JP2013248622A - 曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ部材の寸法精度を所望の精度に維持でき、特に自動車用曲げ部材といった高い寸法精度を有する曲げ部材を安定して製造する。
【解決手段】鋼管１５の送り機構１４と、第１の位置Ａに配置される第１の支持機構２１と、第２の位置Ｂに配置される鋼管１５の加熱機構２３と、第３の位置Ｃに配置されて鋼管１５を冷却することによって鋼管１５に高温の部分を形成する冷却機構２４と、第４の位置Ｄに配置されて鋼管１５の高温状態の部分に曲げモーメントを与えて鋼管１５を曲げ加工する第２の支持機構２５と、第１の支持機構２１を搭載する第１の架台１１と、第２の支持機構２５を搭載する第２の架台１２とを備え、かつ、第１の架台１１および第２の架台１２は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、３次元で固定してキー接続される曲げ加工装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、曲げ加工装置に関し、具体的には、閉断面を有する長尺の金属製の素材に二次元または三次元の曲げ加工を行って曲げ部材を製造するための曲げ加工装置に関する。

周知のように、自動車や各種機械等に用いられる、屈曲した形状を有する金属製の強度部材、補強部材または構造部材には、高強度、軽量かつ小型であること等が求められる。この種の曲げ部材は、従来より、例えばプレス加工品の溶接、厚板の打ち抜きさらには鍛造等により製造されてきた。しかし、これらの製造方法により製造される曲げ部材の軽量化および小型化には限界があり、その実現は容易なことではない。

近年では、例えば非特許文献１に開示されるように、いわゆるチューブハイドロフォーミングによりこの種の曲げ部材を製造することも積極的に検討されている。非特許文献１の２８頁にも記載されているように、チューブハイドロフォーミング工法は、素材となる材料の開発や成形可能な形状の自由度の拡大等といった様々な課題を有しており、今後よりいっそうの技術開発が必要である。

本出願人は、このような現状に鑑み、特許文献１により曲げ加工装置を開示した。図６は、この曲げ加工装置０（以下、「３ＤＱ装置」ともいう）の概略を示す説明図である。
図６に示すように、３ＤＱ装置０は、基本的に、支持機構２によりその軸方向へ移動自在に支持された鋼管１を上流側から下流側へ向けて例えばボールネジを用いた送り機構３により送りながら、支持機構２の下流で加熱機構（例えば誘導加熱コイル）５により鋼管１を部分的に焼入れが可能な温度域に急速に加熱するとともに加熱機構５の下流に配置される冷却機構（例えば水冷装置）６により鋼管１を急冷することにより、鋼管１の長手方向の一部に部分的に高温の変形抵抗低下部分を形成する。そして、鋼管１を送りながら支持可能であるロール対４ａを少なくとも一組有する可動ローラーダイス４、または鋼管１を把持する産業用ロボット（図示しない）の効果器の位置を二次元又は三次元で変更して鋼管１の変形抵抗低下部分に曲げモーメントを付与することにより、曲げ部材８を製造する。

３ＤＱ装置は、加熱機構５の上流側に鋼管１を支持して位置規制するための支持機構（図示しない）や、鋼管１における曲げ加工を行われた部分がその自重により変形することを防止するための変形防止機構（図示しない）を備えてもよい。

３ＤＱ装置０によれば、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを、長手方向や長手方向と交叉する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ部材を、高い作業能率で製造することができる。

国際公開第２００６／０９３００６号パンフレット

自動車技術 Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．６，２００３ ２３〜２８頁

本発明者らはよりいっそうの向上を目的として鋭意検討を重ねた結果、３ＤＱ装置０には、以下に説明するさらに改善すべき課題があることが判明した。
３ＤＱ装置０の工場建屋内への設置では、送り機構３、加熱機構５、冷却機構６、支持機構、産業用ロボット、さらには変形防止機構等の、３ＤＱ装置０を構成する各機構を一の架台に搭載することが最も簡便である。しかし、これでは、製造する製品の寸法等が変更される場合、架台の寸法により各機構の設置位置が制限されるために製品の寸法変更に柔軟に対応することが難しいとともに、架台が相当程度大型化するために据え付けの作業性の低下は否めない。このため、上記各機構を複数の架台に振り分けて搭載することが好ましい。例えば、送り機構３、加熱機構５および冷却機構６を一の架台に搭載するとともに、可動ローラーダイス４を支持する支持装置（一般的には６軸の多関節型の産業用ロボット）を他の一の架台に搭載し、これらの架台を工場建屋の床面の所定の位置に据え付けて配置することとなる。

しかし、本発明者らの検討結果によれば、これら各機構を、工場建屋の床面に配置される二つの架台に振り分けて搭載すると、３ＤＱ装置の稼働時に、動作時の産業用ロボットまたは可動ローラーダイスを支持する架台に不可避的に生じるたわみに起因して、可動ローラーダイス４の設置位置が、送り装置３、誘導加熱コイル５および冷却装置６の設置位置に対して相対的に微小ながらも変動し、製造される曲げ部材８の寸法精度を所望の精度に維持できなくなり、特に自動車用曲げ部材といった高い寸法精度を有する曲げ部材を安定して製造できない可能性があることが判明した。

可動ローラーダイス４の設置位置が、送り装置３、誘導加熱コイル５および冷却装置６の設置位置に対して相対的に変動することを防止するために、各架台をアンカーにより工場建屋の床面に強く固定することが考えられるが、各架台の設置位置を変更する際の据え付けの作業性の低下は避けられない。また、各架台同士を溶接して固定するのでは、架台を分割する意義が喪失される。さらに、各架台をボルトにより締結するのでは、各架台同士の相対位置のずれを解消できない。

このように、産業用ロボットまたは可動ローラーダイス、送り機構、加熱機構および冷却機構を搭載する架台を２以上に分割することは、架台が一体となった場合では、支持機構と変形防止機構の設置場所の変更範囲に限界があり、製品の加工形状に合わせて、支持機構と変形防止機構の設置場所を変更する必要があるため、３ＤＱ装置では特に必要である。しかし、支持機構と産業用ロボットまたは可動ローラーダイスの相対的な設置位置のずれは、製品の加工精度の低下につながるため、この相対位置のずれを低減または解消する必要もある。このように、３ＤＱ装置においては、産業用ロボットまたは可動ローラーダイスの移動軌跡と、支持機構の相対位置のずれが製品の加工精度に直接的に影響するため、分割された各架台同士の相対位置のずれを低減する必要がある。

本発明者らは、上述の各機構を搭載する架台を２以上に分割しても、３ＤＱ装置により製造される曲げ加工製品の寸法精度の低下を防止できる手段を鋭意検討した結果、分割された各架台が搭載する機構を最適化するとともに、各架台を相対的な位置ずれを生じないように三次元で固定して接続することにより、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成した。

本発明は、以下に列記の通りである。
（１）中空の金属材をその長手方向へ送る送り機構と、
第１の位置に固定して配置されて、金属材を送りながら支持する第１の支持機構と、
金属材の送り方向について第１の位置よりも下流の第２の位置に配置されて、送られる金属材の一部または全部を加熱する加熱機構と、
金属材の送り方向について第２の位置よりも下流の第３の位置に配置されて、送られる金属材における加熱機構により加熱された部分を冷却することによって金属材の長手方向の一部に高温の部分を形成する冷却機構と、
金属材の送り方向について第３の位置よりも下流の第４の位置に配置されて、送られる金属材の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって、金属材における高温状態の部分に曲げモーメントを与えて、金属材を所望の形状に曲げ加工する可動ローラーダイスからなる第２の支持機構と、
第１の支持機構を搭載する第１の架台と、
第２の支持機構を搭載する第２の架台とを備え、かつ
第１の架台および第２の架台は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、３次元で固定して連結されること
を特徴とする曲げ加工装置。

（２）さらに、鋼管の曲げ加工終了部分に生じる自重による変形を防止する変形防止機構を備え、変形防止機構は第２の架台に搭載される（１）項に記載された曲げ加工装置。
（３）第２の支持機構は、第２の架台ではなく第１の架台に搭載される（２）項に記載された曲げ加工装置。

（４）第１の架台と第２の架台とはキー接続される（１）項から（３）項までのいずれか１項に記載された曲げ加工装置。
（５）中空の金属材をその長手方向へ送る送り機構と、
第１の位置に固定して配置されて、金属材を送りながら支持する第１の支持機構と、
金属材の送り方向について第１の位置よりも下流の第２の位置に配置されて、送られる金属材の一部または全部を加熱する加熱機構と、
金属材の送り方向について第２の位置よりも下流の第３の位置に配置されて、送られる金属材における加熱機構により加熱された部分を冷却することによって金属材の長手方向の一部に高温の部分を形成する冷却機構と、
金属材の送り方向について第３の位置よりも下流の第４の位置に配置されて、送られる金属材の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって、金属材における高温状態の部分に曲げモーメントを与えて、金属材を所望の形状に曲げ加工する可動ローラーダイスからなる第２の支持機構と、
鋼管の曲げ加工終了部分に生じる自重による変形を防止する変形防止機構と、
第１の支持機構を搭載する第１の架台と、
第２の支持機構を搭載する第２の架台と、
変形防止機構を搭載する第３の架台とを備え、かつ
第１の架台、第２の架台および第３の架台は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、
第３の架台は、第１の架台および第２の架台に３次元で固定して連結されること
を特徴とする曲げ加工装置。

（６）第１の架台と第２の架台とが３次元で固定して連結される（５）項に記載された曲げ加工装置。
（７）第３の架台は、第１の架台および第２の架台にキー接続される（５）項または（６）項に記載された曲げ加工装置。

（８）中空の金属材をその長手方向へ送る送り機構と、
第１の位置に固定して配置されて、金属材を送りながら支持する第１の支持機構と、
金属材の送り方向について第１の位置よりも下流の第２の位置に配置されて、送られる金属材の一部または全部を加熱する加熱機構と、
金属材の送り方向について第２の位置よりも下流の第３の位置に配置されて、送られる金属材における加熱機構により加熱された部分を冷却することによって金属材の長手方向の一部に高温の部分を形成する冷却機構と、
金属材の送り方向について第３の位置よりも下流の第４の位置に配置されて、送られる金属材の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって、金属材における高温状態の部分に曲げモーメントを与えて、金属材を所望の形状に曲げ加工する産業用ロボットからなる第２の支持機構と、
第１の支持機構を搭載する第１の架台と、
第２の支持機構を搭載する第２の架台とを備え、かつ
第１の架台および第２の架台は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、３次元で固定して連結され、
第２の支持機構は、鋼管の曲げ加工終了部分に生じる自重による変形を防止する機能を有すること
を特徴とする曲げ加工装置。

（９）第１の架台および第２の架台とはキー接続される（８）項に記載された曲げ加工装置。

本発明によれば、３ＤＱ装置を構成する産業用ロボットまたは可動ローラーダイス、支持機構を搭載する架台を２以上に分割しても、産業用ロボットまたは可動ローラーダイスと支持機構との相対的な位置ずれを抑制でき、これにより、３ＤＱ装置により製造される曲げ加工製品の寸法精度を所望の精度に維持でき、特に自動車用曲げ部材といった高い寸法精度を有する曲げ部材を安定して製造することができるようになる。

図１は、本発明に係る３ＤＱ装置の構成を示す斜視図である。 図２は、キー接続の一例を模式的に示す説明図であり、図２（ａ）はキー接続の全体状況を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ矢視図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ矢視図である。 図３は、キー接続の他の一例を模式的に示す説明図であり、図３（ａ）はキー接続の全体状況を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ矢視図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＢ矢視図である。 図４は、キー接続の他の一例を模式的に示す説明図であり、図４（ａ）はキー接続の全体状況を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ矢視図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＢ矢視図である。 図５は、キー接続のさらに他の一例を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は第１の架台および第２の架台の第１の状態を示し、図５（ｂ）は第１の架台および第２の架台の第２の状態を示し、図５（ｃ）は第１の架台および第２の架台の第３の状態を示す。 図６は、特許文献１により開示された３ＤＱ装置の構成を模式的に示す説明図である。

（実施の形態１）
以下、本発明に係る曲げ加工装置を実施するための形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では本発明における「閉じた断面を有する中空の金属材」が鋼管である場合を例にとるが、本発明の適用対象が丸管に限定されるものではなく、閉じた断面を有する中空の金属材であれば、例えば角管等であっても等しく適用される。

図１は、本発明に係る曲げ加工装置である３ＤＱ装置１０の構成の一部を簡略化および省略して概念的に示す斜視図である。なお、図１においては、第１の産業用ロボット１６、誘導加熱コイル支持ロボット２７、第２の産業用ロボット２６および第３の産業用ロボット２８は、マニピュレーター等を概念化および簡略化して示す。

３ＤＱ装置１０は、第１の架台１１、第２の架台１２および接続機構１３を備えるので、これらの構成要素を順次説明する。

［第１の架台１１］
図１において、送り機構１４は、閉じた断面を有する中空の金属材としての鋼管１５を、その長手方向へ送る。本発明では、送り機構１４は第１の産業用ロボット１６により構成される。

以降の説明では、第１の産業用ロボット１６、誘導加熱コイル支持ロボット２７、第３の産業用ロボット２８にも、第２の産業用ロボット２６と同様の多関節型の産業用ロボットを用いた場合を例にとる。

本発明に係る３ＤＱ装置１０で用いる第１の産業用ロボット１６、第２の産業用ロボット２６、誘導加熱コイル支持ロボット２７さらには第３の産業用ロボット２８は、いずれも、いわゆる垂直多関節ロボットであって第１〜６軸を有する。第１軸は、上腕１７を水平面内で旋回させる。第２軸は、上腕１７を前後に旋回させる。第３軸は、前腕１８を上下に旋回させる。第４軸は、前腕１８を回転させる。第５軸は、手首を上下に旋回させる。さらに、第６軸は、手首を回転させる。第１〜６軸に加えて必要に応じて、上腕１７を旋回させる第７軸を有してもよい。第１〜７軸はいずれもＡＣサーボモーターにより駆動される。

第１の産業用ロボット１６、第２の産業用ロボット２６、誘導加熱コイル支持ロボット２７、さらには第３の産業用ロボット２８は、他の汎用の産業用ロボットと同様に、いずれも、第１〜６軸の動作を総合的に制御するコントローラおよび動作を教示するための入力装置（いずれも図示しない）を有する。

第１の産業用ロボット１６の手首の先端には、第１の産業用ロボット１６の側方近傍に配置されたパレット１９に収容された鋼管１５を把持するとともに把持した鋼管１５を第１の支持機構１４および誘導加熱機構２３にそれぞれ設けられた貫通孔を貫通させるための効果器（エンドエフェクタ）２０が設けられる。

効果器２０は、この送り機構１４においてのみならず、後述する第２の支持機構２５として可動ローラーダイスを用いずに第２の産業用ロボット２６によって鋼管１５を直接掴持する場合や、変形防止機構２８においても用いられる。効果器２０は、この３ＤＱ装置１０により製造される曲げ加工部材の寸法精度や生産性に大きく影響する。

図１に示す本発明に係る３ＤＱ装置１０では、パレット１９から３ＤＱ装置１０への鋼管１５の移動や３ＤＱ装置１０へのセットを第１の産業用ロボット１６で行うので、サイクルタイムの低減を図ることができ、生産性を高めることができる。

第１の支持機構２１は、第１の位置Ａに固定して配置され、鋼管１５を送りながら支持するためのものであり、本発明においても特許文献１により開示された３ＤＱ装置と同様に、鋼管１５を送りながら支持可能であるロール対２１ａ，２１ａを少なくとも一組（図示例ではロール対２２ｂ，２２ｂをもう一組有し、合計二組）有するダイスにより構成される。このようなダイスは、当業者にとっては周知慣用であるので、第１の支持機構２１に関するこれ以上の説明は省略する。

加熱機構２３は、鋼管１５の送り方向について第１の位置Ａよりも下流の第２の位置Ｂに、誘導加熱コイル支持ロボット２７により支持されて配置されて、送られる鋼管１５の一部または全部を加熱するためのものである。

本発明では、加熱機構２３として、鋼管１５の周囲に離れて配置される誘導加熱コイル２３ａを有する誘導加熱装置を用いる。このような誘導加熱コイル２３ａは、当業者にとっては周知慣用であるので、加熱機構２３に関するこれ以上の説明は省略する。

冷却機構２４は、鋼管１５の送り方向について第２の位置Ｂよりも下流の第３の位置Ｃに固定して配置されて、送られる鋼管１５における加熱機構２４により加熱された部分を冷却することにより、高温部分を形成するためのものである。

本発明では、冷却機構２４として、鋼管１５の外面に離れて配置される冷却水噴射ノズル２４ａ，２４ｂを有する水冷装置を用いる。このような冷却水噴射ノズル２４ａ，２４ｂは、当業者にとっては周知慣用であるので、冷却機構２４に関するこれ以上の説明は省略する。

第１の架台１１は、上述した送り機構１４、第１の支持機構２１、加熱機構２３および冷却機構２４を所定の位置に搭載して固定配置する。
第１の架台１１は、送り機構１４、第１の支持機構２１、加熱機構２３および冷却機構２４を搭載しても、撓むことがない剛性を有することが好ましい。

第１の架台１１は、アンカーにより工場建屋の床面に固定され、設置位置を変更可能である。
第１の架台１１は、以上のように構成される。

［第２の架台１２］
第２の支持機構２５は、鋼管１５の送り方向について第３の位置Ｃよりも下流の第４の位置Ｄに配置されて、送られる鋼管１５の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって鋼管１５における位置Ｂ〜Ｃ間の、加熱されて変形抵抗が大幅に低下した部分に曲げモーメントを与えて、鋼管１５を所望の形状に曲げ加工するためのものである。

第２の支持機構２５は、特許文献１により開示された３ＤＱ装置と同様に、鋼管１５を送りながら支持可能であるロール対２５ａ，２５ｂを少なくとも一組有する可動ローラーダイスを用いた。しかし、これとは異なり、上述したように、第２の支持機構２５として可動ローラーダイスを用いずに第２の産業用ロボット２６に持たせたグリッパー等の効果器によって鋼管１５を直接掴持するようにしてもよい。

第２の支持機構である可動ローラーダイス２５は、第２の産業用ロボット２６により支持される。
また、第２の産業用ロボット２６は、上述した第１の産業用ロボット１６と同様に、いずれも、いわゆる垂直多関節ロボットであり、第１〜６軸を有し、必要に応じてこれらに加えて第７軸を有してもよい。第１〜７軸はＡＣサーボモーターにより駆動される。

第２の産業用ロボット２６の手首２０ａの先端には、可動ローラーダイス２５を保持するための効果器（エンドエフェクタ）として、グリッパー２６ａが設けられる。なお、効果器としては、グリッパー２６ａ以外の型式のものを用いてもよいことはいうまでもない。

第２の支持機構２５は、第２の架台１２ではなく第１の架台１１に搭載されてもよい。
変形防止機構２８は、鋼管１５の送り方向について第４の位置Ｄよりも下流の第５の位置Ｅに配置されて、送られる鋼管１５の変形を防止するためのものである。

本発明では、変形防止機構２８を、第３の産業用ロボットにより構成した。
また、第３の産業用ロボット２８は、上述した第１の産業用ロボット１６や第２の産業用ロボット２６と同様に、いずれも、いわゆる垂直多関節ロボットであり、第１〜６軸を有し、必要に応じてこれらに加えて第７軸を有してもよい。第１〜７軸はＡＣサーボモーターにより駆動される。

第３の産業用ロボット２８の手首２０ａの先端には、鋼管１５の先端部１５ａを保持するための効果器（エンドエフェクタ）２９が設けられる。
なお、本発明に係る３ＤＱ装置１０では、曲げ加工を、温間または熱間で行うことが望ましい。温間とは常温に比べて鋼管の変形抵抗が低下する加熱温度域であり、例えば、ある鉄鋼材料ではおよそ５００℃から８００℃の温度域である。熱間とは常温に比べて鋼管の変形抵抗が低下し、かつ、鋼管が焼入れされるのに必要な加熱温度域であり、例えば、ある鉄鋼材料では８００℃以上の温度域である。特に、熱間で行う場合には焼入れの所定の温度になった後に所定の冷却速度で冷却することにより焼入れ処理を行うことが可能であり、また温間で行う場合には曲げ加工部を冷却することにより熱歪み等の加工上の歪みの発生を防止することが可能である。

第２の架台１２は、第２の支持機構２５が取り付けられた第２の産業用ロボット２６および変形防止機構２８を所定の位置に搭載して固定配置する。
第２の架台１２は、第２の支持機構２５が取り付けられた第２の産業用ロボット２６および変形防止機構２８を搭載しても、撓むことがない剛性を有することが好ましい。

第２の架台１２は、アンカーにより工場建屋の床面に固定され、設置位置を変更可能である。このように、３ＤＱ装置１０では、第１の架台１１および第２の架台１２は、いずれもその設置位置が変更自在に構成される。これにより、加工する製品形状を変更する場合にも、第１の架台１１および第２の架台１２の相対的な設置位置を変更することができる。

また、第１の架台１１、第２の架台１２それぞれに対する各機構の搭載位置を変更可能にするために、第１の架台１１、第２の架台１２それぞれに各機構を三次元で固定するための位置決め穴を多数設けておくことが好ましい。これにより、加工する製品形状を変更する場合に、第１の架台１１、第２の架台１２それぞれに対する各機構の搭載位置を容易かつ迅速に変更することが可能である。

第２の架台１２は、以上のように構成される。

［接続機構１３］
接続機構１３は、第１の架台１１と、第２の架台１２とを接続するためのものである。接続機構１３はキーを用いる接続機構である。

第１の架台１１と第２の架台１２との相対位置のずれ（ガタ）が生じると、それぞれの架台に搭載された機構の相対位置にもずれが生じ、製品の加工精度が悪化する。また、変形防止機構２８を備える場合、変形防止機構２８と第２の支持機構２５が取り付けられた第２の産業用ロボット２６との相対位置のずれも同様に加工精度を悪化させる要因となる。これを抑制するためにそれぞれの機構を搭載した第１の架台１１および第２の架台１２を相対的に固定する必要がある。３ＤＱ装置は鋼管１５を３次元的に加工するため、それぞれの機構（ロボット）に作用する力も３次元的（力の方向が変化する）になるため、如何なる方向から外力が作用しても各機構間の設置位置にずれが生じないように第１の架台１１および第２の架台１２を固定する必要がある。通常の固定方法は１方向（１次元）あるいは平面内（２次元）に固定するのみであるが、３次元的に固定するには２つ以上の固定手段、すなわちキー接続と他の接続手段（ボルト締結や嵌め合い等）とを組み合わせて固定する必要がある。

図２は、キー接続の一例を模式的に示す説明図であり、図２（ａ）はキー接続の全体状況を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ矢視図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ矢視図である。

図２に示すキー接続では、図２（ａ）におけるｘ方向についてキー接続Ｃにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定されるとともに、図２（ａ）におけるｙ方向についてボルト締結Ｄにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定される。また、図２に示すキー接続では、図２（ａ）におけるｚ方向についてキー接続Ｃにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定される。

図２に示すように、第１の架台１１および第２の架台１２は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、キー接続Ｃおよびボルト締結Ｄにより３次元で固定して連結される。

図３は、キー接続の他の一例を模式的に示す説明図であり、図３（ａ）はキー接続の全体状況を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ矢視図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＢ矢視図である。

図３に示すキー接続では、図３（ａ）におけるｘ方向についてキー接続Ｃにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定されるとともに、図３（ａ）におけるｙ方向についてキー接続Ｃにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定される。また、図３に示すキー接続では、図３（ａ）におけるｚ方向についてボルト締結Ｄにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定される。

図３に示すように、第１の架台１１および第２の架台１２は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、キー接続Ａおよびボルト締結Ｂにより３次元で固定して連結される。

図４は、キー接続の他の一例を模式的に示す説明図であり、図４（ａ）はキー接続の全体状況を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ矢視図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＢ矢視図である。

図４に示すキー接続では、図４（ａ）におけるｘ方向についてキー接続Ｃにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定されるとともに、図４（ａ）におけるｙ方向について嵌め合いＥにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定される。また、図４に示すキー接続では、図４（ａ）におけるｚ方向についてキー接続Ｃにより第１の架台１１および第２の架台１２が固定される。

図４に示すように、第１の架台１１および第２の架台１２は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、キー接続Ｃおよび嵌め合いＥにより３次元で固定して連結される。
図５は、キー接続のさらに他の一例を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は第１の架台１１および第２の架台１２の第１の状態を示し、図５（ｂ）は第１の架台１１および第２の架台１２の第２の状態を示し、図５（ｃ）は第１の架台１１および第２の架台１２の第３の状態を示す。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す例では、第１の架台１１および第２の架台１２それぞれの複数の部分に、キー接続、ボルト締結さらには嵌め合いのための加工を行っておき、第２の架台１２の設置位置を、製品である曲げ部材の形状や寸法に応じて、移動することにより、製造可能な製品形状を拡大することができる。

例えば、ある製品を製造する場合には、図５（ａ）に示すように第１の架台１１および第２の架台１２をキー接続により３次元で固定して連結し、この製品とは異なる形状や寸法を有する他の製品を製造する場合には、図５（ｂ）に示すように第２の架台１２をｘ方向にスライドさせてから第１の架台１１および第２の架台１２をキー接続により３次元で固定して連結し、さらに、この他の製品とは異なる形状や寸法を有するさらに他の製品を製造する場合には、図５（ｃ）に示すように第２の架台１２をｚ方向にスライドさせてから第１の架台１１および第２の架台１２をキー接続により３次元で固定して連結すればよい。

以上の説明では、第１の架台１１に支持機構２１が搭載されるとともに第２の架台に支持機構２５および変形防止機構２８が搭載される場合を例にとったが、これとは異なり、第１の架台１１に支持機構２１が搭載されるとともに第２の架台に支持機構２５が搭載される場合や、第１の架台１１に支持機構２１，２５が搭載されるとともに第２の架台１２に変形防止機構２８が搭載されてもよい。

このように構成された本発明に係る３ＤＱ装置１０によれば、第１の架台１１が送り機構１４、第１の支持機構２１、加熱機構２３および冷却機構２４を所定の位置に搭載して固定配置し、第２の架台１２が第２の支持機構２５が取り付けられた第２の産業用ロボット２６および変形防止機構２８を所定の位置に搭載して固定配置するとともに、接続機構１３が第１の架台１１と第２の架台１２とを接続するため、以下に列記する効果が奏される。

（ａ）第２の架台１２と第１の架台１１との間に生じる相対的な位置ずれを抑制または解消でき、これにより、第２の支持機構２５が取り付けられた第２の産業用ロボット２６の設置位置が、送り機構１４、加熱機構２３および冷却機構２４の設置位置に対して相対的に変動することを抑制できるので、製造される曲げ部材の寸法精度を所望の精度に維持でき、特に自動車用曲げ部材といった高い寸法精度を有する曲げ部材を安定して製造することができるようになる。

（ｂ）３ＤＱ装置１０を工場の建屋の内部に据え付ける際に、芯出し（所定の位置への正確な配置）や、一旦設置した後の移設を極めて容易に行うことができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２を説明する。以降の説明は、上述した実施の形態１と相違する部分について行い、同一の部分については重複する説明を省略する。

本実施の形態では、３ＤＱ装置１０が、送り機構１４、第１の支持機構２１、加熱機構２３、冷却機構２４、第２の支持機構２５および変形防止機構２８を備える。第１の架台１１が第１の支持機構２１を搭載し、第２の架台１２が第２の支持機構を搭載し、さらに、第３の架台（図示しない）が変形防止機構２８を搭載する。

第１の架台１１、第２の架台１２および第３の架台は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、第３の架台は、第１の架台１１および第２の架台１２にキー接続により３次元で固定して連結される。

すなわち、第１の架台１１に第１の支持機構２１を搭載し、第２の架台１２に第２の支持機構２５を搭載するとともに第３の架台に変形防止機構２８を搭載した場合、実施の形態１と同様に、第３の架台は第２の架台に３次元で固定して連結すればよいと解される。実際は、どんなに固定してもわずかにずれは生じてしまうものの、通常の加工装置（加工される位置）と変形防止機構２８が隣り合う装置であれば、それ以上の位置の精度向上は望めない。第１の架台１１と第３の架台が固定して連結されていないと、そのずれはやや大きくなるものの第１の架台１１上で加工が行われないのなら特に大きな問題ではない。

しかし、３ＤＱ装置１０の場合、特に第１の支持機構２１と変形防止機構２８との相対位置の精度のずれは、製品の加工精度に直接悪影響を及ぼす要因となる。第１の支持機構２１と第２の支持機構２５との間で被加工材を加熱、加工、冷却する３ＤＱ装置の場合、加工精度を高めるためには、変形防止機構２８は加工されている位置に対して制御されるべきである。そして、加工される位置は第１の支持機構２１と第２の支持機構２５との位置によって変動する。このため、変形防止機構２８は加工されている位置との位置関係の精度を確保すべく、第２の支持機構１２のみならず第１の支持機構１１に対しても相対的な位置のずれを無くすべきである。したがって、第３の架台は、第１の架台１１と第２の架台１２の両方に相対的に三次元で固定して連結されることが望ましい。また、第１の架台１１と第２の架台１２も相対的に三次元で固定して連結されていることが加工精度を高めるためにさらに望ましい。

本実施の形態によっても、実施の形態１と同様に、産業用ロボットまたは可動ローラーダイスと支持機構との相対的な位置ずれを抑制でき、これにより、３ＤＱ装置１０により製造される曲げ加工製品の寸法精度の寸法精度を所望の精度に維持できる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３を説明する。

本実施の形態の３ＤＱ装置１０は、送り機構１４と、第１の位置に固定して配置される第１の支持機構２１と、第２の位置に配置されて鋼管１５を加熱する加熱機構２３と、第３の位置に配置されて鋼管１５を冷却することによって鋼管１５に高温の部分を形成する冷却機構２４と、第４の位置に配置されて鋼管１５の高温状態の部分に曲げモーメントを与えて、鋼管１５を所望の形状に曲げ加工する産業用ロボットからなる第２の支持機構２６とを備える。第２の支持機構２５が取り付けられた第２の産業用ロボット２６は、鋼管１５の曲げ加工終了部分に生じる自重による変形を防止する機能をも有する。

そして、第１の架台１１は、第１の支持機構を搭載し、第２の架台１２は、第２の支持機構を搭載するとともに、第１の架台１１および第２の架台１２は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、キー接続により３次元で固定して連結される。

本実施の形態によっても、実施の形態１と同様に、産業用ロボットまたは可動ローラーダイスと支持機構との相対的な位置ずれを抑制でき、これにより、３ＤＱ装置１０により製造される曲げ加工製品の寸法精度の寸法精度を所望の精度に維持できる。

０ ３ＤＱ装置（曲げ加工装置）
１ 鋼管（金属材）
２ 支持機構
３ 送り機構
４ 可動ローラーダイス
５ 加熱機構
６ 冷却機構
８ 曲げ部材
１０ 本発明に係る３ＤＱ装置（曲げ加工装置）
１１ 第１の架台
１２ 第２の架台
１３ 接続機構
１４ 送り機構
１５ 鋼管
１６ 第１の産業用ロボット
１７ 上腕
１８ 前腕
１９ パレット
２０ 効果器
２０ａ 手首
２１ 第１の支持機構
２１ａ、２２ｂ ロール
２３ 加熱機構
２３ａ 誘導加熱コイル
２４ 冷却機構
２４ａ、２４ｂ 冷却水噴射ノズル
２５ 第２の支持機構
２５ａ、２５ｂ ロール対
２６ 第２の産業用ロボット
２６ａ グリッパー
２７ 誘導加熱コイル支持ロボット
２８ 変形防止機構
２９ 効果器

Claims (9)

1. 中空の金属材をその長手方向へ送る送り機構と、
   第１の位置に固定して配置されて、前記金属材を送りながら支持する第１の支持機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第１の位置よりも下流の第２の位置に配置されて、送られる前記金属材の一部または全部を加熱する加熱機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第２の位置よりも下流の第３の位置に配置されて、送られる前記金属材における前記加熱機構により加熱された部分を冷却することによって前記金属材の長手方向の一部に高温の部分を形成する冷却機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第３の位置よりも下流の第４の位置に配置されて、送られる前記金属材の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって、前記金属材における前記高温状態の部分に曲げモーメントを与えて、前記金属材を所望の形状に曲げ加工する可動ローラーダイスからなる第２の支持機構と、
   前記第１の支持機構を搭載する第１の架台と、
   前記第２の支持機構を搭載する第２の架台とを備え、かつ
   前記第１の架台および前記第２の架台は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、３次元で固定して連結されること
   を特徴とする曲げ加工装置。
2. さらに、前記鋼管の曲げ加工終了部分に生じる自重による変形を防止する変形防止機構を備え、該変形防止機構は前記第２の架台に搭載される請求項１に記載された曲げ加工装置。
3. 前記第２の支持機構は、前記第２の架台ではなく前記第１の架台に搭載される請求項２に記載された曲げ加工装置。
4. 前記第１の架台と前記第２の架台とはキー接続される請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された曲げ加工装置。
5. 中空の金属材をその長手方向へ送る送り機構と、
   第１の位置に固定して配置されて、前記金属材を送りながら支持する第１の支持機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第１の位置よりも下流の第２の位置に配置されて、送られる前記金属材の一部または全部を加熱する加熱機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第２の位置よりも下流の第３の位置に配置されて、送られる前記金属材における前記加熱機構により加熱された部分を冷却することによって前記金属材の長手方向の一部に高温の部分を形成する冷却機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第３の位置よりも下流の第４の位置に配置されて、送られる前記金属材の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって、前記金属材における前記高温状態の部分に曲げモーメントを与えて、前記金属材を所望の形状に曲げ加工する可動ローラーダイスからなる第２の支持機構と、
   前記鋼管の曲げ加工終了部分に生じる自重による変形を防止する変形防止機構と、
   前記第１の支持機構を搭載する第１の架台と、
   前記第２の支持機構を搭載する第２の架台と、
   前記変形防止機構を搭載する第３の架台とを備え、かつ
   前記第１の架台、前記第２の架台および前記第３の架台は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、
   前記第３の架台は、前記第１の架台および前記第２の架台に３次元で固定して連結されること
   を特徴とする曲げ加工装置。
6. 前記第１の架台と前記第２の架台とが３次元で固定して連結される請求項５に記載された曲げ加工装置。
7. 前記第３の架台は、前記第１の架台および前記第２の架台にキー接続される請求項５または請求項６に記載された曲げ加工装置。
8. 中空の金属材をその長手方向へ送る送り機構と、
   第１の位置に固定して配置されて、前記金属材を送りながら支持する第１の支持機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第１の位置よりも下流の第２の位置に配置されて、送られる前記金属材の一部または全部を加熱する加熱機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第２の位置よりも下流の第３の位置に配置されて、送られる前記金属材における前記加熱機構により加熱された部分を冷却することによって前記金属材の長手方向の一部に高温の部分を形成する冷却機構と、
   前記金属材の送り方向について前記第３の位置よりも下流の第４の位置に配置されて、送られる前記金属材の少なくとも一箇所を支持しながら二次元または三次元の方向へ移動することによって、前記金属材における前記高温状態の部分に曲げモーメントを与えて、前記金属材を所望の形状に曲げ加工する産業用ロボットからなる第２の支持機構と、
   前記第１の支持機構を搭載する第１の架台と、
   前記第２の支持機構を搭載する第２の架台とを備え、かつ
   前記第１の架台および前記第２の架台は、いずれも設置位置を変更可能であるとともに、３次元で固定して連結され、
   前記第２の支持機構は、前記鋼管の曲げ加工終了部分に生じる自重による変形を防止する機能を有すること
   を特徴とする曲げ加工装置。
9. 前記第１の架台および前記第２の架台とはキー接続される請求項８に記載された曲げ加工装置。

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