(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板をロールフォーミングすることで製造された、長手方向に一定断面の直線状金属管（Ｗ）であって、閉断面部分（Ｗｃ）とその閉断面部分（Ｗｃ）の周方向一端及び他端よりそれぞれ延出して互いに重合する一対のフランジ部分（Ｗｆ，Ｗｆ）とを有する金属管（Ｗ）を加熱して曲げ加工することにより、自動車のルーフサイドレールおよびフロントピラーを一体に構成する部材を得るための熱間加工装置であって、
前記金属管（Ｗ）を長手方向に沿って送り出す金属管送出装置（１１）と、前記金属管送出装置（１１）から送り出される前記金属管（Ｗ）を摺動自在に案内するガイド孔（１２ａ）が形成された曲げ支点部材（１２）と、前記ガイド孔（１２ａ）を通過した前記金属管（Ｗ）の外周を囲繞して該金属管（Ｗ）を加熱する高周波加熱コイル（１３）と、前記高周波加熱コイル（１３）を通過して加熱された前記金属管（Ｗ）に前記曲げ支点部材（１２）まわりの曲げモーメントを加える曲げ装置（１５）とを備えてなり、
前記金属管（Ｗ）が通過可能な第１の開口部（１７ａ）を有し且つ前記高周波加熱コイル（１３）を固定した可動架台（１７）が、前記金属管（Ｗ）が通過可能な第２の開口部（１６ａ）を有する固定架台（１６）にフローティング支持手段（１８，３１）を介してフローティング支持され、
前記高周波加熱コイル（１３）は、前記金属管（Ｗ）の前記閉断面部分（Ｗｃ）に対応するコイル本体部分（１３ｃ）と、そのコイル本体部分（１３ｃ）の周方向一端及び他端から所定の放射方向に延びて相互間に空隙（Ｓ）を存して並列するコイル一端部（１３ａ）及びコイル他端部（１３ｂ）とを有しており、
前記金属管（Ｗ）が前記高周波加熱コイル（１３）を通過する際に前記コイル本体部分（１３ｃ）の内周と該金属管（Ｗ）の前記閉断面部分（Ｗｃ）の外周との間に略一定の隙間が形成され且つ前記空隙（Ｓ）に前記一対のフランジ部分（Ｗｆ，Ｗｆ）が位置するように、前記可動架台（１７）の前記第１の開口部（１７ａ）には、前記閉断面部分（Ｗｃ）の外周に摺接するセラミックス製の半球状摺動部材（２１）を先端に各々有する複数のガイドピン（２０）が径方向内向きに固定されることを特徴とする金属管の熱間加工装置。
【請求項２】
前記曲げ装置（１５）はロボットより構成され、前記フローティング支持手段は、前記固定架台（１６）の四隅に設けられて前記可動架台（１７）を移動自在に連結する４個の弾性マウント（１８）であることを特徴とする、請求項１に記載の金属管の熱間加工装置。
【請求項３】
前記フローティング支持手段は、前記固定架台（１６）に前記可動架台（１７）を相互に直交するＸ方向およびＹ方向に移動自在に支持するＸ−Ｙテーブル（３１）であることを特徴とする、請求項１に記載の金属管の熱間加工装置。
【請求項４】
前記高周波加熱コイル（１３）に電力を供給する可撓性のケーブル（２２）と、前記高周波加熱コイル（１３）に冷却水を供給する可撓性のホース（２３）とを備えることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の金属管の熱間加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管を高周波加熱コイルで加熱した状態で所望の形状に曲げ加工するための金属管の熱間加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属管をその長手方向に送り出す金属管送出装置と、送り出された金属管を案内支持する曲げ支点部材と、金属管を局部的に加熱する高周波加熱コイルと、金属管の加熱された部位を冷却する冷却装置と、金属管の長手方向に沿って回転可能なロールにより金属管を挟持して金属管の加熱された部位に曲げモーメントを付与する曲げ装置とを備える金属管の熱間加工装置が、下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、かかる熱間加工装置では、金属管送出装置から送り出された金属管に僅かな曲がり（反り）が存在することが避けられないため、曲げ支点部材から出た金属管が高周波加熱コイルの内部を通過するとき、その金属管の外周と高周波加熱コイルの内周との隙間が不均一になってしまい、高周波加熱コイルの内周との距離が近い部分と遠い部分とで金属管の温度に差が出て曲げ加工の加工精度が低下する可能性があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属管の熱間加工装置において、高周波加熱コイルによる金属管の均等な加熱を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、鋼板をロールフォーミングすることで製造された、長手方向に一定断面の直線状金属管であって、閉断面部分とその閉断面部分の周方向一端及び他端よりそれぞれ延出して互いに重合する一対のフランジ部分とを有する金属管を加熱して曲げ加工することにより、自動車のルーフサイドレールおよびフロントピラーを一体に構成する部材を得るための熱間加工装置であって、前記金属管を長手方向に沿って送り出す金属管送出装置と、前記金属管送出装置から送り出される前記金属管を摺動自在に案内するガイド孔が形成された曲げ支点部材と、前記ガイド孔を通過した前記金属管の外周を囲繞して該金属管を加熱する高周波加熱コイルと、前記高周波加熱コイルを通過して加熱された前記金属管に前記曲げ支点部材まわりの曲げモーメントを加える曲げ装置とを備えてなり、前記金属管が通過可能な第１の開口部を有し且つ前記高周波加熱コイルを固定した可動架台が、前記金属管が通過可能な第２の開口部を有する固定架台にフローティング支持手段を介してフローティング支持され、前記高周波加熱コイルは、前記金属管の前記閉断面部分に対応するコイル本体部分と、そのコイル本体部分の周方向一端及び他端から所定の放射方向に延びて相互間に空隙を存して並列するコイル一端部及びコイル他端部とを有しており、前記金属管が前記高周波加熱コイルを通過する際に前記コイル本体部分の内周と該金属管の前記閉断面部分の外周との間に略一定の隙間が形成され且つ前記空隙に前記一対のフランジ部分が位置するように、前記可動架台の前記第１の開口部には、前記閉断面部分の外周に摺接するセラミックス製の半球状摺動部材を先端に各々有する複数のガイドピンが径方向内向きに固定されることを特徴とする金属管の熱間加工装置が提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記曲げ装置はロボットより構成され、前記フローティング支持手段は、前記固定架台の四隅に設けられて前記可動架台を移動自在に連結する４個の弾性マウントであることを特徴とする金属管の熱間加工装置が提案される。
【０００８】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記フローティング支持手段は、前記固定架台に前記可動架台を相互に直交するＸ方向およびＹ方向に移動自在に支持するＸ−Ｙテーブルであることを特徴とする金属管の熱間加工装置が提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記高周波加熱コイルに電力を供給する可撓性のケーブルと、前記高周波加熱コイルに冷却水を供給する可撓性のホースとを備えることを特徴とする金属管の熱間加工装置が提案される。
【００１０】
尚、実施の形態の弾性マウント１８およびＸ−Ｙテーブル３１は本発明のフローティング支持手段に対応し、実施の形態のガイドピン２０は本発明のガイド部材に対応する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の構成によれば、金属管送出装置から送り出された金属管は、曲げ支点部材のガイド孔を通過した後に高周波加熱コイルを通過して誘導加熱され、曲げ装置によって曲げ支点部材のガイド孔まわりの曲げモーメントを加えられて曲げ加工される。曲げ支点部材を通過した金属管に曲がり（反り）が存在すると、金属管の外周と高周波加熱コイルの内周との隙間が不均一になって金属管が部分的に高温になったり低温になったりするが、高周波加熱コイルを固定した可動架台をフローティング支持手段を介して固定架台にフローティング支持し、可動架台に金属管の外周面に当接する複数のガイドピンを設けたので、金属管の曲がり（反り）に応じて可動架台と共に高周波加熱コイルをセンタリングし、金属管の内周と高周波加熱コイルの内周との隙間を均一化して金属管を均一に加熱することができる。またガイドピンは、耐摩耗性を確保するために、金属管に当接するセラミック製の摺動部材を先端に備えるので、金属管との接触によってガイドピンが摩耗することがなく、またその摺動部材を半球状としたことで金属管との摩擦力を小さくできる。
【００１２】
また請求項２の構成によれば、フローティング支持手段を、固定架台に可動架台を移動自在に連結する弾性マウントで構成したので、簡単な構造で固定架台に対して可動架台を移動可能に支持することができる。
【００１３】
また請求項３の構成によれば、フローティング支持手段を、固定架台に可動架台を相互に直交するＸ方向およびＹ方向に移動自在に支持するＸ−Ｙテーブルで構成したので、簡単な構造で固定架台に対して可動架台を移動可能に支持することができる。
【００１４】
また請求項４の構成によれば、高周波加熱コイルに可撓性のケーブルを介して電力を供給し、また高周波加熱コイルに可撓性のホースを介して冷却水を供給するので、ケーブルおよびホースが可動架台の移動の妨げになることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】金属管の熱間加工装置の全体構成を示す図。（第１の実施の形態）
【図２】図１の２方向拡大矢視図。（第１の実施の形態）
【図３】図２の３−３線矢視図。（第１の実施の形態）
【図４】図３の４方向矢視図。（第１の実施の形態）
【図５】前記図３に対応する図。（第２の実施の形態）
【図６】図５の６方向矢視図。（第２の実施の形態）
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態のワークである金属管Ｗは、自動車のルーフサイドレールおよびフロントピラーを一体に構成する部材であって、鋼板をロールフォーミングすることで製造される。そして、この金属管Ｗは、図２，３からも明らかなように、閉断面部分Ｗｃと、その閉断面部分Ｗｃの周方向一端及び他端よりそれぞれ外方に延出して互いに重合する一対のフランジ部分Ｗｆ，Ｗｆとを有している。
【００１８】
前記金属管Ｗを加熱して所定形状に曲げ加工する熱間加工装置は、金属管Ｗをその長手方向に送り出す金属管送出装置１１と、金属管送出装置１１の出口部に設けられた曲げ支点部材１２と、曲げ支点部材１２の下流側に設けられた高周波加熱コイル１３と、高周波加熱コイル１３の下流側に設けられた冷却装置１４と、冷却装置１４の下流側に設けられたロボットよりなる曲げ装置１５とを備える。金属管Ｗは長手方向に一定断面を有する直線状の部材であるが、それを高周波加熱用コイル１３で加熱した状態で曲げ装置１５で外力を加えることで所定形状に湾曲させた後に、冷却装置１４から噴出する冷却水で急冷して焼き入れを行うようになっている。
【００１９】
図２〜図４から明らかなように、曲げ支点部材１２は金属管送出装置１１の出口部に、あるいは出口部に近接して設けられるもので、その中央部に金属管Ｗの断面形状と同一形状のガイド孔１２ａが形成されており、金属管送出装置１１から送り出された金属管Ｗは曲げ支点部材１２のガイド孔１２ａの内周面を摺動しながら通過する。
【００２０】
高周波加熱コイル１３は、曲げ支点部材１２のから金属管Ｗの送出方向の下流側に所定距離（例えば、１００ｍｍ）離間した位置に配置されるもので、固定架台１６および可動架台１７によって金属管Ｗの送出方向に直交する方向に移動可能にフローティング支持される。移動不能に固定された固定架台１６は板状の部材であり、その中央部に金属管Ｗが充分な隙間を有して通過可能な円形の第２の開口部１６ａが形成される。可動架台１７は固定架台１６と平行に配置された板状の部材であって、その中央部に固定架台１６の開口部１６ａに対向する円形の第１の開口部１７ａが形成される。
【００２１】
可動架台１７の四隅は固定架台１６の四隅に４個の弾性マウント１８…を介して支持されており、弾性マウント１８…が変形することで可動架台１７は固定架台１６と平行な面内で移動可能にフローティング支持される。そして可動架台１７の曲げ支点部材１２側と反対側の面に、金属管Ｗの外周を囲むように高周波加熱コイル１３が取付ステー１９を介して固定される。
【００２２】
高周波加熱コイル１３に近い可動架台１７は、高周波加熱コイル１３からの磁束で加熱されて損傷しないように、耐熱性を有するベークライト、ガラスエポキシ、硬質プラスチック等で構成される。一方、高周波加熱コイル１３から遠い固定架台１６は、高周波加熱コイル１３からの磁束を受け難いため、その材質は任意である。
【００２３】
高周波加熱コイル１３の２ターンのコイルで構成されるものであって、金属管Ｗの前記閉断面部分Ｗｃに対応して形成されて該閉断面部分Ｗｃを囲繞するコイル本体部分１３ｃと、そのコイル本体部分１３ｃの周方向一端及び他端から所定の放射方向に延びて相互間に空隙Ｓを存して並列するコイル一端部１３ａ及びコイル他端部１３ｂとを有している。そして、その金属管Ｗが高周波加熱コイル１３を通過する際にコイル本体部分１３ｃの内周と金属管Ｗの外周との間に略一定の隙間が形成され且つ前記空隙Ｓに前記一対のフランジ部分Ｗｆ，Ｗｆが位置するように、可動架台１７の開口部１７ａには、金属管Ｗに向かって延びる３本のガイドピン２０…が径方向内向きに固定されており、その先端に金属管Ｗの外周面に摺接する摺動部材２１…が設けられる。摺動部材２１…は金属管Ｗとの間の摩擦力が小さくなるように半球状に形成され、かつ耐摩耗性を確保するためにセラミック製とされる。
【００２４】
高周波加熱コイル１３の両端には、それに電力を供給するための２本のケーブル２２，２２が接続される。高周波加熱コイル１３は内部にウオータジャケットが形成されており、そのウオータジャケットの両端には、冷却水を供給するための２本のホース２３，２３が接続される。ケーブル２２，２２およびホース２３，２３は、可動架台１７の移動を妨げないように共に可撓性を有している。
【００２５】
冷却装置１４は金属管Ｗの外周を囲む円環状の冷却水タンク２４と、冷却水タンク２４の外周面に接続された４本の冷却水供給パイプ２５…と、冷却水タンク２４の内周面に形成された多数の冷却水噴出孔２４ａ…とを備える。
【００２６】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００２７】
金属管送出装置１１から送り出された金属管Ｗは、曲げ支点部材１２、高周波加熱コイル１３および冷却装置１４を通過した位置でロボットよりなる曲げ装置１５のクランプアームに把持される。高周波加熱コイル１３にケーブル２２，２２を介して高周波電流を供給すると、高周波加熱用コイル１３の周囲に形成される磁界によって金属管Ｗの内部に渦電流が発生し、金属管Ｗがジュール熱により加熱される。
【００２８】
尚、通電により高周波加熱コイル１３自体も発熱して高温になるが、その内部にホース２３，２３を介して冷却水を供給することで、高周波加熱コイル１３の温度上昇を防止することができる。
【００２９】
この状態で曲げ装置１５で金属管Ｗを曲げ方向に変位させると．曲げ支点部材１２の近傍の金属管Ｗに曲げモーメントが作用するが、その曲げモーメントが作用する部分で金属管Ｗが高周波加熱コイル１３により加熱されているため、金属管Ｗは所望の形状に曲げ加工される。このようにして曲げ加工された金属管Ｗは、冷却装置１４の冷却水タンク２４の冷却水噴出孔２４ａ…から噴出する冷却水で急冷されて焼き入れされることで、金属管Ｗの曲げ加工および焼き入れ処理を連続的に行うことができる。
【００３０】
ところで、曲げ支点部材１２から送り出される曲げ加工前の金属管Ｗは、本来は直線形状の部材であるが、製造時の誤差等によって若干の曲がり（反り）が存在することが避けられない。そのため、金属管Ｗが高周波加熱コイル１３を通過するときに、高周波加熱コイル１３の内周と金属管Ｗの外周との隙間が不均一になってしまい、高周波加熱コイル１３により加熱された金属管Ｗに温度むらが発生して曲げ加工の精度が低下する可能性がある。
【００３１】
しかしながら、本実施の形態によれば、金属管Ｗに若干の曲がり（反り）が存在しても、その金属管Ｗの外周に摺動部材２１…を当接させたガイドピン２０…が前記曲がり（反り）に追従することで、固定架台１６に弾性マウント１８…を介してフローティング支持された可動架台１７が自動的にセンタリングされ、金属管Ｗに対する高周波加熱コイル１３の位置が自動的に補正される。その結果、高周波加熱コイル１３の内周と金属管Ｗの外周との隙間が均一に維持され、金属管Ｗの全体を均一に加熱して曲げ加工の精度を高めることができる。
【００３２】
また固定架台１６に可動架台１７を移動自在に連結するフローティング支持手段を弾性マウント１８…で構成したので、そのフローティング支持手段の構造を簡素化することができる。更に、ガイドピン２０…が金属管Ｗに摺接するセラミック製の摺動部材２１…を備えるので、金属管Ｗとの摺接によってガイドピン２０…が摩耗することがない。更にまた、高周波加熱コイル１３に可撓性のケーブル２２，２２を介して電力を供給し、高周波加熱コイル１３に可撓性のホース２３，２３を介して冷却水を供給するので、ケーブル２２，２２およびホース２３，２３が可動架台１７の移動の妨げになることがない。
【００３３】
次に、図５および図６に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３４】
第１の実施の形態では、固定架台１６に可動架台１７をフローティング支持するために弾性マウント１８…を用いているが、第２の実施の形態は、弾性マウント１８…に代えてＸ−Ｙテーブル３１を用いている。
【００３５】
Ｘ−Ｙテーブル３１は、固定架台１６の可動架台１７側の面の上部および下部に水平方向（Ｘ方向）に固定した一対の第１ガイドレール３２，３２と、可動架台１７の固定架台１６側の面の左右両側に鉛直方向（Ｙ方向）に固定した一対の第２ガイドレール３３，３３と、固定架台１６および可動架台１７間に配置され、第１ガイドレール３２，３２に摺動自在に係合する第１スライダ３４…および第２ガイドレール３３，３３に摺動自在に係合する第２スライダ３５…を備えた枠部材３６とで構成される。枠部材３６には、金属管Ｗが緩く貫通する円形の開口部３６ａが形成される。
【００３６】
可動架台１７は枠部材３６に一対のコイルスプリング３７，３７を介して吊り下げ支持されており、可動架台１７および高周波加熱コイル１３の重量が金属管Ｗに作用しないようになっている。
【００３７】
従って、ガイドピン２０…が金属管Ｗから鉛直方向の荷重を受けると、第２ガイドレール３３，３３に沿って可動架台１７および高周波加熱コイル１３が鉛直方向に移動することで金属管Ｗの曲がり（反り）を吸収し、ガイドピン２０…が金属管Ｗから水平方向の荷重を受けると、第１ガイドレール３２，３２に沿って枠部材３６、可動架台１７および高周波加熱コイル１３が水平方向に移動することで金属管Ｗの曲がり（反り）を吸収することができる。
【００３８】
この第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、高周波加熱コイル１３の内周と金属管Ｗの外周との隙間が不均一になる理由は金属管の曲がり（反り）だけでなく、曲げ装置１５によって金属管Ｗが曲げ加工されることによっても発生する。従って、可動架台１７の位置を駆動源で任意に制御できるようにし、曲げ装置１５の作動に連動して可動架台１７の位置を制御すれば、高周波加熱コイル１３の内周と金属管Ｗの外周との隙間を更に均一化することができる。
【００４１】
また実施の形態では曲げ支点部材１２が金属管送出装置１１の出口部に設けられているが、曲げ支点部材１２を金属管送出装置の出口部よりも下流側に設けることも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｓ 空隙
Ｗ          金属管
Ｗｃ 金属管の閉断面部分
Ｗｆ 金属管のフランジ部分
１１        金属管送出装置
１２        曲げ支点部材
１２ａ      ガイド孔
１３        高周波加熱コイル
１３ｃ 高周波加熱コイルのコイル本体部分
１３ａ 高周波加熱コイルの一端部
１３ｂ 高周波加熱コイルの他端部
１５        曲げ装置
１６        固定架台
１６ａ 第２の開口部
１７        可動架台
１７ａ 第１の開口部
１８        弾性マウント（フローティング支持手段）
２０        ガイドピン（ガイド部材）
２１        摺動部材
２２        ケーブル
２３        ホース
３１        Ｘ−Ｙテーブル（フローティング支持手段）
【図１】
0005623840.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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