JP2023140799A - Cooling device and cooling method - Google Patents

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淳 富澤
Atsushi Tomizawa
一夫 植松
Kazuo Uematsu
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Abstract

To provide a cooling device that can perform effective cooling while avoiding interference with a hollow stock when performing normal bending or shear bending, and a cooling method.SOLUTION: A cooling device is used for a hollow bent component manufacturing apparatus comprising a feeder, a heating coil, a cooling unit having a plurality of nozzle holes for injecting cooling water to a hollow stock Pm, and a shear force applying unit. In this cooling device, at least one injection center line c of each nozzle hole crosses so as to incline with respect to an outer peripheral surface of the hollow stock Pm on a cross section orthogonal to a longer direction of the hollow stock Pm at a third position.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、中空素材をせん断曲げ加工あるいは通常曲げ加工する際に中空素材を冷却するための冷却装置及び冷却方法に関する。 The present invention relates to a cooling device and a cooling method for cooling a hollow material when the hollow material is subjected to shear bending or normal bending.

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

このような現状に鑑み、本発明者らは、先に特許文献1により熱間曲げ加工装置に係る発明を開示した。図11は、特許文献1における発明の一実施例を示したもので、この熱間曲げ加工装置100の概略構成を模式的に示す説明図である。
図11に示すように、この熱間曲げ加工装置100では、支持手段101(一対の支持手段101a,101b)によりその軸方向へ移動自在に支持された鋼管(以下、中空素材Pm)を上流側から下流側へ向けて矢印F方向へ図示しない送り装置により送りながら、支持手段101a,101bの下流位置で曲げ加工を行って、鋼製の中空屈曲部品Ppを製造する。すなわち、支持手段101a,101bの下流位置で高周波加熱コイル102によって中空素材Pmを部分的に焼入れ可能な温度域に急速加熱するとともに、高周波加熱コイル102の下流に配置された水冷装置103により中空素材Pmを急冷する。そして、中空素材Pmの先端を把持手段104(一対の把持手段104a,104b)により把持し、把持手段104の位置を三次元方向(場合によっては二次元方向)に変更して中空素材Pmの加熱された部分に曲げモーメントを付与することにより、中空素材Pmに曲げ加工を行う。この熱間曲げ加工装置100によれば、高い作業効率で高強度の中空屈曲部品Ppを製造することが可能になる。
In view of the current situation, the present inventors previously disclosed an invention related to a hot bending device in Patent Document 1. FIG. 11 shows an embodiment of the invention disclosed in Patent Document 1, and is an explanatory diagram schematically showing a schematic configuration of this hot bending apparatus 100.
As shown in FIG. 11, in this hot bending apparatus 100, a steel pipe (hereinafter referred to as a hollow material Pm) supported movably in the axial direction by a support means 101 (a pair of support means 101a, 101b) is placed on the upstream side. The bending process is performed at a position downstream of the supporting means 101a, 101b while the hollow bending part Pp made of steel is manufactured while being fed by a feeding device (not shown) toward the downstream side in the direction of the arrow F. That is, at the downstream position of the support means 101a, 101b, the hollow material Pm is rapidly heated to a temperature range where it can be partially quenched by the high-frequency heating coil 102, and the hollow material Pm is heated by the water cooling device 103 disposed downstream of the high-frequency heating coil 102. Rapidly cool down Pm. Then, the tip of the hollow material Pm is gripped by the gripping means 104 (a pair of gripping means 104a, 104b), and the position of the gripping means 104 is changed to a three-dimensional direction (in some cases, a two-dimensional direction) to heat the hollow material Pm. By applying a bending moment to the bent portion, the hollow material Pm is bent. According to this hot bending apparatus 100, it becomes possible to manufacture a high-strength hollow bent part Pp with high work efficiency.

国際公開第2011/024741号International Publication No. 2011/024741 特開昭55-8473号公報Japanese Patent Application Publication No. 55-8473

ところで、上記熱間曲げ加工装置100では水冷装置103により中空素材Pmを冷却しているが、曲げ加工に伴って変形する中空素材Pmとの干渉を避けながらも効果的な冷却を可能とすることは容易ではなかった。特に、せん断曲げ加工を行う場合は、通常曲げ加工を行う場合に比べて曲げ半径が小さい屈曲部を形成するため、せん断曲げ加工中の中空素材Pmが冷却手段と干渉しやすい。
例えば管材を冷却する装置としては、特許文献2に鋼管焼入用冷却装置が開示されている(図12参照)。しかし、この装置においても、曲げ加工時の干渉問題は避けられない。そもそも同装置は、直管焼き入れへの適用を前提とするものであり、なおかつ管端からの冷却水浸入を課題としている。つまり、同装置は管端での冷却不具合に着目したものであるため、鋼管の長手方向途中位置に熱間曲げ加工や熱間せん断曲げ加工を加える装置への適用が考慮されていない。そのため、この装置を例えば特許文献1の上記熱間曲げ加工装置100に適用しても、噴射ノズルを備える噴射体が管軸方向に長く大型であるため、管材が少しでも曲がると直ちに干渉を起こしてしまう。よって、同装置を適用しようとすると、肝心のせん断曲げ加工だけではなく通常曲げ加工すら行えない。
By the way, in the hot bending apparatus 100, the hollow material Pm is cooled by the water cooling device 103, but it is possible to effectively cool the hollow material Pm while avoiding interference with the hollow material Pm that deforms during bending. It wasn't easy. In particular, when shear bending is performed, the hollow material Pm undergoing shear bending tends to interfere with the cooling means because a bent portion is formed with a smaller bending radius than when performing normal bending.
For example, as a device for cooling a pipe material, a cooling device for steel pipe quenching is disclosed in Patent Document 2 (see FIG. 12). However, even with this device, interference problems during bending cannot be avoided. In the first place, this equipment is intended for use in straight pipe hardening, and the problem is that cooling water enters from the pipe end. In other words, since this device focuses on cooling problems at the tube ends, it does not take into consideration its application to devices that perform hot bending or hot shear bending at intermediate positions in the longitudinal direction of steel tubes. Therefore, even if this device is applied to the above-mentioned hot bending device 100 of Patent Document 1, for example, since the jet body including the jet nozzle is long and large in the tube axis direction, interference will occur as soon as the tube material bends even slightly. I end up. Therefore, when trying to apply this device, it is not possible to perform not only the essential shear bending process but also normal bending process.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、通常曲げ加工またはせん断曲げ加工を行う際に、中空素材との干渉を避けながら効果的な冷却が行える冷却装置及び冷却方法の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a cooling device and a cooling method that can perform effective cooling while avoiding interference with a hollow material during normal bending or shear bending. shall be.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
(1)本発明の一態様に係る冷却装置は、
金属製の中空素材をその長手方向に沿って第1の位置で支持しながら送る送り機構と、
前記第1の位置よりも下流の第2の位置で前記中空素材を加熱する加熱コイルと、
前記第2の位置よりも下流の第3の位置で前記中空素材に冷却媒体を噴射する複数のノズル孔を有する冷却装置と、
前記中空素材を、前記第3の位置よりも下流の第4の位置で把持し、把持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させて前記中空素材に屈曲部を形成する屈曲加工部と、
を備える中空屈曲部品の製造装置に用いられる、前記冷却装置であって、
前記第3の位置で前記長手方向に直交する断面において、前記各ノズル孔のうちの少なくとも一つの噴射中心線が、前記中空素材の外周面に対して傾斜するように交差している。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
(1) A cooling device according to one aspect of the present invention includes:
a feeding mechanism that feeds a metal hollow material while supporting it at a first position along its longitudinal direction;
a heating coil that heats the hollow material at a second position downstream of the first position;
a cooling device having a plurality of nozzle holes that inject a cooling medium into the hollow material at a third position downstream from the second position;
a bending section that grips the hollow material at a fourth position downstream from the third position and moves the gripping position in a two-dimensional direction or three-dimensional direction to form a bent part in the hollow material;
The cooling device used in a hollow bending component manufacturing device comprising:
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position, at least one jetting center line of each nozzle hole intersects with the outer circumferential surface of the hollow material so as to be inclined.

上記(1)に記載の冷却装置によれば、噴射中心線が傾斜しているノズル孔から噴射された冷却媒体は、中空素材の外周面に対して斜めに吹き付けられる。ここで、このノズル孔を第1噴射孔とし、第1噴射孔よりも外周面に対する吹き付け位置が下流側であるノズル孔を第2噴射孔とし、そして第3の位置で長手方向に直交する断面において見た場合を説明する。本態様では、第1噴射孔の噴射中心線が、中空素材の外周面に対して傾斜するように交差している。すなわち、この傾斜の角度をφとした場合、角度φを90度よりも小さくして第1噴射孔の噴射中心線を外周面に近付けて寝かせている。これにより、第1噴射孔から噴射される冷却媒体は、第2噴射孔から噴射される冷却媒体やさらにはその下流に対して他の噴射孔から吹き付けられる他の冷却媒体との干渉を回避できる。このように冷却媒体間の干渉を回避できるので、第1噴射孔から噴出された冷却媒体が送り方向の上流側へ逆流し難くなる。よって、今度は第3の位置において中空素材の中心軸線を含む断面で見た場合、中空素材の外周面に対して第1噴射孔の噴射中心線がなす角度θを大きくとり、噴射中心線を従来のように寝かせることなく立たせることができる。このように角度θを大きくとることで、第1噴射孔の位置を中空素材の外周面から遠ざけて配置しても、第1噴射孔から噴射する冷却媒体の吹き付け位置を、送り方向において上流側に移動させて被加熱部に近付けられる。その結果、被加熱部の送り方向に沿った寸法を短くして屈曲部における皺の発生を防止できると共に、冷却装置が中空素材と干渉することも防止できる。 According to the cooling device described in (1) above, the cooling medium injected from the nozzle hole whose injection center line is inclined is blown obliquely to the outer circumferential surface of the hollow material. Here, this nozzle hole is defined as a first injection hole, a nozzle hole whose spraying position with respect to the outer circumferential surface is downstream than the first injection hole is defined as a second injection hole, and a cross section orthogonal to the longitudinal direction is defined at a third position. I will explain the case seen in . In this aspect, the injection center line of the first injection hole intersects with the outer circumferential surface of the hollow material so as to be inclined. That is, when the angle of this inclination is φ, the angle φ is made smaller than 90 degrees so that the injection center line of the first injection hole lies close to the outer circumferential surface. Thereby, the cooling medium injected from the first injection hole can avoid interference with the cooling medium injected from the second injection hole and furthermore, the other cooling medium sprayed downstream from other injection holes. . Since interference between the coolants can be avoided in this way, the coolant ejected from the first injection holes is less likely to flow back upstream in the feeding direction. Therefore, when viewed in a cross section that includes the center axis of the hollow material at the third position, the angle θ that the injection center line of the first injection hole makes with respect to the outer peripheral surface of the hollow material is set to be large, and the injection center line is You can stand it up without having to lie it down like before. By setting a large angle θ in this way, even if the first injection hole is located far from the outer circumferential surface of the hollow material, the spraying position of the cooling medium injected from the first injection hole can be adjusted to the upstream side in the feeding direction. It can be moved closer to the heated part. As a result, it is possible to shorten the dimension of the heated portion along the feeding direction to prevent wrinkles from forming at the bent portion, and it is also possible to prevent the cooling device from interfering with the hollow material.

(2)上記(1)に記載の冷却装置において、
前記外周面である前記屈曲部の曲げ内側面に対し、前記噴射中心線が傾斜するように交差していてもよい。
上記(2)に記載の冷却装置の場合、曲げ内側面に対して吹き付けられた冷却媒体は、中空素材の略幅方向に向かいながら曲げ内側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して前記略幅方向に排出される。ここで、従来構造であれば、曲げ内側面は冷却装置との干渉を起こしやすい。しかし、本冷却装置では、上述した理由により、曲げ内側面とノズル孔との間におけるクリアランスを従来構造のものよりも大きく確保出来るので、これらの間における干渉を確実に避けることができる。
(2) In the cooling device described in (1) above,
The injection center line may obliquely intersect with the bent inner surface of the bent portion, which is the outer peripheral surface.
In the case of the cooling device described in (2) above, the cooling medium sprayed against the bent inner surface hits the bent inner surface while heading in the approximate width direction of the hollow material and cools the bent inner surface, and then immediately leaves the hollow material to cool the bent inner surface. It is discharged in the width direction. Here, in the conventional structure, the bent inner surface is likely to interfere with the cooling device. However, in this cooling device, for the reason mentioned above, it is possible to secure a larger clearance between the bent inner surface and the nozzle hole than in the conventional structure, so that interference between them can be reliably avoided.

(3)上記(2)に記載の冷却装置において、
せん断曲げ加工により形成された前記屈曲部の前記曲げ内側面に対し、前記噴射中心線が傾斜するように交差していてもよい。
上記(3)に記載の冷却装置の場合、せん断曲げ加工により形成された曲げ内側面に対して吹き付けられた冷却媒体は、中空素材の略幅方向に向かいながら曲げ内側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して前記略幅方向に排出される。ここで、せん断曲げ加工の場合は通常曲げ加工の場合よりも急角度で中空素材が屈曲されるため、ノズル孔との干渉が生じやすい。しかし、本冷却装置では、上述した理由により、せん断曲げ加工であっても、曲げ内側面と冷却装置との間における干渉を確実に避けることができる。
(3) In the cooling device described in (2) above,
The injection center line may obliquely intersect with the bent inner surface of the bent portion formed by shear bending.
In the case of the cooling device described in (3) above, the cooling medium sprayed onto the bent inner surface formed by the shear bending process hits the bent inner surface while heading in the approximate width direction of the hollow material and cools it. , it is immediately separated and discharged in the substantially width direction. Here, in the case of shear bending, since the hollow material is bent at a steeper angle than in the case of normal bending, interference with the nozzle hole is likely to occur. However, in this cooling device, interference between the bent inner surface and the cooling device can be reliably avoided even during shear bending for the reasons described above.

(4)上記(2)又は上記(3)に記載の冷却装置において、以下のようにしてもよい:
前記曲げ内側面が、前記中空素材の一対の外側面のうちの一方であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記一方の外側面に対し、前記噴射中心線が斜め下方に向かって交差している。
上記(4)に記載の冷却装置の場合、曲げ内側面である外側面に対して吹き付けられた冷却媒体は、外側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して下方に向かって排出される。このときの冷却媒体は、重力によって下向きの力を受けるので、より確実に排出される。
(4) In the cooling device described in (2) or (3) above, the following may be used:
the bent inner surface is one of a pair of outer surfaces of the hollow material;
When the hollow material is viewed in the cross section at the third position, the jetting center line intersects the one outer surface diagonally downward.
In the case of the cooling device described in (4) above, the cooling medium sprayed against the outer surface, which is the bent inner surface, hits the outer surface and cools it, and then immediately separates and is discharged downward. At this time, the cooling medium is subjected to a downward force due to gravity, so that it can be discharged more reliably.

(5)上記(2)又は上記(3)に記載の冷却装置において、以下のようにしてもよい:
前記曲げ内側面が、前記中空素材の上面であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記上面に対し、前記噴射中心線が斜めに交差している。
上記(5)に記載の冷却装置の場合、曲げ内側面である上面に対して吹き付けられた冷却媒体は、上面に当たってこれを冷却した後、直ちに上面の側方に離脱してから重力により下方に向かって排出される。よって、この形態においても、冷却媒体をより確実に排出できる。
(5) In the cooling device described in (2) or (3) above, the following may be used:
the bent inner surface is the upper surface of the hollow material;
When the hollow material is viewed in the cross section at the third position, the jetting center line obliquely intersects the upper surface.
In the case of the cooling device described in (5) above, the cooling medium sprayed against the top surface, which is the inside surface of the bend, hits the top surface and cools it, then immediately leaves the top surface to the side and then flows downward due to gravity. It is ejected towards. Therefore, also in this form, the cooling medium can be discharged more reliably.

(6)本発明の一態様に係る冷却方法は、
金属製の中空素材をその長手方向に沿って第1の位置で支持しながら送る送り工程と、
前記第1の位置よりも下流の第2の位置で前記中空素材を加熱する加熱工程と、
前記第2の位置よりも下流の第3の位置で前記中空素材に向かって複数のノズル孔から冷却媒体を噴射する冷却工程と、
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把持し、把持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させて前記中空素材に屈曲部を形成する曲げ工程と、
を有する中空屈曲部品の製造方法における前記冷却工程で用いられる冷却方法であって、
前記第3の位置で前記長手方向に直交する断面において、前記各ノズル孔のうちの少なくとも一つの噴射中心線が、前記中空素材の外周面に対し傾斜して交差するように、前記冷却媒体を噴射する。
(6) The cooling method according to one aspect of the present invention includes:
a feeding step of feeding the metal hollow material while supporting it at a first position along its longitudinal direction;
a heating step of heating the hollow material at a second position downstream from the first position;
a cooling step of injecting a cooling medium from a plurality of nozzle holes toward the hollow material at a third position downstream from the second position;
a bending step of gripping the hollow material at a fourth position downstream from the third position and moving the gripping position in a two-dimensional direction or three-dimensional direction to form a bent part in the hollow material;
A cooling method used in the cooling step in a method for manufacturing a hollow bent part, comprising:
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position, the cooling medium is supplied so that at least one jetting center line of each nozzle hole intersects the outer circumferential surface of the hollow material at an angle. Inject.

上記(6)に記載の冷却方法によれば、噴射中心線が傾斜しているノズル孔から噴射された冷却媒体は、中空素材の外周面に対して斜めに吹き付けられる。ここで、このノズル孔を第1噴射孔とし、第1噴射孔よりも外周面に対する吹き付け位置が下流側であるノズル孔を第2噴射孔とし、そして第3の位置で長手方向に直交する断面において見た場合を説明する。本態様では、第1噴射孔の噴射中心線が、中空素材の外周面に対して傾斜するように交差している。すなわち、この傾斜の角度をφとした場合、角度φを90度よりも小さくして第1噴射孔の噴射中心線を外周面に近付けて寝かせている。これにより、第1噴射孔から噴射される冷却媒体は、第2噴射孔から噴射される冷却媒体やさらにはその下流に対して他の噴射孔から吹き付けられる他の冷却媒体との干渉を回避できる。このように冷却媒体間の干渉を回避できるので、第1噴射孔から噴出された冷却媒体が送り方向の上流側へ逆流し難くなる。よって、今度は第3の位置において中空素材の中心軸線を含む断面で見た場合、中空素材の外周面に対して第1噴射孔の噴射中心線がなす角度θを大きくとり、噴射中心線を従来のように寝かせることなく立たせることができる。このように角度θを大きくとることで、第1噴射孔の位置を中空素材の外周面から遠ざけて配置しても、第1噴射孔から噴射する冷却媒体の吹き付け位置を、送り方向において上流側に移動させて被加熱部に近付けられる。その結果、被加熱部の送り方向に沿った寸法を短くして屈曲部における皺の発生を防止できると共に、冷却装置が中空素材と干渉することも防止できる。 According to the cooling method described in (6) above, the cooling medium injected from the nozzle hole whose injection center line is inclined is blown obliquely to the outer circumferential surface of the hollow material. Here, this nozzle hole is defined as a first injection hole, a nozzle hole whose spraying position with respect to the outer circumferential surface is downstream than the first injection hole is defined as a second injection hole, and a cross section orthogonal to the longitudinal direction is defined at a third position. I will explain the case seen in . In this aspect, the injection center line of the first injection hole intersects with the outer circumferential surface of the hollow material so as to be inclined. That is, when the angle of this inclination is φ, the angle φ is made smaller than 90 degrees so that the injection center line of the first injection hole lies close to the outer circumferential surface. Thereby, the cooling medium injected from the first injection hole can avoid interference with the cooling medium injected from the second injection hole and furthermore, the other cooling medium sprayed downstream from other injection holes. . Since interference between the coolants can be avoided in this way, the coolant ejected from the first injection holes is less likely to flow back upstream in the feeding direction. Therefore, when viewed in a cross section that includes the center axis of the hollow material at the third position, the angle θ that the injection center line of the first injection hole makes with respect to the outer peripheral surface of the hollow material is set to be large, and the injection center line is You can stand it up without having to lie it down like before. By setting a large angle θ in this way, even if the first injection hole is located far from the outer circumferential surface of the hollow material, the spraying position of the cooling medium injected from the first injection hole can be adjusted to the upstream side in the feeding direction. It can be moved closer to the heated part. As a result, it is possible to shorten the dimension of the heated portion along the feeding direction to prevent wrinkles from forming at the bent portion, and it is also possible to prevent the cooling device from interfering with the hollow material.

(7)上記(6)に記載の冷却方法において、
前記外周面である前記屈曲部の曲げ内側面に対し、前記噴射中心線が傾斜して交差するように、前記冷却媒体を噴射してもよい。
上記(7)に記載の冷却方法の場合、曲げ内側面に対して吹き付けられた冷却媒体は、中空素材の略幅方向に向かいながら曲げ内側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して前記略幅方向に排出される。ここで、従来構造であれば、曲げ内側面はノズル孔との干渉を起こしやすい。しかし、本冷却装置では、上述した理由により、曲げ内側面とノズル孔との間におけるクリアランスを従来構造のものよりも大きく確保出来るので、これらの間における干渉を確実に避けることができる。
(7) In the cooling method described in (6) above,
The cooling medium may be injected so that the injection center line obliquely intersects the bent inner surface of the bent portion, which is the outer circumferential surface.
In the case of the cooling method described in (7) above, the cooling medium sprayed onto the bent inner surface hits the bent inner surface while heading in the approximate width direction of the hollow material and cools the bent inner surface, and then immediately leaves the hollow material to cool the bent inner surface. It is discharged in the width direction. Here, in the conventional structure, the bent inner surface tends to interfere with the nozzle hole. However, in this cooling device, for the reason mentioned above, it is possible to secure a larger clearance between the bent inner surface and the nozzle hole than in the conventional structure, so that interference between them can be reliably avoided.

(8)上記(7)に記載の冷却方法において、
せん断曲げ加工により形成された前記屈曲部の前記曲げ内側面に対し、前記噴射中心線を傾斜して交差させるように、前記冷却媒体を噴射してもよい。
上記(8)に記載の冷却方法の場合、せん断曲げ加工により形成された曲げ内側面に対して吹き付けられた冷却媒体は、中空素材の略幅方向に向かいながら曲げ内側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して前記略幅方向に排出される。ここで、せん断曲げ加工の場合は通常曲げ加工の場合よりも急角度で中空素材が屈曲されるため、ノズル孔との干渉が生じやすい。しかし、本冷却装置では、上述した理由により、せん断曲げ加工であっても、曲げ内側面とノズル孔との間における干渉を確実に避けることができる。
(8) In the cooling method described in (7) above,
The cooling medium may be injected onto the bent inner surface of the bent portion formed by shear bending so that the injection center line intersects with the inclination.
In the case of the cooling method described in (8) above, the cooling medium sprayed onto the bent inner surface formed by the shear bending process hits the bent inner surface while heading in the approximate width direction of the hollow material and cools it. , it is immediately separated and discharged in the substantially width direction. Here, in the case of shear bending, since the hollow material is bent at a steeper angle than in the case of normal bending, interference with the nozzle hole is likely to occur. However, in this cooling device, for the reason mentioned above, interference between the bent inner surface and the nozzle hole can be reliably avoided even in the shear bending process.

(9)上記(7)又は上記(8)に記載の冷却方法において、以下のようにしてもよい:
前記曲げ内側面が、前記中空素材の一対の外側面のうちの一方であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記一方の外側面に対し、前記噴射中心線を斜め下方に向かって交差させるように、前記冷却媒体を噴射する。
上記(9)に記載の冷却方法の場合、曲げ内側面である外側面に対して吹き付けられた冷却媒体は、外側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して下方に向かって排出される。このときの冷却媒体は、重力によって下向きの力を受けるので、より確実に排出される。
(9) In the cooling method described in (7) or (8) above, the following may be used:
the bent inner surface is one of a pair of outer surfaces of the hollow material;
When the hollow material is viewed in the cross section at the third position, the cooling medium is injected onto the one outer surface so that the injection center line intersects diagonally downward.
In the case of the cooling method described in (9) above, the cooling medium sprayed against the outer surface, which is the bent inner surface, hits the outer surface and cools it, and then immediately separates and is discharged downward. At this time, the cooling medium is subjected to a downward force due to gravity, so that it can be discharged more reliably.

(10)上記(7)又は上記(8)に記載の冷却方法において、以下のようにしてもよい:
前記曲げ内側面が、前記中空素材の上面であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記上面に対し、前記噴射中心線を斜めに交差させるように、前記冷却媒体を噴射する。
上記(10)に記載の冷却方法の場合、曲げ内側面である上面に対して吹き付けられた冷却媒体は、上面に当たってこれを冷却した後、直ちに上面の側方に離脱してから重力により下方に向かって排出される。よって、この形態においても、冷却媒体をより確実に排出できる。
(10) In the cooling method described in (7) or (8) above, the following may be used:
the bent inner surface is the upper surface of the hollow material;
When the hollow material is viewed in the cross section at the third position, the cooling medium is injected to the upper surface so that the injection center line obliquely intersects with the upper surface.
In the case of the cooling method described in (10) above, the cooling medium sprayed against the upper surface, which is the inside surface of the bend, hits the upper surface and cools it, and then immediately separates to the side of the upper surface and then flows downward due to gravity. It is ejected towards. Therefore, also in this form, the cooling medium can be discharged more reliably.

本発明の上記各態様に係る冷却装置及び冷却方法によれば、通常曲げ加工またはせん断曲げ加工を行う際に、中空素材との干渉を避けながら効果的な冷却が行える。 According to the cooling device and cooling method according to each of the above aspects of the present invention, effective cooling can be performed while avoiding interference with the hollow material during normal bending or shear bending.

本発明の一実施形態に係る冷却装置を備えた製造装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a manufacturing apparatus including a cooling device according to an embodiment of the present invention. (a)は、同製造装置の要部を示す図であって、図1のA部の縦断面図である。(b)は、同製造装置に備わる前記冷却装置を示す図であって、図2(a)のB-B矢視図である。(a) is a diagram showing the main parts of the same manufacturing apparatus, and is a longitudinal cross-sectional view of section A in FIG. 1. 2(b) is a diagram showing the cooling device provided in the same manufacturing apparatus, and is a view taken along the line BB in FIG. 2(a). (a)は、同冷却装置を示す図であって、図2(b)のC部拡大図である。(b)は、同冷却装置を示す図であって、図3(a)のD-D矢視図である。(a) is a diagram showing the same cooling device, and is an enlarged view of section C in FIG. 2(b). (b) is a diagram showing the cooling device, and is a view taken along the line DD in FIG. 3(a). 同冷却装置に備わる1つのノズル孔より噴射される冷却水の向きを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the direction of cooling water injected from one nozzle hole with which the same cooling device is equipped. (a)は、同冷却装置を示す図であって、図3(a)のE部拡大図である。(b)は、同冷却装置を示す図であって、図3(b)のF部拡大図である。(a) is a diagram showing the same cooling device, and is an enlarged view of section E in FIG. 3(a). 3(b) is a diagram showing the cooling device, and is an enlarged view of section F in FIG. 3(b). (a)~(g)は、それぞれ、図2(a)のB-B矢視で見た場合における冷却水の噴射パターンを説明する図である。これらのうち、(a)~(e)が発明例であり、(f)及び(g)が比較のための比較例を示す。(a) to (g) are diagrams each illustrating a cooling water injection pattern when viewed in the direction of the arrow BB in FIG. 2(a). Of these, (a) to (e) are invention examples, and (f) and (g) are comparative examples for comparison. 図1に示した冷却装置の変形例を示す図であって、図1のA部に対応する部分の拡大平面図である。(a)が直管焼き入れを行っている状態を示し、(b)がせん断曲げ加工を行っている状態を示す。It is a figure which shows the modification of the cooling device shown in FIG. 1, Comprising: It is an enlarged plan view of the part corresponding to the A part of FIG. (a) shows a state in which straight pipe hardening is performed, and (b) shows a state in which shear bending is performed. 参考技術に係る冷却装置の一例を示す図である。これらのうち、(a)が図1のA部に対応する図であり、(b)が図8(a)のG-G矢視図である。It is a figure showing an example of the cooling device concerning reference technology. Of these, (a) is a view corresponding to section A in FIG. 1, and (b) is a view taken along the line GG in FIG. 8(a). 図8(a),(b)に示した参考技術に係る冷却装置を示す図である。これらのうち、(a)が図8(a)のG-G矢視図であり、(b)が図8(a)のH部拡大図であり、(c)が図9(b)のI部拡大図である。FIG. 8 is a diagram showing a cooling device according to the reference technology shown in FIGS. 8(a) and 8(b). Of these, (a) is a GG arrow view in FIG. 8(a), (b) is an enlarged view of the H section in FIG. 8(a), and (c) is a It is an enlarged view of part I. (a)~(e)は実施例を説明するための図であって、図2(a)のB-B矢視図に対応する図である。(a) to (e) are diagrams for explaining the embodiment, and are diagrams corresponding to the BB arrow view in FIG. 2(a). 従来の冷却装置を備えた熱間曲げ加工装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a hot bending apparatus equipped with a conventional cooling device. 他の従来の冷却装置を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing another conventional cooling device.

本発明の一実施形態に係る冷却装置及び冷却方法を、図面を参照しながら以下に説明する。同冷却装置は、図1に示す中空屈曲部品の製造装置10に適用される。以降の説明では、まず図1を用いて製造装置10を説明し、続いて図2~図5を用いて冷却装置の詳細を説明し、さらに図6,7を用いて冷却装置の変形例を説明する。そして、理解を深めるために図8,9を用いて従来の冷却装置の問題を先に説明した後に、再び本実施形態の冷却装置の技術的効果について纏める。そして最後に、技術的効果を検証した各実施例を、図10及び表1~表4を参照しながら説明する。 A cooling device and a cooling method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The cooling device is applied to a manufacturing apparatus 10 for hollow bent parts shown in FIG. In the following explanation, the manufacturing apparatus 10 will first be explained using FIG. 1, then details of the cooling device will be explained using FIGS. 2 to 5, and modified examples of the cooling device will be explained using FIGS. 6 and 7. explain. For better understanding, the problems of the conventional cooling device will first be explained using FIGS. 8 and 9, and then the technical effects of the cooling device of this embodiment will be summarized again. Finally, each example in which technical effects were verified will be described with reference to FIG. 10 and Tables 1 to 4.

[中空屈曲部品の製造装置]
図1に示す製造装置10は、矩形の横断面形状を有する中空の鋼製角管を被加工材(以下、中空素材Pm)とし、これにせん断曲げ加工を加えることで中空屈曲部品Ppを製造する。中空素材Pmは、その長手方向に垂直な断面が中空矩形の閉断面形状を有する鋼製の長尺な角管である。なお、本実施形態の加工対象である中空素材Pmは、角管に限定されるものではなく、例えば、円形、楕円形、さらには各種異形の断面形状を有する管であってもよい。矩形断面を持つ中空素材Pmは、その断面形状が正方形、長方形の何れであってもよい。さらには、中空素材Pmとしてその断面形状が矩形以外の多角形管あるいは任意の曲面形状を持つ管であってもよい。中空素材Pmは、鋼管以外の金属管であってもよい。また、本実施形態では、冷却装置及び冷却方法をせん断曲げ加工する場合を例示して以下に説明するが、通常の曲げ加工をする場合に適用してもよい。
[Manufacturing equipment for hollow bending parts]
The manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1 uses a hollow square steel tube with a rectangular cross-sectional shape as a workpiece (hereinafter referred to as hollow material Pm), and manufactures a hollow bent part Pp by applying shear bending to this. do. The hollow material Pm is a long square tube made of steel and has a closed cross-sectional shape of a hollow rectangle in a cross section perpendicular to its longitudinal direction. Note that the hollow material Pm to be processed in this embodiment is not limited to a square tube, but may be a tube having a circular, elliptical, or even various irregular cross-sectional shapes, for example. The hollow material Pm having a rectangular cross section may have either a square or rectangular cross-sectional shape. Furthermore, the hollow material Pm may be a polygonal tube other than a rectangular cross-sectional shape or a tube having an arbitrary curved surface shape. The hollow material Pm may be a metal pipe other than a steel pipe. Further, in this embodiment, the cooling device and the cooling method will be described below by exemplifying a case where shear bending is performed, but the cooling device and the cooling method may be applied to a case where normal bending is performed.

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

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

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

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

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

(4)冷却装置14
本実施形態の冷却装置14は、各ノズル孔から噴射される冷却水の噴射方向が特に特徴的となっており、その詳細については図2以降を参照しながら後述する。その前に、冷却装置14の概略構成を先に説明しておく。
この冷却装置14は、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第2の位置Bよりも下流にある第3の位置Cで中空素材Pmを冷却する。冷却装置14は、中空素材Pmのうち、第2の位置Bで加熱された部分の下流側に位置する部分を急速に冷却する。この冷却により、中空素材Pmにおいて、加熱装置13により加熱された被加熱部Hと、冷却装置14により冷却された被冷却部との間が、高温であって変形抵抗が大幅に低下した変形域となる。
(4) Cooling device 14
The cooling device 14 of this embodiment is particularly characterized by the direction in which cooling water is injected from each nozzle hole, and the details will be described later with reference to FIG. 2 and subsequent figures. Before that, the schematic configuration of the cooling device 14 will be explained first.
This cooling device 14 cools the hollow material Pm at a third position C located downstream from the second position B along the feeding direction F of the hollow material Pm. The cooling device 14 rapidly cools a portion of the hollow material Pm located downstream of the portion heated at the second position B. Due to this cooling, in the hollow material Pm, a deformation region where the temperature is high and the deformation resistance is significantly reduced between the heated part H heated by the heating device 13 and the cooled part cooled by the cooling device 14 is created. becomes.

中空素材Pmにおいて加熱装置13により加熱された被加熱部Hのうち、その下流側に位置する部分は、冷却装置14から噴射された冷却水により急速に冷却される。この冷却により、中空素材Pmの屈曲部または全部の強度を、例えば1500MPa以上の引張強度に高めることも可能である。 Of the heated portion H heated by the heating device 13 in the hollow material Pm, the portion located downstream thereof is rapidly cooled by the cooling water injected from the cooling device 14. By this cooling, it is also possible to increase the strength of the bent portion or the entire hollow material Pm to, for example, a tensile strength of 1500 MPa or more.

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

冷却装置14の設置手段を、前記加熱装置13の設置手段とは別に備えてもよい。この場合、冷却装置14の設置手段(不図示)は、冷却水噴射ノズル14aを第3の位置Cにおいて傾斜角度調整自在に配置できる。すなわち、冷却装置14の前記設置手段は、冷却装置14を、中空素材Pmの送り方向Fに対して設定した角度に傾斜させることができる。
冷却装置14の設置手段としては、慣用の産業用ロボットのエンドエフェクターを例示することができるが、他の設置手段も採用できる。単腕ロボットあるいはアームとモータなどの回転手段等を有する既成の装置も採用可能である。
また、図1に示す冷却水噴射ノズル14aを一次冷却装置とし、さらにその下流側に二時冷却装置を装備してもよい。中空素材Pmの送り速度が低速である場合や中空素材Pmの質量が小さな場合には、二次冷却装置を備えずに一次冷却装置のみで冷却を行うようにしてもよい。
The installation means for the cooling device 14 may be provided separately from the installation means for the heating device 13. In this case, the installation means (not shown) of the cooling device 14 can arrange the cooling water injection nozzle 14a at the third position C so that the inclination angle can be adjusted. That is, the installation means of the cooling device 14 can tilt the cooling device 14 at a set angle with respect to the feeding direction F of the hollow material Pm.
As an example of the installation means for the cooling device 14, an end effector of a conventional industrial robot can be used, but other installation means can also be adopted. It is also possible to adopt a single-arm robot or an existing device having a rotation means such as an arm and a motor.
Moreover, the cooling water injection nozzle 14a shown in FIG. 1 may be used as a primary cooling device, and a secondary cooling device may be further provided on the downstream side thereof. When the feeding speed of the hollow material Pm is low or when the mass of the hollow material Pm is small, cooling may be performed only by the primary cooling device without providing the secondary cooling device.

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

図1に示すように、せん断力付与装置15は、アーム15Aと、図示されない基台とを有する。
アーム15Aは、中空素材Pmの送り方向Fに沿った第3の位置Cよりも下流にある第4の位置Dにおいて中空素材Pmを把持する把持手段15a,15bと、把持手段15a,15bを支持してその位置を二次元方向または三次元方向に移動させる腕部15cとを有する。腕部15cは、前記基台により支持されている。把持手段15a,15bは、互いに接近することによってその間に中空素材Pmを把持する。一方、把持手段15a,15bは、互いに離間することによって中空素材Pmの把持を解除する。
As shown in FIG. 1, the shearing force applying device 15 includes an arm 15A and a base (not shown).
The arm 15A supports gripping means 15a, 15b that grips the hollow material Pm at a fourth position D downstream from the third position C along the feeding direction F of the hollow material Pm, and the gripping means 15a, 15b. and an arm portion 15c that moves the position in two or three dimensions. The arm portion 15c is supported by the base. The gripping means 15a, 15b grip the hollow material Pm between them by approaching each other. On the other hand, the gripping means 15a and 15b release their grip on the hollow material Pm by separating from each other.

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

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

[冷却装置の詳細]
図2~図5を参照しながら、冷却装置14の詳細を以下に説明する。なお、以降の説明で、中空素材Pmを図2(b)の断面図で見た場合の紙面左右方向を幅方向、紙面上下方向を高さ方向と呼ぶ場合がある。また、幅方向について、第3の位置D3で中空素材Pmの送り方向Fに沿って上流側から下流側を見たときの左向きを左方向、右向きを右方向と呼ぶ場合がある。
冷却装置14の冷却水噴射ノズル14aは、図2(a),(b)に示すように、正面視で正方形の四角枠形状をなしている。冷却水噴射ノズル14aは、図2(b)に示す正面視での外径寸法(幅寸法、高さ寸法)に比べて、図2(a)に示す縦断面視での幅寸法(送り方向Fに沿った寸法)が小さくなっている。
冷却水噴射ノズル14aには、中空素材Pmが同軸に挿通する内部空間が形成されている。このこの内部空間は、互いに対向する左内壁14a1及び右内壁14a2と、互いに対向する上内壁14a3及び下内壁14a4とによって区画された四角形状を有する。左内壁14a1、右内壁14a2、上内壁14a3、下内壁14a4のそれぞれには、複数本のノズル孔が形成されている。
[Details of cooling device]
Details of the cooling device 14 will be described below with reference to FIGS. 2 to 5. In the following description, when the hollow material Pm is viewed in the cross-sectional view of FIG. 2(b), the horizontal direction on the paper surface may be referred to as the width direction, and the vertical direction on the paper surface may be referred to as the height direction. Further, regarding the width direction, the left direction when looking from the upstream side to the downstream side along the feeding direction F of the hollow material Pm at the third position D3 is sometimes called the left direction, and the right direction is sometimes called the right direction.
The cooling water injection nozzle 14a of the cooling device 14 has a square frame shape when viewed from the front, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b). The cooling water injection nozzle 14a has a width dimension (in the feed direction) in a vertical cross-sectional view shown in FIG. dimension along F) is smaller.
The cooling water injection nozzle 14a has an internal space formed therein, through which the hollow material Pm is coaxially inserted. This internal space has a rectangular shape defined by a left inner wall 14a1 and a right inner wall 14a2 that face each other, and an upper inner wall 14a3 and a lower inner wall 14a4 that face each other. A plurality of nozzle holes are formed in each of the left inner wall 14a1, right inner wall 14a2, upper inner wall 14a3, and lower inner wall 14a4.

すなわち、上内壁14a3においては、図2(b)に示すように、複数のノズル孔が幅方向に沿って並んでおり、列を形成している。各ノズル孔は、上内壁14a3の幅方向における中央部に形成されている。そして、図2(a)に示すように、中心軸線CLを含む縦断面で見た場合、送り方向Fに沿ってノズル孔の列が複数並んでいる。よって、上内壁14a3をその下方より対向視した場合、中空素材Pmの幅方向及び送り方向Fのそれぞれに沿って複数のノズル孔が互いに等間隔を置いて形成されている。
同様に、下内壁14a4においても、図2(b)に示すように、複数のノズル孔が幅方向に沿って並んでおり、列を形成している。各ノズル孔は、下内壁14a4の幅方向における中央部に形成されている。そして、図2(a)に示すように、中心軸線CLを含む縦断面で見た場合、送り方向Fに沿ってノズル孔の列が複数並んでいる。よって、下内壁14a4をその上方より対向視した場合、中空素材Pmの幅方向及び送り方向Fのそれぞれに沿って複数のノズル孔が互いに等間隔を置いて形成されている。
That is, in the upper inner wall 14a3, as shown in FIG. 2(b), a plurality of nozzle holes are lined up along the width direction to form a row. Each nozzle hole is formed at the center of the upper inner wall 14a3 in the width direction. As shown in FIG. 2(a), when viewed in a longitudinal section including the central axis CL, a plurality of rows of nozzle holes are lined up along the feeding direction F. Therefore, when the upper inner wall 14a3 is viewed from below, a plurality of nozzle holes are formed at equal intervals along each of the width direction and the feeding direction F of the hollow material Pm.
Similarly, in the lower inner wall 14a4, as shown in FIG. 2(b), a plurality of nozzle holes are lined up along the width direction to form a row. Each nozzle hole is formed at the center of the lower inner wall 14a4 in the width direction. As shown in FIG. 2(a), when viewed in a longitudinal section including the central axis CL, a plurality of rows of nozzle holes are lined up along the feeding direction F. Therefore, when the lower inner wall 14a4 is viewed from above, a plurality of nozzle holes are formed at equal intervals along each of the width direction and the feeding direction F of the hollow material Pm.

また、左内壁14a1においては、図2(b)に示すように、複数のノズル孔が高さ方向に沿って並んでおり、列を形成している。各ノズル孔は、左内壁14a1の高さ方向における上部に形成されている。そして、左内壁14a1を対向視した場合、送り方向Fに沿ってノズル孔の列が複数並んでいる。すなわち、左内壁14a1を対向視した場合、高さ方向及び送り方向Fのそれぞれに沿って複数のノズル孔が互いに等間隔を置いて形成されている。
同様に、右内壁14a2においても、図2(b)に示すように、複数のノズル孔が高さ方向に沿って並んでおり、列を形成している。各ノズル孔は、右内壁14a2の高さ方向における上部に形成されている。そして、右内壁14a2を対向視した場合、送り方向Fに沿ってノズル孔の列が複数並んでいる。すなわち、右内壁14a2を対向視した場合、高さ方向及び送り方向Fのそれぞれに沿って複数のノズル孔が互いに等間隔を置いて形成されている。
Further, in the left inner wall 14a1, as shown in FIG. 2(b), a plurality of nozzle holes are lined up along the height direction to form a row. Each nozzle hole is formed in the upper part of the left inner wall 14a1 in the height direction. When the left inner wall 14a1 is viewed from the opposite side, a plurality of rows of nozzle holes are lined up along the feeding direction F. That is, when the left inner wall 14a1 is viewed from the opposite side, a plurality of nozzle holes are formed at equal intervals along each of the height direction and the feeding direction F.
Similarly, in the right inner wall 14a2, as shown in FIG. 2(b), a plurality of nozzle holes are lined up along the height direction to form a row. Each nozzle hole is formed in the upper part of the right inner wall 14a2 in the height direction. When the right inner wall 14a2 is viewed from the opposite side, a plurality of rows of nozzle holes are lined up along the feeding direction F. That is, when the right inner wall 14a2 is viewed from the opposite side, a plurality of nozzle holes are formed at equal intervals along each of the height direction and the feeding direction F.

上記各ノズル孔は、それぞれから噴射される冷却水の中心線である噴射中心線cが中空素材Pmの外周面に対して交差するように形成されている。ここで、「交差」とは、外周面に対して噴射中心線cが所定の角度(0度超の角度)を持って交わることを意味するものであり、外周面に対して噴射中心線cが0度(接線方向)で接する場合を除く。
第3の位置Dで長手方向に直交する断面である図3(a)で見た場合、右内壁14a2に形成された全てのノズル孔の噴射中心線cが、中空素材Pmの外周面のうちの右側面に対して下方向きに傾斜するように交差している。ここで、各噴射中心線cが中空素材Pmの左側面に対してなす角度をφとした場合、この角度φは90度未満であり、20度~85度の範囲内から適宜選択可能である。よって、右内壁14a2の各ノズル孔から噴射された冷却水は、中空素材Pmの右側面に対してその上方から下方斜めに進む角度φで吹き付けられる。
Each of the nozzle holes is formed such that an injection center line c, which is a center line of the cooling water injected from each nozzle hole, intersects with the outer peripheral surface of the hollow material Pm. Here, "intersection" means that the injection center line c intersects with the outer peripheral surface at a predetermined angle (an angle of more than 0 degrees), and the injection center line c with respect to the outer peripheral surface except when they touch at 0 degrees (tangential direction).
When viewed in FIG. 3(a), which is a cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position D, the injection center line c of all the nozzle holes formed in the right inner wall 14a2 is within the outer peripheral surface of the hollow material Pm. It intersects the right side of the road so that it slopes downward. Here, if the angle that each injection center line c makes with the left side surface of the hollow material Pm is φ, this angle φ is less than 90 degrees and can be appropriately selected from within the range of 20 degrees to 85 degrees. . Therefore, the cooling water injected from each nozzle hole of the right inner wall 14a2 is sprayed onto the right side surface of the hollow material Pm at an angle φ that proceeds diagonally downward from above.

一方、中空素材Pmを平断面視した場合は図3(b)のようになり、上記各ノズル孔は、それぞれから噴射される冷却水の噴射中心線cが中空素材Pmの外周面に対して交差するように形成されている。すなわち、右内壁14a2に形成された全てのノズル孔の噴射中心線cが、中空素材Pmの外周面のうちの右側面に対して若干下方向きに傾斜するように交差している。ここで、各噴射中心線cが中空素材Pmの左側面に対してなす角度をθとした場合、この角度θは90度以下であり、45度~90度の範囲内から適宜選択可能である。よって、右内壁14a2の各ノズル孔から噴射された冷却水は、中空素材Pmの右側面に対してその上流側から下流側に斜めに進む角度θで吹き付けられる。 On the other hand, when the hollow material Pm is viewed in plan, it is as shown in FIG. formed to intersect. That is, the injection center lines c of all the nozzle holes formed in the right inner wall 14a2 intersect with the right side surface of the outer peripheral surface of the hollow material Pm so as to be inclined slightly downward. Here, if the angle that each injection center line c makes with respect to the left side surface of the hollow material Pm is θ, this angle θ is 90 degrees or less and can be appropriately selected from within the range of 45 degrees to 90 degrees. . Therefore, the cooling water injected from each nozzle hole of the right inner wall 14a2 is sprayed onto the right side surface of the hollow material Pm at an angle θ that advances obliquely from the upstream side to the downstream side.

前記角度φと前記角度θの関係について、図4を用いて説明する。図4は、右内壁14a2にある一つのノズル孔hから中空素材Pmの右側面に吹き付けられる冷却水の噴射中心線cを示す斜視図である。そして、XY平面が中空素材Pmの右側面を意味し、XZ平面が送り方向Fに直交する断面(あるいは中空素材Pmの長手方向に直交する断面)を意味し、YZ平面が水平面(あるいはXZ平面及びXZ平面の両方に直交する面)を意味する。点Oは、ノズル孔hから中空素材Pmの右側面に対して垂直に下ろした交点を示す。 The relationship between the angle φ and the angle θ will be explained using FIG. 4. FIG. 4 is a perspective view showing a jetting center line c of cooling water sprayed from one nozzle hole h in the right inner wall 14a2 to the right side surface of the hollow material Pm. The XY plane means the right side of the hollow material Pm, the XZ plane means the cross section perpendicular to the feeding direction F (or the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow material Pm), and the YZ plane means the horizontal plane (or the XZ plane and a plane perpendicular to both the XZ plane). Point O indicates the intersection point perpendicularly lowered from the nozzle hole h to the right side surface of the hollow material Pm.

この図4に示すように、噴射中心線cをXZ平面に投影した線がX軸に対してなす角度が、前記角度φである。また、噴射中心線cをYZ平面に投影した線がY軸に対してなす角度が、前記角度θである。
一方、従来構造の冷却装置から冷却水を噴射する場合の噴射中心線を、符号ccを用いて示す。従来の噴射中心線ccは、本実施形態のノズル孔hよりも近い位置から中空素材Pmの右側面に吹き付けられる冷却水の中心線である。この噴射中心線ccは、X軸方向に傾斜しておらず、その吹き付け位置がY軸上でかつ本実施形態の噴射中心線cよりも下流側に位置している。そして、噴射中心線ccがY軸となす角度θcは、本実施形態の角度θよりも小さくなっている。逆に言うと、本実施形態の噴射中心線cは、そのYZ平面への投影線がY軸となす角度θが、従来の角度θcよりも大きくなっている。すなわち、従来の噴射中心線ccは、冷却水の逆流防止を目的として角度θcを意図的に小さく設定しているため、XY平面に対して寝かせるように近付けた状態になっている。これに対し、本実施形態の噴射中心線cは、角度θを大きく設定しているため、XY平面に対して起こした状態になっている。
As shown in FIG. 4, the angle φ is the angle that a line obtained by projecting the injection center line c onto the XZ plane makes with the X axis. Further, the angle θ is the angle that a line obtained by projecting the injection center line c onto the YZ plane makes with the Y axis.
On the other hand, the injection center line when cooling water is injected from a cooling device having a conventional structure is indicated by the symbol cc. The conventional injection center line cc is the center line of the cooling water sprayed onto the right side surface of the hollow material Pm from a position closer to the nozzle hole h of the present embodiment. This jetting center line cc is not inclined in the X-axis direction, and its spraying position is located on the Y-axis and downstream of the jetting center line c of this embodiment. The angle θc between the injection center line cc and the Y-axis is smaller than the angle θ in this embodiment. Conversely, in the injection center line c of this embodiment, the angle θ between the projection line on the YZ plane and the Y axis is larger than the conventional angle θc. That is, in the conventional injection center line cc, the angle θc is intentionally set small for the purpose of preventing backflow of cooling water, so that the injection center line cc is placed close to the XY plane so as to lie flat. On the other hand, since the angle θ is set to be large, the injection center line c of this embodiment is raised with respect to the XY plane.

一方、XZ平面への投影線で見た場合、本実施形態の噴射中心線cは、従来の噴射中心線ccよりもX方向に吹き付け先を設定している分、角度φを意図的に小さくすることでXY平面に対して寝かせるように近付けた状態になっている。その結果、本実施形態の噴射中心線cは、従来の噴射中心線ccと略同じ長さを保ちながらもノズル孔hの位置をXY平面から離すことが可能となっている。つまり、従来のノズル孔hcの位置よりも中空素材Pmの右側面から離れた位置にノズル孔hを遠ざけることができ、その結果として冷却水噴射ノズル14aの右内壁14a2を中空素材Pmの右側面から遠ざけることが可能になっている。このように右内壁14a2から遠ざけることで、例えば中空素材Pmの右側面を凹面とする屈曲部を形成する場合に、右内壁14a2が中空素材Pmの右側面と干渉しにくくなる。また、右内壁14a2を中空素材Pmの右側面から遠ざけることで、右内壁14a2が中空素材Pmの右側面から受ける放射熱を低減することもできる。よって、冷却水噴射ノズル14aの健全性を高く維持し続けることもできる。 On the other hand, when viewed from the projection line onto the XZ plane, the injection center line c of this embodiment has an angle φ intentionally smaller than the conventional injection center line cc since the spray destination is set in the X direction. By doing so, it is placed close to the XY plane so that it lies flat. As a result, the jetting center line c of this embodiment maintains approximately the same length as the conventional jetting center line cc, while making it possible to move the nozzle hole h away from the XY plane. In other words, the nozzle hole h can be moved to a position farther away from the right side of the hollow material Pm than the position of the conventional nozzle hole hc, and as a result, the right inner wall 14a2 of the cooling water injection nozzle 14a can be moved from the right side of the hollow material Pm. It is now possible to move away from By keeping it away from the right inner wall 14a2 in this manner, the right inner wall 14a2 becomes less likely to interfere with the right side surface of the hollow material Pm, for example, when forming a bent portion in which the right side surface of the hollow material Pm is a concave surface. Further, by moving the right inner wall 14a2 away from the right side surface of the hollow material Pm, it is also possible to reduce the radiant heat that the right inner wall 14a2 receives from the right side surface of the hollow material Pm. Therefore, the health of the cooling water injection nozzle 14a can be maintained at a high level.

また、本実施形態の噴射中心線cは従来の噴射中心線ccと比べて長さが殆ど変わらないため、中空素材Pmの右側面に対する冷却水の吹き付け力も同等にすることができる。よって、中空素材Pmとの干渉を避けながらも同等の冷却能力を確保している。
さらに言うと、右内壁14a2における変形域のY軸に沿った最上流端位置をhuとした場合、本実施形態の噴射中心線cは、従来の噴射中心線ccと比べて吹き付け先をY軸方向において最上流端位置huに近付けることができる。よって、変形域のY軸方向に沿った寸法を短くできるため、右内壁14a2に凹状の屈曲部を形成する際の皺の発生を抑制することが可能としている。よって、加工皺の少ない高品質な中空屈曲部品Ppを製造することができる。
Further, since the jetting center line c of this embodiment has almost the same length as the conventional jetting center line cc, the spraying force of the cooling water to the right side surface of the hollow material Pm can be made the same. Therefore, the same cooling capacity is ensured while avoiding interference with the hollow material Pm.
Furthermore, when the most upstream end position along the Y axis of the deformation area in the right inner wall 14a2 is hu, the injection center line c of this embodiment has a spraying destination on the Y axis compared to the conventional injection center line cc. It is possible to approach the most upstream end position hu in the direction. Therefore, since the dimension of the deformation region along the Y-axis direction can be shortened, it is possible to suppress the generation of wrinkles when forming a concave bent portion on the right inner wall 14a2. Therefore, a high-quality hollow bent part Pp with few processing wrinkles can be manufactured.

前記角度φと前記角度θの関係について、図5を用いてさらに説明する。図5(a)は、図3(a)のE部拡大図である。また、図5(b)は、図3(b)のF部拡大図である。
図5(a)において、互いに上下方向に隣り合うノズル孔のうち、相対的に高い位置にあるノズル孔から噴射される冷却水の噴射中心線を符号ch、相対的に低い位置にあるノズル孔から噴射される冷却水の噴射中心線を符号clとする。図5(a)の視線で見た場合、噴射中心線chに沿って噴射されて中空素材Pmの右側面を冷却しながら流れ落ちていく冷却水に対し、その隣の噴射中心線clに沿って噴射されて中空素材Pmの右側面に向かう冷却水の行く手を遮っているように見えるが、実際は遮ってはいない。すなわち、噴射中心線chの冷却水は、中空素材Pmの右側面において紙面手前側に向かって流れ落ちていくため、その奥側を流れる噴射中心線clの冷却水と干渉することがない。
The relationship between the angle φ and the angle θ will be further explained using FIG. 5. FIG. 5(a) is an enlarged view of section E in FIG. 3(a). Further, FIG. 5(b) is an enlarged view of the F section in FIG. 3(b).
In FIG. 5(a), among the nozzle holes adjacent to each other in the vertical direction, the center line of the cooling water jetted from the nozzle hole located at a relatively high position is indicated by the symbol ch, and the nozzle hole located at a relatively low position is indicated by the symbol ch. The injection center line of the cooling water injected from the center is designated by the symbol cl. When viewed from the line of sight in FIG. 5(a), the cooling water is injected along the injection center line ch and flows down while cooling the right side of the hollow material Pm, while the cooling water flows down along the injection center line cl next to it. Although it appears to be blocking the path of the cooling water that is injected toward the right side of the hollow material Pm, it is not actually blocking it. That is, since the cooling water on the jetting center line ch flows down toward the front side of the paper on the right side surface of the hollow material Pm, it does not interfere with the cooling water on the jetting center line cl flowing on the back side thereof.

さらに、図5(b)において、送り方向Fに沿って互いに隣り合うノズル孔のうち、相対的に上流側の位置にあるノズル孔から噴射される冷却水の噴射中心線を符号cu、相対的に下流側の位置にあるノズル孔から噴射される冷却水の噴射中心線を符号cdとする。図5(b)の視線で見た場合、噴射中心線cu,cdの双方とも角度θが大きいため、送り方向Fに向かう力成分が小さく、やはり、噴射中心線cuに沿って流れる冷却水と噴射中心線cdに沿って流れる冷却水とが互いに干渉し合うことがない。
以上説明のように、冷却水噴射ノズル14aでは、右内壁14a2の各ノズル孔から流れる冷却水同士が互いに干渉して冷却効率を下げる虞を抑制可能としている。なお、以上の説明は右内壁14a2について説明したものであるが、左内壁14a1についても同様の作用効果が得られる。すなわち、左内壁14a1の各ノズル孔は、図2(b)に示すように冷却水の噴射方向が右内壁14a2に対して左右対称ではあるものの、それらの構成、作用、そして効果については右内壁14a2の各ノズル孔と同様であるため、図2~図5に関するそれらの重複説明を省略する。
Furthermore, in FIG. 5(b), the injection center line of the cooling water injected from the nozzle hole located at the relatively upstream position among the nozzle holes adjacent to each other along the feeding direction F is denoted by the symbol cu, and the relative The center line of the injection of cooling water injected from the nozzle hole located on the downstream side is denoted by the symbol cd. When viewed from the line of sight in FIG. 5(b), since the angle θ is large for both jet center lines cu and cd, the force component toward the feeding direction F is small, and the cooling water flowing along the jet center line cu is small. The cooling water flowing along the injection center line cd does not interfere with each other.
As described above, in the cooling water injection nozzle 14a, it is possible to suppress the possibility that the cooling water flowing from each nozzle hole of the right inner wall 14a2 interferes with each other and reduces the cooling efficiency. In addition, although the above description was about the right inner wall 14a2, the same effect can be obtained also for the left inner wall 14a1. That is, although each nozzle hole of the left inner wall 14a1 has a cooling water injection direction that is symmetrical with respect to the right inner wall 14a2 as shown in FIG. Since they are similar to each nozzle hole 14a2, their repeated explanation with respect to FIGS. 2 to 5 will be omitted.

また、本実施形態では図1の平面図に示したように水平方向にせん断曲げ加工して屈曲部を形成する形態としたため、冷却水噴射ノズル14aと干渉に関する問題が生じやすい左内壁14a1及び右内壁14a2について、第3の位置Dで前記長手方向に直交する断面において、各噴射中心線cを中空素材Pmの外周面に対して傾斜するように交差させる構成としている。一方、中空素材Pmは上下方向にせん断曲げ加工しないため、干渉の可能性が低い上内壁14a3、下内壁14a4については、図2(b)に示すように従来構造のノズル孔を採用してもよい。 Further, in this embodiment, as shown in the plan view of FIG. 1, since the bent portion is formed by shear bending in the horizontal direction, the left inner wall 14a1 and the right inner wall 14a1 and the right Regarding the inner wall 14a2, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position D, each injection center line c is configured to intersect with the outer circumferential surface of the hollow material Pm at an angle. On the other hand, since the hollow material Pm is not subjected to shear bending in the vertical direction, the upper inner wall 14a3 and the lower inner wall 14a4, where there is a low possibility of interference, can be formed using nozzle holes of the conventional structure as shown in FIG. 2(b). good.

[冷却装置の変形例]
中空素材Pmをその長手方向に垂直な断面で見て、例えばその四方から冷却水を吹き付ける場合、図6(a)~(d)に示す構成が考えられる。
まず、図6(a)では、左内壁14a1及び右内壁14a2の各ノズルから噴射する冷却水の向きを、図2(b)とは逆である下から上に向かって斜めに向けている。この形態においても、中空素材Pmの右側面及び左側面に対して各噴射中心線cが斜めに交差するように冷却水を噴射している。一方、図2(b)の形態と同様に、上内壁14a3、下内壁14a4については従来構造のノズル孔を採用している。
続く図6(b)は、図2(b)と同じ構成である。すなわち、左内壁14a1及び右内壁14a2の各ノズルから噴射する冷却水の向きを、上から下に向かって斜めに向けている。これにより、中空素材Pmの右側面及び左側面に対して各噴射中心線cが斜めに交差するように冷却水を噴射している。一方、上内壁14a3及び下内壁14a4については、従来構造のノズル孔を採用している。
[Modified example of cooling device]
When the hollow material Pm is viewed in a cross section perpendicular to its longitudinal direction and cooling water is sprayed from all sides thereof, the configurations shown in FIGS. 6(a) to 6(d) can be considered.
First, in FIG. 6(a), the direction of cooling water injected from each nozzle on the left inner wall 14a1 and the right inner wall 14a2 is directed diagonally from the bottom to the top, which is opposite to FIG. 2(b). Also in this embodiment, the cooling water is injected so that the respective injection center lines c obliquely intersect with the right side and left side surfaces of the hollow material Pm. On the other hand, similarly to the form of FIG. 2(b), nozzle holes of conventional structure are employed for the upper inner wall 14a3 and the lower inner wall 14a4.
The following FIG. 6(b) has the same configuration as FIG. 2(b). That is, the direction of the cooling water injected from each nozzle of the left inner wall 14a1 and the right inner wall 14a2 is directed diagonally from top to bottom. Thereby, the cooling water is injected to the right side surface and the left side surface of the hollow material Pm so that each injection center line c diagonally intersects with the right side surface and the left side surface. On the other hand, nozzle holes of conventional structure are employed for the upper inner wall 14a3 and the lower inner wall 14a4.

続く図6(c)では、左内壁14a1の各ノズル孔から噴射する冷却水の向きを下から上向きとする一方、右内壁14a2の各ノズル孔から噴射する冷却水の向きを上から下向きとしている。すなわち、左内壁14a1及び右内壁14a2間で冷却水の噴射方向を上下逆にしている。さらに、上内壁14a3の各ノズル孔から噴射する冷却水の向きを紙面右から紙面左向きとする一方、下内壁14a4の各ノズル孔から噴射する冷却水の向きを紙面左から紙面右向きとしている。よって、中空素材Pmの外周面の全面において紙面左回りに冷却水が吹き付けられている。その結果、図6(c)では、中空素材Pmの全外周面に対して各噴射中心線cが斜めに交差するように冷却水を噴射している。 In the subsequent FIG. 6(c), the direction of the cooling water injected from each nozzle hole in the left inner wall 14a1 is upward from below, while the direction of the cooling water injected from each nozzle hole in the right inner wall 14a2 is downward from above. . That is, the injection direction of the cooling water is reversed between the left inner wall 14a1 and the right inner wall 14a2. Further, the direction of the cooling water injected from each nozzle hole in the upper inner wall 14a3 is from the right in the drawing to the left in the drawing, while the direction of the cooling water injected from each nozzle hole in the lower inner wall 14a4 is from the left in the drawing to the right in the drawing. Therefore, the cooling water is sprayed counterclockwise in the drawing over the entire outer peripheral surface of the hollow material Pm. As a result, in FIG. 6(c), the cooling water is injected so that each injection center line c obliquely intersects the entire outer peripheral surface of the hollow material Pm.

続く図6(d)は、左内壁14a1及び右内壁14a2の各ノズルから噴射する冷却水の向きを、図6(b)と同様に上から下に向かって斜めに向けている。これにより、中空素材Pmの右側面及び左側面に対して各噴射中心線cが斜めに交差するように冷却水を噴射している。一方、上内壁14a3及び下内壁14a4については、図6(c)と同様に、上内壁14a3の各ノズル孔から噴射する冷却水の向きを紙面右から紙面左向きとする一方、下内壁14a4の各ノズル孔から噴射する冷却水の向きを紙面左から紙面右向きとしている。これにより、中空素材Pmの上面及び下面に対して各噴射中心線cが斜めに交差するように冷却水を噴射している。 In the subsequent FIG. 6(d), the direction of the cooling water injected from each nozzle of the left inner wall 14a1 and the right inner wall 14a2 is directed diagonally from top to bottom as in FIG. 6(b). Thereby, the cooling water is injected to the right side surface and the left side surface of the hollow material Pm so that each injection center line c diagonally intersects with the right side surface and the left side surface. On the other hand, regarding the upper inner wall 14a3 and the lower inner wall 14a4, the direction of the cooling water injected from each nozzle hole of the upper inner wall 14a3 is from the right to the left in the paper, and each of the lower inner walls 14a4 is The direction of the cooling water injected from the nozzle holes is from the left to the right in the paper. Thereby, the cooling water is injected so that each injection center line c obliquely intersects the upper surface and the lower surface of the hollow material Pm.

なお、図6(a)~(d)においては、矩形断面を持つ中空素材Pmをせん断曲げ加工する場合について説明したが、この形態のみに限らず、図6(e)に示すように円形断面を持つ中空素材Pmに対して冷却水噴射ノズル14aを適用してもよい。図6(e)では、図6(b)と同じ冷却水噴射ノズル14aを適用した場合を図示している。なお、同じく円形断面を持つ中空素材Pmを、従来構造の冷却装置により冷却する場合の一例を図6(f)に示す。同図に示すように、各噴射中心線cは、中空素材Pmの外周面に対して傾斜することなく直角に吹き付けられている。より具体的には、図4において説明した噴射中心線ccと同様のノズル孔を中空素材Pmの周囲に等角度間隔で配置するものであるが、当然ながら、この構成では、噴射中心線cを傾斜させることにより得られる上述の作用効果が得られない。これは図6(g)に示す矩形断面を持つ中空素材Pmに適用する場合も同様である。図6(g)に示すこの従来例では、中空素材Pmをその長手方向に垂直な断面で見たときに、冷却水を中空素材Pmの外周面に対して垂直に吹き付けている。しかし、この構成も、噴射中心線cを傾斜させることにより得られる上述の作用効果が得られない。
これら従来例に対し、図6(a)~(e)に示した形態では、図4を用いて説明した作用効果を得ることが可能であり、冷却水噴射ノズル14aと中空素材Pm間の干渉を確実に回避可能としている。
In addition, in FIGS. 6(a) to 6(d), the case where the hollow material Pm having a rectangular cross section is subjected to shear bending processing is explained, but this is not limited to this form. The cooling water injection nozzle 14a may be applied to the hollow material Pm having the following properties. FIG. 6(e) shows a case where the same cooling water injection nozzle 14a as in FIG. 6(b) is applied. Note that FIG. 6F shows an example in which a hollow material Pm having a circular cross section is similarly cooled by a cooling device having a conventional structure. As shown in the figure, each jetting center line c is sprayed at right angles to the outer circumferential surface of the hollow material Pm without being inclined. More specifically, the nozzle holes similar to the jet center line cc explained in FIG. 4 are arranged at equal angular intervals around the hollow material Pm. The above-mentioned effects obtained by tilting cannot be obtained. This also applies to the hollow material Pm having a rectangular cross section shown in FIG. 6(g). In this conventional example shown in FIG. 6(g), when the hollow material Pm is viewed in a cross section perpendicular to its longitudinal direction, the cooling water is sprayed perpendicularly to the outer peripheral surface of the hollow material Pm. However, this configuration also does not provide the above-mentioned effects obtained by tilting the injection center line c.
In contrast to these conventional examples, in the embodiments shown in FIGS. 6A to 6E, it is possible to obtain the effects described using FIG. 4, and the interference between the cooling water injection nozzle 14a and the hollow material Pm is reduced. is definitely avoidable.

また、上記実施形態及び図6の変形例では、冷却水噴射ノズル14aの中心線が、第3の位置Dにおける中空素材Pmの中心軸線CLと一致させて固定する場合について説明したが、この構成のみに限られない。例えば図7に示すように、冷却水噴射ノズル14aの中心線を、第3の位置Dにおける中空素材Pmの中心軸線CLに対して平面視あるいは側面視で交差するように傾動させてもよい。この傾動角度は、上述したように制御装置16で制御してもよい。この場合、図7(a)に示す直管焼き入れでは中心軸線CLに対して傾斜した被加熱部Hが形成される。同様に、図7(b)に示すせん断曲げ加工時においても、屈曲部に応じて傾斜した被加熱部Hを形成することができる。 Furthermore, in the above embodiment and the modified example of FIG. 6, the case where the center line of the cooling water injection nozzle 14a is fixed to coincide with the center axis CL of the hollow material Pm at the third position D has been described. It is not limited to only. For example, as shown in FIG. 7, the center line of the cooling water injection nozzle 14a may be tilted so as to intersect with the center axis CL of the hollow material Pm at the third position D in a plan view or a side view. This tilting angle may be controlled by the control device 16 as described above. In this case, in the straight pipe hardening shown in FIG. 7(a), a heated portion H that is inclined with respect to the central axis CL is formed. Similarly, during the shear bending process shown in FIG. 7(b), the heated portion H can be formed to be inclined according to the bent portion.

[中空屈曲部材の製造方法]
続いて、上記製造装置10を用いて中空素材Pmより中空屈曲部材Ppを製造する方法について、再び図1等を参照しながら以下に説明する。なお、本実施形態の冷却方法は、製造方法の一工程として含まれている。
[Method for manufacturing hollow bending member]
Next, a method of manufacturing a hollow bending member Pp from a hollow material Pm using the manufacturing apparatus 10 will be described below with reference to FIG. 1 and the like again. Note that the cooling method of this embodiment is included as one step of the manufacturing method.

まず、金属製の真直な中空管である中空素材Pmを製造装置10にセットする。すなわち、第1の位置Aで中空素材Pmを支持装置12により支持し、中空素材Pmの後端側を送り装置11にセットし、そして中空素材Pmの先端側を把持手段15a,15bで把持する。
この時、第1の位置Aより下流の第2の位置Bに加熱装置13の加熱コイル13aを配置させ、第2の位置Bより下流の第3の位置Cに冷却装置14の冷却水噴射ノズル14aを配置させる。また、加熱コイル13a及び冷却水噴射ノズル14aは、それぞれ、側面視及び平面視の双方において中心軸線CLに直交した状態に配置される。
上記設定のもと、加熱装置13による中空素材Pmの加熱を開始する。
First, a hollow material Pm, which is a straight hollow tube made of metal, is set in the manufacturing apparatus 10. That is, the hollow material Pm is supported by the support device 12 at the first position A, the rear end side of the hollow material Pm is set on the feeding device 11, and the leading end side of the hollow material Pm is gripped by the gripping means 15a, 15b. .
At this time, the heating coil 13a of the heating device 13 is placed at a second position B downstream from the first position A, and the cooling water injection nozzle of the cooling device 14 is placed at a third position C downstream from the second position B. 14a is placed. Moreover, the heating coil 13a and the cooling water injection nozzle 14a are each arranged in a state perpendicular to the central axis CL in both a side view and a plan view.
Under the above settings, heating of the hollow material Pm by the heating device 13 is started.

すなわち、中空素材Pmを第1の位置Aで支持しながら中空素材Pmの長手方向である送り方向Fへ送りつつ(送り工程)、第2の位置Bで中空素材Pmを部分的に加熱して被加熱部Hを形成し(加熱工程)、第3の位置Cで被加熱部Hの下流側に位置する中空素材Pmの一部を冷却する(冷却工程)。この時、把持手段15a,15bは、中空素材Pmの送り速度に同調して送り方向Fに向かって移動する。そのため、中空素材Pmは、せん断曲げや通常曲げを受けることなく、送り方向Fに向かって送られながら直管のまま焼き入れされる。 That is, while supporting the hollow material Pm at the first position A and feeding it in the feeding direction F which is the longitudinal direction of the hollow material Pm (feeding process), the hollow material Pm is partially heated at the second position B. A heated portion H is formed (heating step), and a part of the hollow material Pm located downstream of the heated portion H is cooled at the third position C (cooling step). At this time, the gripping means 15a, 15b move in the feeding direction F in synchronization with the feeding speed of the hollow material Pm. Therefore, the hollow material Pm is quenched as a straight pipe while being sent in the feeding direction F without being subjected to shear bending or normal bending.

続いて、せん断曲げ加工を行う位置に中空素材Pmが至った時点で、把持手段15a,15bによる把持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させてせん断曲げ加工を行い、中空素材Pmに屈曲部を形成する(曲げ工程)。具体的には、前記把持位置を、中空素材Pmの中心軸線CLを含む断面で見て、中空素材Pmの長手方向に沿った送り方向Fと中空素材Pmの長手方向に対して直交する方向との間にある傾斜方向に移動させる。この時のせん断曲げ加工箇所は、冷却水噴射ノズル14aからの冷却水で冷却されるため、焼き入れも同時に行われている。 Subsequently, when the hollow material Pm reaches the position where the shear bending process is performed, the gripping positions of the gripping means 15a and 15b are moved in two-dimensional or three-dimensional directions to perform the shear bending process, and the hollow material Pm is bent. (bending process). Specifically, when looking at the gripping position in a cross section including the central axis CL of the hollow material Pm, the feeding direction F along the longitudinal direction of the hollow material Pm and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow material Pm Move it in the direction of inclination between the two. At this time, the shear bending process location is cooled with cooling water from the cooling water injection nozzle 14a, so that quenching is also performed at the same time.

この冷却工程を行う際、本実施形態の冷却方法では、第3の位置Cで前記長手方向に直交する断面(図3(a))において、右内壁14a2にある各ノズル孔の噴射中心線cが、中空素材Pmの外周面のうちの右側面に対し傾斜して交差するように、冷却水を噴射する。このように噴射中心線cが傾斜しているノズル孔から噴射された冷却水は、中空素材Pmの右側面に対して斜めに吹き付けられ、前記右側面を冷却した後、上流側への逆流や他のノズル孔から噴射された冷却水との干渉を生じることなく、そのまま下方に向けて排出される。このようにして、中空素材Pmの曲げ外側となる右側面が冷却される。同時に、中空素材Pmの曲げ内側となる左側面も右側面と同様に冷却される。加えて、中空素材Pmの各面うち、曲げ方向ではない上面及び下面については干渉の問題が生じにくいため、図2(b)に示した通り、従来通りの冷却が行われる。 When performing this cooling process, in the cooling method of this embodiment, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction (FIG. 3(a)) at the third position C, the injection center line c of each nozzle hole in the right inner wall 14a2 is The cooling water is injected so as to obliquely intersect with the right side surface of the outer peripheral surface of the hollow material Pm. The cooling water injected from the nozzle hole whose injection center line c is inclined in this way is sprayed obliquely against the right side of the hollow material Pm, and after cooling the right side, it flows back upstream and The cooling water is discharged downward without interfering with the cooling water injected from other nozzle holes. In this way, the right side surface of the hollow material Pm, which is the outer side of the bend, is cooled. At the same time, the left side surface of the hollow material Pm, which is the inside of the bend, is also cooled in the same way as the right side surface. In addition, among the surfaces of the hollow material Pm, the upper and lower surfaces, which are not in the bending direction, are less prone to interference problems, and therefore are cooled in the conventional manner as shown in FIG. 2(b).

せん断曲げ加工が終了した後、把持手段15a,15bを、中空素材Pmを把持したままその位置を送り装置11の送り動作と同期させながら送り方向Fに向かって移動させる。これにより、中空素材Pmのうちでせん断曲げ加工を加えた箇所よりも上流側の範囲に焼き入れを行う。
中空素材Pmの焼き入れが最後まで終了したら、加熱コイル13aによる加熱を停止させ、加工済みの中空屈曲部品Ppを製造装置10から外して払い下げる。
以上に説明のように、送り工程、加熱工程、冷却工程、及び曲げ工程を含む一連の工程により、中空屈曲部品Ppが製造される。
After the shear bending process is completed, the gripping means 15a and 15b are moved in the feeding direction F while holding the hollow material Pm and synchronizing their positions with the feeding operation of the feeding device 11. As a result, the area of the hollow material Pm upstream of the location where the shear bending process has been applied is hardened.
When the quenching of the hollow material Pm is completed to the end, the heating by the heating coil 13a is stopped, and the processed hollow bent part Pp is removed from the manufacturing apparatus 10 and thrown away.
As described above, the hollow bent part Pp is manufactured through a series of steps including a feeding step, a heating step, a cooling step, and a bending step.

[冷却装置及び冷却方法の技術的効果]
以上に、本実施形態の冷却装置14及びこの冷却装置14を用いた冷却方法を説明した。続いて以下に、より理解を深めるためにまず図8,9を用いて従来の冷却装置の問題を説明し、その後に再び本実施形態の冷却装置14及び冷却方法の技術的効果について纏める。
[Technical effects of cooling device and cooling method]
The cooling device 14 of this embodiment and the cooling method using this cooling device 14 have been described above. Next, for better understanding, the problems of the conventional cooling device will first be explained using FIGS. 8 and 9, and then the technical effects of the cooling device 14 and the cooling method of this embodiment will be summarized again.

図8(a),(b)に示す従来技術では、冷却装置として一次冷却装置14A及び二次冷却装置14Bを備えた構成となっている。
図示されない送り装置により送られてきた中空素材Pmは、加熱装置13に備わる加熱コイル13aでまず急速加熱され、その直後に一次冷却装置14Aにより冷却され、さらにその後の二次冷却装置14Bにより冷却される。ここで、加熱コイル13aによる加熱と、一次冷却装置14Aによる冷却とによって形成される、中空素材Pmの長手方向に沿った温度分布により、被加熱部Hの加熱幅が決定される。なお、一次冷却は、中空素材Pmのうちの加熱された部分を加熱直後に冷却するものであり、中空素材Pmの外周面における冷却水の吹き付け位置により、変形域の終端位置が決定される。一方、二次冷却は、一次冷却で低下した材料温度をさらに低下させ、中空素材Pmの壁温の再上昇(復熱)を防ぐとともに、焼き入れなど熱処理のために必要な処理である。二次冷却装置14Bのノズルは、中空素材Pmのうち、一次冷却により既に冷却を受けた後の外周面に面するものであるため、外周面から受ける放射熱は小さい。一方、一次冷却装置14Aのノズルは、比較的高温の外周面に面する関係上、外周面から受ける放射熱は大きい。よって、一次冷却装置14Aでは、ノズルが受ける放射熱の影響を考慮した特段の配慮が必要である。なお、中空素材Pmの質量(熱容量)が小さい場合や生産速度(中空素材Pmの送り速度)が低い場合には、二次冷却装置14Bを省略する場合もある。
図8(b)に示すこの従来例では、中空素材Pmをその長手方向に垂直な断面で見たときに、冷却水を中空素材Pmの外周面に対して垂直に吹き付けている。しかし、この構成では、幅広い製品態様に対応出来てかつ生産速度を上げるためには、放射熱の考慮など、上述した課題を解決する必要があった。
The conventional technology shown in FIGS. 8(a) and 8(b) has a configuration including a primary cooling device 14A and a secondary cooling device 14B as cooling devices.
The hollow material Pm sent by a feeding device (not shown) is first rapidly heated by a heating coil 13a provided in the heating device 13, immediately thereafter cooled by a primary cooling device 14A, and further cooled by a subsequent secondary cooling device 14B. Ru. Here, the heating width of the heated portion H is determined by the temperature distribution along the longitudinal direction of the hollow material Pm, which is formed by heating by the heating coil 13a and cooling by the primary cooling device 14A. Note that the primary cooling is to cool the heated portion of the hollow material Pm immediately after heating, and the end position of the deformation region is determined by the spraying position of the cooling water on the outer peripheral surface of the hollow material Pm. On the other hand, secondary cooling further lowers the material temperature lowered by primary cooling, prevents the wall temperature of the hollow material P from rising again (recuperation), and is a process necessary for heat treatment such as quenching. Since the nozzle of the secondary cooling device 14B faces the outer peripheral surface of the hollow material Pm that has already been cooled by the primary cooling, the radiant heat received from the outer peripheral surface is small. On the other hand, the nozzle of the primary cooling device 14A receives a large amount of radiant heat from the outer circumferential surface because it faces a relatively high temperature outer circumferential surface. Therefore, in the primary cooling device 14A, special consideration must be given to the influence of radiant heat received by the nozzle. Note that if the mass (heat capacity) of the hollow material Pm is small or the production rate (feeding speed of the hollow material Pm) is low, the secondary cooling device 14B may be omitted.
In this conventional example shown in FIG. 8(b), when the hollow material Pm is viewed in a cross section perpendicular to its longitudinal direction, cooling water is sprayed perpendicularly to the outer peripheral surface of the hollow material Pm. However, with this configuration, in order to be able to respond to a wide range of product types and increase production speed, it was necessary to solve the above-mentioned problems such as consideration of radiant heat.

さらに、他の従来技術に係る冷却装置14Cを図9に示す。図9(a)は、この一次冷却装置14Cをその下流側から対向視したものであり、中空素材Pmの周囲に並ぶようにノズル孔が複数形成されている。そして、図9(b),(c)に示すように、冷却水は、送り方向Fに対して入射角θで噴射される。
図9(b),(c)に示す様に、冷却装置14Cに備わるノズルの第一の噴射孔から噴射された冷却水は、中空素材Pmの送り方向に沿った下流側に向かって流れる。中空素材Pmの被加熱部Hの外周面に接した冷却水は、外周面の表面温度を低下させるが、核沸騰から膜沸騰に移行し、その冷却能力が急激に低下する。効率の良い冷却を行うためには、第一の噴射孔に隣接する第二の噴射孔から噴射された冷却水が、第一の噴射孔から噴射された冷却水により形成された沸騰膜を破り、中空素材Pmの外周面に直接接触しなければならない。
Furthermore, another conventional cooling device 14C is shown in FIG. FIG. 9A shows this primary cooling device 14C viewed from the downstream side, and a plurality of nozzle holes are formed so as to be lined up around the hollow material Pm. Then, as shown in FIGS. 9(b) and 9(c), the cooling water is injected at an incident angle θ with respect to the feeding direction F.
As shown in FIGS. 9(b) and 9(c), the cooling water injected from the first injection hole of the nozzle provided in the cooling device 14C flows toward the downstream side along the feeding direction of the hollow material Pm. The cooling water in contact with the outer circumferential surface of the heated portion H of the hollow material Pm lowers the surface temperature of the outer circumferential surface, but the temperature shifts from nucleate boiling to film boiling, and its cooling capacity rapidly decreases. In order to perform efficient cooling, the cooling water injected from the second injection hole adjacent to the first injection hole must break the boiling film formed by the cooling water injected from the first injection hole. , must be in direct contact with the outer peripheral surface of the hollow material Pm.

したがって、第二の噴射孔から噴射される冷却水には、第一の噴射孔から噴射されて外周面上を下流方向に流れる冷却水の沸騰厚を突き破るだけの圧力が必要である。図示しないが、第三の噴射孔、第四の噴射孔、・・・のそれぞれから噴射される冷却水も同様な状況となる。したがって、下流に向かうほど、外周面に沿って下流側に流れる水膜が厚くなる。そして、各噴射孔から噴射された冷却水はこの厚い水膜を破って外周面に至ることで、中空素材Pmを冷却しなくてはならない。そのため、高圧で大量の冷却水が必要となる。この問題は、通常曲げ加工及びせん断曲げ加工の何れを行う場合においても同様である。 Therefore, the cooling water injected from the second injection hole needs to have enough pressure to break through the boiling thickness of the cooling water that is injected from the first injection hole and flows downstream on the outer peripheral surface. Although not shown, the same situation applies to the cooling water injected from each of the third injection hole, the fourth injection hole, and so on. Therefore, the further downstream the water film that flows downstream along the outer peripheral surface becomes thicker. The cooling water injected from each injection hole must cool the hollow material Pm by breaking through this thick water film and reaching the outer peripheral surface. Therefore, a large amount of high-pressure cooling water is required. This problem is the same whether normal bending or shear bending is performed.

従来の冷却方法においては、冷却水の入射角θを大きくすると、衝突圧力が高まって高い冷却能力を得ることができる。しかし、冷却水の入射角θを大きくすると、外周面に当たった冷却水が中空素材Pmの進行方向とは逆方向に流れやすくなる。このような逆流が発生すると、冷却水の着水位置付近の温度分布が、中空素材Pmの周方向あるいは長手方向において一定でなくなる。この場合、得られる中空屈曲部品Ppの機械的性質が均一でなくなったり、形状が不均一になったりするため、冷却水の逆流を避けることが必要である。 In the conventional cooling method, when the incident angle θ of the cooling water is increased, the collision pressure is increased and a high cooling capacity can be obtained. However, when the incident angle θ of the cooling water is increased, the cooling water hitting the outer peripheral surface tends to flow in a direction opposite to the traveling direction of the hollow material Pm. When such a backflow occurs, the temperature distribution near the landing position of the cooling water becomes inconsistent in the circumferential direction or the longitudinal direction of the hollow material Pm. In this case, the mechanical properties of the obtained hollow bent part Pp become non-uniform or the shape becomes non-uniform, so it is necessary to avoid backflow of cooling water.

一方、従来の冷却方法においては、皺のない中空屈曲部品Ppを得るためには、加熱幅を小さくすることが有効である。また、せん断曲げ加工においても、均一な成形を確保するためには、加熱幅を小さくすることが有効である。すなわち、従来法においては、図9(b)の距離L1をできるだけ小さくすることが必要である。しかしながら、距離L1を小さくするためには、同図に示す距離L0及び距離L2を小さくする必要がある。しかし、冷却装置における冷却水の噴射孔の加工上及び構造上の制約から、距離L0を小さくすることは容易ではない。また、角度θを大きくすることは逆流抑制の観点から制約がある。一方、中空素材Pmの外周面とノズルとの距離L2を小さくすると、曲げ変形時における中空素材Pmの曲げ内周面がノズルに干渉する虞がある。 On the other hand, in the conventional cooling method, it is effective to reduce the heating width in order to obtain a wrinkle-free hollow bent part Pp. Also, in shear bending, it is effective to reduce the heating width in order to ensure uniform shaping. That is, in the conventional method, it is necessary to make the distance L1 in FIG. 9(b) as small as possible. However, in order to reduce the distance L1, it is necessary to reduce the distance L0 and distance L2 shown in the figure. However, it is not easy to reduce the distance L0 due to processing and structural limitations of the cooling water injection holes in the cooling device. Further, there are restrictions on increasing the angle θ from the viewpoint of suppressing backflow. On the other hand, if the distance L2 between the outer circumferential surface of the hollow material Pm and the nozzle is made small, there is a possibility that the bent inner circumferential surface of the hollow material Pm may interfere with the nozzle during bending deformation.

以上説明のように、従来の冷却装置では、中空素材Pmとの干渉、中空素材Pmの被加熱部Hからの放射熱への熱対策、中空素材Pmを屈曲させる際の皺の発生防止等々、様々な課題が生じていた。これに対し、本実施形態の冷却装置14は以下の構成を採用することによって課題を解決可能としている。
(1)すなわち、本実施形態の冷却装置14は、金属製の中空素材Pmをその長手方向に沿って第1の位置Aで支持しながら送る送り装置(送り機構)11と、第1の位置Aよりも下流の第2の位置Bで中空素材Pmを加熱する加熱コイル13aと、第2の位置Bよりも下流の第3の位置Cで中空素材Pmに冷却水(冷却媒体)を噴射する複数のノズル孔を有する冷却水噴射ノズル14aを備えた冷却装置14と、中空素材Pmを、第3の位置Cよりも下流の第4の位置Dで把持し、把持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させて中空素材Pmに屈曲部を形成するせん断力付与装置(屈曲加工部)15と、を備える中空屈曲部品の製造装置10に用いられる。そして、この冷却装置14は、第3の位置Cで前記長手方向に直交する断面において、各ノズル孔のうちの少なくとも一つの噴射中心線cが、中空素材Pmの外周面に対して傾斜するように交差している。
As explained above, in the conventional cooling device, interference with the hollow material Pm, heat countermeasures against radiant heat from the heated portion H of the hollow material Pm, prevention of wrinkles when bending the hollow material Pm, etc. Various issues arose. In contrast, the cooling device 14 of this embodiment can solve the problem by adopting the following configuration.
(1) That is, the cooling device 14 of the present embodiment includes a feeding device (feeding mechanism) 11 that feeds a hollow metal material Pm while supporting it at a first position A along its longitudinal direction; A heating coil 13a heats the hollow material Pm at a second position B downstream from A, and a cooling water (cooling medium) is injected to the hollow material Pm at a third position C downstream from the second position B. The cooling device 14 equipped with a cooling water injection nozzle 14a having a plurality of nozzle holes and the hollow material Pm are gripped at a fourth position D downstream from the third position C, and the gripping position is set in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction. It is used in an apparatus 10 for manufacturing a hollow bent part, which includes a shearing force applying device (bending processing section) 15 that moves in the original direction to form a bent part in the hollow material Pm. The cooling device 14 is configured such that, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position C, at least one jet center line c of each nozzle hole is inclined with respect to the outer circumferential surface of the hollow material Pm. intersects with.

上記(1)に記載の冷却装置14によれば、噴射中心線cが傾斜しているノズル孔から噴射された冷却水は、中空素材Pmの外周面に対して斜めに吹き付けられる。ここで、このノズル孔を第1噴射孔とし、第1噴射孔よりも外周面に対する吹き付け位置が下流側であるノズル孔を第2噴射孔とし、そして第3の位置Cで長手方向に直交する断面において見た場合を説明する。本構成では、第1噴射孔の噴射中心線cが、中空素材Pmの外周面に対して傾斜するように交差している。すなわち、この傾斜の角度をφとした場合、角度φを90度よりも小さくして第1噴射孔の噴射中心線cを外周面に近付けて寝かせている。これにより、第1噴射孔から噴射される冷却水は、第2噴射孔から噴射される冷却水やさらにはその下流に対して他の噴射孔から吹き付けられる他の冷却水との干渉を回避できる。このように冷却水間の干渉を回避できるので、第1噴射孔から噴出された冷却水が送り方向の上流側へ逆流し難くなる。よって、今度は第3の位置Cにおいて中空素材Pmの中心軸線CLを含む断面で見た場合、中空素材Pmの外周面に対して第1噴射孔の噴射中心線がなす角度θを大きくとり、噴射中心線cを従来のように寝かせることなく立たせることができる。このように角度θを大きくとることで、第1噴射孔の位置を中空素材Pmの外周面から遠ざけて配置しても、第1噴射孔から噴射する冷却水の吹き付け位置を、送り方向において上流側に移動させて被加熱部Hに近付けられる。その結果、被加熱部Hの送り方向に沿った寸法を短くして屈曲部における皺の発生を防止できると共に、冷却装置14が中空素材Pmと干渉することも防止できる。 According to the cooling device 14 described in (1) above, the cooling water injected from the nozzle hole whose injection center line c is inclined is sprayed obliquely onto the outer circumferential surface of the hollow material Pm. Here, this nozzle hole is defined as the first injection hole, the nozzle hole whose spraying position with respect to the outer peripheral surface is downstream than the first injection hole is defined as the second injection hole, and the third position C is orthogonal to the longitudinal direction. The case when viewed in cross section will be explained. In this configuration, the injection center line c of the first injection hole intersects with the outer circumferential surface of the hollow material Pm so as to be inclined. That is, when the angle of this inclination is φ, the angle φ is made smaller than 90 degrees so that the injection center line c of the first injection hole lies close to the outer circumferential surface. Thereby, the cooling water injected from the first injection hole can avoid interference with the cooling water injected from the second injection hole and furthermore, the other cooling water sprayed downstream from other injection holes. . Since interference between the cooling waters can be avoided in this way, the cooling water jetted from the first injection holes is less likely to flow back upstream in the feeding direction. Therefore, when viewed in a cross section including the central axis CL of the hollow material Pm at the third position C, the angle θ formed by the injection center line of the first injection hole with respect to the outer peripheral surface of the hollow material Pm is set to be large. The injection center line c can be made to stand up without having to lie down as in the conventional case. By setting a large angle θ in this way, even if the first injection hole is located away from the outer circumferential surface of the hollow material Pm, the cooling water spraying position injected from the first injection hole can be adjusted upstream in the feeding direction. It can be moved to the side and brought closer to the heated part H. As a result, it is possible to shorten the dimension of the heated portion H along the feeding direction to prevent wrinkles from occurring at the bent portion, and it is also possible to prevent the cooling device 14 from interfering with the hollow material Pm.

(2)さらに、上記(1)に記載の冷却装置14において、前記外周面である前記屈曲部の曲げ内側面に対し、前記噴射中心線が傾斜するように交差していてもよい。
上記(2)に記載の冷却装置14の場合、曲げ内側面に対して吹き付けられた冷却水は、中空素材Pmの略幅方向に向かいながら曲げ内側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して前記略幅方向に排出される。ここで、従来構造であれば、曲げ内側面は冷却装置との干渉を起こしやすい。しかし、本冷却装置14では、上述した理由により、曲げ内側面とノズル孔との間におけるクリアランスを従来構造のものよりも大きく確保出来るので、これらの間における干渉を確実に避けることができる。
(2) Furthermore, in the cooling device 14 described in (1) above, the injection center line may obliquely intersect with the bent inner surface of the bent portion, which is the outer peripheral surface.
In the case of the cooling device 14 described in (2) above, the cooling water sprayed onto the bent inner surface hits the bent inner surface while heading generally in the width direction of the hollow material Pm, cools it, and then leaves immediately. It is discharged in the substantially width direction. Here, in the conventional structure, the bent inner surface is likely to interfere with the cooling device. However, in the present cooling device 14, for the reason mentioned above, it is possible to secure a larger clearance between the bent inner surface and the nozzle hole than in the conventional structure, so that interference between them can be reliably avoided.

(3)上記(2)に記載の冷却装置14において、せん断曲げ加工により形成された前記屈曲部の前記曲げ内側面に対し、噴射中心線cが傾斜するように交差していてもよい。
上記(3)に記載の冷却装置14の場合、せん断曲げ加工により形成された曲げ内側面に対して吹き付けられた冷却水は、中空素材Pmの略幅方向に向かいながら曲げ内側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して前記略幅方向に排出される。ここで、せん断曲げ加工の場合は通常曲げ加工の場合よりも急角度で中空素材Pmが屈曲されるため、ノズル孔との干渉が生じやすい。しかし、本冷却装置14では、上述した理由により、せん断曲げ加工であっても、曲げ内側面と冷却装置14との間における干渉を確実に避けることができる。
(3) In the cooling device 14 described in (2) above, the injection center line c may obliquely intersect with the bent inner surface of the bent portion formed by shear bending.
In the case of the cooling device 14 described in (3) above, the cooling water sprayed onto the bent inner surface formed by the shear bending process hits the bent inner surface while heading in the approximate width direction of the hollow material Pm to cool it. After that, it is immediately separated and discharged in the substantially width direction. Here, in the case of shear bending, since the hollow material Pm is bent at a steeper angle than in the case of normal bending, interference with the nozzle hole is likely to occur. However, in the present cooling device 14, interference between the bent inner surface and the cooling device 14 can be reliably avoided even during shear bending for the reasons described above.

(4)後述の図10(a)に例示するように、上記(2)又は上記(3)に記載の冷却装置14において、前記曲げ内側面が、中空素材Pmの一対の外側面のうちの一方であり、中空素材Pmを第3の位置Cにおいて前記断面で見て、前記一方の外側面に対し、噴射中心線cが斜め下方に向かって交差するように構成してもよい。
上記(4)に記載の冷却装置14の場合、曲げ内側面である外側面に対して吹き付けられた冷却水は、外側面に当たってこれを冷却した後、直ちに離脱して下方に向かって排出される。このときの冷却水は、重力によって下向きの力を受けるので、より確実に排出される。
(4) As illustrated in FIG. 10(a) described below, in the cooling device 14 described in (2) or (3) above, the bent inner surface is one of the pair of outer surfaces of the hollow material Pm. On the other hand, when the hollow material Pm is viewed in the cross section at the third position C, the injection center line c may be configured to intersect the one outer surface diagonally downward.
In the case of the cooling device 14 described in (4) above, the cooling water sprayed against the outer surface, which is the bent inner surface, hits the outer surface and cools it, and then immediately separates and is discharged downward. . At this time, the cooling water is subjected to a downward force due to gravity, so that it can be discharged more reliably.

(5)後述の図10(c)に例示するように、上記(2)又は上記(3)に記載の冷却装置14において、前記曲げ内側面が、前記中空素材の上面であり、中空素材Pmを第3の位置Cにおいて前記断面で見て、前記上面に対し、噴射中心線cが斜めに交差するように構成してもよい。
上記(5)に記載の冷却装置14の場合、曲げ内側面である上面に対して吹き付けられた冷却水は、上面に当たってこれを冷却した後、直ちに上面の側方に離脱してから重力により下方に向かって排出される。よって、この形態においても、冷却水をより確実に排出できる。
(5) As illustrated in FIG. 10(c) described below, in the cooling device 14 described in (2) or (3) above, the bent inner surface is the upper surface of the hollow material, and the hollow material Pm When viewed in the cross section at the third position C, the injection center line c may be configured to intersect diagonally with the upper surface.
In the case of the cooling device 14 described in (5) above, the cooling water sprayed against the upper surface, which is the bent inner surface, hits the upper surface and cools it, and then immediately leaves to the side of the upper surface and then downwards due to gravity. is ejected towards. Therefore, also in this form, the cooling water can be discharged more reliably.

(6)本実施形態の冷却方法は、金属製の中空素材Pmをその長手方向に沿って第1の位置Aで支持しながら送る送り工程と、第1の位置Aよりも下流の第2の位置Bで中空素材Pmを加熱する加熱工程と、第2の位置Bよりも下流の第3の位置Cで中空素材Pmに向かって複数のノズル孔から冷却水を噴射する冷却工程と、第3の位置Cよりも下流の第4の位置Dで中空素材Pmを把持し、把持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させて中空素材Pmに屈曲部を形成する曲げ工程と、を有する中空屈曲部品の製造方法における前記冷却工程で用いられる。そして、この冷却方法では、第3の位置Cで前記長手方向に直交する断面において、各ノズル孔のうちの少なくとも一つの噴射中心線cが、中空素材Pmの外周面に対し傾斜して交差するように、冷却水を噴射する。
上記(6)に記載の冷却方法によれば、上記(1)に記載の冷却装置14と同じ作用効果を得ることが出来る。
(6) The cooling method of the present embodiment includes a feeding process in which a hollow metal material Pm is fed while being supported at a first position A along its longitudinal direction, and a second process downstream from the first position A. a heating step of heating the hollow material Pm at position B; a cooling step of injecting cooling water from a plurality of nozzle holes toward the hollow material Pm at a third position C downstream from the second position B; a bending step of gripping the hollow material Pm at a fourth position D downstream from the position C of the hollow material Pm, and moving the gripping position in a two-dimensional direction or three-dimensional direction to form a bent part in the hollow material Pm. It is used in the cooling step in the method for manufacturing bent parts. In this cooling method, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position C, at least one injection center line c of each nozzle hole intersects with the outer circumferential surface of the hollow material Pm at an angle. Inject cooling water.
According to the cooling method described in (6) above, the same effects as the cooling device 14 described in (1) above can be obtained.

(7)上記(6)に記載の冷却方法において、前記外周面である前記屈曲部の曲げ内側面に対し、噴射中心線cが傾斜して交差するように、冷却水を噴射してもよい。
上記(7)に記載の冷却方法によれば、上記(2)に記載の冷却装置14と同じ作用効果を得ることが出来る。
(7) In the cooling method described in (6) above, the cooling water may be injected to the bending inner surface of the bent portion, which is the outer circumferential surface, so that the injection center line c intersects at an angle. .
According to the cooling method described in (7) above, the same effects as the cooling device 14 described in (2) above can be obtained.

(8)上記(7)に記載の冷却方法において、せん断曲げ加工により形成された前記屈曲部の前記曲げ内側面に対し、噴射中心線cを傾斜して交差させるように、冷却媒体cを噴射してもよい。
上記(8)に記載の冷却方法によれば、上記(3)に記載の冷却装置14と同じ作用効果を得ることが出来る。
(8) In the cooling method described in (7) above, the cooling medium c is injected so that the injection center line c obliquely intersects the bent inner surface of the bent part formed by shear bending. You may.
According to the cooling method described in (8) above, the same effect as the cooling device 14 described in (3) above can be obtained.

(9)図10(a)に例示したように、上記(7)又は上記(8)に記載の冷却方法において、前記曲げ内側面が、中空素材Pmの一対の外側面のうちの一方であり、中空素材Pmを第3の位置Cにおいて前記断面で見て、前記一方の外側面に対し、噴射中心線cを斜め下方に向かって交差させるように、冷却水を噴射してもよい。
上記(9)に記載の冷却方法によれば、上記(4)に記載の冷却装置14と同じ作用効果を得ることが出来る。
(9) As illustrated in FIG. 10(a), in the cooling method described in (7) or (8) above, the bent inner surface is one of the pair of outer surfaces of the hollow material Pm. When the hollow material Pm is viewed in the cross section at the third position C, cooling water may be injected onto the one outer surface so that the injection center line c intersects diagonally downward.
According to the cooling method described in (9) above, the same effects as the cooling device 14 described in (4) above can be obtained.

(10)図10(c)に例示したように、上記(7)又は上記(8)に記載の冷却方法において、前記曲げ内側面が、中空素材Pmの上面であり、中空素材Pmを第3の位置Cにおいて前記断面で見て、前記上面に対し、噴射中心線cを斜めに交差させるように、冷却水を噴射してもよい。
上記(10)に記載の冷却方法によれば、上記(5)に記載の冷却装置14と同じ作用効果を得ることが出来る。
(10) As illustrated in FIG. 10(c), in the cooling method described in (7) or (8) above, the bent inner surface is the upper surface of the hollow material Pm, and the hollow material Pm is The cooling water may be injected so as to diagonally intersect the injection center line c with respect to the upper surface when viewed in the cross section at position C.
According to the cooling method described in (10) above, the same effects as the cooling device 14 described in (5) above can be obtained.

[第1実施例]
図1に示したせん断曲げ加工装置10に二次冷却装置を装備した上で、ψ=45度のせん断曲げ焼入れを実施した。0.2%炭素鋼からなる高さ30mm、幅50mm、板厚1.0mmの中空素材Pmを用意し、せん断曲げ加工後の全長が1200mmとなる中空屈曲部品Ppを製造した。この製造の際、冷却水ノズルとして本発明構造を有するものと従来構造を有するものとのそれぞれを使い分けて比較した。最高加熱温度を950℃とし、同等の硬度が得られる冷却水量を調査した。ここで、冷却水量は一次冷却と二次冷却を含めたトータルの水量であり、従来法に対する比率を表1に示す。また、熱電対を中空素材Pmの内面に貼り付けてその温度を測定し、時間-温度チャートと中空素材Pmの送り速度とから、800℃以上となる領域の長手方向長さを加熱幅として算出した。
[First example]
The shear bending apparatus 10 shown in FIG. 1 was equipped with a secondary cooling device, and shear bending hardening was performed at ψ=45 degrees. A hollow material Pm made of 0.2% carbon steel and having a height of 30 mm, a width of 50 mm, and a plate thickness of 1.0 mm was prepared, and a hollow bent part Pp having a total length of 1200 mm after shear bending was manufactured. During this manufacturing, cooling water nozzles having the structure of the present invention and those having the conventional structure were used and compared. The maximum heating temperature was set to 950°C, and the amount of cooling water that would give the same hardness was investigated. Here, the amount of cooling water is the total amount of water including primary cooling and secondary cooling, and Table 1 shows the ratio with respect to the conventional method. In addition, a thermocouple is attached to the inner surface of the hollow material Pm to measure its temperature, and from the time-temperature chart and the feed rate of the hollow material Pm, the length in the longitudinal direction of the area where the temperature is 800°C or more is calculated as the heating width. did.

Figure 2023140799000002
Figure 2023140799000002

表1における発明例1,2は、曲げ方向を右方向として、曲げ内周側に対応する右面の冷却水ノズルに本発明構造を適用し、他の上下面および左面は従来のノズル構造を適用した。
発明例3は、曲げ方向を上方向として、曲げ内周側に対応する上面の冷却水ノズルに本発明構造を適用し、左右面および下面は従来のノズル構造を適用した。
また、発明例4は、曲げ方向を下方向として、曲げ内周側に対応する下面に冷却水ノズルに本発明構造を適用し、左右面および上面は従来のノズル構造を適用した。
さらに、発明例5は、曲げ方向を左右方向として、曲げ内周側に対応する左右面に冷却水ノズルに本発明構造を適用し、上下面は従来のノズル構造を適用した。
比較例1については、上下左右面に従来のノズル構造を適用した。
上記構成の下、それぞれについてせん断曲げを実施した。
Invention examples 1 and 2 in Table 1, with the bending direction being rightward, the structure of the present invention is applied to the cooling water nozzle on the right side corresponding to the inner circumferential side of the bend, and the conventional nozzle structure is applied to the other upper and lower surfaces and the left side. did.
In Invention Example 3, with the bending direction being upward, the structure of the present invention was applied to the cooling water nozzle on the upper surface corresponding to the inner peripheral side of the bend, and the conventional nozzle structure was applied to the left and right surfaces and the lower surface.
Further, in Invention Example 4, the structure of the present invention was applied to the cooling water nozzle on the lower surface corresponding to the inner circumferential side of the bend, with the bending direction being downward, and the conventional nozzle structure was applied to the left and right surfaces and the upper surface.
Further, in Invention Example 5, the bending direction is the left-right direction, and the structure of the present invention is applied to the cooling water nozzle on the left and right surfaces corresponding to the inner circumferential side of the bend, and the conventional nozzle structure is applied to the upper and lower surfaces.
Regarding Comparative Example 1, the conventional nozzle structure was applied to the upper, lower, left, and right surfaces.
Shear bending was performed for each of the above configurations.

比較例1では、全ての曲げ方向において中空素材Pmと冷却装置との間における接触が発生し、曲げ加工を中断した。一方、発明例1~5については、一次冷却装置の内周面と中空素材Pmの外周面との間におけるギャップ(図9(b)に示した距離L2)を従来構造の2.5倍程度に設定できた。そのため、全ての製造条件で中空素材Pm及び冷却水ノズル間の接触が発生せず、良好な中空屈曲部品Ppが得られた。また、ギャップ(図9(b)に示した距離L2)を大きくとることで、中空素材Pmからの放射熱の影響も大幅に低下でき、冷却水ノズルの耐久性も高まった。
さらに、発明例1~5においては、接触の危険がない曲げ方向以外にある従来ノズルにおいてはギャップ(図9(b)に示した距離L2)を小さくすることが可能になり、加熱幅も比較例と比較して減少できた。
In Comparative Example 1, contact between the hollow material Pm and the cooling device occurred in all bending directions, and the bending process was interrupted. On the other hand, for Invention Examples 1 to 5, the gap between the inner circumferential surface of the primary cooling device and the outer circumferential surface of the hollow material Pm (distance L2 shown in FIG. 9(b)) is approximately 2.5 times that of the conventional structure. I was able to set it to . Therefore, under all manufacturing conditions, contact between the hollow material Pm and the cooling water nozzle did not occur, and a good hollow bent part Pp was obtained. Moreover, by increasing the gap (distance L2 shown in FIG. 9(b)), the influence of radiant heat from the hollow material Pm can be significantly reduced, and the durability of the cooling water nozzle is also increased.
Furthermore, in Invention Examples 1 to 5, it is possible to reduce the gap (distance L2 shown in FIG. 9(b)) in the conventional nozzle located in a direction other than the bending direction where there is no risk of contact, and the heating width is also compared. It was possible to reduce it compared to the example.

発明例1,2間を比較すると、中空素材Pmの右側面に噴射された冷却水は、発明例1では下方に流れ排出されるため、冷却水の排出効率が高くなり、発明例2に比較して冷却水の水量の減少はやや大きかった。
同様に、発明例3,4間を比較すると、発明例3では冷却水が下方に流れて排出されるため、冷却水の排出効率が高くなり、発明例4に比較して冷却水の水量の減少はやや大きかった。
本発明例1~3は、全て冷却水量を大幅に減少することができた。さらに、左右曲げを実施する発明例5では、本発明構造を左右側面に配置するため、さらに、排出の効率が高くなり、冷却水量はさらに減少している。
Comparing Invention Examples 1 and 2, the cooling water injected to the right side of the hollow material Pm flows downward in Invention Example 1 and is discharged, so the cooling water discharge efficiency is high, compared to Invention Example 2. The decrease in the amount of cooling water was somewhat large.
Similarly, when comparing Invention Examples 3 and 4, in Invention Example 3, the cooling water flows downward and is discharged, so the cooling water discharge efficiency is higher, and the amount of cooling water is reduced compared to Invention Example 4. The decrease was somewhat large.
In all invention examples 1 to 3, the amount of cooling water could be significantly reduced. Furthermore, in Inventive Example 5 in which left and right bending is performed, the structure of the present invention is arranged on the left and right sides, so that the efficiency of discharge is further increased and the amount of cooling water is further reduced.

[第2実施例]
図11に示した熱間曲げ加工装置100を用いて焼入れを実施した。0.2%炭素鋼からなる高さ20mm、幅20mm、板厚1.2mmの中空素材Pmを用意し、曲げ加工後の全長が800mmとなる中空屈曲部品Ppを製造した。この製造の際、冷却水ノズルとして本発明構造を有するものと従来構造を有するものとのそれぞれを使い分けて比較した。評価方法は第1実施例と同様である。結果を下表2に示す。
[Second example]
Hardening was performed using the hot bending apparatus 100 shown in FIG. A hollow material Pm made of 0.2% carbon steel and having a height of 20 mm, a width of 20 mm, and a plate thickness of 1.2 mm was prepared, and a hollow bent part Pp having a total length of 800 mm after bending was manufactured. During this manufacturing, cooling water nozzles having the structure of the present invention and those having the conventional structure were used and compared. The evaluation method is the same as in the first example. The results are shown in Table 2 below.

Figure 2023140799000003
Figure 2023140799000003

発明例6,7では、上下左右4面の冷却水ノズルに本発明構造を適用した。曲げ方向は、上下方向および左右方向の4方向である。比較例2については、上下左右4面の冷却水ノズルに従来構造のノズルを適用し、発明例に対応する曲げ方向で曲げ加工を実施した。
発明例6,7では、一次冷却装置の内周面と中空素材Pmの外周面との間におけるギャップ(図9(b)に示した距離L2)を、上下左右4面の冷却水ノズル全てにおいて従来構造の2.5倍程度に設定できた。そのため、中空素材Pmにおける加熱幅も比較例2と比較して大幅に小さくできた。また、距離L2を大きくとることで、冷却水ノズルが受ける放射熱の影響も大幅に低下でき、冷却水ノズルの耐久性も高まった。さらに、発明例6,7においては、冷却水が送り方向である下流方向には流れず、上下方向及び左右方向に排出され、大幅に冷却水排出効率が高くなった。その結果、発明例6,7では、比較例2に比べて、冷却に必要となる冷却水の大幅な減少が認められた。
In invention examples 6 and 7, the structure of the present invention was applied to cooling water nozzles on four sides, top, bottom, left and right. The bending directions are four directions: an up-down direction and a left-right direction. For Comparative Example 2, nozzles with a conventional structure were applied to the four cooling water nozzles on the upper, lower, left, and right sides, and bending was performed in the bending direction corresponding to the invention example.
In invention examples 6 and 7, the gap between the inner circumferential surface of the primary cooling device and the outer circumferential surface of the hollow material Pm (distance L2 shown in FIG. 9(b)) is set at all four cooling water nozzles on the upper, lower, left, and right sides. It was possible to set the structure to about 2.5 times that of the conventional structure. Therefore, the heating width in the hollow material Pm was also significantly reduced compared to Comparative Example 2. Furthermore, by increasing the distance L2, the influence of radiant heat on the cooling water nozzle can be significantly reduced, and the durability of the cooling water nozzle is also increased. Furthermore, in Inventive Examples 6 and 7, the cooling water did not flow in the downstream direction, which is the feeding direction, but was discharged in the vertical and horizontal directions, and the cooling water discharge efficiency was significantly increased. As a result, in Inventive Examples 6 and 7, compared to Comparative Example 2, a significant decrease in the amount of cooling water required for cooling was observed.

[第3実施例]
図1に示したせん断曲げ加工装置10を用いて、ψ=35度のせん断曲げ焼入れを実施した。0.2%炭素鋼からなる外径25.4mm、板厚1.2mmの円管である中空素材Pmを用意し、せん断曲げ加工後の全長が1200mmとなる中空屈曲部品Ppを製造した。その際、下表3に示す冷却方法を行いながら左右曲げ試験を行なった。評価方法は第1実施例と同様である。結果を下表3に示す。
[Third example]
Using the shear bending apparatus 10 shown in FIG. 1, shear bend hardening at ψ=35 degrees was performed. A hollow material Pm, which is a circular tube made of 0.2% carbon steel and having an outer diameter of 25.4 mm and a plate thickness of 1.2 mm, was prepared, and a hollow bent part Pp having a total length of 1200 mm after shear bending was manufactured. At that time, a left-right bending test was conducted while performing the cooling method shown in Table 3 below. The evaluation method is the same as in the first example. The results are shown in Table 3 below.

Figure 2023140799000004
Figure 2023140799000004

比較例3では、図6(f)に示した従来構造の冷却水ノズルを用いた。すなわち、比較例3の冷却パターンは、周方向に軸対称であり、長手方向入射角度θを40度、幅方向入射角度φを90度とした。
発明例8では、図6(e)に示した本発明構造の冷却水ノズルを用いた。すなわち、上下面及び左右面における長手方向入射角度θと幅方向入射角度φのそれぞれを表3に示すように付与した。冷却水は、左右面の冷却水ノズルでは上方から下方に流れ、そのまま製品から離脱させた。
比較例3では、中空素材Pmと冷却水ノズルとの間で接触が発生したため、加工を中断した。一方、発明例8では、一次冷却装置の内周面と中空素材Pmの外周面との間におけるギャップ(図9(b)に示した距離L2)を、従来構造の2倍程度に設定できた。そのため、中空素材Pmと冷却水ノズルとの間における接触が発生せず、良好な製品が得られた。また、距離L2を大きくとることで、冷却水ノズルが受ける放射熱の影響も大幅に低下でき、冷却水ノズルの耐久性も高まった。加えて、発明例8では、比較例3に比べて、冷却に必要となる冷却水の減少が認められた。
In Comparative Example 3, a cooling water nozzle with a conventional structure shown in FIG. 6(f) was used. That is, the cooling pattern of Comparative Example 3 was axially symmetrical in the circumferential direction, and the incident angle θ in the longitudinal direction was 40 degrees, and the incident angle φ in the width direction was 90 degrees.
In Invention Example 8, a cooling water nozzle having the structure of the present invention shown in FIG. 6(e) was used. That is, the longitudinal incident angle θ and the widthwise incident angle φ on the upper and lower surfaces and the left and right surfaces were given as shown in Table 3, respectively. The cooling water flowed from the top to the bottom through the cooling water nozzles on the left and right sides, and was allowed to leave the product as it was.
In Comparative Example 3, contact occurred between the hollow material Pm and the cooling water nozzle, so processing was interrupted. On the other hand, in invention example 8, the gap between the inner peripheral surface of the primary cooling device and the outer peripheral surface of the hollow material Pm (distance L2 shown in FIG. 9(b)) could be set to about twice that of the conventional structure. . Therefore, contact between the hollow material Pm and the cooling water nozzle did not occur, and a good product was obtained. Furthermore, by increasing the distance L2, the influence of radiant heat on the cooling water nozzle can be significantly reduced, and the durability of the cooling water nozzle is also increased. In addition, in Inventive Example 8, compared to Comparative Example 3, a decrease in the amount of cooling water required for cooling was observed.

[第4実施例]
本発明者らは、金属管の直径(矩形断面の場合には曲げ方向の辺の長さ)の1~2倍、あるいは、それ以下の曲げ半径の曲げ部を有する高強度の製品を実用化可能なせん断曲げ加工に適用する冷却装置を、国際公開第2021/172242号で提案した。その内容を本発明構造に実際に組み合わせた一次冷却装置が図7に示したものである。この装置構成では、本発明構造を適用することによって、一次冷却装置を小型化し、製品との接触を避けることができた。具体的には、この一次冷却装置を図1に示したせん断曲げ加工装置10を用いて、ψ=90度のせん断曲げ焼入れを実施した。
0.2%炭素鋼からなる外径25.4mm、板厚1.2mmの円管である中空素材Pmを用意し、せん断曲げ加工後の全長が700mmとなる中空屈曲部品Ppを製造した。その際、下表4に示す冷却方法を行いながら試験を行なった。評価方法は第1実施例と同様である。結果を下表4に示す。
[Fourth example]
The present inventors have commercialized a high-strength product that has a bent portion with a bending radius that is 1 to 2 times the diameter of the metal tube (the length of the side in the bending direction in the case of a rectangular cross section) or less. A cooling device applicable to possible shear bending processing was proposed in International Publication No. 2021/172242. A primary cooling device in which the contents are actually combined with the structure of the present invention is shown in FIG. In this device configuration, by applying the structure of the present invention, it was possible to downsize the primary cooling device and avoid contact with the product. Specifically, using the shear bending apparatus 10 shown in FIG. 1 as this primary cooling device, shear bending hardening was performed at ψ=90 degrees.
A hollow material Pm, which is a circular tube made of 0.2% carbon steel and having an outer diameter of 25.4 mm and a plate thickness of 1.2 mm, was prepared, and a hollow bent part Pp having a total length of 700 mm after shear bending was manufactured. At that time, the test was conducted while performing the cooling method shown in Table 4 below. The evaluation method is the same as in the first example. The results are shown in Table 4 below.

Figure 2023140799000005
Figure 2023140799000005

比較例4では、全ての曲げ方向において中空素材Pmと冷却水ノズルとの間で干渉が発生したため、加工を中断した。
一方、発明例9,10ではそのような干渉が生じることなく、良好な結果を得た。
In Comparative Example 4, processing was interrupted because interference occurred between the hollow material Pm and the cooling water nozzle in all bending directions.
On the other hand, in Inventive Examples 9 and 10, no such interference occurred and good results were obtained.

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

10 せん断曲げ加工装置(製造装置)
11 送り装置(送り機構)
13a 加熱コイル
14 冷却装置
15 せん断力付与装置(屈曲加工部)
A 第1の位置
B 第2の位置
C 第3の位置
c 噴射中心線
D 第4の位置
Pm 中空屈曲部品
10 Shear bending equipment (manufacturing equipment)
11 Feeding device (feeding mechanism)
13a Heating coil 14 Cooling device 15 Shearing force applying device (bending part)
A First position B Second position C Third position c Injection center line D Fourth position Pm Hollow bending part

Claims (10)

金属製の中空素材をその長手方向に沿って第1の位置で支持しながら送る送り機構と、
前記第1の位置よりも下流の第2の位置で前記中空素材を加熱する加熱コイルと、
前記第2の位置よりも下流の第3の位置で前記中空素材に冷却媒体を噴射する複数のノズル孔を有する冷却装置と、
前記中空素材を、前記第3の位置よりも下流の第4の位置で把持し、把持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させて前記中空素材に屈曲部を形成する屈曲加工部と、
を備える中空屈曲部品の製造装置に用いられる、前記冷却装置であって、
前記第3の位置で前記長手方向に直交する断面において、前記各ノズル孔のうちの少なくとも一つの噴射中心線が、前記中空素材の外周面に対して傾斜するように交差している
ことを特徴とする冷却装置。
a feeding mechanism that feeds a metal hollow material while supporting it at a first position along its longitudinal direction;
a heating coil that heats the hollow material at a second position downstream of the first position;
a cooling device having a plurality of nozzle holes that inject a cooling medium into the hollow material at a third position downstream from the second position;
a bending section that grips the hollow material at a fourth position downstream from the third position and moves the gripping position in a two-dimensional direction or three-dimensional direction to form a bent part in the hollow material;
The cooling device used in a hollow bending component manufacturing device comprising:
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position, at least one jet center line of each nozzle hole intersects with the outer circumferential surface of the hollow material so as to be inclined. Cooling device.
前記外周面である前記屈曲部の曲げ内側面に対し、前記噴射中心線が傾斜するように交差している
ことを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。
The cooling device according to claim 1, wherein the injection center line obliquely intersects with the bent inner surface of the bent portion, which is the outer peripheral surface.
せん断曲げ加工により形成された前記屈曲部の前記曲げ内側面に対し、前記噴射中心線が傾斜するように交差している
ことを特徴とする請求項2に記載の冷却装置。
3. The cooling device according to claim 2, wherein the injection center line obliquely intersects the bent inner surface of the bent portion formed by shear bending.
前記曲げ内側面が、前記中空素材の一対の外側面のうちの一方であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記一方の外側面に対し、前記噴射中心線が斜め下方に向かって交差している;
ことを特徴とする請求項2または3に記載の冷却装置。
the bent inner surface is one of a pair of outer surfaces of the hollow material;
When the hollow material is viewed in the cross section at the third position, the jet center line intersects the one outer surface diagonally downward;
The cooling device according to claim 2 or 3, characterized in that:
前記曲げ内側面が、前記中空素材の上面であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記上面に対し、前記噴射中心線が斜めに交差している;
ことを特徴とする請求項2または3に記載の冷却装置。
the bent inner surface is the upper surface of the hollow material;
When the hollow material is viewed in the cross section at the third position, the jetting center line obliquely intersects the upper surface;
The cooling device according to claim 2 or 3, characterized in that:
金属製の中空素材をその長手方向に沿って第1の位置で支持しながら送る送り工程と、
前記第1の位置よりも下流の第2の位置で前記中空素材を加熱する加熱工程と、
前記第2の位置よりも下流の第3の位置で前記中空素材に向かって複数のノズル孔から冷却媒体を噴射する冷却工程と、
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把持し、把持位置を二次元方向又は三次元方向に移動させて前記中空素材に屈曲部を形成する曲げ工程と、
を有する中空屈曲部品の製造方法における前記冷却工程で用いられる冷却方法であって、
前記第3の位置で前記長手方向に直交する断面において、前記各ノズル孔のうちの少なくとも一つの噴射中心線が、前記中空素材の外周面に対し傾斜して交差するように、前記冷却媒体を噴射する
ことを特徴とする冷却方法。
a feeding step of feeding the metal hollow material while supporting it at a first position along its longitudinal direction;
a heating step of heating the hollow material at a second position downstream from the first position;
a cooling step of injecting a cooling medium from a plurality of nozzle holes toward the hollow material at a third position downstream from the second position;
a bending step of gripping the hollow material at a fourth position downstream from the third position and moving the gripping position in a two-dimensional direction or three-dimensional direction to form a bent part in the hollow material;
A cooling method used in the cooling step in a method for manufacturing a hollow bent part, comprising:
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction at the third position, the cooling medium is supplied so that at least one jetting center line of each nozzle hole intersects the outer circumferential surface of the hollow material at an angle. A cooling method characterized by jetting.
前記外周面である前記屈曲部の曲げ内側面に対し、前記噴射中心線が傾斜して交差するように、前記冷却媒体を噴射する
ことを特徴とする請求項6に記載の冷却方法。
7. The cooling method according to claim 6, wherein the cooling medium is injected so that the injection center line obliquely intersects the bent inner surface of the bent portion, which is the outer circumferential surface.
せん断曲げ加工により形成された前記屈曲部の前記曲げ内側面に対し、前記噴射中心線を傾斜して交差させるように、前記冷却媒体を噴射する
ことを特徴とする請求項7に記載の冷却方法。
The cooling method according to claim 7, characterized in that the cooling medium is injected to the bent inner surface of the bent portion formed by shear bending so that the injection center line intersects at an angle. .
前記曲げ内側面が、前記中空素材の一対の外側面のうちの一方であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記一方の外側面に対し、前記噴射中心線を斜め下方に向かって交差させるように、前記冷却媒体を噴射する;
ことを特徴とする請求項7または8に記載の冷却方法。
the bent inner surface is one of a pair of outer surfaces of the hollow material;
When the hollow material is viewed in the cross section at the third position, the cooling medium is injected onto the one outer surface so that the injection center line intersects diagonally downward;
The cooling method according to claim 7 or 8, characterized in that.
前記曲げ内側面が、前記中空素材の上面であり;
前記中空素材を前記第3の位置において前記断面で見て、前記上面に対し、前記噴射中心線を斜めに交差させるように、前記冷却媒体を噴射する;
ことを特徴とする請求項7または8に記載の冷却方法。
the bent inner surface is the upper surface of the hollow material;
Injecting the cooling medium so that the injection center line obliquely intersects the upper surface when the hollow material is viewed in the cross section at the third position;
The cooling method according to claim 7 or 8, characterized in that.
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