JP5804015B2 - 補正機能を有する屈曲部材の製造装置および屈曲部材の製造方法 - Google Patents
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Description
図7に示すように、この曲げ加工装置1は、基本的に、支持手段2、2によりその軸方向へ移動自在に支持された金属材3を上流側から下流側へ向けて送り装置4により送りながら、支持手段2、2の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて屈曲部材5を製造するものである。すなわち、支持手段2、2の下流で高周波加熱コイル6により金属材3を部分的に焼入れが可能な温度域に急速に加熱するとともに高周波加熱コイル6の下流に配置される水冷装置7により金属材3を急冷する。そして、金属材3を送りながら支持可能であるロール対8a、8aを少なくとも一組有する可動ローラダイス8の位置を二次元又は三次元で変更して金属材3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、金属材3に曲げ加工を行う。このため、曲げ加工装置1によれば、高い作業能率で屈曲部材5を製造することができる。
図8及び図9に示すように、この曲げ加工は、図8に示すように、反対方向へ二回曲げ加工(曲げ半径R1、R2)を行うものである。幅W0、高さH0の矩形断面の異形管9aに曲げ加工を行うと、曲げ加工後の製品である屈曲部材9bの幅は曲げ加工前の幅W0よりも微小量ΔW減少してW1(=W0−ΔW)となる。また、曲げ加工の内周側であるB側の高さHBは、曲げ加工前の高さH0に比較して微小量ΔH増加する(HB=H0+ΔH)のに対し、曲げ加工の外周側であるA側の高さHAは曲げ加工前の高さH0に比較して微小量ΔH’減少する(HA=H0−ΔH’)。
これらの本発明では、補正加工が、素材に与えられる曲げモーメント、第2の位置で行われる素材の加熱、または、第3の位置で行われる素材の冷却のうちの少なくとも一つに起因して発生する寸法誤差を相殺するように、行われることが望ましい。本発明によれば、円形閉断面形状の素材のみならず、扁平閉断面形状の素材に対しても優れた寸法精度で曲げ加工を行って屈曲部材を製造することができる。特に、扁平閉断面形状の素材は、素材に与えられる曲げモーメント、第2の位置で行われる素材の加熱、または、第3の位置で行われる素材の冷却の少なくとも一つに起因して発生する寸法変化を予測することが極めて困難であるため、本発明は産業上特に有用である。
図1に示すように、この製造装置10は、支持手段11と、補正加工手段14と、加工手段12と、計測手段13とを備えるので、これらの構成要素を順次説明する。
図1に示すように、はじめに、中空の円形の閉断面形状15aを有するとともに長手方向へ一体に構成される鋼製の長尺の素材である鋼管15を、送り装置16によりその長手方向へ送る。
補正加工手段14は、鋼管15の送り方向について後述する加工手段12よりも上流側に配置される。この製造装置10における補正加工手段14は、対向配置される上下一対の水平ロール18a、18bによって、構成される。このような水平ロール18a、18bは、特定の型式のものに限定する必要はなく、この種の加工に供される周知慣用のロールを用いればよい。例えば、多角形あるいは異形の鋼管を用いた場合には、3方ロール、4方ロールなどとして、補正を行えばよい。
加工手段12は、中間部材20に曲げ加工を行って屈曲部材21を製造する。すなわち、この中間部材20の送り方向について第1の位置Aよりも下流の第2の位置Bにおいて送られる中間部材20を、高周波加熱装置22により部分的に加熱する。
さらに、高周波加熱装置22の上流側に少なくとも1つ以上設けられる中間部材20の予熱手段を併用することによって、送り出される中間部材20の一部をその周方向へ不均一に加熱することもできる。このようにして、中間部材20は、高周波加熱装置22により、部分的に急速に加熱される。
一般的には、熱処理された部分は、硬度が上昇しているため、図5(a)に示すように、図4(a)に示す寸法変化が発生した屈曲部材21に対しては、上下一対の鼓状の水平ロール25a、25bおよび左右一対の鼓状の垂直ロール26a、26bを備える圧下装置24による圧下を行う形状矯正や、また、図5(b)に示すように、図4(b)に示す寸法変化が発生した屈曲部材21に対しては、図示しない上型および下型27bを備えるプレス機27による圧下を行う形状矯正を行うこととなるが、このような対策では、発生した寸法誤差を適正な値に補正することは極めて難しい。
把持手段を、中間部材20における少なくとも一対の長辺19、19と略平行な面内で二次元または三次元に移動することにより、後述する図6に実線で示す屈曲部材21を製造することができるが、この把持手段を捻じるように移動するとともにこれに高周波加熱装置22および冷却装置23を同調させて動作させることにより、同じく図6に破線で示す形状の屈曲部材21を製造することもできる。このように捻じり部を形成することにより、中間部材20の剛性をさらに高めることができる。さらに、把持手段を上下方向にも移動するとともにこれに高周波加熱装置22および冷却装置23を同調させて動作させることにより、図6に一点鎖線で示す、面外変形した形状の屈曲部材21を製造することもできる。
計測手段13は、加工手段12により曲げ加工を行われた部分の三次元形状を計測するためのものであり、特定の型式のものには限定されない。また、計測手段としてはレーザー等を利用した非接触の三次元計測機が好ましいが、加工形状によっては一次元計測機、二次元計測機や接触式等、等しく適用可能である。
はじめに、閉断面形状を有するとともに長手方向へ一体に構成される長尺の素材である鋼管15が、送り装置16によりその長手方向へ相対的に送られながら、水平ロール18a、18bによって、対向して配置される一対の長辺19、19を有する中空の扁平閉断面形状20aを有する鋼製の長尺の中間部材20に加工される。
同図に示すように、この屈曲部材21は、長手方向へ一体に構成される鋼製の長尺の部材である。屈曲部材21は、対向して配置される一対の長辺19、19を有する中空の扁平閉断面形状20aを、その長手方向の全域で有する。
さらに、この屈曲部材21は、長手方向へ向けて少なくとも第1の部分33および第2の部分34を備え、第1の部分33に含まれる一対の長辺19、19と、第2の部分34に含まれる一対の長辺19、19とが互いに異なる平面内に存在するように、第1の部分33と第2の部分34との間にねじり部35や、あるいは曲げ部36を有していてもよい。図6において、屈曲部材21が破線で示す輪郭を有する場合がねじり部35を有する場合であり、屈曲部材21が一点鎖線で示す輪郭を有する場合が曲げ部36を有する場合である。
さらに、本発明では、図2や図4を参照しながら説明したように、曲げモーメントを与えられることによる寸法変化と、加熱や冷却の不均一が原因と考えられる寸法変化とをいずれも加味して、曲げ加工後の幅、高さが目標寸法W0’、高さH0’となるように、曲げ加工前の扁平閉断面形状の各部寸法を決定することにより、極めて高い寸法精度を有する屈曲部材21を製造することもできる。
(i)自動車のサスペンションのロアーアームやブレーキペダルといった自動車の強度部材、
(ii)自動車の各種レインフォース、ブレース等の補強部材、
(iii)サイドメンバー、サスペンションマウントメンバー、ピラー、サイドシル等の自動車の構造部材、
(iv)自転車や自動二輪車等のフレーム、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
このようにして、本発明に係る製造装置10によれば、曲げ加工を行われた屈曲部材21における曲げ加工部の三次元形状を計測し、三次元形状の計測結果に基づいて、この屈曲部材21の後に曲げ加工を行われる中間部材20の、曲げ加工前の三次元形状を補正する補正加工を行うので、優れた寸法精度を有する屈曲部材21を製造することが可能になる。
2 支持手段
3 金属材
4 送り装置
5 屈曲部材
6 高周波加熱コイル
7 水冷装置
8 可動ロールダイス
8a ロール
9a 異形管
9b 屈曲部材
10 本発明に係る製造装置
11 支持手段
11a、11b 従動ロール
12 加工手段
13 計測手段
14 補正加工手段
15 鋼管
15a 閉断面形状
16 送り装置
17 つかみ部
18a、18b 水平ロール
19 長辺
20 中間部材
20a 扁平閉断面形状
21 屈曲部材
21a〜21d 辺
21e〜21h 頂点
22 高周波加熱装置
23 冷却装置
24 圧下装置
25a、25b 水平ロール
26a 26b垂直ロール
27 プレス機
27b 下型
28 可動ローラダイス
28a 可動ロール
29a、29b、29c 計測部
30 演算制御部
31 面
32 屈曲部
33 第1の部分
34 第2の部分
35 ねじり部
36 曲げ部
Claims (4)
- 矩形または扁平の閉断面形状を有するとともに長手方向へ一体に構成される金属製の長尺の素材を、その長手方向へ相対的に送りながら第1の位置において支持する支持手段と、
該素材の送り方向について前記第1の位置よりも下流の第2の位置において送られる素材を部分的に加熱し、素材の送り方向について前記第2の位置よりも下流の第3の位置において前記第2の位置で加熱された部分を冷却するとともに、素材の送り方向について前記第3の位置よりも下流の領域で、前記素材を把持する把持手段の位置を、二次元または三次元で変更して、前記素材における前記加熱された部分に曲げモーメントを与えることによって該素材に曲げ加工を行って屈曲部材を製造する加工手段と、
前記素材の送り方向について前記加工手段よりも上流に配置され、前記曲げ加工を行われた屈曲部材における曲げ加工部の三次元形状の計測結果に基づいて、前記屈曲部材の後に曲げ加工を行われる素材の、曲げ加工前の三次元形状を補正する補正加工を行う補正加工手段と
を備えることを特徴とする補正機能を有する屈曲部材の製造装置。 - 矩形または扁平の閉断面形状を有するとともに長手方向へ一体に構成される金属製の長尺の素材を、その長手方向へ相対的に送りながら第1の位置において支持し、該素材の送り方向について前記第1の位置よりも下流の第2の位置において送られる素材を部分的に加熱し、素材の送り方向について前記第2の位置よりも下流の第3の位置において前記第2の位置で加熱された部分を冷却するとともに、素材の送り方向について前記第3の位置よりも下流の領域で、前記素材を把持する把持手段の位置を、二次元または三次元で変更して、前記素材における前記加熱された部分に曲げモーメントを与えることによって前記素材に曲げ加工を行う屈曲部材の製造方法であって、
前記曲げ加工を行われた屈曲部材における曲げ加工部の三次元形状を計測し、該三次元形状の計測結果に基づいて、前記屈曲部材の後に曲げ加工を行われる素材の、曲げ加工前の三次元形状を補正する補正加工を行うこと
を特徴とする屈曲部材の製造方法。 - 前記補正加工は、前記第2の位置よりも上流に配置された一対のロールにより、行われる請求項2に記載された屈曲部材の製造方法。
- 前記補正加工は、前記素材に与えられる前記曲げモーメント、前記第2の位置で行われる前記素材の加熱、または、前記第3の位置で行われる前記素材の冷却のうちの少なくとも一つに起因して発生する寸法誤差を相殺するように、行われる請求項2または請求項3に記載された屈曲部材の製造方法。
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