KR101281291B1

KR101281291B1 - 굽힘가공제품의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR101281291B1
Application number: KR1020117009712A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 도미자와; 나오아키 시마다; 사부로 이노우에; 신지로 구와야마
Original assignee: 스미토모 고칸 가부시키가이샤; 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2013-07-03
Also published as: EP2368650A1; EP2368650A4; EA201170623A1; JP2013176808A; US20120175029A1; PL2368650T3; US20180043411A1; AU2009310951A1; CA2738377A1; BRPI0919912A8; JP6159748B2; EP2368650B1; BRPI0919912A2; CN102196869A; US10016802B2; PT2368650E; AU2009310951B2; CN105945104A; KR20110071100A; JPWO2010050460A1

Abstract

여러 갈래에 걸친 완곡 형상이 요구될 경우나 고강도의 금속재료의 굽힘가공이 필요할 경우에도, 높은 가공 정밀도를 확보할 수 있는 동시에, 금속재료의 표면 성상을 손상시키지 않고, 굽힘가공의 굽힘각도를 크게 할 수 있는 굽힘가공제품의 제조 방법을 제공한다.
강관 １을 그 긴쪽 방향에 전송하면서 제１의 위치 Ａ에서 지지하는 동시에, 제２의 위치 Ｂ에서 전송되는 강관１을 부분적으로 가열하고, 제３의 위치 Ｃ에서 강관１이 가열된 부분을 냉각시키는 동시에, 제３의 위치 Ｃ보다 하류의 영역 Ｄ에서, 강관１을 파지하는 파지수단 15의 위치를, 제３의 위치Ｃ보다 강관１의 전송 방향의 상류측의 공간을 포함하는 작업 공간내에서 강관１의 전송 방향을 포함하는 삼차원의 방향에 변경시키고, 강관１이 가열된 부분에 굽힘 모멘트(moment)를 부여하는 것에 의해, 삼차원으로 굴곡하는 굽힘가공부를, 긴쪽 방향에 향하여 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굽힘가공제품을 제조한다.

Description

굽힘가공제품의 제조 방법 및 제조 장치{METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING BENT PRODUCT}

본 발명은 굽힘가공제품의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 굽힘 방향이 ３차원적으로 변화되는 굽힘가공을 진행하여 제조되는 굽힘가공제품을 완곡각도가 높을 경우에도, 효율적이고도 뛰어난 치수정밀도로 제조할 수 있는 굽힘가공제품의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

최근, 지구환경에 대한 배려로부터 경량이면서 고강도의 구조용 금속재료가 요구된다. 자동차 차체에 대한 안전성 요구가 높아지고, 자동차부품의 경량화 및 고강도화에 대한 요구가 한층 더 높아지고 있다. 자동차용 부품 소재에는, 종래보다도 상당히 높은 레벨의 강도를 가질 것을 요구한다. 때문에, 예를 들면 인장강도가 780MPＡ이상, 더욱이는 900MPＡ이상의 고장력 강판이 자동차용 부품 소재로 많이 사용된다.

자동차용 부품의 구조에 대한 재검토가 소재의 고강도화에 따라 추진되고 있다. 예를 들면, 굽힘 방향이 ３차원적으로 다른 연속 굽힘을 진행하여 제조되는 굽힘가공제품을 고정밀도로 가공하기 위한 굽힘가공 기술의 개발이, 복잡한 형상을 가지는 고강도의 자동차용 부품을 제조하기 위하여 강하게 요구되고 있다.

도４, ５는 모두 본 출원인이 이러한 요구에 응하기 위하여 특허문헌 １에 의해 개시한 발명에 관련한 굽힘가공장치０의 개략을 나타내는 설명도이다.

전송장치 ３은 지지수단 ２에 의해 그 축방향에 이동 자유로 지지되는 금속재료１을 상류측에서 하류측에 향하여 전송한다. 지지수단２의 하류에 배치된 고주파 가열 코일 ５는, 금속재료１을 부분적으로 담금질이 가능한 온도 영역으로 급속히 가열한다. 고주파 가열 코일５의 하류에 배치되는 수냉장치 ６은 금속재료１을 급냉시킨다. 수냉장치 ６의 하류에 배치되는 가동 롤러다이스 ４는, 금속재료１을 전송하면서 지지가능한 트윈롤러４ａ를 적어도 １쌍을 가진다. 가동 롤러다이스４는 삼차원에서 이동함으로써, 금속재료１이 가열된 부분에 굽힘 모멘트(moment)를 부여하여 금속재료１에 굽힘가공을 진행한다.

굽힘가공장치０은, 충분한 굽힘가공 정밀도를 확보하면서 높은 작업 능률로 굽힘가공제품을 제조할 수 있다. 이 굽힘가공제품은 삼차원으로 굴곡하는 굽힘가공부와 담금질부를 긴쪽 방향 및/ 또는 이 긴쪽 방향과 교차하는 면내의 둘레방향에 향하여 단속적 또는 연속적으로 가질 수 있다. 이 굽힘가공장치０은, 이 굽힘가공제품을 충분한 굽힘가공 정밀도를 확보하면서 높은 작업 능률로 제조할 수 있다.

국제 공개 WO 2006/093006호

본 발명자들은 특허문헌 １에 의해 개시한 발명을 더 개량하기 위하여 예의검토(銳意檢討)를 거듭하였다. 도６은 특허문헌１에 의해 개시된 가공 방법을 개념적으로 나타내는 설명도이다. 도６에 나타낸바와 같이, 금속재료１은 ２쌍의 지지 롤 ２에 의하여 지지되면서 왼쪽 방향에 전송된다. 이 금속재료 １은, 고주파 가열 코일 ５에 의해 부분적으로 급속히 가열된 후에 수냉장치 ６에 의해 급속히 냉각됨으로써, 담금질을 포함하는 각종 열처리가 시행된다. 수냉장치 ６의 하류측에 배치된 가동 롤러다이스 ４는 시프트량Ｈ 및 틸트 각 θ로 삼차원으로 이동한다. 가동 롤러다이스４의 이 이동에 의하여 굽힘 모멘트가, 고주파 가열 코일 ５에 의해 가열된 열간부분 １ａ에 부여된다. 이 부분 １ａ는 굽힘 모멘트에 의해 변형됨으로 전송장치 ３에 의해 전송되는 금속재료１은 연속해서 굽힘가공이 진행된다.

본 발명자들은 이 굽힘가공법에 의하여 굽힘가공이 진행되는 제품의 치수 정밀도, 즉 가공 정밀도를 한층 더 향상시키기 위하여 여러번의 실험을 통하여 이 가공법의 가공 정밀도의 저하 원인을 조사하였다. 그 결과 아래에 열기한 지견을 얻었다.

(ａ)가공 및 냉각된 금속재료１은, 굽힘가공 시작 당초에는 가동 롤러다이스４와 선접촉하여 지지되기 때문에 가동 롤러다이스４와의 접촉 위치를 유지할 수 있다.

(ｂ)가동 롤러다이스４를 통과한 부분의 금속재료１에 작용하는 중력이 가공 진행에 따라 불가피하게 서서히 증가된다.

(ｃ)금속재료１은 이 중력의 증가에 따라 가동 롤러다이스４와 선접촉하는 위치를 중심으로 회전한다. 이 회전에 의하여 가열된 부분 １ａ에 여분(餘分) 변형이 발생하기 때문에 금속재료１의 가공 정밀도가 저하된다.

(ｄ)상기 중력 증가 뿐만 아니라 고주파 가열 코일５에 의한 가열의 불균일이나 수냉장치 ６에 의한 냉각의 불균일에 의한 금속재료 １의 열변형이나 금속재료 １의 소재의 불균일, 그리고 그 밖의 가공 조건의 미묘한 변동 등 여러가지 외란이 금속재료 １을 더 회전하게 하기 때문에, 금속재료１의 가공 정밀도가 더 저하된다.

(e)금속재료 １의 외란에 의한 회전은, 가동 롤러다이스４를 통과한 금속재료 １의 부분을, 추가하여 설치하는 가동롤러에 의해 지지 및 구속하여 억제할 수 있고 이렇게 함으로써 금속재료１의 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

(f)금속재료１을 큰 굽힘각도로 굽힘가공을 진행하는 것은, 가동 롤러다이스 ４와 기타 장치와의 간섭이 발생하기 때문에 불가능하고, 동시에 가동 롤러４ａ가 금속재료１의 표면과 강하게 접촉하기 때문에 금속재료１의 표면 성상(性狀)의 악화나 흠집이 발생하고 제품 수율(收率)이나 생산성이 저하된다.

본 발명자들은 이러한 지견(Ａ)~ (f)에 의하여, 특허문헌 １에 개시된 발명에는 이하에 열기한 과제 １∼５가 있음을 지견하였다.

(과제１) 가동 롤러다이스４가 삼차원에서 이동하여 금속재료１에 굽힘가공을 진행하면 가동 롤러다이스４의 롤러４ａ는 금속재료１의 표면에 선접촉한다. 이로하여 금속재료１의 표명 성상이 변화되거나 혹은 롤러４ａ의 표면에 흠집이 발생하기 때문에 롤러４ａ를 빈번히 교환할 필요가 생긴다.

(과제２) 가동 롤러다이스４의 롤러４ａ는 가동 롤러다이스４ 본체에 회전 자재로 지지되면서 금속재료１의 표면에 선접촉한다. 이로하여 금속재료１의 자중 등 외란의 영향에 의하여 금속재료１의 굽힘가공 정밀도가 저하되고 소망의 굽힘가공 정밀도를 얻을 수 없다.

(과제３) 가동 롤러다이스４의 롤러４ａ의 크기, 이 롤러４ａ에 부대하는 부품(클램프, 유압 실린더, 에어 실린더, 롤 처크, 하우징 등)의 크기, 가열 장치의 크기, 더욱이는 냉각 장치의 크기가 원인이 되여, 어떤 일정한 각도 이상의 굽힘각도의 굽힘가공을 금속재료１에 진행할 수 없다. 특히, 금속재료１의 굽힘 반경이 작을 경우에는, 가동 롤러다이스나 이 롤러에 부대하는 부분이 금속재료１과 간섭하기 쉬워져 가공을 진행할 수 없다.

(과제４) 가열된 금속재료１의 냉각 매체의 주성분은 일반적으로 물이기 때문에, 이 냉각 매체가 비산하고 가동 롤러다이스４의 접동부(摺動部)에 부착되고 이 접동부에 녹이 생기고 장치가 손상된다. 더욱이는, 산화물 (이하 "스케일" 이라고 부른다)이 가열된 금속재료１의 표면에 발생한다. 그리고 금속재료１의 표면에 형성된 스케일의 일부는, 그 다음 냉각 과정에서 냉각 매체속에 혼입되고 가동 롤러다이스４이나 그 접동부에 부착된다.

가동 롤러다이스４에 맞물리워 들어간 스케일은 롤러４ａ나 제품의 표면에 흠집을 남기는 원인이 된다. 롤러４ａ가 손상되면 주기적으로 제품에 흠집이 발생한다.

그리고 가동 롤러다이스４의 접동부는 정밀한 위치 결정 기구를 구성한다. 스케일이 가동 롤러다이스４의 접동부에 부착되어 흠집 등이 발생하면, 가동 롤러다이스４를 구성하는 기계부품 자체의 수명이 단축되는 동시에 정확한 위치 결정이 곤난해진다. 생산을 장시간 중단하여 빈번하게 정비를 실시하거나 접동부 전체를 보호커버로 덮는 등의 방진(防塵)대책을 실시할 필요가 있다.

(과제５) 자동차나 자동차 차체 구성부품은, 자동차의 조립 정밀도의 향상의 관점으로부터 보다 높은 치수정밀도 향상이 요구되고 있다. 특히 자동차 차체의 조립 생산성의 향상, 자동차차체의 강성 향상, 더욱이는 자동차 차체의 진동이나 소음 억제의 관점으로부터 구래의 스폿 용접에 대체하여 레이저 용접이 채용되기 시작하고 있다. 레이저 용접에 제공되는 구성부품은, 레이저의 초점 심도를 확실하게 얻기 위하여 스폿 용접에 제공되는 구성부품보다도 높은 치수 정밀도가 요구된다. 때문에 특허문헌 １에 의해 개시된 발명에 의해 제조되는 부품은 치수 정밀도를 더 높일 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 금속재료의 굽힘가공시에 여러 갈래에 걸친 완곡 형상이 요구될 경우, 더욱이는 고강도 금속재료의 굽힘가공이 필요할 경우에, 금속재료의 표면 성상을 손상시키지 않고 높은 가공 정밀도를 확보하는 동시에 굽힘가공의 굽힘각도를 크게 확보할 수 있는, 작업 능률이 뛰어난 굽힘가공제품의 제조 방법 및 제조 장치를 제공함에 있다.

본 발명은, 닫힌 단면 형상을 가지고 있는 장척 금속재료를 그 긴쪽 방향에 전송하면서 제１의 위치에서 지지하는 동시에, 이 금속재료의 전송 방향에 대하여 제１의 위치보다 하류의 제２의 위치에서 전송되는 금속재료를 부분적으로 가열하고, 금속재료의 전송 방향에 대하여 제２의 위치보다 하류의 제３의 위치에서 제２의 위치에서 가열된 부분을 냉각시키는 동시에, 금속재료의 전송 방향에 대하여 제３의 위치보다 하류의 영역에서, 금속재료를 파지하는 파지수단의 위치를, 제３의 위치보다 상기 금속재료의 전송 방향의 상류측의 공간을 포함하는 작업 공간내에서 적어도 금속재료의 전송 방향을 포함하는 삼차원의 방향에 변경하여, 금속재료의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하는 것에 의해, 삼차원으로 굴곡하는 굽힘가공부를 긴쪽 방향에 향하여 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굽힘가공제품을 제조하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법이다.

다른 관점으로는, 본 발명은 닫힌 단면 형상을 가지고 있는 장척 금속재료를 그 긴쪽 방향에 보내기 위한 전송장치와, 전송되는 금속재료를 제１의 위치에서 지지하기 위한 지지 장치와, 전송되는 금속재료를 금속재료의 전송제１의 위치보다 하류의 제２의 위치에서 부분적으로 가열하기 위한 가열 장치와, 전송되는 금속재료를 금속재료의 전송 방향에 대하여 제２의 위치보다 하류의 제３의 위치에서 제２의 위치에서 가열된 부분을 냉각하기 위한 냉각 장치와, 전송되는 금속재료를, 금속재료의 전송 방향에 대하여 제３의 위치보다도 하류의 영역에서 파지하면서 제３의 위치보다 상기 금속재료의 전송 방향의 상류측의 공간을 포함하는 작업 공간내에서 적어도 금속재료의 전송 방향을 포함하는 삼차원의 방향에 이동하여, 금속재료의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하기 위한 파지수단을 조합시켜서 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치다.

본 발명에 의하면, 여러 갈래에 걸친 완곡 형상이 요구되고, 굽힘 방향이 삼차원적으로 다른 굽힘을 진행하여 굽힘가공제품을 제조할 경우에도, 더욱 높은 강도의 금속재료의 굽힘가공이 필요한 경우에도, 고강도이며 형상 동결성이 좋고 소정의 경도 분포를 가지는 동시에 소망의 치수 정밀도를 가지는 굽힘가공제품을 효율적이고도 싼 값으로 제조할 수 있다.

그리고 본 발명은, 예를 들면 다관절형 로봇 등에 의해 지지되는 파지수단 혹은 다관절형 로봇 등과 일체 구조로 되는 파지수단에 의해 금속재료를 파지하여 금속재료에 굽힘가공을 진행한다. 이렇게 함으로써 굽힘가공의 각도를 크게 할 수 있고 표면 성상이나 표면 흠집을 억제할 수 있으며 또한 굽힘가공 정밀도를 확보할 수 있는 동시에 작업 능률이 뛰어난 굽힘가공이 가능하게 된다.

이렇게 하여, 본 발명에 의하면, 예를 들면 더욱 고도화하는 예를 들면 자동차용 굽힘가공제품의 굽힘가공 기술로 널리 적용할 수 있다.

도１은 본 발명의 1실시예의 굽힘가공제품의 제조장치의 구성을 간략화하여 개념적으로 나타내는 설명도이다.
도２는 관절형 로봇을 이용한 제조장치의 구성을 개념적으로 나타내는 설명도이다.
도３은 이 관절형 로봇을 나타내는 설명도이다.
도４는 본 출원인이 특허문헌 １에 의해 개시한 발명에 관련한 굽힘가공장치의 개략을 나타내는 설명도이다.
도５는 본 출원인이 특허문헌 １에 의해 개시한 발명에 관련한 굽힘가공장치의 개략을 나타내는 설명도이다.
도６은 특허문헌 １에 의해 개시한 가공 방법을 개념적으로 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도１은, 본 발명의 일 실시예의 굽힘가공제품의 제조 장치 10의 구성을 간략화하여 개념적으로 나타내는 설명도이다.

도1에 나타낸 바와 같이, 이 제조장치 10은 전송장치 11과 지지장치 13과 고주파 가열 장치 14와 냉각장치 16과 파지수단 15를 구비하며, 아래에 이들 구성 요소를 설명한다.

[전송장치11]

전송장치 11은 닫힌 단면 형상을 가지는 장척 금속재료１을 그 긴쪽 방향에 전송한다.

이 전송장치 11로는 전동서보 실린더(Servo Cylinders)를 이용한 타입이 예시된다. 전송장치 11은 특정한 형식에 한정할 필요는 없고, 볼스크류를 이용한 타입이나 타이밍 벨트나 체인을 채용한 타입 등 이러한 종류의 전송장치로 공지된 것이면 마찬가지로 이용할 수 있다.

또한, 도１에 나타낸 본 발명에서는, 금속재료１이 원형의 횡단면형상을 가지는 강관인 경우를 예로 들고 있지만, 본 발명은 금속재료１이 강관인 경우에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 직사각형, 타원형, 장원형, 다각형, 다각형과 원의 조합, 또는 다각형과 타원의 조합의 횡단면형상을 가지는 중공(中空) 금속재료에 대해서도, 강관과 마찬가지로 적용 가능하다.

금속재료１은, 파지부 12로 보유되고 전송장치 16에 의해 소정의 전송 속도로 축방향(긴쪽 방향)에 전송된다. 이 파지부 12는 금속재료１의 전송을 진행하기 위하여 금속재료１을 보유하는 역할을 하지만, 지지장치 13이 있을 경우에는 생략해도 된다.

[지지장치13]

지지 장치 13은, 전송장치 11에 의해 그 축방향에 전송되는 금속재료１을 제１의 위치 Ａ에서 이동 자유로 지지한다.

이 종류의 지지장치 13으로 고정 가이드를 이용하는 것이 예시되지만, 특정한 형식에 한정할 필요는 없다. 지지장치 13은, 마주향하여 배치되는 한 쌍 혹은 한 쌍 이상의 종동 롤을 이용하는 것도 가능하고, 이 종류의 지지 장치로 공지된 것이라면 마찬가지로 이용할 수 있다.

금속재료１은, 지지장치 13의 설치 위치 Ａ를 통과하여 축방향에 전송된다. 단, 지지 장치 13으로서 도１에 나나낸 파지부 12로 대용해도 된다.

[고주파 가열 장치14]

고주파 가열 장치 14는, 전송되는 금속재료 16의 전송 방향에 대하여 제１의 위치 Ａ보다 하류에 위치하는 제２의 위치 Ｂ에서, 전송되는 금속재료１을 부분적으로 가열한다.

고주파 가열 장치 14로는, 금속재료１을 고주파 유도 가열할 수 있는 코일을 가지고 있는 것을 이용하면 좋다. 고주파 가열 장치 14는, 이 종류의 고주파 가열 장치로서 공지의 것이라면 마찬가지로 이용할 수 있다.

금속재료1의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관한, 금속재료 1에 대한 고주파 가열 장치 14의 가열 코일의 거리를 변경 함으로써, 전송되는 금속재료１의 일부를 그 둘레방향에 불균일하게 가열할 수 있다.

고주파 가열 장치 14의 상류측에 적어도 １개 이상 설치되는 금속재료１의 여열수단을 병용함으로써, 금속재료１을 복수회 가열할 수 있다.

그리고, 고주파 가열 장치 14의 상류측에 적어도 １개이상 설치되는 금속재료１의 예열수단을 병용함으로써, 전송되는 금속재료１의 일부를 그 둘레방향에 불균일하게 가열할 수도 있다.

금속재료１은 고주파 가열 장치 14에 의해, 부분적으로 급속히 가열된다.

[냉각 장치16]

냉각 장치 16은, 금속재료１의 전송 방향에 대하여 제２의 위치Ｂ보다 하류의 제３위치 Ｃ에서, 전송되는 금속재료１을, 제２위치 Ｂ에서 가열된 부분을 냉각한다. 금속재료１은 위치Ｂ∼위치Ｃ사이에서 고온으로 가열되므로 변형 저항이 대폭 저하된 상태에 있다.

냉각 장치 16로서는, 소망의 냉각 속도를 얻을 수 있는 것이면 되고, 특정한 방식의 냉각 장치에 한정할 필요는 없다. 일반적으로는, 냉각수를 금속재료１의 외주면의 소정의 위치에 분사하는 것에 의해 금속재료１을 냉각하는 수냉장치를 이용하는 것이 예시된다.

냉각수는, 도１에 나타낸 바와 같이, 금속재료１이 전송되어 나가는 방향에 향하여 경사지게 내뿜는 동시에, 금속재료１의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관련한, 이 금속재료１에 대한 냉각 수단의 거리를 변경 함으로써, 이 금속재료１이 가열되는 축방향의 영역을 조정할 수 있다.

금속재료１은, 냉각 장치 16에 의해, 고주파 가열 장치 14에 의해 가열된 부분이 급속히 냉각된다.

[파지수단15]

파지수단 15는, 금속재료１의 전송 방향에 대하여 제３의 위치Ｃ보다 하류의 영역 Ｄ에서, 전송되는 금속재료１을 파지하면서, 제３의 위치Ｃ보다 금속재료１의 전송 방향의 상류측의 공간을 포함하는 작업 공간내에서, 적어도 금속재료１의 전송 방향을 포함하는 삼차원의 방향에 이동함으로써, 금속재료１의 고주파 가열 장치 14에 의해 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하기 위한 것인다. 파지수단으로서는, 일반적으로는 처크 기구를 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 삼차원으로 이동 자재인 파지수단을 ２차원으로 이동시키는 것은 당연히 가능한 것이며, 이리 함으로써, 굽힘 방향이 ２차원적으로 다른 굽힘가공을 진행하여 굽힘가공제품, 예를 들면 S자형 완곡과 같은 금속재료의 굽힘 방향이 ２차원적으로 다른 굽힘가공제품을 제조하는 것도 가능하다.

이 작업 공간이라는 것은, 식(１), (２), (３)에 의해 규정되는 삼차원 공간을 가리킨다.

단, 식(１)∼ (３)에서, Ｄ는 굽힘가공제품의 최소 외형 치수(mm)를 의미하고, Rmin은 굽힘가공제품의 최소 곡률반경(mm)을 의미하고, x, ｙ, θ: 상기 제２의 위치를 원점으로 하는 원주좌표계이며, 금속재료의 순간적인 전송 방향을 x의 정방향으로 하고 x와 수평면내에서 직교하는 방향을 ｙ로 하고 둘레방향의 각도를 θ로 한다.

파지수단 15가, 이 작업 공간내에서 삼차원의 방향으로 이동함으로써, 금속재료１에 굽힘가공을 진행하여, 굽힘가공부를 긴쪽 방향에 향하여 단속적 또는 연속적으로 구비하는 소망의 형상의 굽힘가공제품을 제조할 수 있다. 한편, 작업 공간은 기술적 사상에 근거하는 공간이기때문에, 제조 라인 등 작업이 고정되어 있을 경우에는 임의로 설치할 수 있는 유형물이 존재해도 된다.

파지수단 15는, 주상(柱狀)의 외형을 가지고 있는 본체 １7과, 이 본체 １7을 탑재하는 동시에 금속재료１의 전송 방향과 직교하는 방향(도１의 상하 방향)에 자재로 이동하게 제２의 기반 １9에 전송 방향에 이동 자유로 배치되는 제２의 기반 １9에 의해 구성되는 이동기구 20을 구비한다.

제１의 기반 １8의 이동, 제２의 기반의 이동은 모두 볼스크류 및 구동 모터를 이용하여 진행된다. 이 이동기구 20에 의하여 본체17은 수평면내에서 ２차원 이동 자유로 구성된다.

본체 17은, 금속재료１의 외주면에 따르는 형상의 내주면을 가지고 있는 중공체(中空體)에 의해 구성되며, 이것에 의해, 금속재료１의 선단부의 외면에 맞닿게 배치되어 금속재료１을 파지한다.

또한, 본체 １7은 도１에 나타낸 예와는 달리, 금속재료１의 내주면에 따르는 형상의 외주면을 가지고 있는 통체(筒體)에 의해 구성되어도 되고, 이 경우에는 본체 １7은 금속재료１의 선단부의 내부에 삽입하여 배치되는 것에 의해 금속재료１을 파지할 수 있다.

그리고, 도１에 나타낸 이동기구 20을 대체하여 적어도 １축 이상의 축주변에 회동 가능한 관절을 가지고 있는 관절형 로봇을 이용하여 본체 １7을 지지하도록 하여도 된다. 도２는 이 관절형 로봇 21을 이용한 제조 장치 10-１의 구성을 개념적으로 나타내는 설명도이고, 도３은 이 관절형 로봇 21을 나타내는 설명도이다.

이 관절형 로봇 21을 이용함으로써, 간단히 본체 １7을 적어도 금속재료１의 전송 방향을 포함하는 삼차원 방향에 이동 자유로 지지할 수 있다.

다음에, 이 제조 장치 10에 의해 삼차원으로 굴곡하는 굽힘가공부를, 긴쪽 방향에 향하여 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굽힘가공제품을 제조하는 상황을 설명한다.

우선, 닫힌 단면 형상을 가지고 있는 장척 금속재료１을, 지지 장치 13에 의하여 제１의 위치 Ａ에서 지지함과 동시에 전송장치 11에 의하여 그 긴쪽 방향에 전송한다.

다음에, (ａ)금속재료１의 전송 방향에 대하여 제１의 위치 Ａ보다 하류의 제２의 위치 Ｂ에서 고주파 가열 장치 14에 의하여, 전송되는 금속재료１을 부분적으로 가열하는 것, (ｂ)금속재료１의 전송 방향에 대하여 제２의 위치 Ｂ보다 하류의 제３의 위치Ｃ에서 냉각 장치 16에 의하여 제２의 위치 Ｂ에서 가열된 부분을 냉각시키는 것, 및 (ｃ)금속재료１의 전송 방향에 대하여 제３의 위치 Ｃ보다 하류의 영역 Ｄ에서, 금속재료１을 파지하는 파지수단 15의 위치를, 제３의 위치 Ｃ보다 금속재료１의 전송 방향의 상류측 공간을 포함하는 작업 공간내에서, 적어도 금속재료１의 전송 방향을 포함하는 삼차원의 방향에 변경하여, 금속재료１의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하는 것을, 목표로 하는 제품 형상에 맞춰서 계속하여 진행한다.

이렇게 함으로써, 상기 굽힘 모멘트에 의하여 진행되는 굽힘가공에 의해 형성되는 삼차원으로 굴곡하는 굽힘가공부를, 긴쪽 방향에 향하여 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굽힘가공제품이 연속적으로 제조된다.

이 경우에, 제２의 위치 Ｂ에서 금속재료１을 부분적으로 담금질이 가능한 온도로 가열하는 동시에, 제３의 위치 Ｃ에서 소정의 냉각 속도로 냉각함으로써, 금속재료１의 일부분 피가열부를 담금질할 수 있고, 이렇게 함으로써, 이 굽힘가공제품은 적어도 긴쪽 방향 및/ 또는 해당 긴쪽 방향과 교차하는 단면내의 외둘레방향에 향하여, 단속적 또는 연속적으로 담금질부를 가지는 것도 가능하다.

이 제조 장치 10을, (ａ) 전봉강관(電縫鋼管) 제조 라인을 구성하는 띠상강판을 연속적으로 내보내는 언코일러와, 연속적으로 내보지는 띠상강판을 소정의 단면 형상의 관으로 형성하는 형성 수단과, 맞놓인 띠상강판의 양측 테두리를 용접하여 연속하는 관을 형성하는 용접 수단과, 용접 비드 절삭 및 필요에 응하여 포스토어닐이나 사이징하는 후처리수단을 구비하는 굽힘가공제품의 연속 제조 장치의, 이 후처리수단의 출측에 배치할 것, 또는

(ｂ) 롤 포밍라인을 구성하는 띠상강판을 연속적으로 내보내는 언코일러와, 연속적으로 내보지는 띠상강판을 소정의 단면 형상으로 형성하는 형성 수단을 구비하는 굽힘가공제품의 연속 제조 장치의, 이 형성 수단의 출측에 배치하는 것

에 의하여 굽힘가공제품을 연속적으로 제조할 수 있다.

본 발명에 의하면, 여러 갈래에 걸친 완곡 형상이 요구되고, 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 굽힘을 진행하여 굽힘가공제품을 제조하는 경우에도, 더욱 높은 강도의 금속재료의 굽힘가공이 필요한 경우에도, 고강도이며 형상 동결성이 좋고 소정의 경도 분포를 가지는 동시에 소망의 치수정밀도를 가지고 있고, 그리고 긴쪽 방향에로의 곡률반경이 일정하지 않고, 긴쪽 방향에 적어도 두개의 서로 다른 곡률반경 부분을 가지는 굽힘가공제품을, 효율적이고도 싼 값으로 제조할 수 있다.

그리고, 예를 들면 다관절형 로봇 등에 의해 지지되는 파지수단에 의하여 금속재료를 파지하여 금속재료에 굽힘가공을 진행하기 때문에, 굽힘가공의 각도를 크게 확보할 수 있고, 표면성상이나 표면 흠집을 억제할 수 있고, 또한 굽힘가공 정밀도를 확보할 수 있는 동시에, 작업 능률에 뛰어난 굽힘가공이 가능하게 된다.

０ 굽힘가공장치
１ 금속재료
２ 지지 수단
３ 전송 장치
４ 가동 롤러다이스
４ａ 트윈롤
５ 고주파 가열 코일
６ 수냉장치
10, 10-１ 제조 장치
11 전송장치
12 파지부
13 지지 장치
14 고주파 가열 장치
15 파지수단
16 냉각 장치
17 본체
18 제１의 기반
19 제２의 기반
20 이동기구

Claims

닫힌 단면 형상을 가지고 있는 장척 금속재료를 그 긴쪽 방향으로 전송하면서 제１의 위치에서 지지하는 동시에,
해당 금속재료의 전송 방향에 대하여 상기 제１의 위치보다 하류의 제２의 위치에서 전송되는 금속재료를 부분적으로 가열하고, 금속재료의 전송 방향에 대하여 상기 제２의 위치보다 하류의 제３의 위치에서 상기 제２의 위치에서 가열된 부분을 냉각시키는 것과 더불어, 금속재료의 전송 방향에 대하여 상기 제３의 위치보다 하류의 영역에서, 상기 금속재료를 파지하는 파지수단인 처크 기구의 위치를, 상기 제３의 위치보다 상기 금속재료의 전송 방향의 상류측 공간을 포함하는 작업 공간내에서 적어도 금속재료의 전송 방향을 포함하는 삼차원의 방향으로 변경하여, 상기 금속재료의, 냉각이 이루어지기 전의 상기 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하는 것에 의해,
삼차원으로 굴곡하는 굽힘가공부를, 긴쪽 방향으로 향하여 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굽힘가공제품을 제조하는 것
을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 작업 공간은, 아래의 식 (１),(２) , (３)에 의해 규정되는 삼차원 공간인 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.

단, 식(１)∼ (３)에서,
Ｄ: 상기 굽힘가공제품의 최소 외형치수(mm)
Rmin: 상기 굽힘가공제품의 최소 곡률반경(mm)
x, ｙ, θ : 상기 제２의 위치를 원점으로 하는 원주좌표계이며, 상기 금속재료의 순간적인 전송 방향을 x의 정방향으로 하고 x와 수평면내에서 직교하는 방향을 ｙ로 하고 둘레방향의 각도를 θ로 한다.
제1항에 있어서, 상기 굽힘가공제품은, 상기 긴쪽 방향에 적어도 두개의 서로 다른 곡률반경 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속재료는, 원형, 직사각형, 타원형, 장원형, 다각형, 다각형과 원의 조합, 또는 다각형과 타원의 조합으로 이루어지는 횡단면형상을 가지는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 파지수단인 처크 기구는, 상기 금속재료의 선단부의 내부에 삽입하여 배치되는 것에 의해 상기 금속재료를 파지하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 파지수단인 처크 기구는, 상기 금속재료의 선단부의 외면에 맞닿아 배치되는 것에 의해 상기 금속재료를 파지하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 전송되는 상기 금속재료는, 상기 제２의 위치에서 부분적으로 담금질이 가능한 온도로 가열되는 동시에 상기 제３의 위치에서 냉각되는 것에 의해, 그 일부를 담금질할 수 있는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 굽힘가공제품은, 적어도 긴쪽 방향 또는 이 긴쪽 방향과 교차하는 단면내의 외둘레방향 중 적어도 어느 하나를 향하여, 단속적 또는 연속적으로 담금질부를 가지는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
닫힌 단면 형상을 가지고 있는 장척 금속재료를 그 긴쪽 방향으로 보내기 위한 전송장치와,
전송되는 상기 금속재료를 제１의 위치에서 지지하기 위한 지지 장치와,
전송되는 상기 금속재료를 금속재료의 전송 방향에 대하여 상기 제１의 위치보다 하류의 제２의 위치에서 부분적으로 가열하기 위한 가열 장치와,
전송되는 금속재료를, 금속재료의 전송 방향에 대하여 상기 제２의 위치보다 하류의 제３의 위치에서 상기 제２의 위치에서 가열된 부분을 냉각하기 위한 냉각 장치와,
전송되는 금속재료를, 금속재료의 전송 방향에 대하여 상기 제３의 위치보다 하류의 영역에서 파지하면서, 상기 제３의 위치보다 상기 금속재료의 전송 방향의 상류측의 공간을 포함하는 작업 공간내에서 적어도 금속재료의 전송 방향을 포함하는 삼차원의 방향으로 이동하는 것에 의해, 상기 금속재료의 상기 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하기 위한 파지수단인 처크 기구
를 조합시켜서 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치.