BR112012007880B1

BR112012007880B1 - aparelho de fabricação para um membro dobrado, método para fabricar um membro dobrado e membro dobrado

Info

Publication number: BR112012007880B1
Application number: BR112012007880-1A
Authority: BR
Inventors: Atsushi Tomizawa; Hiroaki Kubota; Shinjiro Kuwayama; Saburo Inoue
Original assignee: Sumitomo Pipe & Tube Co., Ltd.,; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2020-10-27
Also published as: EP2471609A4; KR20120048691A; WO2011024741A1; US20130059167A1; EP2471609A1; CN102625736B; JP5587890B2; BR112012007880A2; KR101450975B1; US8776568B2; ZA201202033B; CA2772185A1; MX2012002353A; EA201270310A1; CA2772185C; JPWO2011024741A1; AU2010287670A1; CN102625736A; AU2010287670B2

Abstract

APARELHO DE FABRICAÇÃO PARA UM MEMBRO DOBRADO, MÉTODO PARA FABRICAR UM MEMBRO DOBRADO E MEMBRO DOBRADO. A invenção refere-se a um membro dobrado que tem uma porção dobrada com um raio de dobra extremamente pequeno tal como no máximo 1-5 vezes a sua espessura de parede e a um aparelho e método para a sua fabricação. Um membro dobrado (21) é fabricado suportando um tubo retangular (16) por um primeiro meio de suporte (11) disposto em uma primeira posição (A) enquanto executando uma alimentação relativa do tubo retangular na sua direção no sentido de comprimento, aquecer localmente o tubo retangular (16) por um meio de aquecimento (12) disposto em uma segunda posição (B), resfriar o tubo retangular (16) por um meio de resfriamento (13) disposto em uma terceira posição (C), no momento de trabalho, aplicar uma força de cisalhamento na porção aquecida do tubo retangular 16 com um meio de aplicação de força de cisalhamento (14) disposto em uma região a jusante D movendo o dispositivo (14) bidimensionalmente ou tridimensionalmente simultaneamente na direção de alimentação do tubo retangular (16) e em uma direção geralmente paralela a uma seção cruzada transversal na direção no sentido de comprimento do tubo retangular (16) o qual foi aquecido pelo meio de aquecimento (12).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] Esta invenção refere-se a um membro dobrado e um aparelho e método para a sua fabricação. Especificamente, a presente invenção refere-se a um membro dobrado que tem uma porção dobrada extremamente pequena com um raio de dobra o qual é, por exemplo, no máximo 1-5 vezes a sua espessura de parede (a espessura de um perfil ou um membro que está sendo trabalhado) e a um aparelho e método para a sua fabricação.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Membros de resistência, membros de reforço, e membros estruturais feitos de metal e que têm uma forma dobrada os quais são utilizados em automóveis, vários tipos de máquinas, e similares preci-sam ter uma alta resistência, um baixo peso, e um pequeno tamanho. Até agora, estes membros dobrados têm sido fabricados por métodos tais como a soldagem de peças estampadas, o puncionamento de pla-cas espessas, e o forjamento. É difícil adicionalmente reduzir o peso e o tamanho de membros dobrados os quais são fabricados por estes métodos.

[0003] O Documento Não de Patente 1 descreve a fabricação deste tipo de membro pela assim denominada técnica de hidroformação de tubo. A página 28 do Documento Não de Patente 1 descreve que a hidroformação de tubo tem os problemas de desenvolver os materiais para os perfils a serem trabalhados e aumentar o grau de liberdade de formas as quais podem ser formadas. Um desenvolvimento adicional no futuro é necessário de modo a fabricar este tipo de membro dobra-do por hidroformação de tubo.

[0004] O presente requerente descreveu um aparelho de dobra- mento no Documento de Patente 1. A figura 7 é uma vista explanatória que mostra esquematicamente tal aparelho de dobramento 1.

[0005] Como mostrado na figura 7, o aparelho de dobramento 1 fabrica um membro dobrado 7 feito de aço executando o dobramento de um tubo de aço 2, o qual é suportado por um par de meios de suporte 3, 3 de modo a ser móvel em sua direção axial no modo abaixo descrito no lado a jusante do meio de suporte 3, 3 enquanto alimentando o tubo de aço 2 na direção da seta por um dispositivo de alimentação não ilustrado do lado a montante para o lado a jusante.

[0006] Uma bobina de aquecimento de alta frequência 4 disposta no lado a jusante do meio de suporte 3, 3 aquece rapidamente o tubo de aço 2 até uma faixa de temperatura na qual um endurecimento de têmpera local é possível. Um dispositivo de resfriamento de água 5 disposto no lado a jusante da bobina de aquecimento de alta frequência 4 esfria rapidamente o tubo de aço 2. Uma matriz de rolo móvel 6 que tem pelo menos um conjunto de pares de rolos 6a, 6a a qual pode suportar o tubo de aço 2 enquanto alimentando-o varia a sua posição tridimensionalmente (ou em alguns casos bidimensionalmente) para aplicar um momento de dobramento na região de alta temperatura 2a do tubo de aço 2. Portanto, o aparelho de dobramento 1 pode fabricar um membro dobrado 7 com alta eficiência de operação.

[0007] O Documento Não Patente 2 descreve uma técnica para o dobramento sem matriz de um tubo metálico pela qual um membro metálico que tem uma seção cruzada elíptica é continuamente alimentado, e enquanto suportando o membro metálico que está sendo alimentado por um dispositivo de suporte de modo que o membro possa mover, um aquecimento rápido do membro metálico com um dispositivo de aquecimento de alta frequência disposto a jusante do dispositivo de suporte e um resfriamento rápido do membro metálico com um dis- positivo de resfriamento de água disposto imediatamente a jusante do dispositivo de aquecimento de alta frequência são executados, e enquanto segurando o membro metálico com um braço o qual pode girar bidimensionalmente e o qual está disposto a jusante do dispositivo de resfriamento rápido o braço é girado para aplicar um momento de do- bramento na região de alta temperatura do membro metálico. A técnica descrita pelo Documento Não de Patente 2 não forma uma forma complicada a qual é dobrada bidimensionalmente ou tridimensionalmente como a invenção descrita no Documento de Patente 1, e não está também destinada a produzir um aumento em resistência por endurecimento por têmpera.

[0008] O Documento Não de Patente 2 descreve as dimensões de cada porção de um membro dobrado no qual um perfil metálico plano alongado que tem uma forma de seção cruzada fechada oca e uma estrutura integral na direção do sentido de comprimento é dobrado para uma forma bidimensional que tem um raio de dobramento constante executando um aquecimento local rápido e um resfriamento do perfil, enquanto alimentando-o em sua direção no sentido de comprimento.

[0009] De acordo com as investigações dos presentes inventores, o aparelho de dobramento descrito no Documento de Patente 1 e a técnica descrita no Documento Não Patente 2 podem fabricar um membro dobrado que tem uma porção dobrada com um raio de dobramento o qual é 1 a 2 vezes o diâmetro de um tubo metálico (no caso de uma seção cruzada retangular, o comprimento de um lado na direção de dobramento de um tubo metálico). No entanto, com tal técnica, é difícil executar uma produção em massa a um baixo custo de membros dobrados que têm uma porção dobrada com um raio de dobramento extremamente pequeno (tal com no máximo 1-5 vezes a espessura de parede) os quais são comumente utilizados em peças automotivas tais como componentes de carrocerias ou suspensões ou chassis automotivos.

[00010] A figura 8 é uma vista explanatória que mostra a mudança nas dimensões da seção cruzada de um membro oco antes e após o dobramento descrito no Documento de Patente 1 e no Documento Não de Patente 2. A figura 8 mostra o caso no qual o dobramento é primeiro executado com um raio de dobramento R1 e então é executado na direção oposta com um raio de dobramento R2.

[00011] Como mostrado na figura 8, quando o dobramento é executado aplicando um momento de dobramento a um tubo perfilado 8a que tem uma seção cruzada retangular com uma largura Wo e uma altura Ho, a largura do membro dobrado resultante 8b, o qual é um produto após o completamento de dobramento, é Wi, a qual é menor do que a largura Wo antes do dobramento por uma pequena quantidade ΔW (Wi = Wo - ΔW). Além disso, a altura HB do produto no lado B, o qual é o lado periférico interno de dobramento, é aumentada por uma quantidade diminuta ΔH com relação à altura Ho antes do dobramento (HB = Ho + ΔH), enquanto a altura HA no lado A, a qual é o lado periférico externo de dobramento, diminui por uma quantidade diminuta ΔH'comparado com a altura Ho antes do dobramento (HA = Ho - ΔH').

[00012] Como descrito no Documento Não de Patente 2, quando um membro dobrado 8b é fabricado pelo dobramento de um perfil metálico plano alongado 8a que tem uma forma de seção cruzada fechada oca e uma estrutura integral na direção de sentido de comprimento, em uma porção onde o dobramento é executado, a largura e a altura de uma seção cruzada variam das dimensões antes do dobramento. Rugas se desenvolvem sobre o lado periférico interno de dobramento e a forma de seção cruzada deforma, e como um resultado, a precisão dimensional do membro dobrado 8b diminui. A extensão da diminuição em precisão dimensional depende das dimensões do perfil 8a antes do dobramento (a largura Wo, a altura Ho, a espessura de parede t, etc.) assim como as condições de dobramento (o raio de dobramento R, a largura aquecida b, etc.).

[00013] Se for tentado fabricar um membro dobrado que tem uma porção dobrada com um raio de dobramento R extremamente pequeno (tal como no máximo 1-5 vezes a espessura de parede de um membro oco) pelo aparelho de dobramento descrito no Documento de Patente 1 ou pela técnica descrita no Documento Não Patente 2, a precisão dimensional do membro dobrado resultante diminui grandemente, e não é possível fabricar um membro dobrado que tenha uma precisão dimensional excelente.

[00014] O Documento Não Patente 3 descreve uma técnica para fabricar um tubo de aço inoxidável o qual é formado na forma de uma manivela que tem uma porção dobrada com um raio extremamente pequeno por trabalho a frio. De acordo com esta técnica, um tubo de aço inoxidável SUS 304 está disposto dentro de uma matriz seccional a qual está dividida em uma seção superior e uma seção inferior e a qual restringe a expansão do tubo de aço, uma deformação de cisa- Ihamento em um plano a 45 graus em relação ao eixo geométrico do tubo de aço é desenvolvida movendo a matriz externa em uma direção perpendicular ao tubo de aço enquanto aplicando uma pressão interna t no tubo de aço e pressionando a superfície de extremidade do tubo na direção axial com uma carga F, e a localização onde a deformação acontece é continuamente movida conforme a matriz externa move.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE Documento de Patente 1: WO 2006/093006 DOCUMENTOS NÃO DE PATENTE

[00015] Documento Não Patente 1: Jidosha Gijutsu (Journal of Society of Automotive Engineers of Japan), Vol. 57, N2 6, 2003, páginas 23-28

[00016] Documento Não Patente 2: "Dieless Bending of Shaped Tubes", Sosei to Kako (Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity), Vol. 28, N2313 (Fevereiro 1987), páginas 214-221

[00017] Documento Não Patente 3: "Techniques for Bending a Pipe with a Zero Radius", Sosei to Kako (Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity), Vol. 35, N2 398 (Março 1944), páginas 232- 237

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[00018] Na técnica a qual está descrita pelo Documento Não Patente 3, um tubo de aço inoxidável, o qual é um perfil a ser dobrado, está disposto dentro de uma matriz seccional que tem uma seção superior e uma seção inferior, e um dobramento a frio é executado no mesmo enquanto aplicando uma pressão no interior do tubo de aço inoxidável. Portanto, de modo a executar esta técnica, pelo menos uma matriz seccional dividida em seções superior e inferior a qual tem uma forma que corresponde à forma dobrada e um dispositivo de pressurização para aplicar uma pressão no interior do tubo de aço inoxidável são necessárias. Como um resultado, um grande aumento em custo de fabricação é inevitável quando executando uma produção em massa de muitos tipos de membros dobrados por esta técnica.

[00019] O Documento Não Patente 3 de fato apresenta que era possível executar o dobramento sobre um tubo de aço inoxidável SUS 304 que tem um diâmetro externo de 22,2 mm e uma espessura de parede de 1 mm ou 0,3 mm para formar uma porção dobrada que tem um raio extremamente pequeno. No entanto, devido ao dobramento por trabalho a frio, se um trabalho similar for executado sobre um membro de alta resistência, existe a possibilidade de rachaduras desenvolverem no perfil.

[00020] Com esta técnica, é especificamente difícil executar o dobramento em um perfil com uma resistência de 980 MPa ou acima. Mais ainda, mesmo se rachaduras forem evitadas, a carga a qual deve ser aplicada durante o trabalho de um tubo de aço de alta resistência ou um tubo de aço com uma grande espessura de parede torna-se extremamente alta. Como um resultado, o equipamento utilizado para trabalhar deve ser bastante grande, e os custos de equipamento nota- damente aumentam.

[00021] Portanto, mesmo com a técnica descrita no Documento Não Patente 3, é difícil executar uma produção em massa em um baixo custo de um membro dobrado que tem uma porção dobrada com um raio de dobramento extremamente pequeno (tal como no máximo 1-5 vezes a espessura de parede), e não é possível executar o trabalho de um tubo de perfil de alta resistência.

[00022] O objetivo da presente invenção é prover com exatidão e a um baixo custo um membro dobrado que tem uma porção dobrada com um raio de dobramento extremamente pequeno tal como um o qual é no máximo 1-5 vezes a espessura de parede e não tem nenhuma diminuição em precisão dimensional causada pela ocorrência de rugas ou um colapso da forma de seção cruzada sobre o lado periférico interno da porção dobrada, por meio disto aumentando o grau de liberdade de projeto de componentes de automóveis tal como os componentes de uma carroceria ou uma suspensão ou um chassi de veículo e reduzindo o custo e o peso destes componentes.

[00023] Os presentes inventores executaram investigações diligentes com base na ideia em que os problemas acima descritos podem ser superados se uma técnica de dobramento descrita no Documento Não Patente 3 puder ser executada em um estado quente ou morno. Como um resultado, os presentes inventores descobriram que movendo o par de rolos 6a, 6a mostrado na figura 7 bidimensionalmente ou tridimensionalmente de modo a aplicar uma tensão de cisalhamento a uma superfície aquecida de um tubo de aço 2 e por meio disto execu- tar o trabalho, é possível produzir em massa a um baixo custo e com exatidão um membro dobrado o qual tem uma porção dobrada com um raio de dobramento extremamente pequeno tal como no máximo 1- 5 vezes a espessura de parede e o qual não tem uma diminuição em precisão dimensional causada pela ocorrência de rugas ou um colapso da forma da seção cruzada sobre o lado periférico interno da porção dobrada. Como um resultado de investigações adicionais, eles completaram a presente invenção.

[00024] A presente invenção é um aparelho para fabricar um membro dobrado caracterizado por compreender um primeiro dispositivo de suporte o qual suporta um perfil metálico oco enquanto executando uma alimentação relativa do perfil na sua direção no sentido de comprimento, um dispositivo de aquecimento o qual aquece o perfil, um dispositivo de resfriamento o qual resfria (por resfriamento forçado ou resfriamento natural) uma segunda porção do perfil localizado a jusante de uma primeira porção a qual é aquecida pelo dispositivo de aquecimento na direção de alimentação relativa do perfil, um dispositivo de aplicação de tensão de cisalhamento, tal como um grampo, por exemplo, (tal como um par de rolos o quais se opõem e são separados um do outro ou um dispositivo de retenção), o qual aplica uma tensão de cisalhamento no perfil entre a primeira porção e a segunda porção movendo bidimensionalmente ou tridimensionalmente.

[00025] De outro ponto de vista, a presente invenção é um método para fabricar um membro dobrado caracterizado pelo fato de que enquanto alimentando relativamente um perfil metálico oco na sua direção de sentido de comprimento com relação a um primeiro dispositivo de suporte o qual suporta o perfil, o aquecimento do perfil por um dispositivo de aquecimento e o seu resfriamento por um dispositivo de resfriamento de uma segunda porção do perfil localizada a jusante de uma primeira porção a qual foi aquecida pelo dispositivo de aquecimento são executados, e o trabalho do perfil é executado pelo movimento bidimensional ou tridimensional de um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento o qual aplica uma força de cisalhamento no perfil em uma posição entre a primeira porção e a segunda porção movendo bidimensionalmente ou tridimensionalmente. Neste método, um endurecimento por têmpera é de preferência executado entre a primeira porção e a segunda porção.

[00026] Em uma modalidade da presente invenção, o primeiro dispositivo de suporte, o dispositivo de aquecimento, e o dispositivo de resfriamento estão cada um fixos no lugar em que o primeiro dispositivo de suporte está disposto em uma primeira posição, o dispositivo de aquecimento está disposto em uma segunda posição a jusante da primeira posição na direção de alimentação do perfil, e o dispositivo de resfriamento está disposto em uma terceira posição a jusante da segunda posição na direção de alimentação do perfil, e o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento está disposto em uma região a jusante da terceira posição na direção de alimentação do perfil.

[00027] Na presente invenção, é preferido que o dispositivo de aquecimento aqueça uma seção cruzada transversal na direção do sentido de comprimento do perfil e que o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento mova tanto na direção de alimentação do perfil quanto em uma direção geralmente paralela à seção cruzada transversal.

[00028] Na presente invenção, é preferido que (a) um segundo dispositivo de suporte seja provido o qual suporta uma porção do perfil sobre a qual o trabalho pelo dispositivo de aplicação de força de cisalhamento foi completado em uma região a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento na direção de alimentação do perfil, ou (b) o posicionamento do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento seja executado por fixação (agar- ramento ou retenção) do perfil.

[00029] Na presente invenção, é também preferido que o membro dobrado satisfaça pelo menos um dos seguintes: (c) este tenha pelo menos uma porção dobrada que tem um raio de dobramento extremamente pequeno (tal como no máximo 1-5 vezes a espessura de parede), (d) este tenha pelo menos uma porção dobrada a qual foi aquecida e resfriada, e (e) este tenha uma forma de seção cruzada fechada e uma estrutura integral na direção do sentido de comprimento (seja oco e alongado).

[00030] De ainda outro ponto de vista, a presente invenção é um membro dobrado o qual está caracterizado por ter um corpo metálico oco que tem pelo menos uma porção dobrada a qual está formada no corpo e a qual é dobrada bidimensionalmente ou tridimensionalmente, com o raio de dobramento da porção dobrada sendo extremamente pequeno (tal como no máximo 1-5 vezes a espessura de parede).

[00031] Na presente invenção, a porção dobrada é de preferência uma porção a qual foi aquecida e resfriada durante o trabalho para formar a porção dobrada.

[00032] Na presente invenção, o membro dobrado de preferência tem uma forma de seção cruzada fechada e uma estrutura integral na direção de comprimento.

[00033] De acordo com a presente invenção, é possível prover com baixo custo e com exatidão um membro dobrado que tem uma porção dobrada com um raio de dobramento extremamente pequeno tal como no máximo 1-5 vezes a espessura de parede e o qual não tem nenhuma diminuição e precisão dimensional causada pela ocorrência de rugas ou um colapso da forma de seção cruzada sobre o lado periférico interno da porção dobrada. Portanto, de acordo com a presente invenção, é possível aumentar o grau de liberdade de projeto de várias peças automotivas tal como os componentes de carrocerias ou suspensões ou chassis automotivos e obter uma diminuição adicional no custo e no peso destes componentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00034] Figura 1 é uma vista em perspectiva de um exemplo da estrutura de um aparelho de fabricação de acordo com a presente invenção em uma forma parcialmente simplificada e abreviada.

[00035] Figura 2 é uma vista explanatória que mostra esquematicamente um exemplo da estrutura de um aparelho de fabricação de acordo com a presente invenção;

[00036] Figuras 3(a)-(c) são vistas explanatórias que mostra o estado com a passagem do tempo quando executando um método de fabricação de acordo com a presente invenção.

[00037] Figura 4 é uma vista explanatória que mostra esquematicamente outro exemplo da estrutura de um aparelho de fabricação de acordo com a presente invenção;

[00038] Figura 5 é uma vista explanatória que mostra esquematicamente ainda outro exemplo da estrutura de um aparelho de fabricação de acordo com a presente invenção;

[00039] Figuras 6(a) e (b) são vistas explanatórias que mostram es-quematicamente um exemplo adicional da estrutura de um aparelho de fabricação de acordo com a presente invenção com a passagem de tempo.

[00040] Figura 7 é uma vista explanatória que mostra esquematicamente o contorno de um aparelho de dobramento descrito no Documento de Patente 1.

[00041] Figura 8 é uma vista explanatória que mostra um exemplo da mudança nas dimensões em uma seção cruzada antes e após o dobramento descrito no Documento de Patente 1 e no Documento Não Patente 2. 1: aparelho de dobramento descrito no Documento de Patente 1 2: tubo de aço 3: dispositivo de suporte 4: bobina de aquecimento por indução 5: dispositivo de resfriamento a água 6: matriz de rolo móvel 6a: rolo 7: membro dobrado 8a: tubo perfilado 10b: membro dobrado 10, 10-1, 10-2, 10-3: aparelhos de fabricação de acordo com a presente invenção 11: primeiro dispositivo de suporte 11a: furo vazado 12: dispositivo de aquecimento 12a: bobina de aquecimento por indução 13: dispositivo de resfriamento 13a: bocal de pulverização de água de resfriamento 14: dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 15: segundo dispositivo de suporte 16: tubo retangular 16a-16d: forma de seção cruzada 17a, 17b: rolos 18: mandril 19: atuador de extremidade 20: robô industrial articulado vertical 21: membro dobrado 21a: corpo 22a, 22b: porções dobradas 23a, 23b: rolos 24: robô industrial

MODOS PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

[00042] Abaixo, os melhores para executar a presente invenção serão explicados, enquanto referindo aos desenhos anexos. Na explicação se-guinte, um exemplo será dado do caso no qual um membro dobrado o qual é fabricado pela presente invenção é um membro de resistência, um membro de reforço, ou um membro estrutural utilizado em automóveis e várias máquinas e o qual é fabricado de um perfil na forma de um membro oco feito de aço com uma seção cruzada transversal.

[00043] A figura 1 é uma vista em perspectiva que mostra uma forma parcialmente simplificada e abreviada de um exemplo da estrutura de um aparelho de fabricação 10 de acordo com a presente invenção. A figura 2 é uma vista explanatória que mostra esquematicamente um exemplo da estrutura deste aparelho de fabricação 10.

[00044] Como mostrado na figura 1 e na figura 2, este aparelho de fabricação 10 tem um primeiro dispositivo de suporte 11, um dispositivo de aquecimento 12, um dispositivo de resfriamento 13, um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14, e um segundo dispositivo de suporte 15.

PRIMEIRO DISPOSITIVO DE SUPORTE 11

[00045] Como mostrado na figura 1, primeiro, um tubo retangular 16 é alimentado em sua direção do sentido de comprimento por um dispositivo de alimentação não ilustrado. O tubo retangular 16 tem uma forma de seção cruzada fechada retangular. O tubo retangular 16 é um perfil alongado feito de aço e que tem uma estrutura integral na sua direção do sentido de comprimento.

[00046] O dispositivo de alimentação alimenta o tubo retangular 16 na sua direção do sentido de comprimento. Um exemplo do dispositivo de alimentação é um tipo que utiliza um servo cilindro elétrico, mas o dispositivo de alimentação não está limitado a nenhum tipo específico, e todos os tipos de dispositivos de alimentação os quais são conhecidos na técnica tal como um tipo que utiliza um parafuso de esferas ou um tipo que utiliza uma correia ou corrente temporizadora pode ser similarmente utilizado.

[00047] No exemplo mostrado na figura 1, um exemplo é dado do caso no qual um tubo retangular 16 que tem uma forma de seção cruzada transversal retangular é utilizado como um perfil a ser trabalhado (dobrado). No entanto, um perfil utilizado na presente invenção não está limitado a um tubo retangular 16, e tubos ocos feitos de aço ou um metal outro do que o aço e que tem uma forma de seção cruzada retangular, elíptica, oval, quadrada, ou várias outras formas de seção cruzada podem ser utilizados como o perfil.

[00048] O tubo retangular 16 é alimentado pelo dispositivo de alimentação na sua direção axial (direção do sentido de comprimento) a uma velocidade de alimentação predeterminada. O tubo retangular 16 está suportado em uma primeira posição A por um primeiro dispositivo de suporte 11. A saber, na primeira posição A, o primeiro dispositivo de suporte 11 suporta o tubo retangular 16 o qual é alimentado na direção axial pelo dispositivo de alimentação de modo que o tubo possa mover.

[00049] No exemplo mostrado nas figuras 1 e 2, um bloco é utilizado como o primeiro dispositivo de suporte 11.0 bloco tem um furo vazado 11a através do qual o tubo retangular 16 passa com uma folga. Apesar de não mostrado, uma estrutura pode ser empregada na qual o bloco é dividido em partes, e um cilindro hidráulico ou um cilindro a ar está conectado no bloco para suportar o tubo retangular. O primeiro dispositivo de suporte 11 não está limitado a uma estrutura específica, e qualquer dispositivo de suporte conhecido deste tipo pode ser simi-larmente utilizado. Por exemplo, um ou mais conjuntos de rolos ranhu- rados podem ser dispostos em série.

[00050] Deste modo, o tubo retangular 16 passa pela porção de instalação A do primeiro dispositivo de suporte 11 e é alimentado em sua direção axial.

[00051] No exemplo mostrado na figura 1, o primeiro dispositivo de suporte 11 está montado sobre e preso a uma base de montagem 11 b adequada. No entanto, a presente invenção não está limitada deste modo, e qualquer meio o qual possa prender o primeiro dispositivo de suporte 11 em uma posição predeterminada pode ser utilizado, e a invenção não está limitada a um modo de instalação específico. Por exemplo, o primeiro dispositivo de suporte 11 pode ser suportado por um atuador de extremidade montado sobre um robô industrial convencional.

[00052] O primeiro dispositivo de suporte 11 está constituído no modo acima descrito.

DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO 12

[00053] O dispositivo de aquecimento 12 está preso em uma segunda posição B a qual está a jusante da primeira posição A na direção de alimentação do tubo retangular 16. O dispositivo de aquecimento 12 aquece a periferia inteira de uma seção cruzada transversal de uma porção na direção do sentido de comprimento do tubo retangular 16 o qual está sendo alimentado.

[00054] No exemplo mostrado nas figuras 1 e 2, um dispositivo de aquecimento por indução é utilizando como o dispositivo de aquecimento 12. Este dispositivo de aquecimento por indução pode, por exemplo, ser um que tem uma bobina a qual pode executar um aquecimento por indução de alta frequência do tubo retangular 16. Qualquer dispositivo de aquecimento de alta frequência deste tipo pode ser similarmente utilizado.

[00055] A bobina de aquecimento 12a do dispositivo de aquecimento por indução 12 está espaçada da superfície externa do tubo retangular 16 por uma distância predeterminada, e está disposta de modo a circundar a periferia inteira de uma seção cruzada transversal em uma porção da direção no sentido de comprimento do tubo retangular 16.

[00056] Variando a distância da bobina de aquecimento 12a com relação ao tubo retangular 16 nas direções perpendicular e paralela à direção axial do tubo retangular 16, é possível executar um aquecimento não uniforme na direção circunferencial do tubo retangular 16 o qual está sendo alimentado.

[00057] Apesar de não mostrado nos desenhos, é preferido que pelo menos um dispositivo de preaquecimento o qual pode preaquecer o tubo retangular 16 (tal como um pequeno dispositivo de aquecimento de alta frequência) seja disposto no lado a montante do dispositivo de aquecimento por indução 12 na direção de alimentação do tubo retangular 16 e que o tubo retangular 16 seja aquecido pela utilização combinada do dispositivo de pré-aquecimento e do dispositivo de aquecimento por indução 12. Deste modo, o tubo retangular 16 pode ser aquecido múltiplas vezes, ou uma porção do tubo retangular 16 pode ser não uniformemente aquecida na direção circunferencial.

[00058] O tubo retangular 16 é rapidamente localmente aquecido pelo dispositivo de aquecimento por indução 12.

[00059] Qualquer meio o qual possa assegurar o dispositivo de aquecimento 12 em uma posição predeterminada pode ser utilizado como um meio de instalação para o dispositivo de aquecimento 12, e não existe nenhuma limitação específica sobre o modo de instalação. Por exemplo, o dispositivo de aquecimento pode ser montado sobre e preso a uma base fixa, ou este pode ser suportado por um atuador de extremidade montado sobre um robô industrial convencional.

[00060] O dispositivo de aquecimento 12 está constituído no modo acima descrito.

DISPOSITIVO DE RESFRIAMENTO 12

[00061] O dispositivo de resfriamento 13 está disposto em uma terceira posição C a qual está a jusante da segunda posição B na direção de alimentação do tubo retangular 16. O dispositivo de resfriamento 13 resfria rapidamente a porção que foi aquecida na segunda posição B. Como um resultado de resfriamento do tubo retangular 16 com o dispositivo de resfriamento 13, a porção entre uma primeira porção a qual é a porção que está sendo aquecida pelo dispositivo de aquecimento 12 e uma segunda porção a qual é a porção que está sendo resfriada pelo dispositivo de resfriamento 13 está em um estado que tem uma alta temperatura e com isto uma resistência à deformação grandemente diminuída.

[00062] O dispositivo de resfriamento 13 pode ser qualquer dispositivo o qual possa obter uma velocidade de resfriamento desejada, e não está limitado a um tipo específico de dispositivo de resfriamento. Em geral, é preferível utilizar um dispositivo de resfriamento de água o qual resfria o tubo retangular 16 pulverizando água de resfriamento na direção de uma posição predeterminada sobre a superfície periférica externa do tubo retangular 16. Neste exemplo, como mostrado na figura 1 e na figura 2, um número de bocais de pulverização de água de resfriamento 13a está disposto imediatamente a jusante do dispositivo de aquecimento 12 e está espaçado da superfície externa do tubo retangular 16 de modo a circundar uma seção cruzada transversal em uma porção da direção no sentido de comprimento do tubo retangular 16. A água de resfriamento é pulverizada destes bocais de pulverização de água de resfriamento 13a na direção da superfície externa do tubo retangular 16.

[00063] A água de resfriamento é de preferência pulverizada diago-nalmente na direção de alimentação do tubo retangular 16 de modo a não interferir com o aquecimento do tubo retangular 16 pelo dispositivo de aquecimento 12.

[00064] Se a quantidade de água de resfriamento pulverizada de cada um dos bocais de pulverização de água de resfriamento 13a for individualmente controlada para cada um dos bocais de pulverização de água de resfriamento 13a, é possível resfriar uma porção do tubo retangular 16 não uniformemente na direção circunferencial. Se a dis- tância entre cada bocal de pulverização de água de resfriamento 13a e o tubo retangular 16 nas direções perpendicular e paralela à direção axial do tubo retangular 16 for variada, é possível controlar a região de aquecimento do tubo retangular 16 na direção axial.

[00065] A porção do tubo retangular 16 a qual foi aquecida pelo dispositivo de aquecimento 12 é rapidamente resfriada pelo dispositivo de resfriamento de água 13.

[00066] Ajustando a temperatura do início de resfriamento de água pelo dispositivo de resfriamento 13 e a velocidade de resfriamento, é possível executar um endurecimento por têmpera ou recozimento de toda ou uma porção da porção rapidamente resfriada do tubo retangular 16. Como um resultado, a resistência de toda ou uma porção da porção dobrada do tubo retangular 16 pode ser grandemente aumentada, por exemplo, para 1500 MPa ou acima.

[00067] O dispositivo de resfriamento 13 pode ser instalado utilizando qualquer meio o qual possa prender o dispositivo de resfriamento 13 em uma posição predeterminada, e o meio para instalação não está limitado a nenhuma estrutura específica. No entanto, de modo a fabricar um membro dobrado 21 que tenha uma alta precisão dimensional utilizando o aparelho de fabricação 1 de acordo com a presente invenção, a região entre a primeira porção na qual o tubo é aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 e a segunda porção na qual o tubo é resfriado pelo dispositivo de resfriamento 13 é de preferência ajustada para ser tão pequena quanto possível. Para este propósito os bocais de pulverização de água de resfriamento 13a estão de preferência dispostos próximos da bobina de aquecimento de alta frequência 12a, de modo que os bocais de pulverização de água de resfriamento 13a estejam de preferência dispostos próximos da bobina de aquecimento de alta frequência 12a, de modo que os bocais de pulverização de água de resfriamento 13a estejam de preferência presos em uma posição imediatamente após a bobina de aquecimento por indução 12a.

[00068] Provendo furos de suprimento de água na bobina de aque-cimento de alta frequência 12a e utilizando a água de resfriamento para a bobina de aquecimento de alta frequência 12a como a água de resfriamento a qual é pulverizada na direção do tubo retangular, a distância da posição B para a posição C pode ser minimizada, e este sistema de resfriamento pode ser combinado como dispositivo de resfriamento de água 13.

[00069] Quando a velocidade de alimentação do tubo retangular 16 é lenta, um resfriamento natural pode ser utilizado ao invés do dispositivo de resfriamento de água 13.

[00070] O meio de resfriamento 13 está constituído como acima descrito.

DISPOSITIVO DE APLICAÇÃO DE FORÇA DE CISALHAMENTO 14

[00071] O dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 está disposto em uma região D a qual está a jusante da terceira posição C na direção de alimentação do tubo retangular 16. O dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 move bidimensionalmente ou tridi-mensionalmente enquanto posicionando o tubo retangular 16. Como um resultado deste movimento, o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 aplica uma força de cisalhamento na região do tubo retangular 16 entre a primeira porção na qual o tubo é aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 e a segunda porção na qual este é resfriado pelo dispositivo de resfriamento 13 para executar o trabalho de tubo retangular 16.

[00072] No exemplo mostrado nas figuras 1 e 2, um par de rolos superior e inferior 17a e 17b é utilizado como o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14. Os rolos superior e inferior 17a e 17b posicionam o tubo retangular 16 contatando a superfície externa do tubo retangular 16, enquanto sendo girados pelo tubo retangular nas direções mostradas pelas setas na figura 1.

[00073] Os rolos superior e inferior 17a e 17b estão suportados de modo a serem capazes de girar por uma estrutura de suporte não ilustrada. A estrutura de suporte está segura por um mecanismo móvel (não mostrado nos desenhos) o qual suporta a estrutura de suporte de modo a ser capaz de mover bidimensionalmente ou tridimensionalmente.

[00074] As figuras 3(a) - 3(c) são vistas explanatórias que mostram o estado com a passagem de tempo quando executando um método de fabricação de acordo com a presente invenção. Estas figuras mostram o estado ao longo do tempo durante o trabalho do tubo retangular 16 para formar um membro dobrado 21 que tem uma porção dobrada com um raio de dobramento extremamente pequeno como mostrado na figura 3(c), figura 1, ou figura 2.

[00075] Como mostrado nas figuras 3(a) - 3(c), figura 1, e figura 2, no início do trabalho, os rolos superior e inferior 17a e 17b estão em uma posição inicial mostrada na figura 3(a) (a posição mostrada pelas linhas em cadeia de um traço na figura 1).

[00076] Quando o trabalho do tubo retangular 16 começa, o mecanismo móvel ao qual é inserido um sinal de controle de uma unidade de controle de trabalho não ilustrada move os rolos superior e inferior 17a e 17b os quais estão suportados rotativos pela estrutura de suporte não ilustrada em uma direção (a direção inclinada para baixo para a esquerda nas figuras 3(a) - 3(c)) a qual é um composto da direção de alimentação do tubo retangular 16 (para a esquerda nas figuras 3(a) - 3(c)) e uma direção geralmente paralela a uma seção cruzada transversal na direção do sentido de comprimento do tubo retangular 16 o qual foi aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 (para baixo nas figuras 3(a) - 3(c)) com a posição inicial acima descrita como um ponto de partida.

[00077] Como um resultado, os rolos superior e inferior 17a e 17b movem simultaneamente como mostrado pela seta de linha cheia sólida na figura 1 em uma direção (diagonalmente na direção para a esquerda nas figuras 3(a) - 3(c)) a qual é um composto da direção de alimentação do tubo retangular 16 (para a esquerda nas figuras 3(a) - 3(c)) e uma direção geralmente paralela a uma seção cruzada transversal na direção do sentido de comprimento do tubo retangular 16 o qual foi aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 (para baixo nas figuras 3(a) - 3(c)) com a posição inicial acima descrita como um ponto de partida enquanto contactando a superfície externa do tubo retangular 16 que está sendo alimentado (ver figura 3(b)).

[00078] Os rolos superior e inferior 17a e 17b movem para a posição mostrada na figura 3(c) (a posição mostrada por linhas cheias na figura 1) para completar o trabalho.

[00079] O dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 está constituído como acima descrito.

SEGUNDO DISPOSITIVO DE SUPORTE 15

[00080] O segundo dispositivo de suporte 15 tem uma função para causar uma deformação de cisalhamento na porção aquecida do tubo retangular 16 em uma região E a qual está a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 na direção de alimentação do tubo retangular 16.

[00081] Conforme a fabricação de um membro dobrado 21 pelo aparelho de fabricação 10 mostrado nas figuras 1-3 progride, se somente o par de rolos 17a e 17b for utilizado, a deformação da porção aquecida do tubo retangular 16 termina sendo primariamente uma deformação de dobramento. Portanto, colocando uma restrição sobre o tubo 16 em mais um ponto, torna-se possível produzir a deformação de cisalhamento como mostrado nas figuras 1-3.

[00082] Conforme a deformação acontece, o peso da porção a qual saiu do rolo 17a e 17b aumenta, e devido ao seu próprio peso, existe a possibilidade da porção a qual saiu dos rolos 17a e 17b ser deformada, com a porção a qual está posicionada entre os rolos 17a e 17b atuando como um fulcro. O segundo dispositivo de suporte 15 está disposto em uma região E a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 na direção de alimentação do tubo retangular 16. O segundo dispositivo de suporte 15 suporta a porção do tubo retangular 16 sobre a qual o dobramento pelo dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 foi completado. Como um resultado, o segundo dispositivo de suporte 15 impede a deformação do tubo retangular 16, e um membro dobrado 21 que tem uma alta precisão dimensional é fabricado.

[00083] Uma seção cruzada transversal em uma porção da direção no sentido de comprimento do tubo retangular 16 é aquecida pelo dispositivo de aquecimento 12 e a sua resistência à deformação é grandemente diminuída. Portanto, movendo tridimensionalmente a posição dos rolos superior e inferior 17a e 17b os quais constituem o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 na região D a jusante da terceira posição C na direção de alimentação do tubo retangular 16 como explicado com referência às figuras 3(a) - 3(c), é possível, como mostrado nas figuras 3(b) e 3(c), aplicar uma força de cisalhamento Ws na região do tubo retangular 16 entre a primeira posição na qual o tubo é aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 e a segunda posição na qual este é resfriado pelo dispositivo de resfriamento 13.

[00084] O tubo retangular 16 é trabalhado por esta força de cisalhamento Ws para formar uma porção dobrada 22a. Na presente invenção, em contraste com a invenção descrita no Documento de Patente 1 no qual um momento de dobramento é aplicado, uma força de cisalhamento é aplicada na porção aquecida do tubo retangular 16. Portanto, como mostrado na vista ampliada na figura 3(c), é possível fabricar um membro dobrado 21 que tem uma porção dobrada 22a com um raio de dobramento r extremamente pequeno tal como 1 a 5 vezes a espessura de parede do tubo.

[00085] Na presente invenção, o tubo retangular 16 está sujeito ao trabalho pela aplicação de uma força de cisalhamento Ws na região entre a primeira porção e a segunda porção. Consequentemente, não existe nenhuma diminuição em precisão dimensional causada pela ocorrência de rugas ou um colapso da forma de seção cruzada sobre o lado periférico interno da porção dobrada 22a, e uma precisão dimensional extremamente boa na qual a forma de seção cruzada do tubo em quatro localizações 16a, 16b, 16c e 16d mostradas por hachu- ras na figura 1 é a mesma é obtida.

[00086] Na presente invenção, o dobramento de um tubo retangular 16 em um membro dobrado 21 é executado sem utilizar uma matriz e sem aplicar uma pressão no interior do tubo retangular 16, de modo que este é executado a um baixo custo e com exatidão.

[00087] O dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 pode ser instalado utilizando um mecanismo por meio do qual os rolos superior e inferior 17a e 17b podem mover bidimensionalmente ou tri-dimensionalmente como acima descrito. Não existe nenhuma limitação específica sobre tal mecanismo. Por exemplo, uma estrutura de suporte para os rolos 17a e 17b pode ser presa por atuador de extremidade montado sobre um robô industrial convencional. No exemplo mostrado nas figuras 1-3, um mandril 18 está inserido na extremidade dianteira da porção do tubo retangular 16 sobre o qual o trabalho pelo dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 foi completado. O segundo dispositivo de suporte 15 está constituído por um robô industrial articulado vertical 20. Sobre o seu pulso, o robô industrial articulado 20 tem um atuador de extremidade 19 o qual prende o mandril 18 o qual projeta para fora da acima mencionada extremidade dianteira do tubo retangular. O segundo dispositivo de suporte 15 não está limitado a um tipo específico desde que este possa impedir a deformação da porção do tubo retangular 16 sobre o qual o trabalho pelo meio de aplicação de força de cisalhamento 14 foi completado.

[00088] O aparelho de fabricação 10 de acordo com a presente invenção está constituído como acima descrito. A seguir, o estado quando fabricando um membro dobrado 21 de acordo com a presente invenção utilizando este aparelho de fabricação 10 será explicado. Nas figuras 1-3, primeiro, um tubo de aço tal com um tubo retangular oco alongado está suportado por um primeiro dispositivo de suporte 11 disposto em uma primeira posição A enquanto sofrendo uma alimentação relativa na sua direção do sentido de comprimento por um dispositivo de alimentação não ilustrado.

[00089] A seguir, o tubo retangular 16 alimentado é rapidamente localmente aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12. A temperatura de aquecimento do tubo retangular 16 é de preferência pelo menos o ponto Acs do aço que constitui o tubo retangular 16. Aquecendo até pelo menos o ponto Acs, é tornado possível executar um endurecimento de têmpera da porção dobra 22a do membro dobrado 21 ajustando adequadamente a velocidade de resfriamento no momento de resfriamento subsequente e diminuir a resistência à deformação entre a primeira porção e a segunda porção do tubo retangular 16 a um grau suficiente para executar o trabalho com um pequeno raio de dobramento desejado.

[00090] A água de resfriamento é pulverizada no tubo retangular 16 dos bocais de pulverização de água de resfriamento 13a do dispositivo de resfriamento 13 disposto a jusante da segunda posição B na direção de alimentação do tubo retangular 16. Como um resultado, a porção aquecida é resfriada na terceira posição C. Se a velocidade de resfriamento neste resfriamento for de pelo menos 100°C / minuto, é possível executar um endurecimento de têmpera da porção dobrada 22a e aumentar a sua resistência, apesar da velocidade de resfriamento necessária depender do tipo de aço que forma o tubo retangular 16.

[00091] Como um resultado deste resfriamento, uma primeira porção na qual o tubo é aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 e uma segunda porção na qual este é resfriado pelo dispositivo de resfriamento 13 são formadas no tubo retangular 16. A região entre a primeira porção e a segunda porção do tubo retangular 16 está em uma alta temperatura e a sua resistência à deformação é grandemente diminuída.

[00092] Quando a extremidade dianteira da porção a ser trabalhada do tubo retangular 16 atinge o par de rolos 17a e 17b do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14, como explicado com referência às figuras 1-3 os rolos 17a e 17b são movidos em uma direção (diago-nalmente para baixo para a esquerda nas figuras 3(a) - 3(c)) a qual é um composto da direção de alimentação do tubo retangular 16 (para a esquerda nas figuras 3(a) - 3(c)) e uma direção geralmente paralela a uma seção cruzada transversal na direção do sentido de comprimento do tubo retangular 16 o qual foi aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 (para baixo nas figuras 3(a) - 3(c)) com a posição inicial como um ponto de partida movendo o segundo dispositivo de suporte 15 e os rolos superior e inferior 17a e 17b os quais estão suportados rotativos por uma estrutura de suporte não ilustrada.

[00093] A porção do tubo retangular 16 sobre o qual o trabalho pelo dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 foi completado está suportado pelo segundo dispositivo de suporte 15 o qual está disposto em uma região E a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 na direção de alimentação do tubo retangular 16. Portanto, o tubo retangular 16 não é deformado, e um membro dobrado 21 que tem uma forma desejada e uma precisão dimensional é fabricado.

[00094] Deste modo, uma força de cisalhamento é aplicada na região entre as primeira e segunda porções do tubo retangular 16 para executar o trabalho sobre o tubo retangular 16.

[00095] Neste exemplo, a porção do tubo retangular 16 sobre a qual o trabalho pelo dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 foi completado está sempre suportada pelo segundo dispositivo de suporte 15 durante o trabalho. Portanto, quando o trabalho está completo sobre uma porção dobrado 22a do tubo retangular 16, é possível aumentar temporariamente a folga de rolo entre o par de rolos 17a e 17b e retornar os rolos 17a e 17b para a posição inicial acima mencionada, por meio de que os rolos ficam prontos para trabalhar para formar a próxima porção dobrada do tubo retangular 16.

[00096] Além disso, se o segundo dispositivo de suporte 15 for movido bidimensionalmente ou tridimensionalmente quando executando o trabalho com o par de rolos 17a e 17b ou quando não executando o dobramento com o par de rolos 17a e 17b tal como quando os rolos estão sendo retornados para a sua posição inicial, uma porção dobrada que tem um raio de dobramento relativamente grande pode ser formada no tubo retangular 16 devido a um momento de dobramento aplicado na porção do tubo retangular 16 entre a primeira porção e a segunda porção.

[00097] Deste modo, como mostrado pela linha em cadeia de dois traços na figura 1, é possível com a presente invenção fabricar um membro dobrado 21 que tem um corpo oco alongado 21a e porções dobradas 22a, 22b formadas no corpo 21a no qual o corpo oco 21a é feito de aço e tem uma forma de seção cruzada fechada de uma estrutura integral na direção no sentido de comprimento e as porções dobradas 22a, 22b são dobradas bidimensionalmente ou tridimensionalmente e têm um raio de dobramento r extremamente pequeno tal com no máximo 1-5 vezes a espessura de parede.

[00098] Este membro dobrado 21 não têm absolutamente nenhuma diminuição em precisão dimensional causada pela ocorrência de rugas ou um colapso da forma de seção cruzada sobre o lado periférico interno das porções dobradas 22a e 22b em qualquer localização na direção do sentido de comprimento e com isto tem uma precisão dimensional extremamente alta.

[00099] Como o membro dobrado 21 tem uma forma de seção cruzada fechada plana oca, este é pequeno e leve. Ajustando adequadamente a temperatura de início e a velocidade de resfriamento de resfriamento de água pelo meio de resfriamento 13 como acima descrito de modo a aumentar grandemente a resistência à tração do aço tal como pelo menos 1500 MPa, é possível obter uma redução adicional em tamanho e peso e um aumento adicional em resistência.

[000100] Executando um endurecimento de têmpera ajustando ade-quadamente a temperatura de início e a velocidade de resfriamento de água de resfriamento pelo dispositivo de resfriamento 13 como acima descrito, uma tensão residual compressiva é formada na superfície externa do membro dobrado 21, por meio de que a sua resistência à fadiga é aumentada.

[000101] A figura 4 é uma vista explanatória que mostra esquemati-camente outro exemplo da estrutura de um aparelho de fabricação 10- 1 de acordo com a presente invenção.

[000102] A diferença entre o aparelho de fabricação 10-1 e o aparelho de fabricação 10 acima descrito é que a bobina de aquecimento por indução 12a a qual constitui o aparelho de aquecimento 12 está inclinada com relação ao tubo retangular 16 e que os bocais de pulverização de água de resfriamento 13a do aparelho de resfriamento 13 e os rolos 17a e 17b do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 estão correspondentemente inclinados com relação ao tubo retangular 16.

[000103] Como mostrado na figura 4, dispondo a bobina de aquecimento por indução 12a, os bocais de pulverização de água de resfriamento 13a, e os rolos 17a e 17b de modo a inclinarem com relação ao tubo retangular 16, uma diminuição na espessura de parede do tubo retangular 16 pode ser impedida. A saber, na figura 4, quando a espessura de parede do tubo retangular 16 antes do trabalho é t, a espessura de parede torna-se t.cos θ se o trabalho for executado com o ajuste usual da bobina de aquecimento. No entanto, inclinando a bobina de aquecimento por indução 12a, a espessura de parede após o trabalho pode ser mantida em t, e uma diminuição na espessura de parede após o trabalho pode ser impedida.

[000104] A figura 5 é uma vista explanatória que mostra esquemati-camente a estrutura de ainda outro exemplo de um aparelho de fabricação 10-2 de acordo com a presente invenção.

[000105] A diferença entre este aparelho de fabricação 10-2 e o aparelho de fabricação 10 acima descrito é que ao invés de utilizar um par de rolos 17a e 17b, este utiliza um par de dispositivos de retenção 17c e 17d o qual agarra o tubo retangular 16.

[000106] Neste caso, os aparelhos de retenção 17c e 17d continuam a agarrar o tubo retangular 16 até o completamento do trabalho sobre o tubo retangular 16. Portanto, não é necessário prover um segundo dispositivo de suporte 15 o qual é utilizado no aparelho de fabricação 10. Os aparelhos de retenção 17c e 17d podem, por exemplo, ser seguros por um robô industrial articulado vertical.

[000107] Na explicação acima, um exemplo foi dado de um modo no qual um perfil na forma de um tubo retangular 16 é alimentado em sua direção no sentido de comprimento, e o primeiro meio de suporte 11, o meio de aquecimento 12, e o meio de resfriamento 13 estão fixos com relação à direção de alimentação do tubo retangular 16. No entanto, a presente invenção não está limitada a este modo, e ao contrário, um perfil na forma de um tubo retangular 16 pode estar fixo no lugar, e o primeiro dispositivo de suporte 11, o dispositivo de aquecimento 12, e dispositivo de resfriamento 13 podem ser móveis na direção do sentido de comprimento do tubo retangular 16.

[000108] As figuras 6(a) e 6(b) são vistas explanatórias que mostram esquematicamente outro exemplo da estrutura de um aparelho de fa-bricação 10-3 de acordo com a presente invenção com a passagem de tempo. A figura 6(a) mostra o estado antes do trabalho, e a figura 6(b) mostra o estado durante o trabalho.

[000109] Neste aparelho de fabricação 10-3, o primeiro dispositivo de suporte 11 tem dois conjuntos de pares de rolos 23a e 23b. Os pares de rolos 23a e 23b estão suportados rotativos por uma estrutura de suporte não ilustrada. A estrutura de suporte está presa por um robô industrial (não mostrado) o qual prende a estrutura de suporte de modo a ser móvel bidimensionalmente ou tridimensionalmente. Como um resultado, ambos os conjuntos de pares de rolos 23a e 23b podem mover tridimensionalmente em uma direção a qual inclui a direção axial do tubo retangular 16.

[000110] A bobina de aquecimento por indução 12a do dispositivo de aquecimento 12 e os bocais de pulverização de água de resfriamento 13a do dispositivo de resfriamento 13 estão suportados por um robô industrial 24. A bobina de aquecimento por indução 12a está disposta no lado a montante dos bocais de pulverização de água de resfriamento 13a na direção de alimentação relativa (da esquerda para a direita nas figuras 6(a) e 6(b)) com relação aos pares de rolos 23a e 23b para o perfil 16. Deste modo, a bobina de aquecimento por indução 12a e os bocais de pulverização de água de resfriamento 13a podem mover tridimensionalmente em uma direção que inclui a direção axial do tubo retangular 16.

[000111] O dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 mo- ve enquanto prendendo e suportando o tubo retangular 16. O dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 está constituído por um grampo hidráulico o qual é suportado por um robô industrial (não mostrado). Deste modo, o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 pode mover o tubo retangular 16 tridimensionalmente em uma direção que inclui a direção axial do tubo retangular. O tubo retangular 16 está fixo no lugar na sua direção axial. Em contraste com este exemplo, é também possível dispor o tubo retangular 16 de modo que este possa mover na sua direção axial.

[000112] Assim, o aparelho de fabricação 10-3 tem o primeiro dispositivo de suporte 11 o qual suporta um perfil na forma de um tubo retangular 16 enquanto executando uma alimentação relativa do tubo retangular na sua direção no sentido de comprimento, um dispositivo de aquecimento 12 o qual aquece o tubo retangular 16, um dispositivo de resfriamento 13 o qual resfria uma segunda porção do tubo situada a jusante de uma primeira porção na qual o aquecimento foi executado pelo dispositivo de aquecimento 12 na direção de alimentação relativa do tubo retangular 16, e um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 o qual aplica uma força de cisalhamento no tubo na localização entre a primeira porção e a segunda porção movendo bidimensionalmente ou tridimensionalmente.

[000113] Com este aparelho de aplicação 10-3, movendo o primeiro dispositivo de suporte 11, o dispositivo de aquecimento 12, o dispositivo de resfriamento 13, e o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 na direção axial do tubo retangular 16 enquanto prendendo o tubo retangular 16 no lugar, o tubo retangular 16 (perfil) sofre uma alimentação relativa na direção no sentido de comprimento com relação ao primeiro dispositivo de suporte 11 o qual suporta o tubo retangular 16. O trabalho do tubo retangular 16 é executado pelo aquecimento do perfil pelo dispositivo de aquecimento 12, resfriando a segunda porção do tubo posicionada a jusante da primeira porção na qual o tubo foi aquecido pelo dispositivo de aquecimento 12 na direção de alimentação relativa do tubo retangular 16 pelo dispositivo de resfriamento 13, e movendo o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento 14 bidimensionalmente ou tridimensionalmente, o dispositivo 14 capaz de aplicar uma força de cisalhamento entre a primeira porção e a segunda porção movendo bidimensionalmente ou tridimensionalmente.

[000114] Deste modo, um membro dobrado 21 pode ser fabricado mesmo se o tubo retangular 16 for fixo no lugar e o primeiro dispositivo de suporte 11, o dispositivo de aquecimento 12, e o dispositivo de res-friamento 13 forem móveis na direção do sentido de comprimento do tubo retangular 16.

[000115] Um processo de fabricação para um membro dobrado 21 de acordo com a presente invenção o qual foi explicado enquanto referindo à figura 1 é extremamente simples e pode executar a fabricação a um baixo custo.

[000116] Na explicação acima, um exemplo foi dado de um modo no qual um tubo retangular 16 somente sofre deformação por pura força de cisalhamento, mas a presente invenção não está limitada a este modo. A saber, adicionando uma deformação produzida por uma força de cisalhamento à deformação de dobramento convencional, uma menor deformação de dobramento do que é convencional é obtida. Portanto, a presente invenção está direcionada a um trabalho o qual produz uma deformação que inclui um componente produzido por força de cisalhamento.

[000117] O membro dobrado 21 é fabricado sujeitando a um tratamento térmico (tal como o endurecimento) ao mesmo tempo em que trabalhando por meio de força de cisalhamento. Portanto, comparado com o membro dobrado descrito no Documento Não de Patente 3 o qual é fabricado executando o tratamento térmico (tal como endureci- mento de têmpera) após executar o dobramento por cisalhamento em um estado frio, um membro dobrado que tem uma porção com uma alta resistência de pelo menos 1500 MPa pode ser fabricado com alta precisão de trabalho por endurecimento de têmpera local.

[000118] Um membro dobrado 21 fabricado por um método de fabricação de acordo com a presente invenção pode ser utilizado em aplicações tais como as (i) - (vii) seguintes. (i) Membros estruturais para uma carroceria de automóvel tal com um membro lateral dianteiro, um membro transversal, um membro lateral, um membro de suspensão, um membro de teto, um reforço de um pilar A, um reforço de um pilar B, e um reforço para um para-choque. (ii) Membros de resistência e membros de reforço para um automóvel tal como uma estrutura de assento ou um membro trans-versal de assento. (iii) Componentes de um sistema de descarga tal como um tubo de descarga de um automóvel. (iv) Uma estrutura e uma manivela para um automóvel ou motocicleta. (v) Membros de reforço de um vagão ferroviário elétrico ou similar ou componentes de um truque (uma estrutura de truque, várias vigas, ou similares). (vi) Componentes de uma estrutura ou um membro de re-forço para um casco de navio. (vii) Membros de resistência, membros de reforço, e mem-bros estruturais de um aparelho elétrico doméstico.

Claims

1. Aparelho de fabricação para um membro dobrado (21), caracterizado por compreender: um primeiro dispositivo de suporte (11) adaptado para su-portar um perfil metálico oco (16) enquanto executando uma alimentação relativa do perfil na sua direção no sentido de comprimento; um dispositivo de aquecimento (12) adaptado para aquecer o perfil; um dispositivo de resfriamento (13) adaptado para resfriar uma segunda porção do perfil a jusante de uma sua primeira porção a qual é aquecida pelo dispositivo de aquecimento (12) na direção de alimentação relativa do perfil; um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) adaptado para aplicar uma força de cisalhamento no perfil entre a primeira porção e a segunda porção movendo bidimensionalmente ou tridimensionalmente; e um segundo dispositivo de suporte (15) numa região (E) que fica a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14), adaptado para causar deformação de cisalhamento da porção aquecida do perfil; em que o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) é adaptado para mover simultaneamente na direção da alimentação do perfil e numa direção geralmente paralela à seção cruzada transversal quando da realização do trabalho; e o segundo dispositivo de suporte (15) é adaptado para suportar na região (E) a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14), uma porção do perfil em que o trabalho pelo dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) é concluído na direção de alimentação do perfil.

2. Aparelho de fabricação para um membro dobrado (21) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo de suporte (11), o dispositivo de aquecimento (12), e o dispositivo de resfriamento (13) estão cada um fixos no lugar, o primeiro dispositivo de suporte (11) está disposto em uma primeira posição (A), o dispositivo de aquecimento (12) está disposto em uma segunda posição (B) a jusante da primeira posição (A) na direção de alimentação do perfil, o dispositivo de resfriamento (13) está disposto em uma terceira posição (C) a jusante da segunda posição (B) na direção de alimentação do perfil, e o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) está disposto em uma região (D) a jusante da terceira posição (C) na direção de alimentação do perfil.

3. Aparelho de fabricação para um membro dobrado (21) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de aquecimento (12) está adaptado para aquecer uma seção cruzada transversal na direção do sentido de comprimento do perfil.

4. Aparelho de fabricação para um membro dobrado (21) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o posicionamento do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) é executado por fixação do perfil.

5. Aparelho de fabricação para um membro dobrado (21) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o membro dobrado (21) tem pelo menos uma porção dobrada com um raio de dobramento o qual é no máximo 1-5 vezes a sua espessura de parede.

6. Aparelho de fabricação para um membro dobrado (21) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o membro dobrado (21) tem uma forma de seção cruzada (16a-16d) fechada e uma estrutura integral na sua direção do sentido de comprimento.

7. Método para fabricar um membro dobrado (21), caracte-rizado pelo fato de que, enquanto executando uma alimentação relativa de um perfil metálico oco (16) na sua direção de sentido de comprimento com relação a um primeiro dispositivo de suporte (11) o qual suporta o perfil, aquecer o perfil com um dispositivo de aquecimento (12), resfriar com um dispositivo de resfriamento (13) uma segunda porção do perfil a qual está localizada a jusante de uma primeira porção a qual foi aquecida pelo dispositivo de aquecimento (12) na direção de alimentação relativa do perfil, e executar o trabalho do perfil pelo movimento bidimensional ou tridimensional de um dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) o qual aplica uma força de cisalhamento no perfil em uma posição entre a primeira porção e a segunda porção movendo bidimensionalmente ou tridimensionalmente, e suportando numa região (E) a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) na direção de alimentação do perfil por um segundo dispositivo de suporte (15), uma porção do perfil em que o trabalho pelo dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) é concluído, em que o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) move simultaneamente na direção da alimentação do perfil e numa direção geralmente paralela à seção cruzada transversal quando da realização do trabalho, e em que o se-gundo dispositivo de suporte (15) na região (E) que está a jusante da posição de instalação do dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) causa deformação de cisalhamento da porção aquecida do perfil.

8. Método de fabricação de um membro dobrado (21) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que inclui executar um endurecimento por têmpera entre a primeira porção e a segunda porção.

9. Método de fabricação de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo de suporte (11), o dispositivo de aquecimento (12), e o dispositivo de resfriamento (13) estão cada um fixos no lugar, o primeiro dispositivo de suporte (11) está disposto em uma primeira posição (A), o dispositivo de aquecimento (12) está disposto em uma segunda posição (B) a jusante da primeira posição (A) na direção de alimentação do perfil, o dispositivo de resfriamento (13) está disposto em uma terceira posição (C) a jusante da segunda posição (B) na direção de alimentação do perfil, e o dispositivo de aplicação de força de cisalhamento (14) está disposto em uma região (D) a jusante da terceira posição (C) na direção de alimentação do perfil.

10. Membro dobrado (21), caracterizado pelo fato de que é fabricado pelo método de fabricação como definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 9, o qual é feito de aço e tem um corpo (21a) metálico oco e pelo menos uma porção dobrada a qual está formada no corpo (21a) e a qual é dobrada bidimensionalmente ou tridimensionalmente, e que é temperado, em que a porção dobrada tem um raio de dobramento que é no máximo 1 a 5 vezes a sua espessura de parede.

11. Membro dobrado (21) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o membro dobrado (21) tem uma forma de seção cruzada (16a-16d) fechada e uma estrutura integral na sua direção de comprimento.