中空弯曲部件的制造方法以及中空弯曲部件的制造装置与流程

本发明涉及中空弯曲部件的制造方法以及中空弯曲部件的制造装置。

背景技术：

1、作为汽车、各种机械等的强度部件、加强部件或者构造部件，使用具有中空的弯曲形状的金属制部件。对于该中空弯曲部件要求轻量且高强度等。以往，这种中空弯曲部件例如通过冷弯曲加工、冲压加工品的焊接、厚板的冲裁或者锻造等来制造。但是，在这些制造方法中，所制造的中空弯曲部件的轻量化以及高强度化存在极限。

2、近年来，如专利文献3等所公开的那样，正在研究通过管材液压成型法来制造中空弯曲部件。但是，管材液压成型法为冷成型，因此高强度材的成型存在极限。

3、鉴于这种现状，本发明人根据专利文献1进行了与弯曲加工装置相关的发明。图8是表示该弯曲加工装置100的概要的说明图。

4、如图8所示，在弯曲加工装置100中，一边将金属制的中空原料pm向箭头f方向进给，一边通过配置在下游位置的辊模104进行弯曲加工，而制造中空弯曲部件pp。即，在支承单元101的下游位置处通过高频加热线圈102将中空原料pm局部快速加热到能够淬火的温度区域，并且通过配置在高频加热线圈102下游的水冷装置103将中空原料pm急冷。然后，将一边支承一边进给中空原料pm的辊模104向三维方向(根据情况向二维方向)移动，对中空原料pm的被加热的部分施加弯曲力矩，由此对中空原料pm进行弯曲加工。根据该弯曲加工装置100，能够以较高的作业效率来制造高强度的中空弯曲部件pp。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开第2006/093006号

8、专利文献2：国际公开第2011/024741号

9、专利文献3：国际公开第2011/99592号

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、在汽车、各种机械等所使用的中空弯曲部件中，存在具有各种形状的中空弯曲部件。存在具有弯曲部的弯曲半径例如为金属管的直径(在矩形截面的情况下为弯曲方向的边的长度)的1～2倍或者其以下的弯曲部的多种中空弯曲部件。

3、在通过专利文献1的方法进行弯曲加工以形成弯曲半径较小的弯曲部的情况下，有可能在弯曲部的内周侧产生褶皱或者弯曲部的外周侧的板厚大幅度减少而发生断裂。因此，难以制造上述那样的具有弯曲半径较小的弯曲部的中空弯曲部件。

4、为了解决这些课题，本发明人进行了与专利文献2所公开的剪切加工装置相关的发明。

5、如图9所示，该剪切加工装置200具备第1支承单元201、加热单元202、冷却单元203以及把持单元204。参照图9，第1支承单元201一边将金属制的中空原料pm向其长度方向相对地进给一边在位置a1支承该中空原料pm。加热单元202在位置b1局部地加热中空原料pm。冷却单元203在处于比位置b1靠下游的位置c1冷却中空原料pm的加热部分。把持单元204在处于比位置c1靠下游的位置d1，一边对中空原料pm进行定位一边使把持部沿着二维方向或者三维方向移动，由此对中空原料pm的加热部分施加剪切力。由此，形成剪切加工部，得到中空弯曲部件。

6、根据剪切加工装置200，能够对中空原料pm的加热部分进行剪切加工和热处理(基于冷却的淬火)。并且，根据剪切加工装置200，能够以低成本可靠地量产具有弯曲半径较小的弯曲部的高强度的中空弯曲部件。

7、进而，在专利文献2公开了如下内容：通过将感应加热线圈301以及冷却水喷射喷嘴302相对于作为方管的中空原料pm的长度方向倾斜地配置，由此能够防止由于上述剪切加工而导致中空原料pm的壁厚减少。即，参照图10公开了如下内容：当将加工前的中空原料pm的板厚设为t0、将剪切角度设为θ时，在不设置上述倾斜地配置感应加热线圈301而进行剪切加工的情况下，剪切加工后的板厚为t0·cosθ。与此相对，在使感应加热线圈301倾斜而进行剪切加工的情况下，能够使剪切加工后的板厚保持t0不变。

8、另一方面，作为汽车、机械用的零件，存在具有u字型或者与其类似的形状的多种中空弯曲部件。

9、参照图10，在专利文献2中公开了将感应加热线圈301以及冷却水喷射喷嘴302相对于中空原料pm的长度方向倾斜地配置的剪切加工装置300。在通过剪切加工装置300连续地实施向图中的上方的剪切加工以及向下方的剪切加工的情况下，向下方的剪切加工时的加热以及冷却变得不均匀。当加热以及冷却不均匀时，所得到的中空弯曲部件所需要的特性有可能不充分。尤其地，在感应加热线圈301以及冷却水喷射喷嘴302的倾斜角度α为10度以上的情况下，向反方向进行剪切加工时的加热以及冷却的不均匀变得显著。因而，在图10的剪切加工装置300中，难以制造具有u字型或者与其类似的形状的一体型的中空弯曲部件。因此，这种零件需要分成多个部分来制造，并通过焊接等方法将它们一体化。

10、期望开发不需要焊接工序等就能够一体地制造具有u字型或者与其类似的形状的中空弯曲部件的方法或者装置。由此，不仅所得到的零件的可靠性提高，而且不需要繁杂的工序。

11、本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供不需要附加的焊接工序等就能够一体地制造具有u字型或者与其类似的形状的中空弯曲部件的制造方法以及制造装置。

12、用于解决课题的手段

13、为了解决上述课题并实现上述目的，本发明采用以下的方式。

14、(1)本发明的一个方式的中空弯曲部件的制造方法，包括：

15、进给工序，对于金属制的长条的中空原料，一边在第1位置进行支承一边向上述中空原料的长度方向即进给方向进给；

16、加热工序，在比上述第1位置靠下游的第2位置局部地加热上述中空原料而形成加热部；

17、冷却工序，在比上述第2位置靠下游的第3位置冷却位于上述加热部下游侧的上述中空原料的至少一部分而形成冷却部；以及

18、剪切加工工序，在比上述第3位置靠下游的第4位置把持上述中空原料，使上述中空原料的把持部沿着二维方向或者三维方向移动，

19、通过包括上述进给工序、上述加热工序、上述冷却工序以及上述剪切加工工序的第1一系列工序，形成第1剪切加工部，

20、通过包括上述进给工序、上述加热工序、上述冷却工序以及上述剪切加工工序的第2一系列工序，形成第2剪切加工部，

21、在上述第1一系列工序中，相对于与上述进给方向垂直的面具有向第1方向的倾斜角而进行上述加热以及上述冷却，对上述加热部与上述冷却部之间的区域的至少一部分施加第1剪切力而形成上述第1剪切加工部，

22、在上述第2一系列工序中，对上述加热部与上述冷却部之间的区域的至少一部分，向与上述第1剪切力的方向相对不同的方向施加第2剪切力而形成上述第2剪切加工部。

23、(2)上述(1)所记载的中空弯曲部件的制造方法也可以为，

24、在上述第1一系列工序之后，在上述第2一系列工序中包括从如下的(a)或者(b)中选择的工序：

25、(a)相对于与上述进给方向垂直的面以与上述第1方向不同的第2方向的倾斜角进行上述加热以及上述冷却；

26、(b)在以上述中空原料的上述长度方向的中心轴线为旋转中心使上述中空原料旋转之后，进行上述加热以及上述冷却。

27、(3)上述(2)所记载的中空弯曲部件的制造方法也可以为，

28、在上述剪切加工工序中，在包括上述中空原料的上述中心轴线的截面中观察，使上述把持部在处于上述进给方向与相对于上述进给方向正交的方向之间的倾斜方向上移动，不围绕与上述中心轴线正交的轴旋转，或者与通常的弯曲变形所需要的旋转量相比抑制旋转量地旋转。

29、(4)上述(2)或者(3)所记载的中空弯曲部件的制造方法也可以为，

30、在上述加热工序中使用如下的加热单元：在包括沿着上述中空原料的上述长度方向的上述中心轴线的截面形状中，与上述中空原料对置地具备大致平行部。

31、(5)上述(1)～(4)任一项所记载的中空弯曲部件的制造方法也可以为，

32、在上述第1一系列工序之后且在上述第2一系列工序之前，使上述把持部相对于上述中空原料的位置成为上述第1剪切加工部与上述第2剪切加工部之间的位置。

33、(6)本发明的其他方式的中空弯曲部件的制造装置，具有：

34、进给单元，对于金属制的长条的中空原料，一边在第1位置进行支承一边向上述中空原料的长度方向即进给方向进给；

35、加热单元，在比上述第1位置靠下游的第2位置局部地加热上述中空原料而形成加热部；

36、冷却单元，在比上述第2位置靠下游的第3位置冷却位于上述加热部的下游侧的上述中空原料的至少一部分而形成冷却部；以及

37、剪切加工单元，在比上述第3位置靠下游的第4位置把持上述中空原料，使上述中空原料的把持部沿着二维方向或者三维方向移动，

38、通过包括上述进给单元、上述加热单元、上述冷却单元以及上述剪切加工单元的第1一系列单元，形成第1剪切加工部，

39、通过包括上述进给单元、上述加热单元、上述冷却单元以及上述剪切加工单元的第2一系列单元，形成第2剪切加工部，

40、在上述第1一系列单元中，相对于与上述进给方向垂直的面具有向第1方向的倾斜角而进行上述加热以及上述冷却，对上述加热部与上述冷却部之间的区域的至少一部分施加第1剪切力而形成上述第1剪切加工部；

41、在上述第2一系列单元中，对上述加热部与上述冷却部之间的区域的至少一部分，向与上述第1剪切力的方向相对不同的方向施加第2剪切力而形成上述第2剪切加工部。

42、(7)上述(6)所记载的中空弯曲部件的制造装置也可以为，

43、具备从如下的(a)或者(b)中选择的单元：

44、(a)相对于与上述进给方向垂直的面以与上述第1方向不同的第2方向的倾斜角进行上述加热以及上述冷却；

45、(b)在以上述中空原料的上述长度方向的中心轴线为旋转中心使上述中空原料旋转之后，进行上述加热以及上述冷却。

46、(8)上述(7)所记载的中空弯曲部件的制造装置也可以为，

47、在上述剪切加工单元中，在包括上述中空原料的上述中心轴线的截面中观察，使上述把持部在处于上述进给方向与相对于上述进给方向正交的方向之间的倾斜方向上移动，不围绕与上述中心轴线正交的轴旋转，或者与通常的弯曲变形所需要的旋转量相比抑制旋转量地旋转。

48、(9)上述(7)或者(8)所记载的中空弯曲部件的制造装置也可以为，

49、上述加热单元在包括沿着上述中空原料的上述长度方向的上述中心轴线的截面形状中，与上述中空原料对置地具有大致平行部。

50、(10)上述(6)～(9)任一项所记载的中空弯曲部件的制造装置也可以为，

51、上述剪切加工单元具备多个把持上述中空原料的把持单元。

52、发明的效果

53、根据上述各方式的中空弯曲部件的制造方法以及制造装置，不需要附加的焊接工序等就能够一体地制造具有u字型或者与其类似的形状的中空弯曲部件。