CN103949513A - 弯曲加工制品的制造方法、制造装置以及连续制造装置 - Google Patents

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Abstract

一种弯曲加工制品的制造方法、制造装置以及连续制造装置。在支承部件的下游利用金属材料的加热部件加热金属材料的一部分，对配置在加热部件的下游并具有将由加热部件加热了的金属材料沿着轴向进给的多个辊的可动滚模的位置进行三维变换，由此，通过对金属材料中的、由加热部件加热了的部分施加弯矩来进行弯曲加工，并通过配置在加热部件与可动滚模之间的冷却部件，对由加热部件加热了的部分喷洒冷却介质来对金属材料进行淬火，通过支承从可动滚模脱出的部分的金属材料来抑制因弯曲加工而产生的成形品的误差。

Description

弯曲加工制品的制造方法、制造装置以及连续制造装置
本申请是申请日为2008年3月31日，申请号为200880018793.2，发明名称为“弯曲加工制品的制造方法、制造装置以及连续制造装置”的分案申请。
技术领域
本发明涉及弯曲加工制品的制造方法、制造装置以及连续制造装置，更详细而言，其涉及能更有效率且高精度地制造弯曲加工制品的方法、制造装置以及连续制造装置，例如，该弯曲加工制品是进行如S字形弯曲那样弯曲方向在二维上不同的弯曲加工、或者弯曲方向在三维上不同的弯曲加工而制造的。
背景技术
近年来，考虑对地球环境的影响，作为构造用的金属材料要求轻量且高强度的材料。例如，在汽车中，对于车身安全性的要求变高，对于汽车部件的轻量化以及高强度化要求变得更加强烈，从燃料消耗的改善及提高对冲撞的安全性这样的方面出发，汽车用部件的开发被推动。为了满足这种要求，具有比以往更高强度级别的高强度原材料、例如、抗拉强度为780MPa以上、甚至900MPa以上的这种高张力钢板被广为使用。
另一方面，伴随这种原材料的高强度化，重新考虑汽车用部件的构造的研究也被推动。例如，为了适用于各种各样的汽车部件，也强烈要求开发用于高精度加工的弯曲加工技术来制造弯曲加工制品，该弯曲加工制品是进行多分支弯曲形状例如就如S字形弯曲那样的弯曲方向为在二维上不同的连续弯曲、或者弯曲方向为在三维上不同的连续弯曲而制造的。
为了满足这种要求，例如，在专利文献1中公开了涉及如下弯曲加工方法的发明：通过自由旋转的臂来保持金属管等被加工材料的前端侧，利用加热装置对金属材料的一部分进行加热的同时，通过适当地移动该加热部而使金属材料的一部分弯曲变形，然后再进行冷却，对金属管等进行热处理的同时进行弯曲加工。其次，在专利文献2中公开了涉及弯曲加工的方法的如下发明：对金属管的加热部施加扭转力以及弯曲力，扭转金属管的同时使之弯曲变形，由此，对金属管等进行热处理的同时进行弯曲加工。
如果还考虑弯曲加工制品的轻量化，其抗拉强度优选设定在900MPa以上，更优选设定在1300MPa以上。在这样的情况下，迄今为止如专利文献1、2所公开那样，将抗拉强度为500～700MPa左右的管坯作为初始材料在进行弯曲加工之后，通过热处理使之强度提高来制造出具有期望的高强度的弯曲加工制品。
但是，专利文献1、2所公开的发明都涉及属于所谓夹持弯曲加工的加工方法，不管实施哪种发明，都需要通过使用旋转自如的臂来支承被加工材料的前端部。因此，被加工材料的进给速度就不能高速化，而且，因为每次重复用臂支承被加工材料，都需要使臂复位，所以被加工材料的进给速度较大地变动，难以对冷却速度进行复杂的控制，无法确保所期望的淬火精度。因此，必须复杂地控制导致不均匀变形的加热、冷却速度，所以无法确保规定的淬火精度。因此，在弯曲形状发生偏差的同时，特别是在高强度材料的情况下，随残余应力而产生延迟破坏，就难以制造出要求高可靠性的汽车用部件。
在专利文献3中公开了高频加热弯曲装置的发明：利用进给装置将由支承部件支承的被加工材料从上游侧向下游侧进给，并在该支承部件的下游基于弯曲成形的弯曲加工并向三维方向移动自如地支承压弯辊。采用专利文献3所公开的高频加热弯曲装置，将压弯辊跨过被加工材料而向相反方向的被加工材料的侧面移动，与该侧面抵接来进行弯曲加工，例如，即使是在如S字形的弯曲那样弯曲方向为在二维上不同的连续弯曲的情况下，也不需要进行使被加工材料旋转180度的准备作业，从而可以有效地进行弯曲加工。
但是，专利文献3所公开的高频加热弯曲装置中，没有夹紧被加工材料的两侧面的部件。因此，容易发生由于采用高频进行加热了的冷却所引起的残余应力导致的变形，由此确保规定的尺寸精度就变得困难，且加工速度受到限制并且难以提高弯曲加工精度。
在专利文献4中公开有弯曲加工装置的发明：替代上述夹持弯曲加工、高频加热弯曲装置的压弯辊，将固定配置的固定模具与向三维方向上移动自如地配置的移动螺旋模具相互分开设置，并且，还具有将金属构件加热到与由移动螺旋模（gyrodie）进行的弯曲加工的曲率相对应的温度的加热部件。
专利文献4所公开的、构成弯曲加工装置的固定模具以及移动螺旋模具都不能旋转地支承作为被加工材料的金属材料。因此，即使是在固定模具以及移动螺旋模具中任一个的表面上，都伴随金属材料的支承,容易产生热粘缺陷。另外，专利文献4所公开的弯曲加工装置向固定模具以及移动螺旋模具供给冷却流体来防止这些模具强度的降低及热膨胀引起的加工精度的降低。但是，供给冷却流体并不是用来淬火热处理弯曲加工后的金属材料的，因此通过淬火，不能制造出例如900MPa以上的这样高强度的弯曲加工制品。
并且，专利文献4所公开的弯曲加工装置的目的并不在于，以低强度的金属管坯为初始材料进行热加工之后，通过淬火提高强度，得到高强度的金属材料。另外，随着金属构件的加热，移动螺旋模具的表面处容易产生热粘缺陷，因此作为弯曲加工装置还需要进一步的改善。
而且，本专利申请人通过专利文献5公开了如下发明：通过进给装置将支承部件支承的金属材料从上游侧向下游侧进给的同时、在支承部件的下游进行弯曲加工，采用该弯曲加工方法来制造弯曲加工制品时，在支承部件的下游利用金属材料的加热部件，将金属材料的一部分加热到能局部淬火的温度域，并对可动滚模位置进行二维或者三维变换，对向轴向被进给的金属材料的、由加热部件加热了的部分施加弯矩来进行弯曲加工，由此确保充分的弯曲加工精度的同时，以高作业效率来制造弯曲加工制品，该可动滚模配置在加热部件的下游，具有至少一组对金属材料进行进给并进行支承的双辊。
专利文献1：日本特开昭50-59263号公报
专利文献2：日本特许2816000号公报
专利文献3：日本特开2000-158048号公报
专利文献4：日本特许3195083号公报
专利文献5：国际公开WO2006/093006号
发明内容
根据本发明，的确能够在确保充分的弯曲加工精度的同时，以高作业效率来制造弯曲加工制品，该弯曲加工制品向长度方向和/或向与该长度方向交叉的面内的周向断续或者连续地具有二维或者三维弯曲的弯曲加工部和淬火部。
在此,毫无疑问，为了提高汽车的组装精度，必须更进一步提高构成汽车的每个部件的尺寸精度。而且，由于以焊接为首的汽车组装工序的自动化，对于每个部件要求具有更高的尺寸精度。
例如，近年来，在汽车车身的焊接中开始采用的激光焊接与以往的点焊相比，因为能使焊接速度高速化,所以不仅能提高生产率，而且可以减小焊接所产生的热影响区域，所以可以得到极高的焊接质量。并且，由于激光焊接可以连续焊接，在谋求汽车车身的高刚性化以及抑制随之而来的振动及噪音等方面也是有效的。但是，因为需要可靠地确保激光的焦点深度，与以往的点焊相比，对被焊接的面板的焊接部要求具有高的尺寸精度，其结果是需要提高每个部件的尺寸精度。因此，即使是专利文献5所公开的发明，也要求以更高的尺寸精度制造弯曲加工制品。
本发明是鉴于这样的以往技术所具有的课题而做成的，目的在于提供一种随着汽车用部件构造的多样化、无论在金属材料的弯曲加工时要求具有多分支弯曲形状的情况下、还是在需要采用高强度金属材料的弯曲加工的情况下、也能够在确保更高的加工精度的同时、作业效率优异的弯曲加工制品的制造方法、制造装置以及连续制造装置。
图33是表示本发明申请人等通过专利文献5所公开的加工方法的说明图。在图33中，由两对支承辊40支承并向左方向进给的金属材料41利用高频加热线圈42被局部急速加热之后，利用冷却装置43冷却来进行淬火。将配置在冷却装置43的出口侧的可动滚模44的位置通过改变移动量H以及倾斜角θ来进行二维或者三维变换，在用高频加热线圈42加热了的热部分41a施加弯矩，使该部分41a变形，连续地进行弯曲加工。
本发明者等为了如上所述那样提高用这种加工方法所加工的制品的尺寸精度、即加工精度，通过各种实验调查了该加工方法中的加工精度降低的原因。其结果判明，在加工开始时，被加工以及被冷却的金属材料41通过与可动滚模44的线接触来支承，加工后的金属材料41虽然可以保持其接触位置，但随着加工的进行，作用于通过可动滚模44的部分的金属材料41的自重不可避免地增加，因此金属材料41以与可动滚模44线接触的位置为中心进行旋转，使被加热的部分41a变形。
并且，还判明了如下情况：不仅仅是金属材料41a的自重，而且通过高频加热线圈42进行的加热、使用冷却装置43进行的冷却不均匀所导致的金属材料41a的热变形、金属材料41a的原材料的偏差、其它加工条件等这样的各种外界因素导致金属材料41的附加旋转，因此，降低了加工精度。
因此，本发明者们进行了进一步反复研究，结果了解到如下情况，完成了本发明：通过使用合适的支承部件对通过可动滚模42的金属材料41的部分进行支承及约束，可抑制金属材料41受外界影响所导致的刚体旋转，从而可以进一步提高加工精度。
也就是说，本发明是一种弯曲加工制品的制造方法，其是一种采用用进给装置将由支承部件支承的作为被加工材料的金属材料从上游向下游进给的同时、在该支承部件的下游进行弯曲加工的弯曲加工方法来制造向长度方向和/或向与该长度方向交叉的面内的周向断续或者连续地具有二维或者三维弯曲的弯曲加工部与淬火部的弯曲加工制品，其特征在于，在支承部件的下游用金属材料的加热部件，将被进给的金属材料的一部分加热到能局部淬火的温度域的同时，用配置在加热部件的下游侧的冷却部件，向被加热部件加热了的部分喷洒冷却介质，对金属材料的至少一部分进行淬火，并且对配置在冷却部件的下游并具有能够将被加热部件加热了的金属材料向轴向进给的多个辊的可动滚模的位置进行二维或者三维变换，由此,对沿着轴向进给的金属材料中的、被加热部件加热的部分施加弯矩来对金属材料进行弯曲加工，并且，通过支承该金属材料中的、从可动滚模脱出的部分来抑制因弯曲加工而产生的成形品的误差。
从另一方面来看，本发明是一种弯曲加工制品的制造装置，其用进给装置将由支承部件支承的作为被加工材料的金属材料从上游向下游进给的同时，在支承部件的下游进行弯曲加工，制造向长度方向和/或向与该长度方向交叉的面内的周向断续或者连续地具有二维或者三维弯曲的弯曲加工部与淬火部的弯曲加工制品，其特征在于，包括：（Ⅰ）加热部件和冷却部件，该加热部件在支承部件的下游围着金属材料的外周配置，用于加热金属材料的一部分，例如在该金属材料是钢制的情况下，将钢制金属材料的一部分加热到能局部淬火的温度域，该冷却部件配置在加热部件的下游，用于对被加热部件加热了的部分喷洒冷却介质来进行冷却，对该部分进行急速冷却（金属材料为钢制的情况下进行淬火）;（Ⅱ）可动滚模，在冷却部件的下游，其位置是在二维或者三维上变换自如地配置，并且具有将被加热部件加热了的金属材料沿着其轴向移动自如地支承的多个辊，并对向轴向进给的金属材料中的、由加热部件加热的部分施加弯矩以进行弯曲加工;（iii）支承导向件，其配置在可动滚模的下游，用于通过支承在金属材料中的、从可动滚模脱出的部分来抑制弯曲加工后的金属材料的误差。
该弯曲加工制品的制造装置不仅在金属材料为钢制的情况下，而且在金属材料例如是铝合金制这样的钢制之外的金属制的情况下也可以使用。
图34的（a）以及图34的（b）都是表示支承从可动滚模44脱出的金属材料41的部分的支承导向件的说明图。
图34的（a）是将又一个滚模45作为支承导向件配置在从可动滚模44脱出的部分的图，是通过增加滚模45的辊45a的线接触部来抑制因外界因素所导致的金属材料41的刚体旋转的图。
另外，图34的（b）是将可动滚模44脱出部分的金属材料41的前端通过由通用的多轴关节型的机器人46支承的夹紧装置47来夹紧，与金属材料41进给动作同步地使得夹紧装置47可动而配置为支承导向件的图，由此也可以抑制因外界因素所导致的金属材料41的刚体旋转。
在这些发明中，优选为（a）冷却介质朝向金属材料被进给的方向倾斜喷洒，并且通过变换与正交于金属材料的轴向的方向平行的方向上的、冷却部件与金属材料之间的距离，变换金属材料的周向上的冷却开始位置，调整金属材料被加热的轴向区域，或者（b）通过变换与正交于所述金属材料的轴向的方向平行的方向上的、冷却部件与金属材料之间的距离，沿周向对被进给的金属材料的一部分不均匀地进行加热。
在这些本发明的弯曲加工制品的制造方法中，优选为（c）通过同时使用在加热部件的上游侧设有的至少一个以上的金属材料的预热部件来多次加热金属材料，或者（d）通过同时使用在加热部件的上游侧设有的至少一个以上的金属材料的预热部件，沿周向对被进给的金属材料的一部分不均匀地进行加热。
在这些本发明中，优选具有使支承导向件的位置与可动滚模的位置同步的同步部件。
根据这些本发明，在进行金属材料的弯曲加工时，支承金属材料的下游侧而以一定的速度移动，并且实施热处理，由此可以确保规定的冷却速度，因为弯曲加工的金属材料被均匀地冷却，因此能得到强度高、形状冻结性良好、硬度均匀的金属材料。
例如，通过高频加热线圈，将作为被加工材料的钢管连续加热到A3相变点以上，并且加热到构成金属组织的结晶颗粒不变粗大的温度为止，使用可动滚模而使加热了的部分发生塑性变形，形成所期望的弯曲形状，随后将以水或者油为主体的冷却介质或者其它冷却液体、或气体或喷雾，从弯曲加工后的钢管的外面、或者从内面及外面进行喷洒，由此可以得到100℃/sec以上的冷却速度。
另外，用于施加弯矩的可动滚模以可动辊形式支承金属材料，因此可以抑制在模具表面上的热粘缺陷，所以能够有效地进行弯曲加工。同样，因为支承部件也能旋转地支承金属材料，所以可以抑制热粘缺陷的发生。
在上述本发明中，可动滚模优选具有向上下方向移动的移动机构、向与金属材料的轴向正交的水平方向（左右方向）移动的移动机构、相对于上下方向倾斜的倾斜机构、以及相对于与金属材料的轴向正交的水平方向倾斜的倾斜机构中的至少一个以上的机构。由此金属材料的弯曲形状呈多分支，即使在弯曲方向为在二维上不同的连续弯曲的情况下，并且即使是弯曲方向为在三维上不同的连续弯曲的情况下，也可以有效地进行弯曲加工。
在此情况下，可动滚模优选具有向金属材料的轴向（前后方向）移动的移动机构。通过具有向前后方向移动的移动机构，即使是金属材料的弯曲半径较小的情况下，因为可以确保最合适的臂长L，所以可以回避加工装置的大型化，由此就可以确保弯曲加工的精度。
在上述本发明中，加热部件和/或冷却部件优选具有向上下方向移动的移动机构、向与金属材料的轴向正交的水平方向（左右方向）移动的移动机构、相对于上下方向倾斜的倾斜机构、以及相对于与金属材料的轴向正交的水平方向倾斜的倾斜机构中的至少一个以上的机构。这样，就可以使可动滚模、加热部件以及冷却部件的动作同步，通过这些同步，就能够进行精度更加良好而且均匀的弯曲加工。
这种情况下，加热部件和/或冷却部件优选具有向金属材料的轴向方向移动的移动机构。通过加热部件等具有移动机构，除了与可动滚模的同步性之外，能够加热弯曲加工开始时的金属管的前端，同时，金属管的安装及卸下时的作业性以及操作性被改善。
在上述本发明中，可动滚模优选具有沿金属材料的周向旋转的旋转机构。除了金属材料的弯曲方向为在二维上不同的弯曲形状及弯曲方向为在三维上不同的弯曲形状，可以施加扭转变形。
在上述本发明中，进给装置优选具有把持金属材料并沿金属材料的周向旋转的机构。即使是不用可动滚模的旋转机构的情况下，除了金属材料的弯曲方向为在二维上不同的弯曲形状及弯曲方向为在三维上不同的弯曲形状之外，可以施加扭转变形。
在这种情况下，支承部件优选具有与进给装置的旋转同步而沿金属材料的周向旋转的机构。在金属材料发生扭转变形时，不向可动滚模的周向旋转，而一边使支承部件保持同步，一边通过进给装置的旋转机构来扭转金属材料的后端部，可以进一步施加精度良好的扭转变形。当然，一边使可动滚模向周向旋转，一边使支承部件保持同步，并且通过进给装置的旋转机构相对地扭转金属材料的后端部，也可以进一步施加精度良好的扭转变形。
在上述本发明中，可动滚模优选具有驱动机构,即一对辊分别对应于进给装置的进给量，例如通过驱动电动机等来驱动各个辊旋转。即，若可动滚模不具有驱动旋转机构，这些辊的旋转仅仅是通过摩擦阻力而驱动，所以弯曲加工时压缩应力发生作用，有时壁厚的增加在弯曲加工部的内周侧变大，或者会发生挠曲。特别是，若被加工材料为薄壁材料，有可能因此而难以进行弯曲加工，或者加工精度变差。
相对于此，可动滚模具有驱动旋转机构，从而能够缓和作用于弯曲加工部的压缩应力，并且根据进给装置的进给量来变换可动滚模的辊的旋转速度，以便使可动滚模与进给装置同步，从而也可以对弯曲加工部分施加抗拉应力。因此，扩大了能弯曲加工的范围，提高了制品的加工精度。
其次，这些本发明的可动滚模优选由二根辊构成，或由三根辊构成，或者由四根辊以上构成。并且，至于金属材料的截面形状，只要其为通过加热部件将构成金属材料的截面的各个部分加热到能弯曲加工的温度的形状即可，不限于特定的形状。例如，优选为具有闭合截面形状的空心构件、具有开口截面形状的构件、并且具有凹槽等异型截面的空心构件。可动滚模的辊的型式对应于作为被加工构件的金属材料的截面形状而适宜设定即可。
另外，在上述本发明中，优选通过在加热部件的上游侧所设有的至少一个以上的预热部件，对金属材料进行多次的加热，或者对金属材料的周向进行加热的程度不恒定的不均匀加热。将预热部件用作多级加热的情况下，可以分散金属材料的加热负荷，可以提高弯曲加工的效率。另一方面，将预热部件用于金属材料的不均匀加热的情况下，优选基于通过可动滚模所进行的金属材料的弯曲方向，例如，进行控制，使得金属材料加热部的弯曲加工部的内表面侧温度比弯曲加工部的外表面侧的温度低。这样，通过对金属材料进行不均匀加热，在弯曲加工部的内表面侧所发生的皱纹以及弯曲加工部的外面侧所发生的裂纹均能防止。
在上述本发明中，优选作为冷却部件而在金属材料的内部装入芯棒并提供冷却介质。特别是，金属材料为厚壁材料的情况下，为了确保冷却速度是有效的。
在上述本发明中，由冷却部件供给的冷却介质优选以水为主要成分，含有防锈剂和/或淬火剂。滑动部被冷却装置供给的冷却水沾湿时，在冷却水中不含有防锈剂的情况下就会生锈，所以优选在冷却水中放入防锈剂。并且，能够使由冷却部件供给的冷却介质以水为主要成分并含有淬火剂。例如，公知有混入有机高分子剂的溶剂作为淬火剂。通过混入规定浓度的淬火剂，就可以调整冷却速度来确保稳定的淬火性能。
在上述本发明中，优选向可动滚模供给润滑剂和/或冷却流体。向可动滚模供给润滑剂的情况下，可动滚模即使卷入在金属材料的加热部发生的氧化皮的情况下，通过润滑作用，也可以减低表面热粘的产生。另外，在向可动滚模供给冷却流体的情况下，因为可动滚模被冷却流体冷却，所以可以防止可动滚模的强度的降低、可动滚模的热膨胀引起的加工精度的降低，以及可动滚模的表面的热粘的产生。
而且，在上述本发明中，优选由关节型机器人来完成移动机构、倾斜机构以及移动机构中的至少一个机构所进行的可动滚模、加热部件或者冷却部件的动作，该关节型机器人支承可动滚模、加热部件或者冷却部件并且具有至少一个以上的绕轴线转动的关节。
在使用该关节型机器人的情况下，尤其是保持可动滚模的关节型机器人，不仅使用一个而且同时使用二个以上来支承可动滚模，使这些关节型机器人同步，使可动滚模进行二维或者三维移动，由此可以更加提高可动滚模的定位精度。
在对金属管进行弯曲加工时，通过使用关节型机器人，容易将可动滚模和加热部件以及冷却部件需要的、由机械手进行的向上下方向或者左右方向移动的移动动作、向上下方向或者左右方向倾斜的倾斜动作、向前后方向移动的移动动作、或者扭转金属管的动作形成为基于控制信号的一系列动作，可以同时实现弯曲加工的效率化与加工装置的小型化。
而且，在上述本发明中，优选具有使用于支承从可动滚模脱出的部分的支承导向件与可动滚模的动作同步的同步部件。
从别的方面出发，本发明是一种弯曲加工制品的连续制造装置，其特征在于，包括构成电阻焊管（日文：電縫鋼管）制造生产线的以下部件：开卷机，用于连续放出带状钢板；成形部件，其用于将放出的带状钢板成形为规定的截面形状的管；焊接单元，其用于将对接的带状钢板的两侧缘进行焊接而形成连续的管；后处理部件，其用于切削焊缝以及根据需要进行后退火及定径；以及上述本发明的弯曲加工制品的制造装置，其配置于该后处理部件的出口侧。
另外，本发明是一种弯曲加工制品的连续制造装置，其特征在于，包括构成辊轧成形生产线的以下部件：开卷机，用于连续放出带状钢板；成形部件，其用于将放出的带状钢板成形为规定的截面形状；上述本发明的弯曲加工制品的制造装置，其配置于该成形部件的出口侧。
根据本发明，即使在要求具有多分支的弯曲形状、例如进行如S字形弯曲那样的金属材料的弯曲方向为在二维上不同的弯曲、弯曲方向为在三维上不同的弯曲来制造弯曲加工制品的情况下，甚至是还需要进行高强度的金属材料的弯曲加工的情况下，有效且廉价地制造强度高且形状冻结性良好、具有规定的硬度分布，并具有期望的尺寸精度的弯曲加工制品。
而且，因为可动滚模能够旋转地支承金属材料，因此可以抑制模具的表面所产生的热粘缺陷，且可以确保弯曲加工精度的同时，可以进行作业效率优异的弯曲加工。由此，能够广泛应用例如作为进一步高度化的、例如汽车用的弯曲加工制品的弯曲加工技术。
附图说明
图1是表示实施方式的、用于实施弯曲加工的弯曲加工制品的制造装置的整体构造的简化说明图。
图2是表示在实施方式中用作金属材料的、被加工材料的横截面形状的说明图，图2的（a）是表示通过辊轧成形等制造的具有开口截面（日文：開断面）的凹槽（日文：チャンネル），图2的（b）是表示通过进给加工所制造的具有异型截面的凹槽。
图3是表示在实施方式中的能用作支承部件的支承导向件的一个构成例子的说明图，图3（a）是表示支承导向件与驱动支承导向件的旋转机构的配置的剖视图，图3的（b）是表示支承导向件的外观的立体图。
图4是表示实施方式的制造装置的加工部的构成的说明图。
图5是示意性地表示实施方式的制造装置中的加热装置以及冷却装置的构成例的说明图。
图6是表示为了确保壁厚材料的冷却速度而将芯棒装入到空心的闭合截面构件的内部的状况的说明图。
图7是表示实施方式的制造装置中的可动滚模的向上下方向、左右方向移动的移动机构、以及沿周向旋转的旋转机构的说明图。
图8是实施方式的制造装置中的可动滚模的向前后方向移动的移动机构的说明图。
图9是表示构成实施方式的制造装置的可动滚模的辊的图，图9的（a）是表示金属材料为空心的闭合截面构件的情况，图9的（b）是表示金属材料为矩形管等闭合截面构件、或者凹槽等开口截面构件的情况，图9的（c）表示金属材料为矩形管等闭合截面构件、或者凹槽等异型截面构件的情况。
图10是说明将预热制造用于金属材料的不均匀加热时的作用的图。
图11是表示支承导向件的一个例子的说明图。
图12是表示支承导向件的另一个例子的说明图。
图13是表示支承导向件的另一个例子的说明图。
图14是表示支承导向件的另一个例子的说明图。
图15是表示支承导向件的另一个例子的说明图。
图16是表示支承导向件的另一个例子的说明图。
图17是表示支承导向件的另一个例子的说明图。
图18是表示支承导向件的另一个例子的说明图。
图19是表示能够在实施方式的制造装置中使用的关节型机器人的构成的说明图。
图20是表示在实施方式的制造装置中所使用的关节型机器人的其它构成例子的说明图。
图21是表示作为被加工材料的一个例子的电阻焊管的制造工序的整体的说明图。
图22是表示制造被加工材料所使用的辊轧成形工序的整体构造的图。
图23的（a）是表示加热到AC3点以上之后进行急冷的通常淬火条件的图表，图23的（b）是表示加热到AC3点以上之后、以比图23的（a）中所示的冷却速度低的冷却速度进行冷却时的条件的图表，图23的（c）是表示加热到AC1点以下之后进行急冷时的条件的图表，图23的（d）是表示加热到AC1点～AC3点的温度域之后进行急冷时的条件的图表，并且图23的（e）是加热到AC1点～AC3点的温度域之后、以比图23的（d）所示的冷却速度低的冷却速度进行冷却时的条件的图表。
图24是表示实施例1的弯曲加工制品的尺寸的说明图。
图25是表示以往例1的结果的图表。
图26是表示本发明例1得到结果的图表。
图27是表示本发明例2的结果的图表。
图28的（a）是表示实施例2的弯曲加工制品的外观的说明图，图28的（b）是表示该弯曲加工制品的尺寸的图表。
图29是表示以往例2的结果的图表。
图30是表示本发明例3的结果的图表。
图31是表示以往例3的结果的图表。
图32是表示本发明例4的结果的图表。
图33是表示专利文献5所公开的加工方法的说明图。
图34的（a）以及图34的（b）均表示支承从可动滚模脱出的金属材料的部分的支承导向件的说明图。
图35是表示实施例2的支承导向件的支承机构的说明图。
图36是表示在实施例3中所制造的前纵梁的形状的说明图。
图37是表示在实施例3中所使用的支承导向件30的说明图。
附图标记说明
1、金属材料；2、支承部件；3、进给装置；4、可动滚模、夹送辊；5、加热部件、加热装置、高频加热线圈；5a、预热部件、预热装置、预热用高频加热线圈；6、冷却部件、冷却装置；6a、芯棒；7、夹紧机构；8、9、10、驱动电动机；10a、驱动齿轮；11、关节型机器人；12、固定面；13、14、15、臂；16、17、18、关节；19、电阻焊管制造生产线；20、带状钢板；21、开卷机；22、27、成形部件；23、焊接部件；24、后处理部件；25、28、切断部件；26、辊轧成形生产线；30、支承导向件。
具体实施方式
下面，参照附图对用于实施本发明的弯曲加工制品的制造方法、制造装置以及连续制造装置的最佳实施方式进行详细地说明。
参照附图对本实施方式的（I）整体构造以及支承部件、（II）加工部的构成以及加热、冷却装置、（III）可动滚模、（IV）预热部件及其作用、（V）支承导向件、（VI）关节型机器人的构成配置、以及（VII）弯曲加工设备列依次进行如下说明。
整体构造以及支承部件
图1是表示本实施方式的、用于实施弯曲加工的弯曲加工制品的制造装置0的整体构造的简化说明图。
本实施方式的弯曲加工是通过进给装置3将由支承部件2、2支承成沿着作为被加工材料的金属材料1的轴向移动自如的金属材料1从上游侧断续或者连续地进给、并在支承部件2、2的下游侧进行弯曲加工的弯曲加工来进行的。
图1所示的金属材料1是横截面形状为圆形的钢管，但不限于钢管，只要是具有各种横截面形状的细长的被加工材料，都能够同样地适用。金属材料1除了图1所示的钢管之外，也可以适用于具有矩形、梯形或者复杂的横截面形状的闭合截面构件、如凹槽那样通过辊轧成形等制造的开口截面构件，还如凹槽那样通过进给加工所制造的异型截面构件等。
图2是表示在本实施方式中能用作金属材料1的被加工材料1-1～1-3的横截面形状的说明图。图2的（a）表示具有由辊轧成形等制造的开口截面的凹槽1-1，图2的（b）表示具有由进给加工所制造的异型截面的凹槽1-2、1-3。在本实施方式的制造装置0中，对应于所适用的金属材料1的横截面形状，适当设定后述的可动滚模4及支承部件2中的与金属材料1接触的接触部的形状即可。
图1所示的制造装置0包括：2组支承部件2、2，为了在规定的位置上支承金属材料1沿着其轴向移动自如而离开金属材料1的移动方向配置；进给装置3，其配置在支承部件2、2的上游侧，用于将金属材料1断续或者连续地进给移动。另外，在制造装置0还具有可动滚模4，该可动滚模4配置在2组支承部件2、2的下游侧，将金属材料1沿着其轴向移动自如地支承，并且其设置位置在二维或者三维上变换自如。
在可动滚模4的入口侧配置有：作为加热部件的高频加热线圈5，其配置在金属材料1的外周，用于对金属材料1的长度方向的一部分进行局部急速加热；以及作为冷却部件的水冷装置6，其用来对使用高频加热线圈5进行局部急速加热了的金属材料1的被加热部分、即通过可动滚模4的二维或者三维的移动而被施加了弯矩的部分进行急冷。
并且，在可动滚模4的出口侧配置有支承导向件30，该支承导向件30用于通过支承金属材料1的从可动滚模4脱出的部分来抑制弯曲加工之后的金属材料1的变形。
在图1所示的本实施方式中，因为采用横截面形状为圆形的钢管作为金属管1，采用使各自的旋转轴地平行而相互离开地相对配置的一对孔型辊作为支承部件2，支承部件2不限于一对孔型辊，作为支承部件，可以使用对应于金属材料1的横截面形状的适当的支承导向件。并且，即使是由一对孔型辊构成支承部件的情况下，也不限于图1所示的由2组支承辊对2、2构成，也可以由1组或者3组以上的支承辊对2、2构成。
图3是表示本实施方式中的用作支承部件2的支持导向件的构成的一例的说明图，图3的（a）是表示支承导向件2与驱动支承导向件2的旋转机构9的配置的剖视图，图3的（b）是表示支承导向件2的外观的立体图。
该例子是金属材料1的横截面形状为四边形的四角管的情况，支承导向件2可以旋转地支承四角管1。优选支承导向件2与高频加热线圈5接近地配置，为了防止被加热，支承导向件2由非磁性材料构成，并且如图3的（b）所示分割为二个、或者分割为二个以上，在分割的部分安装有特富龙（注册商标）等绝缘物（未图示）。
设有直接连接于支承导向件2并由驱动电动机10以及旋转齿轮10a构成的旋转机构9，由此，如后所述，支承导向件2同步于进给装置3的旋转而沿金属材料1的周向旋转。由此，在扭转变形金属材料1的情况下，就可以对金属材料1施加高精度的扭转变形。
另外，制造装置0也可以使用图1所示的支承辊、或者图3所示的支承导向件中的任一个作为金属材料1的支承部件2。但在下面为了统一说明，主要表示的是，使用图1中所示的钢管1作为金属材料并使用支承辊2的情况下的实施方式及其作用。但是，本发明不仅在金属材料为圆管的情况，而且在金属材料为其它的闭合截面构件、开口截面构件或者异型截面构件的情况下，或者替代支承辊而采用支承导向件的情况下也可以得到同样的作用。
（Ⅱ）加工部的构成、加热装置以及冷却装置
图4是表示本实施方式的制造装置0的加工部的构成的说明图。
如图4所示，配置有：保持金属材料1的2组支承辊对2、2；以及2组支承辊对2、2的下游侧的可动滚模4。在可动滚模4的入口侧配置有构成一体化的高频加热线圈5以及冷却装置6，而且，在2组支承辊对2、2之间设有预热装置5a，并且，在可动滚模4的入口侧的最接近部配置有润滑剂的供给装置8。
在图4中，通过可动滚模4在金属材料1的长度方向上移动自如地支承通过了2组支承辊对2、2的金属材料1，并且在二维或者三维上对该可动滚模4的位置、还根据需要对移动速度进行控制，并且使用配置在金属材料1的外周的高频加热线圈5，将金属材料1加热到能局部淬火的温度，由此，对金属材料1进行规定的形状的弯曲加工，并且使用冷却装置6将弯曲加工了的部分进行局部急冷。
在弯曲加工时，通过了2组支承辊对2、2的金属材料1被高频加热线圈5加热到能淬火的温度域，由此，由可动滚模4进行的金属材料1的弯曲加工部的屈服点下降而变形阻力下降，因此可以将金属材料1容易地弯曲加工成期望的形状。
而且，通过一对孔型辊2、2在轴向上移动自如地支承金属材料1，因此可动滚模4可以抑制在可动滚模4的表面所发生的热粘缺陷。此外，因为向可动滚模4供给润滑剂，即使在金属材料1的加热部所产生的氧化皮被卷入到可动滚模4内部的情况下，由于对可动滚模4的表面的润滑作用，可以减少热粘缺陷的发生。
另外，在该制造装置0中，也可以向可动滚模4供给冷却流体，因此可动滚模4被冷却流体冷却。由此，可动滚模4的强度的下降、可动滚模4的热膨胀所导致的加工精度的下降、可动滚模4的表面的热粘缺陷的产生都被防止。
图5是示意性表示在本实施方式的加热装置5以及冷却装置6的构成例的说明图。
加热装置5由呈环状配置在欲形成加热部的金属材料1的外周的高频加热线圈5构成，将金属材料1加热到能局部淬火的温度域。然后，通过可动滚模4进行二维或者三维移动，将弯矩施加到金属材料1的被加热装置5加热的部分上。
优选与正交于金属材料1的轴向的方向平行的方向上的、加热装置5与金属材料1之间的距离自由变换。由此，对被进给的金属材料1的一部分的周向不均匀地进行加热。
另外，由冷却装置6将冷却介质喷射到金属材料1的加热部，对金属材料1进行淬火。
如上所述，高频加热前的金属材料1由2组支承辊对2、2支承。本实施方式是将加热装置5以及冷却装置6构成为一体的情况，但也可以独立地构成。
如图所示，优选冷却介质朝着金属材料1被进给的方向倾斜喷洒，并且与正交于金属材料1的轴向的方向平行的方向上的、冷却装置6与金属材料之间的距离可以自由变换。由此，可以通过冷却装置6调整金属材料1能够被淬火的轴向的区域，特别是可以适当地调整弯曲加工部的内周侧以及外周侧的加热区域。
这样，可将金属材料1断续或者连续地加热到A3相变点以上、且加热到其组织不粗粒化的温度为止，而且在局部的加热部使用可动滚模4而产生塑性变形，其后通过立即喷射冷却介质而以100℃/sec以上的冷却速度进行淬火。
因此，实施弯曲加工后的金属材料1可以确保优异的形状冻结性以及稳定的质量。例如，即使是以低强度的金属材料作为初始材料来进行弯曲加工时，通过沿着轴向均匀地淬火来提高强度，就可以制造抗拉强度900MPa以上、甚至相当于1300MPa级以上的弯曲加工制品。
若金属材料1为厚壁，有时难以确保100℃/sec以上的冷却速度，金属材料1为圆管、矩形管甚至梯形管等的空心闭合截面构件（金属管材）的情况下，作为用于确保期望的冷却速度的冷却部件，最好在闭合截面构件的内部中插入芯棒。
图6是表示为了确保厚壁材料的冷却速度而在空心闭合截面构件的内部插入芯棒的状况的说明图。
在空心闭合截面构件是厚壁的情况下，作为冷却部件而能够在空心闭合截面构件的内部装入芯棒6a，并与配置在金属材料1的外周的冷却部件6同步，供给冷却介质来确保冷却速度。这种情况下，在金属材料1的内部使用流体或者喷雾进行冷却即可，芯棒6a优选由非磁性体或者耐火物构成。
在本实施方式的制造装置0中，作为由冷却部件6供给的冷却介质，优选使用以水为主要成分并含有防锈剂的冷却介质。，加工装置的滑动部被供给的冷却水沾湿时，在冷却水中不含有防锈剂的情况下就会生锈，因此在冷却水中含有防锈剂是有效的。
并且，作为由冷却部件6供给的冷却介质，优选以水为主要成分而含有淬火剂。例如，公知有混合有机高分子的溶剂作为淬火剂。通过添加规定浓度的淬火剂，就可调整冷却速度来确保稳定的淬火性能。
（Ⅲ）可动滚模4的构成
图7是表示在本实施方式的制造装置0中的可动滚模4的向上下方向以及左右方向移动的移动机构以及沿金属管的周向旋转的旋转机构的说明图。
图7所示的可动滚模4与图1所示的可动滚模4不同，其具有将作为被加工材料的金属材料（圆管）1沿其轴向移动自如地支承的四根辊。向上下方向移动的移动机构由驱动电动机8所构成，向左右方向移动的移动机构由驱动电动机9构成。另外，沿周向旋转的旋转机构由驱动电动机10构成。
图7没有示出使可动滚模4向上下方向以及左右方向倾斜的倾斜机构的构成，但该倾斜机构无需特别限定，使用公知的常用的机构即可。
图8是可动滚模4向前后方向移动的移动机构的说明图。如图8所示，臂长（金属材料1的加工长度）为L时，弯曲加工中需要的弯矩M通过下式（A）决定。
M=PxL=PxRsinθ  …（A）
因此，臂长L越大，作用于夹送辊（可动滚模）4的力P就越小。即，在以弯曲半径从小到大的加工范围作为对象时，在使可动滚模4不向前后方向移动的情况下，有时弯曲半径小的金属材料1的加工过程中的加工力P超过设备能力。因此，与加工弯曲半径为小径的金属材料1相对应地较大地设定臂长L时，在加工弯曲半径为大径的金属材料时，为了构成可动滚模4的移动机构以及倾斜机构，就需要大的行程，使加工装置大型化。
另一方面，在考虑制造装置0的停止精度及容许误差时，在减少臂长L的情况下加工精度就变差。为此，对应于金属材料1的弯曲半径，将可动滚模4向前后方向移动自如地配置，由此，不管金属材料1的弯曲半径多少都可以得到最合适的臂长L，因此可以扩大能加工的范围。此外，在这种情况下，不会使加工装置大型化，可以充分地确保加工精度。
同样，在本实施方式的制造装置0中，高频加热装置以及冷却装置也分别具有单独或者共用的向前后方向移动的移动机构。由此，不仅可以确保与可动滚模4的同步性，而且能够对弯曲加工开始时的金属材料1的前端进行加热，并且，金属材料1的安装及卸下时的作业性以及操作性都能够提高。
图9是表示本实施方式的制造装置0中的构成可动滚模4的各种辊的说明图，图9的（a）是表示金属材料1为圆管等闭合截面构件的情况，图9的（b）是表示金属材料1为矩形管等闭合截面构件、或者凹槽等闭合截面构件的情况，图9的（c）是表示金属材料1为矩形管等闭合截面构件、或者凹槽等异型截面构件的情况。
可动滚模4的辊的形式可以对应于金属材料1的截面形状进行设计，如图9的（a）～图9的（c）所示，除了二根辊或者四根辊的构成之外，也可以由三根辊来构成可动滚模4。
通常，能够将进行弯曲加工的金属材料的截面形状形成为具有圆型、矩形、梯形或者复杂形状的、经过辊轧成形等而成的闭合截面形状、或者开口截面形状、或者通过进给加工而成的异型截面形状。在金属材料1的截面形状实质上为矩形的情况下，如图9的（c）所示，优选可动滚模4由四根辊构成。
在本实施方式的制造装置0中，为了对将金属材料1施加扭转变形，如图7所示，优选在可动滚模4上设有沿金属材料1的周向旋转的旋转机构。同时，虽然在图1中没有表示，优选在进给装置3上设有能把持金属材料1而沿金属材料1的周向旋转的夹紧机构7。
因此，在由制造装置0对金属材料1施加扭转变形的情况下，可以采用如下方式：使用可动滚模4的旋转机构对金属材料1的前端部进行扭转变形的方式；以及使用进给装置3的旋转机构对金属材料1的后端部进行扭转变形的方式。通常，如果采用进给装置3的旋转机构的方式，则变成小型装置，而如果采用可动滚模4的旋转机构的方式，如图7所示，装置构成就有可能变成大规模，但无论是哪一种方式，都可以对金属材料1施加扭转变形。
另外，在制造装置0中，还在支承部件2（支承辊，或者支承导向件）上设有沿金属材料1的周向旋转的旋转机构，由此，就可以同步于进给装置3的旋转，使得金属材料1绕其轴线旋转。在金属材料1发生扭转变形时，即使采用如下方式中的任一个：采用可动滚模4的旋转机构来对金属材料1的前端部进行扭转变形的方式；或者采用进给装置3的旋转机构对金属材料1的后端部进行扭转变形的方式，都能通过支承部件2的同步而能对金属材料1施加精度良好的扭转变形。
在制造装置0中，通过对构成可动滚模4的各辊对设置驱动旋转机构，能够对应于进给装置3的进给量而通过驱动电动机等对各该辊对施加驱动旋转。只要使作用于弯曲加工部分的压缩应力缓和的同时，根据进给装置3的进给量，与之同步地控制可动滚模4的辊的旋转速度，就可以对金属材料1的弯曲加工部施加抗拉应力，就可以扩大能够进行弯曲加工的范围，提高制品的加工精度。
（Ⅳ）预热部件及其作用
在本实施方式的制造装置0中，通过设置在加热装置5的上游侧的预热部件5a，就可以进行金属材料1的二段加热、或者二段以上的多段加热、或者不均匀加热。
将预热部件5a用作多段加热的情况下，可以分散金属材料1的加热负荷，可以提高弯曲加工的效率。
图10是说明将预热装置5a用作金属材料1的不均匀加热的情况下的作用的说明图。
作为预热装置，将预热用高频加热线圈5a用作金属材料1的不均匀加热的情况下，通过基于可动滚模4使金属材料1弯曲的弯曲方向而将金属材料1偏置在预热用的高频加热线圈5a内，由此，将在金属材料1的加热部的弯曲内面侧的温度设定为低于弯曲外面侧的温度。
具体而言，在图10中，通过使金属材料1的A侧位于接近预热用高频加热线圈5a的位置，使得相当于弯曲加工的外面侧的A侧的外表面温度高于相当于弯曲加工的内面侧的B侧的外表面温度。由此，都可以有效地防止弯曲加工的内面侧所产生的皱纹与弯曲加工的外面侧所产生的裂纹。
在制造装置0中，可以向可动滚模4供给润滑剂。由此，即使在金属材料1的加热部产生的氧化皮被可动滚模4卷入的情况下，通过供给的润滑剂所产生的润滑作用，也可以降低表面的热粘缺陷的产生。
同样，在制造装置0中，可以向可动滚模4供给冷却流体。通过在可动滚模4的内部且保持金属材料1的部位的附近设置有冷却配管，向可动滚模4供给冷却流体，可动滚模4被冷却流体冷却，因此可以防止可动滚模4的强度下降、可动滚模4的热膨胀所导致的加工精度的低下、甚至可动滚模4的表面的热粘缺陷的产生。
（Ⅴ）支承导向件30
图11是表示支承导向件30的一个例子30A的说明图。支承导向件30用于支承通过了可动滚模4的金属材料1，从而抑制被弯曲加工了的金属材料1的误差。
图11所示的支承导向件30A不是图1中所示的横截面为圆形的金属材料1，而是表示对横截面为矩形的金属材料进行弯曲加工的情况，表示可动滚模4是由左右方向成对的纵辊对4a、4a以及在上下方向成对的横辊对4b、4b这样合计为四根辊构成的可动滚模4的情形。另外，金属材料1的弯曲加工部是仅在水平面内变形的二维弯曲形状的情形。
可动滚模4在弯曲加工时，将金属材料1的前端通过水平辊对4b、4b向上下方向、并且通过纵辊对4a、4a向左右方向分别定位，并向规定的空间位置移动、即进行水平方向的移动（下面称为“水平位移”）以及平面内的旋转（下面称为“左右倾斜”）。此外，在金属材料1只具有二维弯曲形状的情况下，也可以只进行水平位移。
如图11所示，在该可动滚模4的出口侧设有支承导向件30A。支承导向件30A只要设置在可动滚模4的外壳（未图示）、或者与该外壳分开的其它构件处即可。
支承导向件30A通过在可动滚模4的出口侧支承被弯曲加工了的金属材料1的下表面，从而防止金属材料1的进行了弯曲加工的部分的以自重为主而起作用的、上下方向力矩所导致的附加的变形。因此，通过设置支承导向件30A，可以高精度且稳定地将所制造的弯曲加工制品的形状制造成规定的形状。
图12表示本实施方式的支承导向件30的另一个例子30B的说明图。
本例也是对横截面为矩形的金属材料进行弯曲加工的情况，未图示的可动滚模4是与图4所示的可动滚模4同样的四辊型。另外，金属材料1的弯曲形状是仅在水平面内弯曲变形的二维弯曲形状。可动滚模4在弯曲加工时沿上下方向以及左右方向保持金属材料1的前端，并且向规定的空间位置移动、即进行水平位移以及左右倾斜。
本例子与图11所示例子同样地在可动滚模4的出口侧设置有支承导向件30B，而且，在设置于支承导向件30B的上表面上的沟槽中，以圆形状移动自如地设置有向水平方向引导金属材料1的辊111以及112。另外，辊111以及112与加工时的金属材料1的移动相对应地进行移动、即进行水平位移或者左右倾斜。这些动作由未图示的控制单元控制，与进给装置3及可动滚模4同步。
在图12所示支承导向件30B中，左右倾斜虽然是规定半径的移动，但在二维弯曲形状中也可以只构成水平位移。并且，也可以在辊111以及112中的一方设置液压缸等压力负荷部件。
支承导向件30B设置在可动滚模4的外壳、或者与该外壳分开的其它构件处即可。此外，可动滚模4只要固定在外壳处，水平位移及左右倾斜的可动范围就变小，因此对设备是有利的。无论如何，通过支承导向件30B在可动滚模4的出口侧引导弯曲加工中的金属材料1的下表面以及左右面，即使热加工部的自重、因加热、冷却不均匀所引起的热变形的不一致所产生的向上下方向及左右方向附加的力矩起作用，也可以防止金属材料1的附加变形，就可以制造出均匀且具有规定目标形状的弯曲加工制品。
图13表示本实施方式的支承导向件30C的另一例子的说明图。
本例的大部分与图12中所示例子相同，除了图12中所示的构成，还追加有在金属材料1的上下方向进行引导的辊113。
也可以在辊113上设置气缸及液压缸等的压力负荷单元，来对金属材料1施加压力负荷。在可动滚模4的出口侧引导弯曲加工中的金属材料1的上下面以及左右面，即使热加工部的自重、因加热及冷却不均匀所引起的热变形的不一致所产生的向上下方向及左右方向附加的力矩起作用，也可以防止金属材料1的附加变形，就可以制造出均匀且具有规定目标形状的弯曲加工制品。
图14是表示本实施方式的支承导向件30的另一个例子的说明图。
在本实施例中，也与图1同样是对横截面为矩形的金属材料进行弯曲加工的情况，可动滚模4是四辊型。另外，弯曲加工制品具有完整的三维弯曲形状。
可动滚模4在弯曲加工中将金属材料1的前端向上下方向以及左右方向定位，进行规定的空间位置移动、即进行水平位移以及左右倾斜、垂直方向的移动（下面称为“上下位移”）、及平面内的旋转（下面称为“上下倾斜”）。
在本实施例中，在可动滚模4的出口侧设置有辊状的主动引导件30D。主动引导件30D通过与弯曲加工中的金属材料1的移动相对应地进行移动、即、通过进行上下位移及左右倾斜，随着金属材料1的下表面，始终在该下表面上引导。此外，也可以不进行左右倾斜。这些动作由未图示的控制单元控制，与进给装置3及可动滚模4同步。
在可动滚模4的出口侧，弯曲加工中的金属材料1的下表面由主动引导件30D支承，因此即使热加工部的自重、因加热及冷却不均匀所引起的热变形的不一致所产生的向上下方向附加的力矩起作用，也可以防止金属材料1的附加变形，就可以制造出均匀且具有规定目标形状的弯曲加工制品。
图15是表示本实施方式的支承导向件30的另一例子的说明图。
本实施例的大部分与图7的构成相同，但追加有在金属材料1的上下方向进行引导的辊30E。
替代辊30E，也可以设置气缸及液压缸等压力负荷部件。通过在可动滚模4的出口侧由辊30E引导弯曲加工中的金属材料1的上下面，即使热加工部的自重、因加热及冷却不均匀所引起的热变形的不一致所产生的向上下方向附加的力矩起作用，也可以防止金属材料1的附加变形，可以制造出均匀且具有规定目标形状的弯曲加工制品。
图16表示本实施方式的支承导向件30的另一例子的说明图。
本实施例也是与图11同样地对横截面为矩形的金属材料1进行弯曲加工的情况，可动滚模4是四辊型。另外，对金属材料1付与完整的三维弯曲形状。可动滚模4在弯曲加工中将金属材料1的前端沿上下方向以及左右方向定位，并进行规定的移动、即、进行水平位移以及左右倾斜、上下位移及倾斜。
本例是与此前的实施例一样，在可动滚模4的出口侧设置了具有在水平方向以及上下方向上引导金属材料1的四根辊111～114的支承导向件30F。另外，支承导向件30F与弯曲加工中的金属材料1的移动相对应地进行移动、即、进行水平位移以及左右倾斜。这些动作由未图示的控制单元控制，与进给装置3以及可动滚模4同步。
并且，也可以在辊111以及112的一方设置如液压缸等压力负荷部件。在可动滚模4的出口侧定位弯曲加工中金属材料1的下表面以及左右面，即使热加工部的自重、因加热及冷却不均匀所引起的热变形的不一致所产生的向上下方向及向左右方向附加的力矩起作用，也可以防止金属材料1的附加变形，可以得到均匀且具有规定目标形状的弯曲加工制品。
图17是表示本实施方式的支承导向件30的另一例的说明图。
本例的大部分与图16的构成相同，除了图16的构成之外，在导向件30G上追加有扭转机构。
这些动作由未图示的控制单元控制，在扭转方向上也与移动自如地配置的进给装置3及可动滚模4同步。
在可动滚模4的出口侧引导弯曲加工中的金属材料1的上下面以及左右面，即使热加工部的自重、因加热及冷却不均匀所引起的热变形的不一致所产生的向上下方向及向左右方向、进而向扭转方向附加的力矩起作用，也可以防止金属材料1的附加变形，可以得到均匀的且具有规定目标形状的弯曲加工制品。
另外，虽未图示，作为本实施方式的支承导向件30的另一例子，也可以使通用的多轴机器人保持支承导向件30，并将支承导向件30移动自如地配置在规定的空间内。
如参照图11～17所作的说明那样，有时三维的高精度的定位机构复杂，通过使用通用的多轴机器人，以比较简单的构成，能够在规定的空间上移动自如地设置支承导向件。无论如何，根据弯曲加工制品的要求精度、质量进而形状而考虑更具体的装置的刚性等，并决定是否使用通用的多轴机器人即可。
图18是表示本实施方式的支承导向件30的另一例子的说明图。
本例子是与图1同样地对截面为矩形的金属材料1进行弯曲加工时的情况，可动滚模4是四根辊型。另外，弯曲加工制品的形状是完整的三维弯曲形状。即，可动滚模4在弯曲加工中将金属材料1的前端向上下方向以及左右方向定位，并进行规定的空间位置的移动、即、进行水平位移以及左右倾斜、上下位移、上下倾斜。
本例与此前的例子不同，完全由多轴机器人31保持的支承导向件30H夹持金属材料1的前端，进给金属材料1的同时，多轴机器人31也移动，并且使三维位置完全同步。对应于弯曲加工中的金属材料1的移动，进行空间位置的移动、即、进行水平位移及左右倾斜、扭转。这些动作由未图示的控制单元控制，与进给装置3及可动滚模4同步。
由支承导向件30H保持可动滚模4的出口侧的金属材料1的前端，因此即使热加工部的自重、因加热及冷却不均匀所引起的热变形的不一致所产生的向上下方向及左右方向附加的力矩起作用，也可以防止金属材料1的附加变形，可以得到均匀且具有规定目标形状的弯曲加工制品。
此外，优选在前端的支承导向件30H上设计有控制夹紧力的构造，当成为超负荷时及受到加速度影响时，能够松开夹紧力。
另外，毫无疑问，在通用关节型机器人特别是在手腕轴处追加伺服电动机来增加可动轴的数量，由此可以稳定取得更加复杂的动作。
（Ⅵ）关节型机器人
图19是表示本实施方式的制造装置0中可以使用的关节型机器人11的构成说明图。
如图19所示，在弯曲加工装置的下游侧可以配置用于保持可动滚模4的关节型机器人11。
该关节型机器人11包括：固定在作业面上的固定面12；作为主轴的3根臂13、14、15；以及将各个臂13、14、15连结起来，并作为能饶轴线旋转的手腕轴的3个关节16、17、18。在关节型机器人11前端的臂15上安装有可动滚模4。
图20是表示本实施方式的制造装置0中所使用的关节型机器人的其它构成例子的说明图。
在图19所示的制造装置0中，只配置了保持可动滚模4的关节型机器人11，与此同时，也可以同时设有加热装置5以及冷却装置6用的关节型机器人11。通过设置这些关节型机器人11，可以进一步实现弯曲加工的效率化。
该制造装置0通过配置至少一个以上具有能绕轴线旋转的3个关节的关节型机器人11，能够将在对金属材料1进行弯曲加工时可动滚模4中的移动机构、倾斜机构以及移动机构所进行的伸缩、旋转、平移等动作、即，合计为6种的机械手所进行的动作形成为基于控制信号的一连串动作。由此，可以实现弯曲加工的效率化，并且可以实现加工装置的小型化。
（Ⅶ）弯曲加工设备列
如上所述，作为由本实施方式的制造装置0所加工的被加工材料，可以使用具有圆形等形状的闭合截面构件、开口截面构件。作为圆管的闭合截面构件，以往都是使用电阻焊管，同时作为开口截面构件，多使用经辊轧成形而成的钢材。
图21是表示作为被加工构件的一例的电阻焊管的制造工序的整体的说明图。
电阻焊管的制造装置19是用于从带状钢板20制造钢管的装置。如该图所示，从上游向下游按顺序配置有：从带状的钢板辊连续放出带状钢板20的开卷机21；成形部件22，具有将被放出的带状钢板20成形为规定的截面形状的管的多个辊成形机；焊接部件23，具有将成形为管状且相互对接的带状钢板的两侧缘焊接而形成连续的管的焊接机；焊缝切削装置、后退火装置、还将连续的钢管形成所需尺寸的后处理部件24；切断部件25，具有将该被形成为所需尺寸的钢管切断为所需长度的移动切断机。
图22是表示用于被加工材料的制造的辊轧成形装置的整体构造图。
辊轧成形装置26是用于将带状钢板20成形为规定形状的装置。因此，包括：开卷机21，卷绕有作为金属原材料的带状钢板20，并将该带状钢板20放出；成形部件27；具有将由该开卷机21放出的带状钢板20成形为规定形状的辊成形机；切断单元28，具有将由该辊成形机成形为规定形状后的带状钢板20连续切断为规定长度的移动切断机。
由图21所示的电阻焊管装置19及图22所示的辊轧成形装置26制造的被加工材料作为加工用的金属材料而被供给到弯曲加工装置中，各条生产线与装置分离并独立时，因为生产线与装置间的处理速度不同，所以产生了需要确保堆积被加工材料的场所。另外，需要在各生产线与装置之间搬送被加工材料，也产生了需要设置起重机、卡车等辅助搬运部件。
在本实施方式的制造装置中，与电阻焊管的制造装置19或者辊轧成形装置26的出口侧连续地配置本实施方式的制造装置0，由此可以紧凑地形成从供给被加工材料到制造弯曲加工制品为止的全体设备列，并且通过适当地设定其操作条件，可以有效且廉价地制造出精度优异的弯曲加工制品。
图23是表示通过本实施方式的装置所得到的各种热处理条件，图23的（a）是表示加热到AC3点以上之后进行急冷的通常淬火条件的图表，图23的（b）是表示加热到AC3点以上之后、以比图23的（a）所示的冷却速度低的冷却速度进行冷却的条件的图表，图23的（c）是表示加热到AC1点以下之后进行急冷的条件的图表，图23的（d）是表示加热到AC1点～AC3点的温度域之后进行急冷的条件的图表，并且图23的（e）是表示加热到AC1点～AC3点的温度域之后、以比图23的（d）所示的冷却速度低的冷却速度进行冷却的条件的图表。
如下所述进行热处理：通过适当控制上述制造装置0中的高频加热线圈5以及水冷装置6的操作，进行图23的（a）中所示通常的淬火，并且以图23的（b）～图23的（e）所示的条件进行热处理。
例如，如图23的（a）中所示，局部地进行通常的淬火，得到所期望的超高强度（例如，100%马氏体的组织，1500～1650MPa、550MPa钢时为1300MPa、450MPa钢时为1200MPa），并且通过局部地关闭高频加热线圈5，从而对该部分不进行热处理，从而可以保持管坯的原来的强度（例如，铁素体与珠光体的2相组织，淬火钢时为500～600MPa、550MPa钢时为550MPa、450Mpa钢时为450MPa）。
另外，如图23的（b）所示，在与通常的淬火进行同样的加热，并且降低冷却速度，从而可以得到比上述超高强度下降一些的高强度（例如，马氏体与微量的铁素体的2相组织、淬火钢时为1400～1500MPa、550MPa钢时为700～900MPa、450MPa钢时为600～800MPa）。具体而言，例如，只要设有通过电磁阀使水冷装置6的水冷衬套的孔全部或者部分地封闭而不进行水冷处理的部分即可。此时的冷却速度因周围的温度而变化，所以根据制造条件事先进行实验，决定水冷方法即可。
另外，如图23的（c）所示，加热到AC1点以下之后，以与通常淬火的冷却速度同样的冷却速度进行冷却，可以得到比母体材料强度稍高的期望强度（例如，铁素体与珠光体的2相组织，淬火钢时为比500～600MPa稍高的强度、550MPa钢时为比550MPa稍高的强度，450MPa钢时为比450MPa稍高的强度）。对于管坯的造管变形大的情况下，也有时比管坯强度低，但是一般来说将融入有炭化铁，强度稍微上升。如上所述，考虑到进行通-断控制时的高频加热线圈5的控制响应性，只要通过该部件使加热电源的输出变化很小就没有问题，所以温度变化的反应快，强度变化的转变部变小，实际上是有效的方法。
另外，如图23的（d）所示，通过加热到AC1点以上AC3点以下之后，以与通常淬火的冷却速度同样的冷却速度进行冷却，可以得到经由通常淬火所致的超高强度与管坯强度之间的中间强度（淬火钢时为600～1400MPa、550MPa钢时为550～1300MPa、450MPa钢时为450～1200MPa）。在这种情况下，为了变成铁素体与马氏体的2相组织，一般来说，虽然稍微不稳定且难控制，但根据制品形状、尺寸、用途等可以得到规定的强度。
而且，如图23的（e）所示，通过加热到AC1点以下后，以比通常淬火的冷却速度慢的冷却速度进行冷却，可以得到比通过通常淬火的超高强度与管坯强度之间的中间强度（淬火钢时为比600～1400MPa稍低的强度、550MPa钢时为比550～1300MPa稍低的强度、450MPa钢时为比450～1200MPa稍低的强度）。此时，比图23的（d）所示情况的强度稍微下降，但是控制却稍微稳定。
例如，将壁厚1.6mm的淬火钢（C:0.20%、Si:0.22%、Mn:1.32%、P:0.016%、S:0.002%、Cr:0.20%、Ti:0.020%、B:0.0013%、残余Fe以及杂质、AC3=825℃、AC1=720℃）作为原材料，将该原材料的截面尺寸为纵向长度50mm且横向长度50mm的正方形的钢管以进给速度为20mm/sec进给的情况下，管坯强度是502MPa，图23的（a）所示的条件（加热温度910℃）的热处理部具有1612MPa的强度，图23的（b）所示的条件（加热温度910℃）的热处理部具有1452MPa的强度，图23的（c）所示的条件（加热温度650℃）的热处理部具有510MPa的强度，图23的（d）所示的条件（加热温度770℃）的热处理部具有752MPa的强度，图23的（e）所示的条件（加热温度770℃）的热处理部具有623MPa的强度。
另一方面，将壁厚1.6mm的550MPa钢（C:0.14%、Si:0.03%、Mn:1.30%、P:0.018%、S:0.002%、残余Fe以及杂质、AC3=850℃、AC1=720℃）作为原材料，将该原材料的截面尺寸为长度方向50mm横向50mm的正方形的钢管以进给速度为20mm/sec进给的情况下，管坯强度是554MPa，图23的（a）所示的条件（加热温度950℃）的热处理部具有1303MPa的强度，图23的（b）所示的条件（加热温度950℃）的热处理部具有823MPa的强度，图23的（c）所示的条件（加热温度650℃）的热处理部具有561MPa的强度，图23的（d）所示的条件（加热温度800℃）的热处理部具有748MPa的强度，图23的（e）所示的条件（加热温度800℃）的热处理部具有658MPa的强度。
并且，例如，将壁厚1.6mm的450MPa钢（C:0.11%，Si:0.01%、Mn:1.00%、P:0.021%、S:0.004%、残余Fe以及杂质、AC3=870℃，AC1=720℃）作为原材料,将该原材料的截面尺寸为长度方向50mm横向50mm的正方形的钢管以进给速度为20mm/sec进给的情况下，管坯强度是445MPa，图23的（a）所示的条件（加热温度980℃）的热处理部具有1208MPa的强度，图23的（b）所示的条件（加热温度980℃）的热处理部具有737MPa的强度，图23的（c）所示的条件（加热温度650℃）的热处理部具有451MPa的强度，图23的（d）所示的条件（加热温度800℃）的热处理部具有629MPa的强度，图23的（e）所示的条件（加热温度800℃）的热处理部具有612MPa的强度。
这样，根据本实施方式，要求多分支弯曲形状，即使是加工金属材料的弯曲方向为在二维上不同的弯曲、弯曲方向为在三维上不同的弯曲的情况下，并且即使是需要进行高强度的金属材料的弯曲加工的情况下，可以均匀地冷却金属材料，因此可以有效且廉价地制造虽然是高强度但形状冻结性良好、具有均匀的硬度分布的弯曲加工制品。
并且，可动滚模可以在轴向上移动自如地支承金属材料，因此可以抑制在可动滚模的表面处所发生的热粘缺陷，在确保弯曲加工精度的同时，可以进行作业效率优异的弯曲加工。由此，例如，能广泛用作进一步高度化的汽车部件的弯曲加工技术。
实施例1
并且，参照实施例更具体地说明本发明。
将具有板厚为1.6mm且纵横长度均为40mm的正方形的横截面形状的钢管用作原材料，使用参照图1说明的本发明的弯曲加工装置，制造了具有图24所示的外观的弯曲加工制品。
此时，对于不使用本发明中的支承件而制造的以往例、使用图11所示的支承导向件30A而制造的本发明例1、使用图12所示的支承导向件30B而制造的本发明例2，使用非接触的三维测量仪来测量，求得与目标值的偏差（尺寸精度）的最大值。
此外，图11所示的支承导向件30A为固定在未图示的可动滚模4的外壳（可动滚模的辊图示为4a、4b）上的案辊方式，（工作台）案的厚度为10mm、材质为S45C。
另外，图12所示的支承导向件30B在与图11同样的案辊装置上设有与可动滚模的移动同步地移动的长度方向辊111、112，纵辊的躯干部的外径为50mm、高度为70mm、材质为SKD11。此外，这里未图示的纵辊的小径两端部由轴承保持，在支承金属材料时能旋转。
比较例、本发明例1、2的结果分别表示在表1～3中，并且用图表25～27表示。
表1
表2
表3
如表1～3以及图25～27的图表所示，可知本发明例1、2的尺寸精度比以往例中的尺寸精度大幅提高。并且可知，除了由本发明例1的支承导向件对因自重所产生的挠曲的防止效果，在本发明例2中，使用了也进行左右方向约束的支承导向件，可以得到±0.2mm以下的良好的尺寸精度。
实施例2
壁厚2.1mm、具有外径为31.8mm的圆形的横截面形状的钢管用作为原材料，使用参照图1说明的本发明的弯曲加工装置，制造了具有图28的（a）所示的外观，并且具有如图28的（b）所示的尺寸的完整三维的螺旋弯曲加工制品。
此时，对于不使用本发明中的支承件而制造的以往例2、使用图17所示的支承导向件30G来制造的本发明例3，使用非接触的三维测量仪器测量，求得与目标值偏差（尺寸精度）的最大值。
另外，在本实施例中，使用图35所示的多关节机器人31-1支承图17所示的支承导向件30G，夹紧金属材料的前端，并与可动滚模的移动同步地进行三维移动。
以往例2、本发明例3的结果分别表示在表4、5中，并且也也表示在图29、30的图表中。
表4
表5
如表4、5以及图29、30中的图表所示，本发明例3与以往例2相比，尺寸精度大幅提高，能够得到±0.3mm以下的良好的精度。
实施例3
将板厚1.8mm、具有长度方向50mm、横向70mm的长方形的横截面形状的钢管用作原材料，使用参照图1说明了的本发明的弯曲加工装置，制造了图36所示的二维形状的作为汽车车身的强度部件前纵梁。
此时，对于不使用本发明中的支承导向件而制造的以往例3、使用图37所示的支承导向件30H而制造的本发明例4，使用非接触的三维测量仪器来测量，求出与目标值偏差（尺寸精度）的最大值。
另外，图37所示支承导向件30H具有一种如下机构：夹紧金属材料的前端，在进给方向、与进给方向垂直的方向上配置精密型球头螺杆50～52，在直接连接于伺服电动机而动作的工作台53上，可设定前面出现的夹紧角度。
以往例3、本发明例4的结果分别表示在表6、7的同时，也表示在图31、32的图表中。
表6
表7
如表6、7以及图31、32中的图表所示，本发明例4与以往例3相比，尺寸精度大幅提高，能够得到±0.5mm以下的良好精度。

Claims (14)

1.一种弯曲加工制品的制造方法，其是一种采用用进给装置将由支承部件支承的作为被加工材料的金属材料从上游向下游进给的同时、在该支承部件的下游进行弯曲加工的弯曲加工方法来制造向长度方向和/或向与该长度方向交叉的面内的周向断续或者连续地具有二维或者三维弯曲的弯曲加工部与淬火部的弯曲加工制品，其特征在于，
在上述支承部件的下游用上述金属材料的加热部件，将被进给的上述金属材料的一部分加热到能局部淬火的温度域的同时，用配置在上述加热部件的下游侧的冷却部件，向被上述加热部件加热了的部分喷洒冷却介质，对上述金属材料的至少一部分进行淬火，
对配置在上述冷却部件的下游并具有能够将被上述加热部件加热了的金属材料向轴向进给的多个辊的可动滚模的位置进行二维或者三维变换，由此,对沿着轴向进给的上述金属材料中的、被上述加热部件加热了的部分施加弯矩来对该金属材料进行弯曲加工，
并且，通过与上述金属材料的移动对应地支承上述金属材料中的、从上述可动滚模脱出的部分来抑制因上述弯曲加工而产生的成形品的误差。
2.根据权利要求1所述的弯曲加工制品的制造方法，其特征在于，
上述冷却介质向上述金属材料被进给的方向倾斜喷洒的同时，对与正交于上述金属材料的轴向的方向平行的方向上的、上述冷却部件与该金属材料之间的距离进行变换，由此调整该金属材料被加热的轴向区域。
3.根据权利要求1或2所述的弯曲加工制品的制造方法，其特征在于，
通过对与正交于上述金属材料的轴向的方向平行的方向上的、上述加热部件与上述金属材料之间的距离进行变换，由此对被进给的上述金属材料的一部分的周向不均匀地进行加热。
4.根据权利要求1或2所述的弯曲加工制品的制造方法，其特征在于，
通过同时使用在上述加热部件的上游侧设有的至少一个以上的上述金属材料的预热部件，多次加热上述金属材料。
5.根据权利要求1或2所述的弯曲加工制品的制造方法，其特征在于，
通过同时使用在上述加热部件的上游侧设有的至少一个以上的上述金属材料的预热部件，对被进给的上述金属材料的一部分的周向不均匀地进行加热。
6.根据权利要求1或2所述的弯曲加工制品的制造方法，其特征在于，
上述加热部件、上述可动滚模、上述冷却部件、或者金属材料的从上述可动滚模脱出的部分中的至少一个被具有能绕至少1个轴以上的轴转动的关节的关节型机器人支承。
7.一种弯曲加工制品的制造装置，其用进给装置将由支承部件支承的作为被加工材料的金属材料从上游向下游进给的同时，在该支承部件的下游进行弯曲加工，制造向长度方向和/或向与该长度方向交叉的面内的周向断续或者连续地具有二维或者三维弯曲的弯曲加工部与淬火部的弯曲加工制品，其特征在于，包括：
加热部件和冷却部件，该加热部件在上述支承部件的下游围着上述金属材料的外周配置，用于加热上述金属材料的一部分，该冷却部件配置在上述加热部件的下游，用于对被上述加热部件加热了的部分喷洒冷却介质来进行冷却，对该部分进行淬火;
可动滚模，在冷却部件的下游，其位置是在二维或者三维上变换自如地配置，并且具有将被上述加热部件加热了的金属材料沿着其轴向移动自如地支承的多个辊，并对向轴向进给的上述金属材料中的、由上述加热部件加热了的部分施加弯矩来进行弯曲加工;
支承导向件，其配置在上述可动滚模的下游，用于通过与上述金属材料的移动对应地支承在上述金属材料中的、从上述可动滚模脱出的部分来抑制弯曲加工后的金属材料的误差。
8.根据权利要求7所述的弯曲加工制品的制造装置，其特征在于，
上述冷却介质在向上述金属材料被进给的方向倾斜喷洒的同时，在与正交于上述金属材料的轴向的方向平行的方向上的、上述冷却部件与该金属材料之间的距离是自由变换的。
9.根据权利要求7或8所述的弯曲加工制品的制造装置，其特征在于，
在与正交于上述金属材料的轴向的方向平行的方向上的、上述加热部件与上述金属材料之间的距离是自由变换的。
10.根据权利要求7所述的弯曲加工制品的制造装置，其特征在于，
具有在上述加热部件的上游侧设有的至少一个以上的上述金属材料的预热部件。
11.根据权利要求7或8所述的弯曲加工制品的制造装置，其特征在于，
设置有关节型机器人，该关节型机器人支承上述加热部件、上述可动滚模、上述冷却部件、或者从上述可动滚模脱出的部分中的至少一个，具有能绕至少一个以上的轴旋转的关节。
12.根据权利要求7或8所述的弯曲加工制品的制造装置，其特征在于，
具有使上述支承导向件的位置与上述可动滚模的位置同步的同步部件。
13.一种弯曲加工制品的连续制造装置，其特征在于，
包括构成电阻焊管制造生产线的如下部件：开卷机，连续放出带状钢板；成形部件，将被放出的带状钢板成形为规定的截面形状的管；焊接部件，将对接的带状钢板的两侧缘进行焊接而形成连续的管；后处理部件，用于进行焊缝切削以及根据需要进行后退火、定径；以及权利要求7～12中任一项所述的弯曲加工制品的制造装置，其配置在该后处理部件的出口侧。
14.一种弯曲加工制品的连续制造装置，其特征在于，
包括构成辊轧成形生产线的如下部件：开卷机，连续放出带状钢板；成形部件，将放出的带状钢板成形为规定的截面的形状；以及权利要求7～12中任一项所述的弯曲加工制品的制造装置，其配置在该成形部件的出口侧。
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