JP5770430B2 - Bending machine - Google Patents

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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

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。 The present invention, bending relates to the processing equipment, specifically relates to a bending equipment for order to you produce member bent performing bending a metallic material elongated having a closed cross section.

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、補強部材又は構造部材には、高強度、軽量かつ小型であること等が求められる。従来より、この種の曲げ部材は、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及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。   As is well known, a metal strength member, reinforcement member, or structural member having a bent shape used in automobiles or various machines is required to have high strength, light weight, and small size. Conventionally, this type of bending member has been manufactured by, for example, welding of a press-processed product, punching of a thick plate, and further forging. However, there is a limit to the weight reduction and size reduction of the bending member manufactured by these manufacturing methods, and the realization thereof is not easy.

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があり、今後よりいっそうの開発が必要である。   In recent years, for example, as disclosed in Non-Patent Document 1, it has been actively studied to manufacture this type of bending member by so-called tube hydroforming. As described on page 28 of Non-Patent Document 1, the tube hydroforming method has various problems such as the development of the material to be used and the expansion of the flexibility of the shape that can be formed. Development is necessary.

一方、これまでにも金属管に曲げ加工を行って、所望の形状を有する曲げ部材を製造するための発明が多数提案されている。
特許文献1には、金属管等を熱処理しながら曲げ加工する発明が開示され、特許文献2には、湾曲した異形断面らせん条材を製造する発明が開示され、特許文献3には、押し曲げ方式の高周波加熱ベンダーに係る発明が開示され、特許文献4には、金属部材の曲げ加工装置に係る発明が開示されている。
On the other hand, many inventions for bending a metal tube to produce a bending member having a desired shape have been proposed.
Patent Document 1 discloses an invention for bending a metal tube or the like while heat-treating, Patent Document 2 discloses an invention for producing a curved irregular cross-section spiral material, and Patent Document 3 discloses a push bending process. An invention relating to a high-frequency heating bender of the type is disclosed, and Patent Document 4 discloses an invention relating to a bending apparatus for a metal member.

本出願人も、先に、特許文献5により、金属材の曲げ加工方法及び曲げ加工装置に係る発明を開示した。図4は、この曲げ加工装置0の概略を示す説明図である。   The present applicant also previously disclosed an invention relating to a bending method and a bending device for a metal material according to Patent Document 5. FIG. 4 is an explanatory view showing an outline of the bending apparatus 0. As shown in FIG.

図4に示すように、この発明は、基本的に、支持手段2及びチャック機構7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装置3により送りながら、支持手段2の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて曲げ部材8を製造するものである。すなわち、支持手段2の下流で高周波加熱コイル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高周波加熱コイル5の下流に配置される水冷装置6により鋼管1を急冷する。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の位置を二次元又は三次元で変更して鋼管1の高温部分に曲げモーメントを付して曲げ加工を行う。このため、この発明によれば、十分な曲げ加工精度を確保しながら高い作業能率で曲げ部材を製造することができる。   As shown in FIG. 4, the present invention basically uses, for example, a ball screw, the steel pipe 1 supported by the support means 2 and the chuck mechanism 7 so as to be movable in the axial direction from the upstream side to the downstream side. The bending member 8 is manufactured using a bending method in which bending is performed downstream of the support means 2 while being fed by the feeding device 3. That is, the steel pipe 1 is rapidly heated to a temperature range in which the steel pipe 1 can be partially hardened by the high-frequency heating coil 5 downstream of the support means 2 and the steel pipe 1 is rapidly cooled by the water cooling device 6 disposed downstream of the high-frequency heating coil 5. . Then, the position of the movable roller die 4 having at least one pair of roll pairs 4a that can be supported while feeding the steel pipe 1 is changed two-dimensionally or three-dimensionally, and a bending moment is applied to the high temperature portion of the steel pipe 1 for bending. Do. For this reason, according to this invention, a bending member can be manufactured with high work efficiency, ensuring sufficient bending process precision.

特開昭50−59263号公報JP 50-59263 A 特許第2816000号明細書Japanese Patent No. 2816000 特開2000−158048号公報JP 2000-158048 A 特許第3195083号明細書Japanese Patent No. 3195083 特開2007−83304号公報JP 2007-83304 A

自動車技術 Vol.57,No.6,2003 23〜28頁Automotive Technology Vol. 57, no. 6,2003 23-28

図5(a)〜図5(d)は、本出願人が特許文献5により開示された発明をさらに改良すべく、特願2008−276494号により提案した発明により曲げ部材13を製造する状況を経時的に示す説明図である。   5 (a) to 5 (d) show the situation in which the bending member 13 is manufactured by the invention proposed by Japanese Patent Application No. 2008-276494 in order to further improve the invention disclosed by the applicant of the present invention. It is explanatory drawing shown with time.

図5(a)〜図5(d)に示すように、送り装置10により素材である金属材9をその軸方向へ送りながら、加熱および冷却装置11により急速に加熱および冷却し、例えば多関節型の産業用ロボット14により把持手段12を支持し、この把持手段12の位置を、破線矢印で示すように、二次元または三次元の方向へ変更して金属材9における加熱された高温部分に曲げモーメントを与えることによって、曲げ部材13を製造する。   As shown in FIG. 5A to FIG. 5D, the metal material 9 as the material is fed in the axial direction by the feeding device 10 and rapidly heated and cooled by the heating and cooling device 11. The gripping means 12 is supported by an industrial robot 14 of a mold, and the position of the gripping means 12 is changed to a two-dimensional or three-dimensional direction as indicated by a broken line arrow, and the heated high-temperature portion of the metal material 9 is changed. The bending member 13 is manufactured by giving a bending moment.

しかし、特願2008−276494号により提案した発明では、把持手段12を広い範囲で移動させる必要があり、把持手段12を支持する産業用ロボット14には、リーチが長いロボットを用いざるを得なくなり、設備全体を大型化せざるを得ない。   However, in the invention proposed by Japanese Patent Application No. 2008-276494, it is necessary to move the gripping means 12 over a wide range, and the industrial robot 14 that supports the gripping means 12 must use a robot with a long reach. The entire equipment must be enlarged.

すなわち、特願2008−276494号により提案した発明のみならず、特許文献1〜5により開示されたいずれの発明も、素材である金属材の送り方向は、すべて金属材の軸方向であって曲げ加工の間は変更されない。このため、曲げ加工を行うための装置の設置スペースが嵩んで装置全体が大型化し、省スペース化の要請に反するという問題がある。   That is, not only the invention proposed by Japanese Patent Application No. 2008-276494, but also any invention disclosed in Patent Documents 1 to 5, the feeding direction of the metal material as the material is all the axial direction of the metal material and is bent. It is not changed during processing. For this reason, there is a problem that the installation space for the apparatus for bending is increased, the entire apparatus is enlarged, and this is contrary to the demand for space saving.

また、特願2008−276494号により提案した発明では、把持手段12を支持する産業用ロボット14を高速から低速までの広い速度域で動作させることとなるので動作速度の変化が大きくなり、動作時に振動が発生し易くなり、曲げ部材13の寸法精度が低下する。振動を抑制するためには、動作速度を低く設定すればよいが、これでは、生産速度すなわち生産性が低下してしまう。
さらに、この発明では、素材である金属材9の供給装置の設置スペースも嵩んでしまう。
In the invention proposed by Japanese Patent Application No. 2008-276494, the industrial robot 14 supporting the gripping means 12 is operated in a wide speed range from high speed to low speed, so that the change in the operation speed becomes large, and during operation, Vibration tends to occur, and the dimensional accuracy of the bending member 13 decreases. In order to suppress vibration, the operation speed may be set low, but this reduces the production speed, that is, productivity.
Furthermore, in this invention, the installation space of the supply apparatus of the metal material 9 which is a raw material will also increase.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、装置全体の設置スペースの小型化を図りながら、特に特願2008−276494号により提案した発明においては、把持手段の動作範囲を可及的抑制することによって装置のコンパクト化及び設備コストの抑制と、把持手段の動作速度を可及的抑制することによる動作速度の変化及び動作時の振動の抑制とを図ることができ、これにより、寸法精度が優れた曲げ部材を高い生産性でかつ低コストで製造することができる曲げ加工装置を提供することを、目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in particular, in the invention proposed by Japanese Patent Application No. 2008-276494, the operating range of the gripping means can be reduced while reducing the installation space of the entire apparatus. It is possible to reduce the size of the apparatus and the equipment cost by suppressing as much as possible, and to suppress the change in the operation speed and the vibration during operation by suppressing the operation speed of the gripping means as much as possible. , to provide a bending equipment can produce bending member having excellent dimensional accuracy with high productivity and low cost, and an object.

本発明は、閉じた断面を有する中空の金属材の一端側を固定するクランプと、金属材を加熱する加熱手段と、加熱手段により加熱された部分を冷却する冷却手段とを有する加熱冷却ユニットと、金属材の他端側を保持し、金属材における加熱手段により加熱された高温部分に曲げモーメントを与える第1マニピュレータと、金属材における高温部分と一端側との間を支持して金属材の撓みを低減するとともに金属材に与えられる負荷に対して反力を与える支持機構と、加熱冷却ユニットを保持し、第1マニピュレータが曲げモーメントを与える際に、加熱冷却ユニットを金属材の所定の部位に移動させる第2マニピュレータとを有し、第1マニピュレータは少なくとも6自由度を有し、金属材の他端部に並進3自由度及び回転3自由度の荷重を与えること、および第2マニピュレータは、加熱手段及び冷却手段の配置位置を、他端側から一端側に接近する位置へ変更することを有することを特徴とする曲げ加工装置である。 The present invention relates to a heating / cooling unit having a clamp for fixing one end of a hollow metal material having a closed cross section, a heating means for heating the metal material, and a cooling means for cooling a portion heated by the heating means. A first manipulator that holds the other end of the metal material and applies a bending moment to the high temperature portion heated by the heating means in the metal material, and supports the space between the high temperature portion and the one end side of the metal material. A support mechanism that reduces bending and provides a reaction force against a load applied to the metal material, and a heating / cooling unit is held, and when the first manipulator gives a bending moment, the heating / cooling unit is moved to a predetermined portion of the metal material. have a second manipulator for moving the first manipulator has at least six degrees of freedom, a load of three translational degrees of freedom and three rotational degrees of freedom to the other end portion of the metal material Give it, and the second manipulator, the position of the heating means and cooling means, a bending device and having to change to a position close to one end from the other end.

本発明によれば、曲げ部材の製造にかかる装置全体の設置スペースの小型化を図りながら、特に特願2008−276494号により提案した発明に比較して、送り装置を設ける必要がないため、把持手段の動作範囲を可及的抑制することによって装置のコンパクト化及び設備コストの抑制と、把持手段の動作速度を可及的抑制することによる動作速度の変化及び動作時の振動の抑制とを図ることができる。   According to the present invention, it is not necessary to provide a feeding device as compared with the invention proposed by Japanese Patent Application No. 2008-276494, while reducing the installation space of the entire apparatus for manufacturing the bending member. By suppressing the operating range of the means as much as possible, the apparatus is made compact and the equipment cost is reduced, and the operating speed is changed by suppressing the operating speed of the gripping means as much as possible, and vibration during operation is suppressed. be able to.

これにより、寸法精度が優れた曲げ部材を高い生産性でかつ、設備コストの上昇を可及的に抑制して、製造することができるようになる。
このため、本発明によれば、例えば自動車用の、屈曲した形状を有する金属製の強度部材、補強部材又は構造部材を、優れた寸法精度で、かつ低コストで供給できることとなり、本発明の実用上の意義は極めて著しい。
As a result, a bending member having excellent dimensional accuracy can be manufactured with high productivity and an increase in equipment cost as much as possible.
For this reason, according to the present invention, a metal strength member, reinforcement member or structural member having a bent shape, for example, for an automobile can be supplied with excellent dimensional accuracy and at low cost. The above significance is extremely remarkable.

本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置の全体構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the whole structure of the bending apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置の全体構成を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the whole structure of the bending apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図3(a)〜図3(d)は、いずれも本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置により曲げ部材を製造する状況を、経時的に示す説明図である。FIG. 3A to FIG. 3D are explanatory views showing the situation over time of manufacturing a bending member by the bending apparatus according to the embodiment of the present invention. 特許文献5により開示された曲げ加工装置の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the bending apparatus disclosed by patent document 5. FIG. 図5(a)〜図5(d)は、特願2008−276494号により提案した発明により曲げ部材を製造する状況を経時的に示す説明図である。FIG. 5A to FIG. 5D are explanatory views showing the situation of manufacturing a bending member according to the invention proposed in Japanese Patent Application No. 2008-276494 over time.

以下、本発明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鋼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鋼管以外でも等しく適用される。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the case where the “hollow metal material having a closed cross section” in the present invention is a steel pipe is taken as an example. However, the application target of the present invention is not limited to a steel pipe, and a closed cross section is used. The hollow metal material is equally applicable to other than steel pipes.

[全体構成]
図1、2は、いずれも、本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置20の全体構成を模式的に示す説明図である。
図1に示すように、曲げ加工装置20は、クランプ22と、加熱冷却ユニット23と、第1マニピュレータ24と、第2マニピュレータ29とを備えている。
[overall structure]
1 and 2 are explanatory views schematically showing the overall configuration of a bending apparatus 20 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the bending apparatus 20 includes a clamp 22, a heating / cooling unit 23, a first manipulator 24, and a second manipulator 29.

[クランプ22]
クランプ22は、フロアから立設された基台に取り付けられたチャッキング装置を有しており、鋼管25の一端側が保持され固定されるように構成されている。即ち、クランプ22は、保持された鋼管25に与えられた負荷(モーメント負荷も含む)に対して、十分な反力を与えるようになっている。
[Clamp 22]
The clamp 22 has a chucking device attached to a base erected from the floor, and is configured so that one end side of the steel pipe 25 is held and fixed. In other words, the clamp 22 applies a sufficient reaction force to a load (including a moment load) applied to the held steel pipe 25.

クランプ22は、後述する第1マニピュレータ24とともに、鋼管25の両端側を保持して、鋼管25に曲げモーメントを与えて、加熱冷却ユニット23により加熱された部分を曲げ変形させて鋼管25を予め設定された形状に曲げ加工するためのものである。   The clamp 22 holds both ends of the steel pipe 25 together with a first manipulator 24 described later, gives a bending moment to the steel pipe 25, and bends and deforms the portion heated by the heating / cooling unit 23 to preset the steel pipe 25. It is for bending into a formed shape.

[第1マニピュレータ24]
第1マニピュレータ24は、7軸の垂直多関節型ロボットであり、フロアに固定された基台30と、基台30から先端にかけて順々に第1構造材31,第2構造材32,第3構造材33,第4構造材34,第5構造材35,第6構造材36,フランジ37が第1〜7のアクチュエータ(ここでは、サーボモータを有して構成される)により形成される回転関節(第1〜7関節)を介して連結されている。
[First manipulator 24]
The first manipulator 24 is a seven-axis vertical articulated robot, and includes a base 30 fixed to the floor, and a first structural member 31, a second structural member 32, and a third in order from the base 30 to the tip. Rotation in which the structural member 33, the fourth structural member 34, the fifth structural member 35, the sixth structural member 36, and the flange 37 are formed by the first to seventh actuators (here, configured with a servo motor). It is connected via joints (first to seventh joints).

より詳細に説明すると、基台30とアーム構造材31とは、第1アクチュエータ(図示省略)を介して連結されており、第1アクチュエータの駆動により、アーム構造材31が回転するようになっている。アーム構造材31とアーム構造材32とは、第2アクチュエータ(図示省略)を介して連結されており、第2アクチュエータの駆動により、アーム構造材32が旋回するようになっている。   More specifically, the base 30 and the arm structure material 31 are connected via a first actuator (not shown), and the arm structure material 31 is rotated by driving the first actuator. Yes. The arm structure material 31 and the arm structure material 32 are connected via a second actuator (not shown), and the arm structure material 32 is turned by driving the second actuator.

アーム構造材32とアーム構造材33とは、第3アクチュエータ(図示省略)を介して連結されており、第3アクチュエータの駆動により、アーム構造材33が回転するようになっている。アーム構造材33とアーム構造材34とは、第4アクチュエータ(図示省略)を介して連結されており、第4アクチュエータの駆動により、アーム構造材34が旋回するようになっている。   The arm structure material 32 and the arm structure material 33 are connected via a third actuator (not shown), and the arm structure material 33 is rotated by driving the third actuator. The arm structure member 33 and the arm structure member 34 are connected via a fourth actuator (not shown), and the arm structure member 34 is turned by driving the fourth actuator.

アーム構造材34とアーム構造材35とは、第5アクチュエータ(図示省略)を介して連結されており、第5アクチュエータの駆動により、アーム構造材35が回転するようになっている。アーム構造材35とアーム構造材36とは、第6アクチュエータ(図示省略)を介して連結されており、第6アクチュエータの駆動により、アーム構造材36が旋回するようになっている。   The arm structure member 34 and the arm structure member 35 are connected via a fifth actuator (not shown), and the arm structure member 35 is rotated by driving the fifth actuator. The arm structure member 35 and the arm structure member 36 are connected via a sixth actuator (not shown), and the arm structure member 36 is turned by driving the sixth actuator.

アーム構造材36とフランジ37とは、第7アクチュエータ(図示省略)を介して連結されており、第7アクチュエータの駆動により、フランジ37が回転するようになっている。   The arm structural member 36 and the flange 37 are connected via a seventh actuator (not shown), and the flange 37 is rotated by driving the seventh actuator.

第1マニピュレータ24には、先端のフランジ37に鋼管25の他端側(一端側の反対側)を保持するエンドエフェクタ24Aが取り付けられており、第1マニピュレータ24が動作することにより鋼管25の他端側に3次元的に曲げモーメントを与えられるようになっている。   The first manipulator 24 is attached with an end effector 24A that holds the other end side (opposite side of one end side) of the steel pipe 25 to the flange 37 at the tip end. A bending moment can be given three-dimensionally to the end side.

なお、上述のように第1マニピュレータ24は7個のアクチュエータにより7つの自由度を有しているので、エンドエフェクタ24Aを並進3軸(X,Y,Z)及び回転3軸(θX,θY,θZ)の6自由度で動作させることができる。また、上述の6自由度に加えてさらに1自由度を有しているのでエンドエフェクタ24Aを6自由度で移動させながらも第1マニピュレータ24の各アーム構造材31〜36の姿勢を適宜変更させることができるので、各アーム構造材31〜36をコンパクトに折り畳んで、曲げ加工が施される鋼管25や加熱冷却ユニット23等の周囲の物体との干渉を避ける姿勢をとることができる。   As described above, since the first manipulator 24 has seven degrees of freedom by seven actuators, the end effector 24A is made to translate three axes (X, Y, Z) and three rotation axes (θX, θY, It can be operated with 6 degrees of freedom (θZ). In addition to the above-described six degrees of freedom, there is one degree of freedom, so that the posture of each arm structural member 31 to 36 of the first manipulator 24 is appropriately changed while the end effector 24A is moved at six degrees of freedom. Therefore, the arm structural members 31 to 36 can be folded in a compact manner so as to avoid interference with surrounding objects such as the steel pipe 25 and the heating / cooling unit 23 to be bent.

[加熱冷却ユニット23]
加熱冷却ユニット23は、鋼管25の送り方向(鋼管25が加熱冷却ユニット23に対して相対的に送られる方向であり、鋼管25の一端側から多端側に向かう方向である)について第1の位置Aよりも下流の第2の位置Bに配置されて、鋼管25の一部又は全部を加熱する加熱手段と、鋼管25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に配置されて、鋼管25における加熱手段により加熱された部分を冷却する冷却手段とにより構成されるものである。
[Heating and cooling unit 23]
The heating / cooling unit 23 is in the first position with respect to the feeding direction of the steel pipe 25 (the direction in which the steel pipe 25 is fed relative to the heating / cooling unit 23 and from the one end side toward the multi-end side of the steel pipe 25). A heating unit that is disposed at a second position B downstream of A and that heats part or all of the steel pipe 25; and a third position C downstream of the second position B in the feed direction of the steel pipe 25 The cooling means which is arrange | positioned and cools the part heated with the heating means in the steel pipe 25 is comprised.

また、加熱冷却ユニット23の一端側(上流側)近傍には、支持機構26が第2マニピュレータ29によって支持されている。支持機構26は、図4における支持手段2と同様に、回転可能に配置された2組の支持ローラにより構成されており、鋼管25を支持して鋼管25の自重等に起因する撓みを低減するようになっている。また、支持機構26は、鋼管25に与えられた負荷(モーメント負荷も含む)に対して、十分な反力を与えるようになっている。   A support mechanism 26 is supported by a second manipulator 29 in the vicinity of one end side (upstream side) of the heating / cooling unit 23. The support mechanism 26 is configured by two sets of support rollers that are rotatably arranged in the same manner as the support means 2 in FIG. 4, and supports the steel pipe 25 to reduce bending caused by the weight of the steel pipe 25 and the like. It is like that. Further, the support mechanism 26 applies a sufficient reaction force to the load (including moment load) applied to the steel pipe 25.

なお、今回の説明は、支持機構26が回転可能な2組の支持ローラにより構成される場合を例にとったが、被加工材を支持する機構を有すればよく、被加工材の寸法に合わせた孔型を油圧やエアーにより両側あるいは複数の方向により押し付ける方式のものとしても良い。   In addition, although the description this time has taken an example in which the support mechanism 26 is configured by two sets of rotatable support rollers, it is only necessary to have a mechanism for supporting the workpiece, and the dimensions of the workpiece can be reduced. It is good also as a thing of the system which presses the match | combined hole type | mold by both sides or several directions with hydraulic pressure or air.

なお、説明を簡略化するため、この説明では、加熱冷却ユニット23として一体に示すが、加熱手段及び冷却手段は独立した装置であることはいうまでもない。
加熱手段は、送られる鋼管25の一部又は全部を加熱するためのものであり、本発明では、加熱手段として、鋼管25の周囲に離れて配置される加熱コイルを有する誘導加熱装置(例えば高周波加熱装置)を用いる。この種の加熱コイルは、当業者にとっては周知慣用であるので、加熱コイルに関するこれ以上の説明は省略する。
In addition, in order to simplify description, in this description, although it shows integrally as the heating-cooling unit 23, it cannot be overemphasized that a heating means and a cooling means are independent apparatuses.
The heating means is for heating a part or all of the steel pipe 25 to be sent. In the present invention, as the heating means, an induction heating device (for example, a high frequency) having a heating coil arranged around the steel pipe 25 is provided. Use a heating device. Since this type of heating coil is well known to those skilled in the art, further description of the heating coil is omitted.

また、冷却手段は、鋼管25における加熱手段より加熱された部分を冷却するためのものである。本発明では、冷却手段として、鋼管25の外面に離れて配置される冷却水噴射ノズル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は、当業者にとっては周知慣用であるので、水冷装置に関するこれ以上の説明は省略する。   The cooling means is for cooling the portion of the steel pipe 25 heated by the heating means. In the present invention, a water cooling device having a cooling water injection nozzle disposed away from the outer surface of the steel pipe 25 is used as the cooling means. Since such a cooling water injection nozzle is well known to those skilled in the art, further explanation regarding the water cooling device is omitted.

また、加熱冷却ユニット23は、その配置位置を、クランプ22の位置に接近する位置へ変更しながら、曲げ部材21を製造すること、換言すれば、加熱冷却ユニット23は、その配置位置を、クランプ22に接近する位置へ変更する機能を有する。このため、本発明に係る曲げ加工装置20は、省スペース化が図られている。製品の形状にもよるが、例えば、加熱冷却ユニット23を軸方向へ移動することにより、従来の送り装置のスペースが不要になるため、設置スペースを約1/2〜2/3に抑制することができる。   In addition, the heating / cooling unit 23 manufactures the bending member 21 while changing its arrangement position to a position approaching the position of the clamp 22, in other words, the heating / cooling unit 23 determines the arrangement position of the clamp member 22. 22 has a function of changing to a position approaching 22. For this reason, the bending apparatus 20 according to the present invention saves space. Depending on the shape of the product, for example, by moving the heating / cooling unit 23 in the axial direction, the space for the conventional feeder becomes unnecessary, so the installation space is reduced to about 1/2 to 2/3. Can do.

[第2マニピュレータ29]
図1及び図2に示すように、第2マニピュレータ29は、6軸の垂直多関節型ロボットであり、フロアに固定された基台40と、基台40から先端にかけて順々に第1構造材41,第2構造材42,第3構造材43,第4構造材44,第5構造材(図示省略),フランジ(図示省略)が第1〜6のアクチュエータにより形成される回転関節(第1〜6関節)を介して連結されている。
[Second manipulator 29]
As shown in FIGS. 1 and 2, the second manipulator 29 is a 6-axis vertical articulated robot, and includes a base 40 fixed to the floor, and a first structural material in order from the base 40 to the tip. 41, the second structural member 42, the third structural member 43, the fourth structural member 44, the fifth structural member (not shown), and the flange (not shown) formed by the first to sixth actuators (the first joint). -6 joints).

また、第2マニピュレータ29のフランジには加熱冷却ユニット23を保持するためのエンドエフェクタ(図示省略)が取り付けられている。これにより、加熱冷却ユニット23は第2マニピュレータ29に支持されるとともに、第2マニピュレータ29の各アクチュエータの駆動により加熱冷却ユニット23を並進3軸(X,Y,Z)及び回転3軸(θX,θY,θZ)の6自由度で動作できるようになっている。   An end effector (not shown) for holding the heating / cooling unit 23 is attached to the flange of the second manipulator 29. As a result, the heating / cooling unit 23 is supported by the second manipulator 29, and the heating / cooling unit 23 is driven by the actuators of the second manipulator 29 so that the three-axis translation (X, Y, Z) and the three rotation axes (θX, Operation is possible with six degrees of freedom (θY, θZ).

[作用説明]
本発明に係る曲げ加工装置20は、以上のように構成される。次に、この曲げ加工装置20により、曲げ部材21を製造する状況を説明する。
[Description of operation]
The bending apparatus 20 according to the present invention is configured as described above. Next, a situation where the bending member 21 is manufactured by the bending apparatus 20 will be described.

図3(a)〜図3(d)は、いずれも、曲げ加工装置20により曲げ部材21を製造する状況を、経時的に示す説明図である。
まず、図3(a)に示すように、第1マニピュレータ24が図示省略のストッカにある鋼管25の他端側を保持して鋼管25を取り出し、鋼管25の一端側をクランプ22に保持させる。そして、第2マニピュレータ29が動作し、加熱冷却ユニット23を鋼管25の他端側の開始位置に位置決めする。
FIG. 3A to FIG. 3D are explanatory views showing the situation in which the bending member 21 is manufactured by the bending apparatus 20 over time.
First, as shown in FIG. 3A, the first manipulator 24 holds the other end side of the steel pipe 25 in a stocker (not shown), takes out the steel pipe 25, and holds the one end side of the steel pipe 25 on the clamp 22. Then, the second manipulator 29 operates to position the heating / cooling unit 23 at the start position on the other end side of the steel pipe 25.

なお、加熱冷却ユニット23の加熱コイルは、加熱対象が円形断面の鋼管25であるので、環状の外形を有する。このため、(i)鋼管25の一端側をクランプに保持させる前に第2マニピュレータ29を動作させて加熱コイルに鋼管25を通すか、あるいは、(ii)鋼管25の一端側をクランプに保持させた後に一旦第1マニピュレータ24を鋼管25から離して第2マニピュレータ29を動作させて加熱コイルに鋼管25を通すことが必要である。   The heating coil of the heating / cooling unit 23 has a circular outer shape because the heating object is the steel pipe 25 having a circular cross section. Therefore, (i) the second manipulator 29 is operated before the one end side of the steel pipe 25 is held by the clamp and the steel pipe 25 is passed through the heating coil, or (ii) the one end side of the steel pipe 25 is held by the clamp. After that, it is necessary that the first manipulator 24 is once separated from the steel pipe 25 and the second manipulator 29 is operated to pass the steel pipe 25 through the heating coil.

そして、第2マニピュレータ29は加熱冷却ユニット23をクランプ22側に移動させる。これと同時に加熱冷却ユニット23により鋼管25を部分的に急速に加熱及び冷却する。   And the 2nd manipulator 29 moves the heating / cooling unit 23 to the clamp 22 side. At the same time, the steel pipe 25 is partially and rapidly heated and cooled by the heating / cooling unit 23.

この際、図3(b)中に破線矢印で示すように、第1マニピュレータ24を動作させて鋼管25の他端側に予め教示された方向に負荷をかけて鋼管25に曲げモーメントを与えることにより、加熱冷却ユニット23により加熱された箇所が曲げ変形され、その後加熱冷却ユニット23の移動により曲げ変形された箇所が急速に冷却される。   At this time, as shown by a broken line arrow in FIG. 3B, the first manipulator 24 is operated to apply a load in the direction taught in advance to the other end side of the steel pipe 25 to give a bending moment to the steel pipe 25. Thus, the portion heated by the heating / cooling unit 23 is bent and deformed, and thereafter the portion bent and deformed by the movement of the heating / cooling unit 23 is rapidly cooled.

さらに、第2マニピュレータ29の動作により、加熱冷却ユニット23の配置角度を、鋼管25の主軸方向の変更に応じて、変更することにより、図3(b)に示すように、鋼管25に一回目の曲げ加工を行う。   Further, by changing the arrangement angle of the heating / cooling unit 23 according to the change in the main axis direction of the steel pipe 25 by the operation of the second manipulator 29, as shown in FIG. Bending is performed.

これによれば、加熱冷却ユニット23が鋼管25の他端側から一端側(クランプ22側)にかけて移動しながら鋼管25を加熱し、鋼管25の加熱箇所に応じて第1マニピュレータ24により鋼管25に曲げモーメントが与えられることで鋼管25を自由な方向に曲げ加工することができる。また、鋼管25の角度(主軸方向)の変更に応じて加熱冷却ユニット23の配置角度も変更されるので、第1マニピュレータ24の動作範囲を可及的抑制しながらも所望の曲げ加工を施すことができる。   According to this, the steel pipe 25 is heated while the heating / cooling unit 23 moves from the other end side to the one end side (clamp 22 side) of the steel pipe 25, and the first manipulator 24 changes the steel pipe 25 to the steel pipe 25 according to the heating location of the steel pipe 25. By applying a bending moment, the steel pipe 25 can be bent in any direction. Moreover, since the arrangement angle of the heating / cooling unit 23 is also changed according to the change of the angle (main axis direction) of the steel pipe 25, the desired bending process is performed while suppressing the operation range of the first manipulator 24 as much as possible. Can do.

次に、図3(b)に示すように、加熱冷却ユニット23の配置位置を、クランプ22の位置に接近する位置へ変更し、さらに、図3(c)及び図3(d)に示すように加熱位置を二次元又は三次元で変更するとともに第1マニピュレータ24の位置を二次元又は三次元で変更することによって、鋼管25に二回目の曲げ加工を行う。   Next, as shown in FIG. 3 (b), the arrangement position of the heating / cooling unit 23 is changed to a position approaching the position of the clamp 22, and further, as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d). The second bending process is performed on the steel pipe 25 by changing the heating position in two or three dimensions and changing the position of the first manipulator 24 in two or three dimensions.

これによれば、加熱冷却ユニット23の配置位置を、クランプ22側に接近する位置へ変更しながら二回目の曲げ加工を行うので第1マニピュレータ24の動作範囲を可及的抑制することができる。   According to this, since the second bending process is performed while changing the arrangement position of the heating / cooling unit 23 to a position approaching the clamp 22 side, the operation range of the first manipulator 24 can be suppressed as much as possible.

このため、本発明に係る曲げ加工装置20によれば、装置のコンパクト化及び設備コストの抑制と、第1マニピュレータ24及び第2マニピュレータ29の動作態様を精度良くすることにより、動作時の振動の抑制とを図ることができ、これにより、寸法精度が優れた曲げ部材21を高い生産性でかつ低コストで製造することができるようになる。   For this reason, according to the bending apparatus 20 according to the present invention, it is possible to reduce vibration during operation by reducing the size of the apparatus and reducing the equipment cost and by improving the operation modes of the first manipulator 24 and the second manipulator 29. Therefore, the bending member 21 having excellent dimensional accuracy can be manufactured with high productivity and at low cost.

このようにして、本発明によれば、曲げ加工装置20の全体の設置スペースの小型化を図りながら、特に特願2008−276494号により提案した発明における把持手段24の動作範囲を可及的抑制することによって装置のコンパクト化及び設備コストの抑制と、把持手段24の動作速度を可及的抑制することによる動作速度の変化及び動作時の振動の抑制とを図ることができ、これにより、寸法精度が優れた曲げ部材21を高い生産性でかつ、設備コストの上昇を可及的に抑制して、製造することができるようになる。   In this way, according to the present invention, the operating range of the gripping means 24 in the invention proposed in Japanese Patent Application No. 2008-276494 is suppressed as much as possible while reducing the overall installation space of the bending apparatus 20. By doing so, it is possible to reduce the size of the apparatus and the equipment cost, and to reduce the operating speed of the gripping means 24 as much as possible, thereby suppressing the change in the operating speed and the vibration during the operation. The bending member 21 having excellent accuracy can be manufactured with high productivity while suppressing an increase in equipment cost as much as possible.

このため、本発明によれば、例えば自動車用の、屈曲した形状を有する金属製の強度部材、補強部材又は構造部材を、優れた寸法精度で、かつ低コストで供給できる。   For this reason, according to the present invention, a metal strength member, reinforcement member or structural member having a bent shape, for example, for an automobile can be supplied with excellent dimensional accuracy and at low cost.

0 曲げ加工装置
1 鋼管
2 支持手段
3 送り装置
4 可動ローラーダイス
4a ロール対
5 高周波加熱コイル
6 水冷装置
8 曲げ部材
9 金属材
10 送り装置
11 加熱及び冷却装置
12 把持手段
13 曲げ部材
14 産業用ロボット
20 曲げ加工装置
21 曲げ部材
22 クランプ
23 加熱冷却ユニット(加熱手段,冷却手段)
24 第1マニピュレータ
25 鋼管
26 支持機構
29 第2マニピュレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 Bending apparatus 1 Steel pipe 2 Support means 3 Feeding device 4 Movable roller die 4a Roll pair 5 High frequency heating coil 6 Water cooling device 8 Bending member 9 Metal material 10 Feeding device 11 Heating and cooling device 12 Holding means 13 Bending member 14 Industrial robot 20 Bending device 21 Bending member 22 Clamp 23 Heating / cooling unit (heating means, cooling means)
24 first manipulator 25 steel pipe 26 support mechanism 29 second manipulator

Claims (1)

閉じた断面を有する中空の金属材の一端側を固定するクランプと、
前記金属材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された部分を冷却する冷却手段とを有する加熱冷却ユニットと、
前記金属材の他端側を保持し、前記金属材における前記加熱手段により加熱された高温部分に曲げモーメントを与える第1マニピュレータと、
前記金属材における、前記高温部分と前記一端側との間を支持して該金属材の撓みを低減するとともに該金属材に与えられる負荷に対して反力を与える支持機構と
前記加熱冷却ユニットを保持し、前記第1マニピュレータが前記曲げモーメントを与える際に、前記加熱冷却ユニットを前記金属材の所定の部位に移動させる第2マニピュレータとを有し、
第1マニピュレータは少なくとも6自由度を有し、前記金属材の前記他端部に並進3自由度及び回転3自由度の荷重を与えること、および
前記第2マニピュレータは、前記加熱手段及び前記冷却手段の配置位置を、前記他端側から前記一端側に接近する位置へ変更することを特徴とする曲げ加工装置。
A clamp for fixing one end of a hollow metal material having a closed cross-section;
A heating / cooling unit having heating means for heating the metal material, and cooling means for cooling a portion heated by the heating means;
A first manipulator that holds the other end of the metal material and gives a bending moment to a high-temperature portion heated by the heating means in the metal material;
A support mechanism for supporting a reaction force against a load applied to the metal material while supporting between the high temperature portion and the one end side in the metal material to reduce bending of the metal material ;
Wherein the heating and cooling unit holds, when the first manipulator providing the bending moment, have a second manipulator for moving the heating and cooling unit to a predetermined portion of said metal member,
The first manipulator has at least 6 degrees of freedom, and applies a load of translational 3 degrees of freedom and rotational 3 degrees of freedom to the other end of the metal material; and
The second manipulator changes the arrangement position of the heating means and the cooling means from the other end side to a position approaching the one end side .
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