KR20120014928A - 굽힘 가공 장치 - Google Patents

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KR20120014928A
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수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드
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Abstract

높은 생산성, 설치 스페이스 절약성 및 양호한 메인터넌스성을 가지며, 강관(17)의 굽힘 부재(35)를 높은 치수 정밀도로 제조하는 굽힘 가공 장치(10)를 제공한다. 강관(17)을 길이 방향으로 이송하는 이송 기구(11)와, 강관(17)을 이송하면서 지지하는 제1 지지 기구와, 이송되는 강관(17)의 일부 또는 전부를 가열하는 가열 기구(13)와, 이송되는 강관(17)에 있어서의 가열 기구(13)에 의해 가열된 부분을 냉각하는 냉각 기구(14)와, 이송되는 강관(17)의 적어도 1개소를 지지하면서 2차원 또는 3차원의 방향으로 이동함으로써, 강관(17)에 있어서의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하여, 강관(17)을 원하는 형상으로 굽힘 가공하는 제2 지지 기구(15)와, 강관(17)의 변형을 방지하는 변형 방지 기구(16)를 구비하는 굽힘 가공 장치로서, 이송 기구(11)는, 축 수가 7축의 수직 다관절 로봇인 제1 산업용 로봇(18)에 의해 구성된다.

Description

굽힘 가공 장치{BENDING DEVICE}
본 발명은, 산업용 로봇을 구성 요소로 하는 굽힘 가공 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은, 폐단면을 갖는 장척의 금속제의 소재에 2차원 또는 3차원의 굽힘 가공을 행하여 굽힘 부재를 제조하기 위한 굽힘 가공 장치에 관한 것이다.
굴곡된 형상을 갖는 금속제의 강도 부재, 보강 부재 또는 구조 부재가, 자동차나 각종 기계 등에 이용된다. 고강도, 경량이고 또한 소형인 것이 이들 굽힘 부재에 요구된다. 종래로부터, 이 종류의 굽힘 부재는, 예를 들면, 프레스 가공품의 용접, 후판(厚板)의 펀칭, 또한 단조 등에 의해 제조되어 왔다. 그러나, 이들 제조 방법에 의해 제조되는 굽힘 부재를 더욱 경량 및 소형화하는 것은 어렵다.
최근에는, 이 종류의 굽힘 부재를, 이른바 튜브 하이드로포밍에 의해 제조하는 것이 적극적으로 검토된다(예를 들면 비특허 문헌 1 참조). 소재가 되는 재료의 개발이나 성형 가능한 형상의 자유도의 확대 등과 같은 여러 가지 과제가 튜브 하이드로포밍 공법에 존재하므로, 향후 보다 한층 더 개발이 필요한 것이, 비특허 문헌 1의 28페이지에 개시된다.
본 출원인은, 먼저 특허 문헌 1에 의해 굽힘 가공 장치를 개시하였다. 도 3은, 이 굽힘 가공 장치(0)의 개략을 도시한 설명도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 굽힘 가공 장치(0)는, 지지 수단(2)에 의해 그 축 방향으로 이동 가능하게 지지된 소재인 강관(1)을 상류측으로부터 하류측을 향해, 예를 들면 볼나사를 이용한 이송 장치(3)에 의해 이송하면서, (a) 지지 수단(2)의 하류에서 고주파 가열 코일(5)에 의해 강관(1)을 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 급속히 가열하고, (b) 고주파 가열 코일(5)의 하류에 배치되는 수랭 장치(6)에 의해 강관(1)을 급랭하며, 또한 (c) 강관(1)을 이송하면서 지지 가능한 롤쌍(4a)을 적어도 1세트 갖는 가동 롤러 다이스(4)의 위치를 2차원 또는 3차원으로 변경하여 강관(1)의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하여 굽힘 가공을 행함으로써, 2차원 또는 3차원으로 굴곡되는 굽힘 가공부와 담금질부를 길이 방향 및/또는 이 길이 방향과 교차하는 면내의 둘레 방향을 향해 단속적 또는 연속적으로 갖는 굽힘 부재(8)를, 충분한 굽힘 가공 정밀도를 확보하면서 높은 작업 능률로 제조한다.
특허 문헌 1 : 국제 공개 WO2006/093006호
비특허 문헌 1 : 자동차 기술　Vol.57, No.6, 2003 23~28페이지
본 발명자들은, 굽힘 가공 장치(0)의 보다 한층 더의 향상을 목적으로, 열심히 검토를 거듭한 결과, 굽힘 가공 장치(0)가 이하에 열기하는 과제를 갖는 것이 판명되었다.
(a) 예를 들면 볼나사를 이용한 이송 장치(3)는, 강관(1)의 종류에 따라, 단 교체를 행할 필요가 있다. 단 교체는 상응하는 시간을 필요로 한다. 이에 의해, 굽힘 가공 장치(0)의 사이클 타임의 증가, 및 생산성의 저하가 발생한다. 또, 강관(1)의 패스 라인(path line)을 변경하는 경우에는, 이에 수반하여 이송 장치(3)의 설치 위치를 변경할 필요가 있으며, 굽힘 가공 장치(0)의 생산성이 저하한다.
(b) 예를 들면 볼나사를 이용한 이송 장치(3)는, 강관(1)을 세팅한 후 볼나사를 구동하여 강관(1)을 이송하므로, 생산 택트의 단축이 곤란하다.
(c) 예를 들면 볼나사를 이용한 이송 장치(3)나 가동 롤러 다이스(4)의 동작 타이밍을 일치시킬 필요가 있다. 그러나, 정확하게 일치시키는 것이 어렵고, 정확하게 일치하지 않는 경우에는, 굽힘 가공 부품의 치수 정밀도가 저하한다.
(d) 예를 들면 볼나사를 이용한 이송 장치(3)나 가동 롤러 다이스(4)를 3차원으로 이동 가능하게 지지하기 위한 지지 장치의 설치 스페이스가 커진다. 이 때문에, 굽힘 가공 장치(0)의 설치 장소가 한정된다.
(e) 예를 들면 볼나사를 이용한 이송 장치(3)는, 강관(1)이 용접 강관인 경우에는, 강관(1)의 세팅 시에, 이송 동작 이외의 동작(예를 들면, 강관(1)을 축 둘레로 회전시켜 강관(1)에 존재하는 용접 비드 위치를 굽힘 가공에 있어서 문제점을 발생시키지 않는 위치로 조정하는 동작, 강관(1)의 세팅 시의 중심 어긋남을 조정하는 동작, 또한 이송 경로를 조정하는 동작)을 행할 수 없다. 이 때문에, 굽힘 가공 장치(3)의 생산성이 저하한다.
(f) 예를 들면 볼나사를 이용한 이송 장치(3)나, 롤쌍(4a)을 적어도 1세트 갖는 가동 롤러 다이스(4)는, 극히 고정밀도의 동작이 요구되므로, 정기적인 청소나 보수가 행해지지 않으면 안 된다. 그러나, 이송 장치(3)나 가동 롤러 다이스(4)의 메인터넌스성은 양호하지 않다. 이 때문에, 이송 장치(3)나 가동 롤러 다이스(4)의 보수나 청소는, 상당한 시간이나 공정수를 필요로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 열심히 검토를 거듭한 결과, 적어도 이송 장치로서, 예를 들면 수직 다관절형의 산업용 로봇을 이용하는 것, 또한, 필요에 따라, 가동 롤러 다이스의 지지 장치나 가동 롤러 다이스의 출구측에 치수 정밀도 향상을 위해 배치하는 치수 정밀도 저하 억제 장치로서, 예를 들면 수직 다관절형의 산업용 로봇을 이용함으로써, 상술한 과제 (a)~(f)를 해결할 수 있는 것을 지견하고, 또한 검토를 거듭하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은, 하기 조건을 만족하는 이송 기구, 제1 지지 기구, 가열 기구, 냉각 기구, 제2 지지 기구 및 변형 방지 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘 가공 장치이다.
이송 기구 ; 제1 산업용 로봇에 의해 구성됨과 더불어, 닫힌 단면을 갖는 중공의 금속재를 그 길이 방향으로 이송한다.
제1 지지 기구 ; 제1 위치에 고정하여 배치되며, 금속재를 이송하면서 지지한다.
가열 기구 ; 금속재의 이송 방향에 대해 제1 위치보다 하류의 제2 위치에 고정하여 배치되며, 이송되는 금속재의 일부 또는 전부를 가열한다.
냉각 기구 ; 금속재의 이송 방향에 대해 제2 위치보다 하류의 제3 위치에 고정하여 배치되며, 이송되는 금속재에 있어서의 가열 기구에 의해 가열된 부분을 냉각한다.
제2 지지 기구 ; 금속재의 이송 방향에 대해 제3 위치보다 하류의 제4 위치에 배치되며, 이송되는 금속재의 적어도 1개소를 지지하면서 2차원 또는 3차원의 방향으로 이동함으로써, 금속재에 있어서의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하여, 금속재를 원하는 형상으로 굽힘 가공한다.
변형 방지 기구 ; 금속재의 이송 방향에 대해 제4 위치보다 하류의 제5 위치에 배치되며, 이송되는 금속재의 변형을 방지한다.
본 발명에 의하면, 굽힘 가공 장치(0)가 갖는 상술한 과제 (a)~(f)를 해결할 수 있어, 굽힘 가공 장치(0)보다 한층 더 높은 생산성, 설치 스페이스 절약성 및 양호한 메인터넌스성을 가지며, 폐단면을 갖는 장척의 금속제의 굽힘 부재를 높은 치수 정밀도로 제조할 수 있는 굽힘 가공 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 굽힘 가공 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는, 제1 산업용 로봇~제3 산업용 로봇의 구성예를 도시한 설명도이다.
도 3은, 특허 문헌 1에 의해 개시된 굽힘 가공 장치의 구성을 모식적으로 도시한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 굽힘 가공 장치를 실시하기 위한 형태를 설명한다. 이후의 설명에서는, 본 발명에 있어서의 「닫힌 단면을 갖는 중공의 금속재」가 강관(17)인 경우를 예로 든다. 본 발명은, 강관에 한정되지는 않으며, 닫힌 단면을 갖는 중공의 금속재와 동일하게 적용된다.
도 1은, 본 발명에 따른 굽힘 가공 장치(10)의 구성의 일부를 간략화 및 생략하여 개념적으로 도시한 사시도이다. 또한, 도 1에 나타낸, 제1 산업용 로봇(18)~제3 산업용 로봇(28)을 포함하는 합계 6대의 산업용 로봇은, 모두, 머니퓰레이터 등을 개념화 및 간략화하여 나타낸다.
굽힘 가공 장치(10)는, 이송 기구(11)와, 제1 지지 기구(12)와, 가열 기구(13)와, 냉각 기구(14)와, 제2 지지 기구(15)와, 변형 방지 기구(16)를 구비한다. 이들 구성 요소를 순차적으로 설명한다.
[이송 기구(11)]
이송 기구(11)는, 강관(17)을 그 길이 방향으로 이송한다. 이송 기구(11)는, 제1 산업용 로봇(18)에 의해 구성된다.
이후의 설명에서는, 제1 산업용 로봇(18)이나 제3 산업용 로봇(28)에도, 제2 산업용 로봇(27)과 동일한 로봇을 이용한 경우를 예로 든다.
도 2는, 제1 산업용 로봇(18), 제2 산업용 로봇(27) 및 제3 산업용 로봇(28)(이하,「각 산업용 로봇(18, 27, 28)」이라고 줄여 기재한다)의 구성예를 도시한 설명도이다.
각 산업용 로봇(18, 27, 28)은, 모두, 이른바 수직 다관절 로봇이다. 각 산업용 로봇(18, 27, 28)은, 모두, 제1축~제6축을 갖는다.
제1축은, 상측 팔(19)을 수평면 내에서 선회시킨다. 제2축은, 상측 팔(19)을 전후로 선회시킨다. 제3축은, 전측 팔을(20)을 상하로 선회시킨다. 제4축은, 전측 팔(20)을 회전시킨다. 제5축은, 손목(20a)를 상하로 선회시킨다. 또한, 제6축은, 손목(20a)을 회전시킨다.
각 산업용 로봇(18, 27, 28)은, 필요에 따라, 제1축~제6축에 더하여, 상측 팔(19)을 선회시키는 제7축을 가져도 된다. 제1축~제7축은, 모두, AC 서보 모터에 의해 구동된다.
각 산업용 로봇(18, 27, 28) 각각의 축 수는, 6 또는 7일 필요는 없으며, 5여도 된다. 이들 산업용 로봇의 축 수는, 가공에 필요한 동작을 행할 수 있는 축 수이면 된다.
각 산업용 로봇(18, 27, 28)은, 다른 범용의 산업용 로봇과 동일하게, 모두, 각 축의 동작을 종합적으로 제어하는 컨트롤러(21)와, 동작을 교시하기 위한 입력 장치(22)를 구비한다.
효과기(엔드 이펙터)(24)가, 제1 산업용 로봇(18)의 손목(20a)의 선단에 설치된다. 효과기(24)는, 제1 산업용 로봇(18)의 측방 근방에 배치된 팔레트에 수용된 강관(17)을 파지하는 것, 및, 파지한 강관(17)을 제1 지지 기구(12) 및 가열 기구(13)에 각각 설치된 관통구멍에 관통시키는 것을 행하기 위해 이용된다.
효과기(24)는, 강관(17)의 후부 외면을 붙잡는 방식이어도 되고, 혹은, 강관(17)의 후부 내부에 삽입되는 방식이어도 된다. 도 1에 나타낸 효과기(24)는, 강관(17)의 후부 내부에 삽입되는 볼록부를 선단에 갖는 방식의 효과기이다.
효과기(24)는, 굽힘 가공의 소재의 후부의 형상이나 치수에 따라 적절히 변경되어 이용된다. 굽힘 가공 장치(10)는, 제1 산업용 로봇(18)의 근방에 배치된 단 교체용 도구 받침대(30)를 구비한다. 자동 교환 기능를 갖는 교환용 효과기(24-1)가 단 교체용 도구 받침대(30)에 놓여진다. 가공 소재가 강관(17) 이외의 다른 소재(17-1)(도시예는 사각형의 횡단면을 갖는 각관)로 변경되는 경우, 제1 산업용 로봇(18)이 선회하여, 효과기(24)를 교환용 효과기(24-1)로 교환한다. 이에 의해, 효과기(24)의 교환이 극히 신속하게 행해진다.
도 1에 파선으로 나타낸 바와 같이, 또 다른 1대의 제1 산업용 로봇(18-1)이, 제1 산업용 로봇(18)과 함께 배치되어 있어도 된다. 제1 산업용 로봇(18)에 의한 강관(17)의 이송 작업 중에, 제1 산업용 로봇(18-1)이, 다른 소재(17-1)를 팔레트(23)로부터 집어 올려, 다른 소재(17-1)를 후술하는 제1 지지 기구(13)에 형성된 관통구멍에 통과시킨다. 제1 산업용 로봇(18-1)은, 적당한 효과기를 다른 소재(17-1)의 후단에 배치하여 대기한다. 제1 산업용 로봇(18)에 의한 강관(17)의 이송 작업이 종료하면, 다른 소재(17-1)의 패스 라인에 맞추어, 후술하는 가열 코일 지지 로봇(32)에 의한 가열 코일(13a)의 설치 위치, 및 제2 지지 기구(15)에 의한 가동 롤러 다이스(25)의 설치 위치가 모두 변경된다. 이에 의해, 제1 산업용 로봇(18-1)이 다른 소재(17-1)의 이송 작업을 즉시 개시할 수 있다. 이 때문에, 굽힘 가공 장치(10)의 생산 택트가 단축된다.
제1 산업용 로봇(18-1)은, 상술한 제1 산업용 로봇(18)과 동일하게, 이른바 수직 다관절 로봇이고, 제1축~제6축을 가지며, 필요에 따라 제7축을 가져도 된다. 제1축~제7축은 AC 서보 모터에 의해 구동된다.
제1 산업용 로봇(18)이, 팔레트(23)로부터의 강관(17)의 이재(移載) 및 세팅을 행하므로, 굽힘 가공 장치(10)의 사이클 타임이 단축되고, 이에 의해, 굽힘 가공 장치(10)의 생산성을 높일 수 있다.
[제1 지지 기구(12)]
제1 지지 기구(12)는 지지대(31)에 탑재된다. 제1 지지 기구(12)는, 제1 위치 A에 고정하여 배치된다. 제1 지지 기구(12)는, 강관(17)을 이송하면서 지지한다. 제1 지지 기구(12)는, 굽힘 가공 장치(0)와 동일하게 다이스에 의해 구성된다. 다이스는, 이송 기구(11)에 의해 이송되는 소재를 이송하면서 지지 가능한 복수의 롤(12a~12f)을 갖는다.
강관(17)은, 롤(12a, 12b)과 롤(12d, 12e)에 의해 이송된다. 다른 소재(17-1)는, 롤(12b, 12c)과 롤(12e, 12f)에 의해 이송된다. 즉, 강관(17)의 패스 라인이 롤(12a, 12b)과 롤(12d, 12e)에 의해 형성됨과 더불어, 다른 소재(17-1)의 패스 라인이 롤(12b, 12c)과 롤(12e, 12f)에 의해 형성된다.
복수의 롤(12a~12f)의 설치수나 형상, 또한 다이스 내에서의 배치는, 반송되는 소재(17, 17-1)의 형상이나 치수 등에 따라, 적절히 설정된다.
이러한 다이스는 당업자에게 있어서는 주지 관용이므로, 제1 지지 기구(12)에 관한 설명은 생략한다.
[가열 기구(13)]
가열 기구(13)는, 강관(17)의 이송 방향에 대해 제1 위치 A보다 하류의 제2 위치 B에 배치된다. 가열 기구(13)는, 가열 코일 지지 로봇(32)에 의해 지지되어 배치된다. 가열 기구(13)는, 이송되는 강관(17)의 일부 또는 전부를 가열한다.
가열 기구(13)는, 유도 가열 장치에 의해 구성된다. 유도 가열 장치는, 강관(17)의 주위에 떨어져 배치되는 가열 코일(13a)을 갖는다. 이 가열 코일(13a)은, 당업자에게 있어서는 주지 관용이다.
가열 코일 지지 로봇(32)은, 상술한 제1 산업용 로봇(18)과 동일하게, 이른바 수직 다관절 로봇이고, 제1축~제6축을 가지며, 필요에 따라 제7축을 가져도 된다. 제1축~제7축은 AC 서보 모터에 의해 구동된다.
다른 소재(17-1)를 가열하는 경우, 단 교체용 가열 코일 받침대(33)가 가열 코일 지지 로봇(32)의 근방에 배치된다. 자동 교환 기능을 갖는 교환용 가열 코일(13b)이 받침대(33)에 놓여진다. 소재가 강관(17) 이외의 다른 소재(17-1)로 변경되는 경우, 가열 지지 로봇(32)이 선회하여, 가열 코일(13a)을 가열 코일(13b)로 교환한다. 이에 의해, 가열 코일(13b)은 극히 신속하게 교환된다.
가열 기구(13)에 관한 이 이상의 설명은 생략한다.
[냉각 기구(14)]
냉각 기구(14)는, 강관(17)의 이송 방향에 대해 제2 위치 B보다 하류의 제3 위치 C에 고정하여 배치된다. 냉각 기구(14)는, 이송되는 강관(17)에 있어서의 가열 기구(13)에 의해 가열된 부분을 냉각한다. 이에 의해, 냉각 기구(14)는, 강관(17)의 길이 방향의 일부에 고온 부분을 형성한다. 고온 부분의 변형 저항은 대폭으로 저하한다.
냉각 기구(14)는, 예를 들면, 강관(17)의 외면에 떨어져 배치되는 냉각 매체 분사 노즐(14a, 14b)을 갖는다. 냉각수가 냉각 매체로서 예시된다. 이 냉각 매체 분사 노즐(14a, 14b)은, 당업자에게 있어서는 주지 관용이므로, 냉각 기구(14)에 관한 설명은 생략한다.
[제2 지지 기구(15)]
제2 지지 기구(15)는, 강관(17)의 이송 방향에 대해 제3 위치 C보다 하류의 제4 위치 D에 배치된다. 제2 지지 기구(15)는, 이송되는 강관(17)의 적어도 1개소를 지지하면서 2차원 또는 3차원의 방향으로 이동한다. 이에 의해, 제2 지지 기구(15)는, 강관(17)의 고온 부분(위치 B~C 사이에 존재하는 부분)에 굽힘 모멘트를 부여하여, 강관(17)을 원하는 형상으로 굽힘 가공한다.
제2 지지 기구(15)는, 굽힘 가공 장치(0)와 동일하게, 가동 롤러 다이스(25)에 의해 구성된다. 가동 롤러 다이스(25)는, 강관(17)을 이송하면서 지지 가능한 롤쌍(25a, 25b)을 적어도 1세트 갖는다.
가동 롤러 다이스(25)는, 제2 산업용 로봇(27)에 의해 지지된다. 제2 산업용 로봇(27)은 CP형의 플레이백 로봇이다. CP형의 플레이백 로봇은, 인접하는 교시점의 사이의 다수로 세분화된 궤적과, 이들 다수로 세분화된 궤적의 통과 시각을 연속적으로 기억 가능하다.
제2 산업용 로봇(27)은, 상술한 제1 산업용 로봇(18)과 동일하게, 이른바 수직 다관절 로봇이고, 제1축~제6축을 가지며, 필요에 따라 제7축을 가져도 된다. 제1축~제7축은, AC 서보 모터에 의해 구동된다.
그리퍼(27a)가, 가동 롤러 다이스(25)를 유지하기 위한 효과기(엔드 이펙터)로서, 제2 산업용 로봇(27)의 손목(20a)의 선단에 설치된다. 효과기는, 그리퍼(27a) 이외의 형식의 것이어도 된다.
가동 롤러 다이스(25)는, 제2 산업용 로봇(27)을 포함하는 복수대의 산업용 로봇에 의해 지지되어 있어도 된다. 이에 의해, 각 산업용 로봇의 부하가 경감되므로, 가동 롤러 다이스(25)의 이동 궤적의 정밀도가 향상된다.
[변형 방지 기구(16)]
변형 방지 기구(16)는, 강관(17)의 이송 방향에 대해 제4 위치 D보다 하류의 제5 위치 E에 배치된다. 변형 방지 기구(16)는, 이송되는 강관(17)이 자중이나 냉각에 의해 발생하는 응력에 따라 변형되는 것을 방지한다.
제3 산업용 로봇(28)이 변형 방지 기구(16)로서 이용된다.
제3 산업용 로봇(28)은, 상술한 제1 산업용 로봇(18)이나 제2 산업용 로봇(27)과 동일하게, 이른바 수직 다관절 로봇이고, 제1축~제6축을 가지며, 필요에 따라 제7축을 가져도 된다. 제1축~ 제7축은 AC 서보 모터에 의해 구동된다.
강관(17)의 외면을 붙잡는 그리퍼(29)가, 강관(17)의 선단부(17a)를 유지하기 위한 효과기(엔드 이펙터)로서, 제3 산업용 로봇(28)의 손목(20a)의 선단에 설치된다.
효과기는, 그리퍼(29) 이외의 형식의 효과기(예를 들면, 강관(17)의 개구에 삽입하는 것)를 이용해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 단 교체용 도구 받침대(34)가 제3 산업용 로봇(28)의 근방에 배치된다. 강관(17)의 내부에 삽입하는 형식의 교환용 그리퍼(29-1)가 이 받침대(34)에 놓여진다. 소재가 강관(17) 이외의 다른 소재(17-1)로 변경되는 경우, 제3 산업용 로봇(28)이 선회하여 그리퍼(29)를 그리퍼(29-1)로 교환한다. 이에 의해, 그리퍼(29-1)가 극히 신속하게 교환된다.
핸들링 로봇(37)이 제3 산업용 로봇(28)의 하류에 배치된다. 핸들링 로봇(37)은, 손목(20a)의 선단에 파지부(36)를 갖는다. 파지부(36)는, 굽힘 가공을 종료한 굽힘 가공품(35)을 유지한다. 핸들링 로봇(37)은 CP형의 플레이백 로봇이다.
핸들링 로봇(37)은, 상술한 제1 산업용 로봇(18)과 동일하게, 이른바 수직 다관절 로봇이고, 제1축~제6축을 가지며, 필요에 따라 제7축을 가져도 된다. 제1축~제7축은 AC 서보 모터에 의해 구동된다.
핸들링 로봇(37)은, 굽힘 가공을 종료한 굽힘 가공품(35)을 유지한다. 핸들링 로봇(37)은, 유지한 굽힘 가공품(35)을 제품 받침대(38)로 이재한다.
굽힘 가공 장치(10)는, 굽힘 가공을, 온간 또는 열간으로 행하는 것이 바람직하다. 온간이란, 상온에 비해 금속 재료의 변형 저항이 저하하는 온도역이며, 예를 들면, 어느 금속 재료에서는 대략 500℃ 내지 800℃의 온도역이다. 열간이란, 상온에 비해 금속 재료의 변형 저항이 저하하고, 또한, 금속 재료의 담금질 가능한 온도역이며, 예를 들면, 어느 철강 재료에서는 870℃ 이상의 온도역이다.
굽힘 가공이 열간으로 행해지는 경우, 강관(17)은, 강관(17)이 담금질 가능한 온도역으로 가열된 후에 소정의 냉각 속도로 냉각함으로써, 담금질 처리된다. 또, 굽힘 가공이 온간으로 행해지는 경우, 열 왜곡 등의 가공에 따른 강관(17)의 왜곡의 발생이 방지된다.
굽힘 가공 장치(10)는 이상과 같이 구성된다.
굽힘 가공 장치(10)가, 강관(17)을 2차원 또는 3차원으로 구부리는 굽힘 가공을 행하면, 이송 기구(11)가 제1 산업용 로봇(18)을 가지므로, 이하에 열기하는 효과가 얻어진다.
(a) 강관(17)의 종류에 따라 불가피적으로 행해지는 단 교체가, 간단하고 또한 신속하게 행해진다. 이 때문에, 굽힘 가공 장치(10)의 사이클 타임의 증가가 방지되어, 굽힘 가공 장치(10)의 생산성이 높아진다. 또, 강관(17)의 패스 라인이 변경되는 경우에 불가피적으로 행해지는 단 교체가 간단하고 또한 신속하게 행해진다. 이 때문에, 굽힘 가공 장치(10)의 생산의 자유도 및 생산성이 모두 높아진다. 또한, 강관(17)을 수용하는 팔레트(23)가, 제1 산업용 로봇(18)의 동작 범위 내에 설치된다.
(b) 이송 기구(11)를 구성하는 제1 산업용 로봇(18)이, 핸들링 로봇으로서도 이용된다. 이 때문에, 이 제1 산업용 로봇(18)이, 소재(17)를 소정의 위치에 세팅한 후에 바로 소재(17)를 그 축 방향으로 이송할 수 있으므로, 굽힘 가공 장치(0)의 사이클 타임이 단축된다.
(c) 제1 산업용 로봇(18)의 동작 타이밍과, 예를 들면, 제2 산업용 로봇(27), 가열 코일 지지 로봇(32), 제3 산업용 로봇(28) 등의 다른 장치의 동작 타이밍을 일치시키는 것이 용이해진다. 이 때문에, 굽힘 가공 부품(35)의 치수 정밀도의 향상을 도모하는 것이, 강관(17)의 이송 속도를 자유롭게 변경함으로써(예를 들면, 굽힘 부재에 있어서의 굽힘 부분의 이송 속도를 저하하는 것 등) 가능해짐과 더불어, 제1 산업용 로봇(18)의 기동 시의 스타트 타이밍과, 예를 들면, 제2 산업용 로봇(27), 가열 코일 지지 로봇(32), 제3 산업용 로봇(28) 등의 다른 장치의 기동 시의 스타트 타이밍을 일치시키는 것이 용이해진다.
(d) 제1 산업용 로봇(18)이 이송 기구(11)에 이용되므로, 굽힘 가공 장치(10) 전체의 설치 스페이스가, 제1 산업용 로봇(18)이 예를 들면 제1 지지 기구(12)에 가능한 한 근접하여 배치됨으로써 억제되고, 이에 의해, 굽힘 가공 장치(10)의 설치 장소의 제한이 억제된다.
(e) 제1 산업용 로봇(18)이 이송 기구(11)의 구성 요소로서 이용되므로, 예를 들면, (1) 강관(17)이 용접 강관인 경우에, 강관(17)에 존재하는 용접 비드 위치가 굽힘 가공에 문제점을 발생시키지 않는 위치가 되도록 강관(17)을 축 둘레로 회전시킨 후, 강관(17)을 굽힘 가공 장치(10)에 세팅하는 동작, (2) 강관(17)의 세팅 시의 중심 어긋남을 조정하는 동작, (3) 강관(17)의 이송 경로를 조정하는 동작, (4) 강관(17)에 미소한 반복 진동을 부여함으로써 제1 지지 기구(12)나 제2 지지 기구(15)의 마찰 계수를 저하시키는 동작, 또한 (5) 강관(17)의 중심 어긋남을 수정하여 스틱 슬립 현상의 발생을 미연에 방지하는 동작과 같은, 이송 동작 이외의 동작도 행할 수 있다. 이 때문에, 굽힘 가공 장치(10)의 생산의 자유도가 높아진다.
또한, 제1 산업용 로봇(18)이 용접 비드 위치를 변경하는 동작을 행하는 경우, 주지 관용의 용접 비드 위치 검출 장치가 제1 산업용 로봇(18)에 설치된다. 강관(17)의 회전 각도는 용접 비드 위치 검출 장치의 검출치에 따라 연산에 의해 설정되도록 해도 된다.
(f) 제1 산업용 로봇(18)은, 생산 실적이 높은 범용의 산업용 로봇에 의해 구성 가능하므로, 양호한 메인터넌스성이 얻어짐과 더불어, 보수나 청소에 요하는 시간이나 공정수가 억제된다.
(g) 제1 산업용 로봇(18)은, 제1 지지 기구(12)의 부착 방향에 따라, 강관(17)의 이송 궤도를 극미하게 수정할 수 있으므로, 굽힘 가공 제품(35)의 치수 정밀도가 향상된다.
0 : 특허 문헌 1에 의해 개시된 굽힘 가공 장치
1 : 강관
2 : 지지 수단
3 : 이송 장치
4 : 가동 롤러 다이스
4a : 롤쌍
5 : 고주파 가열 코일
6 : 수랭 장치
10 : 본 발명에 따른 굽힘 가공 장치
11 : 이송 기구
12 : 제1 지지 기구
12a~12f : 롤
13 : 가열 기구
13a, 13b : 가열 코일
14 : 냉각 기구
14a, 14b : 냉각 매체 분사 노즐
15 : 제2 지지 기구
16 : 변형 방지 기구
17 : 강관
17-1 : 다른 소재
17a : 선단부
18, 18-1 : 제1 산업용 로봇
19 : 상측 팔
20 : 전측 팔
20a : 손목
21 : 컨트롤러
22 : 입력 장치
23 : 팔레트
24, 24-1 : 효과기(엔드 이펙터)
25 : 가동 롤러 다이스
25a, 25b : 롤쌍
27 : 제2 산업용 로봇
27a : 그리퍼
28 : 제3 산업용 로봇
29 : 그리퍼
29-1 : 교환용 그리퍼
30 : 단 교체용 도구 받침대
31 : 지지대
32 : 가열 코일 지지 로봇
33 : 단 교체용 가열 코일 받침대
34 : 단 교체용 도구 받침대
35 : 굽힘 가공품
36 : 파지부
37 : 핸들링 로봇
38 : 제품 받침대

Claims (6)

  1. 하기 이송 기구, 제1 지지 기구, 가열 기구, 냉각 기구, 제2 지지 기구 및 변형 방지 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘 가공 장치 :
    이송 기구 ; 제1 산업용 로봇에 의해 구성됨과 더불어, 닫힌 단면을 갖는 중공의 금속재를 그 길이 방향으로 이송하는 것,
    제1 지지 기구 ; 제1 위치에 고정하여 배치되며, 상기 금속재를 이송하면서 지지하는 것,
    가열 기구 ; 상기 금속재의 이송 방향에 대해 상기 제1 위치보다 하류의 제2 위치에 고정하여 배치되며, 이송되는 상기 금속재의 일부 또는 전부를 가열하는 것,
    냉각 기구 ; 상기 금속재의 이송 방향에 대해 상기 제2 위치보다 하류의 제3 위치에 고정하여 배치되며, 이송되는 상기 금속재에 있어서의 상기 가열 기구에 의해 가열된 부분을 냉각하는 것,
    제2 지지 기구 ; 상기 금속재의 이송 방향에 대해 상기 제3 위치보다 하류의 제4 위치에 배치되며, 이송되는 상기 금속재의 적어도 1개소를 지지하면서 2차원 또는 3차원의 방향으로 이동함으로써, 상기 금속재에 있어서의 상기 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여하여, 상기 금속재를 원하는 형상으로 굽힘 가공하는 것,
    변형 방지 기구 ; 상기 금속재의 이송 방향에 대해 상기 제4 위치보다 하류의 제5 위치에 배치되며, 이송되는 상기 금속재의 변형을 방지하는 것.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 지지 기구는, 적어도 1개의 제2 산업용 로봇에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 굽힘 가공 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 변형 방지 기구는, 제3 산업용 로봇에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 굽힘 가공 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 산업용 로봇, 상기 제2 산업용 로봇 및 상기 제3 산업용 로봇의 적어도 1개는 수직 다관절 로봇인, 굽힘 가공 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수직 다관절 로봇의 축 수는 5 이상인, 굽힘 가공 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 굽힘 가공을 온간 또는 열간으로 행하는, 굽힘 가공 장치.
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