KR100878647B1 - Method of bending processing for metal material, bending processing apparatus, bending processing equipment line, and bending-processed products obtained thereby - Google Patents
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Abstract
피가공재를 상류 측으로부터 순차대로 또는 연속적으로 밀어내면서, 하류 측에서 굽힘가공을 행하는 금속재의 압통 굽힘가공에 있어서, 가동 롤러 다이스를 상기 금속재를 클림핑하여, 해당 가동 롤러 다이스의 위치 또는/및 이동속도를 제어하면서 외주에 배치한 가열 수단 및 냉각 수단을 이용하여, 국부적으로 소성 변형이 가능한 온도 영역으로 그리고 담금질이 가능한 온도 영역으로 가열하여, 굽힘 모멘트를 부여하여 급랭하는 굽힘 가공 방법, 그리고 굽힘 가공 장치 및 굽힙 가공 설비열이다. 금속재의 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 연곡 굽힘이나 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 연속 굽힘 가공하는 경우에도, 더욱 고강도의 금속재의 굽힘 가공이 필요한 경우에도, 형상 동결성이 좋고 균일한 경도 분포를 갖는 금속재를 효율적 및 저가로 얻을 수 있다. 이에 의하여 한층, 고도화된 자동차 부품의 굽힘 가공 기술로서 넓게 적용할 수 있다.
In the pressure bending operation of a metal material which is bent on the downstream side while pushing the workpiece sequentially or continuously from the upstream side, the movable roller die is crimped on the metal material to position or / and move the movable roller die. Using a heating means and a cooling means arranged on the outer periphery while controlling the speed, the bending method of heating to a temperature region where plastic deformation is possible locally and a temperature region that can be quenched, giving a bending moment and quenching, and bending processing Device and bend processing equipment heat. Even in the case of continuous bending processing in which the bending direction of the metal material is two-dimensionally different or continuous bending processing in which the bending direction is three-dimensionally different, even when bending of the metal material of higher strength is required, the shape freezing property is good and uniform hardness distribution is achieved. A metal material having can be obtained efficiently and at low cost. Thereby, it can be applied widely as a bending process technology of the advanced automobile component.
Description
본 발명은, 금속재의 굽힘 가공 방법 및 그 굽힘 가공 장치 및 굽힘 가공 설비열에 관한 것으로서, 더 상세한 것은 금속재의 굽힘 방향이 2 차원적으로 다른 연속 굽힘(예를 들면, S자 굽힘)의 경우, 또 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 연속 굽힘의 경우에도, 효율적으로 굽힘 가공을 할 수 있는 금속재의 굽힘 가공 방법 및 그 굽힘 가공 방법을 적용할 수 있는 가공 장치 및 굽힘 가공 설비열, 및 그들을 이용한 굽힘 가공제품에 관한 것이다.The present invention relates to a bending method of a metal material, a bending processing apparatus and a row of bending processing equipment thereof, and more specifically, in the case of continuous bending (for example, S-shape bending) in which the bending direction of the metal material is two-dimensionally different, Even in the case of continuous bending in which bending directions are three-dimensionally different, a bending method of a metal material capable of efficiently bending and a processing device and a series of bending processing equipments to which the bending method can be applied, and bending processing using them It is about a product.
근년, 구조용 금속재는, 지구 환경에 대한 배려로부터 경량이며 고강도 재료가 요청되고 있다. 예를 들면, 자동차 업계에 있어서, 차체에 대한 안전성 요구가 높아지고, 자동차 부품의 경량화 및 고강도화에 대한 요청이 더욱 까다로워지고 있고, 연비 향상이나 충돌 안전성의 향상이라는 관점에서, 자동차 부품의 개발이 진행되고 있다.In recent years, the structural metal material is requested | required light weight and high strength material from consideration about global environment. For example, in the automobile industry, demands for safety of vehicle bodies are increasing, requests for weight reduction and high strength of automobile parts are becoming more difficult, and development of automobile parts is in progress from the viewpoint of improving fuel economy and crash safety. have.
이러한 요청에 대응하기 위하여, 원래 수준과 완전히 다른 강도 수준으로 이 루어진 고장력 강판, 예를 들면, 인장 강도가 780 ㎫ 이상, 더욱이 900 ㎫ 이상이라는 고강도 소재가 넓리 이용되고 있다.In order to respond to this request, high-strength steel sheets having a strength level completely different from the original level, for example, high-strength materials having a tensile strength of 780 MPa or more and further 900 MPa or more are widely used.
한편, 이러한 소재의 고강도화와 함께, 종래 자동차용 부품의 구조를 재검토하는 일도 진행된다. 이에 따라, 다양한 자동차용 부품에 적용하기 위하여, 다방면에 걸쳐 굽힘 형상, 예를 들면, 굽힘 방향이 2차원적, 또한 3차원적으로 다른 굽힘 형상으로 이루어진 금속재를 정도 좋게 가공하는 굽힘 가공 기술의 개발이 강하게 요청되어 왔다.On the other hand, with the increase in the strength of such a material, the work of reviewing the structure of a conventional automotive part also proceeds. Accordingly, in order to be applied to various automotive parts, the development of bending technology for processing a metal material having a bend shape over a variety of surfaces, for example, a bend shape having two or three different dimensions in a bending direction with high accuracy This has been strongly requested.
종래로부터, 이러한 굽힘 가공 기술의 개발 요청에 대응하기 위하여, 여러 가지 가공 기술이 제안되어 왔다. 예를 들면, 일본국 특허공개공보 소50－59263호 및 일본국 특허 제2816000호의 양 공보에서는, 금속관 등을 열처리하여 오로지 굽힘 가공하는 방법이 제안되어 있다. 구체적으로는, 금속관 등의 가공 첨단 측을 자유자재로 회전 가능한 암에 클램핑하여, 가열 장치에 의해 가열되어 오로지, 가열부를 적절히 이동시킴으로써 굽힘 변형시키고, 그 후에 냉각하는 굽힘 가공 방법(일본국 특허공개 소50－59263호 공보의 제안 방법), 또, 상기 가열부에 비틀림력과 굽힘력을 부여하여, 비틀림 변형시키면서 굽힘 변형시키는 가공 방법(일본국 특허 제2816000호 공보에서의 제안 방법)이다.Conventionally, various processing techniques have been proposed in order to respond to the request for development of such bending processing techniques. For example, in both publications of Japanese Patent Application Laid-open No. 50-59263 and Japanese Patent No. 2816000, a method of only bending a metal tube or the like by heat treatment is proposed. Specifically, a bending processing method of clamping a processing tip side such as a metal tube on a freely rotatable arm, heated by a heating device, and bent and deformed by appropriately moving the heating unit, followed by cooling (Japanese Patent Publication) Suggested method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-59263) and a processing method (proposed method in Japanese Patent No. 2816000) which applies a torsional force and a bending force to the heating part and performs bending deformation while torsionally deforming.
그렇지만, 상기 양 공보에서 제안된 굽힘 가공 방법은, 이른바 파지 굽힘 가공으로서 구분되는 가공 방법이며, 모두 금속관 등의 가공 첨단부를 자유자재로 회전 가능한 암으로 클램핑할 필요가 있기 때문에, 가공되는 금속관 등의 이송 속도를 고속으로 할 수 없다. 게다가, 암에 의한 클램핑을 반복할 때마다 암의 위치복 귀가 필요하게 되고, 이송 속도가 현저하게 변동하기 때문에, 가열이나 냉각 속도의 복잡한 제어가 필요하기 때문에 소정의 담금질 정도를 확보할 수 없다.However, the bending methods proposed in the above publications are processing methods that are classified as so-called gripping bending processes, and all of them need to be clamped with freely rotatable arms such as metal pipes. The feed speed cannot be high. In addition, since repositioning of the arm is required every time the clamping by the arm is repeated, and the conveying speed varies considerably, a predetermined degree of quenching cannot be secured because complicated control of the heating or cooling rate is necessary.
파지 굽힘 가공에서는, 상술한 문제가 발생하기 때문에, 일본국 특허공개 2000－158048호 공보에서는, 압통(押通) 굽힘(Push-through bending) 가공을 의거하는 고주파 가열 벤더이며, 압통 굽힘 롤러를 3차원 방향으로 이동 가능하게 지지하는 고주파 가열 벤더가 제안되어 있다. 일본국 특허공개 2000－158048호 공보의 고주파 가열 벤더에 의하면, 압통 굽힘 롤러를 피굽힘 가공물을 넘어 반대 방향의 피굽힘 가공물 측면으로 이동시켜 그 측면에 접촉시켜 굽힘 가공하기 때문에, 예를 들면, S자 굽힘처럼, 굽힘 방향이 이차원적으로 다른 연속 굽힘의 경우에도, 피굽힘 가공물을 180도 회전시키는 준비 작업을 없앨 수 있다.In the gripping bending process, the above-described problem occurs, and according to Japanese Patent Laid-Open No. 2000-158048, a high-frequency heating bender based on push-through bending is used. There is proposed a high frequency heating bender that supports to move in the dimensional direction. According to the high frequency heating bender of Japanese Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-158048, since a tender bending roller is moved to the side of the to-be-processed workpiece beyond a to-be-worked workpiece, it contacts and contacts the side surface, for example, S Like the bending of the ruler, even in the case of continuous bending in which the bending direction is two-dimensional, it is possible to eliminate the preparation work of rotating the workpiece to be rotated 180 degrees.
그렇지만, 일본국 특허공개 2000－158048호 공보의 고주파 가열 벤더에서는, 피굽힘 가공물의 양측면을 클램핑하는 수단이 없기 때문에, 고주파에 의한 가열 후의 냉각에 의한 잔류 응력에 기인하여 쉽게 변형이 발생하기 때문에, 소정 치수 정밀도를 확보하기가 어렵고, 가공 속도가 제약되면서, 굽힘 가공도를 높이는 것이 곤란하게 된다.However, in the high frequency heating bender of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-158048, since there is no means for clamping both sides of the workpiece, deformation easily occurs due to residual stress caused by cooling after heating by high frequency. It is difficult to secure predetermined dimensional accuracy, and it is difficult to increase the bending workability while the processing speed is restricted.
또한, 일본국 특허 제3195083호 공보에서는, 상술의 파지 굽힘 가공이나 고주파 가열 벤더의 압통 굽힘 롤러로 바꾸고, 고정 다이와 삼차원 방향으로 이동 가능한 가동 자이로 다이를 마련하여, 가동 자이로 다이에 의한 금속 부재의 굽힘 가공의 곡률 따른 온도에 금속 부재를 가열하는 가열 수단을 구비한 압통 굽힘 가공 장치가 제안되어 있다.In addition, Japanese Patent No. 3195083 discloses the above-described gripping bending and pressure bending rollers of a high frequency heating bender, providing a fixed die and a movable gyro die movable in a three-dimensional direction, and bending the metal member by the movable gyro die. There has been proposed a pressurized bending working device provided with a heating means for heating a metal member at a temperature along the curvature of the work.
일본국 특허 제3195083호 공보의 굽힘 가공 장치에서는, 고정 다이 및 가동 자이로 다이는 가공된 금속 부재를 회전 가능하게 유지하지 않기 때문에, 고정 다이 및 가동 자이로 다이의 어느 쪽이라도, 그 표면에 쉽게 히트 스크레치가 발생한다. 또, 일본국 특허 제3195083호 공보의 굽힘 가공 장치는, 고정 다이 및 가동 자이로 다이로 냉각 유체를 공급하여, 양 다이의 강도 저하, 열팽창에 의한 가공 정도의 저하를 회피하지만, 굽힘 가공된 금속 부재의 담금질 열처리를 의도하는 것이 아니고, 담금질에 의한 고강도 금속 부재를 얻을 수가 없다.In the bending apparatus of Japanese Patent No. 3195083, since the fixed die and the movable gyro die do not rotatably hold the machined metal member, either the fixed die and the movable gyro die are easily heat scratched on the surface thereof. Occurs. In addition, the bending apparatus of Japanese Patent No. 3195083 supplies a cooling fluid to a fixed die and a movable gyro die to avoid a decrease in the strength of both dies and a reduction in processing accuracy due to thermal expansion. It is not intended to quench heat treatment, and a high strength metal member by quenching cannot be obtained.
상술한 바와 같이, 자동차용 부품 구조의 재검토에 따라, 다양한 자동차용 부품에 적용하기 위하여 다방면에 걸쳐 굽힘 형상으로 이루어진 금속재의 가공 기술이 요구되게 되었다. 한편, 금속재의 경량화도 고려하면, 인장 강도 900 ㎫ 이상을 선정하는 것이 바람직하고, 더욱이 1300 ㎫급 이상을 선정하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 경우에는, 인장 강도가 500~700 ㎫ 정도의 금속 소관을 출발 재료로서 굽힘 가공을 실시한 후, 열처리에 의하여 강도를 올려 고강도의 금속재를 얻는다.As described above, according to the reconsideration of the automotive component structure, a technology for processing a metal material having a bent shape over various aspects has been required for application to various automotive components. On the other hand, considering the weight reduction of the metal material, it is preferable to select a tensile strength of 900 MPa or more, and more preferably 1300 MPa or more. In this case, after bending a metal element pipe with a tensile strength of about 500-700 MPa as a starting material, it raises strength by heat processing, and a high strength metal material is obtained.
그런데, 일본국 특허공개 소50－59263호 및 일본국 특허 제2816000호의 양공보에 제안된 파지 굽힘 가공에 있어서는, 금속 소관의 이송 속도가 현저하게 변동하기 때문에, 냉각 속도의 복잡한 제어가 곤란하고, 담금질 정도를 확보하지 못하기 때문에 불균일한 변형 발생을 방지할 수 없다. 이 때문에 다양한 굽힘 형상이 발생함과 동시에, 고강도의 금속재로서는 잔류 응력에 따른 지연 파괴 문제도 발생하고, 자동차용 부품으로서 부적절하다.By the way, in the gripping bending process proposed in both Japanese Patent Laid-Open No. 50-59263 and Japanese Patent No. 2816000, since the feed rate of the metal element pipe varies considerably, complicated control of the cooling rate is difficult, Unable to secure the degree of quenching, it is not possible to prevent the occurrence of non-uniform deformation. For this reason, various bending shapes are generated, and as a high-strength metal material, there is also a problem of delayed fracture due to residual stress, which is unsuitable for automobile parts.
더욱이, 일본국 특허 제3195083호 공보로 제안된 굽힘 가공 장치는, 압통 굽힘 가공에 근거하지만, 저강도의 금속 소관을 출발 재료로서 열간 가공을 실시한 후, 담금질에 의하여 강도를 올려 고강도의 금속재를 얻는 것을 의도하는 것이 아니다. 또, 금속 부재의 가열에 따라 가동 자이로 다이 표면에 히트 스크레치가 발생하기 쉽기 때문에, 열간 굽힘 가공 장치로서 한층 더 개선이 요구된다.Furthermore, although the bending machine proposed by Japanese Patent No. 3195083 is based on the tender bending, it is possible to increase the strength by quenching to obtain a high-strength metal material after hot working a low-strength metal element as a starting material. It is not intended to be. In addition, since heat scratching easily occurs on the surface of the movable gyro die as the metal member is heated, further improvement is required as a hot bending machine.
본 발명은, 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 금속재의 굽힘 가공에 있어서, 자동차용 부품의 구조 다양화에 따라, 다방면에 걸쳐 굽힘 형상이 요구되는 경우에도, 더욱이 고강도 금속재의 굽힘 가공이 필요한 경우에도, 굽힘 정도를 확보할 수 있는 것과 동시에, 작업 능률이 뛰어난 금속재의 굽힘 가공 방법 및 그것을 적용할 수 있는 굽힘 가공 장치 및 굽힘 가공 설비열을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above-described problems, and in the case of bending a metal material, even when a bend shape is required over various surfaces in accordance with the structural diversification of an automotive part, a bending process of a high strength metal material is required. In addition, the object of the present invention is to provide a bend processing method for a metal material excellent in work efficiency, a bend processing apparatus, and a bend processing equipment column to which the bend degree can be secured and excellent in work efficiency.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 굽힘 가공 방법은, 지지 수단으로 유지되는 피가공재를 상류 측으로부터 순차적으로 또는 연속적으로 밀어내면서, 상기 지지 수단의 하류 측에서 굽힘 가공을 행하는 금속재의 압통 굽힘 가공 방법에 있어서, 상기 지지 수단의 하류 측에 설치된 가동 롤러 다이스로 상기 금속재를 클램핑하여, 해당 가동 롤러 다이스의 위치 또는/및 이동 속도를 제어하면서, 상기 가동 롤러 다이스의 입구 측이며 상기 금속재의 외주에 배치한 가열 수단 및 냉각 수단을 이용하고, 상기 금속재를 국부적으로 소성 변형이 가능한 온도영역, 아울러 담금질이 가능한 온도영역에서 가열하여, 상기 가열부에 굽힘 모멘트를 부여한 후, 급랭하는 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the bending process of this invention pushes the workpiece hold | maintained by a support means sequentially or continuously from the upstream side, and press-bending of the metal material which performs bending work on the downstream side of the said support means. In the method, the metal material is clamped by a movable roller die provided on the downstream side of the supporting means, and the inlet side of the movable roller die is on the outer periphery of the metal material while controlling the position or / and the moving speed of the movable roller die. It is characterized by using the arranged heating means and cooling means to heat the metal material in a temperature range where plastic deformation is possible locally, and in a temperature range where quenching is performed, and to impart a bending moment to the heating section, followed by quenching.
즉, 금속재의 압통 굽힘 가공에 있어서, 금속재의 하류 측을 클램핑하여 일정 속도로 이동시키면서 열처리를 실시하는 것으로부터, 소정 냉각 속도를 확보하는 것이 가능하고, 굽힘 가공된 금속재는 균일한 냉각을 함으로써, 고강도이면서 형상 동결성이 좋고 균일한 경도의 금속재를 얻을 수 있다.That is, in the press-bending process of a metal material, it is possible to ensure a predetermined cooling rate by performing heat processing, clamping the downstream side of a metal material and moving it at a fixed speed, and the bent metal material is cooled uniformly, It is possible to obtain a metal material having good shape freezing property with high strength and uniform hardness.
예를 들면, 구체적인 구성으로서는, 고주파 가열 코일에 의하여 소관을 순차 연속적으로 A3변태점 이상에서, 동시에 조직이 조립화(粗粒化)되지 않는 온도까지 가열하여, 가열된 국부적인 영역을 가동 롤러 다이스를 이용하여 소성변형시z키고, 그 직후에 물 또는 기름이 주체가 되는 냉각 매체 또는 그 외의 냉각액, 또는 기체 또는 미스트를 소관의 외면 또는 내외면으로부터 내뿜으로써, 100℃/sec 이상의 냉각 속도를 확보한다.For example, as a specific configuration, at least the A 3 transformation point or base tube by high-frequency heating coil to sequentially continuously, at the same time by heating to a temperature at tissue does not screen assembly (粗粒化), the movable roller die of a heated localized area The plastic deformation is carried out by using and a cooling medium or other cooling liquid or gas or mist, which is mainly water or oil, is blown from the outer surface or the inner and outer surfaces of the element pipe to secure a cooling rate of 100 ° C / sec or more. do.
또, 굽힘 모멘트를 부여하는 가동 롤러 다이스는, 가동 롤러 형식에서 금속재를 클램핑함으로써, 다이스 표면에 발생하는 히트 스크레치를 억제할 수 있기 때문에, 효율적인 굽힘 가공을 할 수 있게 된다. 이와 같이 지지 수단도 금속재를 회전 가능하게 유지하는 방식이기 때문에, 히트 스크레치의 발생을 억제할 수 있다.Moreover, since the movable roller die which gives a bending moment can suppress the heat scratch which generate | occur | produces on the die surface by clamping a metal material by a movable roller type | mold, it becomes possible to perform an efficient bending process. In this way, the support means is also a system for holding the metal material in a rotatable manner, and therefore, generation of heat scratches can be suppressed.
본 발명의 제2 형태의 굽힘 가공 방법은, 가동 롤러 다이스가 상하 방향으로의 시프트 기구, 좌우 방향으로의 시프트 기구, 상하 방향으로 경사시키는 틸트 기구, 및 좌우 방향으로 경사시키는 틸트 기구 중, 적어도 1이상의 기구를 갖는다. 이에 의하여, 금속재의 굽힘 형상이 다방면에 걸쳐, 굽힘 방향이 이차원적으로 다른 연속 굽힘(예를 들면, S자 굽힘)의 경우, 또한 굽힘 방향이 삼차원적으로 다른 연속 굽힘의 경우에도, 효율적으로 굽힘 가공할 수 있다.The bending method of the 2nd aspect of this invention is at least 1 of a shift mechanism in a movable roller die in a vertical direction, the shift mechanism to the left-right direction, the tilt mechanism to incline to an up-down direction, and the tilt mechanism to incline to a left-right direction. It has the above mechanism. As a result, in the case of continuous bending (for example, S-shape bending) in which the bending direction of the metal material is varied in two dimensions and the bending direction is two-dimensional, and also in the case of continuous bending in which the bending direction is three-dimensionally different, the bending is efficiently performed. I can process it.
또한, 본 발명의 제3 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 가동 롤러 다이스가 전후 방향으로 이동 기구를 가질 수 있다. 전후 방향으로 이동 기구를 갖게 되므로 금속재의 굽힘 반경이 작을 경우에도, 최적 암의 길이 L을 확보할 수가 있기 때문에, 가공 장치의 대형화를 회피할 수 있고, 굽힘 가공 정도 확보할 수 있다.Moreover, in the bending process method of the 3rd aspect of this invention, a movable roller die can have a moving mechanism in the front-back direction. Since the moving mechanism is provided in the front-rear direction, even when the bending radius of the metal material is small, the optimum length L of the arm can be ensured, so that the enlargement of the processing apparatus can be avoided and the degree of bending can be ensured.
또, 본 발명 제4 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 가열 수단 또는/및 냉각 수단이 상하 방향으로의 시프트 기구, 좌우 방향으로의 시프트 기구, 상하 방향으로 경사시키는 틸트 기구, 및 좌우 방향으로 경사시키는 틸트 기구 중, 적어도 1이상의 기구를 가질 수 있다. 상기 가동 롤러 다이스와 가열 수단 및 냉각 수단과의 동작을 동조시키는 것이 가능하게 되고, 이러한 동조에 의하여, 더욱 정도가 좋고 균일한 굽힘 가공이 가능하게 된다.Moreover, in the bending process method of 4th aspect of this invention, a heating means and / or a cooling means shifts the up-down direction, the shifting mechanism to the left-right direction, the tilting mechanism to incline up-down, and the tilting to incline to the left-right direction. Of the instruments, it may have at least one or more instruments. It is possible to synchronize the operation of the movable roller dice with the heating means and the cooling means, and by this tuning, a more precise and uniform bending process is possible.
더욱이, 본 발명의 제5 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 가열 수단 또는/및 냉각 수단이 전후 방향으로의 이동 기구를 가질 수 있다. 가열 수단 등이 이동 기구를 가짐으로써, 가동 롤러 다이스와의 동조성에 더해, 굽힘 가공 개시 때의 금속관 첨단의 가열이 가능하게 되는 것과 동시에, 금속관의 설치, 분해시의 작업성 및 조작성이 개선되게 된다.Furthermore, in the bending processing method of the fifth aspect of the present invention, the heating means and / or the cooling means may have a moving mechanism in the front-rear direction. Since the heating means has a moving mechanism, in addition to the synchronization with the movable roller die, heating of the metal tube tip at the start of the bending process is enabled, and workability and operability at the time of installation and disassembly of the metal tube are improved. .
본 발명의 제6 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 또 가동 롤러 다이스가 둘레 방향으로의 회전 기구를 가질 수 있다. 금속재의 굽힘 방향이 이차원적으로 다른 굽힘 형상이나 굽힘 방향이 삼차원적으로 다른 굽힘 형상에 더하고 비틀림 변형을 부가할 수 있다.In the bending processing method of the sixth aspect of the present invention, the movable roller die can further have a rotation mechanism in the circumferential direction. It is possible to add to the bending shape in which the bending direction of the metal material is two-dimensionally or to the bending shape in which the bending direction is three-dimensionally different and torsional deformation.
본 발명의 제7 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 금속재의 상류 측에 설치된 압출 장치가 피가공재를 파지(把持)하여 둘레 방향으로 회전하는 기구를 가질 수 있다. 상기 가동 롤러 다이스의 회전 기구를 이용하지 않는 경우에도, 금속재의 굽힘 방향이 이차원적으로 다른 굽힘 형상이나 굽힘 방향이 삼차원적으로 다른 굽힘 형상에 더하고 비틀림 변형을 부가할 수 있다.In the bending method of the 7th aspect of this invention, the extrusion apparatus provided in the upstream of a metal material can have a mechanism which grasps a workpiece and rotates to a circumferential direction. Even when the rotation mechanism of the movable roller die is not used, a torsional deformation can be added to a bend shape in which the bending direction of the metal material is two-dimensionally different, or to a bend shape in which the bending direction is three-dimensionally different.
본 발명의 제8 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 또한 지지 수단이 둘레 방향으로의 회전 기구를 갖고, 압출 이송장치의 회전에 동조하여 둘레 방향으로 회전할 수 있다. 금속재의 비틀림 변형에 있어서, 가동 롤러 다이스의 둘레 방향으로는 회전시키지 않고, 지지 수단을 동조시키면서 압출 장치의 회전 기구에 의한 금속재의 후단부를 비틀림 시킴으로써, 더욱 정도가 좋은 비틀림 변형을 부가할 수 있다. 물론, 가동 롤러 다이스를 둘레 방향으로 회전시키면서, 지지 수단을 동조시키면서 압출 장치의 회전 기구로 인한 금속재 후단부를 상대적으로 비틀림 시킴으로써, 더욱 정도가 좋은 비틀림 변형을 부가할 수 있다.In the bending processing method of the eighth aspect of the present invention, the support means further has a rotation mechanism in the circumferential direction, and can rotate in the circumferential direction in synchronization with the rotation of the extrusion feeder. In the torsional deformation of the metal material, a higher degree of torsional deformation can be added by twisting the rear end portion of the metal material by the rotating mechanism of the extrusion device while tuning the support means without rotating in the circumferential direction of the movable roller die. Of course, by rotating the movable roller die in the circumferential direction, by relatively twisting the metal rear end portion caused by the rotating mechanism of the extrusion apparatus while the support means is tuned, a more precise torsional deformation can be added.
본 발명의 제9 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 더욱이 가동 롤러 다이스의 롤이 구동 회전 기구를 갖고 상기 압출 이송장치의 이송량에 따라 구동 모터 등에 의하여 해당 롤러에 구동 회전을 줄 수 있다. 즉, 가동 롤러 다이스가 구동 회전 기구를 구비하지 않는 경우에는, 해당 롤러의 회전은 마찰 저항에 의해서만 구동되어, 굽힘 가공 부분에는 압축 응력이 작용하여, 굽힘 내주 측에서 두께 살이 크게 늘어나거나, 좌굴이 생기는 경우가 있다. 특히, 피가공재가 얇은 두께인 소재이면, 이들에 기인하여 굽힘 가공이 곤란해지거나 가공 정도가 악화 될 우려가 있다.In the bending processing method of the ninth aspect of the present invention, the roll of the movable roller die has a drive rotation mechanism, and the drive rotation can be given to the roller by a drive motor or the like according to the feed amount of the extrusion conveying apparatus. That is, when the movable roller die does not have the drive rotation mechanism, the rotation of the roller is driven only by the frictional resistance, and the compressive stress acts on the bending portion, so that the thickness of the thickness increases greatly on the inner side of the bending, or the buckling occurs. It may occur. In particular, if the workpiece is a material having a thin thickness, bending may be difficult or the degree of processing deteriorates due to these.
이에 대하여, 가동 롤러 다이스에 구동 회전 기구를 구비시킴으로써, 굽힘 가공 부분에 작용하는 압축 응력을 완화시킴과 동시에, 압출 이송 장치의 이송량에 따라, 이에 동조하도록 가동 롤러 다이스의 롤 회전 속도를 제어하면, 굽힘 가공 부분에 인장 응력을 부가하는 것도 가능하게 되고, 굽힘 가공의 가능 범위가 넓어지고, 제품의 가공 정도도 향상하게 된다.On the other hand, by providing a drive rotation mechanism in the movable roller die, while reducing the compressive stress acting on the bending part, and controlling the roll rotational speed of the movable roller die so as to be synchronized with it according to the feed amount of the extrusion conveying apparatus, It is also possible to add a tensile stress to the bent portion, to increase the possible range of the bend, and to improve the degree of processing of the product.
본 발명의 제10 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 가동 롤러 다이스를 2롤, 3롤, 또는 4롤로 구성될 수 있고, 또 제11 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 굽힘 가공을 행하는 금속재를 각종의 단면 형상으로 이루어진 폐단면재, 개단면재, 이형단면재, 또는 봉재로 할 수도 있다. 가동 롤러 다이스의 롤 형식은, 피가공재가 되는 금속재의 단면 형상에 대응하여 설계할 수 있다.In the bending method of the tenth aspect of the present invention, the movable roller die may be composed of two rolls, three rolls, or four rolls, and in the eleventh aspect of the bending method, the metal material to bend is subjected to various cross-sectional shapes. It may be made of a closed end member, an open end member, a release end member, or a rod. The roll form of a movable roller die can be designed corresponding to the cross-sectional shape of the metal material used as a to-be-processed material.
본 발명의 제12 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 가열 수단의 상류 측에 적어도 1개 이상의 예열 수단을 구비하여 예열 수단에 대해 금속재의 2단 가열, 또는 편가열을 행할 수 있다. 예열 수단을 복수 단가열로서 이용하는 경우에는, 금속재의 가열 부하를 분산할 수 있고 굽힘 가공 능률의 향상을 도모할 수 있게 된다.In the bending processing method of the twelfth aspect of the present invention, at least one preheating means is provided on the upstream side of the heating means, and two-stage heating or single heating of the metal material can be performed to the preheating means. When preheating means is used as plural stage heating, the heating load of a metal material can be disperse | distributed and the improvement of bending work efficiency can be aimed at.
한편, 예열 수단을 금속재의 편가열로서 이용할 경우에는, 가동 롤러 다이스에 의한 금속재의 굽힘 방향에 근거하여, 예를 들면, 금속재의 가열부에 있어서의 굽힘 내면 측의 온도가 굽힘 외면 측의 온도보다 낮아지도록 제어한다. 이와 같이, 금속재의 가열부를 구성함으로써, 굽힘의 내면 측에 발생하는 주름과 굽힘의 외면 측에 발생하는 분열을 방지할 수 있다.On the other hand, when the preheating means is used as the single heating of the metal material, the temperature of the inner side of the bending in the heating portion of the metal material is, for example, based on the bending direction of the metal material by the movable roller die, than the temperature of the outer side of the bending. Control to lower. Thus, by forming the heating part of a metal material, the wrinkle which generate | occur | produces on the inner surface side of a bending, and the division which generate | occur | produces on the outer surface side of a bending can be prevented.
본 발명의 제13 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 냉각 수단으로서 금속재의 내면에 맨드릴을 끼워 넣고, 금속재의 외주에 배치한 냉각 수단과 함께, 또는 맨드릴 단독으로 냉각 매체를 공급할 수 있다. 특히, 두께가 두꺼운 재료의 냉각 속도를 확보하는데 유효하다.In the bending process method of 13th aspect of this invention, a cooling medium can be supplied as a cooling means by inserting a mandrel into the inner surface of a metal material, and with a cooling means arrange | positioned on the outer periphery of a metal material, or by a mandrel alone. In particular, it is effective in ensuring the cooling rate of a thick material.
본 발명의 제14 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 냉각 수단으로부터 공급되는 냉각 매체는 물을 주성분으로 하여, 방청제를 함유시킬 수 있다. 냉각 장치로부터 공급되는 냉각수에 의하여 슬라이딩부가 젖으면, 냉각수에 방청제가 함유되지 않는 경우에는 녹이 발생하여, 기계 보호 관점으로부터 불편이 생기기 때문에, 냉각수에 방청제를 함유시키는 것이 기계 보호 측면에서 유효하다.In the bending process method of 14th aspect of this invention, the cooling medium supplied from a cooling means can contain a rust preventive agent as water as a main component. When the sliding portion is wetted by the cooling water supplied from the cooling device, rust occurs when the rust preventive agent is not contained in the cooling water, and inconveniences arise from the viewpoint of mechanical protection. Therefore, it is effective to include the rust preventive agent in the cooling water in terms of machine protection.
더욱이, 냉각 수단으로부터 공급된 냉각 매체를 물을 주성분으로 담금질제를 함유시킬 수 있다. 예를 들면, 유기 고분자제를 혼입한 것이 담금질제로서 알려져 있다. 담금질제를 소정 농도로 혼입함으로써, 냉각 속도를 조정하여 안정된 담금질 성능을 확보할 수 있다.Furthermore, the cooling medium supplied from the cooling means can contain the quenching agent as the main component of water. For example, a mixture of organic polymers is known as a quenching agent. By mixing the quenching agent at a predetermined concentration, the cooling rate can be adjusted to ensure stable quenching performance.
본 발명의 제15 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 가동 롤러 다이스에 윤활제 또는/및 냉각 유체를 공급할 수 있다. 가동 롤러 다이스에 윤활제를 공급하는 경우에는, 금속재의 가열부에 발생하는 스케일을 가동 롤러 다이스가 말려 들어갔을 경우에도, 윤활 작용에 의하여, 표면의 녹아 붙음 발생을 저감할 수 있다.In the bending processing method of the fifteenth aspect of the present invention, a lubricant or / and a cooling fluid can be supplied to the movable roller die. In the case of supplying a lubricant to the movable roller die, even when the movable roller die is rolled in the scale generated in the heating portion of the metal material, the occurrence of melting of the surface can be reduced by the lubrication action.
또, 가동 롤러 다이스에 냉각 유체를 공급하는 경우에는, 가동 롤러 다이스가 냉각 유체에 의하여 냉각되기 때문에, 가동 롤러 다이스의 강도 저하, 가동 롤러 다이스의 열팽창에 의한 가공 정도의 저하, 또한 가동 롤러 다이스 표면의 녹아 붙음 발생을 방지할 수 있다.Moreover, when supplying a cooling fluid to a movable roller die, since a movable roller die is cooled by a cooling fluid, the strength of a movable roller die falls, the fall of the processing degree by thermal expansion of a movable roller die, and the surface of a movable roller die Can prevent the occurrence of melting.
더욱이, 본 발명의 제16 형태의 굽힘 가공 방법에서는, 적어도 1개 이상의 축 방향으로 회동 가능한 관절을 갖는 관절형 로봇을 마련하여 가동 롤러 다이스, 및 가열 수단 또는/및 냉각 수단에 있어서의 시프트 기구, 틸트 기구 및 이동 기구 중, 적어도 1개 이상의 동작을 상기 관절형 로봇으로 행할 수 있다.Furthermore, in the bending processing method of the sixteenth aspect of the present invention, there is provided an articulated robot having a joint which can be rotated in at least one or more axial directions, and a shift mechanism in movable roller dice, heating means and / or cooling means, At least one or more of the tilt mechanism and the moving mechanism can be performed by the articulated robot.
관절형 로봇을 이용함으로써, 금속관의 굽힘 가공시에, 가동 롤러 다이스, 가열 수단 및 냉각 수단이 필요한 매니플레이터가 행하는 상하 방향 또는 좌우 방향으로의 시프트 동작, 상하 방향 또는 좌우 방향으로 경사시키는 틸트 동작, 또는 전후 방향으로의 이동 동작을, 제어 신호에 근거하는 일련의 동작으로서 하는 것이 가능하게 되어, 굽힘 가공의 효율화와 함께 가공 장치의 소형화를 도모할 수 있다.By using an articulated robot, in the bending process of a metal tube, the shifting operation to the up-down or left-right direction which the manifold which requires a movable roller die, a heating means, and a cooling means performs, the tilting motion to incline up-down or left-right direction Alternatively, the movement in the front-rear direction can be performed as a series of operations based on the control signal, and the processing apparatus can be miniaturized with the efficiency of bending processing.
상술한 금속재의 압통 굽힘 가공 방법을 적용하기 위하여, 본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 피가공재를 회전 가능하게 유지하는 지지 수단과 상기 피가공재를 상류 측으로부터 순차로 또는 연속적으로 이송시키는 압출 장치를 구비하여, 상기 압출 장치에 의한 상기 피가공재의 이송에 맞추어 상기 지지 수단의 하류 측에서 굽힘 가공을 행하는 금속재의 압통 굽힘 가공 장치에 있어서, 상기 지지 수단의 하류 측에 설치되어 상기 금속재를 클램핑하여, 해당 클램핑 위치 또는/및 그 이동 속도를 제어하는 가동 롤러 다이스와, 상기 가동 롤러 다이스의 입구 측이며 상기 금속재의 외주에 배치되어 상기 금속재를 국부적으로 소성변형이 가능한 온도영역이면서 담금질이 가능한 온도영역으로 가열하는 가열 수단과, 가동 롤러 다이스의 입구 측이며 상기 금속재의 외주에 배치되어 가열부에 굽힘 모멘트가 부여된 상기 금속재를 급랭하는 냉각 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to apply the above-mentioned pressure-bend bending method of a metal material, the bending machine of this invention is equipped with the support means which hold | maintains a workpiece to be rotatable, and the extrusion apparatus which transfers a said workpiece | work sequentially or continuously from an upstream side. In the pressure bending device of a metal material which bends at the downstream side of the support means in accordance with the transfer of the workpiece by the extrusion device, the pressure material is provided downstream of the support means to clamp the metal material. A movable roller die for controlling a clamping position and / or a moving speed thereof, and an inlet side of the movable roller die and disposed on an outer circumference of the metal material to heat the metal material to a temperature range where local plastic deformation and quenching are possible The heating means to and the inlet side of the movable roller die Is disposed on the outer periphery of sokjae characterized in that it comprises a cooling means for quenching a metallic material wherein a bending moment applied to the heating element.
더욱이, 본 발명의 굽힘 가공 설비열에서는, 피가공재로서 공급되는 환관으로부터 굽힘 가공제품을 효율적이며 동시에 저가로 제조하기 위하여, 대상(帶狀) 강판을 연속적으로 계속 내보내는 언코일러와, 계속 내보내진 대상 강판을 소정의 단면 형상의 관으로 성형하는 성형 수단과, 맞댄 대상 강판의 양측 끝단을 용접하여 연속적으로 이어가는 관을 형성하는 용접 수단과, 용접 비드 절삭 및 필요로 따라 포스트 어닐링(Post annealing)이나 사이징(sizing)을 하는 후처리 수단을 구비한 전봉 강관 제조 라인의 출구 측에, 본 발명에 규정된 금속재의 굽힘 가공 장치를 연속하여 배치하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, in the bending processing equipment row of the present invention, in order to manufacture a bent product efficiently and at low cost from a round tube supplied as a work material, an uncoiler continuously sending out a steel sheet and an object to be continuously exported Forming means for forming the steel sheet into a tube having a predetermined cross-sectional shape, welding means for forming a continuous pipe by welding the opposite ends of the steel sheet to be joined together, and cutting the weld bead and post annealing or sizing as necessary. The bending processing apparatus of the metal material prescribed | regulated by this invention is arrange | positioned continuously at the exit side of the electric resistance steel pipe manufacturing line provided with the post-processing means to sizing.
또, 본 발명의 굽힘 가공 설비열에서는, 피가공재로서 공급되는 개단면재로부터 굽힘 가공제품을 효율적이며 동시에 저가로 제조하기 위하여, 대상 강판을 연속적으로 계속 내보내는 언코일러와, 계속 내보내진 대상 강판을 소정의 단면 형상으로 성형하는 성형 수단을 구비하는 롤포밍 라인의 출구 측에, 본 발명에 규정된 금속재의 굽힘 가공 장치를 연속하여 배치된 것을 특징으로 한다.In addition, in the bending processing equipment row of the present invention, in order to manufacture a bent product efficiently and at low cost from the open face material supplied as a work material, the uncoiler which continuously exports a target steel plate, and the target steel plate which continued to export, It is characterized by continuously arranging the bending apparatus of the metal material prescribed | regulated by this invention in the exit side of the roll forming line provided with the shaping | molding means shape | molded to a predetermined cross-sectional shape.
더욱이, 본 발명의 굽힘 가공 제품은, 상기 금속재의 굽힘 가공 방법에 의하여, 또는 상기 금속재의 굽힘 가공 장치를 이용하여 가공 열처리 됨으로써, 인장 강도가 900 ㎫ 이상인 것을 특징으로 한다.Furthermore, the bending product of the present invention is characterized in that the tensile strength is 900 MPa or more by the bending treatment method of the metal material or by the heat treatment using the bending device of the metal material.
본 발명의 금속재의 굽힘 가공 방법 및 굽힘 가공 장치 및 굽힘 가공 설비열에 의하면, 다방면에 걸쳐 굽힘 형상이 요구되어 금속재의 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 연속 굽힘(예를 들면, S자 굽힘)이나 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 연속 굽힘을 가공하는 경우에도, 또한 고강도 금속재의 굽힘 가공이 필요한 경우에도, 금속재는 균일하게 냉각함으로써, 고강도인데도 형상 동결성이 좋고, 소정의 경도 분포를 갖는 금속재를 효율적과 동시에 저가로 얻을 수 있다.According to the bending method of a metal material, the bending processing apparatus, and the bending processing equipment row of this invention, the bending shape is calculated | required in many directions, and the continuous bending (for example, S-shape bending) or bending in which the bending direction of a metal material differs two-dimensionally is carried out. Even when processing continuous bending in three directions with different directions, and when bending of a high strength metal material is required, the metal material is uniformly cooled, so that the metal material having a good shape freezeability and a predetermined hardness distribution can be efficiently obtained even though it is high strength. At the same time it can be obtained at low cost.
게다가, 가동 롤러 다이스는 회전 가능하게 금속재를 클램핑함으로써, 다이스 표면에 발생하는 히트 스크레치를 억제할 수 있고, 또 굽힘 가공 정도를 확보할 수 있는 것과 동시에, 작업 능률이 뛰어난 압통 굽힘 가공이 가능하게 된다. 이에 의하여, 한층, 고도화된 자동차 부품의 굽힘 가공 기술로서 넓게 적용할 수 있다.In addition, the movable roller die can be rotatably clamped to the metal material to suppress heat scratches generated on the die surface, to secure the degree of bending work, and to enable press bending with excellent work efficiency. . Thereby, it can be widely applied as a bending process technology of the advanced automobile component.
도 1은, 본 발명의 압통 굽힘 가공을 실시하기 위한 굽힘 가공 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which showed the whole structure of the bending processing apparatus for implementing the pressure bending process of this invention.
도 2는, 본 발명의 금속재로서 적용할 수 있는 피가공재의 단면 형상을 나타낸 도면이며, (a)는 롤포밍 등으로 제조된 개단면재의 채널을 나타내고, (b)는 압출 가공으로 제조된 이형단면재의 채널을 나타낸다. 2 is a view showing a cross-sectional shape of the workpiece to be applied as the metal material of the present invention, (a) shows a channel of the open-faced material produced by roll forming, etc., (b) is a release produced by extrusion processing The channel of the cross section is shown.
도 3은, 본 발명의 지지 수단으로서 채용할 수 있는 지지 가이드의 구성예를 나타낸 도면이고, (a)는 지지 가이드와 그것을 구비한 회전 기구의 단면 구성을 나타내고, (b)는 지지 가이드의 외관 구성을 사시도로 나타낸다.3 is a view showing a configuration example of a support guide that can be employed as the support means of the present invention, (a) shows a cross-sectional structure of a support guide and a rotating mechanism provided therewith, and (b) shows the appearance of the support guide. The configuration is shown in perspective view.
도 4는, 본 발명의 굽힘 가공 장치의 가공 주요부의 장치 구성을 설명한 도면이다.It is a figure explaining the apparatus structure of the process principal part of the bending machine of this invention.
도 5는, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 채용하는 가열 장치 및 냉각 장치의 개략 구성예를 나타낸 도면이다.It is a figure which shows the schematic structural example of the heating apparatus and cooling apparatus which the bending machine of this invention employ | adopts.
도 6은, 두께가 두꺼운 재료의 냉각 속도를 확보하기 위하여 폐단면재(금속관재)의 내면에 끼워 넣게 되는 맨드릴의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view showing the configuration of a mandrel fitted to an inner surface of a closed cross section material (metal pipe material) in order to secure a cooling rate of a thick material.
도 7은, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 채용하는 가동 롤러 다이스의 상하 방향 및 좌우 방향으로의 시프트 기구, 및 둘레 방향으로의 회전 기구의 구성예를 설명한 도면이다.It is a figure explaining the structural example of the shift mechanism to the up-down direction, the left-right direction, and the rotation mechanism in the circumferential direction of the movable roller die which the bending machine of this invention employ | adopts.
도 8은, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 채용하는 가동 롤러 다이스의 전후 방향으로의 이동 기구의 작용에 대해 설명한 도면이다.It is a figure explaining the effect | action of the movement mechanism to the front-back direction of the movable roller dice which the bending machine of this invention employ | adopts.
도 9는, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 유용한 가동 롤러 다이스의 형상예를 나타낸 도면이고, (a)는 금속재가 환관 등의 폐단면재인 경우에 2롤로 구성한 형상을 나타내고, (b)는 금속재가 구형관 등의 폐단면재, 또는 채널 등의 개단면재인 경우에 2롤로 구성한 형상을 나타내고, (c)는 금속재가 구형관등의 폐단면재, 또는 채널 등의 이형단면재인 경우에 4롤로 구성한 형상을 나타낸다.Fig. 9 is a view showing a shape example of a movable roller die in which the bending apparatus of the present invention is useful, (a) shows a shape composed of two rolls when the metal material is a closed end material such as a round tube, and (b) a metal material In the case of closed end members such as spherical tubes or open end members such as channels, a shape composed of two rolls is shown. (C) In the case of a closed end member such as a spherical tube, or a shaped end member such as a channel, (c) shows a shape composed of four rolls. .
도 10은, 예열 장치를 금속재의 편가열로서 이용하는 경우의 작용을 설명한 도면이다.FIG. 10 is a view for explaining the action when the preheating device is used as single heating of a metal material. FIG.
도 11은, 본 발명의 굽힘 가공 장치에 적용할 수 있는 관절형 로봇의 전체 구성 및 배치를 나타낸 도면이다.11 is a view showing the overall configuration and arrangement of an articulated robot applicable to the bending processing apparatus of the present invention.
도 12는, 본 발명의 굽힘 가공 장치에 적용할 수 있는 관절형 로봇의 다른 구성예를 나타낸 도면이다.It is a figure which shows the other structural example of the articulated robot applicable to the bending processing apparatus of this invention.
도 13은, 피가공재의 제조에 이용되는 전봉 강관 제조 라인의 전체 구성을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows the whole structure of the electric resistance steel pipe manufacturing line used for manufacture of a to-be-processed material.
도 14는, 피가공재의 제조에 이용되는 롤포밍 라인의 전체 구성을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows the whole structure of the roll forming line used for manufacture of a to-be-processed material.
본 발명의 실시 형태를, 전체 구성 및 지지 수단의 구성예, 가공부의 구성 및 가열, 냉각 장치의 구성예, 가동 롤러 다이스의 구성, 예열 수단과 그 작용, 관절형 로봇의 구성 배치, 및 굽힘 가공 설비열의 특징으로 구분하여, 도면에 근거하여 설명한다.Embodiments of the present invention include a configuration example of the overall configuration and the supporting means, a configuration and heating of the processing unit, a configuration example of the cooling device, a configuration of the movable roller die, preheating means and its action, a configuration arrangement of the articulated robot, and bending processing. The description will be given based on the drawings based on the features of the equipment rows.
[1. 전체 구성 및 지지 수단의 구성예][One. Overall configuration and structural example of support means]
도 1은, 본 발명의 압통 굽힘 가공을 실시하기 위한 굽힘 가공 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 굽힘 가공은, 지지 수단(2)으로 회전 가능하게 유지되는 피가공재인 금속재(1)를 상류 측으로부터 순차로 또는 연속적으로 밀어 내면서, 지지 수단(2)의 하류 측에서 굽힘 가공을 행하는 압통 굽힘 가공 방법이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which showed the whole structure of the bending processing apparatus for implementing the pressure bending process of this invention. The bending process of this invention performs the bending process by the downstream side of the support means 2, pushing out the
도 1에 나타낸 금속재(1)의 단면 형상은 환형(환관)이지만, 이에 한정되지 않고, 각종의 단면 형상으로 이루어진 피가공재를 적용할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 환형(환관) 외, 구형, 대형 또는 복잡한 형상을 갖는 폐단면재, 롤포밍 등으로 제조된 개단면재(채널), 압출 가공으로 제조된 이형단면재(채널), 또는 각종의 단면 형상으로 이루어진 봉재(환봉, 각봉, 이형봉)등을 적용할 수 있다.Although the cross-sectional shape of the
도 2는, 본 발명의 금속재로서 적용할 수 있는 피가공재의 단면 형상을 나타낸 도면이고, (a)는 롤포밍 등으로 제조된 개단면재의 채널을 나타내고, (b)는 압 출 가공으로 제조된 이형단면재의 채널을 나타낸다. 본 발명의 굽힘 가공 장치로서는, 적용되는 금속재의 단면 형상을 따라, 가동 롤러 다이스나 지지 수단의 형상을 설계할 필요가 있다.2 is a view showing a cross-sectional shape of the workpiece to be applied as the metal material of the present invention, (a) shows a channel of the open-faced material produced by roll forming, etc., (b) is produced by extrusion It shows the channel of the release cross-section. As the bending apparatus of this invention, it is necessary to design the shape of a movable roller die and a support means along the cross-sectional shape of the metal material applied.
도 1에 나타낸 장치 구성은, 금속재(1)를 회전 가능하게 유지하기 위한 2대의 지지 수단(2)과, 그 상류 측에는 금속재(1)를 순차로 또는 연속적으로 이송시키는 압출 장치(3)가 배치되고, 한편, 2대의 지지 수단(2)의 하류 측에는 금속재(1)를 클램핑하여, 해당 클램핑 위치 또는/및 이동 속도를 제어시키기 위한 가동 롤러 다이스(4)가 배치된다. 그리고, 가동 롤러 다이스(4)의 입구 측에는, 금속재(1)의 외주에 배치되어 국부적으로 가열하는 고주파 가열 코일(5)과 가열부에 굽힘 모멘트가 부여된 금속재(1)를 급랭하는 냉각 장치(6)가 배치되어 있다.In the apparatus structure shown in FIG. 1, two support means 2 for holding the
도 1에 나타낸 장치에서는 단면 형상은 환형(환관)의 금속재를 적용하기 때문에, 지지 수단(2)으로서 지지롤이 채용되어 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 적용된 금속재의 단면 형상을 따라 지지 가이드를 채용할 수 있다. 또, 지지롤을 채용하는 경우에도, 도 1에 나타낸 바와 같이, 2대의 지지롤로 구성하는데 한정되지 않고, 1대 또는 2대를 넘는 복수대로 구성할 수 있다.In the apparatus shown in FIG. 1, since the cross-sectional shape applies an annular (annular tube) metal material, a support roll is employed as the support means 2, but the support roll is not limited thereto. It can be adopted. Moreover, also when employ | adopting a support roll, as shown in FIG. 1, it is not limited to being comprised by two support rolls, It can comprise one or more than two.
도 3은, 본 발명의 지지 수단으로서 채용할 수 있는 지지 가이드의 구성예를 나타낸 도면이고, (a)는 지지 가이드와 그것이 구비한 회전 기구(21)의 단면 구성을 나타내고, (b)는 지지 가이드의 외관 구성을 사시도로 나타낸다. 도 3에 나타낸 지지 가이드(2)는, 피가공재로서 사각관(1)을 적용하여, 그것을 회전 가능하게 유지하는 구성이지만, 가열 수단(상기 도 1에 나타낸 고주파 가열 코일(5))에 근접하여 설치되기 때문에, 가열 방지 수단을 마련한다. 가열 방지 수단으로서 비자성재로 제조하는 것이 좋고, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 2분할 또는 그 이상으로 분할하여, 분할된 부위에는, 테프론(등록상표) 등의 절연물을 장착하는 것이 가열 방지에 유효하다.3 is a view showing a configuration example of a support guide that can be employed as the support means of the present invention, (a) shows a cross-sectional structure of the support guide and the
지지 가이드(2)에 직결하고, 구동용 모터(10) 및 회전 기어(10a)로 구성된 회전 기구(21)가 마련되어, 후술하는 바와 같이, 지지 가이드(2)가 압출 장치의 회전에 동조하여 둘레 방향으로 회전 가능하기 때문에, 금속재(1)가 비틀림 변형할 경우, 정도가 좋은 변형을 부가할 수 있다.Directly connected to the
본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 금속재(1)의 지지 수단으로서 도 1에 나타낸 지지롤, 및 도 3에 나타낸 지지 가이드에 모두 채용할 수 있지만, 이하에서는 설명의 정합성을 도모하기 위하여, 금속재로서는 환관을 이용하여, 지지롤을 채용한 경우의 실시 형태와 그 작용을 나타낸다. 그러나, 본 발명에 있어서, 금속재가 환관으로 교체시키고 그 외의 폐단면재, 개단면재, 이형단면재, 또는 봉재를 이용할 경우, 또는 지지롤로 바꾸어 지지 가이드를 채용할 경우에도 같은 작용을 얻을 수 있는 것은 말할 필요가 없다.In the bending apparatus of this invention, although it can employ | adopt both the support roll shown in FIG. 1 and the support guide shown in FIG. 3 as a support means of the
[2. 가공부의 구성 및 가열, 냉각 장치의 구성예][2. Configuration example of processing section and configuration example of heating and cooling device]
도 4는, 본 발명의 굽힘 가공 장치에 있어서, 가공 주요부의 장치 구성을 설명한 도면이다. 금속재(1)를 유지하는 2대의 지지롤(2)과, 그 하류 측에는 가동 롤러 다이스(4)가 배치되어 가동 롤러 다이스(4)의 입구 측에는 고주파 가열 코일(5) 및 냉각 장치(6)가 배치된다. 또한, 2대의 지지롤(2)간에는 예열 장치(5a)가 설치되어 가동 롤러 다이스의 입구 측 근처에서는 윤활제의 공급 장치(8)가 배치되어 있다.It is a figure explaining the apparatus structure of the process principal part in the bending machine of this invention. Two support rolls 2 holding the
도 4에 나타낸 장치 구성으로, 2대의 지지롤(2)을 통과한 금속재(1)를 가동 롤러 다이스(4)로 클램핑하여, 해당 클램핑 위치 또는/및 이동 속도를 제어하면서, 금속재(1)의 외주에 배치한 고주파 가열 코일(5) 및 냉각 장치(6)를 이용하고, 금속재(1)를 국부적으로 가열하여 굽힘 가공한 후 급냉한다. 이 굽힘 가공 시에는, 지지롤(2)을 통과된 금속재(1)가 고주파 가열 코일(5)에서 가열됨으로써, 가동 롤러 다이스(4)에 의한 금속재(1)의 굽힘 가공부의 항복점이 저하하여, 변형 저항이 저하하기 때문에, 금속재(1)의 굽힘 가공이 용이해진다.In the device configuration shown in FIG. 4, the
또한, 가동 롤러 다이스(4)는 가동 롤러 형식에서 금속재(1)를 클램핑함으로써, 가열 후의 금속 부재(1)라도 다이스 표면에 발생하는 히트 스크레치를 억제할 수 있다. 게다가, 가동 롤러 다이스에 윤활제를 공급하게 되어 있기 때문에, 금속재(1)의 가열부에서 발생하는 스케일이 말려 들어갔을 경우에도, 다이스 표면의 윤활 작용이 히트 스크레치의 발생을 저감시킬 수 있다.Moreover, the
또, 본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 가동 롤러 다이스(4)로 냉각 유체를 공급할 수 있기 때문에, 가동 롤러 다이스(4)가 냉각 유체로 냉각되기 때문에, 가동 롤러 다이스의 강도 저하, 가동 롤러 다이스의 열팽창에 의한 가공 정도의 저하, 또한 가동 롤러 다이스 표면의 히트 스크레치의 발생을 방지할 수 있다.Moreover, in the bending apparatus of this invention, since a cooling fluid can be supplied to the
도 5는, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 채용하는 가열 장치 및 냉각 장치의 개략 구성예를 나타낸 도면이다. 가열부를 형성해야 할 금속재 외주에, 환상의 고주 파 가열 코일(5)을 배치하고, 금속재를 국부적으로 소성변형이 가능한 온도로 가열한다. 그 다음에, 가동 롤러 다이스의 작용에 의하여 가열부에 굽힘 모멘트를 부여한 후, 냉각 장치(6)로부터 냉각 매체를 분사하여 담금질을 행한다. 고주파 가열 전의 금속재는 2대의 지지롤에 의하여 유지된다. 본 예로서는, 가열 장치와 냉각 장치를 일체화된 예를 나타냈지만, 물론 가열 코일과 냉각 장치를 따로 장비해도 좋다.It is a figure which shows the schematic structural example of the heating apparatus and cooling apparatus which the bending machine of this invention employ | adopts. The annular high
이러한 방법에 의하여, 금속재를 순차 연속적으로 A3변태 온도 이상으로, 동시에 조직이 조립화되지 않는 온도까지 가열할 수 있고, 더 국부적으로 가열부에 가동 롤러 다이스를 이용하여 소성 변형시켜, 그 직후에 냉각 매체를 분사함으로써, 100℃/sec 이상의 냉각 속도를 확보할 수 있다.By this method, the metal material can be successively heated above the A 3 transformation temperature to a temperature at which the structure is not granulated at the same time, and further plastically deformed by using a movable roller die in the heating section, and immediately after By spraying a cooling medium, the cooling rate of 100 degreeC / sec or more can be ensured.
따라서, 굽힘 가공된 금속재는, 뛰어난 형상 동결성 및 안정된 품질을 확보할 수 있다. 예를 들면, 저강도의 금속 소재를 출발 재료로서 굽힘 가공을 실시한 경우에도, 균일한 담금질에 의하여 강도를 올려 인장 강도 900 ㎫ 이상의 금속재, 또한 1300 ㎫급 이상에 상당하는 금속재를 얻을 수 있다.Therefore, the bent metal material can ensure excellent shape freezing property and stable quality. For example, even when a low-strength metal material is bent as a starting material, strength can be increased by uniform quenching to obtain a metal material having a tensile strength of 900 MPa or more and a metal material of 1300 MPa or more.
금속재의 두께가 두꺼워지면, 100℃/sec 이상의 냉각 속도를 확보하는 것이 곤란한 경우가 있지만, 금속재가 환관, 구형관 또는 대형관 등의 폐단면재(금속관재)라면, 냉각 수단으로서 폐단면재의 내면에 맨드릴을 끼워 넣을 수 있다.If the thickness of the metal material is thick, it may be difficult to secure a cooling rate of 100 ° C / sec or more. However, if the metal material is a closed end member (metal tube member) such as a round tube, a spherical tube, or a large tube, the inner surface of the closed end member as a cooling means may be used. Mandrel can be inserted.
도 6은, 두께가 두꺼운 재료의 냉각 속도를 확보하기 위하여, 폐단면재(금속관재)의 내면에 끼워 넣는 맨드릴의 구성을 나타낸 도면이다. 폐단면재 두께가 두 꺼워지면, 냉각 수단으로서 그 내면에 맨드릴(6a)을 끼워 넣고, 금속재(1)의 외주에 배치된 냉각 수단(6)과 동조하고, 냉각 매체를 공급하여 냉각 속도를 확보할 수 있다. 이 경우에, 금속재(1)의 내면에는 유체 또는 미스트로 냉각하면 되고, 맨드릴(6a)은 비자성체 또는 내화물로 제작하는 것이 바람직하다.FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a mandrel fitted to an inner surface of a closed cross section material (metal pipe material) in order to secure a cooling rate of a thick material. When the thickness of the closed cross section material becomes thick, the
본 발명의 굽힘 가공 장치로서는, 냉각 수단(6)으로부터 공급되는 냉각 매체는 물을 주성분으로 방청제를 함유시킨 것이 바람직하다. 공급되는 냉각수에 의하여 가공 장치의 슬라이딩부가 젖으면, 냉각수에 방청제가 함유되지 않는 경우, 녹이 발생하여, 치명적인 장치 결함이 될 수 있기 때문에, 냉각수에 방청제를 함유시키는 것이 기계 보호 관점으로부터 유효하다.As the bending apparatus of this invention, it is preferable that the cooling medium supplied from the cooling means 6 contains the rust preventive agent as a main component of water. If the sliding part of the processing apparatus is wetted by the supplied cooling water, if the cooling water does not contain the rust preventive agent, rust may occur, and it may be a fatal device defect. Therefore, it is effective to include the rust preventive agent in the cooling water from the viewpoint of mechanical protection.
또한, 냉각 수단으로부터 공급되는 냉각 매체는 물을 주성분으로 담금질제를 함유시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유기 고분자제를 혼입한 것이 담금질제로서 알려져 있다. 담금질제를 소정 농도로 혼입한 것에 의하여, 냉각 속도를 조절되어 안정된 담금질 성능을 확보할 수 있다.In addition, the cooling medium supplied from the cooling means preferably contains a quenching agent as the main component of water. For example, a mixture of organic polymers is known as a quenching agent. By mixing the quenching agent at a predetermined concentration, the cooling rate can be adjusted to ensure stable quenching performance.
[3. 가동 롤러 다이스의 구성][3. Configuration of Movable Roller Dies]
도 7은, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 채용하는 가동 롤러 다이스의 상하 방향 및 좌우 방향으로의 시프트 기구, 및 둘레 방향으로의 회전 기구에 관한 구성예를 설명한 도면이다. 피가공재인 금속재(환관)(1)는, 4롤로 구성되는 가동 롤러 다이스(4)에 의하여 클램핑된다. 상하 방향으로의 시프트 기구(22)는 구동 모터(8)의 작동에 의해 구성되고, 좌우 방향으로의 시프트 기구(23)는 구동 모터(9)의 작동에 의해 구성된다. 또, 둘레 방향으로의 회전 기구(21)는, 구동 모터(10)의 작동에 의해 구성된다.It is a figure explaining the structural example about the shift mechanism to the up-down direction, the left-right direction, and the rotation mechanism to the circumferential direction of the movable roller dice which the bending machine of this invention employ | adopts. The metal material (ring tube) 1 which is a to-be-processed material is clamped by the
도 7에서는, 가동 롤러 다이스(4)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 경사시키는 틸트 기구의 구성을 표시하지 않았지만, 본 발명에서 채용한 틸트 기구는 특히 한정되는 구성을 필요한 것이 아니고, 관용되는 구성이라면 좋다.Although the structure of the tilt mechanism which inclines the movable roller die 4 to an up-down direction and the left-right direction is not shown in FIG. 7, the tilt mechanism employ | adopted by this invention does not need a structure specifically limited, and it is good if it is a common structure. .
도 8은, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 채용하는 가동 롤러 다이스의 전후 방향으로서 이동 기구의 작용에 대하여 설명한 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 굽힘 가공에 필요한 굽힘 모멘트 M는, 암 길이(금속재의 가공 길이) L로 하면, 아래와 같이 (A)식으로 정해진다.It is a figure explaining the effect | action of a movement mechanism in the front-back direction of the movable roller dice which the bending machine of this invention employ | adopts. As shown in FIG. 8, when the bending moment M required for a bending process is set to arm length (processing length of a metal material) L, it is determined by following formula (A).
M=P×L=P×sinθ ···(A)M = P × L = P × sinθ (A)
따라서, 암 길이 L이 커지는 만큼, 핀치 롤(가동 롤 다이스)(4)에 작용되는 힘 P는 작아진다. 즉, 굽힘 반경이 소경으로부터 대경까지를 가공 범위 대상으로 하면, 가동 롤러 다이스(4)를 전후 방향으로 이동시키지 않는 경우에는, 굽힘 반경이 소경 금속재(1)의 가공에 있어서, 가공력 P가 설비 제약이 된다. 이 때문에, 굽힘 반경이 소경 금속재(1)의 가공에 맞춰 암 길이 L을 크게 하면, 굽힘 반경이 대경 금속재의 가공시, 가동 롤러 다이스의 시프트 기구 및 틸트 기구에 큰 스트로크가 필요하게 되어 가공 장치가 대형화된다.Therefore, the force P acting on the pinch roll (movable roll die) 4 becomes small, so that arm length L becomes large. In other words, when the bending radius is a target of the processing range from the small diameter to the large diameter, when the movable roller die 4 is not moved in the front-rear direction, the bending radius is the processing force P in the processing of the small-
한편, 가공 장치의 정지 정도나 허용 오차(작동 반동)를 고려했을 경우, 암 길이 L를 줄였을 경우에는, 가공 정도가 악화된다. 이 때문에, 금속재(1)의 굽힘 반경에 따라, 가동 롤 다이스(4)를 전후 방향으로 이동시키도록 하면, 최적인 암 길이 L을 선택하는 것이 가능하게 되어, 가공 범위가 넓어진다. 게다가, 이 경우에 가공 장치를 대형화시키지 않고, 충분히 가공 정도를 확보할 수 있다.On the other hand, when the degree of stoppage and the tolerance (operational recoil) of the processing apparatus are considered, when the arm length L is reduced, the degree of processing deteriorates. For this reason, if the movable roll die 4 is moved to the front-back direction according to the bending radius of the
이와 같이 본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 고주파 가열 장치 및 냉각 장치에 대해서도 각각 단독 또는 공통되어 전후 방향으로의 이동 기구를 가질 수 있다. 이에 의하여, 가동 롤러 다이스와 동조성을 확보할 수 있는데, 이에 더하여 굽힘 가공 개시시에 있어서, 금속관 첨단의 가열이 가능하게 되는 것과 동시에 금속관의 설치, 분해시의 작업성 및 조작성을 개선할 수 있다.As described above, in the bending apparatus of the present invention, the high frequency heating device and the cooling device may be each alone or in common and may have a moving mechanism in the front-rear direction. As a result, synchronism with the movable roller die can be ensured. In addition, at the start of the bending process, heating of the tip of the metal tube can be performed, and workability and operability at the time of installation and disassembly of the metal tube can be improved.
도 9는, 본 발명의 굽힘 가공 장치가 채용하는 가동 롤러 다이스의 형상 예를 나타낸 도면이고, (a)는 금속재가 환관 등의 폐단면재인 경우에 2롤로 구성한 형상을 나타내며, (b)는 금속재가 구형관 등의 폐단면재, 또는 채널 등의 개단면재인 경우에 2롤로 구성한 형상을 나타내고, (c)는 금속재가 구형관 등의 폐단면재, 또는 채널 등의 이형단면재인 경우에 4롤로 구성한 형상을 나타내고 있다.It is a figure which shows the shape example of the movable roller die which the bending apparatus of this invention employ | adopts, (a) shows the shape comprised by two rolls, when a metal material is a closed cross section material, such as a round tube, (b) is a metal material In the case of closed end members such as spherical tubes, or open end members such as channels, the shape is composed of two rolls. (C) The shape is composed of four rolls when the metal member is closed end members, such as a spherical tube, or a release end member such as a channel. Indicates.
가동 롤러 다이스(4)의 롤 형식은, 금속재(1)의 단면 형상에 따라 설계할 수 있고 도 9에 나타낸 바와 같이, 2롤 또는 4롤로 구성하는 것 외에, 가동 롤러 다이스를 3롤로 구성할 수 있다. 통상, 굽힘 가공을 행하는 금속재의 단면 형상을 환형, 구형, 사다리꼴 또는 복잡한 형상을 갖는 폐단면 형상, 롤포밍 등에 의한 개단면 형상, 또는 압출 가공에 의한 이형단면 형상으로 할 수 있지만, 금속재(1)의 단면 형상이 실질적으로 구형인 경우에는, 도 9(c)에 나타낸 바와 같이, 가동 롤러 다이스를 4롤로 구성하는 것이 바람직하다.The roll form of the movable roller die 4 can be designed according to the cross-sectional shape of the
본 발명의 가공 장치에서는, 금속재에 비틀림 변형을 부가하기 위하여, 상기 도 7에 나타낸 바와 같이, 가동 롤러 다이스(4)에 둘레 방향으로 회전 기구(21)를 마련할 수 있다. 동시에, 상기 도 1에서는 도시하지 않았지만, 압출 장치(3)는 금속재(1)를 파지시켜 둘레 방향으로의 회전시킬 수 있는 파지 기구(7)을 마련하여 회전 기구를 가질 수 있다.In the processing apparatus of this invention, in order to add a torsional deformation to a metal material, as shown in the said FIG. 7, the rotating
따라서, 본 발명의 가공 장치로 금속재에 비틀림 변형을 부가할 경우에, 가동 롤러 다이스의 회전 기구를 이용하여 금속재의 첨단부를 비틀어 변형하는 방식과 밀어 내 장치의 회전 기구를 이용하여 금속재의 후단부를 비틀어 변형하는 방식을 채용할 수 있다. 통상적으로, 압출 장치의 회전 기구를 이용하는 방식을 채용하면, 컴팩트한 장치 구조가 되는데 비해, 가동 롤러 다이스의 회전 기구를 이용하는 방식으로서는, 상기 도 7에 나타낸 바와 같이, 장치 구성이 대규모가 될 우려가 있지만, 어느 방식이라도 금속재에 비틀림 변형을 줄 수 있다.Therefore, in the case where the torsional deformation is added to the metal material by the processing apparatus of the present invention, the twisting and deforming of the tip of the metal material using the rotating mechanism of the movable roller die and the rear end of the metal material using the rotating mechanism of the pushing device The method of deformation can be adopted. In general, if a system using a rotating mechanism of the extrusion device is adopted, a compact device structure is employed. As a method using a rotating mechanism of the movable roller die, as shown in FIG. However, any method can give a torsional deformation to the metal material.
본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 또한 지지 수단(지지롤러, 또는 지지 가이드)에 둘레 방향으로의 회전 기구를 마련함으로써, 압출 이송장치의 회전에 동조하여 금속재를 둘레 방향으로 회전시킬 수 있다. 금속재의 비틀림 변형에 있어서, 가동 롤러 다이스의 회전 기구를 이용하여 금속재의 첨단부를 비틀림 변형시키는 방식, 또는 압출 장치의 회전 기구를 이용하여 금속재의 후단부를 비틀림 변형시키는 방식 중, 어느 방식을 채용해도, 지지 수단의 동조에 의하여 정도가 좋은 비틀림 변형을 금속재에 부가할 수 있다.In the bending apparatus of this invention, by providing the rotation means in a circumferential direction to a support means (support roller or a support guide), a metal material can be rotated to a circumferential direction in synchronization with rotation of an extrusion feed apparatus. In the torsional deformation of the metal material, either the method of torsionally deforming the tip of the metal material using the rotating mechanism of the movable roller die, or the method of torsionally deforming the rear end of the metal material using the rotation mechanism of the extrusion device, By the tuning of the support means, a good torsional strain can be added to the metal material.
본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 또, 가동 롤러 다이스에 롤의 구동 회전 기구를 구비함으로써, 상기 압출 이송 장치의 이송량에 따라 구동 모터 등에 의하여 해당 롤러에 구동 회전을 줄 수 있다. 즉, 굽힘 가공 부분에 작용하는 압축 응 력을 완화시키는 것과 동시에, 압출 이송장치의 이송량에 따라, 이와 동조하도록 가동 롤러 다이스의 롤 회전 속도를 제어하면, 굽힘 가공 부분에 인장 응력을 부가할 수도 있고, 굽힘 가공 가능한 범위가 넓어지고, 제품의 가공 정도도 향상시킬 수 있다.In the bending apparatus of the present invention, the drive roller mechanism is provided on the movable roller die, so that the drive rotation can be applied to the roller by a drive motor or the like in accordance with the feed amount of the extrusion feed device. In other words, by reducing the compressive stress acting on the bent portion and controlling the roll rotational speed of the movable roller die to synchronize with the feed amount of the extrusion feeder, a tensile stress may be added to the bent portion. The range which can be bent becomes wider, and the degree of processing of a product can also be improved.
[4. 예열 수단과 그 작용][4. Preheating means and its action]
본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 가열 장치의 상류 측에 예열 장치를 구비하여 예열 장치에 대하여 금속재의 2단, 또는 그 이상의 복수단 가열, 또는 편가열을 행할 수 있다. 예열 수단을 복수단 가열로서 이용하는 경우에는, 금속재의 가열 부하를 분산할 수 있어 굽힘 가공 능률 향상을 도모할 수 있다.In the bending apparatus of this invention, a preheating apparatus is provided in the upstream of a heating apparatus, and two steps or more multiple stage heating or single heating of a metal material can be performed with respect to a preheating apparatus. When the preheating means is used as plural stage heating, the heating load of the metal material can be dispersed, and the bending processing efficiency can be improved.
도 10은, 예열 장치를 금속재의 편가열로서 이용하는 경우의 작용을 설명한 도면이다. 예열 장치로서 예열용 고주파 가열 코일(5a)을 금속재(1)의 편가열로서 이용하는 경우에는, 가동 롤러 다이스에 의한 금속재의 굽힘 방향에 근거하고, 금속재(1)를 예열용 고주파 가열 코일(5a) 내에서 치우치게 위치시키는 것으로, 금속재(1)의 가열부에 있어서의 굽힘 내면 측의 온도가 굽힘 외면 측의 온도보다 낮아지도록 제어한다.FIG. 10 is a view for explaining the action when the preheating device is used as single heating of a metal material. FIG. When using the preheating high
구체적으로는, 도 10에 있어서, 금속재(1)의 A측을 예열용 고주파 가열 코일(5a)에 가까워지도록 위치시켜, 굽힘 내면 측에 상당하는 B측의 외면 온도에서, 굽힘외면 측에 상당하는 A측의 외면 온도가 높게 되도록 제어한다. 이와 같이 금속재(1)의 가열부를 구성함으로써, 굽힘 내면 측에 발생되는 주름과 굽힘의 외면 측에 발생되는 분열을 유효하게 방지할 수 있다.Specifically, in FIG. 10, the A side of the
본 발명의 굽힘 가공 장치로서는, 가동 롤러 다이스에 윤활제를 공급할 수 있다. 이에 의하여, 금속재의 가열부에 발생되는 스케일을 가동 롤러 다이스가 말려 들어갔을 경우에도, 윤활 작용에 의하여, 표면 녹아 붙음의 발생을 저감 할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 가동 롤러 다이스에 냉각 유체를 공급할 수 있다. 가동 롤러 다이스의 내부이며, 금속재를 클램핑하는 부위 근방에 냉각 배관을 마련하고, 가동 롤러 다이스에 냉각 유체를 공급함으로써, 가동 롤러 다이스가 냉각 유체에 의해 냉각됨으로써, 가동 롤러 다이스의 강도 저하, 가동 롤러 다이스의 열팽창에 의한 가공 정도의 저하, 또한 가동 롤러 다이스 표면의 녹아 붙음 발생을 방지할 수 있다.As the bending apparatus of this invention, a lubricant can be supplied to a movable roller die. Thereby, even when a movable roller die rolls in the scale generate | occur | produced in the heating part of a metal material, generation | occurrence | production of surface melt | dissolution can be reduced by a lubrication action. Thus, in the bending machine of this invention, a cooling fluid can be supplied to a movable roller die. By providing a cooling pipe in the vicinity of the portion of the movable roller die and clamping the metal material, and supplying a cooling fluid to the movable roller die, the movable roller die is cooled by the cooling fluid, whereby the strength of the movable roller die decreases and the movable roller. It is possible to prevent the decrease in the degree of processing due to thermal expansion of the die and the occurrence of melting on the surface of the movable roller die.
[5. 관절형 로봇의 구성 배치][5. Arrangement of Articulated Robots]
도 11은, 본 발명의 굽힘 가공 장치에 적용할 수 있는 관절형 로봇의 전체 구성 및 배치를 나타낸 도면이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 굽힘 가공 장치의 하류 측에는, 가동 롤러 다이스(4) 용의 관절형 로봇(11)을 배치할 수 있다. 가동 롤러 다이스용 관절형 로봇(11)의 구성은, 작업면에 고정된 고정면(12)과, 3개의 암(13, 14, 15)과, 각 암(13, 14, 15)을 접속함과 동시에, 축의 회전으로 회동 가능한 3개의 관절(16, 17, 18)을 구비한 것이다. 그리고, 관절형 로봇(11)의 첨단의 암(15)에는, 가동 롤러 다이스(4)가 장착되어 있다.11 is a view showing the overall configuration and arrangement of an articulated robot applicable to the bending processing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 11, the articulated
도 12는, 본 발명의 굽힘 가공 장치에 적용할 수 있는 관절형 로봇의 다른 구성예를 나타낸 도면이다. 상기 도 11에 나타낸 굽힘 가공 장치에서는, 가동 롤러 다이스용 관절형 로봇만을 배치되어 있지만, 동시에 가열 장치 및 냉각 장치용 관 절형 로봇(11)을 병설할 수 있다. 관절형 로봇을 병설함으로써, 더욱이, 굽힘 가공의 효율화를 도모할 수 있다.It is a figure which shows the other structural example of the articulated robot applicable to the bending processing apparatus of this invention. In the bending apparatus shown in FIG. 11, only the articulated robot for movable roller dice is arranged, but the
본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 축 방향으로 회동 가능한 관절을 3개 갖는 관절형 로봇을 적어도 1개 이상 마련함으로써, 금속재의 굽힘 가공에 있어서, 가동 롤러 다이스(4)로의 시프트 기구, 틸트 기구 및 이동 기구가 행하는 굴신, 선회, 병진 등의 동작, 즉, 합계 6 종류의 매니플레이터가 행하는 동작을 제어 신호에 근거하는 일련의 동작으로서 할 수 있게 된다. 이에 의하여, 굽힘 가공의 효율화와 동시에 가공 장치의 소형화를 도모할 수 있다.In the bending apparatus of the present invention, by providing at least one or more articulated robots having three joints which can be rotated in the axial direction, the shift mechanism, the tilt mechanism, and the movement to the movable roller die 4 in the bending processing of metal materials. Operations such as stretching, swinging, translation, etc. performed by the mechanism, that is, operations performed by a total of six types of manifolds can be performed as a series of operations based on control signals. As a result, the bending machine can be made more efficient and the processing apparatus can be downsized.
[6. 굽힘 가공 설비열][6. Bending processing equipment heat]
상술한 바와 같이, 본 발명의 굽힘 가공 장치에 제공되는 피가공재로서는, 환형 등의 형상을 갖는 폐단면재, 또는 개단면재가 이용된다. 종래부터 환관의 폐단면재로서 전봉 강관이 많이 채용되어 있어 동시에 개단면재로서 롤포밍된 강재가 다용되고 있다.As described above, as the workpiece to be provided in the bending apparatus of the present invention, a closed end face member or an open end face member having a shape such as an annular shape is used. Conventionally, a lot of electric sealing steel pipes have been adopted as closed cross-sections of round tubes, and at the same time, roll-formed steels have been widely used as open cross-sections.
도 13은, 피가공재의 제조에 이용되는 전봉 강관 제조 라인의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 전봉 강관 제조 라인(19)은, 대상 강판(20)으로부터 강관을 제조하기 위한 장치이다. 그것을 위한 장치 구성으로서는, 대상 강판 롤로부터 대상 강판(20)을 연속적으로 계속 내보내는 언코일러(21)와, 계속 내보내진 대상 강판(20)을 소정 단면 형상의 관으로 성형하는 복수의 롤 성형기를 구비하는 성형 수단(22)과, 관 모양으로 되어 서로 맞댄 대상 강판의 양측 테두리를 용접하여 연속하는 관을 형성하는 용접기를 구비하는 용접 수단(23)과, 용접 비드 절삭 장치 및 용접부 열처리 장치, 또한 연속하는 관을 필요한 사이즈로 하는 후처리 수단(24)과, 이 소요 사이즈로 된 관을 소요 길이로 절단하는 주행 절단기를 구비하는 절단 수단(25)이 연속적으로 설치되어 있다.It is a figure which shows the whole structure of the electric resistance steel pipe manufacturing line used for manufacture of a to-be-processed material. The electric resistance steel
도 14는, 피가공재의 제조에 이용되는 롤포밍 라인의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 롤포밍 라인(26)은, 대상 강판(20)을 소정 형상으로 성형하기 위한 장치이다. 이 때문에, 금속 소재로서의 대상 강판(20)이 감겨져 이 대상 강판(20)을 계속적으로 내보내는 언코일러(21)와, 이 언코일러(21)에 의하여 계속 내보내진 대상 강판(20)을 소정의 형상으로 성형하는 롤 성형기를 구비하는 성형 수단(27)과, 이 롤 성형기에 의하여 소정의 형상으로 성형된 대상 강판(20)을 소정 길이 치수로 연속적으로 절단하는 주행 절단기를 구비한 절단 수단(28)으로 구성되어 있다.It is a figure which shows the whole structure of the roll forming line used for manufacture of a to-be-processed material. The
도 13에 나타낸 전봉 강관 제조 라인(19)이나 도 14에 나타낸 롤포밍 라인(26)에 의하여 제조된 피가공재는, 가공용의 금속재로서 굽힘 가공 장치에 공급되지만, 각 라인과 장치가 분리하여 독립되어 있기 때문에, 라인과 장치 간의 처리 스피드의 차이로, 피가공재를 저장해 두는 장소를 확보하는 곳이 필요하게 된다. 또, 각각의 라인과 장치 간에 피가공재를 반송할 필요가 있어, 크레인, 트럭 등의 보조 반송 설비 및 수단을 마련할 필요가 있다.The workpiece manufactured by the electric resistance steel
본 발명의 굽힘 가공 장치에서는, 상기 전봉 강관 제조 라인(19), 또는 롤 포밍 라인(26)의 출구 측에 연속하여 배치함으로써, 피가공재의 공급으로부터 굽힘 가공 장치에 이르는 전체 설비열을 컴팩트하게 할 수 있음과 함께 그 조업 조건을 적절하게 설정함으로써, 정도가 뛰어난 굽힘 가공 제품을 효율적이면서, 저가로 제 조할 수 있다. In the bending apparatus of this invention, it arrange | positions continuously to the exit side of the said electroplated steel
본 발명에 있어서, 금속재의 굽힘 가공 방법 및 굽힘 가공 장치 및 굽힘 가공 설비열에 의하면, 다양한 굽힘 형상이 요구되어, 금속재의 굽힘 방향이 2차원적으로 다른 연속 굽힘(예를 들면, S자 굽힘)이나 굽힘 방향이 3차원적으로 다른 연속 굽힘을 가공하는 경우에도, 더 고강도 금속재의 굽힘 가공에 필요한 경우에도, 금속재는 균일한 냉각이 행해지기 때문에, 고강도이면서도 형상 동결성이 좋은 균일한 경도 분포를 갖는 금속재를 효율적인 동시에 저가로 얻을 수 있다.In the present invention, according to the bending method of a metal material, the bending processing apparatus, and the bending processing equipment column, various bending shapes are required, and continuous bending (for example, S-shaped bending) in which the bending direction of the metal material differs two-dimensionally, Even when processing continuous bending in which the bending direction is three-dimensionally different, even when required for bending of a higher strength metal material, since the metal material is uniformly cooled, it has a uniform hardness distribution with high strength and good shape freezing property. Metal materials can be obtained efficiently and at low cost.
게다가, 가동 롤러 다이스는 회전 가능하게 금속재를 클램핑함으로써, 다이스 표면에 발생하는 히트 스크레치를 억제할 수 있기 때문에, 굽힘 가공 정도를 확보하면서, 작업 능률이 뛰어난 압통 굽힘 가공이 가능하게 된다. 이에 의하여, 한층, 고도화된 자동차 부품 굽힘 가공 기술로서 넓게 적용할 수 있다.In addition, since the movable roller die can rotatably clamp the metal material, the heat scratch generated on the die surface can be suppressed, so that the pressure bending work excellent in the work efficiency can be made while ensuring the bending work accuracy. Thereby, it can be applied widely as an advanced automobile component bending processing technique.
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