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JP2017121643A - Method and apparatus for manufacturing torsion member - Google Patents

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JP2017121643A JP2016001189A JP2016001189A JP2017121643A JP 2017121643 A JP2017121643 A JP 2017121643A JP 2016001189 A JP2016001189 A JP 2016001189A JP 2016001189 A JP2016001189 A JP 2016001189A JP 2017121643 A JP2017121643 A JP 2017121643A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate ununiformity of a mechanical characteristic caused in a twist part of a twist member hot-processed by 3DQ.SOLUTION: A manufacturing method of a twist member of the present embodiment is a method for manufacturing the twist member from a steel pipe 62 by hot-processing the steel pipe 62 having a cross-sectional shape different from a cross-sectional circular shape, and comprises a hot-processing step and a cooling step. In the hot-processing step, the steel pipe 62 is locally heated by an induction heating coil 12 while feeding the steel pipe 62, and a twist part is formed by adding twist force to a locally-heated part of the steel pipe 62. In the cooling step, the above-mentioned twist part is cooled and hardened by cooling water injected from a cooler 18 while feeding the steel pipe 62, and a feed speed of the steel pipe 62 is adjusted in response to a twist angle per unit length of this twist part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鋼管を熱間加工して鋼管からねじり部材を製造するねじり部材の製造方法及び製造装置に関する。   The present invention relates to a torsion member manufacturing method and a manufacturing apparatus for manufacturing a torsion member from a steel pipe by hot working a steel pipe.

鋼管を任意の形状に曲げ、鋼管の任意の箇所を焼入れにより高強度化する3次元熱間曲げ焼入れ(3DQ: 3Dimensional Hot Bending and Quench)技術を本発明者達は研究開発している。3DQは自動車の構造材等の製造に好適に用いられる技術である。3DQにより製造される構造材には軽量かつ高強度という特長がある。3DQによる構造材等の製造には金型が不要であるという特長がある。   The present inventors are researching and developing a three-dimensional hot bending and quenching (3DQ) technique in which a steel pipe is bent into an arbitrary shape and an arbitrary portion of the steel pipe is strengthened by quenching. 3DQ is a technique suitably used for manufacturing automobile structural materials and the like. The structural material manufactured by 3DQ has the features of light weight and high strength. There is a feature that a mold is not necessary for manufacturing a structural material or the like by 3DQ.

3DQ装置では、加熱装置と冷却装置が近接して配置される。3DQ装置を使用した鋼管の加工では、鋼管を加熱装置と冷却装置の順に通過させながら、加熱装置と冷却装置の間の鋼管に生じる鋼管の局所的に加熱された部分(高温部)に任意の方向の曲げモーメントを与える。3DQによって、鋼管の任意の箇所が任意の形状に曲げられ、焼入れされた部材に加工できる。   In the 3DQ device, the heating device and the cooling device are arranged close to each other. In the processing of a steel pipe using a 3DQ apparatus, an arbitrary part of the locally heated portion (high temperature part) of the steel pipe is generated in the steel pipe between the heating apparatus and the cooling apparatus while passing the steel pipe in the order of the heating apparatus and the cooling apparatus. Gives a bending moment in the direction. With 3DQ, any part of the steel pipe can be bent into any shape and processed into a hardened member.

鋼管に曲げモーメントを付与する装置は、特に限定されない。鋼管に曲げモーメントを付与する装置としては、特許文献1のように鋼管の送り方向における冷却装置の下流側に配置された可動ローラダイス、特許文献2のように鋼管の送り方向下流側において鋼管の端部に取り付けられたチャックとマニピュレータ、特許文献3のように鋼管の送り方向上流側において鋼管の端部に取り付けられたチャックとマニピュレータが例示される。   The apparatus which gives a bending moment to a steel pipe is not specifically limited. As a device for imparting a bending moment to a steel pipe, a movable roller die arranged on the downstream side of the cooling device in the steel pipe feed direction as in Patent Document 1, and a steel pipe on the downstream side in the steel pipe feed direction as in Patent Document 2 The chuck and manipulator attached to the end are exemplified, and a chuck and manipulator attached to the end of the steel pipe on the upstream side in the feed direction of the steel pipe as in Patent Document 3.

3DQでは、曲げ加工のみならず、ねじり加工も可能である。特許文献1と特許文献3には3DQでねじり加工が可能であることが開示されている。特許文献4には3DQによるねじり部材が開示されている。   With 3DQ, not only bending but also twisting is possible. Patent Document 1 and Patent Document 3 disclose that twist processing is possible with 3DQ. Patent Document 4 discloses a torsion member using 3DQ.

国際公開第2006/093006号パンフレットInternational Publication No. 2006/093006 Pamphlet 国際公開第2010/050460号パンフレットInternational Publication No. 2010/050460 Pamphlet 国際公開第2011/007810号パンフレットInternational Publication No. 2011/007810 Pamphlet 国際公開第2010/084898号パンフレットInternational Publication No. 2010/084898 Pamphlet

本発明は、一つの例として、3DQで熱間加工したねじり部材のねじり部に生じる機械特性の不均一を解消できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is, as one example, to be able to eliminate non-uniformity of mechanical properties generated in a twisted portion of a twisted member hot-worked with 3DQ.

本発明の一の態様に係るねじり部材の製造方法は、断面円形とは異なる断面形状を有しねじり部材の基になる鋼管を加熱装置及び冷却装置に対して前記鋼管の長手方向に相対的に送りながら、前記加熱装置により前記鋼管を局所的に加熱すると共に前記鋼管の局所的に加熱された部分にねじり力を加えてねじり部を形成する熱間加工ステップと、前記鋼管を前記加熱装置及び前記冷却装置に対して相対的に送りながら、前記冷却装置から噴射した冷却水により前記ねじり部を冷却して焼入れすると共に、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度に応じて前記鋼管の相対的な送り速度を調節する冷却ステップと、を備える。   According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a torsional member, in which a steel pipe having a cross-sectional shape different from a circular cross-section is used as a basis for the torsional member in a longitudinal direction of the steel pipe relative to a heating device and a cooling device A hot working step in which the steel pipe is locally heated by the heating device while being fed and a torsional force is applied to a locally heated portion of the steel pipe to form a twisted portion; While cooling relative to the cooling device, the torsional portion is cooled and quenched by the cooling water sprayed from the cooling device, and the steel pipes are relative to each other according to the torsion angle per unit length of the torsional portion. And a cooling step for adjusting a typical feed rate.

本発明の他の態様に係るねじり部材の製造装置は、断面円形とは異なる断面形状を有しねじり部材の基になる鋼管を局所的に加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって前記鋼管の局所的に加熱された部分にねじり力を加えてねじり部を形成する外力付与装置と、前記ねじり部に冷却水を噴射して前記ねじり部を冷却して焼入れする冷却装置と、前記加熱装置及び前記冷却装置が作動している状態で、前記鋼管を前記加熱装置及び前記冷却装置に対して前記鋼管の長手方向に相対的に送る送り装置と、前記鋼管が前記加熱装置及び前記冷却装置に対して相対的に送られながら、前記冷却装置から噴射した冷却水により前記ねじり部が冷却される際に、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度に応じて前記送り装置を制御して前記鋼管の相対的な送り速度を調節する制御装置と、を備える。   An apparatus for manufacturing a torsional member according to another aspect of the present invention includes a heating device that locally heats a steel pipe that has a cross-sectional shape different from a circular cross-section and that serves as a basis of the torsional member, An external force applying device that forms a twisted portion by applying a twisting force to the heated portion, a cooling device that cools and quenches the twisted portion by spraying cooling water onto the twisted portion, the heating device, and the A feeding device that sends the steel pipe relative to the heating device and the cooling device in the longitudinal direction of the steel pipe in a state where the cooling device is operating, and the steel pipe is connected to the heating device and the cooling device. When the torsion part is cooled by the cooling water sprayed from the cooling device while being relatively fed, the feeding device is controlled according to the torsion angle per unit length of the torsion part to control the steel pipe. phase And a control device for adjusting a specific feed rate.

本発明の上記態様によれば、3DQで熱間加工したねじり部材のねじり部に生じる機械特性の不均一を解消できる。   According to the above aspect of the present invention, it is possible to eliminate the non-uniformity of mechanical properties generated in the twisted portion of the twisted member hot-worked with 3DQ.

3DQ装置の斜視図である。It is a perspective view of 3DQ apparatus. 加熱装置及び冷却装置の側断面図である。It is a sectional side view of a heating device and a cooling device. 冷却装置の正面図である。It is a front view of a cooling device. ねじり部材の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a twist member. ねじり加工しない場合の冷却水が当たる各位置での鋼管の角部の温度測定結果を表わすグラフである。It is a graph showing the temperature measurement result of the corner | angular part of the steel pipe in each position where the cooling water hits when not twisting. ねじり加工しない場合の鋼管の三面図である。It is a three-plane figure of the steel pipe when not twisting. ねじり加工した場合の冷却水が当たる各位置での鋼管の角部の温度測定結果を表わすグラフである。It is a graph showing the temperature measurement result of the corner | angular part of the steel pipe in each position where the cooling water hits at the time of twist processing. ねじり加工条件1でねじり加工された鋼管の三面図である。FIG. 3 is a three-side view of a steel pipe that has been twisted under twisting conditions 1. ねじり加工条件2でねじり加工された鋼管の三面図である。3 is a three-side view of a steel pipe that has been twisted under twisting condition 2. FIG. ねじり加工条件3でねじり加工された鋼管の三面図である。4 is a three-side view of a steel pipe that has been twisted under twisting condition 3. FIG. ねじり加工条件4でねじり加工された鋼管の三面図である。FIG. 6 is a three-side view of a steel pipe that has been twisted under twisting condition 4; 図3の角部Lの拡大図である。It is an enlarged view of the corner | angular part L of FIG. 図3の角部Uの拡大図である。It is an enlarged view of the corner | angular part U of FIG. ねじり加工される鋼管の送り速度を変化させた場合の冷却水が当たる各位置での鋼管の角部の温度測定結果を表わすグラフである。It is a graph showing the temperature measurement result of the corner | angular part of the steel pipe in each position where a cooling water hits at the time of changing the feed rate of the steel pipe twisted. 制御装置に記憶されるテーブルの一例を表わす表である。It is a table showing an example of the table memorize | stored in a control apparatus. ねじり加工及び曲げ加工により鋼管の角部の位置が移動する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the position of the corner | angular part of a steel pipe moves by a twist process and a bending process.

はじめに、ねじり部材の製造装置の一実施形態である3DQ装置について説明する。   First, a 3DQ apparatus that is an embodiment of a manufacturing apparatus for a torsion member will be described.

図1には、3DQ装置10が斜視図にて示されている。この3DQ装置10は、誘導加熱コイル12と、高周波電力発生装置14と、外力付与装置16と、冷却装置18と、冷却水供給装置20と、送り装置22と、制御装置24とを備えている。この3DQ装置10は、鋼管62に対して熱間加工及び焼入れ加工を連続して行うものである。   In FIG. 1, a 3DQ device 10 is shown in a perspective view. The 3DQ device 10 includes an induction heating coil 12, a high frequency power generation device 14, an external force applying device 16, a cooling device 18, a cooling water supply device 20, a feeding device 22, and a control device 24. . The 3DQ device 10 continuously performs hot working and quenching on the steel pipe 62.

3DQ装置10が加工対象とする鋼管62は、断面円形とは異なる断面形状、例えば、正方形、長方形、台形などの多角形や楕円形等の断面形状を有する鋼管とされる。本実施形態では、一例として、鋼管62が横長の断面長方形状に形成されている。この鋼管62は、後述する送り装置22により鋼管62の長手方向に送られる。矢印Sは、鋼管62の送り方向を示している。また、矢印X、矢印Y、矢印Zは、3DQ装置で加工される鋼管62の横方向、縦方向、長手方向をそれぞれ示している。   The steel pipe 62 to be processed by the 3DQ device 10 is a steel pipe having a cross-sectional shape different from a circular cross-section, for example, a cross-sectional shape such as a polygon such as a square, a rectangle, a trapezoid, or an ellipse. In this embodiment, as an example, the steel pipe 62 is formed in a horizontally long cross-sectional rectangular shape. The steel pipe 62 is fed in the longitudinal direction of the steel pipe 62 by a feeding device 22 described later. Arrow S indicates the feed direction of the steel pipe 62. Moreover, the arrow X, the arrow Y, and the arrow Z have shown the horizontal direction, the vertical direction, and the longitudinal direction of the steel pipe 62 processed with a 3DQ apparatus, respectively.

誘導加熱コイル12は、鋼管62の断面形状に対応する矩形状に形成されており、鋼管62の外周面から所定距離離れて鋼管62を包囲して配置される。この誘導加熱コイル12は、高周波電力発生装置14から高周波電力が供給されることにより、誘導加熱コイル12の内側において鋼管62に局所的に誘導電流を発生させて、この鋼管62を局所的に誘導加熱する。この誘導加熱コイル12は、加熱装置の一例である。誘導加熱コイル12の代わりに、鋼管62を局所的に加熱できる加熱装置が用いられても良い。   The induction heating coil 12 is formed in a rectangular shape corresponding to the cross-sectional shape of the steel pipe 62, and is disposed so as to surround the steel pipe 62 at a predetermined distance from the outer peripheral surface of the steel pipe 62. When the induction heating coil 12 is supplied with high frequency power from the high frequency power generator 14, an induction current is locally generated in the steel pipe 62 inside the induction heating coil 12, and the steel pipe 62 is locally induced. Heat. This induction heating coil 12 is an example of a heating device. Instead of the induction heating coil 12, a heating device that can locally heat the steel pipe 62 may be used.

高周波電力発生装置14は、誘導加熱コイル12に接続されており、誘導加熱コイル12に高周波電力を供給する。この高周波電力発生装置14は、例えば鋼管62を短時間(2秒程度)で変態点以上の所望の温度に急速に加熱できるように、誘導加熱コイル12への供給電力を調節可能である。   The high frequency power generator 14 is connected to the induction heating coil 12 and supplies high frequency power to the induction heating coil 12. The high-frequency power generator 14 can adjust the power supplied to the induction heating coil 12 so that the steel pipe 62 can be rapidly heated to a desired temperature above the transformation point in a short time (about 2 seconds), for example.

外力付与装置16は、一例として、二組の一対の支持ローラ32と、一対の可動ローラダイス34と、駆動部36とを備えている。二組の一対の支持ローラ32は、誘導加熱コイル12に対する鋼管62の送り方向上流側に配置されており、各一対の支持ローラ32は、鋼管62の横方向の両側から鋼管62を把持する。一対の可動ローラダイス34は、後述する冷却装置18に対する鋼管62の送り方向下流側に配置されており、鋼管62の横方向の両側から鋼管62を把持する。   As an example, the external force applying device 16 includes two pairs of support rollers 32, a pair of movable roller dies 34, and a drive unit 36. The two pairs of support rollers 32 are arranged on the upstream side in the feed direction of the steel pipe 62 with respect to the induction heating coil 12, and each pair of support rollers 32 grips the steel pipe 62 from both lateral sides of the steel pipe 62. The pair of movable roller dies 34 are arranged on the downstream side in the feed direction of the steel pipe 62 with respect to the cooling device 18 to be described later, and grip the steel pipe 62 from both sides of the steel pipe 62 in the lateral direction.

外力付与装置16の駆動部36は、一対の可動ローラダイス34を鋼管62の軸線周りに回転させるねじり機能と、一対の可動ローラダイス34を鋼管62の縦方向及び横方向に移動させる曲げ機能とを有する。   The drive unit 36 of the external force applying device 16 has a torsion function for rotating the pair of movable roller dies 34 around the axis of the steel pipe 62, and a bending function for moving the pair of movable roller dies 34 in the vertical and horizontal directions of the steel pipe 62. Have

駆動部36によって一対の可動ローラダイス34が鋼管62の軸線周りに回転させられることにより、支持ローラ32と可動ローラダイス34との間において鋼管62にねじり力が加えられる。また、駆動部36によって一対の可動ローラダイス34が鋼管62の縦方向及び横方向の少なくとも一方に移動させられることにより、支持ローラ32と可動ローラダイス34との間において鋼管62に曲げ力が加えられる。   When the pair of movable roller dies 34 are rotated around the axis of the steel pipe 62 by the drive unit 36, a twisting force is applied to the steel pipe 62 between the support roller 32 and the movable roller die 34. Further, the driving unit 36 moves the pair of movable roller dies 34 in at least one of the longitudinal direction and the lateral direction of the steel pipe 62, thereby applying a bending force to the steel pipe 62 between the support roller 32 and the movable roller die 34. It is done.

このような駆動部36は、例えば、一対の可動ローラダイス34を鋼管62の縦方向及び横方向に移動させるX−Yステージと、このX−Yステージを作動させるモータと、一対の可動ローラダイス34が鋼管62の軸線周りに回転するようにX−Yステージをロールさせるロール機構と、このロール機構を作動させるモータ等を組み合わせた駆動装置により実現される。駆動部36として、一対の可動ローラダイス34を鋼管62の軸線周りに回転可能であると共に、一対の可動ローラダイス34を鋼管62の縦方向及び横方向に移動可能なマニピュレータが用いられても良い。   Such a drive unit 36 includes, for example, an XY stage that moves the pair of movable roller dies 34 in the vertical and horizontal directions of the steel pipe 62, a motor that operates the XY stage, and a pair of movable roller dies. This is realized by a drive device that combines a roll mechanism that rolls the XY stage so that 34 rotates around the axis of the steel pipe 62, and a motor that operates the roll mechanism. As the drive unit 36, a manipulator capable of rotating the pair of movable roller dies 34 around the axis of the steel pipe 62 and moving the pair of movable roller dies 34 in the vertical and horizontal directions of the steel pipe 62 may be used. .

冷却装置18は、誘導加熱コイル12に対する鋼管62の送り方向下流側に配置されている。この冷却装置18は、鋼管62の断面形状に対応する矩形環状に形成されており、鋼管62の外周面から所定距離離れて鋼管62を包囲して配置される。   The cooling device 18 is disposed on the downstream side in the feed direction of the steel pipe 62 with respect to the induction heating coil 12. The cooling device 18 is formed in a rectangular ring shape corresponding to the cross-sectional shape of the steel pipe 62, and is disposed so as to surround the steel pipe 62 at a predetermined distance from the outer peripheral surface of the steel pipe 62.

図2には、誘導加熱コイル12及び冷却装置18が側断面図にて示されており、図3には、冷却装置18が正面図にて示されている。図2では、鋼管62の局所的に加熱された部分(高温部)が色付けされて示されている。図3は、冷却装置18を鋼管62の送り方向下流側から上流側に向かって見た図である。   2 shows the induction heating coil 12 and the cooling device 18 in a side sectional view, and FIG. 3 shows the cooling device 18 in a front view. In FIG. 2, a locally heated portion (hot portion) of the steel pipe 62 is shown in color. FIG. 3 is a view of the cooling device 18 as viewed from the downstream side in the feed direction of the steel pipe 62 toward the upstream side.

図2、図3に示されるように、冷却装置18には、複数の噴射口42が形成されている。複数の噴射口42は、鋼管62に対する縦方向の両側と、鋼管62に対する横方向の両側にそれぞれ設けられている。図3では、複数の噴射口42の一部が表示されており、複数の噴射口42の残りの図示が省略されている。複数の噴射口42は、複数の列を成して配置されている。以下、この複数の列を、冷却装置18の内側から順に、A列、B列、C列、D列、E列、F列、G列、H列とする。   As shown in FIGS. 2 and 3, the cooling device 18 is formed with a plurality of injection ports 42. The plurality of injection ports 42 are provided on both sides in the vertical direction with respect to the steel pipe 62 and on both sides in the horizontal direction with respect to the steel pipe 62. In FIG. 3, some of the plurality of injection ports 42 are displayed, and the remaining illustration of the plurality of injection ports 42 is omitted. The plurality of injection ports 42 are arranged in a plurality of rows. Hereinafter, the plurality of columns are referred to as A column, B column, C column, D column, E column, F column, G column, and H column in order from the inside of the cooling device 18.

この複数の噴射口42が開口する面44は、環状に形成された冷却装置18の内側、かつ、鋼管62の送り方向下流側を向いている。このため、複数の噴射口42からは、鋼管62の送り方向下流側へ向けて冷却水が噴射される。   The surface 44 through which the plurality of injection ports 42 opens faces the inside of the annular cooling device 18 and the downstream side in the feed direction of the steel pipe 62. For this reason, the cooling water is injected from the plurality of injection ports 42 toward the downstream side in the feed direction of the steel pipe 62.

図1に示される冷却水供給装置20は、例えば、給水管に接続されたウォータポンプを有している。ウォータポンプが作動すると、冷却装置18に冷却水が供給されると共に、冷却装置18から冷却水が噴射される。   The cooling water supply device 20 shown in FIG. 1 has, for example, a water pump connected to a water supply pipe. When the water pump is activated, the cooling water is supplied to the cooling device 18 and the cooling water is jetted from the cooling device 18.

送り装置22は、上述の誘導加熱コイル12及び冷却装置18に対する可動ローラダイス34と反対側に配置されている。この送り装置22は、本体部52と、可動部54と、駆動部56とを有する。   The feeding device 22 is disposed on the side opposite to the movable roller die 34 with respect to the induction heating coil 12 and the cooling device 18 described above. The feeding device 22 includes a main body portion 52, a movable portion 54, and a driving portion 56.

可動部54は、本体部52よりも支持ローラ32側に配置されており、鋼管62を保持する。可動部54は、本体部52に対して離間する方向に移動可能とされている。この可動部54には、例えば、鋼管62を保持するチャック機構が用いられる。このような本体部52、可動部54、及び、駆動部56を有する送り装置22は、例えば、ボールネジ機構や、産業用ロボット等を用いて実現される。   The movable portion 54 is disposed closer to the support roller 32 than the main body portion 52 and holds the steel pipe 62. The movable part 54 is movable in a direction away from the main body part 52. For example, a chuck mechanism that holds the steel pipe 62 is used for the movable portion 54. The feeding device 22 having the main body 52, the movable unit 54, and the driving unit 56 is realized by using, for example, a ball screw mechanism, an industrial robot, or the like.

送り装置22の駆動部56は、例えば、モータ装置、油圧装置、空圧装置等の動力源であり、可動部54を本体部52に対して離間する方向に移動させる。この送り装置22では、可動部54が鋼管62を保持した状態で本体部52に対して離間する方向に移動することにより、鋼管62がその長手方向に送られる。   The drive unit 56 of the feeding device 22 is a power source such as a motor device, a hydraulic device, or a pneumatic device, and moves the movable unit 54 in a direction away from the main body unit 52. In the feeding device 22, the movable portion 54 moves in a direction away from the main body 52 while holding the steel pipe 62, so that the steel pipe 62 is fed in the longitudinal direction.

なお、図1に示される3DQ装置10では、鋼管62を送る送り装置22が用いられているが、誘導加熱コイル12及び冷却装置18を移動させる送り装置が用いられることにより、鋼管62が誘導加熱コイル12及び冷却装置18に対して相対的に送られても良い。   In addition, in the 3DQ apparatus 10 shown in FIG. 1, the feeding device 22 that sends the steel pipe 62 is used. However, by using the feeding device that moves the induction heating coil 12 and the cooling device 18, the steel pipe 62 is induction-heated. It may be sent relative to the coil 12 and the cooling device 18.

制御装置24は、上述の高周波電力発生装置14と、冷却水供給装置20と、外力付与装置16の駆動部36と、送り装置22の駆動部56とに電気的に接続されている。この制御装置24は、演算装置や記憶装置等を有する電子回路を備えており、上述の高周波電力発生装置14、冷却水供給装置20、外力付与装置16の駆動部36、及び、送り装置22の駆動部56を制御する。   The control device 24 is electrically connected to the above-described high-frequency power generation device 14, the cooling water supply device 20, the drive unit 36 of the external force applying device 16, and the drive unit 56 of the feeding device 22. The control device 24 includes an electronic circuit having an arithmetic device, a storage device, and the like. The high-frequency power generation device 14, the cooling water supply device 20, the drive unit 36 of the external force applying device 16, and the feeding device 22 The drive unit 56 is controlled.

次に、上記3DQ装置10の基本動作を説明する。   Next, the basic operation of the 3DQ device 10 will be described.

<送り開始ステップ>
この3DQ装置10では、送り装置22の駆動部56が作動を開始すると、鋼管62を保持する可動部54が本体部52に対して離間する方向に移動し、鋼管62がその長手方向に送られる。鋼管62は、後述する冷却ステップが終了するまで継続して送られる。
<Feed start step>
In this 3DQ device 10, when the drive unit 56 of the feeding device 22 starts operating, the movable unit 54 holding the steel pipe 62 moves in a direction away from the main body 52, and the steel pipe 62 is fed in the longitudinal direction. . The steel pipe 62 is continuously sent until the cooling step described later is completed.

<熱間加工ステップ>
また、鋼管62の送りが開始されると、高周波電力発生装置14から誘導加熱コイル12に高周波電力が供給される。そして、誘導加熱コイル12の内側において鋼管62に局所的に誘導電流が発生し、この鋼管62が局所的に誘導加熱される。
<Hot processing step>
When the feeding of the steel pipe 62 is started, the high frequency power is supplied from the high frequency power generator 14 to the induction heating coil 12. Then, an induction current is locally generated in the steel pipe 62 inside the induction heating coil 12, and the steel pipe 62 is locally induction heated.

また、製品仕様に応じた所定のタイミングにおいて、外力付与装置16の駆動部36によって一対の可動ローラダイス34が鋼管62の軸線周りに回転させられることにより、支持ローラ32と可動ローラダイス34との間において、鋼管62の局所的に加熱された部分にねじり力が加えられる。そして、鋼管62が熱間加工され、鋼管62の局所的に加熱された部分にねじり部が形成される。   Further, at a predetermined timing according to product specifications, the pair of movable roller dies 34 are rotated around the axis of the steel pipe 62 by the drive unit 36 of the external force applying device 16, whereby the support roller 32 and the movable roller dies 34 are moved. In the meantime, a twisting force is applied to the locally heated portion of the steel pipe 62. And the steel pipe 62 is hot-worked and a torsion part is formed in the part heated locally of the steel pipe 62. FIG.

<冷却ステップ>
また、鋼管62の送りが開始されると、冷却水供給装置20が作動する。そして、冷却装置18から鋼管62に冷却水が噴射され、ねじり部を含む鋼管62の全体が冷却されて焼入れされる。
<Cooling step>
Further, when the feeding of the steel pipe 62 is started, the cooling water supply device 20 is activated. Then, cooling water is jetted from the cooling device 18 to the steel pipe 62, and the entire steel pipe 62 including the torsion part is cooled and quenched.

この3DQ装置10では、以上の基本動作により、鋼管62からねじり部を有するねじり部材が製造される。図4には、ねじり部66を有するねじり部材64の一例が斜視図にて示されている。矢印Tは、鋼管62のねじり方向を示している。   In the 3DQ apparatus 10, a torsion member having a torsion part is manufactured from the steel pipe 62 by the above basic operation. FIG. 4 shows a perspective view of an example of a twist member 64 having a twist portion 66. An arrow T indicates the twisting direction of the steel pipe 62.

なお、必要に応じて図1に示される駆動部56により一対の可動ローラダイス34が鋼管62の縦方向及び横方向の少なくとも一方に移動させられることにより、支持ローラ32と可動ローラダイス34との間において、鋼管62の局所的に加熱された部分に曲げ力が加えられても良い。そして、図4に示されるねじり部66に曲げ変形が加えられても良い。図1では、参考として、鋼管62が曲げ変形された状態で示されている。   If necessary, the pair of movable roller dies 34 are moved in at least one of the longitudinal direction and the lateral direction of the steel pipe 62 by the driving unit 56 shown in FIG. In the meantime, a bending force may be applied to the locally heated portion of the steel pipe 62. Then, bending deformation may be applied to the twisted portion 66 shown in FIG. In FIG. 1, the steel pipe 62 is shown in a bent state as a reference.

また、上記基本動作では、鋼管62が全長に亘って誘導加熱コイル12及び冷却装置18を通過する間、誘導加熱コイル12及び冷却装置18が作動する以外に、鋼管62の一部分が誘導加熱コイル12及び冷却装置18を通過するタイミングにおいて誘導加熱コイル12及び冷却装置18が作動しても良い。   Moreover, in the said basic operation | movement, while the induction heating coil 12 and the cooling device 18 operate | move while the steel pipe 62 passes the induction heating coil 12 and the cooling device 18 over the full length, a part of steel pipe 62 is the induction heating coil 12. In addition, the induction heating coil 12 and the cooling device 18 may operate at the timing of passing through the cooling device 18.

次に、上記3DQ装置10の検討結果を説明する。   Next, the examination result of the 3DQ device 10 will be described.

本発明者は、上記3DQ装置10でねじり加工を実施し、実験と観察を繰り返した。その結果、鋼管62を大きくねじり加工すると、鋼管62の角部が赤熱した状態で冷却装置18を通過することがあり、この場合には、加工後の鋼管62のねじり部に機械特性の不均一が生じることがあることに発明者は気がついた。冷却装置18を通過後、鋼管62が赤熱するほど温度が高くない場合でも、焼入れ部が焼き戻されるか、又は、焼入れされない可能性がある。このため、ねじり加工において鋼管62の角部の温度変化を注意して管理する必要があると発明者は考えた。   The inventor performed torsion processing using the 3DQ apparatus 10 and repeated experiments and observations. As a result, when the steel pipe 62 is largely twisted, the corner portion of the steel pipe 62 may pass through the cooling device 18 in a red-hot state. In this case, the mechanical characteristics are uneven in the twisted portion of the steel pipe 62 after processing. The inventor has noticed that this may occur. Even if the temperature is not so high that the steel pipe 62 becomes red hot after passing through the cooling device 18, the quenched portion may be tempered or not quenched. For this reason, the inventor considered that it is necessary to carefully manage the temperature change at the corner of the steel pipe 62 in the twisting process.

冷却水同士が衝突して鋼管62への冷却水の衝突圧が損なわれることを避けるため、図2に示されるように、冷却装置18の噴射口42は、好ましくは、鋼管62の外面と冷却水との成す角度θが直角に近く、かつ、冷却水同士が衝突しないように配置される。発明者は鋼管62の角部に熱電対を取り付け、図2、図3のA〜H列の噴射口42からの冷却水が当たる各位置での鋼管62の角部の温度を測定した。   In order to prevent the cooling water from colliding with each other and impairing the collision pressure of the cooling water on the steel pipe 62, the injection port 42 of the cooling device 18 is preferably cooled with the outer surface of the steel pipe 62 as shown in FIG. The angle θ formed with water is close to a right angle, and the cooling water is arranged so as not to collide with each other. The inventor attached a thermocouple to the corner portion of the steel pipe 62, and measured the temperature of the corner portion of the steel pipe 62 at each position where the cooling water from the injection holes 42 in the rows A to H of FIGS.

図5には、ねじり加工しない場合の冷却水が当たる各位置での鋼管62の角部の温度測定結果、すなわち、ねじり加工しない場合の鋼管62の角部の温度と送り量との関係を表わすグラフが示されている。図5の横軸のA〜Hは、図2、図3のA〜H列の噴射口42からの冷却水が当たる各位置に相当する。図6には、参考として、ねじり加工しない場合の鋼管62が三面図にて示されている。   FIG. 5 shows the temperature measurement result of the corner portion of the steel pipe 62 at each position where the cooling water hits when not twisted, that is, the relationship between the temperature of the corner portion of the steel pipe 62 when not twisted and the feed amount. A graph is shown. A to H on the horizontal axis in FIG. 5 correspond to positions where the cooling water from the injection ports 42 in the rows A to H in FIGS. In FIG. 6, for reference, a steel pipe 62 when not twisted is shown in a three-side view.

図5に示されるように、ねじり加工しない場合、鋼管62は、A列の噴射口42からの冷却水が当たる各位置において最も温度が高くなり、その後、B〜H列の噴射口42からの冷却水により冷却されて温度が低下する。   As shown in FIG. 5, when the twisting is not performed, the steel pipe 62 has the highest temperature at each position where the coolant from the A-row injection port 42 hits, and then the steel pipe 62 from the B-H row injection ports 42. The temperature is lowered by being cooled by the cooling water.

一方、図7には、ねじり加工した場合の冷却水が当たる各位置での鋼管62の角部の温度測定結果を表わすグラフが示されている。図7の横軸のA〜Hは、図5の横軸と同様に、図2、図3のA〜H列の噴射口42からの冷却水が当たる各位置に相当する。図3には、鋼管62のねじり部66が想像線(二点鎖線)にて示されており、図7の温度測定結果は、図3の想像線にて示される鋼管62のねじり部66における下側の角部、すなわち、角部Lについての温度測定結果である。   On the other hand, FIG. 7 shows a graph showing the temperature measurement results of the corners of the steel pipe 62 at each position where the cooling water hits when twisted. Like the horizontal axis in FIG. 5, A to H on the horizontal axis in FIG. 7 correspond to positions where the cooling water from the injection ports 42 in the rows A to H in FIGS. In FIG. 3, the twisted portion 66 of the steel pipe 62 is indicated by an imaginary line (two-dot chain line), and the temperature measurement result of FIG. 7 is obtained at the twisted portion 66 of the steel pipe 62 indicated by the imaginary line of FIG. It is a temperature measurement result about the lower corner, that is, the corner L.

また、図7には、ねじり加工条件1〜4毎の温度測定結果が示されている。図7のねじり加工条件1〜4は、単位長さ当たりのねじり角度が、ねじり加工条件1〜4の順に大きくなっている。図8A〜図8Dには、参考として、上述のねじり加工条件1〜4でねじり加工された鋼管62が三面図にて示されている。   Moreover, the temperature measurement result for every twist processing conditions 1-4 is shown by FIG. In the twisting conditions 1 to 4 in FIG. 7, the twisting angle per unit length increases in the order of the twisting conditions 1 to 4. In FIG. 8A to FIG. 8D, for reference, a steel pipe 62 that is twisted under the above-described twisting conditions 1 to 4 is shown in three views.

3DQによるねじり部66で強度不良が発生するのは、図7のねじり加工条件2〜4のように冷却の途中で鋼管62の温度が上昇した箇所である。鋼管62の温度上昇が発生する状況を確認するため、発明者はねじり加工条件2〜4において3DQ加工をねじり加工の途中で止めた後、温度上昇が発生し始めた噴射口42の上、下、左、右に位置する噴射口42からそれぞれ個別に冷却水を噴出させた。その結果、鋼管62の温度上昇が発生し始める位置において、一部の噴射口42からの冷却水が角部Lに当たっていないことが分かった。   The strength failure occurs in the torsional portion 66 by 3DQ is a portion where the temperature of the steel pipe 62 has increased during cooling as in the torsional processing conditions 2 to 4 in FIG. In order to confirm the situation where the temperature rise of the steel pipe 62 occurs, the inventor stopped the 3DQ machining in the twisting conditions 2 to 4 in the middle of the twisting process, and then the upper and lower sides of the injection port 42 where the temperature rise began to occur. The cooling water was individually ejected from the injection ports 42 located on the left and right. As a result, it was found that the cooling water from some of the injection ports 42 did not hit the corner portion L at the position where the temperature rise of the steel pipe 62 began to occur.

ここで、図9には、図3の角部Lが拡大図にて示されている。図9に示されるように、角部Lには、下の右端からの冷却水aは当たっているが、この下の右端からの冷却水aはあまり冷却に寄与していない。角部Lの側面と下の右端からの冷却水aのなす角が小さい(平行に近い)ため、冷却水が鋼管62の表面にある水蒸気膜を突破できないからである。単位長さ当たりのねじり角度が大きくなるほど鋼管62の送り方向上流側で温度上昇が発生するのは、単位長さ当たりのねじり角度が大きくなるほど鋼管62の送り方向上流側で水蒸気膜を突破できる圧力で冷却水が当たらなくなり始めるからである。   Here, in FIG. 9, the corner portion L of FIG. 3 is shown in an enlarged view. As shown in FIG. 9, the cooling water a from the lower right end hits the corner portion L, but the cooling water a from the lower right end does not contribute much to the cooling. This is because the angle formed by the cooling water a from the side surface of the corner portion L and the lower right end is small (close to parallel), so that the cooling water cannot break through the water vapor film on the surface of the steel pipe 62. The higher the twist angle per unit length, the more the temperature rises in the upstream direction of the steel pipe 62 in the feed direction. The greater the twist angle per unit length, the greater the pressure that can break through the water vapor film on the upstream side of the steel pipe 62 in the feed direction. This is because the cooling water starts to run out.

図10には、図3の角部Uが拡大図にて示されている。3DQによるねじり加工の際、角部Uも上述の角部Lと同様に単位長さ当たりのねじり角度が大きくなると冷却に支障をきたす。これは、上の右端からの冷却水bと右の上端からの冷却水cが角部Uに当たる前にぶつかりあった結果、所定の圧力で鋼管62に冷却水が当たらないため、冷却水が鋼管62の表面にある水蒸気膜を突破できないから起こると考えられる。   FIG. 10 shows the corner U of FIG. 3 in an enlarged view. When twisting by 3DQ, the corner U also has a problem in cooling if the twist angle per unit length is increased similarly to the corner L described above. This is because the cooling water b from the upper right end and the cooling water c from the upper right end collide with each other before hitting the corner portion U. As a result, the cooling water does not hit the steel pipe 62 with a predetermined pressure. This is considered to occur because the water vapor film on the surface of 62 cannot be broken.

なお、鋼管62が断面円形の丸管の場合、丸管をねじり加工しても冷却水の当たり方は変化しないため、上記課題は発生しない。上記課題が発生するのは、ねじり加工により鋼管62の断面の傾きが変化し、冷却水の当たり方が変化する異形管である。異形管とは鋼管62の断面の中心から鋼管62までの距離が周方向で変化する管、すなわち、例えば角管や楕円管のような断面円形とは異なる断面形状を有する管のことである。本実施形態では、3DQ装置10の加工対象を断面円形とは異なる断面形状を有する鋼管62とする。   In addition, when the steel pipe 62 is a round pipe with a circular cross section, the manner of cooling water does not change even if the round pipe is twisted, and thus the above problem does not occur. The above-described problem occurs in a deformed pipe in which the inclination of the cross section of the steel pipe 62 is changed by twisting and the way in which the cooling water is applied is changed. The deformed pipe is a pipe whose distance from the center of the cross section of the steel pipe 62 to the steel pipe 62 varies in the circumferential direction, that is, a pipe having a cross-sectional shape different from a circular cross section such as a square pipe or an elliptic pipe. In this embodiment, the processing target of the 3DQ apparatus 10 is a steel pipe 62 having a cross-sectional shape different from a circular cross-section.

図11には、ねじり加工される鋼管62の送り速度を変化させた場合の冷却水が当たる各位置での鋼管62の角部の温度測定結果を表わすグラフが示されている。図11の横軸のA〜Hは、図5、図7の横軸と同様に、図2、図3のA〜H列の噴射口42からの冷却水が当たる各位置に相当する。また、図11の温度測定結果は、図3の角部Lについての温度測定結果である。また、図11には、送り速度が低、中(基準)、高とした場合の温度測定結果が示されている。   FIG. 11 shows a graph showing the temperature measurement results of the corners of the steel pipe 62 at each position where the cooling water hits when the feed speed of the steel pipe 62 to be twisted is changed. 11 corresponds to the positions where the cooling water hits from the injection ports 42 in the rows A to H in FIGS. 2 and 3, similarly to the horizontal axes in FIGS. 5 and 7. Moreover, the temperature measurement result of FIG. 11 is a temperature measurement result about the corner | angular part L of FIG. FIG. 11 shows the temperature measurement results when the feed rate is low, medium (reference), and high.

この図11から分かるように、冷却装置18の入り口(A列の噴射口42の位置)において鋼管62を所定の温度にし、鋼管62の送り速度を低くすれば、より鋼管62の送り方向上流側で鋼管62の冷却を完了させることができる。   As can be seen from FIG. 11, if the steel pipe 62 is brought to a predetermined temperature at the inlet of the cooling device 18 (the position of the injection port 42 in the A row) and the feed speed of the steel pipe 62 is lowered, the upstream side of the steel pipe 62 in the feed direction. Thus, the cooling of the steel pipe 62 can be completed.

例えば、図7のねじり加工条件4において鋼管62の送り速度を低くすれば、図11に示されるように、E列の噴射口42の冷却水が鋼管62に当たる位置で鋼管62の角部(角部L)に冷却水が当たらなくなる。したがって、図7のねじり加工条件4において、図11の送り速度低で鋼管62を送れば、E列の噴射口42の冷却水が鋼管62に当たる位置で冷却を完了でき、3DQ加工後のねじり部66に機械特性の不均一が発生することを抑制することができる。   For example, if the feed rate of the steel pipe 62 is lowered in the twisting condition 4 of FIG. 7, as shown in FIG. 11, as shown in FIG. If the cooling water hits part L). Accordingly, if the steel pipe 62 is fed at the low feed rate in FIG. 11 under the twisting condition 4 in FIG. 7, the cooling can be completed at a position where the cooling water of the jet nozzle 42 in the E row hits the steel pipe 62, and the torsion part after 3DQ machining The occurrence of non-uniform mechanical characteristics in 66 can be suppressed.

なお、鋼管62の全長に亘って送り速度を低にすると加工能率に支障をきたすため、鋼管62の送り速度はねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度(ねじり加工条件)の変化に合わせて調節すれば良い。   Note that if the feed rate is lowered over the entire length of the steel pipe 62, the machining efficiency is hindered. Therefore, the feed rate of the steel pipe 62 is adjusted in accordance with the change of the twist angle (twisting condition) per unit length of the twisted portion 66. Adjust it.

ただし、鋼管62の送り速度が低くなると鋼管62の単位長さ当たりに投入される熱量が増加し、誘導加熱コイル12と冷却装置18の間において、鋼管62の局所的に加熱された部分の温度が高くなり過ぎるため、鋼管62の局所的に加熱された部分の温度が送り速度にかかわらず冷却装置18の入口において所定の温度になるように、送り速度に応じて高周波電力発生装置14を制御しても良い。   However, when the feed rate of the steel pipe 62 is decreased, the amount of heat input per unit length of the steel pipe 62 increases, and the temperature of the locally heated portion of the steel pipe 62 between the induction heating coil 12 and the cooling device 18 is increased. Therefore, the high-frequency power generator 14 is controlled according to the feed rate so that the temperature of the locally heated portion of the steel pipe 62 becomes a predetermined temperature at the inlet of the cooling device 18 regardless of the feed rate. You may do it.

また、鋼管62にねじり加工と同時に曲げ加工を実施する場合、曲げ変形が加えられたねじり部66の曲率半径(曲げ加工の条件)によっても、ねじり加工された場合と同様に、ねじり部66に機械特性の不均一が生じることが想定される。このため、曲げ変形が加えられたねじり部66の曲率半径によっても送り速度の調節をすることが望ましい。   Further, when bending the steel pipe 62 at the same time as the twisting process, the torsion part 66 is also deformed by the curvature radius (bending condition) of the torsion part 66 to which the bending deformation is applied, as in the case of the twisting process. It is assumed that non-uniform mechanical properties occur. For this reason, it is desirable to adjust the feed rate also by the radius of curvature of the torsion part 66 to which bending deformation has been applied.

次に、上記検討結果により、3DQ装置10に追加される機能について説明する。   Next, functions added to the 3DQ device 10 will be described based on the above examination results.

本実施形態の3DQ装置10では、制御装置24に次の機能が追加されている。
<機能1>
鋼管62の送り速度を調節する制御機能
<機能2>
鋼管62の送り速度に応じた誘導加熱コイル12の出力(加熱条件)の制御機能
<機能3>
ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度(ねじり加工条件)に応じた鋼管62の送り速度調節機能
In the 3DQ device 10 of the present embodiment, the following functions are added to the control device 24.
<Function 1>
Control function for adjusting the feed rate of the steel pipe 62 <Function 2>
Control function of output (heating condition) of induction heating coil 12 according to feed rate of steel pipe 62 <Function 3>
The feed rate adjustment function of the steel pipe 62 according to the twist angle (twisting condition) per unit length of the twisted portion 66

鋼管62の送り速度調節機能を実現するために、制御装置24には、ねじり加工条件から送り速度を導出するテーブルが記憶されていることが望ましい。本実施形態では、ねじり加工条件に応じて鋼管62の送り速度と加熱条件が制御される。具体的には、次の制御1、2である。   In order to realize the feed rate adjustment function of the steel pipe 62, it is desirable that the control device 24 stores a table for deriving the feed rate from the twisting conditions. In this embodiment, the feed rate and heating conditions of the steel pipe 62 are controlled according to the twisting conditions. Specifically, the following controls 1 and 2 are performed.

<制御1>
時々刻々と変化するねじり加工条件に合わせて送り速度と加熱条件を設定した加工条件が制御装置24に入力される。そして、制御装置24は、入力された加工条件に基づいて送り装置22の駆動部56、高周波電力発生装置14、及び、外力付与装置16の駆動部36を制御する。
<制御2>
ねじり加工条件に合わせて送り速度上限値を設定したテーブルが制御装置24に記憶される。制御装置24は、そのテーブルからねじり加工条件の変化に応じて送り速度上限値を導出すると共に、この送り速度上限値に応じた加熱条件を上述の加工条件から導出する。そして、制御装置24は、以上の導出結果に基づいて送り装置22の駆動部56及び高周波電力発生装置14(誘導加熱コイル12の出力)を制御する。
<Control 1>
Processing conditions in which the feed rate and heating conditions are set in accordance with the twisting conditions that change from moment to moment are input to the control device 24. Then, the control device 24 controls the drive unit 56 of the feeding device 22, the high frequency power generation device 14, and the drive unit 36 of the external force applying device 16 based on the input machining conditions.
<Control 2>
A table in which the feed speed upper limit value is set according to the twisting conditions is stored in the control device 24. The control device 24 derives the feed speed upper limit value from the table according to the change of the twisting process condition, and derives the heating condition according to the feed speed upper limit value from the above-described machining conditions. And the control apparatus 24 controls the drive part 56 of the feeder 22 and the high frequency electric power generator 14 (output of the induction heating coil 12) based on the above derivation result.

なお、鋼管62にねじり加工と同時に曲げ加工を加えると鋼管62への冷却水の当たる状況が変化する。したがって、鋼管62にねじり加工と同時に曲げ加工を加える場合には、上述の機能3は、以下とされる。   Note that when the steel pipe 62 is bent at the same time as the twisting, the situation where the cooling water hits the steel pipe 62 changes. Therefore, when the bending process is applied to the steel pipe 62 simultaneously with the twisting process, the above-described function 3 is as follows.

<機能3のその他の例>
ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径(ねじり加工条件及び曲げ加工条件)に応じた鋼管62の送り速度調節機能
<Other examples of function 3>
The feed rate adjustment function of the steel pipe 62 according to the twist angle and the curvature radius (twisting condition and bending condition) per unit length of the torsion part 66

また、鋼管62にねじり加工と同時に曲げ加工を加える場合、制御装置24には、ねじり加工条件及び曲げ加工条件から送り速度を導出するテーブルが記憶されていることが望ましい。鋼管62にねじり加工と同時に曲げ加工を加える場合、上述の制御1、2は、以下とされる。   When bending the steel pipe 62 at the same time as twisting, it is desirable that the control device 24 stores a table for deriving the feed rate from the twisting conditions and the bending conditions. When bending the steel pipe 62 at the same time as twisting, the above-described controls 1 and 2 are as follows.

<制御1のその他の例>
時々刻々と変化するねじり加工条件及び曲げ加工条件に合わせて送り速度と加熱条件を設定した加工条件が制御装置24に入力される。そして、制御装置24は、入力された加工条件に基づいて送り装置22の駆動部56、高周波電力発生装置14、及び、外力付与装置16の駆動部36を制御する。
<制御2のその他の例>
ねじり加工条件及び曲げ加工条件に合わせて送り速度上限値を設定したテーブルが制御装置24に記憶される。制御装置24は、そのテーブルからねじり加工条件及び曲げ加工条件の変化に応じて送り速度上限値を導出すると共に、この送り速度上限値に応じた加熱条件を上述の加工条件から導出する。そして、制御装置24は、以上の導出結果に基づいて送り装置22の駆動部56及び高周波電力発生装置14を制御する。
<Other examples of control 1>
Processing conditions in which the feed speed and heating conditions are set in accordance with the twisting and bending conditions that change from moment to moment are input to the control device 24. Then, the control device 24 controls the drive unit 56 of the feeding device 22, the high frequency power generation device 14, and the drive unit 36 of the external force applying device 16 based on the input machining conditions.
<Other examples of control 2>
A table in which the feed speed upper limit value is set in accordance with the torsion processing conditions and the bending processing conditions is stored in the control device 24. The control device 24 derives the feed speed upper limit value from the table according to changes in the twisting condition and the bending condition, and derives the heating condition according to the feed speed upper limit value from the above-described machining conditions. And the control apparatus 24 controls the drive part 56 and the high frequency electric power generator 14 of the feeder 22 based on the above derivation result.

次に、上記機能が追加された3DQ装置10によるねじり部材の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the twist member by the 3DQ apparatus 10 to which the above function is added will be described.

上記機能が追加された3DQ装置10によるねじり部材の製造方法では、上述の3DQ装置10の基本動作と同様に、送り開始ステップ、熱間加工ステップ、及び、冷却ステップが実行される。   In the manufacturing method of the torsional member by the 3DQ device 10 to which the above function is added, the feed start step, the hot working step, and the cooling step are executed as in the basic operation of the 3DQ device 10 described above.

ただし、冷却ステップでは、以下に説明するように、鋼管62の送り速度が調節される。鋼管62の送り速度は、一例として、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径に応じて調節される。   However, in the cooling step, the feed rate of the steel pipe 62 is adjusted as described below. As an example, the feed rate of the steel pipe 62 is adjusted according to the twist angle and the radius of curvature of the twisted portion 66 per unit length.

制御装置24は、ねじり加工の向き及び単位長さ当たりのねじり角度からなるねじり加工条件と、曲げ加工の向き及び曲率半径からなる曲げ加工条件とに基づいて、上記テーブルから鋼管62の送り速度を導出する。   The control device 24 controls the feed rate of the steel pipe 62 from the table based on the twisting condition including the twisting direction and the twisting angle per unit length, and the bending condition including the bending direction and the radius of curvature. To derive.

テーブルにおいて、ねじり加工条件は、ねじり方向とねじり角度を組み合わせて、「R−0」、「R−1」、「R−2」、「R−3」、「L−0」、「L−1」、「L−2」、「L−3」と分類される。ねじり方向について、「R」は、右回りであること、「L」は、左回りであることを表している。また、単位当たりのねじり角度について、ねじり加工しない場合には「0」で表され、ねじり加工する場合には、単位当たりのねじり角度が小さい順に「1」、「2」、「3」で表される。   In the table, the torsional processing conditions include “R-0”, “R-1”, “R-2”, “R-3”, “L-0”, “L-” by combining the twisting direction and the twisting angle. 1 ”,“ L-2 ”, and“ L-3 ”. Regarding the twisting direction, “R” represents clockwise rotation, and “L” represents counterclockwise rotation. Further, the twist angle per unit is represented by “0” when not twisted, and when twisted, it is represented by “1”, “2”, “3” in ascending order of the twist angle per unit. Is done.

また、テーブルにおいて、曲げ加工条件は、曲げ方向と曲率半径を組み合わせて、「0−0」、「0−1」、「0−2」、「0−3」、「1−0」、「1−1」、・・・「11−0」、「11−2」、「11−3」と分類される。曲げ方向については、鋼管62の送り方向下流側から上流側に向かって12方向に区分けしている。すなわち、時計と同じように、上を「0」で表され、右を「3」、下を「6」、左を「9」と区分けしている。また、曲率半径について、曲げ加工しない場合には「0」、曲げ加工する場合には、曲率半径の大きい順に「1」、「2」、「3」で表される。   Further, in the table, the bending process conditions are “0-0”, “0-1”, “0-2”, “0-3”, “1-0”, “1-0” by combining the bending direction and the radius of curvature. 1-1 ”,...“ 11-0 ”,“ 11-2 ”,“ 11-3 ”. The bending direction is divided into 12 directions from the downstream side in the feed direction of the steel pipe 62 toward the upstream side. That is, like the clock, the top is represented by “0”, the right is “3”, the bottom is “6”, and the left is “9”. The curvature radius is represented by “0” when not bending, and by “1”, “2”, and “3” in descending order of curvature radius when bending.

また、テーブルにおいて、鋼管62の送り速度は、ねじり加工も曲げ加工もしない場合と同じ速度である「High」と、「High」よりも遅い「Mid」と、「Mid」よりも遅い「Low」の3段階に分類される。   Further, in the table, the feed speed of the steel pipe 62 is “High”, which is the same speed as that when neither twisting nor bending is performed, “Mid” which is slower than “High”, and “Low” which is slower than “Mid”. It is classified into three stages.

図12には、制御装置24に記憶されたテーブル26の一例を表す表が示されている。この図12に示されるテーブル26は、右回りのねじり加工で1時の方向に曲げ加工する場合を示すものである。図12に示されるテーブル26は、一例であり、制御装置24には、他のねじり加工の方向と曲げ加工の方向を含むテーブルが記憶されても良い。   FIG. 12 shows a table representing an example of the table 26 stored in the control device 24. The table 26 shown in FIG. 12 shows a case of bending in the 1 o'clock direction by clockwise twisting. The table 26 shown in FIG. 12 is an example, and the control device 24 may store a table including other twisting directions and bending directions.

なお、加工対象であるの鋼管62の断面形状によっては、複数のテーブルを統合することも可能である。例えば、断面長方形状の鋼管62を対象とする場合には、右回りのねじり加工で1時の方向に曲げ加工する場合のテーブル1に、以下に例示するテーブル2〜8を統合することが可能である。   Depending on the cross-sectional shape of the steel pipe 62 that is the object to be processed, it is possible to integrate a plurality of tables. For example, when the steel pipe 62 having a rectangular cross section is targeted, the tables 2 to 8 exemplified below can be integrated into the table 1 when bending in the direction of 1 o'clock by clockwise twisting. It is.

テーブル2:右回りのねじり加工で5時の方向に曲げ加工する場合のテーブル
テーブル3:右回りのねじり加工で7時の方向に曲げ加工する場合のテーブル
テーブル4:右回りのねじり加工で11時の方向に曲げ加工する場合のテーブル
テーブル5:左回りのねじり加工で1時の方向に曲げ加工する場合のテーブル
テーブル6:左回りのねじり加工で5時の方向に曲げ加工する場合のテーブル
テーブル7:左回りのねじり加工で7時の方向に曲げ加工する場合のテーブル
テーブル8:左回りのねじり加工で11時の方向に曲げ加工する場合のテーブル
Table 2: Table when bending in the 5 o'clock direction by clockwise twisting Table 3: Table when bending in the 7 o'clock direction by clockwise twisting Table 4: 11 by clockwise twisting Table when bending in the hour direction Table 5: Table when bending in the 1 o'clock direction with counterclockwise twisting Table 6: Table when bending in the 5 o'clock direction with counterclockwise twisting Table 7: Table when bending in the 7 o'clock direction by counterclockwise twisting Table 8: Table when bending in the 11 o'clock direction by counterclockwise twisting

このように、制御装置24には、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径と鋼管62の送り速度との関係を表わすテーブル26が記憶される。そして、制御装置24は、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径に基づいてテーブル26から鋼管62の送り速度を導出し、該導出した送り速度になるように送り装置22を制御する。つまり、制御装置24は、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度が大きいほど、また、曲率半径が小さいほど、鋼管62の送り速度を低下させる。   As described above, the control device 24 stores the table 26 that represents the relationship between the twist angle and the curvature radius per unit length of the torsion portion 66 and the feed speed of the steel pipe 62. Then, the control device 24 derives the feed speed of the steel pipe 62 from the table 26 based on the twist angle per unit length and the radius of curvature of the torsion portion 66, and controls the feed device 22 so as to be the derived feed speed. To do. That is, the control device 24 decreases the feed speed of the steel pipe 62 as the twist angle per unit length of the twisted portion 66 is larger and as the curvature radius is smaller.

ここで、図13には、ねじり加工及び曲げ加工により鋼管62の角部の位置が移動する様子が模式図にて示されている。図13において、細線の長方形は、ねじり加工も曲げ加工もしない場合の鋼管62の断面の位置を示しており、二点鎖線の長方形は、ねじり加工をした場合の鋼管62の断面の位置を示している。また、太線の長方形は、ねじり加工と曲げ加工をした場合の鋼管62の断面の位置を示している。   Here, FIG. 13 is a schematic diagram showing how the position of the corner of the steel pipe 62 is moved by twisting and bending. In FIG. 13, the thin line rectangle indicates the position of the cross section of the steel pipe 62 when neither twisting nor bending is performed, and the two-dot chain line rectangle indicates the position of the cross section of the steel pipe 62 when twisting. ing. Moreover, the rectangle of a thick line has shown the position of the cross section of the steel pipe 62 at the time of twisting and bending.

鋼管62の冷却むらの発生する鋼管62の角部の位置の変化は、ねじり加工による位置の変化と曲げ加工による位置の変化の合計である。ねじり角度φのねじり加工により、鋼管62の角部は、縦方向にh1移動する。h1は、以下の式(1)で算出される。以下の式(1)において、Wは、鋼管62の幅である。
h1=(W/2)・sinφ・・・(1)
The change in the position of the corner of the steel pipe 62 where the cooling unevenness of the steel pipe 62 occurs is the sum of the change in position due to the twisting process and the change in position due to the bending process. By twisting with a twisting angle φ, the corner of the steel pipe 62 moves h1 in the vertical direction. h1 is calculated by the following equation (1). In the following formula (1), W is the width of the steel pipe 62.
h1 = (W / 2) · sinφ (1)

さらに曲げ加工により、鋼管62の角部は移動する。図13に示されるように、4時の方向にlの大きさに曲げる場合、曲げ加工により、鋼管62の角部は、縦方向にh2移動する。h2は、以下の式(2)で算出される。ねじり加工と曲げ加工による縦方向の鋼管62の角部の移動量hは、以下の式(3)で算出される。
h2=lsinφ・・・(2)
h=h1+h2 ・・・(3)
Furthermore, the corner | angular part of the steel pipe 62 moves by bending. As shown in FIG. 13, when bending to the size of l in the direction of 4 o'clock, the corner portion of the steel pipe 62 moves h2 in the vertical direction by bending. h2 is calculated by the following equation (2). The amount of movement h of the corner of the steel pipe 62 in the longitudinal direction by twisting and bending is calculated by the following equation (3).
h2 = lsinφ (2)
h = h1 + h2 (3)

図3に示されるように、本実施形態の3DQ装置10では、縦方向と横方向からの冷却水が互いに過度に干渉しないように冷却水は鋼管62に噴射される。鋼管62の角部が縦方向にどれだけ移動すると横方向からの冷却水が鋼管62の角部に当たらなくなるかということについては、冷却装置18の構造、例えば、各噴射口42の配置位置や隣り合う噴射口42間の距離等により異なるので、事前に把握しておくことが望ましい。   As shown in FIG. 3, in the 3DQ device 10 of the present embodiment, the cooling water is injected into the steel pipe 62 so that the cooling water from the vertical direction and the horizontal direction do not excessively interfere with each other. Regarding how much the corner of the steel pipe 62 moves in the vertical direction, the cooling water from the lateral direction does not hit the corner of the steel pipe 62. For example, the structure of the cooling device 18, for example, the position of each injection port 42, Since it differs depending on the distance between the adjacent injection ports 42, it is desirable to know in advance.

例えば、鋼管62に冷却水が衝突する箇所のうち鋼管62の送り方向の最も下流側に位置する箇所(図2のH列の噴射口42からの冷却水が当たる箇所)における断面上で、鋼管62の角部の位置が、鋼管62を熱間加工しない場合の角部の位置に比べて、鋼管62の送り方向視で角部に噴射される冷却水の噴射方向と直交する方向(この場合、縦方向)に規定量(例えば、10mm)以上移動したときに、鋼管62の角部に冷却水が当たらなくなり始める場合がある。   For example, the steel pipe on the cross section at the location (the location where the cooling water from the injection nozzle 42 in the H row in FIG. 2 hits) of the location where the cooling water collides with the steel tube 62 is located on the most downstream side in the feed direction of the steel tube 62. The direction of the corner of 62 is perpendicular to the injection direction of the coolant injected into the corner as viewed in the feed direction of the steel pipe 62 compared to the position of the corner when the steel pipe 62 is not hot-worked (in this case) , In the vertical direction), when it moves more than a specified amount (for example, 10 mm), the corner of the steel pipe 62 may begin to run out of contact with the cooling water.

この場合には、鋼管62の送り方向の最も下流側に位置する噴射口42から鋼管62に水が当たる位置でねじり部の冷却が完了するように送り速度を調節することが望ましい。つまり、鋼管62の送り速度を、鋼管62を熱間加工しない場合の送り速度に比べて低下させること、例えば、図12に示されるテーブルで「Mid」か「Low」に変更することが望ましい。鋼管62の角部の横方向の移動と縦方向から噴射される冷却水との関係も同様である。   In this case, it is desirable to adjust the feed rate so that cooling of the torsion part is completed at a position where water hits the steel pipe 62 from the injection port 42 located on the most downstream side in the feed direction of the steel pipe 62. That is, it is desirable to lower the feed speed of the steel pipe 62 compared to the feed speed when the steel pipe 62 is not hot-worked, for example, to change to “Mid” or “Low” in the table shown in FIG. The relationship between the horizontal movement of the corner of the steel pipe 62 and the cooling water sprayed from the vertical direction is the same.

上述した方法では、実際に3DQ加工しなくても事前に加工条件と送り速度のテーブルを作ることは可能である。しかし、量産の前には、さらに実機でテーブルを調整することが望ましい。その理由は、次の通りである。   With the method described above, it is possible to create a table of machining conditions and feed rates in advance without actually performing 3DQ machining. However, it is desirable to further adjust the table with the actual machine before mass production. The reason is as follows.

<理由1>
設備上流側の冷却水と下流側の冷却水では鋼管62への衝突角度が異なる。すなわち、冷却水が鋼管62に衝突する際に、下流側の方が鋼管62と噴射口42から噴射される冷却水のなす角度が小さくなる。このため、上流側の冷却水と下流側の冷却水では冷却能力が異なり、上流側の方の冷却能力が高くなるので、減速を緩和できる可能性がある。
<理由2>
鋼管62の角部に当たった冷却水がどのように跳ね返り、他の冷却水にどのように干渉するか分からない。
<理由3>
冷却装置18は、鋼管62の外形に合わせて配置されるが、鋼管62の断面形状が湾曲形状や楕円形状である場合、角管のように縦横のずれと冷却能力の変化が容易には分かりにくい。
<理由4>
冷却水が中途半端に鋼管62の角部に当たっている場合、十分に冷却されないことがある。
<Reason 1>
The collision angle with the steel pipe 62 differs between the cooling water on the upstream side of the facility and the cooling water on the downstream side. That is, when the cooling water collides with the steel pipe 62, the angle formed by the cooling water injected from the steel pipe 62 and the injection port 42 on the downstream side becomes smaller. For this reason, the cooling capacity is different between the cooling water on the upstream side and the cooling water on the downstream side, and the cooling capacity on the upstream side becomes higher, so there is a possibility that deceleration can be alleviated.
<Reason 2>
It is not known how the cooling water hitting the corner of the steel pipe 62 rebounds and interferes with other cooling water.
<Reason 3>
The cooling device 18 is arranged in accordance with the outer shape of the steel pipe 62. However, when the cross-sectional shape of the steel pipe 62 is a curved shape or an elliptical shape, the vertical and horizontal deviations and changes in the cooling capacity can be easily understood like a square tube. Hateful.
<Reason 4>
When the cooling water hits the corner of the steel pipe 62 halfway, it may not be sufficiently cooled.

テーブルの調整は、実際に3DQ加工を行い、鋼管62を分析して冷却不足になっていないか確認して行われる。具体的には、加工後の鋼管62の硬度(例えばビッカース高度Hv420以上)、表面残留応力(例えばX線回折法による測定で引張応力80MPa以下)が、ばらつきを考慮しても所定の範囲に収まっていれば十分冷却されたと判定する。   The table is adjusted by actually performing 3DQ processing and analyzing the steel pipe 62 to check whether cooling is insufficient. Specifically, the hardness (for example, Vickers altitude Hv420 or more) and the surface residual stress (for example, tensile stress of 80 MPa or less as measured by the X-ray diffraction method) of the steel pipe 62 after processing are within a predetermined range even when variation is taken into consideration. If so, it is determined that it has been sufficiently cooled.

本実施形態のように、可動ローラダイス34を用いた3DQ装置10の場合、制御装置24は、可動ローラダイス34の動きに基づいてテーブルから送り速度を出力すれば良い。   In the case of the 3DQ device 10 using the movable roller die 34 as in this embodiment, the control device 24 may output the feed speed from the table based on the movement of the movable roller die 34.

しかしながら、鋼管62の端部に取り付けられたチャックを介してマニピュレータで曲げモーメントを付与する場合、鋼管62の端部の動きから加工条件を導出するのは難しい。この場合、目標とする製品の形状に基づいて鋼管62の長手方向に沿ったねじり量と曲げ量からねじり加工条件と曲げ加工条件を導出しても良い。この方法は、可動ローラダイス34を用いる場合にも適用可能である。   However, when a bending moment is applied by a manipulator via a chuck attached to the end of the steel pipe 62, it is difficult to derive processing conditions from the movement of the end of the steel pipe 62. In this case, the twisting condition and the bending condition may be derived from the twisting amount and the bending amount along the longitudinal direction of the steel pipe 62 based on the target product shape. This method can also be applied when the movable roller die 34 is used.

なお、上記3DQ装置10において、曲げ加工が行われない場合、上述のテーブル26から曲率半径と鋼管62の送り速度との関係が削除されても良い。そして、制御装置24は、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度に基づいてテーブル26から鋼管62の送り速度を導出し、該導出した送り速度になるように送り装置22を制御しても良い。つまり、制御装置24は、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度が大きいほど鋼管62の送り速度を低下させても良い。   In the 3DQ device 10, when bending is not performed, the relationship between the radius of curvature and the feed rate of the steel pipe 62 may be deleted from the table 26 described above. Then, the control device 24 derives the feed speed of the steel pipe 62 from the table 26 based on the twist angle per unit length of the torsion part 66, and controls the feed device 22 so as to obtain the derived feed speed. good. That is, the control device 24 may decrease the feed speed of the steel pipe 62 as the twist angle per unit length of the twist portion 66 is larger.

また、鋼管62を誘導加熱コイル12及び冷却装置18に対して相対的に送るために、誘導加熱コイル12及び冷却装置18を移動させる送り装置が用いられる場合、テーブル26には、鋼管62の相対的な送り速度として、誘導加熱コイル12及び冷却装置18の移動速度が含まれていても良い。   Further, when a feeding device that moves the induction heating coil 12 and the cooling device 18 is used to send the steel pipe 62 relative to the induction heating coil 12 and the cooling device 18, the table 26 has a relative relationship between the steel pipe 62 and the steel heating device 62. The moving speed of the induction heating coil 12 and the cooling device 18 may be included as a typical feed rate.

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

以上詳述したように、本実施形態によれば、鋼管62が誘導加熱コイル12及び冷却装置18に対して相対的に送られながら、冷却装置18から噴射した冷却水によりねじり部66が冷却される際に、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度に応じて鋼管62の相対的な送り速度が調節される。これにより、鋼管62の角部の冷却むらを抑制することができるので、3DQで熱間加工したねじり部材64のねじり部66に生じる機械特性の不均一を解消することができる。   As described in detail above, according to the present embodiment, the torsional portion 66 is cooled by the cooling water sprayed from the cooling device 18 while the steel pipe 62 is being sent relative to the induction heating coil 12 and the cooling device 18. In this case, the relative feed speed of the steel pipe 62 is adjusted in accordance with the twist angle per unit length of the twist portion 66. Thereby, since the cooling nonuniformity of the corner | angular part of the steel pipe 62 can be suppressed, the nonuniformity of the mechanical characteristic which arises in the torsion part 66 of the torsion member 64 hot-worked by 3DQ can be eliminated.

また、鋼管62にねじり力及び曲げ力を加えてねじり部66に曲げ変形が加えられる場合には、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径に応じて鋼管62の相対的な送り速度が調節される。これにより、曲げ変形を考慮した適切な送り速度で鋼管62を相対的に送ることができるので、ねじり部66に曲げ変形が加えられる場合でも、曲げ変形に応じて鋼管62の角部の冷却むらを抑制することができる。   Further, when a torsional force and a bending force are applied to the steel pipe 62 and a bending deformation is applied to the torsion part 66, the relative feed of the steel pipe 62 according to the torsion angle and the curvature radius of the torsion part 66 per unit length. The speed is adjusted. As a result, the steel pipe 62 can be relatively fed at an appropriate feed rate in consideration of bending deformation, so that even when bending deformation is applied to the torsion portion 66, uneven cooling of the corners of the steel pipe 62 according to the bending deformation. Can be suppressed.

また、例えば、鋼管62に冷却水が衝突する箇所のうち鋼管62の送り方向の最も下流側に位置する箇所(図2のH列の噴射口42からの冷却水が当たる箇所)における断面上で、鋼管62の角部の位置が、鋼管62を熱間加工しない場合の角部の位置に比べて、鋼管62の送り方向視で角部に噴射される冷却水の噴射方向と直交する方向(この場合、縦方向)に規定量(例えば、10mm)以上移動する場合には、鋼管62の送り速度が、鋼管62を熱間加工しない場合の送り速度に比べて低下させられる。鋼管62の角部の横方向の移動と縦方向から噴射される冷却水の場合も同様である。これにより、鋼管62の角部が十分に冷却される前に冷却水による冷却が終了してしまうことを回避できるので、鋼管62の角部の冷却むらをより一層効果的に抑制することができる。   Further, for example, on the cross section at the location (the location where the coolant from the injection nozzle 42 in the H row in FIG. 2 hits) located on the most downstream side in the feed direction of the steel tube 62 among the locations where the coolant collides with the steel tube 62. The direction of the corner of the steel pipe 62 is perpendicular to the injection direction of the cooling water injected into the corner as viewed in the feed direction of the steel pipe 62 compared to the position of the corner when the steel pipe 62 is not hot-worked ( In this case, in the case where the steel pipe 62 is moved in the vertical direction) by a specified amount (for example, 10 mm) or more, the feed speed of the steel pipe 62 is reduced compared to the feed speed when the steel pipe 62 is not hot worked. The same applies to the lateral movement of the corners of the steel pipe 62 and the cooling water jetted from the vertical direction. As a result, it is possible to avoid cooling with the cooling water before the corner portion of the steel pipe 62 is sufficiently cooled, so that the uneven cooling of the corner portion of the steel pipe 62 can be more effectively suppressed. .

また、制御装置24には、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度と鋼管62の相対的な送り速度との関係を表わすテーブル26が記憶される。そして、制御装置24は、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度に基づいてテーブル26から鋼管62の相対的な送り速度を導出し、該導出した送り速度になるように送り装置22を制御する。したがって、テーブル26に基づいて鋼管62の相対的な送り速度が調節されるので、鋼管62の角部の冷却むらを安定して抑制することができる。   In addition, the control device 24 stores a table 26 that represents the relationship between the twist angle per unit length of the twisted portion 66 and the relative feed speed of the steel pipe 62. Then, the control device 24 derives the relative feed speed of the steel pipe 62 from the table 26 based on the twist angle per unit length of the torsion portion 66, and controls the feed device 22 so as to obtain the derived feed speed. To do. Therefore, since the relative feed speed of the steel pipe 62 is adjusted based on the table 26, the uneven cooling at the corners of the steel pipe 62 can be stably suppressed.

また、鋼管62にねじり力及び曲げ力を加えてねじり部66に曲げ変形が加えられる場合、テーブル26には、ねじり部66の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径と鋼管62の相対的な送り速度との関係が含まれる。したがって、ねじり部66に曲げ変形が加えられる場合でも、曲げ変形に応じて鋼管62の角部の冷却むらを安定して抑制することができる。   Further, when a torsional force and a bending force are applied to the steel pipe 62 and bending deformation is applied to the torsion part 66, the table 26 has a torsion angle and a radius of curvature per unit length of the torsion part 66 and the relative relationship between the steel pipe 62. The relationship with the feed rate is included. Therefore, even when bending deformation is applied to the twisted portion 66, uneven cooling at the corners of the steel pipe 62 can be stably suppressed according to the bending deformation.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and other various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.

10 3DQ装置(ねじり部材の製造装置の一例)
12 誘導加熱コイル(加熱装置の一例)
14 高周波電力発生装置
16 外力付与装置
18 冷却装置
20 冷却水供給装置
22 送り装置
24 制御装置
26 テーブル
42 噴射口
62 鋼管
64 ねじり部材
66 ねじり部
10 3DQ device (an example of a twisted member manufacturing device)
12 Induction heating coil (example of heating device)
14 High-frequency power generator 16 External force applying device 18 Cooling device 20 Cooling water supply device 22 Feeding device 24 Control device 26 Table 42 Injection port 62 Steel pipe 64 Torsion member 66 Torsion part

Claims (8)

断面円形とは異なる断面形状を有しねじり部材の基になる鋼管を加熱装置及び冷却装置に対して前記鋼管の長手方向に相対的に送りながら、前記加熱装置により前記鋼管を局所的に加熱すると共に前記鋼管の局所的に加熱された部分にねじり力を加えてねじり部を形成する熱間加工ステップと、
前記鋼管を前記加熱装置及び前記冷却装置に対して相対的に送りながら、前記冷却装置から噴射した冷却水により前記ねじり部を冷却して焼入れすると共に、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度に応じて前記鋼管の相対的な送り速度を調節する冷却ステップと、
を備えるねじり部材の製造方法。
The steel pipe is locally heated by the heating device while feeding a steel pipe having a cross-sectional shape different from a circular cross-section relative to the heating device and the cooling device in the longitudinal direction of the steel pipe. And a hot working step of forming a twisted portion by applying a twisting force to a locally heated portion of the steel pipe, and
While the steel pipe is fed relative to the heating device and the cooling device, the twisted portion is cooled and quenched by the cooling water sprayed from the cooling device, and the twist angle per unit length of the twisted portion A cooling step for adjusting a relative feed rate of the steel pipe according to:
A method for manufacturing a torsion member.
前記熱間加工ステップにおいて、前記鋼管にねじり力及び曲げ力を加えて前記ねじり部に曲げ変形を加え、
前記冷却ステップにおいて、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径に応じて前記鋼管の相対的な送り速度を調節する、
請求項1に記載のねじり部材の製造方法。
In the hot working step, torsional force and bending force are applied to the steel pipe to add bending deformation to the torsion part,
In the cooling step, a relative feed rate of the steel pipe is adjusted according to a twist angle and a radius of curvature per unit length of the twist portion.
The manufacturing method of the twist member of Claim 1.
前記冷却ステップにおいて、前記鋼管に前記冷却水が衝突する箇所のうち前記鋼管の送り方向の最も下流側に位置する箇所における断面上で、前記鋼管の角部の位置が、前記鋼管を熱間加工しない場合の前記角部の位置に比べて、前記鋼管の送り方向視で前記角部に噴射される前記冷却水の噴射方向と直交する方向に規定量以上移動する場合には、前記鋼管の相対的な送り速度を、前記鋼管を熱間加工しない場合の相対的な送り速度に比べて低下させる、
請求項1又は請求項2に記載のねじり部材の製造方法。
In the cooling step, the position of the corner portion of the steel pipe is hot-worked on the cross section at the position located most downstream in the feed direction of the steel pipe among the places where the cooling water collides with the steel pipe. Compared to the position of the corner when not moving, when the steel pipe moves more than a specified amount in a direction perpendicular to the injection direction of the cooling water injected into the corner as viewed in the feed direction of the steel pipe, Reducing the typical feed rate compared to the relative feed rate when the steel pipe is not hot worked,
The manufacturing method of the torsion member of Claim 1 or Claim 2.
断面円形とは異なる断面形状を有しねじり部材の基になる鋼管を局所的に加熱する加熱装置と、
前記加熱装置によって前記鋼管の局所的に加熱された部分にねじり力を加えてねじり部を形成する外力付与装置と、
前記ねじり部に冷却水を噴射して前記ねじり部を冷却して焼入れする冷却装置と、
前記加熱装置及び前記冷却装置が作動している状態で、前記鋼管を前記加熱装置及び前記冷却装置に対して前記鋼管の長手方向に相対的に送る送り装置と、
前記鋼管が前記加熱装置及び前記冷却装置に対して相対的に送られながら、前記冷却装置から噴射した冷却水により前記ねじり部が冷却される際に、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度に応じて前記送り装置を制御して前記鋼管の相対的な送り速度を調節する制御装置と、
を備えるねじり部材の製造装置。
A heating device that locally heats a steel pipe that has a cross-sectional shape different from a circular cross-section and is the basis of a torsion member;
An external force applying device that forms a twisted portion by applying a twisting force to a locally heated portion of the steel pipe by the heating device;
A cooling device that cools and quenches the twisted portion by spraying cooling water onto the twisted portion;
A feeding device that sends the steel pipe relative to the heating device and the cooling device in the longitudinal direction of the steel pipe in a state where the heating device and the cooling device are operating
A twist angle per unit length of the torsional portion when the torsional portion is cooled by the cooling water sprayed from the cooling device while the steel pipe is sent relative to the heating device and the cooling device. A control device for controlling the feed device according to the control and adjusting the relative feed rate of the steel pipe;
An apparatus for manufacturing a torsion member.
前記制御装置には、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度と前記鋼管の相対的な送り速度との関係を表わすテーブルが記憶されており、
前記制御装置は、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度に基づいて前記テーブルから前記鋼管の相対的な送り速度を導出し、該導出した送り速度になるように前記送り装置を制御する、
請求項4に記載のねじり部材の製造装置。
The control device stores a table representing a relationship between a twist angle per unit length of the torsion part and a relative feed rate of the steel pipe,
The control device derives a relative feed rate of the steel pipe from the table based on a twist angle per unit length of the torsion part, and controls the feed device to be the derived feed rate.
The manufacturing apparatus of the torsion member of Claim 4.
前記外力付与装置は、前記鋼管にねじり力及び曲げ力を加えて前記ねじり部に曲げ変形を加え、
前記制御装置は、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径に応じて前記送り装置を制御して前記鋼管の相対的な送り速度を調節する、
請求項4に記載のねじり部材の製造装置。
The external force applying device applies a torsional force and a bending force to the steel pipe to apply a bending deformation to the torsion part,
The control device controls the feed device according to a twist angle and a radius of curvature per unit length of the torsion part to adjust a relative feed speed of the steel pipe.
The manufacturing apparatus of the torsion member of Claim 4.
前記制御装置には、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径と前記鋼管の相対的な送り速度との関係を表わすテーブルが記憶されており、
前記制御装置は、前記ねじり部の単位長さ当たりのねじり角度及び曲率半径に基づいて前記テーブルから前記鋼管の相対的な送り速度を導出し、該導出した送り速度になるように前記送り装置を制御する、
請求項6に記載のねじり部材の製造装置。
The control device stores a table representing a relationship between a twist angle and a curvature radius per unit length of the torsion part and a relative feed rate of the steel pipe,
The control device derives a relative feed rate of the steel pipe from the table based on a twist angle and a curvature radius per unit length of the torsion portion, and the feed device is set so as to obtain the derived feed rate. Control,
The manufacturing apparatus of the torsion member of Claim 6.
前記制御装置は、前記鋼管に前記冷却水が衝突する箇所のうち前記鋼管の送り方向の最も下流側に位置する箇所における断面上で、前記鋼管の角部の位置が、前記鋼管を熱間加工しない場合の前記角部の位置に比べて、前記鋼管の送り方向視で前記角部に噴射される前記冷却水の噴射方向と直交する方向に規定量以上移動する場合には、前記鋼管の相対的な送り速度が、前記鋼管を熱間加工しない場合の送り速度に比べて低下するように、前記送り装置を制御する、
請求項4〜請求項7のいずれか一項に記載のねじり部材の製造装置。
The control device is configured to hot-work the steel pipe on a cross section at a position located on the most downstream side in the feed direction of the steel pipe among the places where the cooling water collides with the steel pipe. Compared to the position of the corner when not moving, when the steel pipe moves more than a specified amount in a direction perpendicular to the injection direction of the cooling water injected into the corner as viewed in the feed direction of the steel pipe, The feed device is controlled such that the typical feed rate is lower than the feed rate when the steel pipe is not hot-worked,
The manufacturing apparatus of the torsion member as described in any one of Claims 4-7.
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