KR20090130239A - 굽힘가공제품의 제조 방법, 제조 장치 및 연속 제조 장치 - Google Patents

굽힘가공제품의 제조 방법, 제조 장치 및 연속 제조 장치 Download PDF

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나오아키 시마다
후미히코 기쿠치
신지로 구와야마
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수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드
스미토모 고칸 가부시키가이샤
스미킨 플랜트 가부시키가이샤
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Abstract

금속재를 3차원적으로 굽힘가공하는 가공 방법 및 장치를 제공한다.
지지 수단에 의해 지지되는 금속재를 상류에서 하류를 향하여 송출하면서 지지 수단의 하류에서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공 방법을 이용하여 3차원으로 굴곡하는 굽힘가공부와 담금질부를 단속적으로 가지는 굽힘가공제품을 제조한다. 지지 수단의 하류에서 금속재의 가열 수단에 의해 금속재의 일부를 가열하고 가열 수단의 하류에 배치되어 가열 수단에 의해 가열된 금속재를 축방향으로 송출하는 복수의 롤을 가지고 있는 가동 롤러 다이스의 위치를 3차원에서 변경함으로써, 금속재에서의 가열 수단에 의해 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하여 굽힘가공을 행하고, 가열 수단과 가동 롤러 다이스와의 사이에 배치되는 냉각 수단을 통해, 가열 수단에 의해 가열된 부분에 냉각 매체를 내뿜으로써 금속재를 담금질하고, 가동 롤러 다이스를 통과한 부분의 금속재를 지지함으로써 굽힘가공에 의한 성형품의 오차를 억제한다.

Description

굽힘가공제품의 제조 방법, 제조 장치 및 연속 제조 장치{MANUFACTURING METHOD, MANUFACTURING APPARATUS AND CONTINUOUS MANUFACTURING APPARATUS FOR BENT PRODUCTS}
본 발명은, 굽힘가공제품의 제조 방법, 제조 장치 및 연속 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예를 들면 S자형 굽힘처럼 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 굽힘가공, 또는 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 굽힘가공을 행하여 제조되는 굽힘가공제품을 효율적이고도 고정밀도로 제조 가능한 제조 방법, 제조 장치 및 연속 제조 장치에 관한 것이다.
최근에 구조용 금속재로서 지구환경에 대한 배려로부터, 경량이면서도 고강도의 재료가 수요된다. 예를 들면, 자동차에서는 차체에 대한 안전성 요구가 높아지고, 자동차 부품의 경량화 및 고강도화에 대한 요구가 한층 더 강해지고 있고, 연료비 향상이나 충돌 안전성의 향상 등의 관점으로부터 자동차용 부품의 개발이 추진된다. 이러한 요구에 대응하기 위하여 종래보다도 상당히 높은 레벨의 강도를 가지고 있는 고강도의 소재, 예를 들면 인장강도가 780MPa이상, 또한 900MPa이상이라고 하는 고장력 강판이 많이 이용된다.
한편, 이러한 소재의 고강도화에 동반하여 자동차용 부품의 구조에 대한 재 검토도 추진되고 있다. 예를 들면, 다양한 자동차용 부품에 적용하기 위하여 다기에 걸친 굽힘 형상, 예를 들면 S자형과 같은 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 연속 굽힘 또는 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 연속 굽힘을 행하여 제조되는 굽힘가공제품을 고정밀도로 가공하기 위한 굽힘가공 기술의 개발도 강하게 요구되고 있다.
이러한 요구에 응하기 위하여, 예를 들면 특허문헌 1에는 금속관 등 피가공재의 선단측을 회전 자재의 암에 의해 보유하고 금속재의 일부를 가열 장치를 통해 가열하면서 이 가열부를 적당히 이동하여 굽힘 변형시키고, 그 후 냉각하여 금속관 등을 열처리하면서 굽힘가공하는 방법에 관련한 발명이 개시된다. 그리고, 특허문헌 2에는, 금속관의 가열부에 비틀림력 및 굽힘력을 부여하여 금속관을 비틀면서 굽힘 변형시킴으로써 금속관 등을 열처리하면서 굽힘가공하는 방법에 관한 발명이 개시된다.
굽힘가공제품의 경량화도 고려하면 그 인장강도를 900MPa 이상으로 설정하는 것이 바람직하며, 1300MP이상으로 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 경우 지금까지는 특허문헌1,2에 의해 개시되는 바와 같이, 인장강도가 500~700MPa정도의 소관을 출발재료로서 굽힘 가공을 행한 후, 열처리에 의하여 강도를 상승시킴으로써 소망의 고강도를 가지는 굽힘가공제품을 제조하고 있다.
그런데, 특허문헌1,2에 의해 개시되는 발명은, 모두 이른바 클립 굽힘 가공에 속하는 가공 방법에 관한 것이며, 어느 발명을 실시함에 있어서도 피가공재의 선단부를 회전자재의 암에 의해 클립할 필요가 있다. 이 때문에 피가공재의 송출 속도를 고속화할 수 없고, 게다가 암에 의한 피가공재의 유지를 다시 반복할 때마 다 암을 원위치에 돌려놓을 필요가 있으므로, 피가공재의 송출 속도가 크게 변동하기때문에 냉각속도를 복잡하게 제어하는 것이 어렵게 되며, 소망의 담금질 정밀도를 확보할 수 없다. 이 때문에 불균일한 일그러짐이 발생하게 되는 가열이나 냉각의 속도를 복잡하게 제어하지 않으면 안 되며, 소정의 담금질 정밀도를 확보할 수 없다. 이 때문에 굽힘 가공형상에 격차가 발생함과 더불어 특히 고강도재의 경우에는 잔류응력에 동반하는 늦은 파괴가 발생하며, 높은 신뢰성을 요구하는 자동차 차체용 강도부재를 제조하는 것은 어렵다.
특허문헌3에서는 지지수단에 의해 지지되는 피가공재를 상류측에서 하류측으로 향하여 송출장치에 의해 송출하면서 이 지지수단의 하류에서 굽힘 성형하는 굽힘 가공에 의거함과 더불어, 눌러 굽힘 롤러를 3차원 방향으로 이동자재로 지지하는 고주파 가열 굽힘장치에 관련된 발명이 개시되어 있다. 특허문헌3에 의해 개시되는 고주파 가열 굽힘장치에 의하면, 눌러 굽힘 롤러를 피가공재를 넘어 반대방향의 피가공재의 측면으로 이동시켜, 그 측면에 당접시켜 굽힘 가공하기에, 예를 들어 S 자형 굽힘과 같이 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 연속 굽힘인 경우이더라도, 피가공재를 180도 회전시키는 절차작업을 행할 필요가 없고, 효율적으로 굽힘 가공을 행하는 것이 가능하다.
하지만 특허문헌3에 의해 개시되는 고주파 가열 굽힘장치에는, 피가공재의 양측면을 클램프하는 수단이 없다. 이 때문에 고주파에 의한 가열후의 냉각에 의한 잔류응력에 기인하여 변형이 발생하기 쉽게 되기 이 때문에 소정의 치수정밀도를 확보하는 것이 어렵게 되며, 가공속도가 제약됨과 더불어 굽힘 가공도를 높이는 것 이 어렵다.
특허문헌4에서는 상술한 클립 굽힘 가공이나 고주파 가열 굽힘장치의 눌러 굽힘 롤러로 바꾸어서 고정하여 배치되는 고정다이와, 3차원 방향으로 이동자재로 배치되는 가동 자이로다이를 이간하여 설치해 놓고, 또한 가동 자이로다이에 의한 굽힘 가공의 곡률에 따른 온도로 금속부재를 가열하는 가열수단을 구비하는 굽힘 가공장치에 관련된 발명이 개시되어 있다.
특허문헌4에 의해 개시된 굽힘 가공장치를 구성하는 고정다이 및 가동 자이로다이는 모두 피가공재인 금속재를 회전가능하게 보유하는 것은 아니다. 이 때문에 고정다이 및 가동 자이로다이의 어느쪽의 표면에도 금속재의 보유에 동반하여 소성 흠이 발생하기 쉽다. 또한 특허문헌4에 의해 개시된 굽힘 가공장치는 고정다이 및 가동 자이로다이에 냉각유체를 송출하고, 이러한 다이의 강도저하나 열팽창에 의한 가공정밀도의 저하를 방지하려고 하고 있다. 하지만 냉각유체의 송출은 굽힘 가공된 금속재를 담금질 열처리하기 위한 것이 아니므로, 담금질에 의해, 예를 들면 900MPa 이상이라는 고강도의 굽힘가공제품을 제조하는 것은 불가능하다.
더욱이 특허문헌4에 의해 개시되는 굽힘 가공장치는 저강도의 금속소관을 출발재료로서 열간가공을 행한 후에 담금질에 의해 강도를 상승시키고, 고강도의 금속재를 얻는 것을 의도하는 것은 아니다. 또한 금속부재의 가열에 동반하여 가동 자이로다이의 표면에 소성 흠이 발생하기 쉬우며, 굽힘 가공장치로서 한층 더 개선이 요구된다.
또한, 본 출원인은 특허문헌 5에 의해, 지지 수단으로 보유된 금속재를 상류 측에서 하류측을 향하여 송출장치를 통해 송출하면서, 지지 수단의 하류에서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공 방법을 이용하여, 굽힘가공제품을 제조할 시에 지지 수단의 하류에서 금속재의 가열 수단을 이용하여 금속재의 일부를 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 가열하고, 가열 수단의 하류에 배치되고 금속재를 송출하면서 지지가능한 트윈롤을 적어도 1쌍을 가지는 가동 롤러 다이스의 위치를 2 차원 또는 3차원으로 변경시키고, 축방향으로 송출된 금속재에서의 가열 수단에 의해 가열된 부분에 굽힘 모멘트(moment)를 부여하여 굽힘가공을 행함으로써 충분한 굽힘가공 정밀도를 확보하면서 높은 작업 능률로 굽힘가공 제품을 제조하는 발명을 개시하였다.
특허 문헌 1: 일본 특개소 50-59263호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 2816000호 공보
특허 문헌 3: 일본 특개 2000-158048호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 3195083호 공보
특허 문헌 5: 국제 공개 WO2006/093006호
[발명의 개시]
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
이 발명에 의하면, 확실히 2차원 또는 3차원으로 굴곡하는 굽힘가공부와 담금질부와 길이방향 및/ 또는 이 길이방향과 교차하는 면내의 둘레 방향을 향해 단속적 또는 연속적으로 가지는 굽힘가공제품을 충분한 굽힘가공 정밀도를 확보하면서 높은 작업 능률로 제조할 수 있다.
여기에서, 당연한 일로서, 자동차의 조립 정밀도를 높이기 위해서는 자동차를 구성하는 각각의 부품의 치수 정밀도를 보다 한층 더 향상시킬 필요가 있다. 특히 용접을 비롯한 자동차의 조립 공정의 자동화에 의해 각각의 부품에도 한층 더 높은 치수 정밀도가 요구되고 있다.
예를 들면, 최근 자동차 차체의 용접에 채용되기 시작한 레이저 용접은, 종래의 스폿 용접과 비교하면 용접 속도를 고속화할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용접에 의한 열 영향 영역을 작게 할 수 있으므로 지극히 높은 용접 품질을 얻을 수 있다. 게다가 레이저 용접은 연속 용접이 가능하기 때문에 자동차 차체의 고강성화나 거기에 따르는 진동이나 소음의 억제를 도모하는 면에서도 유효하다. 그러나 레이저의 초점 심도를 확실하게 확보할 필요가 있기에 종래의 스폿 용접과 비교하여, 용접되는 패널의 용접부에 높은 치수정밀도가 요구되고, 그 결과로 각각의 부품의 치수 정밀도의 향상이 필요하게 된다. 이 때문에 특허문헌 5에 의해 개시된 발명에 관하여서도 굽힘가공제품을 한층 더 높은 치수정밀도로 제조하는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 이러한 종래의 기술이 가지고 있는 과제에 비추어 만들어진 것이며, 자동차용 부품의 구조의 다양화에 따라 금속재의 굽힘가공시에 다기에 걸친 굽힘 형상이 요구될 경우에도, 또한 고강도의 금속재의 굽힘가공이 필요할 경우에도, 더욱 높은 가공 정밀도를 확보할 수 있음과 더불어, 작업 능률이 뛰어난 굽힘가공제품의 제조 방법, 제조 장치 및 연속 제조 장치를 제공함에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
도 33은 본 출원인이 특허문헌 5에 의해 개시한 가공 방법을 나타내는 설명도다.
도 33에있어서, 두쌍의 지지 롤 40에 의해 지지되면서 왼쪽 방향에 송출된 금속재 41은, 고주파 가열 코일42에 의해 부분적으로 급속히 가열된 후에 냉각 장치 43에 의해 냉각되며 담금질이 진행된다. 냉각 장치43의 출측에 배치된 가동 롤러 다이스 44의 위치를 시프트량 H 및 틸트 각 θ2 차원 또는 3 차원으로 변경시키고 고주파 가열 코일42에 의해 가열된 열간부분41a에 굽힘 모멘트(moment)를 부여함으로써 이 부분 41a를 변형시키고 연속해서 굽힘가공이 행된다.
본 발명자들은 상술한 바와 같이 이 가공법에 의해 가공되는 제품의 치수 정밀도, 즉 가공 정밀도를 한층 더 향상시키기 위해 여러 가지의 실험을 통하여 이 가공법에 있어서의 가공 정밀도의 저하 원인을 조사했다. 그 결과 가공 당초에는 가공 및 냉각된 금속재41은 가동 롤러 다이스 44와의 선접촉에 의해 지지되어서 가공된 금속재 41은 그 접촉 위치를 보유할 수 있지만 가공의 진행에 동반하여 가동 롤러 다이스44를 통과한 부분의 금속재 41에 작용하는 자중이 불가피하게 증가하기에 가동 롤러 다이스 44와 선접촉하는 위치를 중심으로하여 금속재41가 회전하고, 가열된 부분 41a를 변형시키는 것이 판명되었다.
또한, 금속재 41a의 자중(自重) 뿐만 아니라 고주파 가열 코일42에 의한 가열 및 냉각 장치43에 의한 냉각의 불균일에 의한 금속재41a의 열변형이나 금속재 41a의 소재의 불균일이나 그 밖의 가공 조건 등의 여러가지 외란에 의하여 금속재41의 부가적인 회전을 야기시키고 그로 인해 가공 정밀도가 저하하는 현상도 판명되었다.
그래서 본 발명자들은 더욱 많은 연구를 거듭한 결과, 가동 롤러 다이스42를 통과한 금속재41의 부분을 적당한 지지 수단에 의해 지지, 구속함으로써 금속재41의 외란에 의한 강체 회전을 억제시킬 수 있고 이러함으로써 가공 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다는 것을 지견하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 지지수단에 의해 지지돠는 피가공재인 금속재를 상류에서 하류를 향하여 공급(feeding) 장치에 의해 내보내면서 이 지지수단의 하류에서 굽힘 가공을 행하는 굽힘 가공 방법을 이용하여 2차원 또는 3차원으로 굴곡하는 굽힘 가공부와 담금질부를 길이방향 및/또는 이 길이방향과 교차하는 면내의 둘레 방향을 향해 단속적 또한 연속적으로 가지는 굽힘가공제품을 제조하는 방법이며, 지지수단 하류에서 금속재의 가열수단에 의해 내보내지는 금속재의 일부를 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 가열함과 더불어 가열수단의 하류에 배치되는 냉각수단에 의해, 가열수단에 의해 가열된 부분을 향해 냉각매체를 내뿜으로써 금속재의 적어도 일부를 담금질하며, 냉각수단의 하류에 배치되고 가열수단에 의해 가열된 금속재를 축 방향으로 내보내는 것이 가능한 복수의 롤을 가지는 가동 롤러 다이스의 위치를 2차원 또는 3차원으로 변경함으로써, 축 방향으로 내보내지는 금속재에서의 가열수단에 의해 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여함으로써 금속재에 굽힘 가공을 행하며, 또한 금속재에서의 가동 롤러 다이스를 통과한 부분을 지지함으로써, 굽힘 가공에 의한 성형품의 오차를 억제하는 것을 특징으로 하는 굽힘 가공제품의 제조방법이다.
다른 관점에서는, 본 발명은 지지 수단에 의해 지지되는 피가공재인 금속재를 상류에서 하류를 향하여 송출장치에 의해 송출하면서, 이 지지 수단의 하류에서 굽힘가공을 행하는 것에 의해, 2차원 또는 3차원으로 굴곡하는 굽힘가공부와 담금질부와 길이방향 및/ 또는 이 길이방향과 교차하는 면내의 둘레 방향을 향해 단속적 또는 연속적으로 가지고 있는 굽힘가공제품을 제조하는 장치이며, (ⅰ)지지 수단의 하류에 금속재의 외주를 포위하여 배치되고, 금속재의 일부를, 예를 들면 이 금속재가 강철 제품일 경우에는 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 가열하기 위한 가열 수단, 및 가열 수단의 하류에 배치되고 가열 수단에 의해 가열된 부분에 냉각 매체를 내뿜어서 냉각시킴으로써 이 부분을 급냉시키기 위한(금속재가 강철 제품일 경우에는 담금질한다) 냉각 수단과, (ⅱ)냉각 수단의 하류에 그 위치가 2차원 또는 3차원에서 변경 자재로 배치됨과 더불어 가열 수단에 의해 가열된 금속재를 그 축방향으로 이동 자재로 지지하는 복수의 롤을 가지고 있고, 축방향으로 송출된 금속재에서의 가열 수단에 의해 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여함으로써 굽힘가공을 행하는 가동 롤러 다이스와, (ⅲ)가동 롤러 다이스의 하류에 배치되고 금속재에서의 가동 롤러 다이스를 통과한 부분을 지지함으로써 굽힘가공 후의 금속재의 오차를 억제하기 위한 서포트 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치이다.
이 굽힘가공제품의 제조 장치는 금속재가 강철 제품일 경우뿐만 아니라 금속재가 예를 들면 알루미늄 합금제라는 강철 제품 등 이외의 금속 제품일 경우에도 이용될 수 있다.
도34(a) 및 도34(b)는 모두 가동 롤러 다이스44를 통과한 금속재41의 부분을 지지하는 서포트 가이드를 나타내는 설명도이다.
도34 (a)은 가동 롤러 다이스 44를 통과한 부분에 또하나의 롤러 다이스 45를 서포트 가이드로 배치하고, 롤러 다이스45의 롤러45a에 의한 선접촉부를 증가시킴으로써 금속재41의 외란에 의한 강체 회전을 억제시키는 것이다.
그리고 도34(b)는 가동 롤러 다이스44를 통과한 부분의 금속재41의 선단을 상용의 다축 관절형 로봇46에 의해 지지되는 클램프 장치47에 의해 클램프하여 금속재 41의 송출에 동조하여 클램프 장치 47를 가동적으로 서포트 가이드로 배치한 것이며, 이러함으로써도 금속재41의 외란에 의한 강체 회전을 억제시킬 수 있다.
이러한 본 발명에서는, (a)냉각 매체가 금속재가 송출된 방향을 향해 경사지게 내뿜어짐과 더불어, 금속재의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관련된 금속재에 대한 냉각 수단의 거리를 변경시킴으로써, 금속재의 둘레 방향에서 냉각의 시작 위치가 변경되여 금속재가 가열되는 축방향의 영역을 조정하는 것, 또는 (b)금속재의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관련된 금속재에 대한 가열 수단의 거리를 변경시킴으로써, 내보내지는 금속재의 일부를 그 둘레 방향으로 불균일하게 가열하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명에 관련된 굽힘가공제품의 제조 방법에서는, (c)가열 수단의 상류측에 적어도 하나 이상 설치되는 금속재의 예열수단을 병용함으로써 금속재를 복수회 가열하는 것, 또는 (d)가열 수단의 상류측에 적어도 하나 이상 설치되는 금속재의 예열수단을 병용함으로써 송출되는 금속재의 일부를 그 둘레 방향으로 불균일하게 가열하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명에서는 서포트 가이드의 위치를 가동 롤러다이스의 위치에 동조시키는 동조수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명에 의하면, 금속재의 굽힘 가공시에 금속재의 하류측을 지지하여 일정한 속도로 내보내면서 열처리를 실시하기에 소정의 냉각속도를 확보하는 것이 가능하며, 굽힘 가공된 금속재는 균일한 냉각이 진행됨으로, 고강도이고 형상 동결성이 좋고 균일한 경도의 금속재를 얻는 것이 가능하다.
예를 들어, 고주파 가열 코일에 의해 피가공재인 강관을 연속적으로 A3변태점 이상으로 또한 금속조직을 구성하는 결정입자가 조대(粗大)화 하지 않은 온도까지 가열하고, 가열된 부분을 가동 롤러 다이스를 이용하여 소성변형시켜 소망의 굽힘형상으로 하고, 그 직후에 물 또는 기름을 주체로 하는 냉각매체 또는 그 외의 냉각액, 또는 기체 또는 미스트를 굽힘 가공된 강관의 외면, 또는 내면 및 외면에서 뿜어 칠함으로써 100℃/sec 이상의 높은 냉각속도를 얻는 것이 가능하다.
또한 굽힘 모멘토를 부여하는 가동 롤러 다이스는, 가동 롤러 형식으로 금속재를 지지하므로, 다이스의 표면에서의 소성 흠을 억제할 수 있기에, 효율적으로 굽힘 가공을 할 수 있다. 이와같이, 지지수단도 금속재를 회전가능하게 보유하기 이 때문에 소성흠의 발생을 억제할 수 있다.
이러한 본 발명에서는, 가동 롤러 다이스가 상하방향의 시프트 기구, 금속재의 축 방향과 직교하는 수평방향(좌우 방향)의 시프트 기구, 상하방향에 대하여 경사하는 틸트기구 및 금속재의 축 방향과 직교하는 수평방향에 대하여 경사하는 틸트기구중 적어도 1 이상의 기구를 가지는 것이 바람직하다. 이러함으로써 금속재의 굽힘 형상이 다기에 걸쳐 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 연속 굽힘인 경우, 더욱이는 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 굽힘 가공인 경우에도 효율적으로 굽힘가공을 행하는 것이 가능하다.
이러한 경우에, 가동 롤러 다이스가 금속재의 축 방향(전후방향)의 이동기구를 가지는 것이 바람직하다. 전후방향의 이동기구를 가짐으로써 금속재의 굽힘 반경이 작을 경우에도 최적한 암길이 L을 확보할 수 있으므로 가공장치의 대형화를 회피 할 수 있고, 이러함으로써 굽힘 가공의 정밀도를 확보할 수 있다.
이러한 본 발명에서는, 가열수단 및/또는 냉각수단이 상하방향의 시프트기구, 금속재의 축 방향과 직교하는 수평방향(좌우 방향)의 시프트 기구, 상하방향에 대하여 경사하는 틸트기구 및 금속재의 축 방향과 직교하는 수평방향에 대하여 경사하는 틸트기구 중 적어도 1 이상의 기구를 가지는 것이 바람직하다. 이러함으로써 가동 롤러 다이스와 가열수단 및 냉각수단의 동작을 동조시킬 수 있으며 이러한 동조에 의해 또한 정밀도가 좋고 균일한 굽힘 가공이 가능하게 된다.
이 경우에 가열 수단 및/또는 냉각수단이 금속재의 축 방향의 이동기구를 가지는 것이 바람직하다. 가열수단 등이 이동기구를 가짐으로써 가동 롤러 다이스와의 동조성에 더하여, 굽힘 가공 개시시에 금속관의 선단을 가열하는 것이 가능하게 됨과 더불어 금속관의 설치나 설치 해제시의 작업성 및 조작성이 개선된다.
이러한 본 발명에서는, 가동 롤러 다이스가 금속재의 축 주위의 둘레 방향의 회전기구를 가지는 것이 바람직하다. 금속재 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 굽힘 형상이나 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 굽힘 형상에 더하여, 비틀림 형상을 부가하는 것이 가능하다.
이러한 본 발명에서는, 송출장치가 금속재를 파지하여 그 축 주위의 둘레 방향으로 회전하는 기구를 가지는 것이 바람직하다. 가동 롤러 다이스의 회전기구를 이용하지 않는 경우에서도 금속재의 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 굽힘 형상이나 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 굽힘 형상에 더하여 비틀림 변형을 부가하는 것이 가능하다.
이 경우, 지지수단이 송출장치 회전에 동조하여 금속재의 축 주위의 둘레 방향으로 회전하는 회전기구를 가지는 것이 바람직하다. 금속재의 비틀림 변형시에, 가동 롤러 다이스의 둘레 방향으로는 회전시키지 않고 지지수단을 동조시키면서 송출장치의 회전기구에 의한 금속재의 후단부를 비틈으로써, 또한 정밀도가 좋은 비틀림 형상을 부가할 수 있다. 물론 가동 롤러 다이스를 축 주위의 둘레 방향으로 회전시키면서, 지지수단을 동조시키면서 송출장치의 회전기구에 의한 금속재의 후단면을 상대적으로 비틈으로써도 또한 정밀도가 좋은 비틀림 변형을 부가하는 것이 가능하다.
이러한 본 발명에서는, 가동 롤러 다이스가 한쌍의 롤 각각이 송출장치가 보내는 양에 따라서, 예를 들면 구동 모터 등에 의해 각각의 롤을 구동회전하는 구동기구를 가지는 것이 바람직하다. 즉 가동 롤러 다이스가 구동회전기구를 가지지 않으면 이들 롤의 회전은 마찰저항에 의해서만 구동됨으로, 굽힘 가공에 압축응력이 작용하고 굽힘 가공부의 내주측에서 두께의 증가가 커지거나 혹은 좌굴이 발생할 경우가 있다. 특히 피가공재가 박육(薄肉)재이면 이들에 기인하여 굽힘 가공이 곤란하게 되거나 가공정밀도가 악화될 우려가 있다.
이에 비해, 가동 롤러 다이스가 구동회전기구를 가짐으로써 굽힘 가공부에 작용하는 압축응력을 완화할 수 있음과 더불어 송출장치가 보내는 양에 따라서 이것과 동조하도록 가동 롤러 다이스의 롤 회전속도를 변경함으로써, 굽힘 가공부분에 인장응력을 부가할 수 있다. 이 때문에 굽힘 가공의 가능범위가 넓어지고 제품의 가공정밀도가 향상된다.
또한, 이러한 본 발명에서의 가동 롤러 다이스가 2롤, 3롤 또는 4롤로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱이 금속재의 단면형상은 가열수단에 의해 그 단면을 구성하는 각 부분을 굽힘가공 가능한 온도로 가열 가능한 형상이면 좋고 특정된 형상으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 닫힌 단면형상을 가지는 중공부재거나, 열린 단면형상을 가지는 중공부재, 더욱이 예를 들어 채널 등의 이형단면을 가지는 중공부재인 것이 바람직하다. 가동 롤러 다이스의 롤 형식은 피가공재인 금속재의 단면형상에 대응해서 적당히 설정하면 좋다.
또한 이러한 본 발명에서는, 가열수단의 상류측에 적어도 한 개 이상 설치되는 예열수단에 의해 금속재에 대하여 복수회의 가열 또는 금속재의 축 주위의 둘레 방향에 대하여 가열의 정도가 일정하지 않는 불균일 가열을 행하는 것이 바람직하다. 예열수단을 복수단가열로서 이용하는 경우에는 금속재의 가열부하를 분산할 수 있으며, 굽힘 가공 능률의 향상을 도모할 수 있다. 한편, 예열수단을 금속재의 불균일 가열로서 이용하는 경우에는 가동 롤러 다이스에 의한 금속재의 굽힘 방향에 의거하여, 예를 들면 금속재의 가열부에서의 굽힘 가공부의 내면측의 온도가 굽힘 가공부의 외면측의 온도보다 낮게 되도록 제어하는것이 바람직하다.이와 같이 금속재에 불균일한 가열을 행함으로써, 굽힘 가공부의 내면측에 발생하는 주름과 굽힘 가공부의 외면측에 발생하는 균열을 모두 방지할 수 있다.
이러한 본 발명에서는, 냉각수단으로서 금속재의 내면에 맨드릴이 장입되고 냉각매체가 송출되는 것이 바람직하다. 특히 금속재가 후육재인 경우에 냉각속도를 확보하기 위해 유효하다.
이러한 본 발명에서는, 냉각수단으로부터 송출되는 냉각매체가 물을 주성분으로 하고 방청제 및/또는 담금질제가 함유되는 것이 바람직하다. 냉각장치부터 송출되는 냉각수에 의해 접동부가 젖게 되면, 냉각수에 방청제가 함유되지 않는 경우에는 녹이 발생하므로 냉각수에 방청제를 함유시키는 것이 바람직하다. 더욱이 냉각수단으로부터 송출되는 냉각매체를 물을 주성분으로 하여 담금질제를 함유시킬 수 있다. 예을 들어 유기고분자제를 혼입한 것이 담금질제로서 알려져 있다. 소정의 농도의 담금질제를 혼입함으로써 냉각속도를 조정해 안정된 담금질 성능을 확보하는 것이 가능하다.
이러한 본 발명에서는, 가동 롤러 다이스에 윤활제 및/또는 냉각유체를 송출하는 것이 바람직하다. 가동 롤러 다이스에 윤활제를 송출하는 경우에는 금속재의 가열부에 발생하는 스케일(scale)을 가동 롤러 다이스가 끌어들인 경우에도 윤활작용에 의해 표면 소결의 발생을 저감하는 것이 가능하다. 또한 가동 롤러 다이스에 냉각유체를 송출하는 경우에는 가동 롤러 다이스가 냉각유체에 의해 냉각됨으로써 가동 롤러 다이스의 강도의 저하, 가동 롤러 다이스의 열팽창에 의한 가공정밀도의 저하, 더욱이 가동 롤러 다이스의 표면 소결의 발생을 모두 방지할 수 있다.
더욱이 이러한 본 발명에서는, 시프트 기구, 틸트 기구 및 이동기구 중 적어도 한 개의 기구에 의한 가동 롤러 다이스, 가열 수단 또는 냉각수단의 동작을 가동 롤러 다이스, 가열 수단 또는 냉각수단을 지지함과 더불어 적어도 한 개 이상의 축 주위에서 회동가능한 관절을 가지는 관절형 로봇에 의해 행하는 것이 바람직하다.
이 관절형 로봇을 이용할 경우에는, 특히 가동 롤러 다이스를 보유하는 관절형 로봇에 관해서는, 1 기뿐만 아니라 2 기 이상 병용하여 가동 롤러 다이스를 지지하고, 이들 관절형 로봇을 동조시켜서, 가동 롤러 다이스를 2 차원 또는 3 차원에서 이동시키는 것에 의해, 가동 롤러 다이스의 위치 결정 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
관절형 로봇을 이용함으로써, 금속관의 굽힘 가공시에 가동 롤러 다이스, 가열수단 및 냉각 수단이 필요로 하는, 머니퓰레이터가 행하는 상하 방향 또는 좌우방향의 시프트 동작, 상하방향 또는 좌우 방향으로 경사하는 틸트동작, 또는 전후방향의 이동동작,또는 금속관을 비트는 동작을 제어신호에 의거하는 일련의 동작으로 하는 것이 용이하며, 굽힘 가공의 효율화와 함께 가공장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.
또한 이러한 본 발명에서는 가동 롤러 다이스를 통과한 부분을 지지하는 서포트 가이드를 가동 롤러 다이스의 동작에 동조시키는 동조 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
다른 면에서는, 본 발명은 전보강관의 제조 라인을 구성하는 띠상 강판을 연속적으로 연속적으로 내보내는 언코일러와, 보내어진 띠상 강판을 소정의 단면형상의 관으로 성형하는 성형수단과, 맞대어진 띠상강판의 양측 변두리를 용접해 연속하는 관을 형성하는 용접수단과, 용접 비드 절삭 및 필요에 따라서 포스트 어닐이나 사이징을 하는 후처리 수단과, 이 후처리 수단의 출측에 배치되는 상술한 본 발명에 관련되는 굽힘가공제품의 제조장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공 제품의 연속제조 장치이다.
또한 본 발명은, 롤포밍 라인을 구성하는 띠상강판을 연속적으로 내보내는 언코일러와, 보내어진 띠상강판을 소정의 단면형상으로 성형하는 성형수단과, 이 성형수단의 출측에 배치되는 상술한 본 발명에 관련된 굽힘가공제품의 제조장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공 제품의 연속제조 장치이다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 다기에 걸친 굽힘 형상이 요구되고, 예를 들면 S 자형 굽힘과 같은 금속재의 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 굽힘이나, 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 굽힘을 행하여 굽힘가공제품을 제조하는 경우에도, 더욱 높은 강도의 금속재의 굽힘가공이 필요한 경우에도, 고강도이고 형상 동결성이 좋고 소정의 경도 분포를 가짐과 더불어 소망의 치수정밀도를 가지고 있는 굽힘가공제품을 효율적이고도 싼 가격으로 제조할 수 있다.
게다가 가동 롤러 다이스는 회전가능하게 금속재를 지지하기이 때문에 다이스의 표면에 발생하는 소성 흠을 억제시킬 수 있고, 또 굽힘가공 정밀도를 확보할 수 있음과 더불어 작업 능률이 뛰어난 굽힘가공이 가능하게 된다. 이러함으로써 예를 들면 더욱 고도화하는 예를 들면 자동차용 굽힘가공제품의 굽힘가공 기술로서 널리 적용할 수 있다.
도1은 실시 형태에 관련된 굽힘 가공을 실시하기 위한 굽힘가공제품의 제조장치의 전체구성을 간략화해서 나타낸 설명도이다.
도2는 실시 형태에 있어서 금속재로서 적용 가능한 피가공재의 횡단면 형상을 나타내는 설명도이며, 도2(a)는 롤포밍 등에 의해 제조되는 폐단면을 가지는 채널을 나타내며. 도2(b)는 송출가공에 의해 제조되는 이형 단면을 가지는 채널을 나타낸다.
도3은 실시 형태에서의 지지수단으로서 이용되는 것이 가능한 지지 가이드의 구성의 일례를 나타내는 설명도이며, 도3(a)는 지지 가이드와 지지 가이드를 구동하는 회전기구의 배치를 나타내는 단면도이며, 도3(b)는 지지 가이드의 외관을 나타내는 사시도이다.
도4는 실시 형태의 제조장치의 가공부의 구성을 나타내는 설명도이다.
도5는 실시 형태의 제조장치에서의 가열장치 및 냉각장치의 구성 예를 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도6은 후육재의 냉각속도를 확보하기 위해 중공의 폐단면부재의 내면에 맨드릴을 장입한 상황을 나타내는 설명도이다.
도7은 실시 형태의 제조장치의 가동 롤러 다이스의 상하방향, 좌우방향의 시프트기구, 및 둘레 방향의 회전기구를 나타내는 설명도이다.
도8은 실시 형태의 제조장치의 가동 롤러 다이스의 전후방향의 이동기구의 설명도이다.
도9는 실시 형태의 제조장치의 가동 롤러 다이스를 구성하는 롤을 나타내는 도면이며, 도9(a)는 금속재가 중공의 폐단면부재인 경우를 나타내며, 도9(b)는 금속재가 구형관 등의 폐단면부재, 또는 채널 등의 개단면부재인 경우를 나타내며, 도9(c)는 금속재가 구형관 등의 폐단면부재 또는 채널 등의 이형단면부재인 경우를 나타낸다.
도10은 예열장치를 금속재의 불균일 가열로서 이용하는 경우의 작용을 설명하는 도면이다.
도11은 서포트 가이드의 일례를 나타내는 설명도이다.
도12는 서포트 가이드의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도13은 서포트 가이드의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도14는 서포트 가이드의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도15는 서포트 가이드의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도16은 서포트 가이드의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도17은 서포트 가이드의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도18은 서포트 가이드의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도19는 실시 형태의 제조장치에서 이용할 수 있는 관절형 로봇의 구성을 나타내는 설명도이다.
도20은 실시 형태의 제조장치에서 이용되는 관절형 로봇의 다른 구성 예를 나타내는 설명도이다.
도21은 피가공재의 일례인 전봉강관의 제조공정의 전체를 나타내는 설명도이다.
도22는 피가공재의 제조에 이용되는 롤포밍 공정의 전체구성을 나타내는 도면이다.
도23은 도23 (a)은 AC3점 이상으로 가열한 후에 급냉시키는 통상의 담금질 조건을 나타내는 그래프이고, 도23(b)은 AC3점 이상으로 가열한 후에 도23 (a)에 나타내는 냉각 속도보다도 낮은 냉각 속도로 냉각시키는 조건을 나타내는 그래프이며, 도23(c)은 AC1점 이하로 가열한 후에 급냉시키는 조건을 나타내는 그래프이며, 도23(d)은 AC1점 이상AC3점 이하의 온도역으로 가열한 후에 급냉시키는 조건을 나타내는 그래프이며, 그리고 도23(e)은 AC1점 이상 AC3점 이하의 온도역으로 가열한 후에 도23(d)에 나타내는 냉각 속도보다도 낮은 냉각 속도로 냉각시키는 조건을 나타내는 그래프이다.
도24는 실시예 1의 굽힘가공제품의 치수를 나타내는 설명도이다.
도25는 종래의 예 1의 결과를 나타내는 그래프이다.
도26은 본 발명의 실시예 1의 결과를 나타내는 그래프이다.
도27은 본 발명의 실시예 2의 결과를 나타내는 그래프이다.
도28에서 도28 (a)은 실시예 2의 굽힘가공제품의 외관을 나타내는 설명도이고, 도28(b)은 이 굽힘가공제품의 치수를 나타내는 그래프이다.
도29는 종래의 예 2의 결과를 나타내는 그래프이다.
도30은 본 발명의 실시예 3의 결과를 나타내는 그래프이다.
도31은 종래의 예 3의 결과를 나타내는 그래프이다.
도32는 본 발명의 실시예 4의 결과를 나타내는 그래프이다.
도33은 특허문헌 5에 의해 개시된 가공 방법을 나타내는 설명도이다.
도34에서 도34(a) 및 도 34(b)는 모두 가동 롤러 다이스를 통과한 금속재의 부분을 지지하는 서포트 가이드를 나타내는 설명도이다.
도35는 실시예 2에서의 서포트 가이드의 지지 기구를 나타내는 설명도이다.
도36은 실시예3에서 제조한 프런트 사이드멤버의 형상을 나타내는 설명도이다.
도37은 실시예 3에서 이용하는 서포트 가이드30을 나타내는 설명도이다.
[부호의 설명]
1. 금속재 2. 지지수단
3. 송출장치
4. 가동 롤러다이스, 핀치롤
5. 가열수단, 가열장치, 고주파 가열 코일
5a. 예열수단, 예열장치, 예열용 고주파 가열 코일
6. 냉각수단, 냉각장치 6a. 맨드릴
7. 척(chuck)기구 8,9,10. 구동모터
10a. 구동기어 11. 관절형 로봇
12. 고정면 13,14,15. 암
16,17,18. 관절 19. 전봉강관 제조라인
20. 띠상강판 21. 언코일러
22,27. 성형수단 23. 용접수단
24. 후처리수단 25,28. 절단수단
26. 롤포밍 라인 30. 서포트 가이드
이하, 본 발명에 관련된 굽힘가공제품의 제조 방법 및 제조 장치, 그리고 연속 제조 장치를 실시하기 위한 최선의 형태를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 실시 형태의 (Ⅰ)전체구성 및 지지수단, (Ⅱ)가공부의 구성 및 가열, 냉각장치, (Ⅲ)가동 롤러 다이스, (Ⅳ)예열수단과 그 작용, (Ⅴ)서포트 가이드, (Ⅵ)관절형 로봇의 구성배치, 및 (Ⅶ)굽힘 가공 설비 열을, 첨부도면을 참조하면서 이하에 순차적으로 설명한다.
(Ⅰ)전체구성 및 지지수단
도 1은 본 실시 형태에 관련된 굽힘가공을 실시하기 위한 굽힘가공 제품의 제조장치0의 전체구성을 간략화 하여 나타내는 설명도이다.
본 실시 형태의 굽힘가공은 지지수단2, 2에 의해 그 축 방향으로 이동자재로 지지된 피가공재인 금속재1을 상류측에서 순차적으로 또는 연속적으로 송출장치3에 의해 송출하면서 지지수단2, 2의 하류측에서 굽힘 가공을 행하는 굽힘가공에 의해 진행된다.
도1에 나타내는 금속재1은, 횡단면 형상이 환형의 강관이지만, 강관에 한정되는 것이 아니며, 각종 횡단면 형상을 가지는 장척 피가공재이면 마찬가지로 적용할 수 있다. 금속재1은 도1에 나타내는 강관 이외에 구형, 대형(台形) 또는 복잡한 횡단면 형상을 가지는 폐단면부재, 예를 들어 채널과 같은 롤 포밍 등에 의해 제조되는 열린 단면부재, 더욱이는 예를 들어 채널과 같은 송출가공에 의해 제조되는 이형단면부재 등도 적용가능하다.
도2는 본 실시 형태에 있어서, 금속재1로서 적용가능한 피가공재 1-1~1-3의 횡단면을 나타내는 설명도이며, 도2(a)는 롤포밍 등에 의해 제조되는 폐단면을 가지는 채널1-1을 나타내며, 도2(b)는 송출 가공에 의해 제조되는 이형단면을 가지는 채널1-2, 1-3을 나타낸다. 본 실시 형태의 제조장치0에서는, 적용되는 금속재1의 횡단면 형상에 따라서, 후술하는 가동 롤러 다이스4나 지지수단2에서의 금속재1의 접촉부의 형상을 적당히 설정하면 좋다.
도1에 나타내는 제조장치0은, 금속재1을 그 축 방향으로 이동자재로 소정의 위치에서 지지하기 위해, 금속재1의 이동방향으로 이간해 배치되는 2조의 지지수단 2, 2와 지지수단2, 2의 상류측에 배치되여 금속재1을 단속적 또는 연속적으로 이송하기 위한 송출장치3을 구비한다. 또한 제조장치0은, 2조의 지지수단2, 2의 하류측에 배치되어 금속재1을 그 축 방향으로 이동자재로 지지함과 더불어 그 설치 위치가 2차원 또는 3차원으로 변경자재하는 가동 롤러 다이스4를 구비한다.
가동 롤러 다이스4의 입측에는 금속재1의 외주에 배치되어 금속재1의 길이방향의 일부를 부분적으로 급속하게 가열하기 위한 가열수단인 고주파 가열 코일5와, 고주파 가열 코일5에 의해 부분적으로 급속하게 가열된 금속재1의 피가열부이고, 가동 롤러 다이스4의 2차원 또는 3차원의 이동에 의해 굽힘 모멘트가 부여되는 부분을 급랭하기 위한 냉각수단인 수냉장치6이 배치된다.
더욱이 가동 롤러 다이스4의 출측에는 금속재1의 가동 롤러 다이스4를 통과한 부분을 지지함으로써 굽힘 가공 후에서의 금속재1에 발생하는 변형을 억제하기 위한 서포트 가이드30이 배치된다.
도1에 나타내는 본 실시 형태에서는 금속관1로서 횡단면 형상이 환형 강관을 이용하므로 지지수단2로서 각각의 회전축이 평행하게 되도록 서로 이간해 대향배치되는 한 쌍의 공형롤을 이용하지만, 지지수단2는 한 쌍의 공형롤에 한정되는 것이 아니며, 지지수단으로서는 금속재1의 횡단면형상에 따라 적당한 서포드 가이드를 이용할 수 있다. 또한 한 쌍의 구형롤을 이용하여 지지수단을 구성하는 경우이더라도 도1에 나타내는 2조의 지지트윈롤2,2에 의해 구성되는 것에는 한정되지 않고, 1조 또는 3조 이상의 지지트윈롤2에 의해 구성하여도 된다.
도3은 본 실시 형태에서의 지지수단2로서 이용할 수 있는 지지가이드의 구성 의 일례를 나타내는 설명도이며, 도3(a)는 지지 가이드 2와 지지가이드2를 구동하는 회전기구9의 배치를 나타내는 단면도이며, 도3(b)는 지지가이드 2의 외관을 나타내는 사시도이다.
이 예는, 금속재1의 횡단면형상이 사각형인 사각관의 경우이며, 지지 가이드 2는 사각관1을 회전 가능하게 보유한다. 지지 가이드2는 고주파 가열 코일5에 근접해 설치되므로 가열방지를 위해 비자성재에 의해 구성됨과 더불어 도3(b)에 나타내는 바와 같이 이분할 또는 그 이상 분할되어, 분할된 곳에는 테플론(등록상표) 등의 절연물(도면으로 나타내지 않음)이 장착되는 것이 바람직하다.
지지 가이드2에 직결하여 구동용 모터10 및 회전 기어10a로 구성되는 회전기구9가 설치되며, 이것에 의해, 후술하는 바와 같이 지지 가이드2는 송출장치3의 회전에 동조하여 금속재1의 축 주위의 둘레 방향으로 회전하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 금속재1을 비틀림 변형을 하는 경우에 금속재1에 고정밀도의 비틀림 변형을 부여할 수 있다.
또한,제조장치0은 금속재1의 지지수단2로서 도1에 나타내는 지지롤 또는 도3에 나타내는 지지 가이드의 어느 쪽이든 이용하는 것이 가능하지만, 이하에서는 설명의 정합을 위해, 금속재로서 도1에 나타내는 강관1을 이용함과 더불어 지지롤2를 이용하는 경우의 실시 형태와 그 작용을 주로 나타낸다. 하지만, 하지만 본 발명에서는 금속재가 환관인 경우 뿐만 아니라 그 외의 폐단면부재, 개단면부재 또는 이형단면부재인 경우, 또는 지지롤 대신에 지지 가이드를 채용하는 경우에도 같은 작용이 얻어진다.
(Ⅱ)가공부의 구성, 가열장치 및 냉각장치
도4는 본 실시 형태의 제조장치0의 가공부의 구성을 나타내는 설명도이다.
같은 도에 나타내는 바와 같이, 금속재1을 보유하는 2조의 지지트윈롤2,2와 그의 하류측에는 가동 롤러 다이스4가 배치된다. 가동 롤러 다이스4의 입측에는 일체화 된 고주파 가열 코일5 및 냉각장치6이 배치된다. 더욱이 2조의 지지트윈롤2,2의 사이에는 예열장치5a가 설치되며, 더욱이 가동 롤러 다이스4의 입측 직근부에는 윤활제의 송출장치8이 배치된다.
도4에 있어서, 2조의 지지트윈롤2,2를 통과한 금속재1을 가동 롤러 다이스4에 의해 그 길이방향으로 이동자재로 송출하면서 지지하고, 이 가동 롤러 다이스4의 위치, 더욱이는 필요에 따라서 이동속도를 2차원 또는 3차원으로 제어하면서 금속재1의 외주에 배치된 고주파 가열 코일5를 이용하여 금속재1을 부분적으로, 담금질 가능한 온도로 가열함으로써 금속재1을 소정의 형상의 굽힘 가공을 행함과 더불어 냉각 장치6을 이용하여 굽힘 가공된 부분을 부분적으로 급랭한다.
굽힘 가공 시에는 2조의 지지트윈롤2,2를 통과한 금속재1이 고주파 가열 코일5에 의해, 담금질이 가능한 온도역으로 가열함으로써 가동 롤러 다이스4에 의한 금속재1의 굽힘 가공부의 항복점이 저하하여 변형저항이 저하하므로 금속재1을 용이하게 소망의 형상으로 굽힘 가공하는 것이 가능하다.
더욱이 가동 롤러 다이스4는 한쌍의 공형 트윈롤2,2에 의해 금속재1을 축 방향으로 이동자재로 지지하기에 가동 롤러 다이스4의 표면에 발생하는 소성 흠을 억제할 수 있다. 게다가 가동 롤러 다이스4에 윤활제를 송출하므로 금속재1의 가열부 에 발생하는 스케일이 가동 롤러 다이스4의 내부로 끌어들여진 경우에도 가동 롤러 다이스4의 표면에로의 윤활작용에 의해 소성 흠의 발생을 저감할 수 있다.
또한 이 제조장치0에서는 가동 롤러 다이스4에 냉각유체를 송출하는 것도 가능하기에 가동 롤러 다이스4가 냉각유체에 의해 냉각된다. 이러함으로써 가동 롤러 다이스4의 강도 저하, 롤러 다이스4의 열팽창에 의한 가공정밀도의 저하, 더욱이 가동 롤러 다이스4의 표면의 소성 흠의 발생을 모두 방지할 수 있다.
도5는 본 실시 형태에서의 가열장치5 및 냉각장치6의 구성 예를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
가열장치5는 가열부를 형성해야 할 금속재1의 외주에 환상으로 배치되는 고주파 가열 코일5에 의해 구성되며, 금속재1을 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 가열한다. 이어서 가동 롤러 다이스4가 2차원 또는 3차원으로 이동함으로써 가열 장치5에 의한 금속재1의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여한다.
금속재1의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관한 금속재 1에 대한 가열 장치5의 거리가 변경 자재인 것이 바람직하다. 이러함으로써, 송출된 금속재 1의 일부를 그 둘레 방향으로 불균일하게 가열할 수 있다.
또한, 냉각 장치6에서 냉각 매체를 금속재 1의 가열부에 분사함으로써 금속재 1을 담금질한다.
상술한 바와 같이, 고주파 가열되기 전의 금속재1은 2조의 지지트윈롤2,2에 의해 지지된다. 본 실시 형태는 가열장치5 및 냉각장치6을 일체로 구성한 경우이지만, 따로따로 구성하도록 해도 된다
냉각 매체는 도시한 바와 같이, 금속재1이 송출된 방향을 향해 경사지게 내뿜어짐과 더불어, 금속재1의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관련한 금속재에 대한 냉각 장치 6의 거리가 변경 자재인 것이 바람직하다. 이러함으로써 냉각 장치 6에 의해 금속재1이 담금질되는 금속재1의 축방향의 영역을 조정할 수 있고 특히 굽힘가공부의 내주측 및 외주측에서의 가열 영역을 적당히 조정할 수 있다.
이와 같이, 금속재1을 단속적 또는 연속적으로 AC3변태점 이상으로, 동시에 금속조직을 구성하는 결정입이 조대하지 않는 온도까지 가열할 수 있으며, 더욱이 국부적인 가열부에 가동 롤러 다이스4를 이용해 소성변형을 발생시켜 그 직후에 냉각매체를 분사함으로써 100℃/sec 이상의 냉각속도에 의한 담금질을 행할 수 있다.
따라서 굽힘 가공이 가해진 금속재1은 뛰어난 형상동결성 및 안정한 품질을 확보할 수 있다. 예들 들면 저강도의 금속소재를 출발재료로서 굽힘 가공을 행한 경우에도 축 방향으로 균일하게 담금질함으로써 강도를 높이고 인장강도가 900MPa 이상 더욱이는 1300MPa급 이상에 상당하는 굽힘가공제품을 제조하는 것이 가능하다.
금속재1이 후육이 되면 100℃/sec 이상의 냉각속도를 확보하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있지만, 금속재1이 환관, 구형관 더욱이는 대형(台形)관 등의 중공의 폐단면부재(금속관재)인 경우에는 소망의 냉각속도를 확보하기 위한 냉각수단으로서 폐단면부재의 내부에 맨드릴바를 삽입하는 것이 바람직하다.
도6은 후육재의 냉각속도를 확보하기 위해 중공의 폐단면부재의 내면에 맨드릴바를 장입한 상황을 나타내는 설명도이다.
중공의 폐단면부재가 후육인 경우에는 냉각수단으로서 그 내부에 맨드릴바6a를 장입하고 금속재1의 외주에 배치한 냉각수단6과 동조해 냉각매체를 송출함으로써 소망의 냉각속도를 확보하는 것이 가능하다. 이 경우 금속재1의 내부를 유체 또는 미스트로 냉각하면 좋고, 멘드릴바6a는 비자성체 또는 내화물에 의해 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시의 형태의 제조장치0에서는, 냉각수단6에서 송출되는 냉각매체로서 물을 주성분으로 방청제를 함유시킨 것을 이용하는 것이 바람직하다. 송출되는 냉각수에 의해 가공장치의 접동부가 젖게 되면, 냉각수에 방청제가 함유되지 않는 경우에는 녹이 발생하기에 냉각수에 방청제를 함유시키는 것이 유효하다.
더욱이 냉각수단6으로부터 송출되는 냉각매체로서 물을 주성분으로 담금질제를 함유시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 유기고분자제를 혼입한 것이 담금질제로서 알려져있다. 소정 농도의 담금질제를 첨가함으로써 냉각속도를 조정해 안정한 담금질 성능을 확보할 수 있다.
(Ⅲ)가동 롤러 다이스4의 구성
도7은 본 실시 형태의 제조장치0에서의 가동 롤러 다이스4의 상하방향, 좌우방향의 시프트기구 및 금속관의 축 주위의 둘레 방향의 회전기구를 나타내는 설명도이다.
도7에 나타내는 가동 롤러 다이스4는 도1에 나타내는 가동 롤러 다이스4와 다르며, 피가공재인 금속재(환관) 1을 그 축 방향으로 이동자재로 지지하는 4개의 롤을 구비하는 것이다. 상하방향의 시프트기구는 구동모터8에 의해 구성되며 좌우방향의 시프트 기구는 구동 모터9에 의해 구성된다. 또한 둘레 방향의 회전기구는 구동모터10에 의해 구성된다.
도7에는 가동 롤러 다이스4를 상하방향 및 좌우방향으로 경사시키는 틸트 기구의 구성을 나타내지 않지만 이 틸트 기구는 특히 한정을 요구하는 것이 아니며 주지관용의 기구를 이용하면 된다.
도8은 가동 롤러 다이스4의 전후방향의 이동기구의 설명도이다. 도8에 나타내는 바와 같이, 굽힘 가공에 필요한 굽힘 모멘트 M은 암길이(금속재1의 가공길이)를 L로 하면 하기(A)식에 의해 정해진다.
M=P×L=P×Rsinθ ‥‥‥‥(A)
따라서, 암길이L가 커지면 커질수록 핀치롤(가동 롤러 다이스)4에 작용하는 힘P는 적어진다. 즉 굽힘 반경이 소경부터 대경까지 가공범위를 대상으로 하면, 가동 롤러 다이스4를 전후방향으로 이동시키지 않는 경우에는 굽힘 반경이 작은 금속재1의 가공에서의 가공힘P가 설비의 능력을 초과하는 일이 있다. 이 때문에 굽힘 반경이 소경의 금속재1의 가공에 맞춰서 암길이L을 크게 설정하면, 굽힘 반경이 대경의 금속재를 가공할 시에, 가동 롤러 다이스4의 시프트 기구 및 틸트기구를 구성하기 위해서는 큰 스트로크가 필요하게 되며, 가공장치가 대형화한다.
한편, 제조장치0의 정지 정밀도나 허용오차를 고려하면, 암길이L를 작게한 경우에는 가공정밀도가 악화한다. 이 때문에 금속재1의 굽힘 반경에 따라서 가동 롤러 다이스4를 전후방향으로 이동자재로 배치함으로써 최적한 암길이L을 금속재1의 굽힘 반경에 관계없이 얻을 수 있으므로, 가공 가능 범위를 확대할 수 있다. 게다가 이 경우에 가공장치를 대형화시키지 않고 충분히 가공정밀도를 확보하는 것이 가능하다.
마찬가지로 본 실시 형태의 제조장치0에서는, 고주파 가열장치 및 냉각장치에 대해서도 각각 단독 또는 공통으로 전후방향의 이동기구를 가진다. 이러함으로써 가동 롤러 다이스 4와의 동조성을 확보할 수 있을 뿐만아니라, 굽힘 가공 개시시의 금속재1의 선단을 가열하는 것이 가능하게 됨과 더불어 금속재1의 설치나 설치 해제시의 작업성 및 조작성을 모두 향상시키는 것이 가능하다.
도9는, 본 실시 형태의 제조장치0의 가동 롤러 다이스4를 구성하는 각종의 롤을 나타내는 설명도이며, 도9(a)는 금속재1이 환관 등의 폐단면부재인 경우를 나타내며, 도9(b)는 금속재1이 구형관 등의 폐단면부재 또는 채널등의 폐단면부재인 경우를 나타내며, 도9(a)는 금속재1이 구형관 등의 폐단면부재 또는 채널등의 이형 단면부재인 경우를 나타낸다.
가동 롤러 다이스4의 롤형식은 금속재1의 단면형상에 따라서 설계하는 것이 가능하며, 도9(a)~ 도9(c)에 나타내는 바와 같이 2롤 또는 4롤로 구성하는 이외에 가동 롤러 다이스4를 3롤로 구성하는 것도 가능하다.
통상 굽힘 가공을 행하는 금속재의 단면형상을 환형, 구형, 대형(台形) 또는 복잡한 형상을 나타내는 롤포밍 등에 의한 폐단면형상 또는 개단면형상 또는 송출가공에 의한 이형단면형상으로 하는 것이 가능하지만, 금속재1의 단면형상이 실질 적으로 구형인 경우에는 도9(c)에 나타내는 바와 같이 구동 롤러 다이스4를 4롤로 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 제조장치0에서는, 금속재1에 비틀림 변형을 부가하기 위하여 도7에 나타내는 바와 같이 가동 롤러 다이스4에 금속재1의 축 주위의 둘레 방향의 회전기구를 설치하는 것이 바람직하다. 동시에 도 1에는 나타내지 않고 있지만 송출장치3에 금속재1을 파지하여 금속재1의 축주위의 둘레 방향으로 회전가능한 척기구7를 설치하는 것이 바람직하다.
따라서, 제조장치0에 의해 금속재1에 비틀림 변형을 부가하는 경우에, 가동 롤러 다이스4의 회전기구를 이용하여 금속재1의 선단부를 비틀림 변형하는 방식과, 송출장치3의 회전기구를 이용하여 금속재1의 후단부를 비틀림 변형하는 방식을 이용하는 것이 가능하다. 통상 송출장치3의 회전기구를 이용하는 방식에서는 콤팩트한 장치구조로 되는데 비해, 가동 로러 다이스4의 회전기구를 이용하는 방식에서는 도7에 나타내는 바와 같이 장치의 구성이 대규모로 될 우려가 있지만 어느 방식이더라도 금속재1에 비틀림 변형을 부여하는 것이 가능하다.
또한 제조장치0에서는, 더욱이 지지수단2(지지롤, 또는 지지가이드)에 금속재1의 축 주위의 둘레 방향의 회전기구를 설치함으로써 송출장치3의 회전에 동조하여 금속재1을 그 축 주위의 둘레 방향으로 회전시키는 것이 가능하다. 금속재1의 비틀림 변형할시에 가동 롤러 다이스4의 회전기구를 이용하여 금속재1의 선단부를 비틀림 변형하는 방식, 또는 송출장치3의 회전 기구를 이용하여 금속재1의 후단부를 비틀림 변형하는 방식의 어느 쪽을 채용하여도 지지수단2의 동조에 의해 정밀도 가 양호한 비틀림 변형을 금속재1에 부여하는 것이 가능하다.
제조장치0에서는, 가동 롤러 다이스4를 구성하는 트윈롤 각각에 구동회전기구를 설치함으로써 송출장치3이 보내는 양에 따라서 구동모터 등에 의해 이 트윈롤 각각에 구동회전을 부여하는 것이 가능하다. 굽힘 가공부분에 작용하는 압축응력을 완화시킴과 더불어 송출장치3이 보내는 양에 따라서, 이것과 동조하도록 가동 롤러 다이스4의 롤 회전속도를 제어하면 금속재1의 굽힘 가공부에 인장응력을 부여하는 것이 가능하고, 굽힘 가공을 행하는 것이 가능한 범위가 확장되며, 제품의 가공정밀도를 향상하는 것이 가능하다.
(Ⅳ)예열수단과 그의 작용
본 실시 형태의 제조장치0에서는, 가열장치5의 상류측에 설치된 예열장치5a에 의해 금속재1의 2단가열 또는 그 이상의 복수단가열 또는 불균일가열을 행하는 것이 가능하다.
예열수단5a를 복수단가열로서 이용하는 경우에는 금속재1의 가열부하를 분산하는 것이 가능하며 굽힘 가공의 능률을 향상하는 것이 가능하다.
도10은 예열장치5a를 금속재1의 불균일 가열로서 이용하는 경우의 작용을 설명하는 설명도이다.
예열장치로서 예열용 고주파 가열 코일5a를 금속재1의 불균일 가열로서 이용하는 경우에는 가동 롤러 다이스4에 의한 금속재1의 굽힘 방향에 의거하여 금속재1을 예열용 고주파 가열 코일5a 안으로 치우쳐서 배치함으로써 금속재1의 가열부에서의 굽힘 내면측의 온도가 굽힘 외면측의 온도보다도 낮게 되도록 설정한다.
구체적으로는, 도10에있어서 금속재1의 A측을 예열용 고주파 가열 코일5a에 접근하도록 설치함으로써, 굽힘 가공의 내면측에 상당하는 B측 외면온도보다도, 굽힘 가공의 외면측에 상당하는 A측 외면온도를 높게 하도록 한다. 이러함으로써 굽힘 가공의 내면측에 발생하는 주름과 굽힘 가공의 외면측에 발생하는 균열을 무두 유효하게 방지하는 것이 가능하다.
제조장치0에서는, 가동 롤러 다이스4에 윤활제를 송출하는 것이 가능하다. 이러함으로써 금속재1의 가열부에 발생하는 스케일을 가동 롤러 다이스4가 끌어들인 경우에도 송출된 윤활제가 가져오는 윤활작용에 의해 표면도 소결의 발생을 저감하는 것이 가능하다.
마찬가지로 제조장치0에서는, 가동 롤러 다이스4에 냉각유체를 송출하는 것이 가능하다. 가동 롤러 다이스4의 내부이며 금속재1을 보유하는 부위의 근방에 냉각배관을 설치하여, 가동 롤러 다이스4에 냉각유체를 송출함으로써 가동 롤러 다이스4가 냉각유체에 의해 냉각되기에 가동 롤러 다이스4의 강도의 저하, 가동 롤러 다이스4의 열팽창에 의한 가공정밀도의 저하, 더욱이 가동 롤러 다이스4의 표면 소결의 발생을 방지할 수 있다.
(Ⅴ)서포트 가이드30
도11은 서포트 가이드30의 일례30A를 나타내는 설명도이다. 서포트 가이드30A는 가동 롤러 다이스4를 통과한 금속재1을 지지함으로써 굽힘 가공 된 금속재1의 오차를 억제하기 위한 것이다.
도11에 나타내는 서포트 가이드30A는 도1에 나타내는 횡단면이 원형인 금속 재1이 아니고, 횡단면이 구형인 금속재에 굽힘 가공을 행하는 경우를 나타내며, 가동 롤러 다이스4가 좌우방향으로 쌍을 이루는 트윈롤4a, 4a 및 상하방향으로 쌍을 이루는 트윈롤4b, 4b의 합계 4개의 롤로 이루어지는 가동 롤러 다이스4인 경우를 나타낸다. 또한 금속재1의 굽힘 가공부는 수평면 내에서만 형상이 변화하는 2차원 굽힘 형상의 경우이다.
가동 롤러 다이스4는 굽힘 가공시에는 금속재1의 선단을 수평 트윈롤4b, 4b에 의해 상하방향으로, 동시에 트윈롤4a, 4a에 의해 좌우방향으로 각각 위치결정을 하면서, 소정의 공간위치의 이동, 즉 수평방향의 이동(이후「수평 시프트」라고 함)과 평면내의 회전(이후「좌우 틸트」라고 함)을 행한다. 또한 금속재1이 2차원의 굽힘 형상만을 가지는 경우에는 좌우 시프트만 행하도록 해도 좋다.
도11에 나타내는 바와 같이, 이 가동 롤러 다이스4의 출측에는 서포트 가이드 30A가 설치된다. 서포트 가이드30A는 가동 롤러 다이스4의 하우징(도면으로 나타내지 않음) 또는 이 하우징으로부터 멀리 떨어진 다른 부재에 설치하면 좋다.
서포트 가이드30A는 가동 롤러 다이스4의 출측에 있어서 굽힘 가공된 금속재1의 하면을 지지함으로써 금속재1의 굽힘 가공이 행해진 부분에로의 자중을 비롯하여 작용하는 상하방향의 모멘트에 의한 부가적인 변형을 방지한다. 이 때문에 서포트 가이드30A를 설치함으로써 제조되는 굽힘가공제품의 형상을 소정의 형상으로 고정밀도로 안정하게 제조하는 것이 가능하다.
도12는 본 실시 형태에 관련된 서포트 가이드30의 다른 일례30B를 나타내는 설명도이다.
본 예도 횡단면이 구형인 금속재에 굽힘 가공을 행하는 경우이며, 도면으로 나타내지 않은 가동 롤러 다이스는 도4에 나타내는 가동 롤러 다이스4와 같은 4롤형이다. 또한 금속재1의 굽힘 형상은 수평면내에서만 굽힘 변형하는 2차원 굽힘 형상이다. 가동 롤러 다이스4는 굽힘 가공시에는 금속재1의 선단을 상하방향 및 좌우방향으로 보유하면서 소정의 공간위치의 이동, 즉 좌우 시프트 및 좌우 틸트를 행한다.
본 예는 도11에 나타내는 예와 같이, 가동 롤러 다이스4의 출측에 서포트 가이드30B가 설치되지만, 더욱이 서포트 가이드30B의 상면에 설치된 홈에 수평방향으로 금속재1을 가이드하는 롤111 및 112가 원주상으로 이동자재로 설치된다. 또한 롤111및 112는 가공시에서의 금속재1의 이동에 따라서 이동, 즉 수평 시프트나 좌우 틸트를 행한다. 이러한 움직임은 도로 표시하지 않은 제어수단에 접속되어, 송출장치3이나 가동 롤러 다이스4와 동기한다.
도12에 나타내는 서포트 가이드30B에서는, 좌우 틸트는 소정반경의 움직임이지만, 2차원 굽힘 형상에서는 수평 시프트만으로 구성해도 좋다. 더욱이 롤111 및 112의 한쪽에 유압 실린더 등의 압력부하 수단을 설치해도 좋다.
서포트 가이드30B는 가동 롤러 다이스4의 하우징, 혹은 이 하우징과 멀리 떨어진 다른 부재에 설치하면 좋다. 또한 가동 롤러 다이스4를 하우징에 고정하면, 수평 시프트나 좌우 틸트의 가동범위가 작게되므로 설비적으로는 유리하다. 결국 서포트 가이드30B에 의해 가동 롤러 다이스4의 출측에서 굽힘 가공 중의 금속재1의 하면 및 좌우면을 가이드하며, 열간가공부에로의 자중이나, 가열이나 냉각의 불균 일에 기인한 열변형의 불균일에 의한 상하방향이나 좌우방향의 부가적인 모멘트가 작용하여도 금속재1의 부가적인 변형을 방지할 수 있고, 균일한 소정 목표의 형상을 가지는 굽힘가공제품을 제조하는 것이 가능하다.
도13은 본 실시 형태에 관련된 서포트 가이드30C의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
본 예는 그 대부분이 도12에 나타내는 예와 같지만 도12에 나타내는 구성에 더하여 금속재1의 상하방향을 가이드하는 롤113이 추가되여 있다.
롤113에는 에어 실린더나 유압 실린더 등의 압력부하 수단을 설치하여 금속재1에 압력을 부하하도록 해도 좋다. 가동 롤러 다이스4의 출측에서 굽힘 가공 중의 금속재1의 상하면 및 좌우면을 가이드하며, 금속재1의 열간가공부에로의 자중이나, 가열이나 냉각의 불균일에 기인한 열변형의 불균일에 의한 상하방향 및 좌우방향의 부가적인 모멘트가 작용하여도, 금속재1의 부가적인 변형을 방지하는 것이 가능하며, 균일한 소정의 목표형상을 가지는 굽힘가공제품을 제조하는 것이 가능하다.
도14는 본 실시 형태에 관련된 서포트 가이드30의 다른 일례를 나타내는 설명도이다. 본 실시 예에서도 도1과 같이 횡단면이 구형인 금속재1에 굽힘가공을 행하는 경우이며 가동 롤러 다이스4는 4롤형이다. 또한 굽힘가공제품은 완전한 3차원 굽힘 형상을 가진다.
가동 롤러 다이스4는, 굽힘 가공중에서는 금속재1의 선단을 상하방향 및 좌우방향으로 위치결정 하면서 소정의 공간위치의 이동, 즉 수평시프트 및 좌우 틸트 와 수직방향의 이동(이후「상하 시프트」라고 함)과 평면내의 회전(이후「상하 틸트」라고 함)을 행한다.
본 실시 예에서는 가동 롤러 다이스4의 출측에 롤상의 액티브 가이드30D가 설치된다. 액티브 가이드30D는 굽힘 가공 중의 금속재1의 이동에 따라서 이동, 즉 좌우 시프트나 좌우 틸트를 행함으로써 금속재1의 하면에 추종하며, 이 하면을 항상 안내한다. 또한 좌우 틸트는 행하지 않아도 좋다. 이러한 움직임은 도로 표시하지 않은 제어수단에 접속되어 송출장치3이나 가동 롤러 다이스4와 동기한다.
가동 롤러 다이스4의 출측에서 굽힘 가공 중의 금속재1의 하면이 액티브 가이드30D에 의해 지지되므로 열간가공부에로의 자중이나, 가열이나 냉각의 불균일에 기인한 열변형의 불균일에 의한 상하방향의 부가적인 모멘트가 작용하여도, 금속재1의 부가적인 변형을 방지하는 것이 가능하며, 균일한 소정의 목표형상을 가지는 굽힘가공제품을 제조하는 것이 가능하다.
도15는 본 실시의 형태에 관련된 서포트 가이드30의 다른 일례를 나타내는 설명도이다. 본 실시 예는 대부분 도7의 구성과 같지만 더욱이 금속재1의 상하방향을 가이드하는 롤30E가 추가되여 있다.
롤30E대신에 에어 실린더이나 유압 실린더 등의 압력부하 수단을 설치해도 좋다. 롤30E에 의한 가동 롤러 다이스4의 출측에서 굽힘 가공 중의 금속재1의 상하면을 가이드 함으로써, 열간가공부에로의 자중이나, 가열이나 냉각의 불균일에 기인한 열변형의 불균일에 의한 상하방향의 부가적인 모멘트가 작용하여도, 금속재1의 부가적인 변형을 방지하는 것이 가능하며, 균일한 소정의 목표형상을 가지는 굽 힘가공제품을 제조하는 것이 가능하다.
도16은 본 실시의 형태에 관련된 서포트 가이드30의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
본 실시 예도 도11과 같이 횡단면이 구형인 금속재1에 굽힘 가공을 행하는 경우이며, 가동 롤러 다이스4는 4롤형이다. 또한 금속재1에 완전한 3차원 굽힘 형상을 부여한다. 가동 롤러 다이스4는 굽힘 가공 중에는 금속재1의 선단을 상하방향 및 좌우방향으로 위치결정하면서 소정의 이동, 즉 수평 시프트 및 좌우 틸트와 상하 시프트 및 상하 틸트를 행한다.
본 예는 지금까지의 실시 예와 같이, 가동 롤러 다이스4의 출측에 수평방향 및 상하방향으로 금속재1을 가이드하는 롤111~114를 가지는 서포트 가이드30F가 설치 된다. 또한 서포트 가이드30F는 굽힘 가공 중의 금속재1의 이동에 따라서 이동, 즉 수평 시프트나 좌우 틸트를 행한다 이러한 움직임은 도면으로 나타내지 않은 제어수단에 접속되어 송출장치3이나 가동 롤러 다이스4와 동기한다.
더욱이 롤111및 112의 한쪽에, 예를 들면 유압 실린더 등의 압력부하 수단을 설치해도 좋다. 가동 롤러 다이스4의 출측에서 굽힘 가공 중의 금속재1의 하면 및 좌우면을 위치 결정하므로, 열간가공부에로의 자중이나, 가열이나 냉각의 불균일에 기인한 열변형의 불균일에 의한 상하방향 및 좌우방향의 부가적인 모멘트가 작용하여도, 금속재1의 부가적인 변형을 방지하는 것이 가능하며, 균일한 소정 목표형상을 가지는 굽힘가공제품을 얻을 수 있다.
도17은 본 실시의 형태에 관련된 서포트 가이드30의 다른 일례를 나타내는 설명도이다. 본 예는 대부분 도16의 구성과 같지만, 도16의 구성에 더하여, 서포트 가이드30G에 비틀림 기구가 추가되여 있다.
이러한 움직임은 도면으로 나타내지 않는 제어수단에 접속되어, 비틀림 방향으로도 이동자재로 배치된 송출장치3이나 가동 롤러 다이스4와 동기한다.
가동 롤러 다이스4의 출측에서 굽힘 가공 중의 금속재1의 상하면 및 좌우면을 안내하며, 열간가공부에로의 자중이나, 가열이나 냉각의 불균일에 기인한 열변형의 불균일에 의한 상하방향 및 좌우방향, 더욱이는 비틀림 방향의 부가적인 모멘트가 작용하여도, 금속재1의 부가적인 변형을 방지하는 것이 가능하며, 균일한 소정 목표형상을 가지는 굽힘가공제품을 얻을 수 있다.
또한 도면으로 나타내지 않지만 본 실시 형태의 서포트 가이드30의 다른 일례로서 상용의 다축 로봇에 서포트 가이드30을 보유시켜, 서포트 가이드30을 소정의 공간에서 이동자재로 배치하도록 해도 좋다.
도11~17을 참조하면서 설명한 바와 같이, 3차원적 고정밀도의 위치결정 기구는 복잡한 것으로 되는 일이 있지만, 상용의 다축로봇을 이용함으로써 비교적 단순한 구성으로, 서포트 가이드 부재를 소정의 공간에서 이동자재로 설치하는 것이 가능하다. 결국 굽힘가공제품의 요구 정밀도, 질량 더욱이는 형상에 의해 구체적인 장치의 강성 등을 고려하면서 상용의 다축 로봇을 이용할지 안 할지를 결정하면 좋다.
도18은 본 실시의 형태에 관련된 서포트 가이드30의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
본 예는 도1과 같이, 단면이 구형인 금속재1에 굽힘 가공을 행하는 경우이며, 가동 롤러 다이스4는 4롤형이다. 또한 굽힘가공제품의 형상은 완전한 3차원 굽힘 형상이다. 즉 가동 롤러 다이스4는 굽힘 가공 중에는 금속재1의 선단을 상하방향 및 좌우방향으로 위치결정하면서 소정의 공간위치의 이동, 즉 수평 시프트 및 좌우 틸트와, 상하 시프트 및 상하 틸트를 행한다.
본 예는 지금까지의 예와 다르며, 금속재1의 선단을 다축 로봇31에 보유시키는 서포트 가이드30H에 의해 완전히 클립하여 금속재1의 송출과 함께 다축 로봇31도 이동하면서 3차원 위치를 완전히 동기시킨다. 굽힘 가공 중의 금속재1의 이동에 따라서, 공간위치의 이동, 즉 수평 시프트나 좌우 틸트나 비틀림을 행한다. 이러한 움직임은 도면으로 표시하지 않은 제어 수단에 접속되며, 송출장치3이나 가동 롤러 다이스4와 동기한다.
가동 롤러 다이스4의 출측의 금속재1의 선단을 서포트 가이드30H에 의해 보유하므로 열간가공부에로의 자중이나, 가열이나 냉각의 불균일에 기인한 열변형의 불균일에 의한 상하방향 및 좌우방향의 부가적인 모멘트가 작용하여도, 금속재1의 부가적인 변형을 방지하는 것이 가능하며, 균일한 소정 목표형상을 가지는 굽힘가공 제품을 얻을 수 있다
또한, 선단의 서포트 가이드30H에는 클램프력을 제어하는 구조를 설치해 두고, 과부하가 되었을 때나 가속도의 영향을 받았을 때에는 클램프력을 늦출 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 당연한 일로서 상용의 관절형 로봇의 특히 손목축에 서보 모터를 추가 하고 가동축의 수를 증가하는 것에 의해 더욱 복잡한 움직임을 안정시켜서 얻을 수 있다.
(Ⅵ)관절형 로봇
도19는 본 실시 형태의 제조장치0에서 이용할 수 있는 관절형 로봇11의 구성을 나타내는 설명도이다.
도19에 나타내는 바와 같이, 굽힘 가공장치의 하류측에는 가동 롤러 다이스4를 보유하기 위한 관절형 로봇11을 배치하는 것이 가능하다.
이 관절형 로봇11은 작업면에 고정된 고정면12와 주축으로 되는 3개의 암13, 14, 15와 각 암13, 14, 15를 접속함과 더불어 축의 주위에서 회동가능한 손목축으로 되는 3개의 관절16, 17, 18을 가진다. 관절형 로봇11의 선단의 암15에는 가동 롤러 다이스4가 설치된다.
도20은 본 실시 형태의 제조장치0에서 이용되는 관절형 로봇의 다른 구성 예를 나타내는 설명도이다.
도19에 나타내는 제조장치0에서는, 가동 롤러 다이스4를 보유하는 관절형 로봇11만을 배치하지만, 이것과 함께 가열장치5 및 냉각장치6용의 관절형 로봇11을 병설하도록 해도 좋다. 이러한 관절형 로봇11을 설치함으로써 또한 굽힘 가공의 효율화를 도모하는 것이 가능하다.
이 제조장치0은 축 주위에서 회동가능한 관절을 3개 가지는 관절형 로봇11을 적어도 1개 이상 배치함으로써, 금속재1의 굽힘 가공시에, 가동 롤러 다이스4의 시프트기구, 틸트기구 및 이동기구가 행하는 굴신, 선회, 병진 등의 동작, 즉 합계 6 종류의 머니퓰레이터가 행하는 동작을 제어신호에 의거하는 일연의 동작으로 하는 것이 가능하다. 이러함으로써 굽힘 가공의 효율화와 함께 가공장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.
(Ⅶ)굽힘 가공설비 열
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 제조장치0에 의해 가공되는 피가공재로서는, 환형 등의 형상을 가지는 폐단면 부재거나 개단면부재가 이용된다. 종래로부터 환관(丸管)의 폐단면부재로서 전봉강관(電縫鋼管)이 이용되고 더불어 개단면부재로서 롤 포밍된 강재가 많이 이용된다.
도21은 피가공재의 일례인 전봉강관의 제조공정의 전체를 나타내는 설명도이다.
전봉강관의 제조공정19는 띠상강판20으로 강관을 제조하기 위한 장치이다. 같은 도에 나타내는 바와 같이, 띠상의 강판롤로부터 띠상강판20을 연속적으로 계속해서 보내는 언코일러21과, 계속해서 보내지는 띠상강판20을 소정의 단면형상의 관으로 성형하는 복수의 롤성형기를 구비하는 성형수단22와, 관상으로 성형되어 상호간에 맞대어진 띠상강판의 양 측 변두리를 용접해 관을 연속적으로 형성하는 용접기를 구비하는 용접수단23과, 용접비드 절삭장치 및 포스트 어닐 장치, 더욱이 연속하는 관을 소요의 사이즈로 하는 후처리 수단24와, 이 소요 사이즈로 된 관을 소요길이로 절단하는 주행절단기를 구비하는 절단수단25를 상류에서 하류로 향해서 이 순서로 설치된다.
도 22는 피가공재의 제조에 이용되는 롤포밍 공정의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
롤포밍 공정26은 띠상강판20을 소정의 형상으로 성형하기 위한 장치이다. 이 때문에 금속소재로서의 띠상강판 20이 권회되어, 이 띠상강판20을 계속해서 보내는 언코일러21과, 이 언코일러21에 의해 계속해서 보내지는 띠상강판20을 소정의 형상으로 성형하는 롤성형기를 구비하는 성형수단27과, 이 롤성형기에 의해 소정의 형상으로 성형된 띠상강판 20을 소정의 길이로 연속적으로 절단하는 주행절단기를 구비하는 절단수단28로부터 구성된다.
도21에 나타내는 전봉강관의 제조공정19나 도22에 나타내는 롤포밍 공정26에 의해 제조된 피가공재는 가공용의 금속재로서 굽힘 가공장치에 송출되지만, 각 라인과 장치가 분리해 독립하고 있으면 라인과 장치간의 처리 속도가 상위(相違)하므로, 피가공재를 비축해 놓을 장소를 확보하는 필요가 생긴다. 또한 각각의 라인과 장치간에서 피가공재를 반송할 필요가 있고, 크레인이나 트럭 등의 보조반송 수단을 설치할 필요도 생긴다.
본 실시 형태의 제조장치에서는, 전봉강관의 제조공정19 또는 롤포밍 공정26의 출측에 연속해서 본 실시 형태의 제조장치0을 배치함으로써, 피가공재의 송출부터 굽힘가공제품의 제조에 이르기까지 전체의 설비 열을 콤팩트하게 할 수 있음과 더불어, 그 조업조건을 적정하게 설정함으로써 정밀도가 뛰어난 굽힘가공제품을 효율적 또는 염가로 제조할 수 있다.
도23은 본 실시 형태의 제조장치에 의해 얻어지는 각종 열처리조건을 나타내 며, 도23(a)는 AC3점이상으로 가열한 후에 급랭하는 통상의 담금질 조건을 나타내는 그래프이며, 도23(b)는 AC3점이상으로 가열한 후에 도23(a)에 나타낸 냉각속도 보다도 낮은 냉각속도에서 냉각하는 조건을 나타내는 그래프이며, 도23(c)는 AC1점이하로 가열한 후에 급랭하는 조건을 나타내는 그래프이며, 도23(d)는 AC1점이상 AC3점이하의 온도역으로 가열한 후에 급랭하는 조건을 나타내는 그래프이며, 더욱이 도23(e)는 AC1점이상 AC3점이하의 온도역으로 가열한 후에 도23(d)에 나타내는 냉각속도 보다도 낮은 냉각속도로 냉각하는 조건을 나타내는 그래프이다.
열처리는, 상술한 제조장치0에서의 고주파 가열 코일5 및 수냉장치6의 작동을 적당히 제어함으로써, 도23(a)에 나타내는 통상의 담금질을 행하는 것과 더불어 도23(b)~도23(e)에 나타내는 조건에서 열처리 한다.
예를 들면, 도23(a)에 나타내는 바와 같이 부분적으로 통상의 담금질을 행하여 소망의 초고강도(예를 들면 마텐자이트 100%의 조직, 1500~1650MPa, 550 MPa강에서는 1300MPa, 450 MPa강에서는 1200MPa)를 얻음과 더불어, 부분적으로 고주파 가열 코일5의 작동을 정지함으로써 이 부분에 대해서는 열처리를 행하지 않도록 함으로써 소관의 강도 그대로(예를 들면 페라이트와 펄라이트의 2상조직, 담금질강에서는 500~600MPa, 550MPa강에서는 550MPa, 450MPa강에서는 450MPa)로 하는 것이 가능하다.
또한 도23(b)에 나타내는 바와 같이 통상 담금질과 동등의 가열을 행함과 더 불어, 냉각속도를 낮게함으로써, 상술한 초고강도 보다도 강도가 다소 저하한 고강도(예를 들면 마텐자이트와 미량의 페라이트의 2상조직, 담금질강에서는 1400~1500MPa, 550MPa강에서는 700~900MPa, 450MPa강에서는 600~800MPa)로 하는 것이 가능하다. 구체적으로는 수냉장치6의 수냉 재킷의 구멍을, 예를 들면 전자변에 의해 전부 혹은 부분적으로 폐쇄함으로써 수냉하지 않는 부분을 설치하면 좋다. 이 때의 냉각속도는 주위의 온도에 의해 변화하기 이 때문에 제조 조건에 따라 사전에 실험을 행함으로써 수냉의 방법을 결정하면 좋다.
또한 도23(c)에 나타내는 바와 같이, AC1점 이하로 가열한 후에 통상 담금질의 냉각속도와 같은 냉각속도로 냉각함으로써, 모재의 강도보다도 다소 높은 소망의 강도(예를 들면 페라이트와 펄라이트의 2상조직, 담금질강에서는 500~ 600MPa보다도 조금 높은 강도, 550MPa강에서는 550MPa보다도 조금 높은 강도,450MPa강에서는 450MPa보다도 조금 높은 강도)로 하는 것이 가능하다. 소관의 조관(造管)의 일그러짐이 큰 경우에는 소관보다도 강도가 저하하는 경우도 있지만, 일반적으로는 시멘타이트가 용해되어 다소 강도가 상승한다. 상술한 바와 같이 온-오프 제어를 행하는 경우에서의 고주파 가열 코일5의 제어의 응답성을 감안하면, 이 수단에 의하면 가열 전원 출력의 변화가 적어 끝나기 이 때문에, 온도 변화의 리스폰스가 빠르고, 강도변화의 이동부가 적게 되므로 실질적으로는 유효한 방법이다.
또한 도23(d)에 나타내는 바와 같이, AC1점이상 AC3점이하로 가열된 후에 통상 담금질의 냉각속도와 같은 냉각속도로 냉각함으로써 통상의 담금질에 의한 초고 강도와 소관의 강도의 중간 강도 (담금질강에서는 600~ 1400MPa, 550 MPa강에서는 550~1300MPa, 450MPa강에서는 450~1200MPa)를 얻는 것이 가능하다. 이 경우 페라이트와 마텐자이트의 2상조직으로 되기 이 때문에 일반적으로는 조금 불안정하고 제어하기 힘들지만 제품의 형상, 치수, 용도 등에 의해 소정의 강도를 얻을 수 있다.
더욱이 도23(e)에 나타내는 바와 같이, AC1점 이하로 가열한 후에 통상 담금질의 냉각속도보다도 늦은 냉각속도로 냉각함으로써, 통상 담금질에 의한 초고강도와 소관 강도의 중간 강도(담금질강에서는 600~1400MPa보다도 조금 낮은 강도, 550MPa강에서는 550~1300MPa보다도 조금 낮은 강도, 450MPa강에서는 450~1200MPa보다도 조금 낮은 강도)를 얻는 것이 가능하다. 이 경우 도23(d)에 나타내는 경우보다도 조금 강도가 저하하지만 제어는 조금 안정된다.
예를 들어 육후1.6mm의 담금질강 (C:0.20%, Si:0.22%, Mn:1.32%, P:0.016%, S:0.002%, Cr:0.20%, Ti:0.020%, B:0.0013%, 잔부Fe 및 불순물, AC3=825℃, AC1=720℃)을 소재로 하는, 세로50mm 또한 가로50mm의 정방형 강관을 보내는 속도가 20mm/sec인 경우, 소관강도는 502MPa, 도23(a)에 나타내는 조건(가열온도 910℃)에서의 열처리부는 1612MPa, 도23(b)에 나타내는 조건(가열온도 910℃)에서의 열처리부는 1452MPa, 도23(c)에 나타내는 조건(가열온도 650℃)에서의 열처리부는 510MPa, 도23(d)에 나타내는 조건(가열온도 770℃)에서의 열처리부는 752MPa, 도23(e)에 나타내는 조건(가열온도 770℃)에서의 열처리부는 623MPa의 강도를 각각 가진다.
한편, 육후1.6mm의 550MPa강(C:0.14%, Si:0.03%, Mn:1.30%, P:0.018%, S:0.002%, 잔부Fe 및 불순물, AC3=850℃, AC1=720℃)을 소재로 하는, 단면치수가 세로50mm 또한 가로50mm의 정방형 강관을 보내는 속도가 20mm/sec인 경우, 소관강도는 554MPa, 도23(a)에 나타내는 조건(가열온도 950℃)에서의 열처리부는 1303MPa, 도23(b)에 나타내는 조건(가열온도 950℃)에서의 열처리부는 823MPa, 도23(c)에 나타내는 조건(가열온도 650℃)에서의 열처리부는 561MPa, 도23(d)에 나타내는 조건(가열온도 880℃)에서의 열처리부는 748MPa, 도23(e)에 나타내는 조건(가열온도 800℃)에서의 열처리부는 658MPa의 강도를 각각 가진다.
더욱이 예를 들면, 육후1.6mm의 450MPa강(C:0.11%, Si:0.01%, Mn:1.00%, P:0.021%, S:0.004%, 잔부Fe 및 불순물, AC3=870℃, AC1=720℃)을 소재로 하는, 단면치수가 세로50mm 또한 가로50mm의 정방형 강관을 보내는 속도가 20mm/sec인 경우, 소관강도는 445MPa, 도23(a)에 나타내는 조건(가열온도 980℃)에서의 열처리부는 1208MPa, 도23(b)에 나타내는 조건(가열온도 980℃)에서의 열처리부는 737MPa, 도23(c)에 나타내는 조건(가열온도 650℃)에서의 열처리부는 451MPa, 도23(d)에 나타내는 조건(가열온도 800℃)에서의 열처리부는 629MPa, 도23(e)에 나타내는 조건(가열온도 800℃)에서의 열처리부는 612MPa의 강도를 각각 가진다.
이와 같이 하여 본 실시 형태에 의하면, 다기에 걸쳐 굽힘 형상이 요구되며 금속재의 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 굽힘 가공이나 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 굽힘 가공을 행하는 경우이더라도, 더욱이 고강도인 금속재의 굽힘 가공이 필 요한 경우이더라도 금속재를 균일하게 냉각할 수 있기이 때문에, 고강도라도 형상동결성이 좋고 균일한 경도분포를 가지는 굽힘가공제품을 효율적이면서도 염가로 제조하는 것이 가능하다.
게다가 가동 롤러 다이스는 축 방향으로 이동자재로 금속재를 지지하는 것이 가능하므로, 가동 롤러 다이스의 표면에 발생하는 소성 흠을 억제할 수 있고, 굽힘 가공의 정밀도를 확보하는 것이 가능함과 더불어, 작업능률이 뛰어난 굽힘 가공을 행하는 것이 가능하다. 이러함으로써 예를 들면 또한 고도화한 자동차 부품의 굽힘 가공기술로서 폭 넓게 적용 가능하다.
[실시예 1]
또한, 본 발명을 실시예를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
판두께가 1.6㎜이며 종횡의 길이가 모두 40mm인 정방형의 횡단면 형상을 가지고 있는 강관을 소재로 이용하고, 도1을 참조하여 설명한 본 발명에 관련된 굽힘가공 장치를 이용하여 도24에 나타내는 외관을 가지는 굽힘가공제품을 제조했다.
그 때, 본 발명에 관련된 지지를 이용하지 않고 제조된 종래 예와, 도 11에 도시된 서포트 가이드30A를 이용하여 제조된 본 발명의 실시예 1과, 도 12에 도시된 서포트 가이드30B를 이용하여 제조된 본 발명의 실시예 2에 관하여, 비접촉의 3차원 측정기로 계측하고 목표값과의 차이(치수정밀도)의 최대치를 구했다.
그리고, 도 11에 도시된 서포트 가이드30A는 도시되지 않은 가동 롤러 다이스 4의 하우징(가동 롤러 다이스의 롤러는 4a, 4b에 도시)에 고정된 테이블 방식으로 하고, 테이블의 두께는 10mm, 재질은 S45C로 했다.
그리고, 도 12에 도시된 서포트 가이드 30B는 도 11과 같은 테불롤러에 가동 롤러 다이스의 움직임에 동기시키고, 이동 가능한 세로 롤 111, 112를 설치하고, 세로 롤의 동부(胴部)의 외경 50mm, 높이 70mm, 재질은 SKD11로 했다. 한편, 도시하지 않은 세로 롤의 소경의 두 끝부분은 베어링으로 보유되고, 금속재를 지지할 때에는 회전 가능하다.
비교예, 본 발명의 예 1, 2의 결과를 표 1∼3에 각각 나타낸 동시에, 도25∼27에 그래프로 나타낸다.
표1
Figure 112009067603331-PCT00001
표2
Figure 112009067603331-PCT00002
표3
Figure 112009067603331-PCT00003
표 1∼3 및 도25∼27에 그래프로 나타낸 바와 같이 본 발명의 예 1, 2는 종래 예보다도 치수 정밀도가 대폭 향상되었음을 알 수 있다. 더욱히 본 발명의 예 1의 서포트 가이드에 의한 자중에 의한 휨의 방지 효과에 도하여, 좌우 방향의 구속도 행하는 서포트 가이드를 이용한 본 발명의 실시예 2에서는 ± 0.2mm이하의 양호한 치수 정밀도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
[실시예2]
두께 2.1mm이고 외경이 31.8mm의 원형의 횡단면 형상을 가지고 있는 강관을 소재로 이용하고, 도1을 참조하여 설명한 본 발명에 관련된 굽힘가공 장치를 이용하여, 도 28 (a)에 나타낸 외관을 가지고 있는 동시에 도28(b)에 나타낸 치수를 가 지고 있는 완전 3차원의 스파이럴 굽힘가공제품을 제조했다.
그 때, 본 발명에 관련된 지지를 이용하지 않고 제조된 종래 예2와, 도17에 나타내는 서포트 가이드30G를 이용하여 제조된 본 발명의 예3에 관하여, 비접촉의 3차원 측정기로 계측하고 목표값과의 차이(치수정밀도)의 최대치를 구했다.
또한, 본 실시예에서는 도17에 나타낸 서포트 가이드 30G를 도35에 나타낸 다관절 로봇 31-1을 이용하여 지지하고 금속재의 선단을 클램프하면서 가동 롤러 다이스의 움직임에 동기시켜 3차원적으로 이동시켰다.
종래 예 2, 본 발명의 예 3의 결과를 표4, 5에 각각 나타낸 동시에 도29, 30에 그래프로 나타냈다.
표4
Figure 112009067603331-PCT00004
표5
Figure 112009067603331-PCT00005
표4, 5 및 도 29, 30에 그래프로 나타낸 바와 같이 본 발명의 예3은 종래 예 2에 비하여 치수 정밀도가 대폭 향상되어 있고 ±0.3mm이하의 양호한 정밀도를 얻었다.
[실시예3]
판두께가 1.8mm이고 세로 50mm, 가로 70mm의 장방형의 횡단면 형상을 가지고 있는 강관을 소재로 이용하고 도1을 참조하여 설명한 본 발명에 관련된 굽힘가공 장치를 이용하여, 도36에 나타낸 2차원 형상의 자동차 차체의 강도 부품인 프런트 사이드멤버를 제조했다.
그 때, 본 발명에서의 관련된 서포트 가이드를 이용하지 않고 제조된 종래 예3과, 도37에 나타낸 서포트 가이드30H를 이용하여 제조된 본 발명의 예4에 관하여, 비접촉의 3차원 측정기로 계측하고 목표값과의 차이(치수정밀도)의 최대치를 구했다.
또한, 도37에 나타낸 서포트 가이드30H는 금속재의 선단을 클램프하고 송출 방향과 송출 방향에 직각방향으로 정밀형 볼나사50∼52를 배치하고 서보 모터에 직결되어 움직이는 테이블53위에 앞에서 제시한 클램프 각도 설정이 가능한 기구를 가지고 있는 것이다.
종래 예3, 본 발명의 예4의 결과를 표6,7에 각각 나타낸 동시에 도31,32에 그래프로 나타낸다.
[표6]
Figure 112009067603331-PCT00006
[표7]
Figure 112009067603331-PCT00007
표6,7 및 도31,32에 그래프로 나타낸 바와 같이 본 발명의 예4는 종래 예3에 비하여 치수 정밀도가 대폭 향상되어 있고 ±0.5mm이하의 양호한 정밀도를 얻었다.

Claims (14)

  1. 지지 수단에 의해 지지되는 피가공재인 금속재를 상류에서 하류를 향하여 송출장치를 통해 송출하면서, 이 지지수단의 하류에서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공법을 이용하여, 2차원 또는 3차원으로 굴곡하는 굽힘가공부와 담금질부를 길이방향 및/ 또는 이 길이방향과 교차하는 면내의 둘레 방향을 향해 단속적 또는 연속적으로 가지고 있는 굽힘가공제품을 제조하는 방법으로서,
    상기 지지 수단의 하류에서 상기 금속재의 가열 수단에 의해, 송출되는 상기 금속재의 일부를 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 가열함과 더불어, 상기 가열수단의 하류에 배치되는 냉각수단을 통해, 상기 가열 수단에 의해 가열된 부분을 향하여 냉각 매체를 내뿜으로써 상기 금속재의 적어도 일부를 담금질하고,
    상기 냉각수단의 하류에 배치되고 상기 가열수단에 의해 가열된 금속재를 축방향으로 송출할 수 있는 복수의 롤을 가지고 있는 가동 롤러 다이스의 위치를 2차원 또는 3차원에서 변경함으로써 축방향으로 송출되는 상기 금속재에서의 상기 가열 수단에 의해 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여함으로써 이 금속재에 굽힘가공을 진행하고, 또한
    상기 금속재에서의 상기 가동 롤러 다이스를 통과한 부분을 지지함으로써 상기 굽힘가공에 의한 성형품의 오차를 억제하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각매체는 상기 금속재가 송출되는 방향을 향해 경사지게 내뿜어짐과 더불어 상기 금속재 축방향과 직교하는 방향과 평행된 방향에 관한 이 금속재에 대한 상기 냉각 수단의 거리를 변경함으로써 이 금속재가 가열되는 축방향의 영역을 조정하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속재의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관한 상기 금속재에 대한 상기 가열 수단의 거리를 변경함으로써 송출되는 상기 금속재의 일부를 그 둘레 방향으로 불균일하게 가열하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 수단의 상류측에 적어도 하나 이상 설치되는 상기 금속재의 예열수단을 병용함으로써, 상기 금속재를 복수회 가열하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열수단의 상류측에 적어도 하나 이상 설치되는 상기 금속재의 예열수단을 병용함으로써, 송출되는 상기 금속재의 일부를 그 둘레 방향으로 불균일하게 가열하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열수단, 상기 가동 롤러 다이스, 상기 냉각수단, 또는 상기 가동 롤러 다이스를 통과한 부분 중의 적어도 하나는 적어도 1축이상의 축주위에 회동 가능한 관절을 가지는 관절형 로봇에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 방법.
  7. 지지 수단에 의해 지지되는 피가공재인 금속재를 상류에서 하류를 향하여 송출장치를 이용하여 송출하면서, 이 지지 수단의 하류에서 굽힘가공을 행하는 것에 의해 2차원 또는 3차원으로 굴곡하는 굽힘가공부와 담금질부를 길이방향 및/ 또는 이 길이방향과 교차하는 면내의 둘레 방향을 향해 단속적 또는 연속적으로 가지고 있는 굽힘가공제품을 제조하는 장치로서,
    상기 지지수단의 하류에 상기 금속재의 외주를 포위해서 배치되고, 상기 금속재의 일부를 가열하기 위한 가열 수단 및 상기 가열 수단의 하류에 배치되고 상기 가열 수단에 의해 가열된 부분에 냉각 매체를 내뿜어서 냉각시킴으로써 이 부분을 담금질하기 위한 냉각 수단과,
    상기 냉각 수단의 하류에 그 위치가 2차원 또는 3차원에서 변경 자재로 배치됨과 더불어, 상기 가열 수단에 의해 가열된 금속재를 그 축방향으로 이동 자재로 지지하는 복수의 롤을 가지고, 축방향으로 송출되는 상기 금속재에서의 상기 가열 수단에 의해 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여함으로써 굽힘가공을 행하는 가동 롤러 다이스와,
    상기 가동 롤러 다이스의 하류에 배치되고 상기 금속재에서의 상기 가동 롤러 다이스를 통과한 부분을 지지함으로써, 상기 굽힘가공 후에서의 금속재의 오차 를 억제시키기 위한 서포트 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 냉각 매체는 상기 금속재가 송출되는 방향을 향해 경사지게 내뿜어짐과 더불어 상기 금속재의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관한, 이 금속재에 대한 상기 냉각 수단의 거리가 변경 자재인 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 금속재의 축방향과 직교하는 방향과 평행되는 방향에 관한, 상기 금속재에 대한 상기 가열 수단의 거리가 변경 자재인 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치.
  10. 상기 가열 수단의 상류측에 적어도 하나 이상 설치되는 상기 금속재의 예열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 수단, 상기 가동 롤러 다이스, 상기 냉각 수단, 또는 상기 가동 롤러 다이스를 통과한 부분중의 적어도 하나를 지지하는 적어도 1축 이상의 축주위에 회동 가능한 관절을 가지고 있는 관절형 로봇을 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트 가이드의 위치를 상기 가동 롤러 다이스의 위치에 동조시키는 동조 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 제조 장치.
  13. 전봉강관(電縫鋼管) 제조 라인을 구성하는 띠상강판을 연속적으로 내보내는 언코일러와, 보내어진 띠상강판을 소정의 단면 형상의 관으로 성형하는 성형 수단과, 맞닿은 띠상강판의 양측 변두리를 용접하여 연속하는 관을 형성하는 용접 수단과, 용접 비드 절삭 및 필요에 응하여 포스트 어닐이나 사이징하는 후처리수단과, 이 후처리수단의 출측에 배치되는 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 굽힘가공제품의 제조 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 연속 제조 장치.
  14. 롤포밍 라인을 구성하는 띠상강판을 연속적으로 내보내는 언코일러와, 보내어진 띠상강판을 소정의 단면 형상으로 성형하는 성형 수단과, 이 성형 수단의 출측에 배치되는제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 굽힘가공제품의 제조 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공제품의 연속 제조 장치.
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