-arm robot or an existing device having an arm and a motor can also be used.

(4)冷却装置14
冷却装置14は、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第2の位置Bよりも下流にある第3の位置Cで中空素材Pmを冷却する。冷却装置14は、中空素材Pmのうち、第2の位置Bで加熱された部分の下流側に位置する部分を急速に冷却する。この冷却により、中空素材Pmにおいて、加熱装置13により加熱された被加熱部Hと、冷却装置14により冷却された被冷却部との間の領域が、高温であって変形抵抗が大幅に低下した状態となる。
(4) Cooling device 14
The cooling device 14 cools the hollow material Pm at a third position C that is downstream of the second position B along the feed direction F of the hollow material Pm. The cooling device 14 rapidly cools a portion of the hollow material Pm that is located downstream of the portion heated at the second position B. As a result of this cooling, the region of the hollow material Pm between the heated portion H heated by the heating device 13 and the cooled portion cooled by the cooling device 14 becomes high temperature and has significantly reduced deformation resistance.

冷却装置14は、所望の冷却速度が得られるものであればよく、特定方式の冷却装置に限定されない。一般的には、冷却水を中空素材Pmの外周面の所定位置へ向けて噴射することによって中空素材Pmを冷却する水冷装置を用いることが望ましい。本実施形態では、複数の冷却水噴射ノズル14aを、加熱装置13の直ぐ下流側に、中空素材Pmの長手方向の一部の横断面を囲むように、中空素材Pmの外表面から離して配置している。これら冷却水噴射ノズル14aから、冷却水を中空素材Pmの外表面へ向けて噴射する。 The cooling device 14 may be any device capable of obtaining the desired cooling rate, and is not limited to a specific type of cooling device. In general, it is desirable to use a water-cooling device that cools the hollow material Pm by spraying cooling water toward a predetermined position on the outer circumferential surface of the hollow material Pm. In this embodiment, multiple cooling water spray nozzles 14a are disposed immediately downstream of the heating device 13, away from the outer surface of the hollow material Pm, so as to surround a portion of the cross section of the hollow material Pm in the longitudinal direction. Cooling water is sprayed from these cooling water spray nozzles 14a toward the outer surface of the hollow material Pm.

中空素材Pmにおいて加熱装置13により加熱された被加熱部Hのうち、その下流側に位置する部分は、冷却装置14から噴射された冷却水により急速に冷却される。
これにより、中空素材Pmのせん断曲げ加工した曲がり部の一部または全部の強度を、例えば1500MPa以上の引張強度に高めることも可能である。
Of the heated portion H of the hollow material Pm heated by the heating device 13 , the portion located downstream thereof is rapidly cooled by cooling water sprayed from the cooling device 14 .
This makes it possible to increase the strength of a part or the whole of the bent portion of the hollow material Pm that has been shear-bent, for example, to a tensile strength of 1500 MPa or more.

冷却装置14の設置手段は、冷却装置14を第3の位置Cに配置できる手段であればよく、特定の設置手段に限定されない。本実施形態の製造装置10により高い寸法精度を有する中空屈曲部材Ppを製造するためには、第2の位置B及び第3の位置C間の距離をできる限り短く設定することによって、加熱装置13により加熱する被加熱部Hと、冷却装置14により冷却する被冷却部との間の領域をできるだけ小さく設定することが望ましい。このためには、冷却水噴射ノズル14aを加熱コイル13aに近接配置することが望ましい。そのため、冷却水噴射ノズル14aを加熱コイル13aの直後の位置に配置することが望ましい。さらには、加熱装置13の設置手段に対し、冷却装置14を固定してもよい。この場合、各冷却水噴射ノズル14aと加熱コイル13aとの相対位置関係を保ったまま、これら冷却水噴射ノズル14a及び加熱コイル13aの双方を同じ傾斜角度で傾斜させることも可能になる。 The installation means of the cooling device 14 is not limited to a specific installation means, as long as it can place the cooling device 14 at the third position C. In order to manufacture a hollow bending member Pp having high dimensional accuracy by the manufacturing apparatus 10 of this embodiment, it is desirable to set the area between the heated part H heated by the heating device 13 and the cooled part cooled by the cooling device 14 as small as possible by setting the distance between the second position B and the third position C as short as possible. For this purpose, it is desirable to place the cooling water injection nozzle 14a close to the heating coil 13a. Therefore, it is desirable to place the cooling water injection nozzle 14a at a position immediately after the heating coil 13a. Furthermore, the cooling device 14 may be fixed to the installation means of the heating device 13. In this case, it is also possible to tilt both the cooling water injection nozzle 14a and the heating coil 13a at the same tilt angle while maintaining the relative positional relationship between each cooling water injection nozzle 14a and the heating coil 13a.

冷却装置14の設置手段を、前記加熱装置13の設置手段とは別に備えてもよい。この場合、冷却装置14の設置手段(不図示)は、各冷却水噴射ノズル14aを第3の位置Cにおいて傾斜角度調整自在に配置できる。すなわち、冷却装置14の前記設置手段は、冷却装置14を、中空素材Pmの送り方向Fに対して設定した角度に傾斜させることができる。
冷却装置14の設置手段としては、慣用の産業用ロボットのエンドエフェクターを例示することができるが、他の設置手段も採用できる。単腕ロボットあるいはアームとモータなどの回転手段等を有する既成の装置も採用可能である。
An installation means for the cooling device 14 may be provided separately from the installation means for the heating device 13. In this case, the installation means (not shown) for the cooling device 14 can arrange each cooling water jet nozzle 14a so that the inclination angle can be freely adjusted at the third position C. In other words, the installation means for the cooling device 14 can incline the cooling device 14 at a set angle with respect to the feed direction F of the hollow material Pm.
The cooling device 14 can be installed, for example, on an end effector of a conventional industrial robot, but other installation means can also be used. A single-arm robot or an existing device having an arm and a rotating means such as a motor can also be used.

(5)せん断力付与装置15
せん断力付与装置15は、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第3の位置Cよりも下流に配置される。せん断力付与装置15は、中空素材Pmの長手方向の途中位置を把持し、この把持位置を二次元方向または三次元方向に移動させる。具体的には、せん断力付与装置15における中空素材Pmの把持位置を、中心軸線CLを含む断面で見て、中空素材Pmの長手方向に沿った送り方向Fと中空素材Pmの長手方向に対して直交する方向との間にある傾斜方向に移動させる。これにより、せん断力付与装置15は、中空素材Pmにおける、加熱装置13により加熱された被加熱部Hと、冷却装置14により冷却された被冷却部との間の領域の少なくとも一部に、せん断力を与えて中空素材Pmにせん断曲げ加工を行う。
(5) Shear force applying device 15
The shear force applying device 15 is disposed downstream of a third position C along the feed direction F of the hollow material Pm. The shear force applying device 15 grips the hollow material Pm at a midpoint in the longitudinal direction and moves this gripping position in two-dimensional or three-dimensional directions. Specifically, the gripping position of the hollow material Pm in the shear force applying device 15 is moved in an inclined direction between the feed direction F along the longitudinal direction of the hollow material Pm and a direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow material Pm, as viewed in a cross section including the central axis line CL. As a result, the shear force applying device 15 applies a shear force to at least a part of the region between the heated portion H heated by the heating device 13 and the cooled portion cooled by the cooling device 14 in the hollow material Pm, thereby performing shear bending on the hollow material Pm.

図1に示すように、せん断力付与装置15は、一対のアーム15A,15Bと、図示されない基台とを有する。なお、アーム15A,15Bの両方を備える構成に代えて、これらのどちらか一方のみを備える構成としてもよい。
アーム15Aは、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第3の位置Cよりも下流にある第4の位置D1において中空素材Pmを把持する把持手段15Aa,15Abと、把持手段15Aa,15Abを支持してその位置を二次元方向または三次元方向に移動させる腕部(操作部)15Acとを有する。腕部15Acは、前記基台により支持されている。把持手段15Aa,15Abは、互いに接近することによってその間に中空素材Pmを把持する。一方、把持手段15Aa,15Abは、互いに離間することによって中空素材Pmの把持を解除する。
1, the shear force applying device 15 has a pair of arms 15A and 15B and a base (not shown). Instead of having both arms 15A and 15B, the shear force applying device 15 may have only one of the arms 15A and 15B.
The arm 15A has gripping means 15Aa, 15Ab that grip the hollow material Pm at a fourth position D1 that is downstream of the third position C along the feed direction F of the hollow material Pm, and an arm portion (operation portion) 15Ac that supports the gripping means 15Aa, 15Ab and moves their positions in two-dimensional or three-dimensional directions. The arm portion 15Ac is supported by the base. The gripping means 15Aa, 15Ab grip the hollow material Pm between them by approaching each other. On the other hand, the gripping means 15Aa, 15Ab release their grip on the hollow material Pm by moving away from each other.

把持手段15Aa,15Abを閉じて中空素材Pmを把持した際、中空素材Pmにおいて把持手段15Aa,15Abが接触する支持範囲の長手方向中央位置を把持位置P2とする。そして、前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流端位置P0から前記把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離を、符号L’を用いて図1に示す。この距離L’は、せん断曲げ加工の際、後述する制御装置16からの指示を受けた腕部15Acが把持手段15Aa,15Abの位置を調整することにより、所定距離内に維持される。 When the gripping means 15Aa, 15Ab are closed to grip the hollow material Pm, the longitudinal center position of the support range where the gripping means 15Aa, 15Ab contact the hollow material Pm is defined as the gripping position P2. The distance parallel to the feed direction F between the downstream end position P0 along the feed direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow material Pm and the gripping position P2 is shown in FIG. 1 using the symbol L'. During shear bending, this distance L' is maintained within a predetermined distance by the arm 15Ac receiving instructions from the control device 16 described later and adjusting the position of the gripping means 15Aa, 15Ab.

中空素材Pmの長手方向の一部における横断面は、加熱装置13により加熱されて変形抵抗が大幅に低下する。このため、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第3の位置Cよりも下流にある第4の位置D1において一対の把持手段15a,15bの位置を二次元方向または三次元方向に移動させることによって、中空素材Pmにおける、加熱装置13により加熱された被加熱部Hと、冷却装置14により冷却された被冷却部との間の領域にせん断力を与えることができる。
中空素材Pmにせん断力が作用することにより、その長手方向途中位置が図1に示されるように屈曲する。本実施形態では、特許文献1により開示された発明のように中空素材Pmの加熱された部分に曲げモーメントを与えるのではなく、せん断力を与える。このため、曲げ半径が例えば金属管の直径(矩形断面の場合には曲げ方向の辺の長さ)の1~2倍あるいはそれ以下の極めて小さい曲げ半径の屈曲部位を持つ中空屈曲部品を製造することができる。
The deformation resistance of a cross section in a portion of the longitudinal direction of the hollow material Pm is significantly reduced by being heated by the heating device 13. For this reason, by moving the positions of the pair of gripping means 15a, 15b in two-dimensional or three-dimensional directions at a fourth position D1 that is downstream of the third position C along the feed direction F of the hollow material Pm, it is possible to apply a shear force to a region in the hollow material Pm between the heated portion H heated by the heating device 13 and the cooled portion cooled by the cooling device 14.
When a shear force acts on the hollow material Pm, it is bent at a midpoint in the longitudinal direction as shown in Fig. 1. In this embodiment, a shear force is applied to the heated portion of the hollow material Pm, rather than a bending moment being applied to the heated portion as in the invention disclosed in Patent Document 1. This makes it possible to manufacture a hollow bent part having a bent portion with an extremely small bend radius, for example, 1 to 2 times the diameter of the metal tube (the length of the side in the bending direction in the case of a rectangular cross section) or less.

アーム15Bは、アーム15Aと同じ構成を有する。図1では、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第4の位置D1よりも下流にある第5の位置D2において中空素材Pmを把持を解除した状態を示している。
アーム15Bは、中空素材Pmを把持することが可能な把持手段15Ba,15Bbと、把持手段15Ba,15Bbを支持してその位置を二次元方向または三次元方向に移動させる腕部15Bc(操作部)とを有する。腕部15Bcは、前記腕部15Acと同様に、前記基台により支持されている。把持手段15Ba,15Bbは、互いに接近することによってその間に中空素材Pmを把持可能である。一方、把持手段15Ba,15Bbは、図1に示すように互いに離間することによって中空素材Pmの把持を解除する。中空素材Pmの把持は、アーム15A,15Bのどちらか一方により行われる。すなわち、中空素材Pmに対してせん断曲げ加工を行う際には、第4の位置D1においてアーム15A,15Bの何れか一方が中空素材Pmを把持し、他方は中空素材Pmの把持を解除して第4の位置D1以外の位置に退避する。また、中空素材Pmを直管のまま焼き入れしながら送り方向Fに沿って送る場合には、アーム15A,15Bのうち、第4の位置D1において把持した方がその把持状態を維持したまま、第4の位置D1から遠ざかるように送り方向Fに移動する。そして、アーム15A,15Bのうちの他方は、次に行うせん断曲げ加工に備えて、第4の位置D1に移動する。
The arm 15B has the same configuration as the arm 15A. Fig. 1 shows a state in which the hollow material Pm is released from gripping at a fifth position D2 that is downstream of the fourth position D1 along the feed direction F of the hollow material Pm.
The arm 15B has gripping means 15Ba, 15Bb capable of gripping the hollow material Pm, and an arm portion 15Bc (operation portion) that supports the gripping means 15Ba, 15Bb and moves their positions in two-dimensional or three-dimensional directions. The arm portion 15Bc is supported by the base, similar to the arm portion 15Ac. The gripping means 15Ba, 15Bb are capable of gripping the hollow material Pm between them by approaching each other. On the other hand, the gripping means 15Ba, 15Bb release their grip on the hollow material Pm by moving away from each other as shown in FIG. The hollow material Pm is gripped by either one of the arms 15A or 15B. That is, when shear bending is performed on the hollow material Pm, one of the arms 15A and 15B grips the hollow material Pm at the fourth position D1, and the other releases the grip of the hollow material Pm and retreats to a position other than the fourth position D1. When the hollow material Pm is fed in the feed direction F while being quenched as a straight tube, one of the arms 15A and 15B that gripped the hollow material Pm at the fourth position D1 moves in the feed direction F away from the fourth position D1 while maintaining the gripped state. Then, the other of the arms 15A and 15B moves to the fourth position D1 in preparation for the next shear bending.

(6)制御装置16
制御装置16は、上述した送り装置11、支持装置12、加熱装置13、冷却装置14、せん断力付与装置15の各種動作を制御する。なお、支持装置12として動作制御を要しない摺動タイプなどを用いる場合には、制御対象から支持装置12が除外される。
制御装置16は、送り装置11に指示を与えることで、中空素材Pmの送り量及び送り速度を制御する。一方、送り装置11を省略して送り機能を支持装置12に持たせる場合には、制御装置16から支持装置12に指示を与えることで、ロール12a,12bの回転量及び回転速度を制御する。これにより、中空素材Pmの送り量及び送り速度が制御される。
制御装置16は、加熱コイル13aに流す電源出力を制御することで、被加熱部Hの温度を制御する。制御装置16は、必要に応じて、加熱コイル13aを中空素材Pmに対して傾斜させるように制御してもよい。
制御装置16は、各冷却水噴射ノズル14aに供給する冷却水の供給圧あるいは供給流量を制御することで、被冷却部の温度を制御する。制御装置16は、必要に応じて、各冷却水噴射ノズル14aを中空素材Pmに対して傾斜させるように制御してもよい。
制御装置16は、アーム15A,15Bのそれぞれを個別に制御する。すなわち、制御装置16は、腕部15Acを制御することで、把持手段15Aa,15Ab及び把持手段15Ba,15Bbそれぞれの位置及び傾きを制御する。また、制御装置16は、把持手段15Aa,15Ab及び把持手段15Ba,15Bbそれぞれの開閉動作(把持状態及び把持解除状態)を制御する。
以上は、制御装置16の一例であり、同一の中空屈曲部品Ppを大量生産する場合には、前記制御量をあらかじめ決められたパターンに設定しておくことも可能である。
(6) Control device 16
The control device 16 controls various operations of the above-mentioned feeding device 11, supporting device 12, heating device 13, cooling device 14, and shear force applying device 15. When a sliding type that does not require operational control is used as the supporting device 12, the supporting device 12 is excluded from the objects to be controlled.
The control device 16 controls the feed amount and feed speed of the hollow material Pm by giving instructions to the feed device 11. On the other hand, when the feed device 11 is omitted and the feed function is provided to the support device 12, the control device 16 controls the rotation amount and rotation speed of the rolls 12a, 12b by giving instructions to the support device 12. This controls the feed amount and feed speed of the hollow material Pm.
The control device 16 controls the power output flowing through the heating coil 13a to control the temperature of the heated portion H. The control device 16 may control the heating coil 13a to be inclined with respect to the hollow material Pm, as necessary.
The control device 16 controls the supply pressure or supply flow rate of the cooling water supplied to each cooling water jet nozzle 14a to control the temperature of the cooled portion. The control device 16 may control each cooling water jet nozzle 14a to be inclined with respect to the hollow material Pm as necessary.
The control device 16 controls each of the arms 15A and 15B individually. That is, the control device 16 controls the position and inclination of each of the gripping means 15Aa, 15Ab and the gripping means 15Ba, 15Bb by controlling the arm 15Ac. The control device 16 also controls the opening and closing operations (gripping state and gripping release state) of each of the gripping means 15Aa, 15Ab and the gripping means 15Ba, 15Bb.
The above is one example of the control device 16, and when the same hollow curved parts Pp are mass-produced, the control amount can be set to a predetermined pattern.

[中空屈曲部材の製造方法]
上記製造装置10を用いて、中空素材Pmより中空屈曲部材Ppを製造する方法について、図2を参照しながら以下に説明する。
本実施形態では、製造装置10を用いて、図2(a)の中空素材Pmから図2(f)の中空屈曲部品Ppを製造する場合について説明する。この中空屈曲部材Ppは、その長手方向1箇所にせん断曲げ加工が加えられている。なお、図2では、制御装置16及び腕部15Bcの図示を省略している。
[Method of manufacturing hollow bending member]
A method for manufacturing the hollow curved member Pp from the hollow material Pm using the above-mentioned manufacturing apparatus 10 will be described below with reference to FIG.
In this embodiment, a hollow bending part Pp shown in Fig. 2(f) is manufactured from a hollow material Pm shown in Fig. 2(a) using the manufacturing device 10. The hollow bending part Pp is subjected to shear bending at one location in the longitudinal direction. Note that the control device 16 and the arm portion 15Bc are omitted in Fig. 2.

図2(a)に示すように、まず、金属製の真直な中空管である中空素材Pmを製造装置10にセットする。すなわち、第1の位置Aで中空素材Pmを支持装置12により支持し、中空素材Pmの後端側を送り装置11にセットし、そして中空素材Pmの先端側を把持手段15Ba,15Bbで把持する。一方、把持手段15Aa,15Abは待機状態にあるため、図2(a)ではその図示を省略している。
この時、第1の位置Aより下流の第2の位置Bに加熱装置13の加熱コイル13aを配置させ、第2の位置Bより下流の第3の位置Cに冷却装置14の各冷却水噴射ノズル14aを配置させる。また、加熱コイル13a及び各冷却水噴射ノズル14aは、それぞれ、側面視及び平面視の双方において中心軸線CLに直交した状態に配置される。
上記設定のもと、加熱装置13による中空素材Pmの加熱を開始する。
As shown in Fig. 2(a), first, a hollow material Pm, which is a straight hollow tube made of metal, is set in a manufacturing device 10. That is, the hollow material Pm is supported by a supporting device 12 at a first position A, the rear end side of the hollow material Pm is set in a feeding device 11, and the front end side of the hollow material Pm is gripped by gripping means 15Ba, 15Bb. Meanwhile, the gripping means 15Aa, 15Ab are in a standby state, and therefore are not shown in Fig. 2(a).
At this time, the heating coil 13a of the heating device 13 is disposed at a second position B downstream of the first position A, and each cooling water injection nozzle 14a of the cooling device 14 is disposed at a third position C downstream of the second position B. In addition, the heating coil 13a and each cooling water injection nozzle 14a are disposed so as to be perpendicular to the central axis CL in both a side view and a plan view.
Under the above settings, the heating device 13 starts heating the hollow material Pm.

すなわち、図2(a)及び図2(b)に示すように、中空素材Pmを第1の位置Aで支持しながら中空素材Pmの長手方向である送り方向Fへ送りつつ(送り工程)、第2の位置Bで中空素材Pmを部分的に加熱して被加熱部Hを形成し(加熱工程)、第3の位置Cで被加熱部Hの下流側に位置する中空素材Pmの少なくとも一部を冷却する(冷却工程)。この時、把持手段15Ba,15Bbは、中空素材Pmの送り速度に同調して送り方向Fに向かって移動する。そのため、中空素材Pmは、せん断曲げや通常曲げを受けることなく、送り方向Fに向かって送られながら直管のまま焼き入れされる。 2(a) and 2(b), the hollow material Pm is supported at a first position A and fed in a feed direction F, which is the longitudinal direction of the hollow material Pm (feeding process), the hollow material Pm is partially heated at a second position B to form a heated portion H (heating process), and at least a portion of the hollow material Pm located downstream of the heated portion H is cooled at a third position C (cooling process). At this time, the gripping means 15Ba and 15Bb move in the feed direction F in synchronization with the feed speed of the hollow material Pm. Therefore, the hollow material Pm is quenched as a straight tube while being fed in the feed direction F without being subjected to shear bending or normal bending.

続いて、図2(c)に示すように、せん断曲げ加工を行う位置に中空素材Pmが至った時点で、待機状態にあった把持手段15Aa,15Abを第4の位置D1に移動させ、この位置で中空素材Pmの長手方向の途中位置を把持する。この時、前記支持装置12の前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流位置P0から前記把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離L’を、所定距離内に制限するように、制御装置16が把持位置を制御する。 Next, as shown in FIG. 2(c), when the hollow material Pm reaches the position where shear bending processing is performed, the gripping means 15Aa, 15Ab, which have been in a standby state, are moved to a fourth position D1, and a midpoint in the longitudinal direction of the hollow material Pm is gripped at this position. At this time, the control device 16 controls the gripping position so that the distance L' parallel to the feed direction F between the most downstream position P0 along the feed direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow member Pm and the gripping position P2 is limited to within a predetermined distance.

せん断曲げ加工の開始から終了までの間、制御装置16が把持手段15Aa,15Ab及び腕部15Acを制御することにより、距離L’は前記所定距離内に調整され続ける。せん断曲げ加工を行う前における中空素材Pmの平均幅寸法がw(mm)である場合に、前記所定距離を、20×w(mm)以下、好ましくは10×w(mm)以下、に設定することが良い。この場合、被加熱部H及び把持手段15Aa,15Ab間の距離を適切に短くしてこの部分における中空素材Pmの撓みを効果的に抑えた上でせん断曲げ加工が行える。あるいは、前記所定距離を、中空素材Pmのせん断荷重に基づいて設定してもよい。この場合、中空素材Pmの形状及び素材に応じてより効果的に撓みを抑えることができる。 From the start to the end of the shear bending process, the control device 16 controls the gripping means 15Aa, 15Ab and the arm portion 15Ac, so that the distance L' is continuously adjusted to within the predetermined distance. When the average width dimension of the hollow material Pm before the shear bending process is w (mm), it is advisable to set the predetermined distance to 20 x w (mm) or less, preferably 10 x w (mm) or less. In this case, the distance between the heated portion H and the gripping means 15Aa, 15Ab is appropriately shortened to effectively suppress the deflection of the hollow material Pm in this portion, and then the shear bending process can be performed. Alternatively, the predetermined distance may be set based on the shear load of the hollow material Pm. In this case, the deflection can be suppressed more effectively according to the shape and material of the hollow material Pm.

第4の位置D1で把持手段15Aa,15Abが中空素材Pmを把持した後、第5の位置D2にある把持手段15Ba,15Bbを開いて把持を解除する。把持解除後の把持手段15Ba,15Bbは、中空素材Pmと干渉しないように移動されて待機状態となる。そのため、図2(d)~図2(f)では、待機状態にある把持手段15Ba,15Bbの図示を省略している。 After the gripping means 15Aa, 15Ab grip the hollow material Pm at the fourth position D1, the gripping means 15Ba, 15Bb at the fifth position D2 are opened to release the grip. After the gripping is released, the gripping means 15Ba, 15Bb are moved so as not to interfere with the hollow material Pm and are placed in a standby state. For this reason, the gripping means 15Ba, 15Bb in a standby state are not shown in Figures 2(d) to 2(f).

図2(d)に示すように、第4の位置D1において中空素材Pmの把持位置を腕部15Acにより二次元方向または三次元方向に移動させる(せん断曲げ加工工程)。せん断加工工程は、具体的には、前記把持位置を、中空素材Pmの中心軸線CLを含む断面で見て、中空素材Pmの長手方向に沿った送り方向Fと中空素材Pmの長手方向に対して直交する方向との間にある傾斜方向に移動させる。 As shown in FIG. 2(d), at the fourth position D1, the gripping position of the hollow material Pm is moved in two or three dimensions by the arm 15Ac (shear bending process). Specifically, in the shear bending process, the gripping position is moved in an inclined direction between the feed direction F along the longitudinal direction of the hollow material Pm and a direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow material Pm, as viewed in a cross section including the central axis CL of the hollow material Pm.

この時のせん断曲げ加工箇所は、各冷却水噴射ノズル14aからの冷却水で冷却されるため、焼き入れも同時に行われている。せん断曲げ加工の開始から終了までの間、前記距離L’は、制御装置16により所定距離内に制限される。このように、中空素材Pmをその被加熱部Hに近い位置で把持してせん断曲げ加工することで、把持手段15Aa,15Abが付与する力の力点が、中空素材Pmのうちでせん断曲げを受ける作用点に近くなり、これら力点と作用点との距離に応じた撓みが少なくなる。その結果、従来のように中空素材Pmをその下流端で把持してせん断曲げ加工する場合に比べて、被加熱部H及び把持手段15Aa,15Ab間の距離を短くしてこの部分における中空素材Pmの撓みを抑えた上でせん断曲げ加工が行える。よって、製造される中空屈曲部品Ppの加工精度が向上する。 At this time, the shear bending processing location is cooled by cooling water from each cooling water injection nozzle 14a, so quenching is also performed at the same time. From the start to the end of the shear bending processing, the distance L' is limited to a predetermined distance by the control device 16. In this way, by gripping the hollow material Pm at a position close to its heated part H and performing the shear bending processing, the force point of the force applied by the gripping means 15Aa, 15Ab becomes close to the action point of the hollow material Pm that receives the shear bending, and the deflection according to the distance between these force points and the action point is reduced. As a result, compared to the conventional case where the hollow material Pm is gripped at its downstream end and shear bending processing is performed, the distance between the heated part H and the gripping means 15Aa, 15Ab is shortened, and the deflection of the hollow material Pm in this part is suppressed, and then the shear bending processing can be performed. Therefore, the processing accuracy of the hollow bent part Pp to be manufactured is improved.

せん断曲げ加工が終了した後、図2(e)に示すように、把持手段15Aa,15Abを、中空素材Pmを把持したままその位置を送り装置11の送り動作と同期させながら送り方向Fに向かって移動させる。これにより、中空素材Pmのうちでせん断曲げ加工を加えた箇所よりも上流側の範囲に焼き入れを行う。
中空素材Pmの焼き入れが最後まで終了したら、図2(f)に示すように、加熱コイル13aによる加熱を停止させ、加工済みの中空屈曲部品Ppを製造装置10から外して払い下げる。
以上に説明のように、送り工程、加熱工程、冷却工程、及びせん断曲げ加工工程を含む一連の工程により、中空屈曲部品Ppが製造される。この中空屈曲部品Ppは、せん断曲げ加工の開始から終了までの間、前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流位置P0から前記把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離L’を前記所定距離内に制限しているので、撓みが少なく高い加工精度を有する。
After the shear bending process is completed, as shown in Fig. 2(e), the gripping means 15Aa, 15Ab, while gripping the hollow material Pm, are moved in the feed direction F in synchronization with the feeding operation of the feed device 11. As a result, the hollow material Pm is hardened in a range upstream of the portion where the shear bending process was applied.
When the hardening of the hollow material Pm is completed, the heating by the heating coil 13a is stopped, and the machined hollow curved part Pp is removed from the manufacturing device 10 and thrown down, as shown in FIG. 2(f).
As described above, the hollow curved part Pp is manufactured by a series of steps including the feeding step, the heating step, the cooling step, and the shear bending step. This hollow curved part Pp has little deflection and has high processing accuracy because the distance L' parallel to the feeding direction F from the most downstream position P0 along the feeding direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow member Pm to the gripping position P2 is limited to within the predetermined distance from the start to the end of the shear bending process.

[第2実施形態]
続いて、図3~図5を参照しながら、第2実施形態に係る中空屈曲部品の製造装置及び製造方法を以下に説明する。
[Second embodiment]
Next, a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a hollow curved part according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS.

[中空屈曲部材の製造装置]
本実施形態に係る中空屈曲部材の製造装置(以下、製造装置20)は、上記第1実施形態の製造装置10に比べて、せん断力付与装置15の構成のみが異なるため、その他構成要素については製造装置10のものと同じ品番を用いることで、それらの重複説明を省略する。
図3に示すように、この製造装置20は、前記送り装置(送り部)11と、前記支持装置(支持手段)12と、前記加熱装置13と、前記冷却装置(冷却部)14と、せん断力付与装置25と、前記制御装置(制御部)16とを備える。
[Manufacturing device for hollow bending member]
The manufacturing apparatus for hollow bending members according to this embodiment (hereinafter, manufacturing apparatus 20) differs from the manufacturing apparatus 10 of the first embodiment described above only in the configuration of the shear force applying device 15. Therefore, by using the same product numbers as those of the manufacturing apparatus 10 for the other components, duplicate descriptions thereof will be omitted.
As shown in FIG. 3, the manufacturing apparatus 20 includes the feeding device (feeding section) 11, the supporting device (supporting means) 12, the heating device 13, the cooling device (cooling section) 14, a shear force applying device 25, and the control device (control section) 16.

本実施形態のせん断力付与装置25は、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第3の位置Cよりも下流の第4の位置Dに配置される。
せん断力付与装置25は、中空素材Pmの長手方向の途中位置を把持し、この把持位置を二次元方向または三次元方向に移動させる。具体的には、せん断力付与装置25における中空素材Pmの把持位置を、中心軸線CLを含む断面で見て、中空素材Pmの長手方向に沿った送り方向Fと中空素材Pmの長手方向に対して直交する方向との間にある傾斜方向に移動させる。これにより、せん断力付与装置25は、中空素材Pmにおける、加熱装置13により加熱された被加熱部Hと、冷却装置14により冷却された被冷却部との間の領域の少なくとも一部に、せん断力を与えて中空素材Pmにせん断曲げ加工を行う。
The shear force applying device 25 of the present embodiment is disposed at a fourth position D downstream of the third position C along the feed direction F of the hollow material Pm.
The shear force applying device 25 grips the hollow material Pm at a midpoint in the longitudinal direction and moves this gripping position in two or three dimensions. Specifically, the gripping position of the hollow material Pm in the shear force applying device 25 is moved in an inclined direction between the feed direction F along the longitudinal direction of the hollow material Pm and a direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow material Pm, as viewed in a cross section including the central axis line CL. In this way, the shear force applying device 25 applies a shear force to at least a part of the region of the hollow material Pm between the heated part H heated by the heating device 13 and the cooled part cooled by the cooling device 14, thereby performing shear bending on the hollow material Pm.

図3及び図4に示すように、せん断力付与装置25は、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第3の位置Cよりも下流にある第4の位置Dにおいて中空素材Pmを把持する把持手段25A,25Bと、把持手段25A,25Bを支持してその位置を二次元方向または三次元方向に移動させる腕部(操作部)25Cと、腕部25Cを支持する図示されない基台とを有する。なお、把持手段25A,25B及び腕部25Cは、複数組備えても良い。 As shown in Figures 3 and 4, the shear force applying device 25 has gripping means 25A, 25B that grip the hollow material Pm at a fourth position D that is downstream of the third position C along the feed direction F of the hollow material Pm, an arm (operation unit) 25C that supports the gripping means 25A, 25B and moves their positions in two or three dimensions, and a base (not shown) that supports the arm 25C. Note that multiple sets of gripping means 25A, 25B and arm 25C may be provided.

図4に示すように、把持手段25Aは、本体25Aaと、一対の支持ローラ25Abと、一対のクランパー25Acと、図示されない駆動機構とを有する。
本体25Aaは、中空素材Pmの長手方向に沿って長い筐体であり、各支持ローラ25Abと、各クランパー25Acと、前記駆動機構とが内蔵されている。本体25Aaの下部には、中空素材Pmを通すための半円柱形状の凹部aが形成されている。
一対の支持ローラ25Abは、本体25Aaの長手方向中央位置に、それぞれ回転自在に配置されている。各支持ローラ25Abは、本体25Aaの凹部a内にせり出した状態で支持されている。
一対のクランパー25Acは、本体25Aaの長手方向両端位置に、一対の支持ローラ25Abを間に介在させた状態で配置されている。各クランパー25Acは、中空素材Pmの外周面に対して接近離間自在となるように、本体25Aa内に支持されている。各クランパー25Acは、前記駆動機構の力を受けることで、本体25Aaの凹部aの内外に出入り可能である。
前記駆動機構は、制御装置16からの指示を受けて動作する。具体的には、前記駆動機構により、凹部a内で各クランパー25Acを各支持ローラ25Abよりもせり出させた状態と、各クランパー25Acを本体25Aa内に収容させた状態との間で切り換える。各クランパー25Acを本体25Aa内に収容させた場合には、各支持ローラ25Abが中空素材Pmの外周面に対して転動自在に当接する。逆に、凹部a内で各クランパー25Acを各支持ローラ25Abよりもせり出させた場合には、これらクランパー25Acが中空素材Pmの外周面に対して相対移動不可に当接する。前記駆動機構の駆動源としては、例えば流体圧(油圧、空気圧)を利用できる。
As shown in FIG. 4, the gripping means 25A has a main body 25Aa, a pair of support rollers 25Ab, a pair of clampers 25Ac, and a drive mechanism (not shown).
The main body 25Aa is a long housing that is long along the longitudinal direction of the hollow material Pm, and has the support rollers 25Ab, the clampers 25Ac, and the drive mechanism built in. A semi-cylindrical recess a for passing the hollow material Pm is formed in the lower part of the main body 25Aa.
The pair of support rollers 25Ab are rotatably disposed at the center of the main body 25Aa in the longitudinal direction thereof. Each support roller 25Ab is supported in a state where it protrudes into the recess a of the main body 25Aa.
A pair of clampers 25Ac are disposed at both longitudinal ends of the main body 25Aa with a pair of support rollers 25Ab interposed therebetween. Each clamper 25Ac is supported within the main body 25Aa so as to be able to move toward and away from the outer circumferential surface of the hollow material Pm. Each clamper 25Ac is able to move in and out of the recess a of the main body 25Aa by receiving the force of the drive mechanism.
The drive mechanism operates upon receiving instructions from the control device 16. Specifically, the drive mechanism switches between a state in which each clamper 25Ac protrudes beyond each support roller 25Ab in the recess a and a state in which each clamper 25Ac is housed within the main body 25Aa. When each clamper 25Ac is housed within the main body 25Aa, each support roller 25Ab abuts on the outer circumferential surface of the hollow material Pm in a freely rolling manner. Conversely, when each clamper 25Ac protrudes beyond each support roller 25Ab in the recess a, these clampers 25Ac abut on the outer circumferential surface of the hollow material Pm in a relatively immovable manner. For example, fluid pressure (hydraulic pressure, air pressure) can be used as the drive source of the drive mechanism.

把持手段25Bも、把持手段25Aと同一構成を有する。すなわち、把持手段25Bは、本体25Baと、一対の支持ローラ25Bbと、一対のクランパー25Bcと、図示されない他の駆動機構とを有する。
本体25Baは、中空素材Pmの長手方向に沿って長い筐体であり、本体25Aaと同じ形状寸法を有する。本体25Baは、各支持ローラ25Bbと、各クランパー25Bcと、前記他の駆動機構とが内蔵されている。本体25Baの上部には、中空素材Pmを通すための半円柱形状の凹部bが形成されている。
一対の支持ローラ25Bbは、本体25Baの長手方向中央位置に、それぞれ回転自在に配置されている。各支持ローラ25Bbは、前記他の駆動機構によって本体25Baの凹部bの内外に出入り可能に支持されている。
一対のクランパー25Bcは、本体25Baの長手方向両端位置に、一対の支持ローラ25Bbを間に介在させた状態で配置されている。各クランパー25Bcは、中空素材Pmの外周面に対して接近離間自在となるように、本体25Ba内に支持されている。各クランパー25Bcは、前記駆動機構の力を受けることで、本体25Baの凹部bの内外に出入り可能である。
前記他の駆動機構は、制御装置16からの指示を受けて動作する。具体的には、前記他の駆動機構により、凹部b内で各クランパー25Bcを各支持ローラ25Bbよりもせり出させた状態と、各クランパー25Bcを本体25Ba内に収容させた状態との間で切り換える。各クランパー25Bcを本体25Ba内に収容させた場合には、各支持ローラ25Bbが中空素材Pmの外周面に対して転動自在に当接する。逆に、凹部b内で各クランパー25Bcを各支持ローラ25Bbよりもせり出させた場合には、これらクランパー25Bcが中空素材Pmの外周面に対して相対移動不可に当接する。前記駆動機構の駆動源としては、例えば流体圧(油圧、空気圧)を利用できる。
The gripping means 25B has the same configuration as the gripping means 25A, that is, the gripping means 25B has a main body 25Ba, a pair of support rollers 25Bb, a pair of clampers 25Bc, and other driving mechanisms (not shown).
The main body 25Ba is a long housing that is long along the longitudinal direction of the hollow material Pm and has the same shape and dimensions as the main body 25Aa. The main body 25Ba houses the support rollers 25Bb, the clampers 25Bc, and the other drive mechanisms. A semi-cylindrical recess b is formed in the upper part of the main body 25Ba to pass the hollow material Pm through.
The pair of support rollers 25Bb are rotatably disposed at the longitudinal center of the main body 25Ba. Each support roller 25Bb is supported by the other driving mechanism so as to be movable in and out of the recess b of the main body 25Ba.
A pair of clampers 25Bc are disposed at both longitudinal ends of the main body 25Ba with a pair of support rollers 25Bb interposed therebetween. Each clamper 25Bc is supported within the main body 25Ba so as to be able to move toward and away from the outer peripheral surface of the hollow material Pm. Each clamper 25Bc is able to move in and out of the recess b of the main body 25Ba by receiving the force of the drive mechanism.
The other driving mechanism operates upon receiving instructions from the control device 16. Specifically, the other driving mechanism switches between a state in which each clamper 25Bc protrudes from each support roller 25Bb in the recess b and a state in which each clamper 25Bc is housed in the main body 25Ba. When each clamper 25Bc is housed in the main body 25Ba, each support roller 25Bb abuts on the outer circumferential surface of the hollow material Pm so as to be freely rollable. Conversely, when each clamper 25Bc protrudes from each support roller 25Bb in the recess b, these clampers 25Bc abut on the outer circumferential surface of the hollow material Pm so as not to be able to move relatively. For example, fluid pressure (hydraulic pressure, air pressure) can be used as the driving source of the driving mechanism.

上記構成を有する把持手段25A,25Bは、凹部a,bが互いに対向するように配置した状態で、腕部25Cにより支持されている。そして、凹部a,bにより形成された円柱形状の空間内に、中空素材Pmを挿通可能としている。把持手段25A,25B間に中空素材Pmを挿通させた状態で、前記駆動機構及び前記他の駆動機構により各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcを本体25Aa及び本体25Ba内に収容することで、各支持ローラ25Ab及び各支持ローラ25Bb間に、中空素材Pmをその長手方向に沿って移動自在に把持することができる。なお、本実施形態の各支持ローラ25Ab及び各支持ローラ25Bbは従動ローラーであるが、図示されないモータにより、中空素材Pmの送り量に合わせて回転させる構成を採用した場合には、中空素材Pmの表面品質を向上させることができる。
一方、把持手段25A,25B間に中空素材Pmを挿通させた状態で、前記駆動機構及び前記他の駆動機構により各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcを凹部a,b内で各支持ローラ25Ab及び各支持ローラ25Bbよりもせり出させた場合には、各クランパー25Ac及び各クランパー25Bc間に、中空素材Pmをその長手方向に沿って移動不可に把持することができる。
The gripping means 25A, 25B having the above configuration are supported by the arm 25C in a state where the recesses a, b are arranged to face each other. The hollow material Pm can be inserted into the cylindrical space formed by the recesses a, b. With the hollow material Pm inserted between the gripping means 25A, 25B, the clampers 25Ac and 25Bc are housed in the main body 25Aa and the main body 25Ba by the drive mechanism and the other drive mechanism, so that the hollow material Pm can be gripped between the support rollers 25Ab and 25Bb so as to be movable along its longitudinal direction. Although the support rollers 25Ab and 25Bb in this embodiment are driven rollers, if a configuration is adopted in which the support rollers 25Ab and 25Bb are rotated by a motor (not shown) in accordance with the feed amount of the hollow material Pm, the surface quality of the hollow material Pm can be improved.
On the other hand, when the hollow material Pm is inserted between the gripping means 25A, 25B, and the drive mechanism and the other drive mechanism cause each clamper 25Ac and each clamper 25Bc to protrude beyond each support roller 25Ab and each support roller 25Bb within the recesses a, b, the hollow material Pm can be gripped between each clamper 25Ac and each clamper 25Bc so that it cannot move along its longitudinal direction.

よって、把持手段25A,25Bが、これら把持手段25A,25Bに対する、中空素材Pmの長手方向に沿った相対的な移動を許容する第1の把持状態と、これら把持手段25A,25Bに対する、中空素材Pmの長手方向に沿った相対的な移動を規制する第2の把持状態との間で切り換え自在に構成されている。そして、制御装置16は、把持手段25A,25Bを、前記第1の把持状態及び前記第2の把持状態間で切り換え可能としている。
中空素材Pmに対してせん断曲げ加工を加えない場合は、把持手段25A,25Bを第1の把持状態にした上で、定位置に固定配置する。これにより、把持手段25A,25Bを移動させることなく、中空素材Pmを送り方向Fに沿って移動可能に支持できる。
一方、中空素材Pmに対してせん断曲げ加工を加える場合は、把持手段25A,25Bを第2の把持状態にした上で、その把持位置を腕部25Cにより二次元方向あるいは三次元方向に移動させる。その結果、中空素材Pmに対してせん断曲げ加工が加えられる。
Thus, the gripping means 25A, 25B are configured to be freely switchable between a first gripping state that permits relative movement of the hollow material Pm with respect to the gripping means 25A, 25B along the longitudinal direction, and a second gripping state that restricts relative movement of the hollow material Pm with respect to the gripping means 25A, 25B along the longitudinal direction. The control device 16 is capable of switching the gripping means 25A, 25B between the first gripping state and the second gripping state.
When the hollow material Pm is not subjected to shear bending, the gripping means 25A, 25B are placed in the first gripping state and fixed in a fixed position. This makes it possible to support the hollow material Pm movably along the feed direction F without moving the gripping means 25A, 25B.
On the other hand, when shear bending is applied to the hollow material Pm, the gripping means 25A, 25B are put into the second gripping state, and the gripping position is moved in two-dimensional or three-dimensional directions by the arm 25C. As a result, the hollow material Pm is subjected to shear bending.

図3に示すように、把持手段25A,25Bを第2の把持状態にした際、中空素材Pmにおいて各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcが接触する支持範囲の長手方向中央位置を把持位置P2とする。そして、前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流位置P0から把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離をL’として図3に示す。この距離L’は、せん断曲げ加工の際、制御装置16からの指示を受けた腕部25Cが把持手段25A,25Bの位置を調整することにより、所定距離内に維持される。 As shown in FIG. 3, when the gripping means 25A, 25B are in the second gripping state, the longitudinal center position of the support range where the clampers 25Ac and 25Bc contact the hollow material Pm is the gripping position P2. FIG. 3 shows the distance parallel to the feed direction F between the most downstream position P0 along the feed direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow material Pm and the gripping position P2 as L'. During shear bending, the arm 25C receives instructions from the control device 16 and adjusts the position of the gripping means 25A, 25B, so that this distance L' is maintained within a predetermined distance.

中空素材Pmの送り方向Fに沿った第3の位置Cよりも下流にある第4の位置Dにおいて一対の把持手段25A,25Bの位置を二次元方向または三次元方向に移動させることによって、中空素材Pmにおける、加熱装置13により加熱された被加熱部Hと、冷却装置14により冷却された被冷却部との間の領域にせん断力を与えることができる。中空素材Pmにせん断力が作用することにより、その長手方向途中位置が図3に示されるように屈曲する。
なお、把持手段25A,25Bの位置を移動させるために本実施形態では腕部25Cを用いたが、その代わりに、ボールねじとサーボモータの組み合わせを採用してもよい。
By moving the positions of the pair of gripping means 25A, 25B in two or three dimensions at a fourth position D that is downstream of the third position C along the feed direction F of the hollow material Pm, it is possible to apply a shear force to a region in the hollow material Pm between the heated portion H heated by the heating device 13 and the cooled portion cooled by the cooling device 14. When a shear force acts on the hollow material Pm, it bends at a midpoint in the longitudinal direction as shown in FIG.
In this embodiment, the arm portion 25C is used to move the positions of the gripping means 25A and 25B, but instead, a combination of a ball screw and a servo motor may be used.

[中空屈曲部材の製造方法]
上記製造装置20を用いて、中空素材Pmより中空屈曲部材Ppを製造する方法について、図5を参照しながら以下に説明する。
本実施形態では、製造装置20を用いて、図5(a)の中空素材Pmから図5(f)の中空屈曲部品Ppを製造する場合について説明する。この中空屈曲部材Ppは、その長手方向1箇所にせん断曲げ加工が加えられている。なお、図5では、制御装置16及び腕部25Cの図示を省略している。
[Method of manufacturing hollow bending member]
A method for manufacturing the hollow curved member Pp from the hollow material Pm using the above-mentioned manufacturing apparatus 20 will be described below with reference to FIG.
In this embodiment, a hollow bending part Pp shown in Fig. 5(f) is manufactured from a hollow material Pm shown in Fig. 5(a) using a manufacturing device 20. This hollow bending part Pp is subjected to shear bending at one location in the longitudinal direction. Note that the control device 16 and the arm portion 25C are omitted in Fig. 5.

図5(a)に示すように、まず、金属製の真直な中空管である中空素材Pmを製造装置20にセットする。すなわち、第1の位置Aで中空素材Pmを支持装置12により支持し、中空素材Pmの後端側を送り装置11に固定し、そして中空素材Pmの先端側を把持手段25A,25Bで把持する。この時の把持手段25A,25Bでは、各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcが本体25Aa,25Ba内に収容されているため、各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcは中空素材Pmの外周面に対して非接触状態にある。一方、各支持ローラ25Ab及び各支持ローラ25Bbは中空素材Pmの外周面に接触して中空素材Pmを支持する。よって、把持手段25A,25Bを定位置に固定した状態で、中空素材Pmを送り方向Fに沿って送ることが可能となっている。
さらに、第1の位置Aより下流の第2の位置Bに加熱装置13の加熱コイル13aを配置させ、第2の位置Bより下流の第3の位置Cに冷却装置14の各冷却水噴射ノズル14aを配置させる。また、加熱コイル13a及び各冷却水噴射ノズル14aは、それぞれ、側面視及び平面視の双方において中心軸線CLに直交した状態に配置される。
上記設定のもと、加熱装置13による中空素材Pmの加熱を開始する。
As shown in FIG. 5(a), first, a hollow material Pm, which is a straight hollow tube made of metal, is set in the manufacturing device 20. That is, the hollow material Pm is supported by the support device 12 at the first position A, the rear end side of the hollow material Pm is fixed to the feed device 11, and the front end side of the hollow material Pm is gripped by the gripping means 25A, 25B. At this time, since the clampers 25Ac and 25Bc of the gripping means 25A, 25B are housed in the main bodies 25Aa, 25Ba, the clampers 25Ac and 25Bc are not in contact with the outer circumferential surface of the hollow material Pm. On the other hand, the support rollers 25Ab and 25Bb are in contact with the outer circumferential surface of the hollow material Pm to support the hollow material Pm. Therefore, with the gripping means 25A, 25B fixed in position, the hollow material Pm can be fed along the feed direction F.
Furthermore, the heating coil 13a of the heating device 13 is disposed at a second position B downstream of the first position A, and each cooling water injection nozzle 14a of the cooling device 14 is disposed at a third position C downstream of the second position B. Moreover, the heating coil 13a and each cooling water injection nozzle 14a are disposed perpendicular to the central axis CL in both a side view and a plan view.
Under the above settings, the heating device 13 starts heating the hollow material Pm.

すなわち、図5(a)及び図5(b)に示すように、中空素材Pmを第1の位置Aで支持しながら中空素材Pmの長手方向である送り方向Fへ送りつつ(送り工程)、第2の位置Bで中空素材Pmを部分的に加熱して被加熱部Hを形成し(加熱工程)、第3の位置Cで被加熱部Hの下流側に位置する中空素材Pmの少なくとも一部を冷却する(冷却工程)。この時も、各支持ローラ25Ab及び各支持ローラ25Bbのみにより中空素材Pmの外周面を支持している。そのため、把持手段25A,25Bを定位置に固定した状態で、中空素材Pmを、中心軸線CLに直交する方向への移動を規制しながらも送り方向Fに沿って送ることができる。 That is, as shown in Figures 5(a) and 5(b), the hollow material Pm is supported at a first position A and fed in a feed direction F, which is the longitudinal direction of the hollow material Pm (feeding process), the hollow material Pm is partially heated at a second position B to form a heated portion H (heating process), and at least a portion of the hollow material Pm located downstream of the heated portion H is cooled at a third position C (cooling process). Even at this time, the outer peripheral surface of the hollow material Pm is supported only by the support rollers 25Ab and 25Bb. Therefore, with the gripping means 25A and 25B fixed in place, the hollow material Pm can be fed along the feed direction F while restricting movement in a direction perpendicular to the central axis CL.

続いて、図5(c)に示すように、せん断曲げ加工を行う位置に中空素材Pmが至った時点で、各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcを前記凹部a,b内にせり出させる。その結果、各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcが中空素材Pmの外周面に当たるとともに、各支持ローラ25Ab及び各支持ローラ25Bbが中空素材Pmの外周面から離間する。よって、各支持ローラ25Ab及び各支持ローラ25Bbに代わって各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcが中空素材Pmを支持することになる。このようにして、せん断曲げ加工工程の開始前に、把持手段25A,25Bを、中空素材Pmの長手方向に沿った移動を許容しながら把持する第1の把持状態から、中空素材Pmの長手方向に沿った移動を規制する第2の把持状態に切り換える。なお、中心軸線CLに直交する方向への中空素材Pmの移動を規制する点は、第1の把持状態及び第2の把持状態のどちらにおいても同じである。 Next, as shown in FIG. 5(c), when the hollow material Pm reaches the position where the shear bending process is performed, the clampers 25Ac and 25Bc are protruded into the recesses a and b. As a result, the clampers 25Ac and 25Bc come into contact with the outer peripheral surface of the hollow material Pm, and the support rollers 25Ab and 25Bb move away from the outer peripheral surface of the hollow material Pm. Therefore, instead of the support rollers 25Ab and 25Bb, the clampers 25Ac and 25Bc support the hollow material Pm. In this way, before the start of the shear bending process, the gripping means 25A and 25B are switched from a first gripping state in which the hollow material Pm is gripped while allowing it to move along the longitudinal direction to a second gripping state in which the movement along the longitudinal direction of the hollow material Pm is restricted. In addition, the restriction on movement of the hollow material Pm in a direction perpendicular to the central axis CL is the same in both the first and second gripping states.

図5(c)に示すように、各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcにより中空素材Pmを支持する際、前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流位置P0から前記把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離L’を、所定距離内に制限するように、制御装置16が把持位置P2を制御する。
そして、せん断曲げ加工の開始から終了までの間、制御装置16が把持手段25A,25B及び腕部25Cを制御することにより、距離L’は前記所定距離内に調整され続ける。せん断曲げ加工を行う前における中空素材Pmの平均幅寸法がw(mm)である場合に、前記所定距離を、20×w(mm)以下、好ましくは10×w(mm)以下、に設定することが良い。この場合、被加熱部Hと、各クランパー25Ac及び各クランパー25Bcとの間における距離を適切に短くして、この部分における中空素材Pmの撓みを効果的に抑えた上でせん断曲げ加工が行える。あるいは、前記所定距離を、中空素材Pmのせん断荷重に基づいて設定してもよい。この場合、中空素材Pmの形状及び素材に応じてより効果的に撓みを抑えることができる。
As shown in Figure 5 (c), when the hollow material Pm is supported by each clamper 25Ac and each clamper 25Bc, the control device 16 controls the gripping position P2 so that the distance L' parallel to the feed direction F between the most downstream position P0 along the feed direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow material Pm to the gripping position P2 is limited to within a predetermined distance.
Then, from the start to the end of the shear bending process, the control device 16 controls the gripping means 25A, 25B and the arm portion 25C, so that the distance L' is adjusted to within the predetermined distance. When the average width dimension of the hollow material Pm before the shear bending process is w (mm), it is preferable to set the predetermined distance to 20 x w (mm) or less, preferably 10 x w (mm) or less. In this case, the distance between the heated portion H and each clamper 25Ac and each clamper 25Bc is appropriately shortened, and the shear bending process can be performed after effectively suppressing the deflection of the hollow material Pm in this portion. Alternatively, the predetermined distance may be set based on the shear load of the hollow material Pm. In this case, the deflection can be suppressed more effectively according to the shape and material of the hollow material Pm.

図5(d)に示すように、第4の位置Dにおいて中空素材Pmの把持位置P2を腕部25Cにより二次元方向または三次元方向に移動させる(せん断曲げ加工工程)。せん断加工工程は、具体的には、前記把持位置P2を、中空素材Pmの中心軸線CLを含む断面で見て、中空素材Pmの長手方向に沿った送り方向Fと中空素材Pmの長手方向に対して直交する方向との間にある傾斜方向に移動させる。 As shown in FIG. 5(d), at the fourth position D, the gripping position P2 of the hollow material Pm is moved in two or three dimensions by the arm 25C (shear bending process). Specifically, the shear bending process moves the gripping position P2 in an inclined direction between the feed direction F along the longitudinal direction of the hollow material Pm and a direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow material Pm, as viewed in a cross section including the central axis CL of the hollow material Pm.

この時のせん断曲げ加工箇所は、各冷却水噴射ノズル14aからの冷却水で冷却されるため、焼き入れも同時に行われている。せん断曲げ加工の開始から終了までの間、前記距離L’は、制御装置16により所定距離内に制限される。このように、中空素材Pmをその被加熱部Hに近い位置で把持してせん断曲げ加工することで、把持手段25A,25Bが付与する力の力点が、中空素材Pmのうちでせん断曲げを受ける作用点に近くなり、これら力点と作用点との距離に応じた撓みが少なくなる。その結果、従来のように中空素材Pmをその下流端で把持してせん断曲げ加工する場合に比べて、被加熱部H及び把持手段15Aa,15Ab間の距離を短くしてこの部分における中空素材Pmの撓みを抑えた上でせん断曲げ加工が行える。よって、製造される中空屈曲部品Ppの加工精度が向上する。 At this time, the shear bending processing area is cooled by cooling water from each cooling water injection nozzle 14a, so quenching is also performed at the same time. From the start to the end of the shear bending processing, the distance L' is limited to a predetermined distance by the control device 16. In this way, by gripping the hollow material Pm at a position close to its heated part H and performing the shear bending processing, the force point of the force applied by the gripping means 25A, 25B becomes close to the action point of the hollow material Pm that receives the shear bending, and the deflection according to the distance between these force points and the action point is reduced. As a result, compared to the conventional case where the hollow material Pm is gripped at its downstream end and shear bending processing is performed, the distance between the heated part H and the gripping means 15Aa, 15Ab can be shortened to suppress the deflection of the hollow material Pm at this part, and then the shear bending processing can be performed. Therefore, the processing accuracy of the hollow bent part Pp to be manufactured is improved.

せん断曲げ加工が終了した後、図5(e)に示すように、把持手段25A,25Bを、中空素材Pmを把持したままその位置を送り装置11の送り動作と同期させながら送り方向Fに向かって移動させる。これにより、中空素材Pmのうちでせん断曲げ加工を加えた箇所よりも上流側の範囲に焼き入れを行う。
中空素材Pmの焼き入れが最後まで終了したら、図5(f)に示すように、加熱コイル13aによる加熱を停止させ、加工済みの中空屈曲部品Ppを製造装置20から外して払い下げる。
以上に説明のように、送り工程、加熱工程、冷却工程、及びせん断曲げ加工工程を含む一連の工程により、中空屈曲部品Ppが製造される。この中空屈曲部品Ppは、せん断曲げ加工の開始から終了までの間、前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流位置P0から前記把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離L’を前記所定距離内に制限しているので、撓みが少なく高い加工精度を有する。
After the shear bending process is completed, as shown in Fig. 5(e), the gripping means 25A, 25B, while gripping the hollow material Pm, are moved in the feed direction F in synchronization with the feeding operation of the feed device 11. As a result, the hollow material Pm is hardened in a range upstream of the portion where the shear bending process was applied.
When the hardening of the hollow material Pm is completed, the heating by the heating coil 13a is stopped, and the machined hollow curved part Pp is removed from the manufacturing device 20 and thrown down, as shown in FIG. 5(f).
As described above, the hollow curved part Pp is manufactured by a series of steps including the feeding step, the heating step, the cooling step, and the shear bending step. This hollow curved part Pp has little deflection and has high processing accuracy because the distance L' parallel to the feeding direction F from the most downstream position P0 along the feeding direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow member Pm to the gripping position P2 is limited to within the predetermined distance from the start to the end of the shear bending process.

[第3実施形態]
続いて、図6を参照しながら、第3実施形態に係る中空屈曲部品の製造方法を以下に説明する。なお、装置構成については上記第1実施形態で説明した製造装置10と同じであるので、図1で示した品番と同じ品番を用いることで重複説明を省略する。
[Third embodiment]
Next, a method for manufacturing a hollow curved part according to the third embodiment will be described below with reference to Fig. 6. Note that since the device configuration is the same as the manufacturing device 10 described in the first embodiment, the same product numbers as those shown in Fig. 1 will be used to omit redundant description.

[中空屈曲部材の製造方法]
本実施形態では、製造装置10を用いて、図6(a)に示す中空素材Pmから、図6(f)に示す中空屈曲部品Ppを製造する場合について説明する。中空屈曲部材Ppは、その長手方向2箇所にせん断曲げ加工が加えられている。なお、図6では、制御装置16及び腕部15Bcの図示を省略している。
[Method of manufacturing hollow bending member]
In this embodiment, a hollow bending part Pp shown in Fig. 6(f) is manufactured from a hollow material Pm shown in Fig. 6(a) using the manufacturing device 10. The hollow bending part Pp is subjected to shear bending at two locations in the longitudinal direction. Note that the control device 16 and the arm portion 15Bc are omitted in Fig. 6.

図6(a)及び図6(b)に示すように、中空素材Pmの先端部を把持手段15Ba,15Bbで把持しながら、まず1箇所目のせん断曲げ加工を行う。この1箇所目のせん断曲げ加工は、例えば図2で説明した工程を行うことにより行う。そのため、せん断曲げ加工の開始から終了までの間、前記距離L’は、前記制御装置16により前記所定距離内に設定されている。
図6(b)に示すようにせん断曲げ加工が終了した後も、焼き入れを継続して行う。すなわち、中空素材Pmを第1の位置Aで支持しながら中空素材Pmの長手方向である送り方向Fへ送りつつ(送り工程)、第2の位置Bで中空素材Pmを部分的に加熱して被加熱部Hを形成し(加熱工程)、第3の位置Cで被加熱部Hの下流側に位置する中空素材Pmの少なくとも一部を冷却する(冷却工程)。この時、把持手段15Ba,15Bbを、中空素材Pmの送り速度に同調して送り方向Fに向かって移動させる。そのため、中空素材Pmのうちで1箇所目のせん断曲げ加工を加えた部分よりも上流側の範囲が、せん断曲げや通常曲げを受けることなく、送り方向Fに向かって送られながら直管のまま焼き入れされる。
As shown in Figures 6(a) and 6(b), the tip of the hollow material Pm is held by the holding means 15Ba, 15Bb, and the first shear bending process is performed. This first shear bending process is performed, for example, by carrying out the process described in Figure 2. Therefore, from the start to the end of the shear bending process, the distance L' is set to within the predetermined distance by the control device 16.
As shown in Fig. 6(b), even after the shear bending process is completed, the quenching is continued. That is, while supporting the hollow material Pm at the first position A, the hollow material Pm is fed in the feed direction F, which is the longitudinal direction of the hollow material Pm (feeding process), the hollow material Pm is partially heated at the second position B to form the heated portion H (heating process), and at least a part of the hollow material Pm located downstream of the heated portion H is cooled at the third position C (cooling process). At this time, the gripping means 15Ba and 15Bb are moved in the feed direction F in synchronization with the feed speed of the hollow material Pm. Therefore, the range of the hollow material Pm upstream of the portion where the first shear bending process was applied is quenched as a straight pipe while being fed in the feed direction F without being subjected to shear bending or normal bending.

続いて、図6(c)に示すように、2箇所目のせん断曲げ加工を行う位置に中空素材Pmが至った時点で、待機状態にあった把持手段15Aa,15Abを第1の位置Aに移動させる。そして、図6(d)に示すように、第1の位置Aで中空素材Pmの長手方向の途中位置を把持する。この時、前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流位置P0から前記把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離L’を、前記所定距離内に制限するように、制御装置16が前記腕部15Acを制御する。把持手段15Aa,15Abにより中空素材Pmを適切に把持した後、第5の位置D2で中空素材Pmの先端を把持していた把持手段15Ba,15Bbを開くことで、中空素材Pmの把持を解除する。このようにして、図6(c)から図6(d)にかけて、中空素材Pmの把持位置を、第5の位置D2から第4の位置D1に切り換える。把持を解除した把持手段15Ba,15Bbは、中空素材Pm等に干渉しないように移動されて待機状態となる。そのため、図6(e)及び図6(f)では、待機状態にある把持手段15Ba,15Bbの図示を省略している。 Next, as shown in FIG. 6(c), when the hollow material Pm reaches the position where the second shear bending process is performed, the gripping means 15Aa and 15Ab, which were in a standby state, are moved to the first position A. Then, as shown in FIG. 6(d), the hollow material Pm is gripped at a midpoint in the longitudinal direction at the first position A. At this time, the control device 16 controls the arm portion 15Ac so as to limit the distance L' parallel to the feed direction F between the most downstream position P0 along the feed direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow member Pm to the gripping position P2 within the predetermined distance. After the hollow material Pm is appropriately gripped by the gripping means 15Aa and 15Ab, the gripping means 15Ba and 15Bb, which were gripping the tip of the hollow material Pm at the fifth position D2, are opened to release the grip of the hollow material Pm. In this way, from FIG. 6(c) to FIG. 6(d), the gripping position of the hollow material Pm is switched from the fifth position D2 to the fourth position D1. The gripping means 15Ba, 15Bb that have released the grip are moved so as not to interfere with the hollow material Pm, etc., and are placed in a standby state. For this reason, the gripping means 15Ba, 15Bb in the standby state are not shown in FIG. 6(e) and FIG. 6(f).

そして、図6(e)及び図6(f)に示すように、2回目のせん断曲げ加工を行う。この時のせん断曲げ加工箇所も、各冷却水噴射ノズル14aからの冷却水で冷却されるため、焼き入れが同時に行われる。せん断曲げ加工の開始から終了までの間、前記距離L’は、制御装置16により所定距離内に制限される。よって、被加熱部H及び把持手段15Aa,15Ab間の距離を短くしてこの部分における中空素材Pmの撓みを抑えた上でせん断曲げ加工が行える。 Then, as shown in Figures 6(e) and 6(f), a second shear bending process is performed. The shear bending process area is also cooled with cooling water from each cooling water injection nozzle 14a, so quenching is performed at the same time. From the start to the end of the shear bending process, the distance L' is limited to within a predetermined distance by the control device 16. Therefore, the distance between the heated part H and the gripping means 15Aa, 15Ab is shortened, and the shear bending process can be performed while suppressing the deflection of the hollow material Pm in this part.

せん断曲げ加工が最後まで終了したら、図6(f)に示すように、加熱コイル13aによる加熱を停止させ、加工済みの中空屈曲部品Ppを製造装置10から外して払い下げる。
以上に説明のように、送り工程、加熱工程、冷却工程、及びせん断曲げ加工工程を含む一連の工程により、中空屈曲部品Ppが製造される。この中空屈曲部品Ppは、その2箇所のせん断曲げ箇所において、せん断曲げ加工の開始から終了までの間、前記支持装置12の前記ロール12aが中空部材Pmと接触する送り方向Fに沿った最下流位置P0から前記把持位置P2までの間における送り方向Fに平行な距離L’を前記所定距離内に制限している。したがって、中空屈曲部品Ppは、撓みが少なく高い加工精度を有する。
以上示した各実施形態は、熱間せん断曲げのみを行う場合の説明であったが、このせん断曲げ加工に、例えば図7に示した従来の熱間曲げ加工を組み合わせて、中空屈曲部品Ppを製造することも可能である。
When the shear bending process is completed, as shown in FIG. 6( f ), the heating by the heating coil 13 a is stopped, and the processed hollow curved part Pp is removed from the manufacturing apparatus 10 and thrown down.
As described above, the hollow curved part Pp is manufactured by a series of steps including the feeding step, the heating step, the cooling step, and the shear bending step. In this hollow curved part Pp, the distance L' parallel to the feeding direction F between the most downstream position P0 along the feeding direction F where the roll 12a of the support device 12 contacts the hollow member Pm and the gripping position P2 is limited to within the predetermined distance at the two shear bending locations from the start to the end of the shear bending. Therefore, the hollow curved part Pp has little deflection and has high processing accuracy.
The above-described embodiments have been described with reference to the case where only hot shear bending is performed. However, it is also possible to manufacture a hollow bent part Pp by combining this shear bending process with, for example, a conventional hot bending process as shown in FIG. 7.

中空屈曲部品の製造装置を用いた製造方法の実施例を、以下に説明する。
本実施例では、0.2%炭素鋼からなる、高さH=20mm、幅w=20mm、板厚t=1.0mm、全長TL=2000mmの中空屈曲部品Ppを複数本、製造した。各中空屈曲部品Ppを製造した際の製造方法は、対応する図面番号を用いて下表1に示した通りである。また、被加熱部Hにおける最高到達温度は全て950℃に揃えた。前記距離L’は、表1の通りとした。
製造された各中空屈曲部品Ppのそれぞれについて、目標とする製品寸法との寸法誤差を測定した。そして、寸法誤差が-0.5mm~+0.5mmの範囲にあるものを良品、前記範囲から外れるものを不良品と設定し、全本数に対する不良品数の割合を算出した。
表1に示す通り、本発明例1~5に示す様に、すべて条件で従来例より不良率を削減できることを確認した。特に、L’/w<20(すなわちL’<20×w)の場合に良好な結果が得られた。さらに、L’/w<10(すなわちL’<10×w)の場合に顕著に良好な結果が得られた。
An embodiment of a manufacturing method using the manufacturing apparatus for a hollow curved part will be described below.
In this example, a plurality of hollow curved parts Pp were manufactured, each having a height H of 20 mm, a width w of 20 mm, a plate thickness t of 1.0 mm, and a total length TL of 2000 mm, made of 0.2% carbon steel. The manufacturing method for manufacturing each hollow curved part Pp is as shown in Table 1 below using the corresponding drawing number. In addition, the maximum temperature reached in the heated part H was all set to 950°C. The distance L' was as shown in Table 1.
The dimensional error between the target product dimensions and each of the manufactured hollow curved parts Pp was measured. Products with a dimensional error in the range of -0.5 mm to +0.5 mm were defined as good products, and those outside the range were defined as defective products, and the ratio of the number of defective products to the total number was calculated.
As shown in Table 1, it was confirmed that the defect rate could be reduced compared to the conventional example under all conditions, as shown in Examples 1 to 5 of the present invention. In particular, good results were obtained when L'/w<20 (i.e., L'<20×w). Furthermore, significantly good results were obtained when L'/w<10 (i.e., L'<10×w).

Figure 0007698210000001
Figure 0007698210000001

本発明に係る製造方法により製造される中空屈曲部材Ppは、例えば以下に例示する用途(i)~(vii)に対して適用可能である。
(i)例えば、フロントサイドメンバー、クロスメンバー、サイドメンバー、サスペンションメンバー、ルーフメンバー、Aピラーのレインフォース、Bピラーのレインフォース、バンパーのレインフォース等といった自動車車体の構造部材
(ii)例えば、シートフレーム、シートクロスメンバー等といった自動車の強度部材や補強部材
(iii)自動車の排気管等の排気系部品
(iv)自転車や自動二輪車のフレームやクランク
(v)電車等の車輛の補強部材、台車部品(台車枠、各種梁等)
(vi)船体等のフレーム部品、補強部材
(vii)家電製品の強度部材、補強部材または構造部材
The hollow bending member Pp manufactured by the manufacturing method according to the present invention is applicable to, for example, the applications (i) to (vii) exemplified below.
(i) Structural members of automobile bodies, such as front side members, cross members, side members, suspension members, roof members, A-pillar reinforcements, B-pillar reinforcements, bumper reinforcements, etc.; (ii) Strength members and reinforcing members of automobiles, such as seat frames and seat cross members; (iii) Exhaust system parts, such as exhaust pipes of automobiles; (iv) Frames and cranks of bicycles and motorcycles; (v) Reinforcing members and bogie parts (bogie frames, various beams, etc.) of vehicles such as trains.
(vi) Frame parts and reinforcing members for ship hulls, etc. (vii) Strength members, reinforcing members or structural members for home appliances

10,20 中空屈曲部品の製造装置
11 送り装置(送り部)
12 支持装置(支持手段)
13a 加熱コイル
14 冷却装置(冷却部)
15Aa,15Ab,15Ba,15Bb,25A,25B 把持手段
15Ac,15Bc,25C 腕部(操作部)
16 制御装置(制御部)
25Ab,25Bb 支持ローラ(ローラ)
25Ac,25Bc クランパー
D,D1 把持位置
F 送り方向
H 被加熱部
L’ 距離
P0 最下流端位置
P2 把持手段が中空素材と接触する範囲の長手方向中央位置(把持位置)
Pm 中空素材(被加工材)
Pp 中空屈曲部品
10, 20 Manufacturing device for hollow curved parts 11 Feeding device (feeding section)
12 Support device (support means)
13a Heating coil 14 Cooling device (cooling section)
15Aa, 15Ab, 15Ba, 15Bb, 25A, 25B Gripping means 15Ac, 15Bc, 25C Arm part (operation part)
16 Control device (control unit)
25Ab, 25Bb Support roller (roller)
25Ac, 25Bc Clamper D, D1 Grip position F Feed direction H Heated part L' Distance P0 Downstream end position P2 Center position in the longitudinal direction of the range where the gripping means contacts the hollow material (gripping position)
Pm Hollow material (workpiece material)
Pp Hollow bending parts

Claims (9)

金属製で中空な被加工材を、その長手方向に移動せしめる送り部と、
前記被加工材を、前記長手方向に直交する方向への移動を規制してかつ前記長手方向に沿う送り方向への移動を許容した状態で支持する支持手段と、
前記支持手段よりも前記送り方向の下流側で前記被加工材の周囲を囲むように配置されて前記被加工材を加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルよりも前記送り方向の下流側で前記被加工材を冷却する冷却部と、
前記冷却部よりも前記送り方向の下流側の把持位置で前記被加工材を把持する把持手段と、
前記把持手段を移動させる操作部と、
前記送り部、前記加熱コイル、前記冷却部、前記把持手段、及び前記操作部を制御する制御部と、
を備え、
前記操作部により前記把持手段を二次元方向又は三次元方向に移動させることで前記被加工材にせん断曲げ加工を加える装置であって、
前記制御部が、
前記せん断曲げ加工の開始から終了までの間、
前記支持手段による前記被加工材の支持範囲の前記送り方向に沿った最下流端位置から前記把持手段による前記被加工材の支持範囲の前記送り方向に沿った中央位置までの距離を、所定距離内に制限するように、
前記把持手段及び前記操作部を制御する
ことを特徴とする中空屈曲部品の製造装置。
a feed section for moving a hollow metal workpiece in its longitudinal direction;
a support means for supporting the workpiece while restricting movement of the workpiece in a direction perpendicular to the longitudinal direction and allowing movement of the workpiece in a feed direction along the longitudinal direction;
a heating coil disposed downstream of the support means in the feed direction so as to surround the workpiece and heat the workpiece;
a cooling section that cools the workpiece downstream of the heating coil in the feed direction;
a gripping means for gripping the workpiece at a gripping position downstream of the cooling portion in the feed direction;
An operation unit that moves the gripping means;
A control unit that controls the feeding unit, the heating coil, the cooling unit, the gripping means, and the operation unit;
Equipped with
An apparatus for applying a shear bending process to the workpiece by moving the gripping means in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction by the operating unit,
The control unit:
From the start to the end of the shear bending process,
so that a distance from a most downstream end position in the feed direction of a support range of the workpiece by the supporting means to a center position in the feed direction of a support range of the workpiece by the gripping means is limited within a predetermined distance,
A manufacturing apparatus for a hollow curved part, comprising: a control unit for controlling the gripping means and the operating unit;
前記せん断曲げ加工を行う前における前記被加工材の平均幅寸法がw(mm)である場合に、前記所定距離が20×w(mm)以下に設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の中空屈曲部品の製造装置。
The manufacturing apparatus for a hollow curved part according to claim 1, characterized in that the specified distance is set to 20 x w (mm) or less when the average width dimension of the workpiece before the shear bending process is w (mm).
前記把持手段が、
前記把持手段に対する、前記被加工材の前記長手方向に沿った相対的な移動を許容する第1の把持状態と、
前記把持手段に対する、前記被加工材の前記長手方向に沿った相対的な移動を規制する第2の把持状態と、
の間で切り換え自在に構成され、
前記制御部が、前記把持手段の前記第1の把持状態及び前記第2の把持状態間の切り換えを行う、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の中空屈曲部品の製造装置。
The gripping means
a first gripping state that allows the workpiece to move relative to the gripping means along the longitudinal direction;
a second gripping state in which the workpiece is restricted from moving relative to the gripping means in the longitudinal direction;
The switchable configuration is
The control unit switches the gripping means between the first gripping state and the second gripping state.
3. The manufacturing apparatus for a hollow curved part according to claim 1 or 2.
前記把持手段が、
前記被加工材の外周面に対して接近離間自在に構成され、前記第1の把持状態では前記被加工材の外周面に対して転動自在に当接するローラと、
前記外周面に対して接近離間自在に構成され、前記第2の把持状態では前記被加工材の前記外周面に対して当接するクランパーと、
を備える
ことを特徴とする請求項3に記載の中空屈曲部品の製造装置。
The gripping means
a roller configured to be movable toward and away from the outer peripheral surface of the workpiece and to be in rolling contact with the outer peripheral surface of the workpiece in the first gripping state;
a clamper configured to be movable toward and away from the outer peripheral surface and to come into contact with the outer peripheral surface of the workpiece in the second gripping state;
4. The apparatus for manufacturing a hollow curved part according to claim 3, further comprising:
前記把持手段及び前記操作部をそれぞれ複数有する
ことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の中空屈曲部品の製造装置。
5. The manufacturing apparatus for a hollow curved part according to claim 1, further comprising a plurality of the gripping means and a plurality of the operating parts.
金属製で中空な被加工材を、その長手方向の途中の支持位置において、前記長手方向に直交する方向への移動を規制してかつ前記長手方向に沿う送り方向へ送りながら支持する送り工程と、
前記支持位置よりも下流の加熱位置において、前記被加工材の周囲を囲むように配置した加熱コイルによって前記被加工材を部分的に加熱して被加熱部を形成する加熱工程と、
前記加熱位置よりも下流の冷却位置において、前記被加工材を冷却する冷却工程と、
前記冷却位置よりも下流の把持位置において、前記被加工材の被把持部を把持手段で把持し、前記把持手段を二次元方向又は三次元方向に移動させて前記被加工材にせん断曲げ加工を加えるせん断曲げ加工工程と、
を有し、
前記せん断曲げ加工の開始から終了までの間、
前記支持位置における前記被加工材の支持範囲の前記送り方向に沿った最下流端位置から前記把持位置における前記被把持部の前記送り方向に沿った中央位置までの距離を、所定距離内に制限する
ことを特徴とする中空屈曲部品の製造方法。
a feeding step of supporting a hollow metal workpiece at a support position midway along its longitudinal direction while feeding the workpiece in a feed direction along the longitudinal direction while restricting movement of the workpiece in a direction perpendicular to the longitudinal direction;
a heating step of partially heating the workpiece by a heating coil disposed so as to surround the workpiece at a heating position downstream of the support position to form a heated portion;
a cooling step of cooling the workpiece at a cooling position downstream of the heating position;
a shear bending process in which a gripping portion of the workpiece is gripped by a gripping means at a gripping position downstream of the cooling position, and the gripping means is moved in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction to shear-bend the workpiece;
having
From the start to the end of the shear bending process,
A method for manufacturing a hollow curved part, characterized in that a distance from a downstream end position in the feed direction of a support range of the workpiece at the support position to a central position in the feed direction of the gripped portion at the gripping position is limited to within a predetermined distance.
前記せん断曲げ加工を行う前における前記被加工材の平均幅寸法がw(mm)である場合に、前記所定距離を20×w(mm)以下に設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の中空屈曲部品の製造方法。
The method for manufacturing a hollow curved part according to claim 6, characterized in that, when the average width dimension of the workpiece before the shear bending process is w (mm), the specified distance is set to 20 x w (mm) or less.
前記所定距離を、前記被加工材のせん断荷重に基づいて設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の中空屈曲部品の製造方法。
The method for manufacturing a hollow curved part according to claim 6, wherein the predetermined distance is set based on a shear load of the workpiece.
前記せん断曲げ加工工程の開始前に、
前記把持手段を、前記被加工材の前記長手方向に沿った移動を許容しながら把持する第1の把持状態から、前記被加工材の前記長手方向に沿った移動を規制する第2の把持状態に切り換える
ことを特徴とする請求項6~8の何れか1項に記載の中空屈曲部品の製造方法。
Before the start of the shear bending process,
The method for manufacturing a hollow curved part according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the gripping means is switched from a first gripping state in which the workpiece is gripped while allowing movement along the longitudinal direction, to a second gripping state in which the workpiece is gripped and the movement along the longitudinal direction is restricted.
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