EA017248B1 - Способ производства гнутых изделий и устройство и линия для непрерывного производства гнутых изделий - Google Patents

Abstract

Предложены способ и устройство для трехмерной гибки металлического материала. Изделие имеет периодический согнутый участок, который сгибается трехмерно, и закаленный участок, при этом изделие изготавливают способом гибки, при котором гибку осуществляют после опорного средства, подавая металлический материал, который поддерживается опорным средством, от входной стороны к выходной стороне. Участок металлического материала нагревают нагревательным средством для металлического материала после опорного средства, к нагретому нагревательным средством участку металлического материала прилагают изгибающий момент для осуществления трехмерной гибки, изменяя положение подвижной роликовой волоки, которая расположена после нагревательного средства и которая имеет множество роликов, которые подают нагретый нагревательным средством металлический материал в осевом направлении, при этом металлический материал закаляют, распыляя охлаждающую среду на участок металлического материала, нагретый нагревательным средством, с помощью охлаждающего средства, расположенного после нагревательного средства и подвижной роликовой волоки. Ошибки в изделии, вызванные гибкой, подавляются за счет поддержания участка металлического материала, вышедшего из подвижной роликовой волоки.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу производства гнутых изделий (изделий, полученных гибкой) и к устройству и линии для непрерывного производства гнутых изделий. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу производства, устройству и линии для непрерывного производства, которые могут осуществлять эффективное и высокоточное производство гнутых изделий путем гибки, при которой направление гибки меняется двумерно, например 8-образная гибка, или путем гибки, при которой направление гибки меняется трехмерно.

Уровень техники

В последние годы в связи с озабоченностью состоянием окружающей среды, появился спрос на легкие и высокопрочные материалы для использования в качестве структурных металлических материалов. Например, в автомобилестроении появились повышенные требования к безопасности автомобильных кузовов, повысились требования к снижению веса и повышению прочности деталей автомобиля, и разработка деталей автомобиля осуществляется с учетом требований к повышению топливной экономичности и безопасности при столкновении. Для выполнения таких требований широко используются высокопрочные материалы, обладающие значительно более высоким уровнем прочности, чем ранее применявшиеся, например, стальной лист с высоким пределом прочности на растяжение, составляющим по меньшей мере 780 МПа или даже по меньшей мере 900 МПа.

Наряду с повышением прочности таких материалов была пересмотрена и структура деталей автомобиля. Например, для того чтобы получать разнообразные детали автомобиля, необходимо разработать технологии гибки, которые позволят с высокой точностью обрабатывать изделия, имеющие гнутую форму, изменяющуюся в широких пределах, например изделия, имеющие непрерывный изгиб, направление которого изменяется двумерно, как при 8-образной гибке, или непрерывный изгиб, направление которого изменяется трехмерно.

Для того чтобы удовлетворить такую потребность, например, в патентном документе 1 раскрывается изобретение, направленное на создание способа гибки во время термообработки металлической трубы и т.п., при котором концевой участок обрабатываемого элемента, такого как металлическая труба, удерживают вращающимся рычагом, участок металлического материала нагревают нагревающим устройством, в то время как нагреваемый участок соответственно перемещают для создания деформации изгиба, а затем осуществляют охлаждение. В патентном документе 2 раскрывается изобретение, относящееся к способу гибки с одновременной термообработкой металлической трубы и т.п., путем приложения скручивающего усилия и изгибающего усилия к нагретому участку металлической трубы и создания деформации изгиба с одновременным скручиванием металлической трубы.

Принимая во внимание снижение веса изделий, сформированных гибкой, желательно, чтобы их предел прочности на растяжение составлял по меньшей мере 900 МПа и более предпочтительно по меньшей мере 1300 МПа. В этом случае, как раскрывается в патентных документах 1 и 2, гибка осуществляется на исходном материале в форме трубы, имеющей предел прочности на растяжение 500-700 МПа, после чего предел прочности на растяжение увеличивается за счет термообработки для изготовления гнутого изделия, имеющего требуемую высокую прочность.

Однако оба изобретения, раскрытые в патентных документах 1 и 2, относятся к приемам обработки, которые входят в категорию так называемой гибки с зажимом. Для того чтобы осуществить обработку по любому из этих изобретений, необходимо удерживать участок обрабатываемого элемента вращающимся рычагом. Поэтому обрабатываемый элемент нельзя подавать с высокой скоростью и каждый раз, когда повторяется зажим обрабатываемого элемента, необходимо вернуть рычаг в исходное положение, поэтому скорость подачи обрабатываемого элемента сильно меняется, возникают трудности с усложненным управлением скоростью охлаждения и нельзя получить требуемую точность закалки. Возникает необходимость в сложном управлении скоростью нагрева и охлаждения, но даже при таком управлении возникают неравномерные напряжения, и требуемую точность закалки гарантировать невозможно. Поэтому возникают изменения в гнутой форме, а при обработке высокопрочного материала происходит отложенное разрушение из-за сохранения остаточных напряжений, и производство деталей автомобиля, требующих высокой надежности, затруднено.

В патентном документе 3 раскрыто изобретение, относящееся к гибочному устройству с высокочастотным нагревом. Обрабатываемый материал, поддерживаемый опорным средством, при подаче от входной стороны к выходной стороне подающим устройством, подвергается гибке на выходной стороне поддерживающего устройства сжимающими гибочными роликами, которые установлены с возможностью перемещения трехмерно. В гибочном устройстве с высокочастотным нагревом по патентному документу 3 сжимающие гибочные ролики охватывают с двух сторон обрабатываемый материал, перемещаются на противоположные стороны обрабатываемого материала и осуществляют гибку при контакте с боковыми поверхностями. Следовательно, даже при выполнении непрерывной гибки, такой как 8образная гибка, при которой направление гибки изменяется двумерно, нет необходимости выполнять операцию наладки, при которой обрабатываемый материал поворачивают на 180°, и можно эффективно выполнять гибку.

Однако в гибочном устройстве с высокочастотным нагревом, раскрытом в патентном документе 3,

- 1 017248 нет средства для зажима обеих боковых поверхностей обрабатываемого материала. Поэтому легко возникают деформации, вызванные остаточными напряжениями, возникающими при охлаждении после высокочастотного нагрева, что не позволяет гарантировать заданную точность размеров. Кроме того, существуют ограничения на скорость обработки, и степень обработки увеличить трудно.

В патентном документе 4 раскрывается изобретение, относящееся к гибочному устройству. Вместо сжимающих гибочных роликов вышеописанного устройства для гибки с зажимом или гибочного устройства с высокочастотным нагревом оно содержит фиксированную гибочную головку, установленную неподвижно, и гироголовку, выполненную с возможностью перемещения трехмерно, и отстоит от фиксированной направляющей. Дополнительно имеется нагревающее средство для нагрева обрабатываемого металлического материала для температуры, соответствующей кривизне, во время гибки подвижной гиро-головкой.

Неподвижная гибочная головка и подвижная гиро-головка, которые образуют гибочное устройство, раскрытое в патентном документе 4, не удерживают обрабатываемый металлический материал, поэтому он может вращаться. Поэтому на поверхностях и неподвижной гибочной головки, и подвижной гироголовки при удержании обрабатываемого материала легко образуются задиры. Гибочное устройство, раскрытое в патентном документе 4, подает охлаждающую жидкость на неподвижную гибочную головку и на подвижную гиро-головку, чтобы предотвратить снижение прочности блоков и предотвратить снижение точности обработки, вызванное тепловым расширением. Однако подача охлаждающей жидкости не предназначена для закалки подвергаемого гибке металлического материала после термообработки, поэтому невозможно изготовить гнутое изделие высокой прочности, например, по меньшей мере 900 МПа, с применением закалки.

Гибочное устройство, раскрытое в патентном документе 4, не предназначено для получения высокопрочного металлического материала из не обладающей высокой прочностью металлической трубы, являющейся исходным материалом, путем последующего повышения ее прочности закалкой после горячей обработки. Кроме того, из-за нагрева металлического материала на поверхности подвижной гироголовки легко возникают задиры, поэтому это устройство как гибочное устройство требует дальнейшего улучшения.

В патентном документе 5 заявитель по настоящей заявке раскрыл изобретение, относящееся к изготовлению гнутого изделия с высокой эффективностью, в то же время сохраняя точность гибки, используя способ гибки, при котором гибку осуществляют после опорного средства, в то время как металлический материал, удерживаемый опорным средством, подают подающим устройством от входной стороны к выходной стороне устройства. При изготовлении гнутого изделия этим способом участок металлического материала нагревают до диапазона температур, в котором его можно подвергать локальной закалке нагревательным средством металлического материала, находящегося после опорного средства, и положение подвижной роликовой волоки, которая расположена после нагревательного средства и имеет по меньшей мере один набор пар роликов, выполненный с возможностью поддерживать подаваемый материал, может меняться двух- или трехмерно для приложения изгибающего момента к нагретому нагревательным средством участку подаваемого металлического материала и осуществления гибки.

Патентный документ 1: 1Ρ 50-59263 А.

Патентный документ 2: патент Японии 2816000.

Патентный документ 3: 1Ρ 2000-15848 А.

Патентный документ 4: патент Японии 31950083.

Патентный документ 5: \УО 2006/093006.

Краткое описание изобретения Проблема, решаемая изобретением

Согласно изобретению, раскрытому в патентном документе 5, можно уверенно получить гнутое изделие, которое имеет непрерывный или периодический согнутый участок, изогнутый двух- или трехмерно, и закаленный участок в направлении его длины и/или в направлении вдоль его окружности в плоскости, пересекающей направление длины, гарантируя достаточную точность гнутья и высокую эффективность работы.

Разумеется, для повышения точности сборки автомобиля необходимо дополнительно повысить точность размеров каждой из деталей, образующих автомобиль. Кроме того, в связи с автоматизацией каждого из этапов сборки, включая этап сварки, существует потребность в еще более высокой точности размеров каждой детали.

Например, в последние годы для сварки кузовов автомобилей стала применяться лазерная сварка, которая способна повысить скорость сварки по сравнению с обычной точечной сваркой, поэтому она не только позволяет повысить производительность, но и уменьшить размер зон, на которые воздействует теплота, выделяемая при сварке, и поэтому позволяет получить исключительно высокое качество сварки. Кроме того, лазерная сварка позволяет осуществлять непрерывную сварку, поэтому она эффективна для повышения жесткости кузовов автомобилей и, следовательно, для подавления вибраций и шума. Однако для лазерной сварки необходимо поддерживать точную глубину фокусировки лазерного луча по сравнению с обычной точечной сваркой, и от свариваемых участков панели требуется более высокая точность

- 2 017248 размеров. Следовательно, необходимо увеличить точность размеров каждой детали. Соответственно, в изобретении, раскрытом в патентном документе 5, существует потребность в изготовлении гнутого изделия, имеющего более высокую точность размеров.

Настоящее изобретение было создано в свете этих проблем предшествующего уровня техники, и его целью является создание способа производства, устройства и линии для непрерывного производства гнутых изделий с гарантированно высокой точностью обработки и отличной эффективностью работы, даже когда требуются разнообразные гнутые формы при осуществлении гибки металлического материала в результате диверсификации структуры автомобильных деталей и даже когда необходимо выполнить гибку высокопрочного металлического материала.

Средства решения проблемы

На фиг. 33 приведен эскиз, иллюстрирующий способ обработки, который заявители по настоящему изобретению раскрыли в патентном документе 5. На фиг. 33 металлический материал 41, который подается влево, удерживаемый двумя парами поддерживающих роликов 40, быстро локально нагревается высокочастотной нагревательной катушкой 42 и затем охлаждается охлаждающим устройством 43 для выполнения закалки. Положение подвижной роликовой волоки 44, которая расположена на выходной стороне охлаждающего устройства 43, может меняться двумерно или трехмерно на величину перемещения Н и на угол θ наклона, чтобы приложить изгибающий момент к участку 41а, который нагрет до горячего состояния высокочастотной нагревательной катушкой 42, благодаря чему этот участок 41а деформируется, и, таким образом, осуществляется непрерывная гибка.

Авторы настоящего изобретения провели исследования причин снижения точности обработки в этом способе, при этом проводились различные эксперименты, целью которых было дальнейшее повышение точности размеров, т.е. точности обработки изделия, полученного этим способом обработки. В результате было обнаружено, что в начале обработки металлический материал 41, который обрабатывается и охлаждается, находится в линейном контакте с подвижной роликовой волокой 44, и обрабатываемый металлический материал 41 может поддерживать это положение контакта. Однако по мере продолжения обработки вес участка, прошедшего через роликовую волоку 44, воздействующую на металлический материал 41, неизбежно увеличивается, и металлический материал 41 поворачивается вокруг положения линейного контакта с подвижной роликовой волокой 44 и деформирует нагретый участок 41а.

Кроме того, также было обнаружено, что точность обработки снижается не только из-за веса металлического материала 41а, но и из-за тепловой деформации металлического материала 41а, вызванной неравномерностью нагрева высокочастотной нагревательной катушкой 42 и охлаждения охлаждающим устройством 43, а также различными возмущениями условий обработки, такими как изменения состава металлического материала 41а, которые приводят к дополнительному повороту металлического материала 41.

В результате дополнительных исследований изобретатели обнаружили, что поддерживая и ограничивая участок 41а металлического материала, который прошел через подвижную роликовую волоку, с помощью соответствующего опорного средства жесткое (равномерное) вращение металлического материала 41, вызванное возмещениями, можно предотвратить и в результате точность обработки можно дополнительно повысить. В результате этих исследований было создано настоящее изобретение.

Таким образом, настоящее изобретение относится к способу производства гнутого изделия, которое имеет непрерывный или периодический участок, изогнутый двумерно или трехмерно, и закаленный участок, проходящий в направлении длины и/или в направлении вдоль окружности в плоскости, пересекающей направление длины, с использованием технологии гибки, при которой гибку осуществляют после опорного средства, подавая обрабатываемый металлический материал от входной стороны к выходной стороне подающим устройством, отличающемуся тем, что участок подаваемого металлического материала локально нагревают для температуры, позволяющей выполнять закалку, с помощью нагревательного средства для металлического материала, расположенного после опорного средства, по меньшей мере часть металлического материала закаливают, распыляя охлаждающую среду на участок, нагретый нагревающим средством, с помощью охлаждающего средства, расположенного после нагревающего средства, гнут металлический материал, прилагая изгибающий момент к участку металлического материала, подаваемого в осевом направлении, нагретому нагревательным средством, путем изменения двумерно или трехмерно положения подвижной роликовой волоки, имеющей множество роликов, которые могут подавать металлический материал, нагретый нагревательным средством, в осевом направлении, и участок металлического материала, проходящий через подвижную роликовую волоку, поддерживают для подавления возникновения ошибок в гнутом изделии. С другой точки зрения настоящее изобретение относится к устройству для изготовления гнутого изделия, имеющего непрерывный или периодический участок, изогнутый двумерно или трехмерно, и закаленный участок, проходящий в направлении длины и/или в направлении вдоль окружности в плоскости, пересекающей направление длины, путем осуществления гибки после опорного средства, при подаче обрабатываемого металлического материала от входной стороны к выходной стороне подающим устройством, отличающемуся тем, что содержит: (ί) нагревательное средство, окружающее внешнюю периферию металлического материала после опорного средства и предназначенное для нагревания участка металлического материала, например, для диапазона

- 3 017248 температур, позволяющего осуществлять локальную закалку металлического материала, когда металлический материал выполнен из стали, и охлаждающее средство, расположенное после нагревательного средства и предназначенное для быстрого охлаждения (или закалки, когда металлический материал выполнен из стали) участка, нагретого нагревательным средством, путем распыления на этот участок охлаждающей среды, (й) подвижную роликовую волоку, расположенную после нагревательного средства так, что его положение можно менять двумерно или трехмерно, который имеет множество роликов, выполненных с возможностью поддерживать металлический материал, нагретый нагревательным средством так, что металлический материал имеет возможность перемещаться в осевом направлении, и который осуществляет гибку путем приложения изгибающего момента к участку металлического материала, подаваемого в осевом направлении и нагретого нагревательным средством, и (ш) опорную направляющую, расположенную после подвижной роликовой волоки и подавляющую ошибки в металлическом материале после гибки, поддерживая участок металлического материала, прошедший через подвижную гибочную головку.

Такое устройство для производства гнутых изделий можно использовать не только, когда металлический материал выполнен из стали, но и когда металлический материал выполнен из металла, не являющегося сталью, например из алюминиевого сплава.

На фиг. 34(а) и 34(Ь) приведены пояснительные виды опорной направляющей для поддержки участка 41а металлического материала, который прошел через подвижную гибочную головку 44.

На фиг. 34(а) показана другая роликовая волока 45, играющая роль опорной направляющей для участка металлического материала, прошедшего через подвижную гибочную головку 44. Увеличивая количество участков с линейным контактом роликов 45а в роликовой волоке 45, можно предотвратить жесткий поворот, вызванный возмущениями в металлическом материале 41.

На фиг. 34(Ь) передний конец металлического материала 41, который прошел через подвижную гибочную головку 44, зажат зажимным устройством 47, которое играет роль опорной направляющей. Зажимное устройство 47 поддерживается универсальным многоосным шарнирным роботом 46 и может перемещаться синхронно с подачей металлического материала 41. В результате можно предотвратить жесткий поворот, вызванный возмущениями в металлическом материале 41.

Предпочтительно в настоящем изобретении а) охлаждающую среду распыляют под углом (наклонно) относительно направления, в котором осуществляется подача металлического материала, и путем изменения расстояния между охлаждающим средством и металлическим материалом в направлении, параллельном направлению, перпендикулярному осевому направлению металлического материала, при этом положение, в котором охлаждение начинается в направлении вдоль окружности металлического материала, меняется, и регион в осевом направлении, где материал нагрет, регулируется, или Ь) подаваемый участок металлического материала неравномерно нагревают в направлении вдоль окружности, меняя расстояние между нагревательным средством и металлическим материалом в направлении, параллельном направлению, перпендикулярному осевому направлению металлического материала.

В способе производства гнутого изделия по настоящему изобретению (с) металлический материал предпочтительно нагревают множество раз, используя по меньшей мере одно средство предварительного нагрева металлического материала, установленное перед нагревательным средством, или (ά) участок подаваемого металлического материала предпочтительно неравномерно нагревают в направлении вдоль окружности, используя по меньшей мере одно средство предварительного нагрева металлического материала, установленное перед нагревательным средством.

В настоящем изобретении предпочтительно имеется синхронизирующее средство, которое может синхронизировать положение опорной направляющей с положением подвижной роликовой волоки.

Согласно настоящему изобретению при гибке металлического материала термообработку выполняют в то время, когда металлический материал поддерживается на выходной стороне и движется с постоянной скоростью, поэтому можно гарантировать соответствующую скорость охлаждения. После того как изогнутый металлический материал будет равномерно охлажден, можно получить металлический материал, имеющий высокую прочность, хорошую способность удерживать форму и равномерную жесткость.

Например, можно достичь скорости охлаждения по меньшей мере 100°С в секунду, непрерывно нагревая стальную трубу, которая является обрабатываемым материалом, высокочастотной нагревательной катушкой до температуры, которая является, по меньшей мере, температурой фазового перехода А₃, и при которой зерна кристалла, образующие структуру металла, не огрубляются, подвергают нагретый участок пластической деформации, используя подвижную роликовую волоку для формирования заранее определенной гнутой формы, и затем немедленно распыляют охлаждающую среду на основе воды или масла или другую охлаждающую жидкость или газ или туман на внешнюю поверхность или на внутреннюю и внешнюю поверхность и другие поверхности стальной трубы, подвергшейся гибке.

Подвижная роликовая волока, которая прилагает изгибающий момент, поддерживает металлический материал подвижными роликами так, что она может предотвратить появление задиров на поверхности головки, и гибка может осуществляться эффективно. Аналогично, опорное средство удерживает металлический материал с возможностью поворота, потому появление задиров можно предотвратить.

- 4 017248

В настоящем изобретении подвижная роликовая волока предпочтительно имеет по меньшей мере один механизм, выбранный из ряда, содержащего сдвигающий механизм для перемещения вверх и вниз, сдвигающий механизм для перемещения в горизонтальном направлении (влево и вправо), перпендикулярном осевому направлению металлического материала, наклоняющий механизм для наклона относительно вертикального направления и наклоняющий механизм для наклона относительно горизонтального направления металлического материала. В результате имеется возможность придавать металлическому материалу разнообразные гнутые формы, и гибку можно эффективно осуществлять даже в случае непрерывного гнутья, при котором направление гнутья меняется двумерно или трехмерно.

В этом случае подвижная роликовая волока предпочтительно имеет механизм перемещения для перемещения в осевом направлении (вперед и назад) металлического материала. За счет наличия механизма перемещения для движений вперед и назад можно поддерживать оптимальную длину Ь рычага, даже когда радиус изгиба металлического материала невелик. В результате можно сохранять точность гибки, не увеличивая размеры гибочного устройства.

В настоящем изобретении нагревающее средство и/или охлаждающее средство предпочтительно имеет по меньшей мере один механизм, выбранный из ряда, содержащего сдвигающий механизм для перемещения вверх и вниз, сдвигающий механизм для перемещения в горизонтальном направлении (влево и вправо), перпендикулярном осевому направлению металлического материала, наклоняющий механизм для наклона относительно вертикального направления и наклоняющий механизм для наклона относительно горизонтального направления, перпендикулярного осевому направлению трубчатого элемента. В результате работу подвижной роликовой волоки, нагревательного средства и охлаждающего средства можно синхронизировать, и благодаря такой синхронизации появляется возможность добиться равномерной гибки с повышенной точностью.

В этом случае нагревающее средство и/или охлаждающее средство предпочтительно имеет перемещающий механизм для движения в осевом направлении металлического материала. За счет наличия в нагревательном средстве и т.п. такого перемещающего механизма в дополнение к синхронизации с подвижной роликовой волоки становится возможным нагревание конца металлической трубы в начале гибки, облегчается монтаж и демонтаж металлической трубы и оперативность работы.

В настоящем изобретении подвижная роликовая волока предпочтительно имеет вращающий механизм для вращения в направлении вдоль окружности вокруг оси металлического материала. К гнутой форме можно добавлять деформацию скручивания, при этом направление гибки может меняться двумерно или трехмерно.

В настоящем изобретении подающее устройство предпочтительно имеет механизм, который захватывает металлический материал и поворачивает его вокруг его оси в направлении вдоль окружности. Даже когда вращающий механизм подвижной роликовой волоки не используется, к гнутой форме можно добавлять деформацию скручивания, при этом направление гибки может меняться двумерно или трехмерно.

В этом случае опорное средство предпочтительно имеет вращающий механизм для вращения в направлении вдоль окружности металлического материала вокруг его оси синхронно с вращением подающего устройства. Когда металлический материал подвергается деформации скручивания, скручивая задний конец металлического материала вращающим механизмом подающего устройства синхронно с опорным средством без поворота в направлении вдоль окружности роликовой волоки, деформацию скручивания можно создавать с повышенной точностью. Разумеется, можно также создавать деформацию скручивания с повышенной точностью, скручивая задний конец металлического материала вращающим механизмом подающего устройства, синхронно с опорным средством, одновременно вращая подвижную роликовую волоку в направлении вдоль окружности вокруг оси.

В настоящем изобретении подвижная роликовая волока имеет механизм привода вращения, выполненный с возможностью вращать каждую пару роликов, образующих роликовую волоку, например, приводной двигатель и т.п., в соответствии с величиной подачи подающего устройства. Более конкретно, если подвижная роликовая волока не имеет механизма привода вращения, ее ролики приводятся во вращение только за счет фрикционного сопротивления, поэтому при гибке возникают компрессионные напряжения, и увеличение толщины стенки на внутренней стороне изогнутого участка может стать слишком большим или могут возникнуть складки. В частности, когда обрабатывается тонкостенный материал, этим проблемы могут затруднить гибку или может снизиться точность обработки.

Наоборот, когда подвижная роликовая волока имеет механизм привода вращения, компрессионное напряжение, действующее на участок, подвергающийся гибке, уменьшается, и, меняя частоту вращения роликов подвижной роликовой волоки в соответствии с величиной подачи подающего устройства и синхронно с ней, к участку, подвергающемуся гибке, можно прилагать даже растягивающее напряжение. В результате, расширяется диапазон возможных радиусов гибки и повышается точность обработки гнутого изделия.

Подвижная роликовая волока в настоящем изобретении предпочтительно имеет два ролика, три ролика, четыре или более роликов. Конкретная форма сечения металлического материала не ограничена и может быть любой формой сечения, если каждый участок, образующий сечение, можно нагревать нагре

- 5 017248 вательным средством до температуры, при которой возможна гибка. Например, предпочтительно это может быть пустотелый элемент, имеющий замкнутую форму сечения, элемент, имеющий открытую форму сечения, или пустотелый элемент, имеющий профильную форму сечения, такой как швеллер. Можно соответственно подбирать тип роликов, применяемых в подвижной роликовой волоке в соответствии с формой сечения обрабатываемого металлического материала.

В настоящем изобретении металлический материал предпочтительно нагревают множество раз по меньшей мере одним средством предварительного нагрева, установленным перед нагревательным средством, или предпочтительно осуществляют неравномерный нагрев так, чтобы степень нагрева была не постоянна в направлении вдоль окружности вокруг оси металлического материала. Когда для многоступенчатого нагрева осуществляют предварительный нагрев, тепловая нагрузка на металлический материал может рассеиваться и эффективность гибки может повышаться. С другой стороны, при использовании средства предварительного нагрева для неравномерного нагрева металлического материала нагревом предпочтительно управляют на основе направления гибки металлического материала подвижной роликовой волокой, например, так, чтобы температура на внутренней стороне подвергающегося гибке нагретого участка металлического материала была ниже, чем температура на внешней стороне подвергающегося гибке участка. Осуществляя неравномерный нагрев металлического материала таким способом, можно предотвратить и образование складок на внутренней стороне подвергаемого гибке участка, и образование трещин на внешней стороне этого участка.

В настоящем изобретении в металлический материал предпочтительно вставляют оправку, служащую охлаждающим средством, и подают охлаждающую среду. Это особенно эффективно для поддержания скорости охлаждения, когда обрабатывается толстостенный материал.

В настоящем изобретении охлаждающая среда, которую подают из охлаждающего средства, предпочтительно имеет водную основу и содержит антикоррозийный агент и/или закаливающий агент. Если скользящая деталь смачивается охлаждающей водой, подаваемой из охлаждающего устройства, если вода не содержит антикоррозийный агент, образуется ржавчина. Поэтому охлаждающая вода предпочтительно содержит антикоррозийный агент. Охлаждающая среда, подаваемая из охлаждающего средства, может иметь водную основу и содержать закаливающий агент. Например, известен закаливающий агент, содержащий органический полимер, используя охлаждающую среду, содержащую соответствующую концентрацию закаливающего агента, можно управлять скоростью охлаждения и поддерживать стабильную закалку.

В настоящем изобретении на подвижную роликовую волоку предпочтительно подают смазочную и/или охлаждающую жидкость. Когда на подвижную роликовую волоку подают смазку, даже когда окалина, образующаяся на нагретом участке металлического материала, наматывается на эту подвижную роликовую волоку, за счет смазки можно уменьшить заедание, возникающее на поверхности гибочной головки. Кроме того, когда на подвижную роликовую волоку подают охлаждающую жидкость, эта подвижная роликовая волока охлаждается этой охлаждающей жидкостью, что позволяет предотвратить снижение прочности гибочной головки, снижение точности, вызванное тепловым расширением гибочной головки, и возникновение заедания на поверхности подвижной роликовой волоки.

Кроме того, в настоящем изобретении работа подвижной роликовой волоки, нагревательного средства или охлаждающего средства под действием по меньшей мере одного из сдвигающего механизма, наклоняющего механизма и перемещающего механизма осуществляется шарнирным роботом, который поддерживает подвижную роликовую волоку, нагревательное средство или охлаждающее средство и который имеет шарнир, который выполнен с возможностью вращения вокруг по меньшей мере одной оси.

При использовании шарнирного робота и, в частности, шарнирного робота, который удерживает подвижную роликовую волоку, точность позиционирования подвижной роликовой волоки можно повысить, применяя не один, а два или более робота в комбинации, чтобы поддерживать подвижную роликовую волоку, и синхронизируя эти шарнирные роботы так, чтобы перемещать подвижную роликовую волоку двумерно или трехмерно.

Используя шарнирный робот для выполнения гибки металлической трубы посредством последовательности операций на основе управляющих сигналов, легко можно осуществлять операции сдвига вверх и вниз или влево и вправо, операции наклона вверх и вниз или влево и вправо, операции перемещения вперед и назад или операции скручивания металлической трубы, которые выполняют манипуляторы и которые должны совершать подвижная роликовая волока, нагревательное средство и охлаждающее средство. Таким образом, гибку можно осуществлять более эффективно и можно уменьшить габариты обрабатывающего устройства.

В настоящем изобретении предпочтительно имеется синхронизирующее средство для синхронизации опорной направляющей, которая поддерживает участок металлического материала, прошедший через подвижную роликовую волоку, с движением подвижной роликовой волоки.

С другой точки зрения, настоящее изобретение относится к линии непрерывного производства гнутого изделия, отличающейся тем, что содержит разматыватель, непрерывно подает стальную полосу, формирующее средство, которое формирует размотанную стальную полосу в трубу, имеющую заранее

- 6 017248 определенную форму сечения, сварочное средство, которое сваривает упирающиеся друг в друга боковые кромки стальной полосы для формирования непрерывной трубы, средство для постобработки, которое срезает наплавленный валик сварного шва и при необходимости выполняет последующий отжиг и калибровку, при этом разматывающее устройство, формирующее средство, сварочное средство и средство для постобработки образуют технологическую линию для сварной трубы со швом, а на выходном конце средства для пост-обработки расположено гибочное устройство для изготовления гнутого изделия по настоящему изобретению, описанное выше.

Настоящее изобретение также относится к линии для непрерывного производства гнутого изделия, отличающейся тем, что содержит разматывающее устройство, которое непрерывно подает стальную полосу, и формирующее средство, которое формирует размотанную стальную полосу в профиль заранее определенной формы, при этом разматывающее устройство и формирующее средство образуют роликовую профилирующую линию листового металла, и гибочное устройство для изготовления гнутого изделия по настоящему изобретению, расположенное на выходном конце формирующего средства.

Эффекты изобретения

Согласно настоящему изобретению даже при изготовлении гнутого изделия, требующего гибки в различные формы, при которых направление гибки металлического материала изменяется двумерно, например 8-образная гибка, или трехмерно, и даже когда необходима гибка высокопрочного металлического материала, можно эффективно и недорого изготавливать гнутое изделие, имеющее требуемое распределение твердости, требуемую точность размеров, высокую прочность и высокую способность сохранения формы.

Более того, поскольку подвижная роликовая волока поддерживает металлический материал с возможностью вращения, формирование задиров на поверхности гибочной головки можно предотвратить, точность гибки можно гарантировать и гибку можно осуществлять с высокой эффективностью. В результате, настоящее изобретение может широко применяться как технология гибки для изготовления гибких изделий, имеющих высокую прочность, например, гнутых изделий для автомобилей.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - эскиз, показывающий в упрощенной форме общую структуру устройства для изготовления гнутого изделия, которое осуществляет гибку по настоящему изобретению.

Фиг. 2 - эскиз, показывающий форму поперечного сечения обрабатываемого материала, который может использоваться как металлический материал в настоящем изобретении; на фиг. 2(а) показан швеллер, имеющий разомкнутое сечение, образованное роликовым профилированием листового материала или подобным способом, а на фиг. 2(Ь) показан профиль, полученный посредством обработки в процессе подачи.

Фиг. 3 - эскиз, иллюстрирующий один пример конструкции опорной направляющей, которая может использоваться как опорное средство в настоящем изобретении, фиг. 3(а) - сечение, показывающее расположение опорной направляющей и поворачивающего механизма, приводящего в действие опорную направляющую, а фиг. 3(Ь) - вид в перспективе, иллюстрирующий внешний вид опорной направляющей.

Фиг. 4 - эскиз, иллюстрирующий конструкцию рабочего участка варианта устройства.

Фиг. 5 - эскиз, схематически иллюстрирующий пример конструкции нагревательного устройства и охлаждающего устройства в варианте устройства.

Фиг. 6 - эскиз, иллюстрирующий состояние, в котором оправка вставлена внутрь пустотелого элемента, имеющего замкнутое сечение, чтобы гарантировать скорость охлаждения толстостенного элемента.

Фиг. 7 - эскиз, иллюстрирующий сдвигающий механизм, предназначенный для сдвигания роликовой волоки верх и вниз, а также влево и вправо, и поворотный механизм, предназначенный для вращения головки в периферийном направлении в устройстве по настоящему изобретению.

Фиг. 8 - эскиз перемещающего устройства, предназначенного для перемещения подвижной роликовой волоки вперед и назад в устройстве по настоящему изобретению.

Фиг. 9 - ролики, образующие подвижную роликовую волоку устройства по настоящему изобретению; фиг. 9(а) иллюстрирует случай, когда металлический материал является пустотелым элементом с замкнутым поперечным сечением, фиг. 9(Ь) иллюстрирует случай, когда металлический материал является элементом с замкнутым поперечным сечением, таким как прямоугольная труба, или элементом с открытым поперечным сечением, таким как швеллер, а фиг. 9(с) иллюстрирует случай, когда металлический материал является элементом с замкнутым сечением, таким как прямоугольная труба, или элементом с профилированным сечением, таким как швеллер.

Фиг. 10 - вид, поясняющий эффекты применения устройства предварительного нагревания для неравномерного нагревания металлического материала.

Фиг. 11 - эскиз, иллюстрирующий один пример опорной направляющей.

Фиг. 12 - эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей.

Фиг. 13 - эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей.

Фиг. 14 - эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей.

Фиг. 15 - эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей.

Фиг. 16 - эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей.

- 7 017248

Фиг. 17 - эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей.

Фиг. 18 - эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей.

Фиг. 19 - эскиз, иллюстрирующий конструкцию шарнирного робота.

Фиг. 20 - эскиз, иллюстрирующий пример конструкции другого шарнирного робота, который может использоваться в устройстве по настоящему изобретению.

Фиг. 21 - эскиз, иллюстрирующий полный процесс производства стальной трубы со сварным швом, которая является одним примером используемого материала.

Фиг. 22 - общая конструкция процесса роликового профилирования листового материла, применяемого в производстве материала, подлежащего обработке.

Фиг. 23 (а) - диаграмма, иллюстрирующая обычные условия закалки быстрым охлаждением после нагрева, по меньшей мере, до точки Ас₃; фиг. 23(Ь) - диаграмма, иллюстрирующая условия охлаждения со скоростью охлаждения, меньшей, чем скорость охлаждения, показанная на фиг. 23(а), после нагрева, по меньшей мере, до точки Ас₃; фиг. 23(с) - диаграмма, иллюстрирующая условия для быстрого охлаждения после нагрева до точки Ас₁; фиг. 23(й) - диаграмма, иллюстрирующая условия для быстрого охлаждения после нагрева до диапазона температур от по меньшей мере точки Ас₁ до максимум точки Ас₃, и фиг. 23 (е) - диаграмма, иллюстрирующая условия для охлаждения со скоростью, меньшей, чем скорость охлаждения, показанная на фиг. 23(й), после нагрева до диапазона температур, по меньшей мере, от точки Ас1 до максимум точки Ас3.

Фиг. 24 - эскиз, иллюстрирующий размеры гнутого изделия по первому варианту.

Фиг. 25 - диаграмма, иллюстрирующая результаты примера 1 по предшествующему уровню техники.

Фиг. 26 - диаграмма, иллюстрирующая результаты примера 1 по настоящему изобретению.

Фиг. 27 - диаграмма, иллюстрирующая результаты примера 2 по настоящему изобретению.

Фиг 28(а) - эскиз, иллюстрирующий внешний вид гнутого изделия по второму варианту, а фиг. 28(Ь) - диаграмма, иллюстрирующие размеры этого гнутого изделия.

Фиг. 29 - диаграмма, иллюстрирующая результаты примера 2 по предшествующему уровню техники.

Фиг. 30 - диаграмма, иллюстрирующая результаты примера 3 по настоящему изобретению.

Фиг. 31 - диаграмма, иллюстрирующая результаты примера 3 по предшествующему уровню техники.

Фиг. 32 - диаграмма, иллюстрирующая результаты примера 4 по настоящему изобретению.

Фиг. 33 - эскиз, иллюстрирующий способ обработки, раскрытый в патентном документе 5.

Фиг. 34(а) и 34(Ь) - эскизы, иллюстрирующие опорную направляющую, которая поддерживает участок металлического материала, прошедший через подвижную роликовую волоку.

Фиг. 35 - эскиз, иллюстрирующий поддерживающий механизм опорной направляющей по второму варианту.

Фиг. 36 - эскиз, иллюстрирующий форму переднего элемента, изготовленного по третьему варианту.

Фиг. 37 - эскиз, иллюстрирующий опорную направляющую 30, используемую в третьем варианте. Позиции на чертежах:

- металлический материал; 2 - опорное средство; 3 - подающее устройство; 4 - подвижная роликовая волока; протяжные ролики; 5 - нагревательное средство, нагревательное устройство, высокочастотная нагревательная катушка; 5а - средство предварительного нагрева, устройство предварительного нагрева, высокочастотная нагревательная катушка для предварительного нагрева; 6 - охлаждающее средство, охлаждающее устройство; 6а - оправка; 7 - зажимной механизм; 8, 9, 10 - приводные двигатели; 10а приводная шестерня; 11 - шарнирный робот; 12 - неподвижная поверхность; 13, 14, 15 - рычаги; 16, 17, 18 - шарниры; 19 - линия для изготовления стальной трубы со сварным швом; 20 - стальная полоса; 21 разматыватель; 22, 27 - формирующее средство; 23 - сварочное средство; 24 - средство для последующей обработки; 25, 28 - режущее средство; 26 - линия роликового профилирования листового материала; 30 опорная направляющая.

Подробное описание предпочтительных вариантов

Ниже приводится подробное описание предпочтительных вариантов способа производства гнутого изделия, устройства и линии для непрерывного производства по настоящему изобретению со ссылками на приложенные чертежи.

(I) Общая конструкция и опорное средство, (II) конструкция рабочей части и нагревательное и охлаждающее устройства, (III) подвижная роликовая волока, (IV) устройство предварительного нагревания и его эффекты, (V) опорная направляющая, (VI) конструкция и расположение шарнирного робота и (VII) линия гибки будут описаны ниже в указанном порядке со ссылками на приложенные чертежи.

(I) Общая конструкция и опорное средство.

На фиг. 1 представлен эскиз, иллюстрирующий в упрощенной форме общую конструкцию устройства 0 для производства гнутых изделий путем осуществления гибки по настоящему изобретению.

Гибка в этом варианте осуществляется путем гибки на выходной стороне опорного средства 2,2 металлического материала 1, который периодически или непрерывно подается подающим устройством 3 с входной стороны. Металлический материал 1, который является обрабатываемым материалом, поддерживается опорным средством 2,2 с возможностью перемещения в осевом направлении.

Металлический материал 1, показанный на фиг. 1, является стальной трубой, имеющей круглое по

- 8 017248 перечное сечение, но он не ограничивается такой стальной трубой, и аналогично можно обрабатывать любой удлиненный материал, имеющий любую форму сечения. Помимо стальной трубы, показанной на фиг. 1, металлический материал 1 может быть элементом, имеющим замкнутое сечение прямоугольной, трапецеидальной или сложной формы, элементом с открытым сечением, полученным роликовым профилированием листового материала или подобным способом, таким как швеллер, или элементом, имеющим фигурное сечение, например, таким как швеллер, изготовленный посредством обработки в процессе подачи.

На фиг. 2 приведен эскиз, иллюстрирующий формы сечения обрабатываемых элементов 1-1 по 1-3, которые в этом варианте могут использоваться как металлический материал 1. На фиг. 2(а) показан швеллер 1-1, имеющий разомкнутое сечение, который был получен роликовым профилированием листового материала или подобным способом, а на фиг. 2(Ь) показаны профили 1-2 и 1-3, имеющие сечение, полученное выдавливанием. В устройстве 0 по этому варианту форму участка, контактирующего с металлическим материалом 1, в описываемой ниже подвижно роликовой волоке 4 и в опорном средстве 2 можно подбирать в соответствии с формой сечения применяемого металлического материала 1.

Устройство 0, показанное на фиг. 1, имеет два комплекта опорных средств 2,2, разнесенных друг от друга в направлении движения металлического материала 1 для поддержки металлического материала 1 в заранее определенном положении так, чтобы он имел возможность перемещения в осевом направлении, и подающее устройство 3, расположенное на входной стороне опорного средства 2,2 для периодической или непрерывной подачи металлического материала 1. Устройство 0 имеет подвижную роликовую волоку 4, которая расположена после двух наборов опорных средств 2,2 и которая поддерживает металлический материал 1 так, что этот металлический материал имеет возможность двигаться в осевом направлении. Установочное положение подвижной роликовой волоки 4 можно менять двумерно или трехмерно.

На входной стороне подвижной роликовой волоки 4 расположена высокочастотная нагревательная катушка 5, которая является нагревательным средством для локального быстрого нагрева части металлического материала 1 в его продольном направлении и которая расположена на внешней периферии металлического материала 1, а также охлаждающее устройство 6, которое является охлаждающим средством для быстрого охлаждения участка металлического материала 1, который подвергся быстрому локальному нагреву высокочастотной нагревательной катушкой 5 и который является участком, к которому прилагается изгибающий момент за счет движения подвижной роликовой волоки 4 двумерно или трехмерно.

Дополнительно на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4 расположена опорная направляющая 30, предназначенная для предотвращения деформации металлического материала 1 после гибки за счет поддержки участка металлического материала, который прошел через подвижную роликовую волоку 4.

В варианте, показанном на фиг. 1, поскольку в качестве металлического материала 1 используется стальная труба круглого сечения, в качестве каждого опорного средства 2 используется пара желобчатых роликов, расположенных друг напротив друга и разнесенных друг от друга так, что их оси вращения проходят параллельно друг другу. Однако опорное средство 2 не ограничивается парой желобчатых роликов, и в качестве опорного средства можно использовать подходящую опорную направляющую, соответствующую форме поперечного сечения металлического материала 1. Даже когда опорное средство образовано парой желобчатых роликов, конструкция не ограничивается двумя наборами пар поддерживающих роликов 2,2, показанными на фиг. 1, и опорное средство может состоять из одного набора или трех или более наборов пар поддерживающих роликов 2.

На фиг. 3 приведен эскиз, иллюстрирующий один пример конструкции опорной направляющей, которая в этом варианте может использоваться в качестве опорного средства 2. На фиг. 3(а) показано сечение, иллюстрирующее конструкцию опорной направляющей 2 и поворотного механизма 9, который приводит в движение опорную направляющую 2, а на фиг. 3(Ь) приведен внешний вид в перспективе опорной направляющей 2.

Этот пример показывает случай, когда форма поперечного сечения металлического материала является формой прямоугольной трубы, и опорная направляющая 2 удерживает прямоугольную трубу 1 так, что она может вращаться. Поскольку опорная направляющая 2 расположена рядом с высокочастотной нагревательной катушкой 5, она предпочтительно выполнена из немагнитного материала, чтобы предотвратить нагревание опорной направляющей. Дополнительно, как показано на фиг. 3(Ь), она предпочтительно разделена на две или более части, и между этими отдельными частями проложен электроизолирующий материал, такой как тефлон (товарный знак).

Поворачивающий механизм 9, который непосредственно соединен с опорной направляющей 2, состоит из приводного двигателя 10 и вращающейся шестерни 10а. Как описано ниже, опорную направляющую 2 можно поворачивать в периферийном направлении вокруг оси металлического материала 1 синхронно с вращением подающего устройства 3. Если необходимо создать в металлическом материале 1 деформацию скручивания, эту деформацию скручивания можно создавать с высокой точностью.

В устройстве 0 в качестве опорного средства 2 для металлического материала 1 могут использо

- 9 017248 ваться либо поддерживающие ролики, показанные на фиг. 1, либо опорная направляющая, показанная на фиг. 3. Для облегчения понимания ниже в основном будет описываться вариант, в котором в качестве металлического материала применяется стальная труба 1, показанная на фиг. 1, а также поддерживающие ролики 2, а также эффекты этого варианта. Однако в настоящем изобретении те же эффекты достигаются не только тогда, когда металлическим материалом является круглая труба, но и тогда, когда сечение металлического материала имеет иную форму, разомкнутую форму сечения или профильную форму сечения, или когда вместо поддерживающих роликов используется опорная направляющая.

(II) Конструкция рабочей части и нагревательное и охлаждающее устройства.

На фиг. 4 представлен эскиз, иллюстрирующий конструкцию рабочего участка устройства 0 по этому варианту.

Как показано на этом чертеже, имеется два набора пар поддерживающих роликов 2,2, которые удерживают металлический материал 1, а после них расположена подвижная роликовая волока 4. Высокочастотная нагревательная катушка 5 и охлаждающее устройство 6, которые интегрированы друг с другом, расположены на входной стороне подвижной роликовой волоки 4. Дополнительно между двумя наборами пар поддерживающих роликов 2,2 расположено устройство 5а предварительного подогрева, а на входной стороне подвижной роликовой волоки 4 и в непосредственной близости к ней расположено устройство 8 подачи смазки.

На фиг. 4 металлический материал 1, прошедший через два набора пар поддерживающих роликов 2,2, поддерживается подвижной роликовой волокой 4 так, что имеет возможность перемещаться в продольном направлении. Металлический материал 1 согнут в заранее определенную форму за счет локального нагрева высокочастотной нагревательной катушкой 5, расположенной на внешней периферии металлического материала 1, до температуры, при которой возможна закалка, в то же время управляя положением подвижной роликовой волоки 4 и, если необходимо, скоростью ее перемещения двумерно или трехмерно. Дополнительно участок металлического материала, подвергшийся гибке, быстро локально охлаждают охлаждающим устройством 6.

При выполнении операции гибки металлический материал 1, прошедший через два набора пар поддерживающих роликов 2,2, нагревают высокочастотной нагревательной катушкой 5 до диапазона температур, при котором возможна закалка. В результате предел текучести участка металлического материала, подвергающегося гибке подвижной роликовой волокой 4, уменьшается, что приводит к уменьшению сопротивления деформации, поэтому металлический материал 1 легко гнется в требуемую форму.

Дополнительно, когда металлический материал 1 поддерживается для перемещения в осевом направлении парой желобчатых роликов 2,2, можно предотвратить появление задиров на поверхности подвижной роликовой волоки 4. Более того, на подвижную роликовую волоку 4 подается смазка, поэтому даже если окалина, возникающая на нагретом участке металлического материала 1, попадет в подвижную роликовую волоку 4, возникновение задиров уменьшается за счет наличия смазки.

В таком устройстве 0 на подвижную роликовую волоку 4 можно подавать охлаждающую среду, которая охлаждает эту подвижную роликовую волоку 4. В результате, можно предотвратить снижение прочности подвижной роликовой волоки 4, снижение точности обработки, вызванное тепловым расширением подвижной роликовой волоки 4, и появление задиров на поверхности подвижной роликовой волоки 4.

На фиг. 5 представлен эскиз, схематически иллюстрирующий пример конструкции нагревательного устройства 5 и охлаждающего устройства 6 по настоящему варианту.

Нагревательное устройство 5 образовано высокочастотной нагревательной катушкой 5, которой придана кольцевая форма на внешней периферии участка металлического материала 1, который нужно нагреть. Нагревательная катушка локально нагревает металлический материал 1 до диапазона температур, при котором возможна закалка. Затем к участку металлического материала 1, нагретому нагревательным устройством 5, прилагают изгибающий момент, перемещая подвижную роликовую волоку двумерно или трехмерно.

Расстояние от нагревательного устройства 5 до металлического материала 1 в направлении, параллельном направлению, перпендикулярному осевому направлению металлического материала 1, предпочтительно может меняться так, чтобы подаваемый участок металлического материала мог нагреваться неравномерно в направлении вдоль окружности.

Металлический материал 1 закаляют, распыляя охлаждающую среду из охлаждающего устройства 6 на нагретый участок металлического материала 1.

Как описано выше, металлический материал перед высокочастотным нагревом поддерживается двумя наборами пар поддерживающих роликов 2,2. В этом варианте нагревательное устройство 5 и охлаждающее устройство 6 выполнены интегрально друг с другом, но они могут быть выполнены и как отдельные устройства.

Как показано на чертеже, охлаждающая среда предпочтительно распыляется в направлении, наклоненном относительно направления подачи металлического материала 1, и расстояние от охлаждающего устройства 6 до металлического материала в направлении, параллельном направлению, перпендикулярному осевому направлению металлического материала 1, предпочтительно может меняться. В результа

- 10 017248 те, участок металлического материала 1 в осевом направлении, подвергаемый закалке, может регулироваться. В частности, можно регулировать нагретый участок на внутренней и на внешней стороне изогнутого участка.

Таким образом, металлический материал 1 можно периодически или непрерывно нагревать до температуры, которая составляет, по меньшей мере, температуру фазового перехода А₃ и при которой структура не огрубляется, подвижной роликовой волокой 4 создавать пластическую деформацию на локально нагретом участке металлического материала и сразу после этого распылять охлаждающую среду на нагретый участок, благодаря чему осуществлять закалку при скорости охлаждения по меньшей мере 100°С в секунду.

Соответственно, металлический материал 1, подвергшийся гибке, может прекрасно сохранять форму и иметь стабильное качество. Например, даже когда гибке подвергается непрочный металлический материал, являющийся исходным материалом, прочность такого материала можно увеличить, осуществляя равномерную закалку в осевом направлении, и можно производить гнутое изделие, имеющее предел прочности на разрыв, относящийся к классу по меньшей мере 900 МПа или даже 1300 МПа или выше.

По мере увеличения толщины стенки металлического материала 1 иногда становится трудным поддерживать скорость охлаждения 100°С в секунду. В таких случаях, когда металлический материал 1 является пустотелым элементом с замкнутым сечением (металлическая труба), таким как круглая труба, прямоугольная труба или трапецеидальная труба, в элемент, имеющий замкнутое сечение, предпочтительно вставляют прутковую оправку, играющую роль охлаждающего средства для гарантированного достижения требуемой скорости охлаждения.

На фиг. 6 представлен эскиз, иллюстрирующий состояние, в котором оправка вставлена в пустотелый элемент, имеющий замкнутое поперечное сечение, чтобы гарантировать нужную скорость охлаждения толстостенного материала.

Когда пустотелый элемент, имеющий замкнутое поперечное сечение, содержит стенки большой толщины, в его полость в качестве охлаждающего средства можно вставлять оправку 6а и подавать охлаждающую среду синхронно с охлаждающим средством 6, расположенным на внешней периферии металлического материала 1, чтобы гарантировать нужную скорость охлаждения металлического материала 1. Внутреннюю полость металлического материала 1 можно охлаждать жидкостью или туманом. Оправка 6а предпочтительно выполнена из немагнитного или жаропрочного материала.

Устройство 0 по настоящему варианту предпочтительно использует охлаждающую среду на основе воды, содержащую антикоррозионный агент и подаваемую охлаждающим средством 6. Если скользящие детали обрабатывающего устройства будут смочены охлаждающей водой, не содержащей антикоррозионного агента, возникнет коррозия. Поэтому в охлаждающую воду желательно включать антикоррозионный агент.

Дополнительно охлаждающая среда, подаваемая из охлаждающего средства 6, предпочтительно имеет водную основу и содержит гасящую добавку. Например, известна гасящая добавка, содержащая органический полимер. Используя гасящую добавку в соответствующей предписанной концентрации, можно регулировать скорость охлаждения и гарантировать стабильную закаливаемость.

(III) Конструкция подвижной роликовой волоки 4.

На фиг. 7 представлен эскиз, иллюстрирующий сдвигающий механизм для перемещения подвижной роликовой волоки 4 в устройстве 0 по настоящему варианту в направлениях вверх, вниз, влево и вправо, и поворотный механизм для поворота в направлении вдоль окружности вокруг оси металлической трубы.

Подвижная роликовая волока 4, показанная на фиг. 7, отличается от подвижной роликовой волоки 4, показанной на фиг. 1, и имеет четыре ролика, которые поддерживают металлический материал 1 (круглую трубу), который подвергается обработке так, что имеет возможность перемещаться в осевом направлении. Сдвигающий механизм для сдвига вверх и вниз образован приводным двигателем 8, а сдвигающий механизм для сдвига влево и вправо образован двигателем 9. Поворотный механизм для поворота в направлении вдоль окружности образован приводным двигателем 10.

На фиг. 7 не показана конструкция наклоняющего механизма, который наклоняет подвижную роликовую волоку вверх и вниз или влево и вправо. Однако не существует каких-либо конкретных ограничений на этот наклоняющий механизм, и можно использовать хорошо известный обычный механизм.

На фиг. 8 приведен эскиз перемещающего механизма для движения подвижной роликовой волоки в направлении вперед и назад. Как показано на фиг. 8, изгибающий момент М, необходимый для гибки, определяется следующим равенством (А), в котором Ь - длина рычага (длина обрабатываемого участка металлического материала 1).

МРИ 8Ш Θ (А)

Соответственно, чем больше длина Ь рычага, тем меньше сила Р, действующая на протяжные ролики (подвижной роликовой волоки) 4. Более конкретно, когда требуется выполнить обработку, при которой осуществляется переход от малого радиуса кривизны к большому радиусу кривизны, если подвижная роликовая волока 4 не перемещается вперед и назад, сила Р, когда выполняется обработка металли

- 11 017248 ческого материала 1 с малым радиусом кривизны, иногда превышает возможности оборудования. Поэтому, если при обработке металлического материала 1 с малым радиусом кривизны длина Ь рычага увеличена, потребуется увеличенный рабочий ход сдвигающего механизма и наклоняющего механизма подвижной роликовой волоки 4 и устройство становится громоздким.

С другой стороны, принимая во внимание точность остановки и допустимую погрешность устройства 0, при малой длине Ь рычага точность обработки снижается. Поэтому устанавливая подвижную роликовую волоку 4 так, чтобы она могла перемещаться вперед и назад, в соответствии с радиусом изгиба металлического материала 1, можно подобрать оптимальную длину Ь рычага, независимо от радиуса кривизны металлического материала 1, и диапазон, в котором возможна обработка, можно увеличить. Более того, можно гарантировать достаточную точность обработки без увеличения габаритов обрабатывающего устройства.

Аналогично, в устройстве 0 по настоящему варианту перемещающий механизм для перемещения вперед и назад может быть выполнен индивидуально или вместе с высокочастотным нагревательным устройством и охлаждающим устройством. В результате можно поддерживать синхронизацию этих устройств с подвижной роликовой волокой 4, конец металлического материала можно нагревать в начале гибки и облегчить монтаж и демонтаж металлического материала 1 и его обработку.

На фиг. 9 приведен эскиз, показывающий различные ролики подвижной роликовой волоки 4 устройства 0 по настоящему варианту. На фиг. 9(а) показан случай, когда металлический материал 1 является элементом с замкнутым поперечным сечением, таким как круглая труба. На фиг. 9(Ь) показан случай, когда металлический материал 1 является элементом с замкнутым поперечным сечением, таким как прямоугольная труба или элемент с разомкнутым поперечным сечением, таким как швеллер, а на фиг. 9(с) показан случай, когда металлический материал 1 является элементом с профильным сечением, таким как швеллер.

Форма роликов в подвижной роликовой волоке 4 может быть выполнена в соответствии с формой сечения металлического материала 1. Хотя подвижная роликовая волока 4 может содержать два или четыре ролика, как показано на фиг. 9(а)-9(с), она также может содержать и три ролика.

Нормально форма поперечного сечения металлического материала, подвергающегося гибке, может быть замкнутой формой, такой как круглая, прямоугольная или трапецеидальная, либо сложной формой, полученной роликовым профилированием листового материала, или разомкнутой формой, либо форма поперечного сечения может быть профильной, полученной выдавливанием. Когда форма поперечного сечения металлического материала 1, по существу, является прямоугольной, как показано на фиг. 9(с), подвижная роликовая волока предпочтительно имеет четыре ролика.

В устройстве 0 по настоящему варианту для того, чтобы дополнительно создать деформацию скручивания в металлическом материале 1, как показано на фиг. 7, подвижная роликовая волока 4 предпочтительно снабжена поворотным механизмом для поворота в направлении вдоль окружности вокруг оси металлического материала 1. Дополнительно, хотя на фиг. 1 это не показано, подающее устройство 3 предпочтительно снабжено зажимным механизмом 7, которое выполнено с возможностью захватывать металлический материал 1 и поворачивать его вокруг его оси в направлении вдоль окружности.

Соответственно, при дополнительном создании деформации скручивания в металлическом материале 1 с помощью устройства 0 можно использовать способ, при котором деформацию скручивания создают на переднем конце металлического материала 1, используя поворачивающий механизм подвижной роликовой волоки 4, или способ, при котором деформацию скручивания создают на заднем конце металлического материала 1, используя поворачивающий механизм подающего устройства 3. Обычно способ, при котором используют поворачивающий механизм подающего устройства 3, позволяет сократить габариты устройства, тогда как способ, при котором используют поворачивающий механизм подвижной роликовой волоки 4, может привести к увеличению габаритов устройства. Однако любой из способов позволяет создавать деформацию скручивания в металлическом материале 1.

В устройстве 0, за счет наличия в опорном средстве 2 (поддерживающие ролики или опорная направляющая) поворотного механизма, который поворачивается в направлении вдоль окружности вокруг оси металлического материала 1, имеется возможность поворачивать металлический материал 1 в направлении вдоль окружности вокруг его оси синхронно с поворотом подающего устройства 3. При создании деформации скручивания в металлическом материале 1 эту деформацию скручивания в металлическом материале 1 можно создавать с высокой точностью благодаря синхронизации с опорным средством 2, как при создании деформации скручивания на переднем конце металлического материала 1, используя механизм поворота подвижной роликовой волоки 4, так и применяя способ, при котором деформацию скручивания создают на заднем конце металлического материала 1, используя механизм поворота подающего устройства 3.

В устройстве 0, снабдив каждую пару роликов, образующих подвижную роликовую волоку 4, механизмом привода поворота, приводные двигатели и т.п. могут прилагать к парам роликов поворачивающее приводное усилие в соответствии с величиной подачи подающего устройства 3. В результате, сжимающее напряжение, действующее на участок, подвергающийся гибке, может ослабнуть, и если скорость вращения роликов подвижной роликовой волоки 4 синхронизирована с подачей подающего уст

- 12 017248 ройства 3 в соответствии с величиной подачи этого подающего устройства, можно создать растягивающее напряжение в участке металлического материала, подвергающемся гибке. Таким образом, размер участка, подвергающегося гибке, можно увеличить и повысить точность обработки изделия.

(IV) Средство предварительного подогрева и его эффекты.

В устройстве 0 по настоящему варианту можно осуществлять двух- или более ступенчатое нагревание или неравномерное нагревание металлического материала 1 с помощью устройства 5а предварительного подогрева, установленного перед нагревательным устройством 5.

Когда средство 5а предварительного подогрева используется для многоступенчатого нагрева, тепловая нагрузка на металлический материал 1 может распределяться и эффективность гибки может быть повышена.

На фиг. 10 приведен вид, поясняющий эффект применения устройства 5а предварительного подогрева для неравномерного нагрева металлического материала 1.

Когда в качестве устройства предварительного подогрева используется высокочастотная нагревательная катушка 5а для неравномерного нагрева металлического материала 1, при размещении металлического материала 1 ближе к одной стороне внутреннего пространства высокочастотной катушки 5а для предварительного подогрева на основе направления гибки металлического материала 1 подвижной роликовой волокой 4, температура нагретого участка металлического материала на внутренней стороне изгиба повышается меньше, чем температура на внешней стороне изгиба.

Конкретно на фиг. 10, расположив сторону А металлического материала 1 так, чтобы она находилась рядом с высокочастотной катушкой 5а для предварительного подогрева, температуру внешней поверхности на стороне А, соответствующей внешней стороне изгиба, повышают больше, чем температуру внешней поверхности на стороне В, которая соответствует внутренней стороне изгиба. В результате можно эффективно предотвратить образование и складок на внутренней стороне изгиба, и трещин на внешней стороне изгиба.

На подвижную роликовую волоку 4 в устройстве 0 можно подавать смазку. В результате, когда окалина, образующаяся на нагретом участке металлического материала, попадает в подвижную роликовую волоку, возникновение заеданий на поверхности можно уменьшить за счет смазывающего действия подаваемой смазки.

Аналогично, на подвижную роликовую волоку 4 в устройстве 0 можно подавать охлаждающую жидкость. Поместив охлаждающий трубопровод внутри подвижной роликовой волоки 4 рядом с положением, в котором удерживается металлический материал 1, и подавая охлаждающую жидкость на подвижную роликовую волоку 4, можно охлаждать подвижную роликовую волоку 4 охлаждающей жидкостью. Это позволяет предотвратить снижение прочности подвижной роликовой волоки 4, снижение точности обработки из-за теплового расширения подвижной роликовой волоки 4 и появление задиров на поверхности подвижной роликовой волоки 4.

(V) Опорная направляющая 30.

На фиг. 11 представлен эскиз, иллюстрирующий один пример 30А опорной направляющей 30. Опорная направляющая 30 предназначена для предотвращения появления ошибок в металлическом материале 1, подвергающемся гибке, за счет поддержки металлического материала 1, прошедшего через подвижную роликовую волоку 4.

Опорная направляющая 30А, показанная на фиг. 11, используется при гибке металлического материала, имеющего прямоугольное поперечное сечение, а не металлического материала 1, показанного на фиг. 1, имеющего круглое поперечное сечение. В показанном случае подвижная роликовая волока 4 образована всего 4 роликами, включая пару вертикальных роликов 4а, 4а, расположенных слева и справа, и пару горизонтальных роликов 4Ь, 4Ь, расположенных сверху и снизу. В этом случае участок металлического материала 1, подвергающийся гибке, имеет форму, изогнутую двумерно, которая изменяется только в горизонтальной плоскости.

Во время гибки подвижная роликовая волока 4 движется в заданное пространственное положение, осуществляя позиционирование конца металлического материала 1 в вертикальном направлении парой горизонтальных роликов 4Ь, 4Ь, и влево и вправо парой вертикальных роликов 4а, 4а. Более конкретно, осуществляется движение роликовой волоки в горизонтальном направлении (ниже именуемое горизонтальный сдвиг) и ее поворот в плоскости (далее именуемый наклон влево и вправо). Когда металлический материал 1 имеет форму, изогнутую только двумерно, можно выполнять только горизонтальный сдвиг.

Как показано на фиг. 11, опорная направляющая 30А установлена на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4. Опорная направляющая 30А может быть расположена в непоказанном корпусе подвижной роликовой волоки 4 или в другом элементе, не соединенном с корпусом.

Поддерживая нижнюю поверхность металлического материала 1, который подвергся гибке, на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4, опорная направляющая 30А предотвращает возникновение дополнительных деформаций в металлическом материале в результате движения в вертикальном направлении под воздействием силы тяжести на участок металлического материала 1, подвергшийся гибке. Поэтому за счет наличия опорной направляющей 30А гнутому изделию можно стабильно прида

- 13 017248 вать требуемую форму с высокой точностью.

На фиг. 12 приведен эскиз, иллюстрирующий другой пример 30В опорной направляющей 30 по настоящему варианту.

Этот пример также предназначен для использования при гибке металлического материала с прямоугольным поперечным сечением, и не показанная подвижная роликовая волока содержит четыре ролика, как и подвижная роликовая волока 4, показанная на фиг. 4. Металлический материал 1 имеет форму, изогнутую двумерно, и деформация гибки возникает только в горизонтальной плоскости. Во время гибки подвижная роликовая волока 4 движется, удерживая и позиционируя конец металлического материала 1 в вертикальном направлении, и влево и вправо так, что роликовая волока перемещается в заданное пространственное положение, а именно путем горизонтального сдвига и наклона влево и вправо.

В этом примере, так же как и в примере по фиг. 11, опорная направляющая 30В расположена на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4, но дополнительно в канавке, выполненной на верхней поверхности опорной направляющей 30В, установлены ролики 111 и 112, которые могут перемещаться по круговой траектории. Ролики 111 и 112 движутся в соответствии с движением металлического материала 1 во время обработки, т.е. они осуществляют горизонтальный сдвиг и наклон влево и вправо. Эти движения передаются на непоказанное управляющее средство так, чтобы синхронизировать их с подающим устройством 3 и подвижной роликовой волокой 4.

При опорной направляющей 30В, показанной на фиг. 12, наклон влево и вправо осуществляется с заранее заданным радиусом. Однако при двухмерной форме гибки можно осуществлять только горизонтальный сдвиг. Дополнительно, на одном из роликов 111, 112 может быть установлено средство для приложения давления, например гидравлический цилиндр.

Опорная направляющая 30В может быть установлена в корпусе подвижной роликовой волоки 4 или на другом элементе, выполненном отдельно от корпуса. Если подвижная роликовая волока 4 закреплена в корпусе, диапазон перемещений при горизонтальном сдвиге или наклоне влево и вправо уменьшается, что является преимуществом с точки зрения монтажа. В любом случае, поскольку нижняя поверхность и левая и правая поверхности металлического материала 1 во время гибки направляются на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4 опорной направляющей 30В, можно предотвратить дополнительную деформацию металлического материала 1, даже если на горячий обрабатываемый участок металлического материала действует сила тяжести или дополнительный момент в вертикальном направлении или в направлении влево или вправо из-за неравномерного теплового расширения, вызванного неравномерным нагревом и охлаждением, и это позволяет изготовить гнутое изделие, имеющее не изменяющуюся заданную форму.

На фиг. 13 представлен эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей 30С по этому варианту.

Этот пример почти полностью соответствует примеру, показанному на фиг. 12, но в дополнение к конструкции, показанной на фиг. 12, он имеет ролик 113, который направляет металлический материал 1 в вертикальном направлении.

На ролике 113 может быть установлено средство для приложения давления, например пневмоцилиндр или гидроцилиндр, прилагающий давление к металлическому материалу 1. Эта опорная направляющая 30С направляет верхнюю и нижнюю поверхности и левую и правую поверхности металлического материала 1 на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4 во время гибки. В результате, даже если на горячий обрабатываемый участок действует сила тяжести металлического материала или дополнительный момент в вертикальном направлении или в направлении влево или вправо из-за неравномерной тепловой деформации, вызванной неравномерным нагревом и охлаждением, можно предотвратить дополнительную деформацию металлического материала 1, и это позволяет изготовить гнутое изделие, имеющее не изменяющуюся заранее заданную форму.

На фиг. 14 приведен эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей 30 по этому варианту. Это еще один пример, в котором осуществляют гибку металлического материала 1 прямоугольного сечения так же, как и на фиг. 11, при этом подвижная роликовая волока имеет четыре ролика. Гнутое изделие в этом варианте имеет форму, изогнутую трехмерно.

Подвижная роликовая волока 4 при гибке движется в заранее определенное пространственное положение, позиционируя конец металлического материала 1 в вертикальном направлении и в направлении влево и вправо. Более конкретно, она способна осуществлять горизонтальный сдвиг и наклон влево и вправо, а также совершать перемещение в вертикальном направлении (далее именуемое сдвиг вверх и вниз) и, кроме того, выполнять поворот в горизонтальной плоскости (далее именуемый наклон вверх и вниз).

В этом варианте имеющая форму ролика активная направляющая 30Ό установлена на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4. Активная направляющая 30Ό следует по нижней поверхности металлического материала 1 и непрерывно направляет эту нижнюю поверхность, перемещаясь в соответствии с движением металлического материала 1 во время гибки, т.е. осуществляя сдвиг вверх и вниз и наклон влево и вправо. Наклон влево и вправо необязателен. Эти движения передаются на непоказанное управляющее средство для синхронизации с подающим устройством 3 и подвижной роликовой волокой 4.

- 14 017248

Нижняя поверхность металлического материала 1 при гибке поддерживается активной направляющей 30Ό на выходной стороне подвижной роликовой волоки. Поэтому даже если на горячий обрабатываемый участок действует сила тяжести металлического материала или возникает дополнительный момент в вертикальном направлении, вызванный неравномерной тепловой деформацией из-за неравномерного нагрева и охлаждения, дополнительную деформацию металлического материала 1 можно предотвратить и изготовить гнутое изделие, имеющее не изменяющуюся заранее заданную форму.

На фиг. 15 приведен эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей 30 по настоящему варианту.

Это вариант имеет почти такую же конструкцию, что и вариант по фиг. 7, но дополнительно содержит ролик 30Е, который направляет металлический материал в вертикальном направлении.

Вместо ролика 30Е можно установить средство, прилагающее давление, например пневмоцилиндр или гидроцилиндр. Направляя верхнюю и нижнюю поверхности металлического материала 1 при гибке роликом 30Е на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4, даже если на горячий обрабатываемый участок воздействует металлический материал или дополнительный момент, возникающий из-за неравномерного теплового расширения, вызванного неравномерным нагревом и охлаждением, дополнительную деформацию металлического материала можно предотвратить и изготовить гнутое изделие, имеющее не изменяющуюся заранее заданную форму.

На фиг. 16 представлен эскиз другого примера опорной направляющей 30 по настоящему варианту.

В этом варианте также осуществляют гибку металлического материала 1 прямоугольного сечения, как и на фиг. 11, и подвижная роликовая волока 4 имеет четыре ролика. Металлическому материалу 1 придают форму, изогнутую трехмерно. Во время гибки подвижная роликовая волока 4 выполняет заданное движение, например горизонтальный сдвиг и наклон влево и вправо, а также сдвиг и наклон вверх и вниз, позиционируя конец металлического материала 1 в вертикальном направлении и в направлении влево и вправо.

Так же как и в предыдущих вариантах, в этом варианте направляющая 30Е, имеющая четыре ролика 111-114, направляющих металлический материал 1 в горизонтальном и в вертикальном направлении, установлена на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4. Опорная направляющая 30Е совершает движения в соответствии с движением металлического материала 1 во время гибки, т.е. выполняет горизонтальный сдвиг и наклон влево и вправо. Эти движения передаются на непоказанное средство управления для синхронизации с подающим устройством 3 и подвижной роликовой волокой 4.

На ролики 111 и 112 можно установить средство, прилагающее давление, такое как гидроцилиндр. На выходной стороне подвижной роликовой волоки 4 во время гибки осуществляется позиционирование нижней поверхности и левой и правой поверхностей металлического материала. Поэтому даже когда на горячий обрабатываемый участок действует сила тяжести металлического материала или дополнительный момент в вертикальном направлении или в направлении влево или вправо, из-за неравномерной тепловой деформации, вызванной неравномерным нагревом и охлаждением, можно предотвратить дополнительную деформацию металлического материала и изготовить гнутое изделие, имеющее не изменяющуюся заранее заданную форму.

На фиг. 17 приведен эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей по настоящему варианту.

Этот пример имеет почти такую же конструкцию, что и пример по фиг. 16, но в дополнение к конструкции по фиг. 16 в направляющую 30С введен поворачивающий механизм.

Это движение передается на непоказанное управляющее средство для синхронизации с подающим устройством 3 и подвижной роликовой волокой 4, которые также подвижно установлены в направлении поворота.

Опорная направляющая 300 во время гибки направляет верхнюю, нижнюю, левую и правую поверхности металлического материала 1 на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4. Поэтому даже если на горячий обрабатываемый участок действует сила тяжести металлического материала или дополнительный момент в вертикальном направлении или в направлении влево или вправо или даже в направлении скручивания из-за неравномерной тепловой деформации, вызванной неравномерным нагревом и охлаждением, можно предотвратить дополнительную деформацию металлического материала и изготовить гнутое изделие, имеющее не изменяющуюся заранее заданную форму.

Не показанный на чертежах другой пример опорной направляющей 30 по настоящему варианту может удерживаться универсальным многоосным роботом так, чтобы опорная направляющая могла перемещаться в заданном пространстве.

Как было описано со ссылками на фиг. 11-17, механизмы трехмерного высокоточного позиционирования могут быть сложными. Однако используя универсальный многоосный робот, можно перемещать опорную направляющую в заданном пространстве с помощью относительно простой конструкции. В любом случае, целесообразность применения универсального многоосного робота можно определить, принимая во внимание жесткость и т. п. конкретного устройства, на основе требуемой точности, массы и формы изделия, формируемого гибкой.

На фиг. 19 приведен эскиз, иллюстрирующий другой пример опорной направляющей 30 по настоя

- 15 017248 щему варианту.

В этом примере осуществляют гибку металлического материала 1, имеющего прямоугольное сечение, как на фиг. 11, и подвижная роликовая волока 4 содержит четыре ролика. Готовое изделие имеет форму, изогнутую трехмерно. То есть во время гибки подвижная роликовая волока 4 движется в заранее определенное пространственное положение, осуществляя горизонтальный сдвиг и наклон влево и вправо, а также сдвиг вверх и вниз и наклон вверх и вниз, позиционируя конец металлического материала 1 в вертикальном направлении и в направлении влево и вправо.

В отличие от предыдущих примеров, в этом примере конец металлического материала 1 полностью захвачен опорной направляющей ЗОН, которую держит многоосный робот 31, и многоосный робот 31 движется в соответствии с подачей металлического материала так, чтобы полностью синхронизировать его положение в трехмерном пространстве. В соответствии с движением металлического материала 1 во время гибки опорная направляющая ЗОН совершает движения в трехмерном пространстве, а именно горизонтальный сдвиг, и наклон, и поворот влево и вправо. Эти движения передаются в непоказанное управляющее средство и синхронизируются с работой подающего устройства 3 и подвижной роликовой волоки 4.

Конец металлического материала 1 удерживается опорной направляющей ЗОН на выходной стороне подвижной роликовой волоки 4. Поэтому даже если на горячий обрабатываемый участок действует сила тяжести металлического материала или дополнительный момент в вертикальном направлении или в направлении влево или вправо из-за неравномерной тепловой деформации, вызванной неравномерным нагревом и охлаждением, можно предотвратить дополнительную деформацию металлического материала и изготовить гнутое изделие, имеющее не изменяющуюся заданную форму.

Опорная направляющая ЗОН для конца металлического материала предпочтительно содержит механизм для управления силой зажима так, чтобы сила зажима уменьшалась, когда прилагается избыточная нагрузка или когда возникает эффект ускорения.

Разумеется, можно стабильно получать более сложные движения, добавив серводвигатель, в частности, на запястье универсального шарнирного робота и увеличив количество степеней подвижности.

(VI) Шарнирный робот.

На фиг. 19 приведен эскиз, иллюстрирующий конструкцию шарнирного робота 11, который может использоваться в устройстве О по настоящему варианту.

Как показано на фиг. 19, шарнирный робот 11 для удержания подвижной роликовой волоки 4 может быть установлен на выходной стороне гибочного устройства.

Этот шарнирный робот 11 имеет неподвижную поверхность 12, прикрепленную к рабочей плоскости, три рычага 13, 14 и 15, которые работают как главные оси, и три шарнира 16, 17 и 18, которые соединяют рычаги 13, 14 и 15 и которые работают как запястья, которые могут поворачиваться вокруг осей. Подвижная роликовая волока 4 установлена на рычаге 15 на конце шарнирного робота 11.

На фиг. 2О представлен эскиз, иллюстрирующий другой пример конструкции шарнирного робота, используемого в устройстве О по настоящему варианту.

В устройстве О, показанном на фиг. 19, имеется только шарнирный робот 11 для удержания подвижной роликовой волоки 4. Однако также может использоваться шарнирный робот 11 для нагревательного устройства 5 и охлаждающего устройства 6. За счет использования шарнирных роботов 11 можно дополнительно повысить эффективность гибки.

В этом устройстве О за счет наличия по меньшей мере одного шарнирного робота 1 с тремя шарнирами, каждый из которых может поворачиваться вокруг оси, при гибке металлического материала 1 сдвигающим механизмом, наклоняющим механизмом и перемещающим механизмом подвижной роликовой волоки 4 выполняются такие движения, как изгиб, вращение и поступательное перемещение, то есть с помощью последовательности операций в ответ на управляющие сигналы можно выполнять движения, которые совершают шесть типов манипуляторов. В результате можно повысить эффективность гибки и уменьшить габариты установки.

(VII) Линия гибки.

Как описано выше, устройство О по настоящему варианту обрабатывает материал с замкнутым или разомкнутым поперечным сечением, имеющим круглую или другую форму. Обычно в качестве круглой трубы с замкнутым сечением используют стальную трубу со сварным швом, а в качестве материала с разомкнутым сечением используют стальной материал, сформированный способом роликового профилирования.

На фиг. 21 представлен эскиз всего производственного процесса получения стальной трубы со сварным швом, которая является примером обрабатываемого материала.

Процесс 19 производства стальных труб со сварным швом содержит устройство для изготовления стальной трубы из стальной полосы 2О. Как показано на чертеже, от входной стороны линии к выходной ее стороне последовательно расположены разматыватель 21, который непрерывно разматывает стальную полосу 2О с рулона, формирующее средство 22, содержащее множество формирующих роликов, которые формируют размотанную стальную полосу 2О в трубу, имеющую заранее определенную форму сечения, сварочное средство 23, имеющее сварочный аппарат, который сваривает обе кромки стальной полосы,

- 16 017248 соединенные встык друг с другом для получения трубчатой формы и непрерывного формирования трубы, средство 24 последующей обработки, содержащее машину, срезающую валик, наплавленный при сварке, и установку для отжига, и выполненное с возможностью придания непрерывной трубе заранее определенного размера, и отрезное средство 25, имеющее труборезную головку, которая отрезает заранее определенные отрезки трубы, имеющей требуемый размер.

На фиг. 22 показана общая конструкция процесса роликового профилирования листового материала, применяемого для производства обрабатываемого материала.

Процесс 26 роликового профилирования листового материала содержит устройство для профилирования стальной полосы 20 для придания ей заранее определенного профиля. Для этого он содержит разматыватель 21, на котором намотан металлический материал в форме стальной полосы 20 и который разматывает стальную полосу 20, профилирующее средство 27, имеющее роликовое профилирующее устройство, которое профилирует стальную полосу, разматываемую разматывателем 21, до требуемого профиля, и отрезное средство 28, имеющее режущую головку, которая непрерывно разрезает стальную полосу 20, которой был придан требуемый профиль, на отрезки требуемой длины.

Обрабатываемый материал, полученный производственным процессом 19 для стальной трубы со сварным швом, как показано на фиг. 21, или процессом 26 роликового профилирования, показанным на фиг. 22, подается на гибочное устройство как обрабатываемый металлический материал. Если линия непрерывного производства, использующая этот процесс, и гибочное устройство отделены друг от друга и выполнены независимыми друг от друга из-за разницы в скорости работы линии и устройства, возникает необходимость в площади для складирования материала, подлежащего обработке. Дополнительно возникает необходимость транспортировать материал, подлежащий обработке между линией и устройством, и появляется потребность во вспомогательных транспортных средствах, таких как кран или грузовик.

В устройстве по настоящему варианту за счет установки устройства 0 по этому варианту на выходной стороне производственного процесса 19 для стальной трубы со сварным швом или процесса 26 роликового профилирования листового материала вся производственная линия от подачи материала, подлежащего обработке, до производства гнутых изделий может быть выполнена компактной. Дополнительно, соответственно задав рабочие условия, можно эффективно и недорого производить сформированные изделия с высокой точностью.

На фиг. 23 показаны различные условия термообработки, создаваемые на устройстве по настоящему варианту. На фиг. 23(а) приведена диаграмма, иллюстрирующая нормальные условия закалки, полученные быстрым охлаждением после нагрева, по меньшей мере, до точки Ас₃. На фиг. 23(Ь) приведена диаграмма, иллюстрирующая условия, при которых охлаждения выполняют со скоростью ниже, чем скорость охлаждения, показанная на фиг. 23(а), после нагрева, по меньшей мере, до точки Ас₃. На фиг. 23(с) приведена диаграмма, иллюстрирующая условия быстрого охлаждения после нагрева до температуры ниже точки Ас₁. На фиг. 23(6) приведена диаграмма, иллюстрирующая условия быстрого охлаждения после нагрева до температурного диапазона, по меньшей мере, от точки Ас₁ до максимум точки Ас₃. На фиг. 23(е) приведена диаграмма, иллюстрирующая условия охлаждения при скорости ниже, чем скорость охлаждения, показанная на фиг. 23(6), после нагрева, до температурного диапазона от по меньшей мере точки Ас1 до максимум точки Ас3.

Термообработку проводят обычно закалкой, как показано на фиг. 23(а), или в условиях, показанных на фиг. 23(Ь)-23(е), соответственно управляя работой высокочастотной нагревательной катушки 5 и устройства 6 водяного охлаждения в вышеописанном устройстве 0.

Например, локально осуществляя обычную закалку, как показано на фиг. 23(а), можно получить требуемую сверхвысокую прочность (например, 1500-1600 МПа для стали со 100% мартенситной структурой, 1300 МПа для стали 550 МПа, 1200 МПа для стали 450 МПа) закаливаемого участка, а выключив высокочастотную нагревательную катушку 5 и не выполняя локальную термообработку, можно получить не закаленный участок трубы, имеющий первоначальную прочность необработанной трубы (например, 500-600 МПа для закаливаемой стали с двухфазной структурой феррит/перлит 550 МПа для стали 550 МПа и 450 МПа для стали 450 МПа).

Выполняя термообработку обычной закалкой и затем охлаждая материал с пониженной скоростью охлаждения, как показано на фиг. 23(Ь), можно получить высокую прочность, несколько меньшую, чем вышеописанная сверхвысокая прочность (например, 1400-1500 МПа для закаливаемой стали с двухфазной структурой, содержащей мартенсит и небольшое количество феррита, 700-900 МПа для стали 550 МПа и 600-800 для стали 450 МПа). Более конкретно, полностью или частично перекрывая отверстия в кожухе водяного охлаждения устройства 6 водяного охлаждения с помощью, например, электромагнитных клапанов, можно создавать участки, которые не охлаждаются водой. Поскольку скорость охлаждения меняется с температурой охлаждающей среды, можно предварительно провести эксперименты с учетом производственных условий для определения требуемого способа водяного охлаждения.

Как показано на фиг. 23(с), при нагреве максимум до точки Ас₁ и затем при охлаждении со скоростью, соответствующей скорости охлаждения при нормальной закалке, можно получить требуемую прочность, несколько более высокую, чем прочность исходного металла (например, прочность немного выше 500-600 МПа для закаливаемой стали с двухфазной структурой феррит/перлит, прочность немного

- 17 017248 выше 550 МПа для стали 550 МПа и прочность немного выше 450 МПа для стали 450 МПа). В случае необработанной трубы с большими остаточными напряжениями, возникшими при изготовлении трубы, прочность после термообработки иногда снижается по сравнению с необработанной трубой, но обычно прочность немного повышается за счет растворения цементита. Принимая во внимание чувствительность управления высокочастотной нагревательной катушки 5 при осуществлении вышеописанного двухпозиционного регулирования, при таком способе термообработки уменьшаются изменения на выходе источника питания при нагреве. Поэтому реакция на изменение температуры осуществляется быстро и переходная зона изменений прочности становится небольшой, поэтому с практической точки зрения этот способ эффективен.

Как показано на фиг. 23(й), при нагреве, по меньшей мере, до точки Ас₁ и максимум до точки Лс₃ с последующим охлаждением с той же скоростью охлаждения, что и при обычной закалке, можно получить промежуточную прочность, величина которой находится между сверхвысокой прочностью, получаемой обычной закалкой, и прочностью необработанной трубы (600-1400 МПа для закаливаемой стали, 550-1300 МПа для стали 550 МПа и 450-1200 МПа для стали 450 МПа). В этом случае формируется двухфазная структура из феррита и мартенсита, поэтому, по существу, этот технологический способ несколько нестабилен и с трудом поддается управлению. Однако в зависимости от формы, размеров и области применения изделия можно получить соответствующую прочность.

Как показано на фиг. 23(е), при нагреве максимум до точки Ас₁ и затем охлаждении со скоростью, меньшей, чем скорость охлаждения при обычной закалке, можно получить промежуточную прочность, величина которой находится между сверхвысокой прочностью, получаемой обычной закалкой, и прочностью необработанной трубы (600-1400 МПа для закаливаемой стали, 550-1300 МПа для стали 550 МПа и 450-1200 МПа для стали 450 МПа). В этом случае прочность несколько ниже, чем в случае, показанном на фиг. 23(й), но управление остается достаточно стабильным.

Например, в случае стальной трубы квадратного сечения с размерами 500 мм в высоту и 50 мм в ширину, сформированной из закаливаемой стали, с толщиной стенки 1,6 мм (С: 0,20%; 8ί: 0,22%; Мп: 1,32%; Р: 0,016%; 8: 0,002%; Сг: 0,20%; Τι: 0,020%; В: 0,0013%, остальное Ее и примеси, Ас₃=825°С, Ас1=720°С), подававшейся со скоростью 20 мм/с, при прочности необработанной трубы 502 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(а) (температура нагрева 910°С), составила 1612 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(Ь) (температура нагрева 910°С), составила 1452 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(с) (температура нагрева 650°С), составила 510 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23 (й) (температура нагрева 770°С), составила 752 МПа и прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(е) (температура нагрева 770°С), составила 623 МПа.

С другой стороны, в случае стальной трубы квадратного сечения размерами 50 мм в высоту и 50 мм в ширину, выполненной из стали 550 МПа, толщиной 1,6 мм (С: 0,14%; 8ί: 0,03%; Мп: 1,30%; Р: 0,018%; 8: 0,002%; остальное Ее и примеси, Ас₃= 850°С, Ас1=720°С), которая подавалась со скоростью 20 мм/с, прочность необработанной трубы 554 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(а) (температура нагрева 950°С), составила 1303 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(Ь) (температура нагрева 950°С), составила 823 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(с) (температура нагрева 650°С), составила 561 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(й) (температура нагрева 800°С), составила 748 МПа и прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(е) (температура нагрева 800°С), составила 658 МПа.

В случае стальной трубы квадратного сечения размерами 50 мм в высоту и 50 мм в ширину, выполненной из стали 450 МПа, толщиной 1,6 мм (С: 0,11%; 8ί: 0,01%; Мп: 1,00%; Р: 0,021%; 8: 0,004%; остальное Ее и примеси, Ас₃=870°С, Ас1=720°С), которая подавалась со скоростью 20 мм/с, при прочности необработанной трубы 445 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(а) (температура нагрева 980°С), составила 1208 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(Ь) (температура нагрева 980°С), составила 737 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(с) (температура нагрева 650°С), составила 451 МПа, прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(й) (температура нагрева 800°С), составила 629 МПа и прочность участка, подвергшегося термообработке в условиях, показанных на фиг. 23(е) (температура нагрева 800°С), составила 612 МПа.

Таким образом, согласно настоящему изобретению подвижная роликовая волока может поддерживать металлический материал так, чтобы он имел возможность перемещаться в осевом направлении, чтобы предотвратить появление задиров на поверхности подвижной роликовой волоки, гарантировать точность гибки и осуществлять гибку с высокой эффективностью. В результате настоящее изобретение мо

- 18 017248 жет широко применяться в технологии гибки деталей автомобилей, которые становятся более прочными.

Пример 1.

Далее следует более конкретное описание настоящего изобретения со ссылками на примеры.

Из стальной трубы с толщиной стенки 1,6 мм, имеющей квадратное сечение высотой и шириной 40 мм, с помощью гибочного устройства по настоящему изобретению, описанного со ссылками на фиг. 1, изготавливалось гнутое изделие, показанное на фиг. 24.

В этом примере гнутые изделия по сравнительному примеру, изготовленные обычным способом без использования поддержки по настоящему изобретению, изделия по примеру 1 настоящего изобретения, изготовленные с использованием опорной направляющей 30А по фиг. 11, и изделия по примеру 2 настоящего изобретения, изготовленные с применением опорной направляющей 30В по фиг. 12, измерялись бесконтактным трехкоординатным измерительным устройством для определения максимального отклонения от заданной величины (точности размеров).

Опорная направляющая 30А, показанная на фиг. 11, имеет стол, закрепленный на непоказанном корпусе подвижной роликовой волоки 4 (ролики подвижной роликовой волоки показаны позициями 4а и 4Ь). Стол был выполнен из стали 845С толщиной 10 мм.

Опорная направляющая 30В, показанная на фиг. 1, имела роликовый стол, подобный показанному на фиг. 11, и подвижные ролики 111 и 112, установленные на столе так, чтобы иметь возможность двигаться синхронно с подвижной роликовой волокой. Каждый вертикальный ролик имел участок тела, выполненный из 8ΚΌ11, с внешним диаметром 50 мм и имел высоту 70 мм. Вертикальные ролики имели непоказанные концы малого диаметра, вставленные в подшипники так, чтобы вертикальные ролики могли вращаться, поддерживая металлический материал.

Результаты сравнительного примера и примеров 1 и 2 по настоящему изобретению показаны в табл. 1-3 и на фиг. 25-27.

Таблица 1

	Сравнительный пример
	Точность		Количество
По меньшей мере	Менее чем	Метка класса
0	0,1	-1,1
0,1	0,2	-1
0,2	0,3	-0,9
0,3	0,4	-0,8
0,4	0,5	-0,7
0,5	0,6	-0,6
0,6	0,7	-0,5	1
0,7	0,8	-0,4	3
0,8	0,9	-0,3	6
0,9	1	-0,2	14
1	1,1	-0,1	19
1,1	1,2	0	11
1,2	1,3	0,1	3
1.3	1,4	0,2	2
1,4	1,5	0,3	5
1,5	1,6	0,4	1
		0,5
		0,6
		0,7
		0,8
		0,9
		1
		М
		1,2

- 19 017248

Таблица 2

Пример 1
Точность	Количество
По меньшей мере	Менее чем	Метка класса
0	0,1	-1,1 1
0,1	0,2	-1
0,2	0,3	-0,9
0,3	0,4	-0,8
0,4	0,5	0,7
0,5	0,6	-0,6
0,6	0,7	-0,5

0,7	0,8	-0,4
0,8	0,9	-0,3	1
0,9	1	-0,2	3
1	1,1	-0,1	10
1,1	1,2	0	27
1,2	1,3	0,1	15
1,3	1,4	0,2	8
1,4	1,5	0,3	1
1,5	1.6	0,4
		0,5
		0,6
		0,7
		0,8
		0,9
		1
		1,1
	□	1,2

Таблица 3

Пример 2
Точность	Количество
По меньшей мере	Менее чем	Метка класса
0	0,1	-1,1
0,1	0,2	-1
0,2	0,3	-0,9
0,3	0,4	-0,8
0,4	0,5	-0,7
0,5	0,6	-0,6
0,6	0,7	-0,5
0,7	0,8	-0,4
0,8	0,9	-0,3
0,9	1	-0,2
1	1,1	-0,1	1
1,1	1,2	0	11
1,2	1,3	0,1	32
1,3	1,4	0,2	18
1,4	1,5	0,3	3
1,5	1,6	0,4
		0,5
		0,6

- 20 017248

Как показано в табл. 1-3 и на диаграммах на фиг. 25-27, точность размеров по примерам 1 и 2 была значительно выше, чем в сравнительном примере. В примере 2 по настоящему изобретению, в котором использовалась опорная направляющая, помимо эффекта предотвращения изгиба под действием силы тяжести, создаваемого опорной направляющей по примеру 1, ограничивающая движение влево и вправо, была достигнута высокая точность размеров, составляющая максимум V 0,2 мм.

Пример 2.

Используя в качестве исходного материала стальную трубу круглого сечения с толщиной стенки 2,1 мм, внешним диаметром 31,8 мм, на устройстве по настоящему изобретению, описанному со ссылками на фиг. 1, изготавливали изделия, изогнутые в форме трехмерной спирали, внешний вид которых показан на фиг. 28(а), а размеры приведены на фиг. 28(Ь).

Изделия по сравнительному примеру 2, которые были изготовлены без использования опорной направляющей, и по примеру 3 настоящего изобретения, которые изготавливались с использованием опорной направляющей 300, показанной на фиг. 17, измерялись бесконтактным трехкоординатным измерительным устройством для определения максимального отклонения от заданной величины (точности размеров).

В этом примере опорная направляющая 300, показанная на фиг. 17, поддерживалась шарнирным роботом 31-1, показанным на фиг. 35. Эта опорная направляющая использовалась для зажима конца металлического материала и перемещалась трехмерно синхронно с движением подвижной роликовой волоки.

Результаты сравнительного примера 2 и примера 3 по настоящему изобретению приведены в табл. 4 и 5 и на диаграммах по фиг. 29 и 30.

Таблица 4

Сравнительный пример 2
Точность	Количество
По меньшей мере	Менее чем	Метка класса
		-1,1
		• 1
		-0,9
		•0,8
		-0,7
		-0,6
		-0,5
		-0,4	2
		-0,3	4
		0,2	1
		-0,1	5
		0	13
0	о,1	0,1	9
0,1	0,2	0,2	1
0,2	0,3	0,3	5
0,3	0,4	0,4	6
0,4	0,5	0,5	3
0,5	0,6	0,6	0
0,6	0,7	0,7	2
0,7	0,8	0,8
0,8	0,9	0,9	1
0,9	1	1
1	и	1,1
ι,ι	1,2	1.2

- 21 017248

Таблица 5

Пример 3
Точность	Количество
По меньшей мере	Менее чем	Метка класса
		-1,1
		-1
		-0,9
		-0,8
		-0,7
		-0,6

		-0,5
		-0,4
		-0,3
		-0,2	2
		-0,1	4
		0	28
0	0,1	0,1	12
0,1	0,2	0,2	5
0,2	0,3	0,3	1
0,3	0,4	0,4	0
0,4	0,5	0,5
0,5	0,6	0,6
0,6	0,7	0,7
0,7	0,8	0,8
0,8	0,9	0,9
0,9	I	I
1	и	1,1
и	1,2	1,2

Как показано в табл. 4 и 5 и на диаграммах по фиг. 29 и 30, пример 3 по настоящему изобретению дает значительно лучшую точность размеров по сравнению со сравнительным примером 2 и позволяет получить хорошую точность по меньшей мере V 0,3 мм.

Пример 3.

Используя в качестве исходного материала стальную трубу с толщиной стенки 1,8 мм и с прямоугольным сечением, имеющую высоту 50 мм и ширину 70 мм, с помощью гибочного устройства по настоящему изобретению, описанному со ссылками на фиг. 1, изготавливали передний элемент, являющийся усилительным элементом кузова автомобиля, имеющий форму, показанную на фиг. 36.

Изделия по сравнительному примеру 3, которые изготавливались без применения опорной направляющей по настоящему изобретению, и изделия по примеру 4 по настоящему изобретению, изготовленные с использованием опорной направляющей 30Н по фиг. 37, измерялись бесконтактным трехкоординатным измерительным устройством для определения максимального отклонения от заданной величины (точности размеров).

Опорная направляющая 30Н, показанная на фиг. 37, зажимала конец металлического материала и была снабжена механизмом, выполненным с возможностью регулировать угол зажима на столе 53. Стол был оснащен прецизионными шарико-винтовыми парами 50-52, расположенными в направлении подачи и перпендикулярно направлению подачи так, что стол мог перемещаться серводвигателем.

Результаты сравнительного примера 3 и примера 4 по настоящему изобретению приведены в табл. 6 и 7 и на диаграммах по фиг. 31 и 32.

- 22 017248

Таблица 6

Сравнительный пример 3
Точность	Количество
По меньшей мере	Менее чем	Метка класса
0	0,1	-1,1
о,1	0,2	-1
0,2	0,3	-0,9	3
0,3	0,4	-0,8	1
0,4	0,5	-0,7	5
0,5	0,6	-0,6	2
0,6	0,7	-0,5	3
0,7	0,8	-0,4	14
0,8	0,9	-0,3	1
0,9	1	-0,2	6
	1,1	-о,1	18
1,1	1,2	0	6
1,2	1,3	0,1	3
1,3	1,4	0,2	2
1,4	1,5	0,3	11
1,5	1,6	0,4
		0,5	5
		0,6	1
		0,7
		0,8	4
		0,9	3
		1	2
	1 |,!
	1:2

Таблица 7

Пример 4
Точность	Количество
По меньшей мере	Менее чем	Метка класса
0	0,1	-1,1
0,1	0,2	-1
0,2	0,3	-0,9
0,3	0,4	-0,8
0,4	0,5	-0,7
0,5	0,6	-0,6
0,6	0,7	-0,5	2
0,7	0,8	-0,4	1
0,8	0,9	-0,3	3
0,9	1	-0,2	7
1	1,1	-0,1	11
и	1,2	0	35
1,2	1,3	0,1	15
1,3	1,4	0,2	13
1,4	1,5	0,3	2
1,5	1,6	0,4	1
		0,5
		0,6
		0,7
		0,8
		0,9
		1,1
		1,2

- 23 017248

Как показано в табл. 6 и 7 и на диаграммах по фиг. 31 и 32, настоящее изобретение позволяет значительно повысить точность размеров по сравнению со сравнительным примером 3 и получить хорошую точность по меньшей мере V 0,5 мм.

Claims (13)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ производства изделия с использованием гибки, при котором подают обрабатываемый металлический материал, поддерживают металлический материал опорным средством и осуществляют гибку после опорного средства для попеременного или непрерывного формирования изделия, имеющего двумерно или трехмерно согнутый участок и закаленный участок в продольном направлении и/или в направлении вдоль окружности в плоскости, пересекающей продольное направление, отличающийся тем, что осуществляют локальный нагрев участка подаваемого металлического материала до температур из диапазона, при котором возможна закалка посредством нагревательного средства, расположенного после опорного средства, осуществляют гибку металлического материала, поданного в осевом направлении, прилагая изгибающий момент к участку металлического материала, нагретому нагревательным средством, путем двумерного или трехмерного изменения положения подвижной роликовой волоки, расположенной после охлаждающего средства и имеющей множество роликов, обеспечивающих возможность подачи металлического материала, нагретого нагревательным средством, в осевом направлении, распыляют охлаждающую среду на нагретый нагревательным средством участок металлического материала с помощью охлаждающего средства, расположенного после нагревательного средства для закалки, и при гибке поддерживают участок металлического материала, предотвращая его поворот для подавления ошибок в сформированном изделии.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что участок подаваемого металлического материала нагревают неравномерно в направлении вдоль окружности, изменяя расстояние нагревательного средства от металлического материала в направлении, параллельном направлению, перпендикулярному осевому направлению металлического материала.
3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что металлический материал нагревают множество раз по меньшей мере одним средством предварительного нагрева для металлического материала, расположенным перед нагревательным средством.
4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что подаваемый металлический материал нагревают неравномерно в направлении вдоль окружности по меньшей мере одним средством предварительного нагрева для металлического материала, расположенным перед нагревательным средством.
5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что по меньшей мере одно из нагревательного средства, подвижной роликовой волоки, охлаждающего средства и участка металлического материала, вышедшего из подвижной роликовой волоки, поддерживают шарнирным роботом, имеющим шарнир, выполненный с возможностью поворота вокруг по меньшей мере одной оси.
6. 6. Устройство для изготовления изделия гибкой, которое имеет попеременно повторяющийся согнутый участок или непрерывный согнутый участок, а также имеет закаленный участок в продольном направлении и/или в направлении вдоль окружности в плоскости, поперечной продольному направлению, сформированные гибкой, осуществляемой после опорного средства, при подаче обрабатываемого металлического материала, который поддерживается опорным средством, от входной стороны к выходной стороне, отличающееся тем, что оно содержит нагревательное средство для нагрева участка металлического материала, при этом нагревательное средство окружает внешнюю поверхность металлического материала и расположено после опорного средства, и охлаждающее средство, расположенное после нагревательного средства и выполненное с возможностью распыления охлаждающей среды на участок металлического материала, нагретый нагревательным средством для закалки нагретого участка металлического материала после гибки, подвижную роликовую волоку, расположенную после охлаждающего средства, выполненную с возможностью изменения своего положения двумерно или трехмерно и имеющую множество роликов, поддерживающих нагретый нагревательным средством металлический материал так, что металлический материал может перемещаться в осевом направлении, и которая осуществляет гибку подаваемого в осевом направлении металлического материала, прилагая изгибающий момент к участку металлического материала, нагретому нагревательным средством, и опорную направляющую, расположенную после подвижной роликовой волоки, поддерживающую участок металлического материала и предотвращающую его поворот для подавления ошибок в металлическом материале после гибки.
7. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что охлаждающая среда распыляется наклонно относительно направления, в котором подается металлический материал, а расстояние до охлаждающего средства от металлического материала в направлении, параллельном направлению, перпендикулярному осевому направлению металлического материала, может меняться.
8. 8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что расстояние до нагревательного средства от металлического материала в направлении, параллельном направлению, перпендикулярному осевому на

   - 24 017248 правлению металлического материала, может меняться.
9. 9. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одно средство для предварительного нагрева металлического материала, расположенное перед нагревательным средством.
10. 10. Устройство по любому из пп.6-9, отличающееся тем, что оно содержит шарнирный робот, имеющий шарнир, выполненный с возможностью поворота вокруг по меньшей мере одной оси, и который поддерживает по меньшей мере одно из нагревательного средства, подвижной роликовой волоки, охлаждающего средства и участка металлического материала, вышедшего из подвижной роликовой волоки.
11. 11. Устройство по любому из пп.6-10, отличающееся тем, что оно содержит синхронизирующее средство, которое синхронизирует положение опорной направляющей с положением подвижной роликовой волоки.
12. 12. Линия для непрерывного производства изделия гибкой, отличающаяся тем, что она содержит линию производства сварных шовных труб, содержащую разматыватель, непрерывно разматывающий стальную полосу, формирующее средство, формирующее размотанную стальную полосу в трубу, имеющую заданную форму поперечного сечения, сварочное средство, сваривающее соединенные встык кромки стальной полосы и формирующее непрерывную трубу, и средство для последующей обработки, срезающее валик сварного шва и при необходимости осуществляющее отжиг и калибровку, и устройство для изготовления изделия гибкой по любому из пп.6-11, расположенное на выходной стороне средства для последующей обработки.
13. 13. Линия для непрерывного производства изделий гибкой, отличающаяся тем, что она содержит линию непрерывного роликового профилирования листового металла, содержащую разматыватель, который непрерывно разматывает стальную полосу, и формирующее средство, которое формирует размотанную стальную полосу в заданный профиль, и устройство для изготовления изделия гибкой по любому из пп.6-11, расположенное на выходной стороне формирующего средства.