JP2021016891A - Manufacturing method of hollow bent component, manufacturing device of hollow bent component, and hollow bent component - Google Patents

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Abstract

To provide a manufacturing method and a manufacturing device of a hollow bent component, in which a product width can be modified at each position in a longer direction according to various design needs, without requiring additional welding processes or the like, and to provide a hollow bent component.SOLUTION: A manufacturing method of a hollow bent component includes the steps of: supporting a hollow stock Pm at a first position A; partially heating the hollow stock Pm at a portion to be heated using a heating device 12 disposed at a second position B; cooling the hollow stock Pm using a cooling device 13 disposed at a third position C; and applying shearing force to the portion to be heated by moving the support position of the hollow stock Pm at a fourth position D in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction. In the manufacturing method of the hollow bent component, a width dimension of a shearing bending portion in the hollow stock Pm can be changed, by setting an inclination angle α of the heating device 12 and the cooling device 13 relative to the feeding direction, in accordance with a shearing angle θ of the hollow stock Pm formed before and after applying the shearing force.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

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、これらの製造方法により製造される中空屈曲部品の軽量化および高強度化には限界があり、その実現は容易なことではなかった。 As is well known, a metal strength member, a reinforcing member or a structural member having a hollow bent shape used in automobiles, various machines and the like is required to be lightweight and have high strength. Conventionally, this type of hollow bent part has been manufactured by, for example, cold bending, welding of stamped products, punching of thick plates, and forging. However, there are limits to the weight reduction and high strength of hollow bent parts manufactured by these manufacturing methods, and it has not been easy to realize them.

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、特に、チューブハイドロフォーミング工法は冷間成形であるため、高強度材の成形には限界がある。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, for example, as disclosed in Non-Patent Document 1, production of this type of hollow bent part by a so-called tube hydroforming method has also been actively studied. However, in particular, since the tube hydroforming method is cold forming, there is a limit to the forming of high-strength materials. As described on page 28 of Non-Patent Document 1, the tube hydroforming method has problems such as development of a material as a material and expansion of the degree of freedom of formable shape, and further development in the future. is required.

このような現状に鑑み、本発明者らは、先に特許文献1により曲げ加工装置に係る発明を開示した。図8は、この曲げ加工装置100の概略を模式的に示す説明図である。
図8に示すように、この曲げ加工装置100では、一対の支持手段101,101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101,101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101,101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の下流に配置される水冷装置103により中空素材Pmを急冷する。そして、中空素材Pmを支持しながら送るロール対104a,104aを少なくとも一組有する可動ローラダイス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 such a situation, the present inventors have previously disclosed an invention relating to a bending apparatus according to Patent Document 1. FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an outline of the bending apparatus 100.
As shown in FIG. 8, in this bending apparatus 100, a steel pipe (hereinafter, hollow material Pm) movably supported in the axial direction by a pair of supporting means 101 and 101 is indicated by an arrow from the upstream side to the downstream side. While feeding in the F direction by a feeding device (not shown), bending is performed at a downstream position of the supporting means 101, 101 to manufacture a hollow bent part Pp made of steel. That is, the hollow material Pm is rapidly heated to a temperature range in which the hollow material Pm can be partially hardened by the high-frequency heating coil 102 at the downstream position of the support means 101 and 101, and the hollow material is rapidly heated by the water cooling device 103 arranged downstream of the high-frequency heating coil 102. Quench Pm. Then, the position of the movable roller die 104 having at least one set of roll pairs 104a and 104a to be fed while supporting the hollow material Pm is changed in the three-dimensional direction (in some cases, the two-dimensional direction), and the heated portion of the hollow material Pm is changed. The hollow material Pm is bent by applying a bending moment to the hollow material Pm. According to this bending apparatus 100, it becomes possible to manufacture a hollow bending part Pp having high strength with high working 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

自動車技術 Vol.57,No.6,2003 23〜28頁Automotive Technology Vol. 57, No. 6, 2003 pp. 23-28

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、曲がり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、それ以下の、極めて小さな曲がり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、曲がり部の内周側にしわや折れこみを生じたり、あるいは曲がり部の外周側の板厚が大きく減少して破断が発生したりする虞がある。そのため、小さな曲がり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。
Hollow bending parts used in automobiles, various machines, and the like have various shapes. Among them, there are many hollow bent parts having an extremely small bent portion in which the bending radius of the bent portion is, for example, 1 to 2 times or less than the diameter of the metal pipe (the length of the side in the bending direction in the case of a rectangular cross section). Exists.
However, according to the method of Patent Document 1, bending is performed so that the bending radius is, for example, 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). If this happens, there is a risk that wrinkles or folds will occur on the inner peripheral side of the bent portion, or that the plate thickness on the outer peripheral side of the bent portion will be significantly reduced and breakage will occur. Therefore, it has been difficult to manufacture a hollow bent part having a small bent portion.

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によりせん断曲げ加工装置に係る発明を開示した。
図9に示すように、このせん断曲げ加工装置200は、第1の支持手段201と、加熱手段202と、冷却手段203と、把持手段204と、を備える。第1の支持手段201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A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Aよりも下流にある第2の位置B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Bよりも下流にある第3の位置Cにおいて中空素材Pmの加熱部分を冷却(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2の位置Cよりも下流にある第3の位置D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の加熱部分にせん断力を与える。
Therefore, in order to solve these problems, the present inventors have disclosed an invention relating to a shear bending apparatus according to Patent Document 2.
As shown in FIG. 9, the shear bending apparatus 200 includes a first support means 201, a heating means 202, a cooling means 203, and a gripping means 204. The first support means 201 supports the hollow metal material Pm at the first position A while relatively feeding it in the longitudinal direction thereof. The heating means 202 partially heats the hollow material Pm at a second position B downstream of the first position A 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 the third position C downstream of the second position B along the feeding direction of the hollow material Pm. The gripping means 204 moves the hollow material Pm in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction while positioning the hollow material Pm at a third position D downstream of the second position C along the feeding direction of the hollow material Pm. Shear force is applied to the heated portion of the hollow material Pm.

このせん断曲げ加工装置200によれば、中空素材Pmの加熱部分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がり部を有する高強度の中空屈曲部品を、低コストで確実に量産可能である。
従って、特許文献2に記載の製造方法によれば、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可能となった。
According to this shear bending apparatus 200, it is possible to apply shearing and heat treatment to the heated portion of the hollow material Pm. Then, according to this shear bending apparatus 200, a height having a bent portion having a bending radius of 1 to 2 times or less than the diameter of the metal pipe (the length of the side in the bending direction in the case of a rectangular cross section). It is possible to reliably mass-produce strong hollow bent parts at low cost.
Therefore, according to the manufacturing method described in Patent Document 2, it is possible to manufacture hollow bent parts having high strength and a small bending radius, and it is possible to significantly reduce the weight of many mechanical parts such as automobiles. became.

一方、機械部品として一体型の中空屈曲部品を設計する場合、設計上で必要となる強度や剛性などを確保するために、部分的に製品幅を増す必要がある部位が存在する。逆に、組み立てられる部品が他の部品と干渉する場合、部分的に製品幅を減らす必要がある部位も存在する。これらの様々な要求に対して、高強度材の製品幅を変更する一体成形の技術はなく、製品の成形後に付加的な溶接などで補強せざるを得なかった。このような付加的な溶接工程が煩雑であることは否めない。 On the other hand, when designing an integrated hollow bent part as a mechanical part, there is a part where it is necessary to partially increase the product width in order to secure the strength and rigidity required for the design. On the contrary, when the assembled parts interfere with other parts, there are some parts where it is necessary to partially reduce the product width. In response to these various demands, there is no integral molding technology that changes the product width of high-strength materials, and there is no choice but to reinforce by additional welding after molding the product. It is undeniable that such an additional welding process is complicated.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、付加的な溶接工程等を要することなく、多様な設計ニーズに合わせて長手方向の各位置で製品幅を変更できる中空屈曲部品の製造方法の提供を目的とする。また、本発明は、この中空屈曲部品の製造方法を実施するための、中空屈曲部品の製造装置の提供も目的とする。さらに、本発明は、これら中空屈曲部品の製造方法及び製造装置により製造された中空屈曲部品の提供も目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a method for manufacturing a hollow bent part capable of changing the product width at each position in the longitudinal direction according to various design needs without requiring an additional welding process or the like. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a hollow bent part for carrying out the method for manufacturing the hollow bent part. Another object of the present invention is to provide a hollow bent part manufactured by a method for manufacturing these hollow bent parts and a manufacturing apparatus.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用している。
[1]本発明の一態様は、金属製の長尺な中空素材を、その長手方向に沿った送り方向へ送りながら第1の位置で支持し、前記送り方向に沿って前記第1の位置よりも下流の第2の位置に配置された加熱手段で前記中空素材を被加熱部において部分的に加熱し、前記送り方向に沿って前記第2の位置よりも下流の第3の位置に配置された冷却手段で前記中空素材を冷却し、前記送り方向に沿って前記第3の位置よりも下流の第4の位置で前記中空素材を支持して支持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させることにより、前記中空素材の前記被加熱部にせん断力を与える、中空屈曲部品の製造方法であって、前記中空素材の、前記せん断力の付与前後に形成されるせん断角度に応じて、前記送り方向に対する前記加熱手段及び前記冷却手段の傾斜角度の設定を行うことで、前記中空素材におけるせん断曲げ加工部分の幅寸法を変える。
In order to solve the above problems and achieve the above object, the present invention employs the following aspects.
[1] In one aspect of the present invention, a long hollow metal material is supported at a first position while being fed in a feeding direction along the longitudinal direction thereof, and the first position is supported along the feeding direction. The hollow material is partially heated in the heated portion by a heating means arranged at a second position downstream of the second position, and arranged at a third position downstream of the second position along the feeding direction. The hollow material is cooled by the cooling means, and the hollow material is supported at a fourth position downstream of the third position along the feed direction, and the support position is set in the two-dimensional direction or the three-dimensional direction. A method for manufacturing a hollow bent part, which applies a shearing force to the heated portion of the hollow material by moving the hollow material, depending on the shear angle formed before and after applying the shearing force of the hollow material. By setting the inclination angles of the heating means and the cooling means with respect to the feeding direction, the width dimension of the shear-bent portion in the hollow material is changed.

[2]上記[1]の態様において、前記設定を行う際、前記せん断角度をθ(度)とし、前記傾斜角度をα(度)とし、前記中空素材の元の幅寸法をW(mm)とし、前記せん断曲げ加工部分の幅寸法をW(mm)とし、下式(1)を満たすように、前記せん断角度及び前記傾斜角度を設定してもよい。 [2] In the embodiment of the above [1], when the setting is made, the shear angle is θ (degrees), the inclination angle is α (degrees), and the original width dimension of the hollow material is W 0 (mm). ), The width dimension of the shear-bent portion may be W (mm), and the shear angle and the inclination angle may be set so as to satisfy the following equation (1).

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[3]本発明の他の態様は、金属製の長尺な中空素材を、その長手方向に沿った送り方向へ送りながら第1の位置で支持する支持装置と、前記送り方向に沿って前記第1の位置よりも下流の第2の位置に配置され、前記中空素材を被加熱部において部分的に加熱する加熱手段と、前記送り方向に沿って前記第2の位置よりも下流の第3の位置に配置され、前記中空素材を冷却する冷却手段と、前記送り方向に沿って前記第3の位置よりも下流の第4の位置で前記中空素材を支持して支持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させることにより、前記中空素材の前記被加熱部にせん断力を与える、せん断力付与手段と、前記中空素材の、前記せん断力の付与前後に形成されるせん断角度に応じて、前記送り方向に対する前記加熱手段及び前記冷却手段の傾斜角度の設定を行い、前記設定に基づいて前記加熱手段、前記冷却手段、前記せん断力付与手段を制御することで、前記中空素材におけるせん断曲げ加工部分の幅寸法を変える制御手段と、を備える中空屈曲部品の製造装置である。 [3] Another aspect of the present invention is a support device that supports a long hollow metal material at a first position while feeding it in a feeding direction along its longitudinal direction, and said that the hollow material is supported along the feeding direction. A heating means that is arranged at a second position downstream of the first position and partially heats the hollow material in the heated portion, and a third position downstream of the second position along the feed direction. The hollow material is supported at a cooling means for cooling the hollow material and a fourth position downstream of the third position along the feed direction, and the support position is set in the two-dimensional direction or. Depending on the shearing force applying means that applies a shearing force to the heated portion of the hollow material by moving in the three-dimensional direction, and the shearing angle formed before and after applying the shearing force of the hollow material. By setting the inclination angles of the heating means and the cooling means with respect to the feeding direction and controlling the heating means, the cooling means, and the shearing force applying means based on the settings, shear bending processing in the hollow material is performed. An apparatus for manufacturing hollow bent parts, comprising a control means for changing the width dimension of a portion.

[4]上記[3]の態様において、以下の構成を採用してもよい:前記制御手段が、前記設定を行う際、前記せん断角度をθ(度)とし、前記傾斜角度をα(度)とし、前記中空素材の元の幅寸法をW(mm)とし、前記せん断曲げ加工部分の幅寸法をW(mm)とし、下式(2)を満たすように、前記せん断角度及び前記傾斜角度を設定する。 [4] In the embodiment of the above [3], the following configuration may be adopted: when the control means makes the setting, the shear angle is set to θ (degree) and the inclination angle is set to α (degree). The original width dimension of the hollow material is W 0 (mm), the width dimension of the shear bending portion is W (mm), and the shear angle and the inclination angle are satisfied so as to satisfy the following equation (2). To set.

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[5]本発明のさらに他の態様は、金属製の長尺な中空の一体部品であって、その長手方向に沿って見て熱処理された曲がり部における幅が、前記曲がり部に隣接する他の部分の幅と異なる中空屈曲部品である。 [5] Yet another aspect of the present invention is an elongated hollow integral part made of metal, wherein the width of the heat-treated bent portion is adjacent to the bent portion when viewed along the longitudinal direction thereof. It is a hollow bent part that is different from the width of the part.

[6]上記[5]の態様において、以下の構成を採用してもよい:前記長手方向に垂直な断面形状が円形または矩形の閉断面形状を有し;前記曲がり部が、前記曲がり部の内周側の外形と外周側の外形との間の寸法である前記幅の2倍以下の曲げ半径を有する。さらには、前記曲がり部が、前記幅の0.2倍〜2倍の曲げ半径を有してもよい。 [6] In the embodiment of [5] above, the following configuration may be adopted: the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction has a circular or rectangular closed cross-sectional shape; the bent portion is the bent portion of the bent portion. It has a bending radius that is not more than twice the width, which is the dimension between the outer shape on the inner peripheral side and the outer shape on the outer peripheral side. Further, the bent portion may have a bending radius of 0.2 to 2 times the width.

[7]上記[5]又は[6]の態様において、以下の構成を採用してもよい:鋼製であり、前記曲がり部のマルテンサイト量が50%以上である。 [7] In the embodiment of [5] or [6] above, the following configuration may be adopted: it is made of steel and the amount of martensite at the bent portion is 50% or more.

上記態様に係る中空屈曲部品の製造方法及び製造装置によれば、付加的な溶接工程等を要することなく、多様な設計ニーズに合わせて長手方向の各位置で製品幅を変更できる。また、上記態様に係る中空屈曲部品によれば、多様な設計ニーズに合わせて長手方向の各位置で製品幅が変更されている。 According to the method and apparatus for manufacturing hollow bent parts according to the above aspect, the product width can be changed at each position in the longitudinal direction according to various design needs without requiring an additional welding step or the like. Further, according to the hollow bent part according to the above aspect, the product width is changed at each position in the longitudinal direction according to various design needs.

本発明の一実施形態に係る中空屈曲部品の製造装置を模式的に示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows typically the manufacturing apparatus of the hollow bending part which concerns on one Embodiment of this invention. 同製造装置を用いた中空屈曲部品の製造方法を説明するための図であって、図1のX1部における部分拡大図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the hollow bending part using the manufacturing apparatus, and is the partially enlarged view in the X1 part of FIG. 同製造装置を用いた中空屈曲部品の製造方法を説明するための図であって、図1のY1−Y1線における断面図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the hollow bending part using this manufacturing apparatus, and is the cross-sectional view in line Y1-Y1 of FIG. 同製造装置を用いた製造方法による効果の原理を説明するための図であって、加熱コイルの傾斜角度αを15度〜120度の範囲で変化させた場合の、せん断角度θと幅比との関係を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the principle of the effect by the manufacturing method using this manufacturing apparatus, and is the shear angle θ and the width ratio when the inclination angle α of a heating coil is changed in the range of 15 degrees to 120 degrees. It is a graph which shows the relationship of. (a)〜(c)は、実施例1で加工された中空屈曲部品の外形を示す図である。(A) to (c) are diagrams showing the outer shape of the hollow bent part machined in the first embodiment. 実施例2で加工された中空屈曲部品の外形を示す図である。It is a figure which shows the outer shape of the hollow bending part machined in Example 2. 本発明の実施例で加工された中空屈曲部品を示す図であって、焼き入れ部をハッチングで示している。It is a figure which shows the hollow bending part processed in the Example of this invention, and the hardened part is shown by hatching. 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。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the bending processing apparatus disclosed in Patent Document 1. 特許文献2に開示されたせん断曲げ加工装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the shear bending apparatus disclosed in Patent Document 2.

以下、本発明の一実施形態に係る中空屈曲部品の製造方法及び製造装置、ならびに同製造方法及び同製造装置により製造された中空屈曲部品を、図面を参照しながら説明する。以降の説明では、本発明により製造される中空屈曲部品が、鋼製であって矩形の横断面形状を有する中空の角管を素材(以下、中空素材Pm)とし、自動車や各種機械に用いられる強度部品、補強部品または構造部品等の製品(以下、中空屈曲部品Pp)を製造する場合を例示して説明する。まず、本製造方法を適用する中空屈曲部品の製造装置(以下、製造装置10)を先に説明し、続いて製造方法、さらに中空屈曲部品を説明する。 Hereinafter, a method and an apparatus for manufacturing a hollow bent part according to an embodiment of the present invention, and a hollow bent part manufactured by the same manufacturing method and the same manufacturing apparatus will be described with reference to the drawings. In the following description, the hollow bent part manufactured by the present invention is made of a hollow square tube made of steel and having a rectangular cross-sectional shape (hereinafter, hollow material Pm), and is used in automobiles and various machines. An example of manufacturing a product such as a strength part, a reinforcing part, or a structural part (hereinafter, hollow bending part Pp) will be described. First, a manufacturing apparatus for hollow bent parts to which this manufacturing method is applied (hereinafter, manufacturing apparatus 10) will be described first, and then the manufacturing method and further the hollow bent parts will be described.

[中空屈曲部品の製造装置]
図1は、本実施形態に係る中空屈曲部品の製造装置10を模式的に示す説明図である。
この製造装置10により、中空素材Pmをせん断曲げ加工して中空屈曲部品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長尺な角管である。なお、本実施形態の加工対象は、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横断面形状を有するその他の鋼管にも適用可能である。また、矩形断面を持つ中空素材Pmとしては、その横断面形状が正方形、長方形の何れにも適用可能である。さらに言うと、鋼管以外の金属管を中空素材Pmとしてもよい。
[Manufacturing equipment for hollow bent parts]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a manufacturing apparatus 10 for hollow bent parts according to the present embodiment.
With this manufacturing apparatus 10, the hollow material Pm is shear-bent to obtain a hollow bent part Pp. The hollow material Pm is a long square tube having a closed cross-sectional shape having a hollow rectangular cross section perpendicular to the longitudinal direction thereof. The processing target of the present embodiment is not limited to the square pipe, and can be applied to, for example, other steel pipes having a circular shape, an elliptical shape, and various irregular cross-sectional shapes. Further, as the hollow material Pm having a rectangular cross section, the cross-sectional shape thereof can be applied to either a square or a rectangular shape. Furthermore, a metal pipe other than the steel pipe may be used as the hollow material Pm.

図1に示すように、この製造装置10は、支持装置11と、加熱装置12と、冷却装置13と、せん断力付与装置14と、制御装置15と、を備える。
(1)支持装置11
図1の矢印Fに示すように、支持装置11においては、中空素材Pmを図示しない送り装置によりその長手方向へ送る。
前記送り装置は、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、公知のものが採用できる。
As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus 10 includes a support device 11, a heating device 12, a cooling device 13, a shearing force applying device 14, and a control device 15.
(1) Support device 11
As shown by the arrow F in FIG. 1, in the support device 11, the hollow material Pm is fed in the longitudinal direction by a feeding device (not shown).
The type of the feeding device is exemplified by using an electric servo cylinder, but the type is not limited to a specific type, and a known type such as a type using a ball screw or a type using a timing belt or a chain can be adopted.

中空素材Pmは、前記送り装置によって所定の送り速度でその軸方向(矢印Fに沿った紙面左手方向)へ送られる。中空素材Pmは、第1の位置Aにおいて支持装置11により支持される。すなわち、支持装置11は、前記送り装置によってその軸方向へ送られる中空素材Pmを、第1の位置Aにおいて支持する。 The hollow material Pm is fed by the feeding device at a predetermined feeding speed in the axial direction (toward the left hand side of the paper surface along the arrow F). The hollow material Pm is supported by the support device 11 at the first position A. That is, the support device 11 supports the hollow material Pm fed by the feed device in the axial direction at the first position A.

本実施形態では、支持装置11としてブロックを用いている。ブロックは、中空素材Pmが隙間を有して挿通することができる貫通穴11aを有する。図示を省略するが、ブロックを複数分割し、油圧シリンダーやエアシリンダーを接続し、中空素材Pmを挟持して支持する構成としてもよい。また、支持装置11は、特定型式のものに限定されず、この種の支持装置として公知のものが採用できる。例えばその他の構成として、互いに対向配置される一対の孔型のロールを1組もしくは2組以上並設して用いることが可能である。
支持装置11は、図示されない搭載台上に固定配置されている。しかし、この態様のみに限定されるものではなく、支持装置11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。
中空素材Pmは、支持装置11が設置された第1の位置Aを通過した後、さらに矢印F方向へ送られる。
In this embodiment, a block is used as the support device 11. The block has a through hole 11a through which the hollow material Pm can be inserted with a gap. Although not shown, a block may be divided into a plurality of blocks, a hydraulic cylinder or an air cylinder may be connected, and a hollow material Pm may be sandwiched and supported. Further, the support device 11 is not limited to a specific type, and a known support device of this type can be adopted. For example, as another configuration, one set or two or more sets of hole-shaped rolls arranged so as to face each other can be used side by side.
The support device 11 is fixedly arranged on a mounting table (not shown). However, the present invention is not limited to this aspect, and the support device 11 may be supported by an end effector (not shown) of an industrial robot.
The hollow material Pm is further sent in the direction of arrow F after passing through the first position A in which the support device 11 is installed.

(2)加熱装置12
加熱装置12は、中空素材Pmの送り方向に沿った第1の位置Aよりも下流にある第2の位置Bに配置されている。加熱装置12は、支持装置11から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12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を例えば高周波誘導加熱することができるコイルを有するものであればよく、公知のものが採用できる。
加熱装置12の加熱コイル12aは、中空素材Pmの外表面から所定の距離だけ離れて、中空素材Pmの長手方向の一部における横断面の全周を囲むように、配置される。そして、中空素材Pmは、加熱装置12により部分的に急速加熱される。
(2) Heating device 12
The heating device 12 is arranged at a second position B downstream of the first position A along the feeding direction of the hollow material Pm. The heating device 12 heats the entire circumference of the cross section of the hollow material Pm sent from the support device 11 in a part in the longitudinal direction. An induction heating device is used as the heating device 12. The induction heating device may be any known device as long as it has a coil capable of inducing and heating the hollow material Pm, for example, at a high frequency.
The heating coil 12a of the heating device 12 is arranged so as to surround the entire circumference of the cross section in a part of the hollow material Pm in the longitudinal direction at a predetermined distance from the outer surface of the hollow material Pm. Then, the hollow material Pm is partially rapidly heated by the heating device 12.

加熱装置12の設置手段(不図示)は、加熱コイル12aを第2の位置Bにおいて傾斜角度調整自在に配置できる。すなわち、加熱装置12の前記設置手段は、加熱コイル12aを、中空素材Pmの送り方向に対して設定した角度に傾斜させることができる。図1の例では、中空素材Pmの長手方向(矢印Fに示す、中空素材Pmの送り方向)に対し、側面視で傾斜角度αをもって交差するように、加熱コイル12aが傾斜配置されている。より具体的には、図1に示すように加熱コイル12aの中心線を含む断面で見て、加熱コイル12aの上側にある断面での幅方向中央位置と、加熱コイル12aの下側にある断面での幅方向中央位置とを結ぶ直線L1とする。そして、加熱コイル12aに至る前の中空素材Pmの中心軸線を直線L2とする。このとき、直線L1と直線L2とがなす角を前記傾斜角度αとした場合、この傾斜角度αを90°未満の鋭角あるいは90°超の鈍角とすることで、加熱コイル12aの傾斜配置を変更することができる。また、傾斜角度αを90°(直角)とすることもできる。 As the installation means (not shown) of the heating device 12, the heating coil 12a can be arranged at the second position B so that the inclination angle can be adjusted. That is, the installation means of the heating device 12 can incline the heating coil 12a at a set angle with respect to the feeding direction of the hollow material Pm. In the example of FIG. 1, the heating coils 12a are inclined so as to intersect the longitudinal direction of the hollow material Pm (the feeding direction of the hollow material Pm shown by the arrow F) at an inclination angle α in a side view. More specifically, as shown in FIG. 1, when viewed in a cross section including the center line of the heating coil 12a, the center position in the width direction in the cross section above the heating coil 12a and the cross section below the heating coil 12a. Let it be a straight line L1 connecting the center position in the width direction in. Then, the central axis of the hollow material Pm before reaching the heating coil 12a is a straight line L2. At this time, when the angle formed by the straight line L1 and the straight line L2 is the inclination angle α, the inclination arrangement of the heating coil 12a is changed by setting the inclination angle α to an acute angle of less than 90 ° or an obtuse angle of more than 90 °. can do. Further, the inclination angle α can be set to 90 ° (right angle).

加熱装置12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、前記傾斜角度αを指定通り調整可能であればよく、公知のものが採用できる。加熱装置12の設置手段による傾斜角度αの調整は、製造装置10に備わる制御装置15からの制御信号を前記設置手段が受けて、自動制御する構成としてもよい。この場合、中空素材Pmの長手方向において、せん断曲げ加工を行う位置と、同位置において設定すべき傾斜角度αとの関係を予め制御装置15に保存しておき、中空素材Pmの送り量が所定の送り量に達した際の加熱コイル12aの傾斜角度αが、所定の角度をなすように制御することが一例として考えられる。 As a means for installing the heating device 12, for example, an end effector of a well-known and commonly used industrial robot can be exemplified, but a known one can be adopted as long as the inclination angle α can be adjusted as specified. The adjustment of the inclination angle α by the installation means of the heating device 12 may be configured to be automatically controlled by the installation means receiving a control signal from the control device 15 provided in the manufacturing device 10. In this case, in the longitudinal direction of the hollow material Pm, the relationship between the position where the shear bending process is performed and the inclination angle α to be set at the same position is stored in advance in the control device 15, and the feed amount of the hollow material Pm is predetermined. As an example, it is conceivable to control the inclination angle α of the heating coil 12a when the feed amount reaches a predetermined angle.

図示していないが、中空素材Pmの送り方向に沿った加熱装置12の上流側位置に、中空素材Pmを予熱できる予熱装置(例えば小型の高周波加熱装置)を一つ以上配置しておき、この予熱手段を加熱装置12と併用して中空素材Pmを加熱することもできる。この場合、中空素材Pmを複数回加熱することが可能になる。 Although not shown, one or more preheating devices (for example, a small high-frequency heating device) capable of preheating the hollow material Pm are arranged at an upstream position of the heating device 12 along the feeding direction of the hollow material Pm. The hollow material Pm can also be heated by using the preheating means in combination with the heating device 12. In this case, the hollow material Pm can be heated a plurality of times.

(3)冷却装置13
冷却装置13は、中空素材Pmの送り方向に沿った第2の位置Bよりも下流にある第3の位置Cに配置される。冷却装置13は、中空素材Pmのうち、第2の位置Bで加熱された部分を急速に冷却する。中空素材Pmは、冷却装置13で冷却されることによって、加熱装置12により加熱された第1の部分と、冷却装置13により冷却された第2の部分との間の部分が、高温であって変形抵抗が大幅に低下した状態となる。
(3) Cooling device 13
The cooling device 13 is arranged at a third position C downstream of the second position B along the feeding direction of the hollow material Pm. The cooling device 13 rapidly cools the portion of the hollow material Pm heated at the second position B. When the hollow material Pm is cooled by the cooling device 13, the portion between the first portion heated by the heating device 12 and the second portion cooled by the cooling device 13 is at a high temperature. The deformation resistance is significantly reduced.

冷却装置13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、多数の冷却水噴射ノズル13aを、加熱装置12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。そして、これら冷却水噴射ノズル13aからの冷却水を中空素材Pmの外表面へ向けて噴射する。
冷却水は、中空素材Pmが送り出される方向へ向けて斜めに吹き付けることが、加熱装置12による中空素材Pmの加熱を阻害しない上で望ましい。また、中空素材Pmの軸方向と直交する断面において、各冷却水噴射ノズル13aと、中空素材Pmとの間の距離を変更して設定すれば、中空素材Pmの冷却される軸方向の領域を調整することができる。
The cooling device 13 is not limited to a specific type of cooling device as long as it can obtain a desired cooling rate. In general, it is desirable to use a water cooling device that cools the hollow material Pm by injecting cooling water toward a predetermined position on the outer peripheral surface of the hollow material Pm. In the present embodiment, a large number of cooling water injection nozzles 13a are arranged on the immediately downstream side of the heating device 12 so as to surround a part of the cross section of the hollow material Pm in the longitudinal direction and away from the outer surface of the hollow material Pm. doing. Then, the cooling water from the cooling water injection nozzle 13a is injected toward the outer surface of the hollow material Pm.
It is desirable that the cooling water is sprayed diagonally in the direction in which the hollow material Pm is sent out so as not to hinder the heating of the hollow material Pm by the heating device 12. Further, if the distance between each cooling water injection nozzle 13a and the hollow material Pm is changed and set in the cross section orthogonal to the axial direction of the hollow material Pm, the area in the axial direction in which the hollow material Pm is cooled can be set. Can be adjusted.

中空素材Pmにおいて加熱装置12により加熱された部分は、冷却装置13により、急速に冷却される。
冷却装置13による水冷の開始温度および冷却速度を適宜調整することにより、中空素材Pmにおける急速冷却部の一部または全部を焼入れたり、あるいは焼き鈍ますことが可能になる。これにより、例えば、中空素材Pmの曲がり部の一部または全部の強度を、例えば1500MPa以上と大幅に高めることも可能である。
The portion of the hollow material Pm heated by the heating device 12 is rapidly cooled by the cooling device 13.
By appropriately adjusting the start temperature and cooling rate of water cooling by the cooling device 13, it becomes possible to quench or anneal a part or all of the rapid cooling portion in the hollow material Pm. Thereby, for example, the strength of a part or all of the bent portion of the hollow material Pm can be significantly increased to, for example, 1500 MPa or more.

冷却装置13の設置手段は、冷却装置13を第3の位置Cに配置できる手段であればよく、特定の設置手段のみに限定されない。ただし、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品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12により加熱された第1の部分と、冷却装置13により冷却された第2の部分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13aを高周波加熱コイル12a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13aを誘導加熱コイル12aの直後の位置に配置することが望ましい。さらには、前記加熱装置12の設置手段に対し、冷却装置13を固定してもよい。この場合、各冷却水噴射ノズル13aと加熱コイル12a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13a及び加熱コイル12aの双方が同じ傾斜角度αで傾斜させることが可能になる。 The means for installing the cooling device 13 may be any means as long as the cooling device 13 can be arranged at the third position C, and is not limited to a specific installation means. However, in order to manufacture the hollow bent part Pp having high dimensional accuracy by the manufacturing apparatus 10 of the present embodiment, heating is performed by setting the distance between the second position B and the third position C as short as possible. It is desirable to set the region between the first portion heated by the device 12 and the second portion cooled by the cooling device 13 as small as possible. For this purpose, it is desirable to arrange the cooling water injection nozzle 13a close to the high frequency heating coil 12a. Therefore, it is desirable to arrange the cooling water injection nozzle 13a at a position immediately after the induction heating coil 12a. Further, the cooling device 13 may be fixed to the installation means of the heating device 12. In this case, both the cooling water injection nozzle 13a and the heating coil 12a can be tilted at the same tilt angle α while maintaining the relative positional relationship between the cooling water injection nozzle 13a and the heating coil 12a.

しかし、この構成のみに限らず、冷却装置13の設置手段を、前記加熱装置12の設置手段とは別に備えてもよい。冷却装置13の設置手段(不図示)は、各冷却水噴射ノズル13a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13の前記設置手段は、冷却装置13を、中空素材Pmの送り方向に対して設定した角度に傾斜させることができる。例えば図1に示すように、中空素材Pmの長手方向(矢印Fに示す、中空素材Pmの送り方向)に対し、側面視で傾斜角度αをもって交差するように、各冷却水噴射ノズル13aを傾斜配置できる。そして、各冷却水噴射ノズル13aの傾斜角度を、加熱コイル12aの傾斜角度と同期させて常に同じとすることにより、各冷却水噴射ノズル13aを、加熱コイル12aと干渉させることなく隣接配置することが可能になる。 However, the present invention is not limited to this configuration, and the cooling device 13 installation means may be provided separately from the heating device 12 installation means. As the installation means (not shown) of the cooling device 13, each cooling water injection nozzle 13a can be arranged at the third position C so that the inclination angle can be adjusted. That is, the installation means of the cooling device 13 can incline the cooling device 13 at a set angle with respect to the feeding direction of the hollow material Pm. For example, as shown in FIG. 1, each cooling water injection nozzle 13a is tilted so as to intersect with the longitudinal direction of the hollow material Pm (the feeding direction of the hollow material Pm shown by the arrow F) at an inclination angle α in a side view. Can be placed. Then, by synchronizing the inclination angle of each cooling water injection nozzle 13a with the inclination angle of the heating coil 12a and making it always the same, the cooling water injection nozzles 13a are arranged adjacent to each other without interfering with the heating coil 12a. Becomes possible.

この場合の冷却装置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、前記傾斜角度αを指定通り調整可能であればよく、公知のものが採用できる。冷却装置13の設置手段による傾斜角度αの調整は、制御装置15からの制御信号を冷却装置13の設置手段が受けて、自動制御する構成としてもよい。この場合、制御装置15から加熱装置12の設置手段に送られる制御信号を参照して、同じ傾斜角度αをもって同期傾斜できるように制御することが一例として考えられる。 As the means for installing the cooling device 13 in this case, for example, an end effector of a well-known and commonly used industrial robot can be exemplified, but a known one can be adopted as long as the inclination angle α can be adjusted as specified. .. The adjustment of the inclination angle α by the installation means of the cooling device 13 may be configured to be automatically controlled by receiving the control signal from the control device 15 by the installation means of the cooling device 13. In this case, as an example, it is conceivable to refer to the control signal sent from the control device 15 to the installation means of the heating device 12 and control so that the same inclination angle α can be synchronously inclined.

(4)せん断力付与装置14
せん断力付与装置14は、中空素材Pmの送り方向に沿った第3の位置Cよりも下流にある第4の位置Dに配置される。せん断力付与装置14は、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する。これにより、せん断力付与装置14は、中空素材Pmにおける、加熱装置12により加熱された第1の部分と、冷却装置13により冷却された第2の部分との間の領域に、せん断力を与えて中空素材Pmにせん断曲げ加工を行う。
(4) Shear force applying device 14
The shearing force applying device 14 is arranged at a fourth position D downstream of the third position C along the feeding direction of the hollow material Pm. The shearing force applying device 14 moves in the two-dimensional direction or the three-dimensional direction while positioning the hollow material Pm. As a result, the shearing force applying device 14 applies a shearing force to the region of the hollow material Pm between the first portion heated by the heating device 12 and the second portion cooled by the cooling device 13. The hollow material Pm is shear-bent.

図1に示す例では、せん断力付与装置14として上下一対の把持手段14a,14bを備える。これら把持手段14a,14bは、中空素材Pmの外表面に接触することによって中空素材Pmの支持位置を決めする。そして、その支持位置の調整により、図1に示すせん断角度θを調整することができる。このせん断角度θは、上述した直線L1,L2を含む仮想平面上における、中空素材Pmの送り方向(より具体的には直線L2に沿った方向)と、冷却装置13を経た後の中空素材Pmの外表面との間の角度である。 In the example shown in FIG. 1, a pair of upper and lower gripping means 14a and 14b are provided as the shearing force applying device 14. These gripping means 14a and 14b determine the support position of the hollow material Pm by contacting the outer surface of the hollow material Pm. Then, the shear angle θ shown in FIG. 1 can be adjusted by adjusting the support position. The shear angle θ is the feed direction of the hollow material Pm (more specifically, the direction along the straight line L2) on the virtual plane including the straight lines L1 and L2 described above, and the hollow material Pm after passing through the cooling device 13. The angle between the outer surface and the surface.

上下一対の把持手段14a,14bは、二次元方向または三次元方向に移動自在に保持する移動機構(同じく図示しない)により保持される。
なお、中空素材Pmの送り方向に沿ったせん断力付与装置14の設置位置よりも下流位置に、せん断力付与装置14を経た後の中空素材Pmを支持する支持装置(不図示)をさらに設けてもよい。この場合、より高い寸法精度を有する中空屈曲部品Ppを製造することが可能になる。
The pair of upper and lower gripping means 14a and 14b are held by a moving mechanism (also not shown) that is movable in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction.
A support device (not shown) for supporting the hollow material Pm after passing through the shear force applying device 14 is further provided at a position downstream of the installation position of the shearing force applying device 14 along the feeding direction of the hollow material Pm. May be good. In this case, it becomes possible to manufacture a hollow bent part Pp having higher dimensional accuracy.

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12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において上下一対の把持手段14a,14bの位置を三次元方向に移動させることによって、図1に示すように、中空素材Pmにおける、加熱装置12により加熱された第1の部分と、冷却装置13により冷却された第2の部分との間の領域にせん断力Wsを与えることができる。 The cross section of the hollow material Pm in a part in the longitudinal direction is heated by the heating device 12, and the deformation resistance is significantly reduced. Therefore, by moving the positions of the pair of upper and lower gripping means 14a and 14b in the three-dimensional direction at the fourth position D downstream of the third position C along the feeding direction of the hollow material Pm, FIG. As shown in the above, the shear force Ws can be applied to the region of the hollow material Pm between the first portion heated by the heating device 12 and the second portion cooled by the cooling device 13.

中空素材Pmにせん断力Wsが作用することにより、曲がり部が形成される。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、曲げ半径が曲がり部の内周側の外形曲線と外周側の外形曲線との間の間隔である幅W(製品幅)の0.2倍〜2倍といった、極めて小さい曲げ半径の曲がり部を持つ中空屈曲部品Ppを製造することができる。
本実施形態の制御装置10を用いた製造方法は、せん断角度θと傾斜角度αの組み合わせを適宜設定することにより、曲げ半径の加工可能範囲を広くとることができる。そのため、前記曲げ半径が2倍を超える大きな曲げ半径の加工も可能である。一方、製品設計上の理由により小さな曲げ半径が求められる場合も、従来技術では難しかった0.2倍以上2倍以下の極めて小さい曲げ半径を得ることも可能としている。
なお、ここで言う幅Wと曲げ半径の詳細については、中空屈曲部品Ppの説明において後述する。
A bent portion is formed by the action of the shearing force Ws on the hollow material Pm. In the present embodiment, a shearing force is applied to the heated portion of the hollow material Pm instead of applying a bending moment as in the invention disclosed in Patent Document 1. Therefore, the bending radius is extremely small, such as 0.2 to 2 times the width W (product width), which is the distance between the outer curve on the inner peripheral side and the outer curve on the outer peripheral side of the bent portion. A hollow bent part Pp having a portion can be manufactured.
In the manufacturing method using the control device 10 of the present embodiment, the processable range of the bending radius can be widened by appropriately setting the combination of the shear angle θ and the inclination angle α. Therefore, it is possible to process a large bending radius in which the bending radius exceeds twice. On the other hand, even when a small bending radius is required for product design reasons, it is possible to obtain an extremely small bending radius of 0.2 times or more and 2 times or less, which was difficult with the prior art.
The details of the width W and the bending radius referred to here will be described later in the description of the hollow bending component Pp.

せん断力付与装置14は、上下一対の把持手段14a,14bを、上述したように二次元方向または三次元方向に移動自在に配置することができる機構を介して、設置されればよい。そのような機構は特に限定を要さない。例えば、周知の産業用ロボットのエンドエフェクターにより、把持手段14a,14bを保持してもよい。 The shearing force applying device 14 may be installed via a mechanism capable of movably arranging a pair of upper and lower gripping means 14a and 14b in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction as described above. Such a mechanism does not require any particular limitation. For example, the gripping means 14a and 14b may be held by a well-known industrial robot end effector.

(5)制御装置15
制御装置15(制御手段)は、上述した支持装置11、加熱装置12、冷却装置13、せん断力付与装置14、の各種動作を制御する。
制御装置15は、中空素材Pmの、送り方向に沿ってせん断力の付与前後に形成されるせん断角度θに応じて、前記送り方向に対する加熱装置12及び冷却装置13の傾斜角度αの設定を行い、前記設定に基づいて加熱装置12、冷却装置13、せん断力付与装置14を制御することで、中空素材Pmにおけるせん断曲げ加工部分の幅寸法Wを、中空素材Pmの元の幅寸法Wと同じ値又は異なる値に変える。すなわち、幅比W/Wが1、1超、または1未満、となるように、せん断角度θと傾斜角度αの組み合わせを設定する。幅比W/W=1に設定した場合には幅寸法維持となり、幅比W/W>1に設定した場合には製品幅は増加し、幅比W/W<1に設定した場合には製品幅は減少する。
(5) Control device 15
The control device 15 (control means) controls various operations of the support device 11, the heating device 12, the cooling device 13, and the shearing force applying device 14 described above.
The control device 15 sets the inclination angle α of the heating device 12 and the cooling device 13 with respect to the feeding direction according to the shear angle θ formed before and after applying the shearing force along the feeding direction of the hollow material Pm. By controlling the heating device 12, the cooling device 13, and the shearing force applying device 14 based on the above settings, the width dimension W of the shear bending portion in the hollow material Pm is set to the original width dimension W 0 of the hollow material Pm. Change to the same value or a different value. That is, the combination of the shear angle θ and the inclination angle α is set so that the width ratio W / W 0 is more than 1, 1 or less than 1. When the width ratio W / W 0 = 1 is set, the width dimension is maintained, and when the width ratio W / W 0 > 1 is set, the product width is increased and the width ratio W / W 0 <1 is set. In some cases, the product width is reduced.

[中空屈曲部品の製造方法]
続いて、上記製造装置10を用いて、中空素材Pmより中空屈曲部品Ppを製造する方法について以下に説明する。この製造方法では、中空素材Pmにせん断曲げ加工を加えることにより、その長手方向に沿って見て、部分的な幅(以下、製品幅)の変更を可能としている。
すなわち、本実施形態の製造方法によれば、(1)素材である中空素材Pmの送り方向と製品である中空屈曲部品Ppとの間における進行方向の角度(せん断角度θ)と、(2)素材である中空素材Pmの送り方向と加熱装置12との間における角度(加熱コイル12aの傾きである傾斜角度α)とを適切に選ぶことによって、せん断曲げ加工を受けた後の中空屈曲部品Ppの製品幅を変更可能としている。
[Manufacturing method of hollow bent parts]
Subsequently, a method of manufacturing the hollow bent component Pp from the hollow material Pm by using the manufacturing apparatus 10 will be described below. In this manufacturing method, by applying a shear bending process to the hollow material Pm, it is possible to partially change the width (hereinafter, product width) when viewed along the longitudinal direction thereof.
That is, according to the manufacturing method of the present embodiment, (1) the angle (shear angle θ) in the traveling direction between the feed direction of the hollow material Pm, which is the material, and the hollow bending part Pp, which is the product, and (2). By appropriately selecting the feed direction of the hollow material Pm, which is the material, and the angle between the heating device 12 (inclination angle α, which is the inclination of the heating coil 12a), the hollow bending component Pp after undergoing shear bending is performed. The product width of is changeable.

この点について、図2及び図3を用いて以下に説明する。図2は、製造装置10を用いた中空屈曲部品Ppの製造方法を説明するための図であって、図1のX1部における部分拡大図である。図3は、製造装置10を用いた中空屈曲部品Ppの製造方法を説明するための図であって、図1のY1−Y1線における断面図である。 This point will be described below with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing a hollow bent part Pp using the manufacturing apparatus 10, and is a partially enlarged view of a portion X1 of FIG. FIG. 3 is a view for explaining a method of manufacturing a hollow bent part Pp using the manufacturing apparatus 10, and is a cross-sectional view taken along the line Y1-Y1 of FIG.

厳密には、図1に示す加工中における実際変形は純粋なせん断変形とならず、中空素材Pmの寸法(外形寸法や板厚など)、加熱装置12及び冷却装置13の各寸法や、せん断力付与装置14の構造によって若干異なる場合がある。しかし、ここでは説明のために、理想的で純粋なせん断変形を仮定して説明する。 Strictly speaking, the actual deformation during processing shown in FIG. 1 is not a pure shear deformation, but the dimensions of the hollow material Pm (external dimensions, plate thickness, etc.), the dimensions of the heating device 12 and the cooling device 13, and the shearing force. It may differ slightly depending on the structure of the imparting device 14. However, for the sake of explanation, an ideal and pure shear deformation is assumed here.

以下、板厚tで寸法W×寸法Hの矩形断面を持つ中空素材Pmを図1に示したように、幅方向に沿う2次元方向にせん断曲げ加工した場合を説明する。 Hereinafter, a case where a hollow material Pm having a plate thickness t 0 and a rectangular cross section of dimensions W 0 × dimensions H 0 is shear-bent in a two-dimensional direction along the width direction will be described as shown in FIG.

ここで、加熱コイル12aの傾斜角度をα(度)とし、中空素材Pmのせん断曲げ加工時のせん断角度をθ(度)とする。そして、寸法W×寸法Hの矩形断面を持つ中空素材Pmに対し製造装置10によりせん断曲げ加工を加えて、寸法W×寸法Hの矩形断面を持つ中空屈曲部品Ppを得るものとする。この場合、せん断曲げを受けた曲がり部は、図2に示すように幅寸法が変化する。 Here, the inclination angle of the heating coil 12a is α (degrees), and the shear angle of the hollow material Pm during shear bending is θ (degrees). Then, the hollow material Pm having a rectangular cross section of dimension W 0 × dimension H 0 is subjected to shear bending by the manufacturing apparatus 10 to obtain a hollow bent part Pp having a rectangular cross section of dimension W × dimension H. In this case, the width dimension of the bent portion that has undergone shear bending changes as shown in FIG.

この点について具体的に言うと、図2に示す幾何学形状より、下式(3)が求められる。 Specifically, the following equation (3) can be obtained from the geometric shape shown in FIG. 2.

Figure 2021016891
Figure 2021016891

上式(3)を変形させると下式(4)が得られ、この下式(4)をさらに変形させると下式(5)が得られる。 The lower equation (4) is obtained by modifying the upper equation (3), and the lower equation (5) is obtained by further modifying the lower equation (4).

Figure 2021016891
Figure 2021016891

Figure 2021016891
Figure 2021016891

図4は、上式(4)に基づき、製品幅Wを素管幅Wで除算した幅比であるW/Wが、せん断角度θ及び傾斜角度αの組み合わせによって増減する傾向を示すグラフである。せん断角度θは0度〜90度の範囲で変化させ、傾斜角度αは15度〜120度の範囲(15度、20度、30度、45度、60度、90度、120度)で変化させた。この図4のグラフにおいて、「幅比=1.0」のラインが、製品幅の増減無しで元のまま(W=W)を示す。そして、このラインよりも上方の「幅比>1.0」では、製品幅が増している(W>W)ことを示す。逆に、このラインよりも下方の「幅比<1.0」では、製品幅が減っている(W<W)ことを示す。 FIG. 4 is a graph showing a tendency that W / W 0, which is a width ratio obtained by dividing the product width W by the raw pipe width W 0 , increases or decreases depending on the combination of the shear angle θ and the inclination angle α based on the above equation (4). Is. The shear angle θ is changed in the range of 0 to 90 degrees, and the inclination angle α is changed in the range of 15 to 120 degrees (15 degrees, 20 degrees, 30 degrees, 45 degrees, 60 degrees, 90 degrees, 120 degrees). I let you. In the graph of FIG. 4, the line of "width ratio = 1.0" shows the original state (W = W 0 ) without increasing or decreasing the product width. Then, at "width ratio>1.0" above this line, it is shown that the product width is increasing (W> W 0 ). On the contrary, a "width ratio <1.0" below this line indicates that the product width is reduced (W <W 0 ).

したがって、必要とされるせん断角θに応じて、加熱コイル12aの傾斜角度αを設定する(あるいは変更する)ことにより、下記3パターンの幅寸法Wを得ることが可能になる。
(a)部分的に製品幅Wを増加させる(W/W>1)
(b)製品幅Wを素管幅のまま維持する(W/W=1)
(c)部分的に製品幅Wを減少させる(W/W<1)
すなわち、目標とする製品幅Wを部分的に設定し、上記(a)または上記(c)を決めた上で、せん断角θに対して上式(5)を満たす適切な傾斜角度αを設定すれば、製品幅が変更可能になる。逆に、上記(b)を決めた上で、せん断角θに対して上式(5)を満たす適切な傾斜角度αを設定すれば、製品幅を元のままに維持できる。
Therefore, by setting (or changing) the inclination angle α of the heating coil 12a according to the required shear angle θ, it is possible to obtain the width dimension W of the following three patterns.
(A) Partially increase the product width W (W / W 0 > 1)
(B) Maintain the product width W as the raw pipe width (W / W 0 = 1)
(C) Partially reduce the product width W (W / W 0 <1)
That is, the target product width W is partially set, the above (a) or the above (c) is determined, and then an appropriate inclination angle α satisfying the above equation (5) is set with respect to the shear angle θ. Then, the product width can be changed. On the contrary, if the above (b) is determined and an appropriate inclination angle α satisfying the above equation (5) is set for the shear angle θ, the product width can be maintained as it is.

一方、製品高さ製品高さHは、下式(6)に示す通り寸法Hのままである。 On the other hand, the product height, the product height H, remains the dimension H 0 as shown in the following formula (6).

Figure 2021016891
Figure 2021016891

上述したように、上記各式は理想的な純粋せん断変形を仮定したものであるため、実際には中空素材Pmの寸法(外形寸法や板厚など)、加熱装置12及び冷却装置13の各寸法や、せん断力付与装置14の構造によって若干変化する場合がある。したがって、生産準備の段階で、実際の中空素材Pmと加熱装置12と冷却装置13とを用いて、事前に加熱コイル12aの傾斜角度αを変更させた場合の、せん断角θと幅比W/Wとの関係を求めておくことが望ましい。これらの事前データを活用して実際の製品生産を行うことによって、よりスムーズな生産が可能となる。 As described above, since each of the above equations assumes ideal pure shear deformation, the dimensions of the hollow material Pm (external dimensions, plate thickness, etc.), and the dimensions of the heating device 12 and the cooling device 13 are actually obtained. Or, it may change slightly depending on the structure of the shear force applying device 14. Therefore, at the stage of production preparation, the shear angle θ and the width ratio W / when the inclination angle α of the heating coil 12a is changed in advance using the actual hollow material Pm, the heating device 12, and the cooling device 13. It is desirable to find the relationship with W 0 . By utilizing these prior data to actually produce the product, smoother production becomes possible.

上記生産準備によって、上式(4)を満たす、傾斜角度α及びせん断角θと幅比W/Wとの関係を得た後、本実施形態の製造方法は以下の工程を経て中空屈曲部品Ppを製造する。
すなわち、図1において、始めに、鋼製で長尺な中空素材Pmを、前記送り装置によりその長手方向へ相対的に送りながら、第1の位置Aに配置された支持装置11により支持する。
After obtaining the relationship between the inclination angle α and the shear angle θ and the width ratio W / W 0 that satisfy the above equation (4) by the above production preparation, the manufacturing method of the present embodiment is performed through the following steps for hollow bent parts. Manufacture Pp.
That is, in FIG. 1, first, the long hollow material Pm made of steel is supported by the support device 11 arranged at the first position A while being relatively fed in the longitudinal direction by the feeding device.

次に、加熱装置12により、送られてくる中空素材Pmを部分的に急速加熱する。その前に、加熱コイル12aの傾きを傾斜角度αとし、冷却装置13も同じ傾斜角度αとしておく。
中空素材Pmの加熱温度は、中空素材Pmを構成する鋼のAc3点以上とすることが望ましい。Ac3点以上とすることにより、加熱に続いて行われる冷却時の冷却速度を適宜設定することによって中空素材Pmの曲がり部を焼入れことができる。しかも、中空素材Pmの前記第1の部分と前記第2の部分との間の変形抵抗を、所望の小さな曲げ半径を有する加工を行うことができる程度に、十分に低下させることが可能になる。
Next, the hollow material Pm sent is partially rapidly heated by the heating device 12. Before that, the inclination of the heating coil 12a is set to the inclination angle α, and the inclination of the cooling device 13 is also set to the same inclination angle α.
It is desirable that the heating temperature of the hollow material Pm is at least 3 points of Ac of the steel constituting the hollow material Pm. By setting the number of Acs to 3 or more, the bent portion of the hollow material Pm can be hardened by appropriately setting the cooling rate at the time of cooling performed after heating. Moreover, the deformation resistance between the first portion and the second portion of the hollow material Pm can be sufficiently reduced to such an extent that processing having a desired small bending radius can be performed. ..

中空素材Pmの送り方向に沿った第2の位置Bよりも下流にある第3の位置Cに配置された冷却装置13の冷却水噴射ノズル13aから、冷却水を中空素材Pmへ向けて噴射する。これにより、加熱された部分を第3の位置Cで冷却する。中空素材Pmの鋼種にもよるが、この冷却時の冷却速度を100℃/秒以上とすることにより、曲がり部に焼入れを行ってその強度を高めることができる。 Cooling water is injected toward the hollow material Pm from the cooling water injection nozzle 13a of the cooling device 13 arranged at the third position C downstream from the second position B along the feeding direction of the hollow material Pm. .. As a result, the heated portion is cooled at the third position C. Although it depends on the steel type of the hollow material Pm, by setting the cooling rate at the time of cooling to 100 ° C./sec or more, it is possible to quench the bent portion to increase its strength.

この冷却によって、中空素材Pmに、加熱装置12により加熱された第1の部分と、冷却装置13により冷却された第2の部分とが形成される。中空素材Pmの第1の部分と第2の部分との間は、高温状態にあってその変形抵抗が大幅に低下する。 By this cooling, the hollow material Pm is formed with a first portion heated by the heating device 12 and a second portion cooled by the cooling device 13. The space between the first portion and the second portion of the hollow material Pm is in a high temperature state, and its deformation resistance is significantly reduced.

中空素材Pmのせん断曲げ加工予定部の先端部が、せん断力付与装置14の一対の把持手段14a,14bに到達した時に、把持手段14a,14bを、その原位置を起点として、中空素材Pmの送り方向、および、加熱装置12により加熱された中空素材Pmの長手方向における横断面と略平行な方向の2方向が合成された方向(図1における紙面左斜め下方向)へ、図示しない支持枠により回転自在に支持された上下一対の把持手段14a,14bを移動させる。この時、せん断力付与装置14によるせん断角度がθとなるようにする。
このようにして、中空素材Pmの前記第1の部分と前記第2の部分との間に、せん断力Wsが与えられ、中空素材Pmにせん断曲げ加工が行われ、中空屈曲部品Ppが得られる。
When the tip of the planned shear bending process portion of the hollow material Pm reaches the pair of gripping means 14a, 14b of the shearing force applying device 14, the gripping means 14a, 14b is used as a starting point of the hollow material Pm. A support frame (not shown) in a combined direction (diagonally downward to the left of the paper surface in FIG. 1) in which two directions, a feeding direction and a direction substantially parallel to the cross section in the longitudinal direction of the hollow material Pm heated by the heating device 12, are combined. A pair of upper and lower gripping means 14a and 14b rotatably supported by the moving means 14a and 14b are moved. At this time, the shear angle by the shear force applying device 14 is set to θ.
In this way, a shear force Ws is applied between the first portion and the second portion of the hollow material Pm, and the hollow material Pm is subjected to a shear bending process to obtain a hollow bent part Pp. ..

[中空屈曲部品]
中空屈曲部品Ppは、鋼製の中空かつ長尺部材であり、閉断面形状を有し、長手方向へ一体に構成された曲がり部を有する。本実施形態の中空屈曲部品Ppは、その曲がり部における曲げ半径が、曲がり部の内周側の外形曲線と外周側の外形曲線との間の間隔である幅Wの0.2倍〜2倍以下といった、極めて小さい曲げ半径の曲がり部を少なくとも一箇所有することができる。すなわち、曲がり部が複数箇所有る場合、それらのうちの一箇所以上において、上述のような極めて小さい曲げ半径を得ることができる。
[Hollow bending parts]
The hollow bent part Pp is a hollow and long member made of steel, has a closed cross-sectional shape, and has a bent portion integrally formed in the longitudinal direction. In the hollow bent component Pp of the present embodiment, the bending radius at the bent portion is 0.2 to 2 times the width W which is the distance between the outer curve on the inner peripheral side and the outer curve on the outer peripheral side of the bent portion. It can have at least one bend with an extremely small bend radius, such as: That is, when there are a plurality of bent portions, the extremely small bending radius as described above can be obtained at one or more of the bent portions.

前記幅Wは、中空屈曲部品Ppの曲がり部をその曲げ方向に沿って見た場合に、曲がり部の曲がり方向に沿った中心線に対して直交する方向での、内周側の外形曲線と外周側の外形曲線との間の製品幅である。また、この幅Wが曲がり部の曲げ方向に沿った各位置で異なる場合には、曲がり部内での最大値をもって幅Wとする。
前記曲げ半径は、内周側の外形曲線について求めた値でもよいし、外周側の外形線について求めた値でもよい。曲がり部がせん断変形により形成されたものであるため、通常の曲げ変形の場合と異なり、内周側の外形曲線について求めた曲げ半径と、外周側の外形曲線について求めた曲げ半径とが略同じになるからである。実際の加工において、内周側の外形曲線について求めた曲げ半径と、外周側の外形曲線について求めた曲げ半径との間で多少の違いが出る可能性もある。その場合には、それらのうちの小さい方をもって曲げ半径とすればよい。
The width W is the outer shape curve on the inner peripheral side in a direction orthogonal to the center line along the bending direction of the bending portion when the bending portion of the hollow bending component Pp is viewed along the bending direction. The product width between the outer circumference curve and the outer circumference curve. If the width W is different at each position along the bending direction of the bent portion, the maximum value in the bent portion is taken as the width W.
The bending radius may be a value obtained for the outer curve on the inner peripheral side, or may be a value obtained for the outer line on the outer peripheral side. Since the bent portion is formed by shear deformation, the bending radius obtained for the outer curve on the inner peripheral side and the bending radius obtained for the outer curve on the outer peripheral side are substantially the same, unlike the case of normal bending deformation. Because it becomes. In actual machining, there may be a slight difference between the bending radius obtained for the outer curve on the inner peripheral side and the bending radius obtained for the outer curve on the outer peripheral side. In that case, the smaller of them may be used as the bending radius.

上記規定のもと、中空屈曲部品Ppが円形断面の金属管の場合、その曲がり部における曲げ半径を、円形断面の直径(外径)の1〜2倍あるいはそれ以下(0.2倍〜2倍)の極めて小さい曲げ半径とすることができる。同様に、中空屈曲部品Ppが矩形の金属管の場合も、その曲がり部における曲げ半径を、矩形断面の曲げ方向の辺の長さの1〜2倍あるいはそれ以下(0.2倍〜2倍)の極めて小さい曲げ半径とすることができる。 Under the above provisions, when the hollow bent part Pp is a metal tube with a circular cross section, the bending radius at the bent portion is 1 to 2 times or less (0.2 times to 2) the diameter (outer diameter) of the circular cross section. It can be a very small bending radius (double). Similarly, when the hollow bent part Pp is a rectangular metal pipe, the bending radius at the bent portion is 1 to 2 times or less (0.2 to 2 times) the length of the side of the rectangular cross section in the bending direction. ) Can be an extremely small bending radius.

加えて、この中空屈曲部品Ppでは、せん断曲げ加工された部分の製品幅Wを、部分的に変化または維持させている。すなわち、製品幅Wが、上述した(a)〜(c)の各パターンを含んでいる。
このようにして得られた中空屈曲部品Ppにおいて、せん断曲げ加工を受けた曲がり部では、鋼を素材として用いた場合には、そのミクロ組織におけるマルテンサイトの比率(体積比率)が50%以上となる。
In addition, in this hollow bent part Pp, the product width W of the shear-bent portion is partially changed or maintained. That is, the product width W includes each of the above-mentioned patterns (a) to (c).
In the hollow bent part Pp thus obtained, in the bent portion subjected to shear bending, when steel is used as a material, the ratio (volume ratio) of martensite in the microstructure is 50% or more. Become.

以下に本実施形態の骨子を述べる。
[1]本実施形態は、金属製の長尺な中空素材Pmを、その長手方向に沿った送り方向へ送りながら第1の位置Aで支持し、前記送り方向に沿って第1の位置Aよりも下流の第2の位置Bに配置された加熱装置12で中空素材Pmを被加熱部において部分的に加熱し、前記送り方向に沿って第2の位置Bよりも下流の第3の位置Cに配置された冷却装置13で中空素材Pmを冷却し、前記送り方向に沿って第3の位置Cよりも下流の第4の位置Dで中空素材Pmを支持して支持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させることにより、中空素材Pmの前記被加熱部にせん断力を与える、中空屈曲部品の製造方法であって、中空素材Pmの、前記せん断力の付与前後に形成されるせん断角度θに応じて、前記送り方向に対する加熱装置12及び冷却装置13の傾斜角度αの設定を行うことで、中空素材Pmにおけるせん断曲げ加工部分の幅寸法Wを変える。
The outline of this embodiment will be described below.
[1] In the present embodiment, a long hollow metal material Pm is supported at the first position A while being fed in the feeding direction along the longitudinal direction thereof, and is supported at the first position A along the feeding direction. The hollow material Pm is partially heated in the heated portion by the heating device 12 arranged at the second position B downstream of the second position B, and the third position downstream of the second position B along the feeding direction. The hollow material Pm is cooled by the cooling device 13 arranged in C, and the hollow material Pm is supported at the fourth position D downstream from the third position C along the feeding direction to set the support position in the two-dimensional direction. Alternatively, it is a method of manufacturing a hollow bent part that applies a shearing force to the heated portion of the hollow material Pm by moving it in a three-dimensional direction, and the shear formed before and after the application of the shearing force of the hollow material Pm. By setting the inclination angle α of the heating device 12 and the cooling device 13 with respect to the feeding direction according to the angle θ, the width dimension W of the shear bending portion in the hollow material Pm is changed.

[2]上記[1]において、前記設定を行う際、前記せん断角度をθ(度)とし、前記傾斜角度をα(度)とし、中空素材Pmの元の幅寸法をW(mm)とし、前記せん断曲げ加工部分の幅寸法をW(mm)とし、下式(7)を満たすように、せん断角度θ及び傾斜角度αを設定してもよい。 [2] In the above [1], when the setting is made, the shear angle is θ (degrees), the inclination angle is α (degrees), and the original width dimension of the hollow material Pm is W 0 (mm). The width dimension of the shear-bent portion may be set to W (mm), and the shear angle θ and the inclination angle α may be set so as to satisfy the following equation (7).

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[3]本実施形態は、金属製の長尺な中空素材Pmを、その長手方向に沿った送り方向へ送りながら第1の位置Aで支持する支持装置11と、前記送り方向に沿って第1の位置Aよりも下流の第2の位置Bに配置され、中空素材Pmを被加熱部において部分的に加熱する加熱装置12と、前記送り方向に沿って第2の位置Bよりも下流の第3の位置Cに配置され、中空素材Pmを冷却する冷却装置13と、前記送り方向に沿って第3の位置Cよりも下流の第4の位置Dで中空素材Pmを支持して支持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させることにより、中空素材Pmの前記被加熱部にせん断力を与える、せん断力付与装置14と、中空素材Pmの、前記せん断力の付与前後に形成されるせん断角度θに応じて、前記送り方向に対する加熱装置12及び冷却装置13の傾斜角度αの設定を行い、前記設定に基づいて加熱装置12、冷却装置13、せん断力付与装置14を制御することで、中空素材Pmにおけるせん断曲げ加工部分の幅寸法Wを変える制御装置15と、を備える中空屈曲部品の製造装置である。 [3] In the present embodiment, a support device 11 that supports a long metal hollow material Pm at a first position A while feeding it in a feeding direction along the longitudinal direction thereof, and a first support device 11 along the feeding direction. A heating device 12 arranged at a second position B downstream of the position A of 1 and partially heating the hollow material Pm in the heated portion, and a heating device 12 downstream of the second position B along the feeding direction. A cooling device 13 arranged at the third position C to cool the hollow material Pm, and a support position for supporting the hollow material Pm at a fourth position D downstream of the third position C along the feeding direction. Is formed in a shearing force applying device 14 that applies a shearing force to the heated portion of the hollow material Pm by moving the hollow material Pm in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction, and before and after applying the shearing force of the hollow material Pm. By setting the inclination angle α of the heating device 12 and the cooling device 13 with respect to the feeding direction according to the shearing angle θ, and controlling the heating device 12, the cooling device 13, and the shearing force applying device 14 based on the setting. , A control device 15 for changing the width dimension W of a shear-bent portion in the hollow material Pm, and a hollow bending component manufacturing device.

[4]上記[3]において、以下の構成を採用してもよい:制御装置15が、前記設定を行う際、前記せん断角度をθ(度)とし、前記傾斜角度をα(度)とし、中空素材Pmの元の幅寸法をW(mm)とし、前記せん断曲げ加工部分の幅寸法をW(mm)とし、下式(8)を満たすように、せん断角度θ及び傾斜角度αを設定する。 [4] In the above [3], the following configuration may be adopted: when the control device 15 makes the setting, the shear angle is set to θ (degree) and the inclination angle is set to α (degree). The original width dimension of the hollow material Pm is W 0 (mm), the width dimension of the sheared bending portion is W (mm), and the shear angle θ and the inclination angle α are set so as to satisfy the following equation (8). To do.

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[5]本実施形態は、金属製の長尺な中空の一体部品であって、その長手方向に沿って見て熱処理された曲がり部における幅Wが、前記曲がり部に隣接する他の部分の幅Wと異なる中空屈曲部品Ppを提供する。 [5] The present embodiment is a long hollow integral part made of metal, and the width W of the heat-treated bent portion when viewed along the longitudinal direction thereof is the width W of another portion adjacent to the bent portion. Provided is a hollow bending component Pp having a width W 0 .

[6]上記[5]において、以下の構成を採用してもよい:前記長手方向に垂直な断面形状が矩形の閉断面形状を有し、前記曲がり部における曲げの外周側壁部と、前記曲がり部における曲げの内周側壁部との間の幅Wが、前記隣接する他の部分の幅Wと異なる。 [6] In the above [5], the following configuration may be adopted: the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction has a rectangular closed cross-sectional shape, and the outer peripheral side wall portion of the bend at the bent portion and the bent portion. The width W between the bent inner peripheral side wall portion and the portion is different from the width W 0 of the other adjacent portions.

[7]上記[5]又は[6]において、以下の構成を採用してもよい:鋼製であり、曲がり部のマルテンサイト量が50%以上である。 [7] In the above [5] or [6], the following configuration may be adopted: it is made of steel and the amount of martensite at the bent portion is 50% or more.

以下に説明する実施例1に基づいて本発明の効果を説明する。本発明例1〜3のそれぞれに対して、表1〜3に、製造時の加熱コイル12aの傾斜角度αとせん断角θの値を示す。それぞれの条件に対して、上式(4)で算出した幅比W/Wも同表1〜3に示している。また、それぞれの製品形状を、図5の(a)〜(c)に示す。 The effects of the present invention will be described based on Example 1 described below. Tables 1 to 3 show the values of the inclination angle α and the shear angle θ of the heating coil 12a at the time of manufacture for each of Examples 1 to 3 of the present invention. Tables 1 to 3 also show the width ratio W / W 0 calculated by the above equation (4) for each condition. The product shapes are shown in FIGS. 5A to 5C.

[本発明例1]
本発明例1では、中空素材Pmの送り方向に対して、加熱コイル12aを垂直(傾斜角度α=90度)に設定した上で、図5(a)に示す領域Iでは、せん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。続く領域IIでは、せん断角θ=30度でせん断加工を行いつつ焼入れし、その後、領域IIIでせん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。計算結果を下表1に示す。各領域I〜IIIにおける幅比W/Wは、下表1に示される通りである。せん断曲げ加工を受けた領域IIの製品幅Wは元の幅寸法に対して約13%減少する。本発明例1に対応する製品外観は、図5の(a)である。
[Example 1 of the present invention]
In Example 1 of the present invention, the heating coil 12a is set perpendicular to the feeding direction of the hollow material Pm (inclination angle α = 90 degrees), and then a shearing force is applied in the region I shown in FIG. 5A. Harden while sending straight without doing. In the subsequent region II, quenching is performed while shearing at a shear angle of θ = 30 degrees, and then in region III, quenching is performed while feeding straight without applying a shearing force. The calculation results are shown in Table 1 below. The width ratio W / W 0 in each region I to III is as shown in Table 1 below. The product width W of region II that has undergone shear bending is reduced by about 13% with respect to the original width dimension. The appearance of the product corresponding to Example 1 of the present invention is shown in FIG. 5 (a).

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[本発明例2]
本発明例2は、中空素材Pmの送り方向に対して、加熱コイル12aをα=45度に傾斜させた。この設定の元、領域Iでは、せん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。続く領域IIでは、せん断角度θ=30度でせん断曲げ加工を行いつつ焼入れする。続く領域IIIでは、せん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。計算結果を下表2に示す。各領域I〜IIIにおける幅比W/Wは、下表2に示される通りである。本製造方法では、せん断曲げ加工を受けた領域IIの製品幅Wが約36%増加する。本発明例2に対応する製品外観は、図5(b)である。
[Example 2 of the present invention]
In Example 2 of the present invention, the heating coil 12a was tilted at α = 45 degrees with respect to the feeding direction of the hollow material Pm. Under this setting, in region I, quenching is performed while feeding straight without applying a shearing force. In the subsequent region II, quenching is performed while performing shear bending at a shear angle θ = 30 degrees. In the subsequent region III, quenching is performed while feeding straight without applying a shearing force. The calculation results are shown in Table 2 below. The width ratio W / W 0 in each region I to III is as shown in Table 2 below. In this manufacturing method, the product width W of the region II subjected to the shear bending process is increased by about 36%. The appearance of the product corresponding to Example 2 of the present invention is shown in FIG. 5 (b).

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[本発明例3]
本発明例3は、中空素材Pmの送り方向に対して、加熱コイル12aをα=30度に傾斜させた。この設定の元、領域Iでは、せん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。続く領域IIでは、せん断角度θ=30度でせん断曲げ加工を行いつつ焼入れする。続く領域IIIでは、せん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。計算結果を下表3に示す。各領域I〜IIIにおける幅比W/Wは、下表3に示される通りである。本製造方法では、せん断曲げ加工を受けた領域IIの製品幅Wが約73%と大幅に増加する。本発明例3に対応する製品外観は、図5(c)である。
[Example 3 of the present invention]
In Example 3 of the present invention, the heating coil 12a was tilted at α = 30 degrees with respect to the feeding direction of the hollow material Pm. Under this setting, in region I, quenching is performed while feeding straight without applying a shearing force. In the subsequent region II, quenching is performed while performing shear bending at a shear angle θ = 30 degrees. In the subsequent region III, quenching is performed while feeding straight without applying a shearing force. The calculation results are shown in Table 3 below. The width ratio W / W 0 in each region I to III is as shown in Table 3 below. In this manufacturing method, the product width W of the region II subjected to the shear bending process is significantly increased to about 73%. The appearance of the product corresponding to Example 3 of the present invention is shown in FIG. 5 (c).

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[実施例1の効果確認]
上記の表1〜3に示すコイル傾斜角度αとせん断角度θの設定で、本発明例1〜3の製造方法を実施した。その結果、0.2%炭素鋼であり、高さ寸法H=30mm、幅寸法W=50mm、板厚t=1.0mm、全長L=1200mmの製品を各ケース毎に75本ずつ、中空屈曲部品Ppとして製造した。なお、加熱装置12による被加熱部の加熱温度は950℃とした。そして、それら中空屈曲部品Ppの幅寸法を測定したところ、表1〜3に示した値の±5%以内の誤差で一致した。また、中空屈曲部品Ppの引張強度は全長に亘り1470MPa以上となり、100%のマルテンサイト組織が得られた。
[Confirmation of effect of Example 1]
The manufacturing methods of Examples 1 to 3 of the present invention were carried out by setting the coil inclination angle α and the shear angle θ shown in Tables 1 to 3 above. As a result, 75 products of 0.2% carbon steel, height dimension H 0 = 30 mm, width dimension W 0 = 50 mm, plate thickness t 0 = 1.0 mm, total length L = 1200 mm were produced for each case. , Manufactured as a hollow bent part Pp. The heating temperature of the heated portion by the heating device 12 was set to 950 ° C. Then, when the width dimensions of these hollow bent parts Pp were measured, they were in agreement with an error within ± 5% of the values shown in Tables 1 to 3. Further, the tensile strength of the hollow bent part Pp was 1470 MPa or more over the entire length, and a 100% martensite structure was obtained.

[本発明例1]
設計上、図5の領域IIに示す製品幅Wとして45.5mm以下が必要である場合には、従来の製造方法では、中空素材Pmとして矩形断面の幅Wが45.5mmのものを使用することになる。本発明例1では、幅Wが50mmの中空素材Pmを使用しながらも製品幅Wを45.5mm以下にできる。従来の製造方法で、本発明例1のように製品幅Wの異なる同一製品を得るためには、領域I,II,IIIの製品を互いに別体として製造後に、これらを溶接して一つに組み立てる必要がある。
[Example 1 of the present invention]
When the product width W shown in the region II of FIG. 5 is required to be 45.5 mm or less by design, in the conventional manufacturing method, a hollow material Pm having a rectangular cross-section width W 0 of 45.5 mm is used. Will be done. In Example 1 of the present invention, the product width W can be reduced to 45.5 mm or less while using the hollow material Pm having a width W 0 of 50 mm. In order to obtain the same product having a different product width W as in Example 1 of the present invention by the conventional manufacturing method, the products in regions I, II, and III are manufactured separately from each other, and then these are welded into one. Need to assemble.

[本発明例2]
設計上、図5の領域IIに示す製品幅Wが64mm必要である場合には、従来の製造方法では、中空素材Pmとして矩形断面の幅Wが64mmのものを使用することになる。本発明例2では、幅Wが50mmの中空素材Pmを使用しながらも製品幅Wを64mmにできるため、約15%の軽量化が可能となる。従来の製造方法で、本発明例2のように製品幅Wの異なる同一製品を得るためには、領域I,II,IIIの製品を互いに別体として製造後に、これらを溶接して一つに組み立てる必要がある。
[Example 2 of the present invention]
When the product width W shown in the region II of FIG. 5 is required by design to be 64 mm, in the conventional manufacturing method, a hollow material Pm having a rectangular cross section width W 0 of 64 mm is used. In Example 2 of the present invention, the product width W can be made 64 mm while using the hollow material Pm having a width W 0 of 50 mm, so that the weight can be reduced by about 15%. In order to obtain the same product having a different product width W as in Example 2 of the present invention by the conventional manufacturing method, the products in regions I, II, and III are manufactured separately from each other, and then these are welded into one. Need to assemble.

[本発明例3]
設計上、図5の領域IIに示す製品幅Wが82mm必要である場合には、従来の製造方法では、中空素材Pmとして矩形断面の幅Wが82mmのものを使用することになる。本発明例3では、幅Wが50mmの中空素材Pmを使用しながらも製品幅Wを82mmにできるため、約28%の軽量化が可能となる。従来の製造方法で、本発明例3のように製品幅Wの異なる同一製品を得るためには、領域I,II,IIIの製品を互いに別体として製造後に、これらを溶接して一つに組み立てる必要がある。
[Example 3 of the present invention]
When the product width W shown in the region II of FIG. 5 is required by design to be 82 mm, in the conventional manufacturing method, a hollow material Pm having a rectangular cross section width W 0 of 82 mm is used. In Example 3 of the present invention, the product width W can be made 82 mm while using the hollow material Pm having a width W 0 of 50 mm, so that the weight can be reduced by about 28%. In order to obtain the same product having a different product width W as in Example 3 of the present invention by the conventional manufacturing method, the products in regions I, II, and III are manufactured separately from each other, and then these are welded into one. Need to assemble.

以上に示す様に、設計上で必要となる製品寸法の条件に対して、式(5)を目安として事前に実験を行ない、そして適切な中空素材Pmを選定することにより、中空屈曲部品Ppの軽量化が可能となる。 As shown above, the hollow bent part Pp is obtained by conducting an experiment in advance using the formula (5) as a guide and selecting an appropriate hollow material Pm for the product dimensional conditions required for design. Weight reduction is possible.

[本発明例4]
本発明例4は、図6に示す中空屈曲部品Ppを製造する。
まず、中空素材Pmの送り方向に対して、加熱コイル12aをα=120度に傾斜させた設定で、領域Iではせん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。続く領域IIでは、加熱コイル12aをα=120度傾斜させたまません断角度θ=30度でせん断加工を行いつつ焼入れする。その後、加熱コイル12aをα=120度からα=45度に傾斜角度を変更しつつ領域IIIでせん断力を付与せず真っ直ぐに送りながら焼入れする。続いて、加熱コイルをα=45度に傾斜させた設定で、領域IVではせん断角度θ=30度でせん断加工を行いつつ焼入れする。その後、加熱コイルをα=45度に傾斜させたまま、領域Vでせん断力を付与せずに真っ直ぐに送りながら焼入れする。計算結果を下表4に示す。下表4に、幅比W/Wを示している。本方法では、せん断曲げ加工を受けた領域IIと領域IVで製品幅Wを変更することが出来る。本例に対応する製品外観は、図6である。
[Example 4 of the present invention]
Example 4 of the present invention manufactures the hollow bent part Pp shown in FIG.
First, the heating coil 12a is tilted at α = 120 degrees with respect to the feeding direction of the hollow material Pm, and in the region I, quenching is performed while feeding straight without applying a shearing force. In the subsequent region II, the heating coil 12a is hardened while being sheared at a shear angle of θ = 30 degrees while being tilted at α = 120 degrees. After that, the heating coil 12a is hardened while changing the inclination angle from α = 120 degrees to α = 45 degrees and feeding it straight in the region III without applying a shearing force. Subsequently, in the region IV, the heating coil is set to be tilted at α = 45 degrees, and quenching is performed while shearing at a shear angle θ = 30 degrees. Then, while the heating coil is tilted at α = 45 degrees, quenching is performed while feeding the heating coil straight in the region V without applying a shearing force. The calculation results are shown in Table 4 below. Table 4 below shows the width ratio W / W 0 . In this method, the product width W can be changed in regions II and IV that have undergone shear bending. The appearance of the product corresponding to this example is shown in FIG.

Figure 2021016891
Figure 2021016891

[実施例2の効果確認]
表4に示したコイル傾斜角度αとせん断角度θの設定で、本発明例4の製造方法を実施した。その結果、0.2%炭素鋼であり、高さ寸法H=30mm、幅寸法W=50mm、板厚t=1.0mm、全長L=2000mmの製品を50本、中空屈曲部品Ppとして製造した。なお、加熱装置12による被加熱部の加熱温度は950℃とした。そして、それら中空屈曲部品Ppの幅寸法を測定したところ、表4に示した値の±5%以内の誤差で一致した。また、中空屈曲部品Ppの引張強度は全長に亘り1470MPa以上となり、100%のマルテンサイト組織が得られた。
設計上、他の部品との干渉のために図6の領域IIにおける製品幅Wを31mm以下とすることが必要であり、さらに、図6の領域IVにおける製品幅Wが64mm必要である場合、本発明の製造方法によれば、50mm幅の中空素材Pmを用いて製造することが可能である。従来の製造方法で、本実施例2のように幅の異なる同一製品を得ようとする場合、領域I〜Vをそれぞれ個別に製造し、そしてこれらを互いに溶接で組み立てる必要がある。
[Confirmation of effect of Example 2]
The manufacturing method of Example 4 of the present invention was carried out by setting the coil inclination angle α and the shear angle θ shown in Table 4. As a result, 50 products of 0.2% carbon steel, height dimension H 0 = 30 mm, width dimension W 0 = 50 mm, plate thickness t 0 = 1.0 mm, total length L = 2000 mm, hollow bent parts Pp. Manufactured as. The heating temperature of the heated portion by the heating device 12 was set to 950 ° C. Then, when the width dimension of these hollow bent parts Pp was measured, they were in agreement with an error within ± 5% of the values shown in Table 4. Further, the tensile strength of the hollow bent part Pp was 1470 MPa or more over the entire length, and a 100% martensite structure was obtained.
In the case where the product width W in the region II of FIG. 6 needs to be 31 mm or less and the product width W in the region IV of FIG. 6 needs to be 64 mm due to interference with other parts by design. According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture using a hollow material Pm having a width of 50 mm. When the same products having different widths are to be obtained by the conventional manufacturing method as in the second embodiment, it is necessary to manufacture the regions I to V individually and to assemble them by welding to each other.

以上説明の実施例1,2に示される通り、本実施形態によれば、曲がり部の曲げ半径が例えば曲げ方向の辺の長さ(円管の場合には外径)の1〜2倍あるいはそれ以下(0.2倍〜2倍)の、極めて小さい曲がり部を有する高強度の中空屈曲部品Ppを、低コストで確実に提供できる。しかも、製品の必要な部分に設計で必要とされる幅を加工工程で付与できるため、これまで以上に軽量化や工程の省略が達成される。このため、本発明によれば、例えば自動車の車体構成部材や足廻り部材といった、自動車の各種部品の設計の自由度を高めるとともに、これら各種部品のさらなる低コスト化および軽量化を図ることができる。 As shown in Examples 1 and 2 of the above description, according to the present embodiment, the bending radius of the bent portion is, for example, 1 to 2 times the length of the side in the bending direction (outer diameter in the case of a circular pipe). It is possible to reliably provide a high-strength hollow bent component Pp having an extremely small bent portion of less than that (0.2 times to 2 times) at a low cost. Moreover, since the width required for the design can be given to the required part of the product in the processing process, weight reduction and process omission can be achieved more than ever. Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the degree of freedom in designing various parts of an automobile, such as a vehicle body component and a suspension member of an automobile, and to further reduce the cost and weight of these various parts. ..

また、製品強度についても、図7のハッチング部分に示す様に、鋼を素材とした製品においては、部分的に焼き入れを施すことが可能である。中空素材Pmにおける被加熱部の加熱温度や中空素材Pmの成分組成を組み合わせることにより、中空屈曲部品Ppの焼き入れ部におけるマルテンサイト量を制御できる。好適な様態として、焼入れ部のマルテンサイト量が50%以上の組成で、比較的高強度な中空屈曲部品Ppを得ることができる。このため、本実施形態によれば、自動車の各種の車体構成部材の設計自由度を高めるとともに、これら各種部品のさらなる低コスト化および軽量化を図ることができる。
なお、実施例1,2では非連続的にせん断角度θを変更した場合を例示したが、中空素材Pmの送りとともに連続的にせん断角度θとそれに対応した傾斜角度αとを設定することにより、任意の曲線形状を持つ2次元製品あるいは3次元製品を得ることができる。すなわち、本実施形態に係る中空屈曲部品の製造方法及び製造装置によれば、一平面内において曲がり部を持つ2次元製品だけではなく、前記一平面内と同一平面に対し交差(直交を含む)する他の平面内との両方において任意形状の曲がり部を持ち所定の幅を有する3次元製品を製造することも可能である。
As for the product strength, as shown in the hatched portion of FIG. 7, the product made of steel can be partially hardened. By combining the heating temperature of the heated portion of the hollow material Pm and the component composition of the hollow material Pm, the amount of martensite in the hardened portion of the hollow bent part Pp can be controlled. As a preferable mode, a hollow bent part Pp having a relatively high strength can be obtained with a composition in which the amount of martensite in the hardened portion is 50% or more. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to increase the degree of freedom in designing various body components of the automobile, and further reduce the cost and weight of these various parts.
In Examples 1 and 2, the case where the shear angle θ was changed discontinuously was illustrated, but by continuously setting the shear angle θ and the corresponding inclination angle α together with the feed of the hollow material Pm, A two-dimensional product or a three-dimensional product having an arbitrary curved shape can be obtained. That is, according to the method and apparatus for manufacturing a hollow bent part according to the present embodiment, not only a two-dimensional product having a bent portion in one plane but also intersecting (including orthogonality) with respect to the same plane as in the one plane. It is also possible to manufacture a three-dimensional product having a bent portion having an arbitrary shape and having a predetermined width both in the other plane.

なお、以上の説明では、せん断変形を、矩形断面を有する金属製の中空素材Pmに与える場合を例示したが、本発明はこの態様のみに限定されない。すなわち、金属製の中空素材の断面形状が矩形以外である丸管や多角形管あるいは任意の曲面形状を持つ管であっても、同様に加熱コイル12aの傾斜角度αとせん断角θとを変更することにより、せん断曲げ加工を受ける部分の幅を変更することができる。 In the above description, the case where the shear deformation is applied to the hollow metal material Pm having a rectangular cross section has been illustrated, but the present invention is not limited to this aspect. That is, even if the cross-sectional shape of the hollow metal material is a round pipe or polygonal pipe other than a rectangular pipe or a pipe having an arbitrary curved shape, the inclination angle α and the shear angle θ of the heating coil 12a are similarly changed. By doing so, the width of the portion to be subjected to the shear bending process can be changed.

また、従来の曲げ変形にせん断力による変形を付加することにより、幅を変更することが可能であるため、せん断力による変形成分を含む加工が本発明の対象である。
本発明に係る中空屈曲部品Ppは、せん断力による加工時に同時に熱処理(例えば焼入れ)が行われて製造される。そのため、冷間でせん断曲げ加工が行われてその後に熱処理(例えば焼入れ)を行った中空屈曲部品に比較して、例えば1470MPa以上の高強度の部分を有する中空屈曲部品Ppを、より単純な工程かつ高い加工精度で製造することができる。
Further, since the width can be changed by adding the deformation due to the shearing force to the conventional bending deformation, the processing including the deformation component due to the shearing force is the object of the present invention.
The hollow bent part Pp according to the present invention is manufactured by performing heat treatment (for example, quenching) at the same time as processing by shearing force. Therefore, a hollow bent part Pp having a high-strength portion of, for example, 1470 MPa or more, is a simpler process as compared with a hollow bent part which is subjected to cold shear bending and then heat treatment (for example, quenching). Moreover, it can be manufactured with high processing accuracy.

本発明に係る製造方法により製造される中空屈曲部品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 bent part Pp manufactured by the manufacturing method according to the present invention can be applied to, for example, the uses (i) to (vii) illustrated 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) For example, seats. Automobile strength members and reinforcement members such as frames and seat cross members (iii) Exhaust system parts such as automobile exhaust pipes (iv) Frames and cranks of bicycles and motorcycles (v) Reinforcement members and trolley parts of vehicles such as trains (Vehicle frame, various beams, etc.)
(Vi) Frame parts such as hulls, reinforcing members (vi) Strength members, reinforcing members or structural members of home appliances

[付記]
(a)支持手段で保持された被加工材を上流側から逐次または連続的に送りながら、前記支持手段の下流側で曲げ加工を行う金属材の加工方法であって、前記支持手段の下流側に設けられたせん断力付与手段で前記金属材をクランプし、当該せん断力付与手段の位置または/および移動速度を制御しつつ、前記せん断力付与手段の入り側であり前記金属材の外周に配置した加熱手段および冷却手段を用いて、前記金属材を局部的に塑性変形が可能な温度域でかつ焼入が可能な温度域に加熱し、前記加熱部にせん断力を付与した後、急冷する金属材の加工方法において、加工された製品の進行方向のなす角度θに対して、該加熱手段および該冷却手段を金属製の中空の素材の長手方向に対してα傾斜設定することにより製品幅を変更することを特徴とする中空屈曲部材の製造方法。
[Additional Notes]
(A) A method for processing a metal material in which a work material held by the support means is sequentially or continuously fed from the upstream side and bent on the downstream side of the support means, and is on the downstream side of the support means. The metal material is clamped by the shearing force applying means provided in the above, and while controlling the position and / and the moving speed of the shearing force applying means, it is arranged on the entrance side of the shearing force applying means and on the outer periphery of the metal material. The metal material is heated to a temperature range in which plastic deformation is locally possible and a temperature range in which quenching is possible, and then a shearing force is applied to the heated portion, and then the metal material is rapidly cooled by using the heating means and the cooling means. In the method of processing a metal material, the product width is set by setting α inclination of the heating means and the cooling means with respect to the longitudinal direction of the hollow metal material with respect to the angle θ formed by the traveling direction of the processed product. A method for manufacturing a hollow bending member, which comprises changing.

(b)支持手段で保持された被加工材を上流側から逐次または連続的に送りながら、前記支持手段の下流側で曲げ加工を行う金属材の加工方法であって、前記支持手段の下流側に設けられたせん断力付与手段で前記金属材をクランプし、当該せん断力付与手段の位置または/および移動速度を制御しつつ、前記せん断力付与手段の入り側であり前記金属材の外周に配置した加熱手段および冷却手段を用いて、前記金属材を局部的に塑性変形が可能な温度域でかつ焼入が可能な温度域に加熱し、前記加熱部にせん断力を付与した後、急冷する金属材の加工方法において、加工された製品の進行方向のなす角度θに対して、該加熱手段および該冷却手段を金属製の中空の素材の長手方向に対して下式(9)に示すα傾斜設定することにより製品幅を変更することを特徴とする中空屈曲部材の製造方法。 (B) A method for processing a metal material in which a work material held by the support means is sequentially or continuously fed from the upstream side and bent on the downstream side of the support means, and is on the downstream side of the support means. The metal material is clamped by the shearing force applying means provided in the above, and while controlling the position and / and the moving speed of the shearing force applying means, it is arranged on the entrance side of the shearing force applying means and on the outer periphery of the metal material. The metal material is heated to a temperature range in which plastic deformation is locally possible and a temperature range in which quenching is possible, and then a shearing force is applied to the heated portion, and then the metal material is rapidly cooled by using the heating means and the cooling means. In the method of processing a metal material, the heating means and the cooling means are shown in the following equation (9) with respect to the longitudinal direction of the hollow metal material with respect to the angle θ formed by the traveling direction of the processed product. A method for manufacturing a hollow bending member, which comprises changing the product width by setting an inclination.

Figure 2021016891
Figure 2021016891

(c)金属製の中空一体部品であって、部品の幅が部分的に異なり、部品の一部が熱処理されたことを特徴とする一体型中空屈曲部品。 (C) An integrally hollow bent part made of metal, characterized in that the widths of the parts are partially different and a part of the parts is heat-treated.

(d)上記(c)に記載の金属製の中空一体部品において、該中空部品が鋼製であり、部分的に熱処理された部分のマルテンサイト量が50%以上であることを特徴とする一体型中空屈曲部品。 (D) The metal hollow integral part according to (c) above, characterized in that the hollow part is made of steel and the amount of martensite in the partially heat-treated portion is 50% or more. Body hollow bending parts.

12 加熱装置(加熱手段)
13 冷却装置(冷却手段)
14 せん断力付与手段(せん断力付与装置)
15 制御装置(制御手段)
A 第1の位置
B 第2の位置
C 第3の位置
D 第4の位置
Pm 中空素材
Pp 中空屈曲部品
α 傾斜角度
θ せん断角度
12 Heating device (heating means)
13 Cooling device (cooling means)
14 Shear force applying means (shear force applying device)
15 Control device (control means)
A 1st position B 2nd position C 3rd position D 4th position Pm Hollow material Pp Hollow bending part α Tilt angle θ Shear angle

Claims (7)

金属製の長尺な中空素材を、その長手方向に沿った送り方向へ送りながら第1の位置で支持し、
前記送り方向に沿って前記第1の位置よりも下流の第2の位置に配置された加熱手段で前記中空素材を被加熱部において部分的に加熱し、
前記送り方向に沿って前記第2の位置よりも下流の第3の位置に配置された冷却手段で前記中空素材を冷却し、
前記送り方向に沿って前記第3の位置よりも下流の第4の位置で前記中空素材を支持して支持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させることにより、前記中空素材の前記被加熱部にせん断力を与える、
中空屈曲部品の製造方法であって、
前記中空素材の、前記せん断力の付与前後に形成されるせん断角度に応じて、前記送り方向に対する前記加熱手段及び前記冷却手段の傾斜角度の設定を行うことで、前記中空素材におけるせん断曲げ加工部分の幅寸法を変える
ことを特徴とする中空屈曲部品の製造方法。
A long hollow metal material is supported in the first position while being fed in the feeding direction along its longitudinal direction.
The hollow material is partially heated in the heated portion by a heating means arranged at a second position downstream of the first position along the feeding direction.
The hollow material is cooled by a cooling means arranged at a third position downstream of the second position along the feed direction.
By supporting the hollow material at a fourth position downstream of the third position along the feed direction and moving the support position in the two-dimensional direction or the three-dimensional direction, the hollow material is heated. Gives shearing force to the part,
It is a manufacturing method of hollow bent parts.
By setting the inclination angles of the heating means and the cooling means with respect to the feeding direction according to the shear angles formed before and after the application of the shearing force of the hollow material, the shear-bent portion in the hollow material. A method for manufacturing a hollow bent part, which is characterized by changing the width dimension of.
前記設定を行う際、前記せん断角度をθ(度)とし、前記傾斜角度をα(度)とし、前記中空素材の元の幅寸法をW(mm)とし、前記せん断曲げ加工部分の幅寸法をW(mm)とし、下式(1)を満たすように、前記せん断角度及び前記傾斜角度を設定する
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方法。
Figure 2021016891
When making the above settings, the shear angle is θ (degrees), the inclination angle is α (degrees), the original width dimension of the hollow material is W 0 (mm), and the width dimension of the shear-bent portion. The method for manufacturing a hollow bent part according to claim 1, wherein W (mm) is set and the shear angle and the inclination angle are set so as to satisfy the following formula (1).
Figure 2021016891
金属製の長尺な中空素材を、その長手方向に沿った送り方向へ送りながら第1の位置で支持する支持装置と、
前記送り方向に沿って前記第1の位置よりも下流の第2の位置に配置され、前記中空素材を被加熱部において部分的に加熱する加熱手段と、
前記送り方向に沿って前記第2の位置よりも下流の第3の位置に配置され、前記中空素材を冷却する冷却手段と、
前記送り方向に沿って前記第3の位置よりも下流の第4の位置で前記中空素材を支持して支持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させることにより、前記中空素材の前記被加熱部にせん断力を与える、せん断力付与手段と、
前記中空素材の、前記せん断力の付与前後に形成されるせん断角度に応じて、前記送り方向に対する前記加熱手段及び前記冷却手段の傾斜角度の設定を行い、前記設定に基づいて前記加熱手段、前記冷却手段、前記せん断力付与手段を制御することで、前記中空素材におけるせん断曲げ加工部分の幅寸法を変える制御手段と、
を備えることを特徴とする中空屈曲部品の製造装置。
A support device that supports a long hollow metal material in the first position while feeding it in the feed direction along its longitudinal direction.
A heating means that is arranged at a second position downstream of the first position along the feed direction and partially heats the hollow material in the heated portion.
A cooling means arranged at a third position downstream of the second position along the feed direction to cool the hollow material, and
By supporting the hollow material at a fourth position downstream of the third position along the feed direction and moving the support position in the two-dimensional direction or the three-dimensional direction, the hollow material is heated. Shear force applying means that gives shear force to the part,
The inclination angles of the heating means and the cooling means with respect to the feeding direction are set according to the shear angles formed before and after the application of the shearing force of the hollow material, and the heating means and the heating means are set based on the settings. Control means for changing the width dimension of the shear-bent portion in the hollow material by controlling the cooling means and the shearing force applying means.
A device for manufacturing hollow bent parts, which comprises.
前記制御手段が、前記設定を行う際、前記せん断角度をθ(度)とし、前記傾斜角度をα(度)とし、前記中空素材の元の幅寸法をW(mm)とし、前記せん断曲げ加工部分の幅寸法をW(mm)とし、下式(2)を満たすように、前記せん断角度及び前記傾斜角度を設定する
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。
Figure 2021016891
When the control means makes the setting, the shear angle is set to θ (degrees), the inclination angle is set to α (degrees), the original width dimension of the hollow material is set to W 0 (mm), and the shear bending is performed. The apparatus for manufacturing a hollow bent part according to claim 3, wherein the width dimension of the processed portion is W (mm), and the shear angle and the inclination angle are set so as to satisfy the following formula (2).
Figure 2021016891
金属製の長尺な中空の一体部品であって、その長手方向に沿って見て熱処理された曲がり部における幅が、前記曲がり部に隣接する他の部分の幅と異なる
ことを特徴とする中空屈曲部品。
A hollow integral part made of metal, characterized in that the width of the heat-treated bent portion along the longitudinal direction thereof is different from the width of other portions adjacent to the bent portion. Bending parts.
前記長手方向に垂直な断面形状が円形または矩形の閉断面形状を有し、
前記曲がり部が、前記曲がり部の内周側の外形と外周側の外形との間の寸法である前記幅の2倍以下の曲げ半径を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の中空屈曲部品。
The cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction has a circular or rectangular closed cross-sectional shape.
The hollow bend according to claim 5, wherein the bent portion has a bending radius of not more than twice the width, which is a dimension between the outer shape on the inner peripheral side and the outer shape on the outer peripheral side of the bent portion. parts.
鋼製であり、
前記曲がり部のマルテンサイト量が50%以上である、
ことを特徴とする請求項5または6に記載の中空屈曲部品。
Made of steel
The amount of martensite at the bend is 50% or more.
The hollow bent part according to claim 5 or 6.
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