KR101414346B1 - 굴곡 부재의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

특허문헌 1의 제조 장치를 이용하여 강관의 둘레 방향으로 균일하게 또한 강관의 축방향의 좁은 범위에 고온부를 안정되게 형성함으로써 뛰어난 치수 정밀도를 가지는 굴곡 부재를 제조한다. 강관(1)을 이송하면서 제1의 위치(A)에서 지지하고, 제2의 위치(B)에서 강관(1)을 유도 가열 코일(14)에 의해 유도 가열함과 더불어, 제3의 위치(C)에서 강관(1)을 냉각함으로써, 강관(1)의 축방향으로 이동하는 고온부(1a)를 형성함과 더불어, 영역(D)에서, 강관(1)의 파지 기구(15)의 위치를 3차원의 방향으로 변경하고, 고온부(1a)에 휨 모멘트를 부여하여 굴곡 부재를 제조한다. 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 강관(1)의 이송 속도(V)를 5∼150㎜/sec로 하여, 권회수가 1인 유도 가열 코일(14)에 5∼100kHz의 교류 전류를 공급한다. 또한, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 권회수가 2인 유도 가열 코일(14)을 이용하고, 또한 f＜3000/V 및 f≥0.08V의 관계를 만족하도록, 유도 가열 코일(14)에 공급하는 교류 전류의 전류 주파수(f)(kHz) 및 강관(1)의 이송 속도(V)(㎜/sec)를 조정한다. 5kHz≤f≤100kHz, 5㎜/sec≤V≤150㎜/sec이다.

Description

굴곡 부재의 제조 방법 및 제조 장치{FLEXURE MEMBER MANUFACTURING METHOD AND FLEXURE MEMBER MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은, 굴곡 부재의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
금속제의 강도 부재, 보강 부재 또는 구조 부재가 자동차나 각종 기계에 이용된다. 고강도, 경량 및 소형일 것이 이들 부재에 요구된다. 이들 부재는, 종래부터, 강제의 프레스 가공품의 용접, 두꺼운 강판의 구멍뚫기, 나아가 알루미늄 합금의 단조에 의해 제조되어 왔다. 이들 제조 방법에 의해 달성되는, 굴곡 부재의 경량화 및 소형화는 한계에 도달해 있다. 본 출원인은, 특허문헌 1에 의해, 굴곡 부재의 제조 장치를 개시했다.
도 12는, 이 제조 장치(0)의 개략을 나타내는 설명도이다. 제조 장치(0)는, 지지 기구(2)에 의해 축방향으로 이동 가능하게 축 지지되는 금속관(1)(이후의 설명에 있어서는, 금속관이 강관일 경우를 예로 든다)을 상류측에서 하류측을 향해 이송 기구(3)에 의해 이송하면서, 지지 기구(2)의 하류에 있어서 강관(1)에 구부림 가공을 행함으로써, 굴곡 부재(8)를 제조한다.
유도 가열 코일(5)은, 지지 기구(2)의 하류에 있어서, 축방향으로 이송되는 강관(1)을 부분적으로 담금질 가능 온도역(Ac3점 이상)으로 급속히 유도 가열한다. 수냉 기구(6)는, 유도 가열 코일(5)의 바로 하류에 있어서 강관(1)을 급속히 냉각한다. 이들에 의해, 강관(1)의 축방향으로 이동하는 고온부(1a)가 강관(1)에 부분적으로 형성된다. 고온부(1a)의 변형 저항은, 다른 부분의 변형 저항보다도 현저하게 작다.
가동 롤러 다이스(4)는, 롤쌍(4a)을 적어도 1그룹 가진다. 롤쌍(4a)은, 강관(1)을 이송하면서 지지한다. 가동 롤러 다이스(4)는, 수냉 기구(6)의 하류의 영역에 있어서, 강관(1)을 지지하면서 2차원 또는 3차원의 방향으로 이동함으로써, 고온부(1a)에 휨 모멘트를 부여한다.
이와 같이 하여, 제조 장치(0)는, 비교적 낮은 비용의 구성 요소 2∼6을 이용한 단순한 공정에 의해, 강관(1)에 높은 작업 능률로 구부림 가공을 행하여, 원하는 형상을 가지는 고강도(예를 들면, 인장 강도:780MPa 이상)의 굴곡 부재(8)를 제조한다.
국제공개 제2006/093006호 팸플릿
제조 장치(0)가 뛰어난 치수 정밀도를 가지는 굴곡 부재(8)를 제조하기 위해서는, 강관(1)의 둘레 방향으로 균일하게 또한 강관(1)의 축방향의 좁은 범위에, 고온부(1a)를 형성하는 것이 매우 중요해진다.
고온부(1a)가 형성되는 범위는, 일반적으로, 강관(1)의 이송 속도, 강관(1)의 두께 나아가 유도 가열 코일(5)에 공급하는 전류의 주파수(본 명세서에서는 「전류 주파수」라고 한다)에 따라, 크게 변화된다. 이들 조건이 적정하지 않으면, 고온부(1a)를 원하는 상태로 형성할 수 없어, 굴곡 부재(8)의 치수 정밀도가 저하된다.
본 발명은, 제조 장치(0)를 이용하여, 강관(1)의 둘레 방향으로 균일하게 또한 축 방향의 좁은 범위에 안정되게 고온부(1a)를 형성하기 위해서는, (a) 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 강관(1)의 이송 속도(V)를 5∼150㎜/sec로 함과 더불어, 유도 가열 코일(5)로서 권회수가 1인 유도 가열 코일을 이용하고, 또한 이 유도 가열 코일(5)에 5∼100kHz의 전류 주파수의 교류 전류를 공급하는 것, (b) 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 유도 가열 코일(5)로서 권회수가 2인 유도 가열 코일을 이용하여, (1) 식: f＜3000/V 및 (2) 식: f≥0.08V의 관계를 만족하도록, 유도 가열 코일(5)의 전류 주파수 f(kHz) 및 강관(1)의 이송 속도 V(㎜/sec)를 조정하는 것이 유효하다는 신규한 지견에 의거한다.
본 발명은, 닫힌 횡단면 형상을 가지는 장척 및 중공의 금속재를, 그 길이 방향으로 이송하면서 제1의 위치에서 지지하고, 제1의 위치보다도 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제2의 위치에서 금속재를 유도 가열 코일에 의해 유도 가열함과 더불어, 제2의 위치보다도 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제3의 위치에서 금속재를 냉각함으로써, 금속재의 축방향으로 이동하는 고온부를 형성함과 더불어, 제3의 위치보다도 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 영역에 있어서, 금속재를 파지하는 파지 기구의 위치를 3차원의 방향으로 변경하고, 고온부에 휨 모멘트를 부여함으로써, 3차원으로 굴곡하는 굴곡부를 길이 방향을 향해서 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굴곡 부재를 제조하는 방법에 있어서, 금속재의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 금속재의 이송 속도를 5∼150㎜/sec로 함과 더불어, 유도 가열 코일로서 권회수가 1인 유도 가열 코일을 이용하고, 또한 유도 가열 코일에 5∼100kHz의 전류 주파수의 교류 전류를 공급하는 것, 및/또는, 금속재의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 유도 가열 코일로서 권회수가 2인 유도 가열 코일을 이용하여, (1) 식: f＜3000/V 및 (2) 식: f≥0.08V의 관계를 만족하도록, 유도 가열 코일의 전류 주파수 f(kHz) 및 금속재의 이송 속도 V(㎜/sec)를 조정하는 것을 특징으로 하는 굴곡 부재의 제조 방법이다. 단, 5kHz≤f≤100kHz, 5㎜/sec≤V≤150㎜/sec이다.
다른 관점에서는, 본 발명은, 닫힌 횡단면 형상을 가지는 장척 및 중공의 금속재를 그 길이 방향으로 이송하기 위한 이송 기구와, 이송되는 금속재를, 제1의 위치에서 지지하기 위한 지지 기구와, 이송되는 금속재를, 제1의 위치보다도 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제2의 위치에서 유도 가열하기 위한 가열 기구와, 이송되는 금속재를, 제2의 위치보다도 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제3의 위치에서 금속재를 냉각함으로써, 금속재의 축방향으로 이동하는 고온부를 이 금속재에 부분적으로 형성하기 위한 냉각 기구와, 이송되는 금속재를, 제3의 위치보다도 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 영역에 있어서 파지하면서, 삼차원의 방향으로 이동함으로써, 고온부에 휨 모멘트를 부여하기 위한 파지 기구를 구비하는 굴곡 부재의 제조 장치에 있어서, 금속재의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 이송 기구는 금속재를 5∼150㎜/sec의 이송 속도(V)로 이송함과 더불어, 가열 기구는 권회수가 1인 유도 가열 코일을 가지고, 또한 유도 가열 코일은 5∼100kHz의 전류 주파수의 교류 전류가 공급되는 것, 및/또는 금속재의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 가열 기구는 권회수가 2인 유도 가열 코일을 가짐과 더불어, 이송 기구 및 가열 기구는, f＜3000/V, 및 f≥0.08V의 관계를 만족하도록, 이송 기구에 의한 금속재의 이송 속도 V(㎜/sec)와, 유도 가열 코일의 전류 주파수 f(kHz)를 조정하는 것을 특징으로 하는 굴곡 부재의 제조 장치이다. 단, 5kHz≤f≤100kHz, 5㎜/sec≤V≤150㎜/sec이다.
이들 본 발명은, 금속재의 두께가 2.0㎜ 이하인지, 또는 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인지에 따라, 즉 금속재의 두께를 고려하여, 상술한 어느 하나의 조건으로 굴곡 부재를 제조해도 된다.
이들 본 발명에서는,
(A) 굴곡 부재가, 길이 방향으로 적어도 2개의 서로 다른 곡률 반경의 부분을 가지는 것,
(B) 금속재가, 원형, 직사각형, 타원형, 장원형, 다각형, 다각형과 원의 조합, 또는 다각형과 타원의 조합으로 이루어지는 횡단면 형상을 가지는 것,
(C) 파지 기구가, 금속재의 선단부의 내부에 삽입되어 배치되는 것, 또는, 금속재의 선단부의 외면에 맞닿아 배치됨으로써, 금속재를 파지하는 것,
(D) 이송되는 금속재가, 제2의 위치에 있어서 부분적으로 담금질이 가능한 온도로 가열됨과 더불어 제3의 위치에 있어서 냉각됨으로써, 길이 방향의 적어도 일부를 담금질할 수 있는 것, 또는
(E) 굴곡 부재가, 길이 방향, 및/또는 이 길이 방향과 교차하는 단면 내에 있어서의 둘레 방향을 향하여, 단속적 또는 연속적으로 담금질부를 가지는 것 중 적어도 하나를 만족하는 것이 바람직하다.
특허문헌 1의 제조 장치를 이용하여 금속재의 둘레 방향을 균일하게 또한 금속재의 축방향의 좁은 범위에 고온부를 안정되게 형성할 수 있으므로, 높은 치수 정밀도로 굴곡 부재를 제조 가능해진다.
도 1은 본 발명에 관한 제조 장치의 일예의 구성을, 간략화하여 개념적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 수치 해석의 형상 모델을 나타내는 설명도이다.
도 3은 강관의 두께가 3㎜이고 또한 유도 가열 코일에 공급하는 전류 주파수(f)가 25kHz인 경우에 있어서의, 강관의 온도 분포의 수치 해석 결과를 나타내는 설명도이다.
도 4는 전류 주파수(f)를 변화시킨 경우에 있어서의 가열 영역의 변화(강관의 두께: 3㎜, 이송 속도 f: 100㎜/sec)를 나타내는 설명도이다.
도 5는 2권회의 유도 가열 코일에 25kHz의 전류 주파수의 전류를 공급하고, 강관의 이송 속도(V)를 변화시키는 경우의 해석 결과를 나타내는 설명도이다.
도 6은 2권회의 유도 가열 코일에 전류 주파수(f)를 변화시킨 전류를 공급하고, 100㎜/sec의 이송 속도(V)로 강관을 반송하는 경우의 해석 결과를 나타내는 설명도이다.
도 7은 2권회의 유도 가열 코일을 이용하는 경우의 이송 속도(V), 전류 주파수(f)와 가열폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 2권회의 유도 가열 코일을 이용하는 경우의 이송 속도(V), 전류 주파수(f)와 통전 가능한 전류의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 2권회의 유도 가열 코일의 적절한 이송 속도(V) 및 전류 주파수(f)의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 10은 관절형 로봇을 이용한 제조 장치의 구성을 개념적으로 나타내는 설명도이다.
도 11은 관절형 로봇을 나타내는 설명도이다.
도 12는 특허문헌 1에 의해 개시된 제조 장치의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 1은 본 발명에 관한 제조 장치(10)의 일예의 구성을, 간략화하여 개념적으로 나타내는 설명도이다.
동 도면에 나타내는 바와 같이, 제조 장치(10)는, 이송 기구(11)와, 지지 기구(13)와, 가열 기구(14)와, 냉각 기구(16)와, 파지 기구(15)를 구비한다. 이들 구성 요소를 순차적으로 설명한다.
[이송 기구(11)]
이송 기구(11)는, 금속재(1)를 그 길이 방향으로 이송한다. 금속재(1)는, 닫힌 단면 형상을 가지는 장척 및 중공의 부재이다. 이후의 설명에서는, 금속재(1)가 강관인 경우를 예로 든다. 본 발명은, 금속재가 강관(1)인 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 구형, 타원형, 장원형, 다각형, 다각형과 원의 조합으로 이루어지는 횡단면 형상을 가지는 중공의 금속재, 또는, 다각형과 타원의 조합으로 이루어지는 횡단면 형상을 가지는 중공의 금속재가, 강관(1)과 동일하게 이용된다.
전동 서보 실린더를 이용한 이송 기구가 이송 기구(11)로서 예시된다. 이송 기구(11)는, 특정한 형식의 것에 한정되지 않는다. 볼 나사를 이용한 이송 기구나 타이밍 벨트나 체인을 이용한 이송 기구와 같은, 이러한 종류의 이송 기구로서 공지의 이송 기구가, 이송 기구(11)에 동일하게 이용된다.
강관(1)은, 파지 기구(12)로 이동가능하게 지지되고, 이송 기구(11)에 의해 소정의 이송 속도 V(㎜/sec)로 축방향(길이 방향)으로 이송된다. 파지 기구(12)는, 강관(1)을 이송하기 위해서 강관(1)을 지지한다. 파지 기구(12)는 설치되지 않아도 된다.
[지지 기구(13)]
지지 기구(13)는, 이송 기구(11)에 의해 축방향으로 이송되는 강관(1)을, 제1의 위치(A)에 있어서 이동가능하게 지지한다.
고정 가이드가 지지 기구(13)로서 예시된다. 지지 기구(13)는 특정한 형식의 지지 기구에 한정되지 않는다. 대향하여 배치되는 한쌍 혹은 한쌍 이상의 비구동의 롤이, 지지 기구(13)로서 이용된다. 이러한 종류의 지지 기구로서 공지의 지지 기구가, 지지 기구(13)로서 동일하게 이용된다.
강관(1)은, 지지 기구(13)의 설치 위치(A)를 통과하여, 축방향으로 더 이송된다. 지지 기구(13)는 파지 기구(12)에 의해 대용되어도 된다.
[가열 기구(14)]
가열 기구(14)는, 이송되는 강관(1)을 유도 가열한다. 가열 기구(14)는, 제1의 위치(A)보다도 강관(1)의 이송 방향의 하류에 위치하는 제2의 위치(B)에 배치된다.
제조 장치(10)에서는, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 이송 기구(11)가 강관(1)을 5∼150㎜/sec의 이송 속도(V)로 이송한다. 또한, 가열 기구(14)는, 권회수가 1인 유도 가열 코일(14a)을 가지고, 또한 유도 가열 코일(14a)은 5∼100kHz의 전류 주파수의 교류 전류가 공급된다.
또한, 제조 장치(10)에서는, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 가열 기구(14)는 권회수가 2인 유도 가열 코일(14a)을 가진다. 또한, 이송 기구(11) 및 가열 기구(14)는, f＜3000/V, 및 f≥0.08V의 관계를 만족하도록, 이송 기구(11)에 의한 강관(1)의 이송 속도 V(㎜/sec)와, 유도 가열 코일(14a)에 공급되는 교류 전류의 전류 주파수 f(kHz)를 조정한다. 단, 5kHz≤f≤100kHz, 5㎜/sec≤V≤150㎜/sec이다.
여기에서, 「권회수가 1인 유도 가열 코일」은, 강관(1)의 주위를 완전히 일주 포위하는 코일 본체를 가지는 유도 가열 코일에 한정되지 않는다. 「권회수가 1인 유도 가열 코일」은, 강관(1)의 외주의 일부분은 포위하지 않지만 강관(1)의 대부분을 포위하는 코일 본체를 가지는 유도 가열 코일도 포함한다. 구체적으로는, 강관(1)의 외주의 70% 이상의 부분을 포위하는 코일 본체를 가지는 유도 가열 코일은, 「권회수가 1인 유도 가열 코일」에 포함된다.
그 이유를, 본 발명자들이 행한 수치 해석의 결과를 참조하면서 설명한다.
(수치 해석 조건)
도 2는, 수치 해석의 모델(30)을 나타내는 설명도이다. 수치 해석의 모델(30)은, 도 2에 도시하는 바와 같이 2차원 축 대상으로 했다.
이 수치 해석에서는, 강관(31)의 두께, 유도 가열 코일(32)에 공급하는 전류의 전류 주파수(f), 및 강관(31)의 이송 속도(V)를 변화시킨 경우에 있어서의 고온부(31a)의 형성 상황을, 자장 해석 및 전열 해석에 의해 검토했다.
유도 가열 코일(32)이, 1변의 길이가 15㎜인 정방형의 횡단면 형상을 가지는 구리제의 튜브에 의해 구성되는 것으로서, 이하에 열기하는 조건으로 계산을 행했다.
강관(31)의 직경(㎜): 38.1
유도 가열 코일(32)과 강관(31)의 거리 d(㎜): 3
전류 주파수 f(kHz): 5, 10, 25, 50, 75 또는 100의 6수준
강관(31)의 두께(㎜): 1.0, 2.0 또는 3.0의 3수준
강관(31)의 이송 속도 V(㎜/sec): 5, 10, 50, 75, 100, 125 또는 150의 7수준
가열된 강관(31)의 냉각 개시 위치는, 유도 가열 코일(32)의 단부의 투영 위치(33)로부터 하류를 향하여 10㎜ 떨어진 위치로 했다.
(수치 해석 결과)
도 3에, 강관(31)의 두께가 3㎜이고 또한 전류 주파수(f)가 25kHz인 경우에 있어서의, 강관(31)의 온도 분포의 수치 해석 결과를 나타낸다. 도 3은, 강관(31)의 고온부의 이송 속도 의존성을 나타낸다. 또한, 도 3, 및 후술하는 도 4∼6에서는, 강관(31)의 상부의 선이 강관(31)의 외면을 나타내고, 강관(31)의 하부의 선이 강관(31)의 내면을 나타낸다.
일반적으로, 강재의 변형 저항은 800℃ 이상의 온도역에서 크게 감소한다. 여기서, 이 수치 해석에서는 800℃ 이상으로 승온된 영역을 가열 영역으로 했다. 또한, 모든 계산은, 강관(31)의 외면의 최대 온도가 1000℃가 되는 조건에서 행했다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 이송 속도(V)가 5, 10, 50, 75, 100, 125 나아가 150(㎜/sec)로 높아짐에 따라, 강관(1)의 외면 및 내면의 온도 분포의 차가 커진다. 그 이유는, 유도 가열에 의해 강관(31)의 외면이 직접적으로 가열되고, 또한 강관(31)의 내면은 외면으로부터의 전열만에 의해 가열되기 때문에, 강관(31)의 이송 속도(V)가 높아질수록, 강관(31)의 내면이 가열되는 시간이 적어지기 때문이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 강관(31)의 이송 속도(V)가 5 또는 10(㎜/sec)인 경우에는, 강관(31)의 내면 및 외면의 온도차가 거의 발생하지 않아, 구부림 가공을 문제없이 행할 수 있다. 강재의 구부림 가공에 있어서는, 그 판두께 방향의 균열성(온도 분포가 일정한 것)이 중요하고, 특히 800℃ 이상이 되는 영역의 폭(이하 「유효 가열폭(Effective-Heated-Width)」이라고 한다)을 제어할 필요가 있다.
강관(31)의 이송 속도(V)가 50㎜/sec가 되면, 유효 가열폭(도 3에 있어서 부호 A로 표시하는 범위)이 좁아진다. 강관(31)의 이송 속도(V)가 75㎜로 되면, 유효 가열폭(A)이 거의 0이 된다. 유효 가열폭(A)이 0이 되면, 구부림 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 불가능해진다. 또한, 강관(31)의 이송 속도(V)가 100㎜/sec 이상이 되면, 강관(31)의 내면을 800℃ 이상으로 가열할 수 없게 되어, 구부림 가공을 행하는 것이 불가능해진다.
이와 같이, 강관(31)의 이송 속도(V)가 높아질수록, 또한 강관(31)의 두께가 두꺼워질수록, 강관(31)의 유효 가열폭이 감소하여, 구부림 가공을 행하는 것이 곤란해진다. 이상의 결과에서, 강관(31)의 이송 속도(V)는 5㎜/sec 이상 150㎜/sec 이하로 한다.
한편, 유도 가열 기구에서는, 전류 주파수(f)를 변경하는 것은 용이하지 않으므로, 유도 가열 기구의 설계 시에 적절한 전류 주파수(f)를 선택할 필요가 있다.
도 4는, 전류 주파수(f)를 변화시킨 경우에 있어서의 가열 영역의 변화(강관(31)의 두께 3㎜, 이송 속도(V) 100㎜/sec)를 나타내는 설명도이다.
유도 가열에 있어서의 침투 깊이는, 전류 주파수(f)가 낮아질수록, 깊어진다. 이 때문에, 강관(31)의 이송 속도(V)가 동일한 경우에는, 전류 주파수(f)가 낮을수록, 강관(31)의 내면까지 800℃ 이상으로 가열할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는, 전류 주파수(f)가 낮을수록 유도 가열에 의한 유효 가열폭(A)이 커지기 때문에, 굴곡 부재의 치수 정밀도가 저하된다.
도 5는, 2권회의 유도 가열 코일(31-1, 31-2)에 25kHz의 전류 주파수(f)의 전류를 공급하여, 강관(31)의 이송 속도(V)를 변화시킨 경우의 해석 결과를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 6은, 2권회의 유도 가열 코일(31-1, 31-2)에 전류 주파수(f)를 변화시킨 전류를 공급하여, 100㎜/sec로 강관(31)을 반송하는 경우의 해석 결과를 나타내는 설명도이다.
도 5, 6에 나타내는 결과와, 도 3, 4에 나타내는 결과를 대비함으로써, 유도 가열 코일의 권회수를 늘림에 따라 강관(31)의 가열 개시 위치가 상류측으로 이동하므로, 강관(31)의 축방향으로의 유효 가열폭(A)이 넓어지는데, 강관(31)의 내면까지 가열할 수 있는 것을 알 수 있다.
본 발명자들은, 도 3∼6에 예시하는 바와 같이 하여, 유도 가열 코일(32)의 권회수, 전류 주파수(f), 및 강관(31)의 이송 속도(V)를 다양하게 변경하여 다수의 해석을 행한 결과, 유효 가열폭(A)이 0이 되지 않는 이송 속도(V), 전류 주파수(f) 및 두께의 관계를 얻었다. 표 1에는, 권회수가 1인 유도 가열 코일을 이용한 경우에 있어서, 전류 주파수(f) 및 이송 속도(V)와 구부림 가공 가능한 강관 두께의 관계를 나타낸다.
Figure 112012059856303-pct00001
표 1에 있어서의 기호 「-」는, 두께 3㎜ 이하에서 유효 가열폭(A)이 0보다 크게 되고, 즉, 두께 3㎜ 이하의 강관을 구부림 가공을 행할 수 있는 것을 나타낸다. 또한, 표 1에 있어서의 수치는, 이 값 이상의 두께의 경우에 유효 가열폭(A)이 0이 되는 가공 한계 두께(㎜)를 나타낸다. 즉, 제조 장치(0)가 대상으로 하는 강관(31)의 두께를 최대 3㎜로 하면, 표 1에 있어서 파선으로 둘러싸인 조건이 구부림 가공가능한 조건이다.
유도 가열 코일(32)은 일반적으로 구리 합금으로 이루어진다. 유도 가열 코일(32)에 통전 가능한 전류값은, 유도 가열 코일(32)의 단면적이나 냉각 방법에도 의존하지만, 통상은 최대 10000A이다. 표 1에 표시하는 바와 같이, 강관(31)의 이송 속도(V)를 빠르게 하기 위해서는 전류 주파수(f)를 낮출 필요가 있다. 전류 주파수(f)를 낮추면 유도 가열 코일(32)의 전류값이 증가한다.
표 2에, 강관(31)의 두께가 3㎜인 경우에 1000℃까지 가열하는데도 권회수가 1인 유도 가열 코일(32)에 공급할 필요가 있는 전류값(A)을 나타낸다.
Figure 112012059856303-pct00002
표 2에 있어서 파선으로 둘러싸 표시하는 바와 같이, 전류 주파수(f)가 낮고, 또한 강관(31)의 이송 속도(V)가 빠른 경우에는, 전류값이 10000A를 초과해 버리므로, 유도 가열을 행하는 것이 사실상 불가능하다.
강관(31)의 이송 속도(V)를 100㎜/sec 이상으로 하기 위해서는, 표 1에 표시하는 바와 같이, 전류 주파수(f)를 10kHz 이하로 할 필요가 있다. 그러나, 권회수가 1권회인 유도 가열 코일(32)에서는 전류값이 10000A를 넘어 버린다.
이를 해결하기 위해서는, 유도 가열 코일의 권회수를 2로 하는 것이 유효하다. 권회수를 1에서 2로 배로 늘림으로써, 1권회당 전류값을 저하시킬 수 있는데, 강관(31)의 축방향에 대한 가열폭이 증가한다.
표 1 및 표 2로부터, 코일 권회수가 1인 경우는, 이송 속도(V)가 150㎜/sec 이하에서 전류 주파수(f)가 25∼75kHz의 조건에서는, 두께가 2.0㎜인 강관(31)의 가열에 적합한 것을 알 수 있다.
표 3에는, 유도 가열 코일의 권회수가 2이며, 강관(31)의 두께가 3㎜인 경우에, 강관(31)을 1000℃까지 가열하는데 필요한 전류값(A)의 해석 결과를 나타낸다.
Figure 112012059856303-pct00003
표 3에 나타내는 바와 같이, 유도 가열 코일의 권회수가 2인 경우에는, 예를 들면, 전류 주파수(f)가 10kHz이어도 100㎜/sec의 이송 속도(V)로 구부림 가공을 행하는 것이 가능하다. 또한, 표 3에 있어서 파선으로 둘러싸인 조건은, 전류값이 10000A를 넘어 버리기 때문에 유도 가열을 행하는 것이 사실상 불가능한 조건을 나타낸다.
표 4에는, 유도 가열 코일의 권회수가 2인 경우에 유효 가열폭(A)이 0이 되지 않는 범위의 해석 결과를 나타낸다. 표 4의 표기는, 표 1의 표기와 같다.
Figure 112012059856303-pct00004
표 4에 있어서 파선으로 둘러싸여 표시하는 바와 같이, 유도 가열 코일의 권회수가 2인 경우는, 1인 경우보다도, 가열 범위가 넓어짐으로써, 유효 가열폭(A)을 확보할 수 있는 조건이 확대된다.
표 5는, 유도 가열 코일의 권회수가 1인 경우의 유효 가열폭 A(㎜)을 나타내고, 표 6은, 유도 가열 코일의 권회수가 2인 경우의 유효 가열폭 A(㎜)을 나타낸다.
Figure 112012059856303-pct00005
Figure 112012059856303-pct00006
표 5에 표시하는 바와 같이, 1권회인 경우에는 어떠한 조건에서나 유효 가열폭(A)이 25㎜ 이하로 되는데, 표 6에 파선으로 둘러싸 표시하는 바와 같이, 2권회인 경우에는 조건에 따라서는 유효 가열폭(A)이 30㎜을 넘는 경우가 있다.
제조 장치(0)에 의한 가공 정밀도를 확보하기 위해서는, 유효 가열폭(A)이 좁을수록 바람직하다. 유효 가열폭 A(㎜)은 넓어도 30㎜ 정도 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 강관(31)의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우는, 1권회의 유도 가열 코일(32)을 이용하는 쪽이 유효 가열폭 A(㎜)을 좁게 할 수 있어, 굴곡 부재의 치수 정밀도를 확보할 수 있다. 이 경우의 이송 속도(V)와 전류 주파수(f)는, 표 1 및 표 2로부터, 이송 속도(V)가 150㎜/sec 이하에서 25kHz부터 100kHz가 적합하다.
한편, 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우는, 2권회의 유도 가열 코일(32-1, 32-2)을 이용하는 것이 바람직한데, 이 경우에도, 굴곡 부재의 치수 정밀도를 확보하기 위해서는 유효 가열폭(A)은 30㎜ 정도 이하인 것이 바람직하다.
표 6에 나타내는 관계를, 도 7에 그래프에 의해 표시한다. 도 7의 그래프에 있어서의 흰색 동그라미 표시는 유효 가열폭(A)이 30㎜ 이하인 것을 나타내고, 검은색 사각 표시는 유효 가열폭(A)이 30㎜ 초과인 것을 나타낸다.
도 7의 그래프에 나타내는 바와 같이, 전류 주파수(f)(kHz)와 이송 속도(V)(㎜/sec)가, 근사식인 f＜3000/V의 관계를 만족하면, 유효 가열폭(A)을 30㎜ 정도 이하로 할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 7의 그래프로부터, 2권회의 유도 가열 코일(32-1, 32-2)을 이용하는 경우는, 25kHz 이하의 전류 주파수(f)가 적합한데, 전류 주파수(f)가 낮은 경우에는, 표 3에 나타내는 코일에 통전 가능한 전류값도 고려할 필요가 있다.
이 관계를 도 8에 그래프로 표시한다. 도 8의 그래프에 있어서의 흰색 동그라미 표시는 통전 가능한 전류값인 것을 나타내고, 흑색 사각 표시는 통전 불가능한 전류값인 것을 나타낸다.
도 8에 표시하는 그래프로부터, 2권회의 유도 가열 코일(32-1, 32-2)을 이용하는 경우에 통전 가능한 범위는, 근사식인 f≥0.08V의 범위이다.
도 9는 도 7에 도시한 유효 가열폭(A)이 30㎜ 정도 이하로 되는 영역과, 도 8에 도시한 통전 가능한 영역을 함께 나타내는 그래프이다. 도 9의 그래프에는, 전류 주파수(f) 및 이송 속도(V)를 어떻게 조정해도, 유효 가열폭(A)을 확보할 수 없는 범위를 격자부 LP(f≥25kHz 또한 V≥125㎜/sec)에 의해 나타낸다.
이상의 이유에 의해, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우는, 이송 기구(11)가 강관(1)을 5∼150㎜/sec의 이송 속도(V)로 이송함과 더불어, 가열 기구(14)로서 권회수가 1인 유도 가열 코일(14a)을 이용하고, 또한 이 1권회의 유도 가열 코일(14a)에 5∼100kHz의 전류 주파수(f)의 교류 전류를 공급함으로써, 강관(1)을 유도 가열한다.
또한, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 가열 기구(14)로서 권회수가 2인 유도 가열 코일(14a)을 이용하고, 이송 기구(11) 및 가열 기구(14)는, f＜3000/V, 및 f≥0.08V의 관계를 만족하도록, 이송 기구(11)에 의한 강관(1)의 이송 속도 V(㎜/sec)와, 유도 가열 코일(14a)에 공급되는 교류 전류의 전류 주파수(f)(kHz)를 조정하는 것이 바람직하다. 단, 5kHz≤f≤100kHz, 5㎜/sec≤V≤150㎜/sec이다.
상술한 바와 같이, 권회수가 2인 유도 가열 코일(14a)을 이용하여 강관(1)을 가열하면, 강관(1)의 관통 가열폭(A)이 약간 넓어지는데, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에도 적용 가능하다.
또한, 강관(1)의 축방향과 직교하는 방향과 평행한 방향으로의, 강관(1) 및 유도 가열 코일(14a) 간의 거리를 변경함으로써, 강관(1)의 적어도 일부를 그 둘레 방향으로 불균일하게 가열할 수 있다.
또한, 가열 기구(14)의 상류측에 다른 가열 기구를 적어도 1개 이상 설치하여 강관(1)을 가열함으로써, 강관(1)을 2회 이상 가열하거나, 강관(1)의 일부를 그 둘레 방향으로 불균일하게 가열할 수 있다.
[냉각 기구(16)]
냉각 기구(16)는, 제2의 위치(B)보다도 강관(1)의 이송 방향의 하류의 제3의 위치(C)에 배치된다. 냉각 기구(16)는, 가열된 강관(1)을 냉각한다. 강관(1)은, 냉각 기구(16)에 의해 냉각됨으로써, 강관(1)의 축방향으로 이동하는 고온부(1a)가 부분적으로 형성된다. 고온부(1a)는, 다른 부분보다도 변형 저항이 대폭 저하되어 있다.
냉각 기구(16)는, 강관(1)을 원하는 냉각 속도로 냉각할 수 있는 것이면 되고, 특정한 형식의 냉각 기구에 한정되지 않는다. 일반적으로는, 냉각수를 강관(1)의 외주면의 소정 위치에 분사함으로써 강관(1)을 냉각하는 수냉 기구가 예시된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 냉각수는, 강관(1)의 이송 방향을 향해서 경사져 분사된다. 강관(1)에 대한 냉각 기구(16)의, 강관(1)의 축방향과 직교하는 방향과 평행한 방향으로의 거리를 변경함으로써, 고온부(1a)의 축방향으로의 길이를 조정할 수 있다.
[파지 기구(15)]
파지 기구(15)는, 제3의 위치(C)보다도 강관(1)의 이송 방향의 하류의 영역(D)에 배치된다. 파지 기구(15)는, 강관(1)을 파지하면서, 제3의 위치(C)보다도 강관(1)의 이송 방향의 상류측의 공간을 포함하는 작업 공간(work space) 내에 있어서, 적어도 강관(1)의 이송 방향을 포함하는 3차원의 방향으로 이동한다. 이에 따라, 파지 기구(15)는, 강관(1)에 형성되어 있는 고온부(1a)에 휨 모멘트를 부여한다. 일반적으로는, 척 기구가 파지 기구(15)로서 이용된다.
또한 본 발명에서는, 3차원으로 이동 가능한 파지 기구(15)를 2차원으로 이동하는 것은 당연히 가능하다. 파지 기구(15)를 2차원으로 이동함으로써, 구부림 방향이 2차원적으로 상이한 구부림 가공을 행하여 굴곡 부재, 예를 들면 S자 구부림과 같은 구부림 방향이 2차원적으로 상이한 굴곡 부재를 제조하는 것도 가능하다.
「작업 공간」이란, 식 (3), (4) 및 (5)에 의해 규정되는 3차원 공간을 의미한다.
x＜0 또한 (y＝0 또는 y≥0.5D) 또한 0≤θ＜360° … (3)
x2＋(y－Rmin)2≥ Rmin2·… (4)
x2＋(y＋Rmin)2≥ Rmin2－(0.5D－Rmin)2＋(0.5D＋Rmin)2 … (5)
단, 식 (3)∼(5)에 있어서, D는 굴곡 부재의 최소 외형 칫수(㎜)를 의미하고, Rmin은 굴곡 부재의 최소 곡률 반경(㎜)을 의미하며, x, y, θ은 제2의 위치를 원점으로 하는 원주 좌표계이며, 굴곡 부재의 순간적인 이송 방향을 x의 정방향으로 하고, x와 수평면 내에서 직교하는 방향을 y로 하며, 둘레 방향의 각도를 θ로 한다.
파지 기구(15)가 작업 공간 내에 있어서 3차원의 방향으로 이동함으로써 강관(1)에 구부림 가공이 행해지고, 이에 따라, 굴곡부를 길이 방향을 향해서 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굴곡 부재가 제조된다.
작업 공간은 관념적으로 인식되는 공간이므로, 이 작업 공간 내에 예를 들면 각종 기구와 같은 유체물이 존재해도 된다.
파지 기구(15)는, 기둥형상의 외형을 가지는 본체(17)와 이동 기구(20)를 구비한다.
본체(17)는 중공체에 의해 구성된다. 중공체는, 강관(1)의 외주면을 따르는 형상의 내주면을 가진다. 본체(17)는, 강관(1)의 선단부의 외면에 맞닿아 배치됨으로써, 강관(1)을 파지한다.
또한, 본체(17)는, 도 1에 나타내는 예와 달리, 강관(1)의 내주면을 따르는 형상의 외주면을 가지는 통체에 의해 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 본체(17)는, 강관(1)의 선단부의 내부에 삽입하여 배치됨으로써, 강관(1)을 파지한다.
이동 기구(20)는, 제1의 기반(18) 및 제2의 기반(19)에 의해 구성된다. 제1의 기반(18)은, 본체(17)를 탑재함과 더불어 제1의 위치(A)에 있어서의 강관(1)의 이송 방향과 직교하는 방향(도 1에 있어서의 상하 방향)으로 이동 가능하게 배치된다. 제2의 기반(19)은, 제1의 기반(18)에 상기 이송 방향으로 이동가능하게 배치된다.
제1의 기반(18)의 이동, 및, 제2의 기반(19)의 이동은, 어느 것이나, 볼 나사 및 구동 모터를 이용하여 행해진다. 이 이동 기구(20)에 의해 본체(17)는, 수평면 내에서 2차원으로 이동 가능하게 배치된다. 또한, 도 1에 있어서의 부호 22는 X축 틸트 모터를 나타내고, 부호 23은 X축 시프트 모터를 나타내고, 부호 24는 Y축 틸트 모터를 나타내고, 부호 25는 Y축 시프트 모터를 나타내고, 부호 26은 Z축 틸트 모터를 나타내고, 또한, 부호 27은 X축 시프트 모터를 나타낸다.
도 1에 도시하는 이동 기구(20)를 대신해, 적어도 1축 이상의 축 둘레로 회전 가능한 관절을 가지는 관절형 로봇을 이용하여, 본체(17)를 지지해도 된다.
도 10은, 관절형 로봇(21)을 이용한 제조 장치(10-1)의 구성을 개념적으로 나타내는 설명도이고, 도 11은 이 관절형 로봇(21)을 나타내는 설명도이다.
관절형 로봇(21)은, 간단히, 본체(17)를 적어도 강관(1)의 이송 방향을 포함하는 3차원의 방향으로 이동가능하게 지지할 수 있다.
다음에, 이 제조 장치(10)에 의해 굴곡 부재를 제조하는 상황을 설명한다.
처음에, 장척의 강관(1)을, 지지 기구(13)에 의해 제1의 위치(A)에서 지지함과 더불어 이송 기구(11)에 의해 그 길이 방향으로 이송한다.
다음에, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 이송 기구(11)가 강관(1)을 5∼150㎜/sec의 이송 속도(V)로 이송함과 더불어, 제2의 위치(B)에 배치된 가열 기구(14)를 구성하는 1권회의 유도 가열 코일(14a)에 5∼100kHz의 전류 주파수(V)의 교류 전류를 공급함으로써, 강관(1)을 유도 가열한다.
또한, 강관(1)의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, f＜3000/V, 및 f≥0.08V의 관계를 만족하도록, 이송 기구(11)에 의한 강관(1)의 이송 속도(V)(㎜/sec)와, 가열 기구(14)를 구성하는 2권회의 유도 가열 코일(14a)에 공급하는 교류 전류의 전류 주파수(f)(kHz)를 조정함으로써, 강관(1)을 유도 가열한다.
다음에, 제3의 위치(C)에 있어서 냉각 기구(16)에 의해 강관(1)을 냉각함으로써, 강관(1)에 고온부(1a)를 형성한다.
그리고, 영역(D)에 있어서, 강관(1)을 파지하는 파지 기구(15)의 위치를, 상기 작업 공간 내에 있어서, 적어도 강관(1)의 이송 방향을 포함하는 3차원의 방향으로 변경하고, 강관(1)의 고온부(1a)에 휨 모멘트를 부여한다.
이들 처리를, 굴곡 부재의 목표 형상에 맞추어 강관(1)의 전체 길이에 대하여 행한다. 이에 따라, 3차원으로 굴곡하는 굴곡부를 길이 방향을 향해서 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굴곡 부재가, 연속적으로 제조된다.
이 경우, 제2의 위치(B)에 있어서 강관(1)을 부분적으로 담금질 가능한 온도역(Ac3점 이상)으로 가열함과 더불어, 제3의 위치(C)에 있어서 소정의 냉각 속도로 급속히 냉각시킴으로써, 강관(1)의 적어도 일부를 담금질할 수도 있다. 이에 따라, 적어도 길이 방향 및/또는 이 길이 방향과 교차하는 단면 내에 있어서의 둘레 방향을 향해서 담금질부를 단속적 또는 연속적으로 가지는 굴곡 부재가 제조된다.
제조 장치(10)를, 전봉강관(電縫鋼管)의 제조 장치의 출구측에 배치하는 것, 구체적으로는, 띠형상 강판을 연속적으로 내보내는 언코일러와, 내보내진 띠형상 강판을 소정 단면 형상의 관으로 성형하는 성형 장치와, 맞대어진 띠형상 강판의 양측 가장자리를 용접하여 연속하는 관을 형성하는 용접 장치와, 용접 비드의 절삭 및 필요에 따라 포스트 어닐링이나 사이징을 하는 후처리 장치와, 이 후처리 장치의 출구측에 배치된 제조 장치(10)를 구비하는 연속 제조 장치를 이용함으로써, 굴곡 부재를 연속적으로 제조할 수 있다.
또한, 제조 장치(10)를, 롤 포밍 라인을 구성하는, 띠형상 강판을 연속적으로 내보내는 언코일러와, 내보내진 띠형상 강판을 소정의 단면 형상으로 성형하는 성형 장치와, 이 성형 장치의 출구측에 배치된 제조 장치(10)를 구비하는 연속 제조 장치를 이용함으로써, 굴곡 부재를 연속적으로 제조할 수 있다.
제조 장치(10)는, 강관(1)의 둘레 방향으로 균일하게 또한 강관(1)의 축방향의 좁은 범위에 안정되게 고온부(1a)를 형성할 수 있고, 이에 따라, 고강도로 형상 동결성이 뛰어나고, 소정의 경도 분포를 가짐과 더불어 원하는 치수 정밀도를 가지고, 또한, 길이 방향으로의 곡률 반경이 일정하지 않고 길이 방향으로 적어도 2개의 서로 다른 곡률 반경의 부분을 가지는 굴곡 부재를, 효율적이고 또한 낮은 비용으로 제조할 수 있다.
또한, 제조 장치(10-1)는, 예를 들면 다관절형의 로봇 등에 의해 지지된 파지 기구(15)에 의해 강관(1)을 파지하여 강관(1)에 구부림 가공을 행하므로, 굴곡부의 구부림 각도를 크게 확보할 수 있어, 표면 성상이나 표면 손상을 억제할 수 있고, 또한 치수 정밀도를 확보할 수 있음과 더불어, 뛰어난 작업 능률로, 굴곡 부재를 제조할 수 있다.
0 : 제조 장치 1 : 금속재
1a : 고온부 2 : 지지 기구
3 : 이송 기구 4 : 가동 롤러 다이스
4a : 롤쌍 5 : 유도 가열 코일
6 : 수냉 기구 10, 10-1 : 제조 장치
11 : 이송 기구 12 : 파지 기구
13 : 지지 기구 14 : 가열 기구
14a : 유도 가열 코일 15 : 파지 기구
16 : 냉각 기구 17 : 본체
18 : 제1의 기반 19 : 제2의 기반
20 : 이동 기구 22 : X축 틸트 모터
23 : X축 시프트 모터 24 : Y축 틸트 모터
25 : Y축 시프트 모터 26 : Z축 틸트 모터
27 : X축 시프트 모터 30 : 수치 해석의 모델
31 : 강관 31a : 고온부
32, 32-1, 32-2 : 유도 가열 코일

Claims (8)

  1. 닫힌 횡단면 형상을 가지는 장척 및 중공의 금속재를, 그 길이 방향으로 이송하면서 제1의 위치에서 지지하고,
    상기 제1의 위치보다도 상기 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제2의 위치에서 상기 금속재를 유도 가열 코일에 의해 유도 가열함과 더불어, 상기 제2의 위치보다도 상기 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제3의 위치에서 상기 금속재를 냉각함으로써, 상기 금속재의 축방향으로 이동하는 고온부를 형성함과 더불어,
    상기 제3의 위치보다도 상기 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 영역에 있어서, 상기 금속재를 파지하는 파지 기구의 위치를 3차원의 방향으로 변경하여, 상기 고온부에 휨 모멘트를 부여함으로써,
    3차원으로 굴곡하는 굴곡부를 길이 방향을 향해서 단속적 또는 연속적으로 구비하는 굴곡 부재를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 금속재의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 상기 금속재의 이송 속도를 5∼150㎜/sec로 함과 더불어, 상기 유도 가열 코일로서 권회수가 1인 유도 가열 코일을 이용하고, 또한 상기 유도 가열 코일에 5∼100kHz의 교류 전류를 공급하고,
    상기 금속재의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 상기 유도 가열 코일로서 권회수가 2인 유도 가열 코일을 이용하여, 하기 (1)식 및 (2)식의 관계를 만족하도록, 상기 유도 가열 코일에 공급하는 교류 전류의 주파수(kHz) 및 상기 금속재의 이송 속도(㎜/sec)를 조정하는 것을 특징으로 하는 굴곡 부재의 제조 방법.
    f＜3000/V …… (1)
    f≥0.08V …… (2)
    단, (1)식 및 (2)식에 있어서, f는 상기 주파수임과 더불어 V는 상기 이송 속도이고, 5kHz≤f≤100kHz, 5㎜/sec≤V≤150㎜/sec이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 굴곡 부재는 상기 길이 방향으로 적어도 2개의 서로 다른 곡률 반경의 부분을 가지는, 굴곡 부재의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 금속재는, 원형, 직사각형, 타원형, 장원형, 다각형, 다각형과 원의 조합으로 이루어지는 횡단면 형상, 또는, 다각형과 타원의 조합으로 이루어지는 횡단면 형상을 가지는, 굴곡 부재의 제조 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 파지 기구는, 상기 금속재의 선단부의 내부에 삽입하여 배치됨으로써, 상기 금속재를 파지하는, 굴곡 부재의 제조 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 파지 기구는, 상기 금속재의 선단부의 외면에 맞닿아 배치됨으로써, 상기 금속재를 파지하는, 굴곡 부재의 제조 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    이송되는 상기 금속재는, 상기 제2의 위치에서 부분적으로 담금질이 가능한 온도로 가열됨과 더불어 상기 제3의 위치에서 냉각됨으로써, 길이 방향의 적어도 일부를 담금질할 수 있는, 굴곡 부재의 제조 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 굴곡 부재는, 길이 방향, 또는 그 길이 방향과 교차하는 단면 내에 있어서의 둘레 방향을 향하여, 단속적 또는 연속적으로 담금질부를 가지는, 굴곡 부재의 제조 방법.
  8. 닫힌 횡단면 형상을 가지는 장척 및 중공의 금속재를 그 길이 방향으로 이송하기 위한 이송 기구와,
    이송되는 상기 금속재를, 제1의 위치에서 지지하기 위한 지지 기구와,
    이송되는 상기 금속재를, 상기 제1의 위치보다도 상기 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제2의 위치에서 유도 가열하기 위한 가열 기구와,
    이송되는 상기 금속재를, 상기 제2의 위치보다도 상기 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 제3의 위치에서 상기 금속재의 가열된 부분을 냉각함으로써, 상기 금속재의 축방향으로 이동하는 고온부를 상기 금속재에 부분적으로 형성하기 위한 냉각 기구와,
    이송되는 상기 금속재를, 상기 제3의 위치보다도 상기 금속재의 이송 방향의 하류에 위치하는 영역에서 파지하면서, 3차원의 방향으로 이동함으로써, 상기 고온부에 휨 모멘트를 부여하기 위한 파지 기구를 구비하는 굴곡 부재의 제조 장치에 있어서,
    상기 금속재의 두께가 2.0㎜ 이하인 경우에는, 상기 이송 기구는 상기 금속재를 5∼150㎜/sec의 이송 속도로 이송함과 더불어, 상기 가열 기구는 권회수가 1인 유도 가열 코일을 가지고, 또한 그 유도 가열 코일은 5∼100kHz의 교류 전류가 공급되고,
    상기 금속재의 두께가 2.0㎜ 초과 3.0㎜ 이하인 경우에는, 상기 가열 기구는 권회수가 2인 유도 가열 코일을 가짐과 더불어, 상기 이송 기구 및 상기 가열 기구는, 하기 (1)식 및 (2)식의 관계를 만족하도록, 상기 이송 기구에 의한 상기 금속재의 이송 속도(㎜/sec)와, 상기 유도 가열 코일에 공급되는 교류 전류의 주파수(kHz)를 조정하는 것을 특징으로 하는 굴곡 부재의 제조 장치.
    f＜3000/V …… (1)
    f≥0.08V …… (2)
    단, (1)식 및 (2)식에 있어서, f는 상기 주파수임과 더불어 V는 상기 이송 속도이고, 5kHz≤f≤100kHz, 5㎜/sec≤V≤150㎜/sec이다.
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