JP4825019B2 - 金属材の曲げ加工方法、曲げ加工装置および曲げ加工設備列、並びにそれらを用いた曲げ加工製品 - Google Patents
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図1は、本発明の押通し曲げ加工を実施するための曲げ加工装置の全体構成を示す図である。本発明の曲げ加工は、支持手段2で回転可能に保持された被加工材である金属材1を上流側から逐次または連続的に押し出しながら、支持手段2の下流側で曲げ加工を行う押通し曲げ加工方法である。
支持ガイド2に直結して、駆動用モータ10および回転ギア10aとから構成される回転機構が設けられ、後述するように、支持ガイド2が押し出し装置の回転に同調して周方向に回転可能なことにより、金属材1をねじり変形する場合に、精度のよい変形を付加することができる。
図4は、本発明の曲げ加工装置の加工要部の装置構成を説明する図である。金属材1を保持する2対の支持ロール2と、その下流側には可動ローラダイス4とが配置され、可動ローラダイス4の入り側には高周波加熱コイル5および冷却装置6が配置される。さらに、2対の支持ロール2間には予熱装置5aが設けられ、可動ローラダイスの入り側直近部には潤滑剤の供給装置8が配置されている。
図7は、本発明の曲げ加工装置が採用する可動ローラダイスの上下方向および左右方向へのシフト機構、並びに周方向への回転機構の構成例を説明する図である。被加工材である金属材(丸管)1は、4ロールで構成される可動ローラダイス4によりクランプされる。上下方向へのシフト機構は駆動モータ8の作動により構成され、左右方向へのシフト機構は駆動モータ9の作動により構成される。また、周方向への回転機構は、駆動モータ10の作動により構成される。
したがって、アーム長さLが大きくなるほど、ピンチロール(可動ロールダイス)4に作用する力Pは小さくなる。すなわち、曲げ半径が小径から大径までの加工範囲を対象にすると、可動ローラダイス4を前後方向への移動させない場合には、曲げ半径が小径の金属材1の加工における加工カPが設備制約となる。このため、曲げ半径が小径の金属材1の加工に合わせてアーム長さLを大きく取ると、曲げ半径が大径の金属材の加工に際し、可動ローラダイスのシフト機構およびチルト機構に大きなストロークが必要となり加工装置が大型化する。
本発明の曲げ加工装置では、加熱装置の上流側に予熱装置を備え、予熱装置において金属材の二段、またはそれ以上の複数段加熱、または偏加熱を行うことができる。予熱手段を複数段加熱として用いる場合には、金属材の加熱負荷を分散することができ、曲げ加工能率の向上を図ることが可能になる。
図11は、本発明の曲げ加工装置に適用できる関節型ロボットの全体構成および配置を示す図である。図11に示すように、曲げ加工装置の下流側には、可動ローラダイス4用の関節型ロボット11を配置することができる。
前述の通り、本発明の曲げ加工装置に供される被加工材としては、丸形等の形状を有する閉断面材、または開断面材が用いられる。従来から丸管の閉断面材として電縫鋼管が多く採用されており、同時に開断面材としてロールフォーミングされた鋼材が多用されている。
3:押し出し装置、 4:可動ローラダイス、ピンチロール
5、加熱手段、加熱装置、高周波加熱コイル
5a:予熱手段、予熱装置、予熱用高周波加熱コイル
6:冷却手段、冷却装置、 6a:マンドレル
7:チャック機構
8、9、10:駆動モータ、 10a:駆動ギア
11:関節型ロボット、 12:固定面
13、14、15:アーム、 16、17、18:関節
19:電縫鋼管製造ライン、 20:帯状鋼板
21:アンコイラー、 22、27:成形手段
23:溶接手段、 24:後処理手段
25、28:切断手段、 26:ロールフォーミングライン
Claims (38)
- 支持手段で保持された被加工材を上流側から逐次または連続的に押し出しながら、前記支持手段の下流側で曲げ加工を行う金属材の押通し曲げ加工方法において、
前記支持手段の下流側に設けられた可動ローラダイスで前記金属材をクランプし、当該可動ローラダイスの位置または/および移動速度を制御しつつ、前記可動ローラダイスの入り側であり前記金属材の外周に配置した加熱手段および冷却手段を用いて、前記金属材を局部的に塑性変形が可能な温度域でかつ焼入が可能な温度域に加熱し、前記加熱部に曲げモーメントを付与した後、急冷することを特徴とする金属材の曲げ加工方法。 - 前記可動ローラダイスにクランプされた金属材の少なくとも一部は一定速度で移動されることを特徴とする請求項1に記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記可動ローラダイスが上下方向へのシフト機構、左右方向へのシフト機構、上下方向に傾斜するチルト機構、および左右方向に傾斜するチルト機構のうち少なくとも1以上の機構を有していることを特徴とする請求項1に記載の金属材の曲げ加工方法。
- さらに、前記可動ローラダイスが前後方向への移動機構を有していることを特徴とする請求項3に記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記加熱手段または/および冷却手段が上下方向へのシフト機構、左右方向へのシフト機構、上下方向に傾斜するチルト機構、および左右方向に傾斜するチルト機構のうち少なくとも1以上の機構を有していることを特徴とする請求項3に記載の金属材の曲げ加工方法。
- さらに、前記加熱手段または/および冷却手段が前後方向への移動機構を有していることを特徴とする請求項5に記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記可動ローラダイスが周方向への回転機構を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記金属材の上流側に設けられた押し出し装置が被加工材を把持して周方向へ回転する機構を有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記支持手段が周方向への回転機構を有しており、前記押し出し送り装置の回転に同調して周方向に回転することを特徴とする請求項8に記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記可動ローラダイスがロールの駆動機構を有しており、前記押し出し装置の送り量に応じて当該ロールに駆動回転を与えることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記可動ローラダイスが2ロール、3ロール、または4ロールで構成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 曲げ加工を行う金属材が各種の断面形状からなる閉断面材、開断面材、異型断面材、または棒材であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記加熱手段の上流側に少なくとも1つ以上の予熱手段を備え、金属材の複数段加熱、または偏加熱を行うことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 冷却手段として金属材の内面にマンドレルが装入され、冷却媒体が供給されることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記冷却手段から供給される冷却媒体が水を主成分としており、防錆剤または/および焼入れ剤が含有されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 前記可動ローラダイスへ潤滑剤または/および冷却流体を供給することを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 少なくとも1つ以上の軸廻りに回動可能な関節を有する関節型ロボットを設け、前記可動ローラダイス、並びに加熱手段または/および冷却手段におけるシフト機構、チルト機構および移動機構のうち少なくとも1つ以上の動作を前記関節型ロボットで行うことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法。
- 被加工材を保持する支持手段と、前記被加工材を上流側から逐次または連続的に送り移動させる押し出し装置とを備え、前記押し出し装置による前記被加工材の送り移動に合わせ、前記支持手段の下流側で曲げ加工を行う金属材の押通し曲げ加工装置において、
前記支持手段の下流側に設けられて前記金属材をクランプし、当該クランプ位置または/およびその移動速度を制御する可動ローラダイスと、
前記可動ローラダイスの入り側であり前記金属材の外周に配置されて前記金属材を局部的に塑性変形が可能な温度域でかつ焼入が可能な温度域に加熱する加熱手段と、
前記可動ローラダイスの入り側であり前記金属材の外周に配置されて加熱部に曲げモーメントが付与された前記金属材を急冷する冷却手段とを備えることを特徴とする金属材の曲げ加工装置。 - 前記可動ローラダイスはクランプした金属材の少なくとも一部を一定速度で移動させることを特徴とする請求項18記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記可動ローラダイスが上下方向へのシフト機構、左右方向へのシフト機構、上下方向に傾斜するチルト機構、および左右方向に傾斜するチルト機構のうち少なくとも1以上の機構を具備することを特徴とする請求項18に記載の金属材の曲げ加工装置。
- さらに、前記可動ローラダイスが前後方向への移動機構を具備することを特徴とする請求項18に記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記加熱手段または/および冷却手段が上下方向へのシフト機構、左右方向へのシフト機構、上下方向に傾斜するチルト機構、および左右方向に傾斜するチルト機構のうち少なくとも1以上の機構を具備することを特徴とする請求項18に記載の金属材の曲げ加工装置。
- さらに、前記加熱手段または/および冷却手段が前後方向への移動機構を具備することを特徴とする請求項22に記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記可動ローラダイスが周方向への回転機構を具備することを特徴とする請求項18〜23のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記押し出し装置が被加工材を把持して周方向へ回転する機構を具備することを特徴とする請求項18〜24のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記支持手段が前記押し出し送り装置の回転に同調する周方向への回転機構を具備することを特徴とする請求項25に記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記可動ローラダイスが、前記押し出し送り装置の送り量に応じてロールに駆動回転を与える駆動機構を具備することを特徴とする請求項18〜26のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記可動ローラダイスが2ロール、3ロール、または4ロールで構成されていることを特徴とする請求項18〜27のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 曲げ加工を行う金属材が各種の断面形状からなる閉断面材、開断面材、異型断面材、または棒材であることを特徴とする請求項18〜28のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記加熱手段の上流側に、金属材の複数段加熱、または偏加熱を行う予熱手段を具備することを特徴とする請求項18〜29のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 冷却手段として金属材の内面にマンドレルが配置され、冷却媒体が供給されることを特徴とする請求項18〜30のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記冷却手段から供給される冷却媒体が水を主成分としており、防錆剤または/および焼入れ剤が含有されていることを特徴とする請求項18〜31のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記可動ローラダイスへ潤滑剤または/および冷却流体を供給する手段を具備することを特徴とする請求項18〜32のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 前記可動ローラダイス、並びに加熱手段または/および冷却手段におけるシフト機構、チルト機構および移動機構のうち少なくとも1つ以上の動作を行う、少なくとも1つ以上の軸廻りに回動可能な関節を有する関節型ロボットを具備することを特徴とする請求項18〜33のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置。
- 帯状鋼板を連続的に繰り出すアンコイラーと、繰り出された帯状鋼板を所定の断面形状の管に成形する成形手段と、突き合わされた帯状鋼板の両側縁を溶接して連続する管を形成する溶接手段と、溶接ビード切削および必要に応じてポストアニールやサイジングをする後処理手段とを備える電縫鋼管製造ラインの出側に、請求項18〜34のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置を連続して配置したことを特徴とする曲げ加工設備列。
- 帯状鋼板を連続的に繰り出すアンコイラーと、繰り出された帯状鋼板を所定の断面形状に成形する成形手段とを備えるロールフォーミングラインの出側に、請求項18〜34のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置を連続して配置したことを特徴とする曲げ加工設備列。
- 上記請求項1〜17のいずれかに記載の金属材の曲げ加工方法によって加工熱処理が施された、引張強さが900Mpa以上であることを特徴とする曲げ加工製品。
- 上記請求項18〜36のいずれかに記載の金属材の曲げ加工装置を用いて加工熱処理された、引張強さが900Mpa以上であることを特徴とする曲げ加工製品。
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