(57)【要約】  金属材を三次元的に曲げ加工する加工方法及び装置を提供する。  支持手段により支持される金属材を上流から下流へ向けて送り出しながら、支持手段の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを断続的に有する曲げ加工製品を製造する。支持手段の下流で金属材の加熱手段により、金属材の一部を加熱し、加熱手段の下流に配置され加熱手段により加熱された金属材を軸方向へ送り出す複数のロールを有する可動ローラダイスの位置を三次元で変更することにより、金属材における、加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与することによって曲げ加工を行い、加熱手段と可動ローラダイスとの間に配置される冷却手段により、加熱手段により加熱された部分に冷却媒体を吹き付けることによって金属材を焼き入れ、可動ローラダイスを抜けた部分の金属材を支持することにより、曲げ加工による成形品の誤差を抑制する。
2008123505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持手段により支持される被加工材である金属材を上流から下流へ向けて送り装置により送り出しながら、該支持手段の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを長手方向及び／又は該長手方向と交差する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ加工製品を製造する方法であって、
前記支持手段の下流で前記金属材の加熱手段により、送り出される前記金属材の一部を部分的に焼入れが可能な温度域に加熱するとともに、前記加熱手段の下流に配置される冷却手段により、前記加熱手段により加熱された部分に向けて冷却媒体を吹き付けることによって、前記金属材の少なくとも一部を焼き入れ、
前記冷却手段の下流に配置され、前記加熱手段により加熱された金属材を軸方向へ送り出すことができる複数のロールを有する可動ローラダイスの位置を二次元又は三次元で変更することにより、軸方向へ送り出される前記金属材における、前記加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与することによって該金属材に曲げ加工を行い、さらに、
前記金属材における、前記可動ローラダイスを抜けた部分を支持することにより、前記曲げ加工による成形品の誤差を抑制すること
を特徴とする曲げ加工製品の製造方法。
【請求項２】
前記冷却媒体は、前記金属材が送り出される方向へ向けて傾斜して吹き付けられるとともに、前記金属材の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、該金属材に対する前記冷却手段の距離を変更することによって、該金属材の加熱される軸方向の領域を調整することを特徴とする請求項１に記載された曲げ加工製品の製造方法。
【請求項３】
前記金属材の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、前記金属材に対する前記加熱手段の距離を変更することによって、送り出される前記金属材の一部をその周方向へ不均一に加熱することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された曲げ加工製品の製造方法。
【請求項４】
前記加熱手段の上流側に少なくとも１つ以上設けられる前記金属材の予熱手段を併用することによって、前記金属材を複数回加熱することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された曲げ加工製品の製造方法。
【請求項５】
前記加熱手段の上流側に少なくとも１つ以上設けられる前記金属材の予熱手段を併用することによって、送り出される前記金属材の一部をその周方向へ不均一に加熱することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された曲げ加工製品の製造方法。
【請求項６】
前記加熱手段、前記可動ローラダイス、前記冷却手段、又は前記可動ローラダイスを抜けた部分のうちの少なくとも一は、少なくとも１軸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によって、支持される請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された曲げ加工製品の製造方法。
【請求項７】
支持手段により支持される被加工材である金属材を上流から下流へ向けて送り装置により送り出しながら、該支持手段の下流で曲げ加工を行うことにより、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを長手方向及び／又は該長手方向と交差する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ加工製品を製造する装置であって、
前記支持手段の下流に前記金属材の外周を包囲して配置され、前記金属材の一部を加熱するための加熱手段、及び、前記加熱手段の下流に配置され、前記加熱手段により加熱された部分に冷却媒体を吹き付けて冷却することにより、当該部分を焼入れるための冷却手段と、
前記冷却手段の下流にその位置が二次元又は三次元で変更自在に配置されるとともに、前記加熱手段により加熱された金属材をその軸方向へ移動自在に支持する複数のロールを有し、軸方向へ送り出される前記金属材における、前記加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与することにより曲げ加工を行う可動ローラダイスと、
前記可動ローラダイスの下流に配置され、前記金属材における、前記可動ローラダイスを抜けた部分を支持することにより、前記曲げ加工の後における金属材の誤差を抑制するためのサポートガイドと
を備えることを特徴とする曲げ加工製品の製造装置。
【請求項８】
前記冷却媒体は、前記金属材が送り出される方向へ向けて傾斜して吹き付けられるとともに、前記金属材の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、該金属材に対する前記冷却手段の距離が変更自在であることを特徴とする請求項７に記載された曲げ加工製品の製造装置。
【請求項９】
前記金属材の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、前記金属材に対する前記加熱手段の距離が変更自在であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載された曲げ加工製品の製造装置。
【請求項１０】
前記加熱手段の上流側に少なくとも１つ以上設けられる前記金属材の予熱手段を備えることを特徴とする曲げ加工製品の製造装置。
【請求項１１】
前記加熱手段、前記可動ローラダイス、前記冷却手段、又は前記可動ローラダイスを抜けた部分のうちの少なくとも一を支持する、少なくとも１軸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備えることを特徴とする請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載された曲げ加工製品の製造装置。
【請求項１２】
前記サポートガイドの位置を、前記可動ローラダイスの位置に同調させる同調手段を備えることを特徴とする請求項７から請求項１１までのいずれか１項に記載された曲げ加工製品の製造装置。
【請求項１３】
電縫鋼管製造ラインを構成する、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、該後処理手段の出側に配置される、請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載された曲げ加工製品の製造装置とを備えること
を特徴とする曲げ加工製品の連続製造装置。
【請求項１４】
ロールフォーミングラインを構成する、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、該成形手段の出側に配置される、請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載された曲げ加工製品の製造装置とを備えること
を特徴とする曲げ加工製品の連続製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工製品の製造方法、製造装置及び連続製造装置に関し、さらに詳しくは、例えばＳ字曲げのように曲げ方向が２次元的に異なる曲げ加工、又は曲げ方向が３次元的に異なる曲げ加工を行われて製造される曲げ加工製品を、効率的かつ高精度に製造可能な製造方法、製造装置及び連続製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、構造用金属材として、地球環境への配慮から、軽量かつ高強度の材料が要請される。例えば、自動車では、車体に対する安全性の要求が高まり、自動車部品の軽量化及び高強度化に対する要請が一段と強くなっており、燃費向上や衝突安全性の向上といった観点から、自動車用部品の開発が推進される。このような要請に対応するため、従来よりもかなり高い強度レベルを有する高強度の素材、例えば、引張強さが７８０ＭＰａ以上、さらには９００ＭＰａ以上という高張力鋼板が多用される。【０００３】
一方、このような素材の高強度化に伴って、自動車用部品の構造を見直すことも推進されている。例えば、多様な自動車用部品に適用するために、多岐にわたる曲げ形状、例えば、Ｓ字曲げのような曲げ方向が２次元的に異なる連続曲げ、又は曲げ方向が３次元的に異なる連続曲げを行われて製造される曲げ加工製品を、高精度で加工するための曲げ加工技術の開発も強く要請される。【０００４】
このような要請に応えるため、例えば、特許文献１には、金属管等の被加工材の先端側を回転自在のアームにより保持し、金属材の一部を加熱装置により加熱しながらこの加熱部を適宜移動させることにより曲げ変形させ、その後に冷却することにより、金属管等を熱処理しながら曲げ加工する方法に係る発明が開示される。また、特許文献２には、金属管の加熱部にねじり力及び曲げ力を与えて金属管をねじりながら曲げ変形させることによって、金属管等を熱処理しながら曲げ加工する方法に係る発明が開示される。【０００５】
曲げ加工製品の軽量化も考慮すれば、その引張強さを、９００ＭＰａ以上に設定することが望ましく、１３００ＭＰａ以上に設定することがさらに望ましい。このような場合、これまでは特許文献１、２により開示されるように、引張強さが５００〜７００ＭＰａ程度の素管を出発材料として曲げ加工を行った後、熱処理によって強度を上昇させることにより所望の高強度を有する曲げ加工製品を製造していた。【０００６】
ところが、特許文献１、２により開示される発明は、いずれも、いわゆる掴み曲げ加工に属する加工方法に関するものであり、いずれの発明を実施するにも被加工材の先端部を回転自在のアームにより保持する必要がある。このため、被加工材の送り速度を高速化できず、しかも、アームによる被加工材の保持を繰り返す毎にアームを戻す必要があるので、被加工材の送り速度が大きく変動するため、冷却速度を複雑に制御することが難しくなり、所望の焼入精度を確保することができない。このため、不均一な歪みが発生してしまう加熱や冷却の速度を複雑に制御しなければならなくなり、所定の焼き入れ精度を確保できない。このため、曲げ形状にばらつきが発生するとともに、特に高強度材の場合には残留応力に伴う遅れ破壊が生じ、高い信頼性を要求される自動車用部品を製造することは難しい。【０００７】
特許文献３には、支持手段により支持される被加工材を上流側から下流側へ向けて送り装置により送りながらこの支持手段の下流で曲げ成形する曲げ加工に基づくとともに、押し曲げローラを３次元方向へ移動自在に支持する高周波加熱曲げ装置に係る発明が開示される。特許文献３により開示される高周波加熱曲げ装置によれば、押し曲げローラを、被加工材を跨いで反対方向の被加工材の側面へ移動させ、その側面に当接させて曲げ加工するので、例えば、Ｓ字曲げのように、曲げ方向が二次元的に異なる連続曲げの場合であっても、被加工材を１８０度回転させる段取り作業を行う必要がなく、効率的に曲げ加工を行うことができる。【０００８】
しかし、特許文献３により開示される高周波加熱曲げ装置には、被加工材の両側面をクランプする手段がない。このため、高周波による加熱後の冷却による残留応力による変形が発生し易いことに起因して、所定の寸法精度を確保するのが難しくなり、加工速度が制約されるとともに曲げ加工度を高めることが難しい。【０００９】
特許文献４には、上述した掴み曲げ加工や高周波加熱曲げ装置の押し曲げローラに替えて、固定して配置される固定ダイと、三次元方向へ移動自在に配置される可動ジャイロダイとを離間して設けておき、さらに、可動ジャイロダイによる曲げ加工の曲率に応じた温度に金属部材を加熱する加熱手段とを備える曲げ加工装置に係る発明が開示される。【００１０】
特許文献４により開示される曲げ加工装置を構成する固定ダイ及び可動ジャイロダイは、いずれも、被加工材である金属材を回転可能に保持するものではない。このため、固定ダイ及び可動ジャイロダイのいずれの表面にも、金属材の保持に伴って焼付疵が発生し易い。また、特許文献４により開示される曲げ加工装置は、固定ダイ及び可動ジャイロダイに冷却流体を供給し、これらダイの強度の低下や、熱膨張による加工精度の低下を防止しようとする。しかし、冷却流体の供給は、曲げ加工された金属材を焼入熱処理するためではないので、焼入れにより、例えば９００ＭＰａ以上という高強度の曲げ加工製品を製造することはできない。【００１１】
さらに、特許文献４により開示される曲げ加工装置は、低強度の金属素管を出発材料として熱間加工を行った後、焼入れによって強度を上昇し、高強度の金属材を得ることを意図するものではない。また、金属部材の加熱に伴って可動ジャイロダイの表面に焼付疵が発生し易く、曲げ加工装置として一層の改善が要求される。【００１２】
さらに、本出願人は、特許文献５により、支持手段で保持された金属材を上流側から下流側へ向けて送り装置により送り出しながら、支持手段の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて、曲げ加工製品を製造する際に、支持手段の下流で金属材の加熱手段により、金属材の一部を部分的に焼入れが可能な温度域に加熱し、加熱手段の下流に配置されて、金属材を送り出しながら支持可能であるロール対を少なくとも一組有する可動ローラダイスの位置を、二次元又は三次元で変更して、軸方向へ送り出される金属材における、加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与して曲げ加工を行うことによって、十分な曲げ加工精度を確保しながら高い作業能率で曲げ加工製品を製造する発明を開示した。
【特許文献１】特開昭５０−５９２６３号公報
【特許文献２】特許２８１６０００号公報
【特許文献３】特開２０００−１５８０４８号公報
【特許文献４】特許３１９５０８３号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ２００６／０９３００６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明によれば、確かに、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを長手方向及び／又はこの長手方向と交叉する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ加工製品を、十分な曲げ加工精度を確保しながら高い作業能率で、製造することができる。【００１４】
ここで、当然のことながら、自動車の組み立て精度を高めるためには、自動車を構成する個々の部品の寸法精度をよりいっそう向上する必要がある。さらに、溶接をはじめとする自動車の組み立て工程の自動化によって、個々の部品にもよりいっそう高い寸法精度が要求されるようになっている。【００１５】
例えば、近年、自動車車体の溶接に採用され始めているレーザー溶接は、従来のスポット溶接に比較すると、溶接速度を高速化できるために生産性を向上できるのみならず、溶接による熱影響領域を小さくできるので、極めて高い溶接品質を得ることができる。さらに、レーザー溶接は、連続溶接が可能であるために自動車車体の高剛性化やこれに伴う振動や騒音の抑制を図る上でも、有効である。しかし、レーザーの焦点深度を確実に確保する必要があるので、従来のスポット溶接に比較して、溶接されるパネルの溶接部に高い寸法精度が要求され、その結果として個々の部品の寸法精度の向上が必要になる。このため、特許文献５により開示された発明についても、曲げ加工製品をいっそう高い寸法精度で製造することが求められる。【００１６】
本発明の目的は、このような従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、自動車用部品の構造の多様化に伴って、金属材の曲げ加工に際して多岐にわたる曲げ形状が要求される場合であっても、さらには高強度の金属材の曲げ加工が必要な場合であっても、さらに高い加工精度を確保できるとともに、作業能率が優れた曲げ加工製品の製造方法、製造装置及び連続製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
図３３は、本出願人らが特許文献５により開示した加工方法を示す説明図である。図３３において、二対の支持ロール４０により支持されながら左方向へ送られる金属材４１は、高周波加熱コイル４２により部分的に急速に加熱された後に冷却装置４３により冷却され、焼入れがなされる。冷却装置４３の出側に配置された可動ローラダイス４４の位置を、シフト量Ｈおよびチルト角θで二次元又は三次元に変更し、高周波加熱コイル４２により加熱された熱間の部分４１ａに曲げモーメントを付与することによってこの部分４１ａを変形させ、連続して曲げ加工が行われる。【００１８】
本発明者らは、上述したようにこの加工法により加工される製品の寸法精度、すなわち加工精度をいっそう向上するべく、種々の実験を通じてこの加工法における加工精度の低下原因を調査した。その結果、加工の当初には、加工および冷却された金属材４１は、可動ローラダイス４４との線接触により支持されて、加工された金属材４１はその接触位置を保持することができるものの、加工の進行に伴って、可動ローラダイス４４を通過した部分の金属材４１に作用する自重が不可避的に増加するので、可動ローラダイス４４と線接触する位置を中心として金属材４１が回転し、加熱された部分４１ａを変形させることが判明した。【００１９】
さらに、金属材４１ａの自重だけではなく、高周波加熱コイル４２による加熱、および冷却装置４３による冷却の不均一による金属材４１ａの熱変形や、金属材４１ａの素材のばらつきやその他の加工条件等といった様々な外乱によって、金属材４１の付加的な回転が引き起こされ、これにより、加工精度が低下することも判明した。【００２０】
そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、可動ローラダイス４２を通過した金属材４１の部分を、適当な支持手段により支持、拘束することによって、金属材４１の外乱による剛体回転を抑制でき、これにより、加工精度をさらに向上できることを知見して、本発明を完成した。【００２１】
すなわち、本発明は、支持手段により支持される被加工材である金属材を上流から下流へ向けて送り装置により送り出しながら、この支持手段の下流で曲げ加工を行う曲げ加工方法を用いて、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを長手方向及び／又はこの長手方向と交差する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ加工製品を製造する方法であって、支持手段の下流で金属材の加熱手段により、送り出される金属材の一部を部分的に焼入れが可能な温度域に加熱するとともに、加熱手段の下流に配置される冷却手段により、加熱手段により加熱された部分に向けて冷却媒体を吹き付けることによって、金属材の少なくとも一部を焼き入れ、冷却手段の下流に配置され、加熱手段により加熱された金属材を軸方向へ送り出すことができる複数のロールを有する可動ローラダイスの位置を二次元又は三次元で変更することにより、軸方向へ送り出される金属材における、加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与することによって金属材に曲げ加工を行い、さらに、金属材における、可動ローラダイスを抜けた部分を支持することにより、曲げ加工による成形品の誤差を抑制することを特徴とする曲げ加工製品の製造方法である。【００２２】
別の観点からは、本発明は、支持手段により支持される被加工材である金属材を上流から下流へ向けて送り装置により送り出しながら、この支持手段の下流で曲げ加工を行うことにより、二次元又は三次元に屈曲する曲げ加工部と焼入れ部とを長手方向及び／又はこの長手方向と交差する面内の周方向へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ加工製品を製造する装置であって、（ｉ）支持手段の下流に金属材の外周を包囲して配置され、金属材の一部を、例えばこの金属材が鋼製である場合には部分的に焼入れが可能な温度域に、加熱するための加熱手段、及び、加熱手段の下流に配置され、加熱手段により加熱された部分に冷却媒体を吹き付けて冷却することにより、この部分を急冷する（金属材が鋼製である場合には焼入れる）ための冷却手段と、（ｉｉ）冷却手段の下流にその位置が二次元又は三次元で変更自在に配置されるとともに、加熱手段により加熱された金属材をその軸方向へ移動自在に支持する複数のロールを有し、軸方向へ送り出される金属材における、加熱手段により加熱された部分に曲げモーメントを付与することにより曲げ加工を行う可動ローラダイスと、（ｉｉｉ）可動ローラダイスの下流に配置され、金属材における、可動ローラダイスを抜けた部分を支持することにより、曲げ加工の後における金属材の誤差を抑制するためのサポートガイドとを備えることを特徴とする曲げ加工製品の製造装置である。【００２３】
この曲げ加工製品の製造装置は、金属材が鋼製である場合だけではなく、金属材が、例えばアルミニウム合金製といった鋼製以外の金属製である場合にも、用いることができる。【００２４】
図３４（ａ）および図３４（ｂ）は、いずれも、可動ローラダイス４４を抜けた金属材４１の部分を支持するサポートガイドを示す説明図である。
図３４（ａ）は、可動ローラダイス４４を抜けた部分にもうひとつのローラダイス４５を、サポートガイドとして配置するものであり、ローラダイス４５のローラ４５ａによる線接触部を増加させることによって金属材４１の外乱による剛体回転を抑制するものである。【００２５】
また、図３４（ｂ）は、可動ローラダイス４４を抜けた部分の金属材４１の先端を、汎用の多軸関節型のロボット４６により支持されるクランプ装置４７によりクランプして金属材４１の送りに同調してクランプ装置４７を可動に、サポートガイドとして配置したものであり、これによっても金属材４１の外乱による剛体回転を抑制することができる。【００２６】
これらの本発明では、（ａ）冷却媒体が、金属材が送り出される方向へ向けて傾斜して吹き付けられるとともに、金属材の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、金属材に対する冷却手段の距離を変更することによって、金属材の周方向で冷却の開始位置が変更され金属材が加熱される軸方向の領域を調整すること、又は（ｂ）金属材の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、金属材に対する加熱手段の距離を変更することによって、送り出される金属材の一部をその周方向へ不均一に加熱することが、望ましい。【００２７】
これらの本発明に係る曲げ加工製品の製造方法では、（ｃ）加熱手段の上流側に少なくとも１つ以上設けられる金属材の予熱手段を併用することによって、金属材を複数回加熱すること、又は（ｄ）加熱手段の上流側に少なくとも１つ以上設けられる金属材の予熱手段を併用することによって、送り出される金属材の一部をその周方向へ不均一に加熱することが望ましい。【００２８】
これらの本発明では、サポートガイドの位置を、可動ローラダイスの位置に同調させる同調手段を備えることが望ましい。
これらの本発明によれば、金属材の曲げ加工に際し、金属材の下流側を支持して一定速度で移動させながら熱処理を施すことから、所定の冷却速度を確保することが可能であり、曲げ加工された金属材は均一な冷却が行われることから、高強度であって形状凍結性がよく均一な硬さの金属材を得ることができる。【００２９】
例えば、高周波加熱コイルにより被加工材である鋼管を連続的にＡ３変態点以上で、かつ金属組織を構成する結晶粒が粗大にならない温度まで加熱し、加熱された部分を、可動ローラダイスを用いて塑性変形させて所望の曲げ形状とし、その直後に水又は油を主体とする冷却媒体又はその他の冷却液、又は気体又はミストを、曲げ加工された鋼管の外面、又は内面及び外面から吹き付けることにより、１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度を得ることができる。【００３０】
また、曲げモーメントを付与する可動ローラダイスは、可動ローラ型式で金属材を支持することから、ダイスの表面における焼付疵を抑制することができるので、効率的に曲げ加工できる。同様に、支持手段も金属材を回転可能に保持するため、焼付疵の発生を抑制することができる。【００３１】
これらの本発明では、可動ローラダイスが、上下方向へのシフト機構、金属材の軸方向と直交する水平方向（左右方向）へのシフト機構、上下方向に対して傾斜するチルト機構、及び金属材の軸方向と直交する水平方向に対して傾斜するチルト機構のうち少なくとも１以上の機構を有することが望ましい。これにより、金属材の曲げ形状が多岐にわたり、曲げ方向が二次元的に異なる連続曲げの場合、さらに曲げ方向が三次元的に異なる連続曲げの場合であっても、効率的に曲げ加工することができる。【００３２】
この場合に、可動ローラダイスが、金属材の軸方向（前後方向）への移動機構を有することが望ましい。前後方向への移動機構を有することにより、金属材の曲げ半径が小さい場合であっても、最適なアーム長さＬを確保することができるので加工装置の大型化を回避でき、これにより、曲げ加工精度を確保することができる。【００３３】
これらの本発明では、加熱手段及び／又は冷却手段が、上下方向へのシフト機構、金属材の軸方向と直交する水平方向（左右方向）へのシフト機構、上下方向に対して傾斜するチルト機構、及び金属材の軸方向と直交する水平方向に対して傾斜するチルト機構のうち少なくとも１以上の機構を有することが望ましい。これにより、可動ローラダイスと加熱手段及び冷却手段との動作を同調させることができ、これらの同調により、さらに精度良く均一な曲げ加工が可能になる。【００３４】
この場合に、加熱手段及び／又は冷却手段が、金属材の軸方向への移動機構を有することが望ましい。加熱手段等が移動機構を有することにより、可動ローラダイスとの同調性に加え、曲げ加工開始時の金属管の先端の加熱が可能になるとともに、金属管の取り付けや取り外し時の作業性及び操作性が改善される。【００３５】
これらの本発明では、可動ローラダイスが、金属材の軸周りの周方向への回転機構を有することが望ましい。金属材の曲げ方向が二次元的に異なる曲げ形状や曲げ方向が三次元的に異なる曲げ形状に加え、ねじり変形を付加することができる。【００３６】
これらの本発明では、送り装置が、金属材を把持してその軸周りの周方向へ回転する機構を有することが望ましい。可動ローラダイスの回転機構を用いない場合であっても、金属材の曲げ方向が二次元的に異なる曲げ形状や曲げ方向が三次元的に異なる曲げ形状に加え、ねじり変形を付加することができる。【００３７】
この場合に、支持手段が、送り装置の回転に同調して金属材の軸周りの周方向へ回転する回転機構を有することが望ましい。金属材のねじり変形に際して、可動ローラダイスの周方向には回転させず、支持手段を同調させつつ送り装置の回転機構による金属材の後端部をねじることにより、さらに精度のよいねじり変形を付加することができる。もちろん、可動ローラダイスを軸周りの周方向へ回転させながら、支持手段を同調させつつ送り装置の回転機構による金属材の後端部を相対的にねじることによっても、さらに精度のよいねじり変形を付加することができる。【００３８】
これらの本発明では、可動ローラダイスが、一対のロールそれぞれが送り装置の送り量に応じて例えば駆動モータ等によってそれぞれのロールを駆動回転する駆動機構を有することが望ましい。すなわち、可動ローラダイスが駆動回転機構を有さないと、これらロールの回転は摩擦抵抗によってのみ駆動されるので曲げ加工に圧縮応力が作用し、曲げ加工部の内周側で肉厚の増加が大きくなったり、あるいは座屈が発生する場合がある。特に、被加工材が薄肉材であると、これらに起因して曲げ加工が困難になったり、加工精度が悪化するおそれがある。【００３９】
これに対し、可動ローラダイスが駆動回転機構を有することにより、曲げ加工部に作用する圧縮応力を緩和できるとともに、送り装置の送り量に応じて、これと同調するように可動ローラダイスのロール回転速度を変更することにより、曲げ加工部分に引張応力を付加することもできる。このため、曲げ加工の可能範囲が広がり、製品の加工精度が向上する。【００４０】
また、これらの本発明における可動ローラダイスが、２つのロールからなるか、３つのロールからなるか、又は４つ以上のロールからなることが望ましく、さらに、金属材の断面形状は、加熱手段によりその断面を構成する各部分を、曲げ加工可能な温度に加熱することができる形状であればよく、特定の形状には限定されない。例えば、閉じた断面形状を有する中空部材や、開いた断面形状を有する部材、さらには例えばチャンネル等の異形断面を有する中空部材であることが望ましい。可動ローラダイスのロール型式は、被加工材である金属材の断面形状に対応して適宜設定すればよい。【００４１】
また、これらの本発明では、加熱手段の上流側に少なくとも１つ以上設けられる予熱手段により、金属材に対して複数回の加熱、又は金属材の軸周りの周方向について加熱の程度が一定でない不均一加熱を行うことが望ましい。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できる。一方、予熱手段を金属材の不均一加熱のために用いる場合には、可動ローラダイスによる金属材の曲げ方向に基づいて、例えば、金属材の加熱部における曲げ加工部の内面側の温度が、曲げ加工部の外面側の温度よりも低くなるように、制御することが望ましい。このように金属材に不均一加熱を行うことにより、曲げ加工部の内面側に発生するシワと、曲げ加工部の外面側に発生する割れとを、いずれも防止できる。【００４２】
これらの本発明では、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が望ましい。特に、金属材が厚肉材である場合に冷却速度を確保するために有効である。【００４３】
これらの本発明では、冷却手段から供給される冷却媒体が、水を主成分とし、防錆剤及び／又は焼入れ剤が含有されることが望ましい。冷却装置から供給される冷却水によって摺動部が濡れると、冷却水に防錆剤が含有されない場合には錆が発生するので、冷却水に防錆剤を含有させることが望ましい。さらに、冷却手段から供給される冷却媒体を、水を主成分として焼入れ剤を含有させることができる。例えば、有機高分子剤を混入したものが焼入れ剤として知られている。所定の濃度の焼入れ剤を混入することによって、冷却速度を調整し安定した焼入れ性能を確保することができる。【００４４】
これらの本発明では、可動ローラダイスへ潤滑剤及び／又は冷却流体を供給することが望ましい。可動ローラダイスへ潤滑剤を供給する場合には、金属材の加熱部に発生するスケールを可動ローラダイスが巻き込んだ場合でも、潤滑作用により、表面焼付の発生を低減することができる。また、可動ローラダイスへ冷却流体を供給する場合には、可動ローラダイスが冷却流体により冷却されることから、可動ローラダイスの強度の低下、可動ローラダイスの熱膨張による加工精度の低下、さらに可動ローラダイスの表面の焼付の発生を防止できる。【００４５】
さらに、これらの本発明では、シフト機構、チルト機構及び移動機構のうち少なくとも１つの機構による可動ローラダイス、加熱手段又は冷却手段の動作を、可動ローラダイス、加熱手段又は冷却手段を支持するとともに少なくとも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により行うことが望ましい。【００４６】
この関節型ロボットを用いる場合には、特に可動ローラダイスを保持する関節型ロボットに関しては、一基だけではなく二基以上併用して可動ローラダイスを支持し、これらの関節型ロボットを同調させて、可動ローラダイスを二次元又は三次元で移動させることによって、可動ローラダイスの位置決め精度をさらに高めることができる。【００４７】
関節型ロボットを用いることにより、金属管の曲げ加工に際し、可動ローラダイス、加熱手段及び冷却手段が必要とする、マニピュレータが行う上下方向又は左右方向へのシフト動作、上下方向又は左右方向に傾斜するチルト動作、前後方向への移動動作、又は金属管をねじる動作を、制御信号に基づく一連の動作とすることが容易になり、曲げ加工の効率化とともに加工装置の小型化を図ることができる。【００４８】
さらに、これらの本発明では、可動ローラダイスを抜けた部分を支持するサポートガイドを、可動ローラダイスの動作に同調させる同調手段を備えることが望ましい。
別の面からは、本発明は、電縫鋼管の製造ラインを構成する、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、溶接ビード切削及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、この後処理手段の出側に配置される、上述した本発明に係る曲げ加工製品の製造装置とを備えることを特徴とする曲げ加工製品の連続製造装置である。【００４９】
また、本発明は、ロールフォーミングラインを構成する、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、この成形手段の出側に配置される、上述した本発明に係る曲げ加工製品の製造装置とを備えることを特徴とする曲げ加工製品の連続製造装置である。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、多岐にわたる曲げ形状が要求され、例えばＳ字曲げのような金属材の曲げ方向が２次元的に異なる曲げや、曲げ方向が３次元的に異なる曲げを行って曲げ加工製品を製造する場合であっても、さらに高強度の金属材の曲げ加工が必要な場合であっても、高強度で形状凍結性がよく、所定の硬度分布を有するとともに所望の寸法精度を有する曲げ加工製品を、効率的かつ安価に製造することができる。【００５１】
しかも、可動ローラダイスは回転可能に金属材を支持することから、ダイスの表面に発生する焼付疵を抑制することができ、また曲げ加工精度を確保することができるとともに、作業能率に優れた曲げ加工が可能になる。これにより、例えば、さらに高度化する例えば自動車用の曲げ加工製品の曲げ加工技術として、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態に係る、曲げ加工を実施するための曲げ加工製品の製造装置の全体構成を簡略化して示す説明図である。
【図２】実施の形態において金属材として適用可能な被加工材の横断面形状を示す説明図であり、図２（ａ）はロールフォーミング等により製造される開断面を有するチャンネルを示し、図２（ｂ）は送り加工により製造される異型断面を有するチャンネルを示す。
【図３】実施の形態における支持手段として用いることができる支持ガイドの構成の一例を示す説明図であり、図３（ａ）は支持ガイドと支持ガイドを駆動する回転機構との配置を示す断面図であり、図３（ｂ）は支持ガイドの外観を示す斜視図である。
【図４】実施の形態の製造装置の加工部の構成を示す説明図である。
【図５】実施の形態の製造装置における加熱装置及び冷却装置の構成例を模式的に示す説明図である。
【図６】厚肉材の冷却速度を確保するために中空の閉断面部材の内面にマンドレルを装入した状況を示す説明図である。
【図７】実施の形態の製造装置の可動ローラダイスの上下方向及び左右方向へのシフト機構、並びに周方向への回転機構を示す説明図である。
【図８】実施の形態の製造装置の可動ローラダイスの前後方向への移動機構の説明図である。
【図９】実施の形態の製造装置の可動ローラダイスを構成するロールを示す図であり、図９（ａ）は金属材が中空の閉断面部材である場合を示し、図９（ｂ）は金属材が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の開断面部材である場合を示し、図９（ｃ）は金属材が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の異型断面部材である場合を示す。
【図１０】予熱装置を金属材の不均一加熱として用いる場合の作用を説明する図である。
【図１１】サポートガイドの一例を示す説明図である。
【図１２】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１３】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１４】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１５】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１６】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１７】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１８】サポートガイドの別の一例を示す説明図である。
【図１９】実施の形態の製造装置で用いることができる関節型ロボットの構成を示す説明図である。
【図２０】実施の形態の製造装置で用いられる関節型ロボットの他の構成例を示す説明図である。
【図２１】被加工材の一例である電縫鋼管の製造工程の全体を示す説明図である。
【図２２】被加工材の製造に用いられるロールフォーミング工程の全体構成を示す図である。
【図２３】図２３（ａ）はＡＣ３点以上に加熱した後に急冷する通常の焼入れ条件を示すグラフであり、図２３（ｂ）はＡＣ３点以上に加熱した後に図２３（ａ）に示す冷却速度よりも低い冷却速度で冷却する条件を示すグラフであり、図２３（ｃ）はＡＣ１点以下に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、図２３（ｄ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、さらに図２３（ｅ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に図２３（ｄ）に示す冷却速度よりも低い冷却速度で冷却する条件を示すグラフである。
【図２４】図２４は実施例１の曲げ加工製品の寸法を示す説明図である。
【図２５】従来例１の結果を示すグラフである。
【図２６】本発明例１の結果を示すグラフである。
【図２７】本発明例２の結果を示すグラフである。
【図２８】図２８（ａ）は実施例２の曲げ加工製品の外観を示す説明図であり、図２８（ｂ）はこの曲げ加工製品の寸法を示すグラフである。
【図２９】従来例２の結果を示すグラフである。
【図３０】本発明例３の結果を示すグラフである。
【図３１】従来例３の結果を示すグラフである。
【図３２】本発明例４の結果を示すグラフである。
【図３３】特許文献５により開示した加工方法を示す説明図である。
【図３４】図３４（ａ）および図３４（ｂ）は、いずれも、可動ローラダイスを抜けた金属材の部分を支持するサポートガイドを示す説明図である。
【図３５】実施例２におけるサポートガイドの支持機構を示す説明図である。
【図３６】実施例３で製造したフロントサイドメンバーの形状を示す説明図である。
【図３７】実施例３で用いるサポートガイド３０を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  金属材
２  支持手段
３  送り装置
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
３０  サポートガイド
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明に係る曲げ加工製品の製造方法及び製造装置、ならびに連続製造装置を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態の（Ｉ）全体構成及び支持手段、（ＩＩ）加工部の構成及び加熱、冷却装置、（ＩＩＩ）可動ローラダイス、（ＩＶ）予熱手段とその作用、（Ｖ）サポートガイド、（ＶＩ）関節型ロボットの構成配置、並びに（ＶＩＩ）曲げ加工設備列を、添付図面を参照しながら以下に順次説明する。
（Ｉ）全体構成及び支持手段
図１は、本実施の形態に係る、曲げ加工を実施するための曲げ加工製品の製造装置０の全体構成を簡略化して示す説明図である。【００５５】
本実施の形態の曲げ加工は、支持手段２、２によりその軸方向へ移動自在に支持された被加工材である金属材１を、上流側から断続的又は連続的に送り装置３により送りながら、支持手段２、２の下流側で曲げ加工を行う曲げ加工により、行われる。【００５６】
図１に示す金属材１は、横断面形状が丸形の鋼管であるが、鋼管に限定されるものではなく、各種の横断面形状を有する長尺の被加工材であれば、同様に適用できる。金属材１は、図１に示す鋼管以外に、矩形、台形又は複雑な横断面形状を有する閉断面部材、例えばチャンネルのようなロールフォーミング等により製造される開断面部材、さらには、例えばチャンネルのような送り加工により製造される異型断面部材等も適用可能である。【００５７】
図２は、本実施の形態において金属材１として適用可能な被加工材１−１〜１−３の横断面形状を示す説明図であり、図２（ａ）はロールフォーミング等により製造される開断面を有するチャンネル１−１を示し、図２（ｂ）は送り加工により製造される異形断面を有するチャンネル１−２、１−３を示す。本実施の形態の製造装置０では、適用される金属材１の横断面形状に応じて、後述する可動ローラダイス４や支持手段２における金属材１との接触部の形状を適宜設定すればよい。【００５８】
図１に示す製造装置０は、金属材１をその軸方向へ移動自在に所定の位置で支持するため、金属材１の移動方向に離間して配置される２組の支持手段２、２と、支持手段２、２の上流側に配置されて金属材１を断続的又は連続的に送り移動させるための送り装置３とを備える。また、製造装置０は、２組の支持手段２、２の下流側に配置されて、金属材１をその軸方向へ移動自在に支持するとともにその設置位置が二次元又は三次元で変更自在である可動ローラダイス４を備える。【００５９】
可動ローラダイス４の入側には、金属材１の外周に配置され、金属材１の長手方向の一部を部分的に急速に加熱するための加熱手段である高周波加熱コイル５と、高周波加熱コイル５により部分的に急速に加熱された金属材１の被加熱部であって、可動ローラダイス４の二次元又は三次元の移動により曲げモーメントが付与される部分を急冷するための冷却手段である水冷装置６とが配置される。【００６０】
さらに、可動ローラダイス４の出側には、金属材１の、可動ローラダイス４を抜けた部分を支持することにより、曲げ加工の後における金属材１の変形を抑制するためのサポートガイド３０が配置される。【００６１】
図１に示す本実施の形態では、金属管１として横断面形状が丸形の鋼管を用いるので、支持手段２としてそれぞれの回転軸が平行になるように互いに離間して対向配置される一対の孔型ロールを用いるが、支持手段２は一対の孔型ロールに限定されるものではなく、支持手段としては、金属材１の横断面形状に応じた適当なサポートガイドを用いることができる。また、一対の孔型ロールにより支持手段を構成する場合であっても、図１に示す２組の支持ロール対２、２により構成することには限定されず、１組又は３組以上の支持ロール対２により構成してもよい。【００６２】
図３は、本実施の形態における支持手段２として用いることができる支持ガイドの構成の一例を示す説明図であり、図３（ａ）は支持ガイド２と支持ガイド２を駆動する回転機構９との配置を示す断面図であり、図３（ｂ）は支持ガイド２の外観を示す斜視図である。【００６３】
この例は、金属材１の横断面形状が四角形の四角管である場合であり、支持ガイド２は四角管１を回転可能に保持する。支持ガイド２は、高周波加熱コイル５に近接して設置されることから加熱防止のために、非磁性材により構成されるとともに、図３（ｂ）に示すように二分割、又はそれ以上に分割され、分割された箇所にはテフロン（登録商標）等の絶縁物（図示しない）が装着されることが望ましい。【００６４】
支持ガイド２に直結して、駆動用モータ１０及び回転ギア１０ａから構成される回転機構９が設けられ、これにより、後述するように、支持ガイド２は送り装置３の回転に同調して金属材１の軸周りの周方向へ回転することができる。これにより、金属材１をねじり変形する場合に、高精度の捩じり変形を金属材１に与えることができる。【００６５】
なお、製造装置０は、金属材１の支持手段２として図１に示す支持ロール、又は図３に示す支持ガイドのいずれをも用いることができるが、以下では説明の整合を図るため、金属材として図１に示す鋼管１を用いるとともに支持ロール２を用いた場合の実施の形態とその作用とを主に示す。しかし、本発明では、金属材が丸管である場合のみならず、その他の閉断面部材、開断面部材又は異型断面部材である場合、または支持ロールに替えて支持ガイドを採用する場合にも同様の作用が得られる。
（ＩＩ）加工部の構成、加熱装置及び冷却装置
図４は、本実施の形態の製造装置０の加工部の構成を示す説明図である。【００６６】
同図に示すように、金属材１を保持する２組の支持ロール対２、２と、その下流側には可動ローラダイス４とが配置される。可動ローラダイス４の入側には、一体化された高周波加熱コイル５及び冷却装置６が配置される。さらに、２組の支持ロール対２、２の間には予熱装置５ａが設けられ、さらに、可動ローラダイス４の入側の直近部には潤滑剤の供給装置８が配置される。【００６７】
図４において、２組の支持ロール対２、２を通過した金属材１を可動ローラダイス４によりその長手方向に移動自在に支持し、この可動ローラダイス４の位置、さらには必要に応じて移動速度を、二次元又は三次元で制御しながら、金属材１の外周に配置された高周波加熱コイル５を用いて金属材１を部分的に、焼入れ可能な温度に加熱することにより、金属材１に所定の形状の曲げ加工を行うとともに、冷却装置６を用いて曲げ加工された部分を部分的に急冷する。【００６８】
曲げ加工の際には、２組の支持ロール対２、２を通過した金属材１が高周波加熱コイル５により、焼入れが可能な温度域に加熱されることにより、可動ローラダイス４による金属材１の曲げ加工部の降伏点が低下して変形抵抗が低下するので、金属材１を容易に所望の形状に曲げ加工することができる。【００６９】
さらに、可動ローラダイス４は、一対の孔型ロール２、２により金属材１を軸方向へ移動自在に支持することから、可動ローラダイス４の表面に発生する焼付疵を抑制できる。しかも、可動ローラダイス４へ潤滑剤を供給するので、金属材１の加熱部に発生するスケールが可動ローラダイス４の内部へ巻き込まれた場合にも、可動ローラダイス４の表面への潤滑作用により、焼付疵の発生を低減できる。【００７０】
また、この製造装置０では、可動ローラダイス４へ冷却流体を供給することもできるので、可動ローラダイス４が冷却流体により冷却される。これにより、可動ローラダイス４の強度の低下、可動ローラダイス４の熱膨張による加工精度の低下、さらに可動ローラダイス４の表面の焼付疵の発生を、いずれも防止できる。【００７１】
図５は、本実施の形態における加熱装置５及び冷却装置６の構成例を模式的に示す説明図である。
加熱装置５は、加熱部を形成すべき金属材１の外周に環状に配置される高周波加熱コイル５により構成され、金属材１を部分的に焼入れが可能な温度域に加熱する。次いで、可動ローラダイス４が二次元又は三次元で移動することにより、加熱装置５による金属材１の加熱された部分に、曲げモーメントを付与する。【００７２】
金属材１の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、金属材１に対する加熱装置５の距離が変更自在であることが望ましい。これにより、送り出される金属材１の一部をその周方向へ不均一に加熱することができる。【００７３】
また、冷却装置６から冷却媒体を金属材１の加熱部に噴射することにより、金属材１を焼入れる。
上述したように、高周波加熱される前の金属材１は、２組の支持ロール対２、２によって支持される。本実施の形態は、加熱装置５及び冷却装置６を一体に構成した場合であるが、別々に構成するようにしてもよい。【００７４】
冷却媒体は、図示するように、金属材１が送り出される方向へ向けて傾斜して吹き付けられるとともに、金属材１の軸方向と直交する方向と平行な方向に関する、金属材に対する冷却装置６の距離が変更自在であることが望ましい。これにより、冷却装置６によって金属材１が焼き入れられる金属材１の軸方向の領域を調整することができ、特に曲げ加工部の内周側及び外周側における加熱領域を適宜調整することができる。【００７５】
このようにして、金属材１を断続的又は連続的にＡ３変態点以上で、かつ組織が粗粒化しない温度まで加熱することができ、さらに局部的な加熱部に可動ローラダイス４を用いて塑性変形を生じさせ、その直後に冷却媒体を噴射することにより１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度による焼入れを行うことができる。【００７６】
したがって、曲げ加工が施された金属材１は、優れた形状凍結性及び安定した品質を確保できる。例えば、低強度の金属素材を出発材料として曲げ加工を行った場合でも、軸方向へ均一に焼入れることによって強度を上げ、引張強さが９００ＭＰａ以上、さらには１３００ＭＰａ級以上に相当する曲げ加工製品を製造することができる。【００７７】
金属材１が厚肉になると、１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度を確保することが困難になる場合があるが、金属材１が丸管、矩形管さらには台形管等の中空の閉断面部材（金属管材）である場合には、所望の冷却速度を確保するための冷却手段として、閉断面部材の内部にマンドレルバーを挿入することが望ましい。【００７８】
図６は、厚肉材の冷却速度を確保するために中空の閉断面部材の内面にマンドレルバーを挿入した状況を示す説明図である。
中空の閉断面部材が厚肉である場合には、冷却手段としてその内部にマンドレルバー６ａを装入し、金属材１の外周に配置した冷却手段６と同調して、冷却媒体を供給し冷却速度を確保することができる。この場合、金属材１の内部を流体又はミストで冷却すればよく、マンドレルバー６ａは非磁性体又は耐火物により構成することが望ましい。【００７９】
本実施の形態の製造装置０では、冷却手段６から供給される冷却媒体として、水を主成分として防錆剤を含有させたものを用いることが望ましい。供給される冷却水によって加工装置の摺動部が濡れると、冷却水に防錆剤が含有されない場合には錆が発生することから、冷却水に防錆剤を含有させることが有効である。【００８０】
さらに、冷却手段６から供給される冷却媒体として、水を主成分として焼入れ剤を含有させることが望ましい。例えば、有機高分子剤を混入したものが焼入れ剤として知られている。所定の濃度の焼入れ剤を添加することによって、冷却速度を調整して安定した焼入れ性能を確保できる。
（ＩＩＩ）可動ローラダイス４の構成
図７は、本実施の形態の製造装置０における可動ローラダイス４の上下方向及び左右方向へのシフト機構、並びに金属管の軸周りの周方向への回転機構を示す説明図である。【００８１】
図７に示す可動ローラダイス４は、図１に示す可動ローラダイス４とは異なり、被加工材である金属材（丸管）１をその軸方向に移動自在に支持する４つのロールを備えるものである。上下方向へのシフト機構は駆動モータ８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により構成される。【００８２】
図７には、可動ローラダイス４を上下方向及び左右方向に傾斜させるチルト機構の構成を示していないが、このチルト機構は特に限定を要するものではなく、周知慣用の機構を用いればよい。【００８３】
図８は、可動ローラダイス４の前後方向への移動機構の説明図である。図８に示すように、曲げ加工に必要な曲げモーメントＭは、アーム長さ（金属材１の加工長さ）をＬとすると、下記（Ａ）式により定まる。【００８４】
Ｍ＝Ｐ×Ｌ＝Ｐ×Ｒｓｉｎθ      ・・・    （Ａ）
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（可動ローラダイス）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を前後方向へ移動させない場合には、曲げ半径が小さい金属材１の加工における加工力Ｐが設備の能力を超えることがある。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を大きく設定すると、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４のシフト機構及びチルト機構を構成するためには大きなストロークが必要となり、加工装置が大型化する。【００８５】
一方、製造装置０の停止精度や許容誤差を考慮すると、アーム長さＬを少なくした場合には加工精度が悪化する。このため、金属材１の曲げ半径に応じて、可動ロールダイス４を前後方向へ移動自在に配置することにより、最適なアーム長さＬを、金属材１の曲げ半径に関わらず得られるので、加工可能範囲を拡大できる。しかも、この場合に加工装置を大型化させることなく、充分に加工精度を確保することができる。【００８６】
同様に、本実施の形態の製造装置０では、高周波加熱装置及び冷却装置についてもそれぞれ単独又は共通して前後方向への移動機構を有する。これにより、可動ローラダイス４との同調性を確保できるのに加え、曲げ加工開始時の金属材１の先端を加熱することができるようになるとともに、金属材１の取り付けや取り外し時の作業性及び操作性をいずれも向上することができる。【００８７】
図９は、本実施の形態の製造装置０の可動ローラダイス４を構成する各種のロールを示す説明図であり、図９（ａ）は金属材１が丸管などの閉断面部材である場合を示し、図９（ｂ）は金属材１が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の開断面部材である場合を示し、図９（ｃ）は金属材１が矩形管等の閉断面部材、又はチャンネル等の異型断面部材である場合を示す。【００８８】
可動ローラダイス４のロール型式は、金属材１の断面形状に応じて設計することができ、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、２ロール又は４ロールで構成する以外に、可動ローラダイス４を３ロールで構成することもできる。【００８９】
通常、曲げ加工を行う金属材の断面形状を丸形、矩形、台形又は複雑な形状を有するロールフォーミング等による閉断面形状、または開断面形状、又は送り加工による異型断面形状にすることができるが、金属材１の断面形状が実質的に矩形である場合には、図９（ｃ）に示すように、可動ローラダイス４を４ロールで構成することが望ましい。【００９０】
本実施の形態の製造装置０では、金属材１にねじり変形を付加するために、図７に示すように、可動ローラダイス４に金属材１の軸周りの周方向への回転機構を設けることが望ましい。同時に、図１では示していないが、送り装置３に、金属材１を把持して金属材１の軸周りの周方向へ回転可能なチャック機構７を設けることが望ましい。【００９１】
したがって、製造装置０により金属材１にねじり変形を付加する場合に、可動ローラダイス４の回転機構を用いて金属材１の先端部をねじり変形する方式と、送り装置３の回転機構を用いて金属材１の後端部をねじり変形する方式とを用いることができる。通常、送り装置３の回転機構を用いる方式ではコンパクトな装置になるのに対し、可動ローラダイス４の回転機構を用いる方式では、図７に示すように、装置の構成が大規模になるおそれがあるが、いずれの方式であっても金属材１にねじり変形を与えることができる。【００９２】
また、製造装置０では、さらに支持手段２（支持ローラ、または支持ガイド）に金属材１の軸周りの周方向への回転機構を設けることにより、送り装置３の回転に同調して金属材１をその軸周りの周方向へ回転させることができる。金属材１のねじり変形に際して、可動ローラダイス４の回転機構を用いて金属材１の先端部をねじり変形する方式、又は送り装置３の回転機構を用いて金属材１の後端部をねじり変形する方式のいずれを採用しても、支持手段２の同調により精度の良好なねじり変形を金属材１に与えることができる。【００９３】
製造装置０では、可動ローラダイス４を構成するロール対それぞれに、駆動回転機構を設けることにより、送り装置３の送り量に応じて駆動モータ等によってこのロール対それぞれに駆動回転を与えることができる。曲げ加工部分に作用する圧縮応力を緩和させるとともに、送り装置３の送り量に応じて、これと同調するように可動ローラダイス４のロールの回転速度を制御すれば、金属材１の曲げ加工部に引張応力を与えることができ、曲げ加工を行うことができる範囲が拡大し、製品の加工精度を向上することができる。
（ＩＶ）予熱手段とその作用
本実施の形態の製造装置０では、加熱装置５の上流側に設けられた予熱装置５ａにより、金属材１の二段加熱、又はそれ以上の複数段加熱、または不均一加熱を行うことができる。【００９４】
予熱手段５ａを複数段加熱として用いる場合には、金属材１の加熱負荷を分散することができ、曲げ加工の能率を向上することができる。
図１０は、予熱装置５ａを金属材１の不均一加熱として用いる場合の作用を説明する説明図である。【００９５】
予熱装置として予熱用高周波加熱コイル５ａを金属材１の不均一加熱として用いる場合には、可動ローラダイス４による金属材１の曲げ方向に基づいて、金属材１を予熱用高周波加熱コイル５ａ内に偏って配置することにより、金属材１の加熱部における曲げ内面側の温度が曲げ外面側の温度よりも低くなるように設定する。【００９６】
具体的には、図１０において、金属材１のＡ側を予熱用高周波加熱コイル５ａに接近するように位置させることにより、曲げ加工の内面側に相当するＢ側の外面温度よりも、曲げ加工の外面側に相当するＡ側の外面温度を高くするようにする。これにより、曲げ加工の内面側に発生するシワと、曲げ加工の外面側に発生する割れとを、いずれも有効に防止することができる。【００９７】
製造装置０では、可動ローラダイス４へ潤滑剤を供給することができる。これにより、金属材１の加熱部に発生するスケールを可動ローラダイス４が巻き込んだ場合でも、供給された潤滑剤が奏する潤滑作用により、表面も焼付きの発生を低減することができる。【００９８】
同様に、製造装置０では、可動ローラダイス４へ冷却流体を供給することができる。可動ローラダイス４の内部であって金属材１を保持する部位の近傍に冷却配管を設けて、可動ローラダイス４へ冷却流体を供給することにより、可動ローラダイス４が冷却流体により冷却されることから、可動ローラダイス４の強度の低下、可動ローラダイス４の熱膨張による加工精度の低下、さらに可動ローラダイス４の表面の焼付の発生を防止できる。
（Ｖ）サポートガイド３０
図１１は、サポートガイド３０の一例３０Ａを示す説明図である。サポートガイド３０は、可動ローラダイス４を通過した金属材１を支持することにより曲げ加工された金属材１の誤差を抑制するためのものである。【００９９】
図１１に示すサポートガイド３０Ａは、図１に示す横断面が円形の金属材１ではなく、横断面が矩形の金属材に曲げ加工を行う場合を示しており、可動ローラダイス４が、左右方向に対をなす縦ロール対４ａ、４ａ，及び上下方向に対をなす水平ロール対４ｂ，４ｂの合計４つのロールからなる可動ローラダイス４である場合を示す。また、金属材１の曲げ加工部は水平面内のみで形状が変化する２次元曲げ形状の場合である。【０１００】
可動ローラダイス４は、曲げ加工時には、金属材１の先端を、水平ロール対４ｂ、４ｂにより上下方向へ、かつ縦ロール対４ａ、４ａにより左右方向へそれぞれ位置決めしながら、所定の空間位置への移動、すなわち水平方向の移動（以降「水平シフト」という）と、平面内の回転（以降「左右チルト」という）とを行う。なお、金属材１が２次元の曲げ形状のみを有する場合には水平シフトのみ行うようにしてもよい。【０１０１】
図１１に示すように、この可動ローラダイス４の出側には、サポートガイド３０Ａが設置される。サポートガイド３０Ａは、可動ローラダイス４のハウジング（図示しない）、又はこのハウジングから縁切りされた他の部材に設置すればよい。【０１０２】
サポートガイド３０Ａは、可動ローラダイス４の出側において曲げ加工された金属材１の下面を支持することにより、金属材１の曲げ加工を行われた部分への自重をはじめとして作用する上下方向のモーメントによる付加的な変形を防止する。このため、サポートガイド３０Ａを設けることにより、製造される曲げ加工製品の形状を所定の形状に高精度で安定して製造することができる。【０１０３】
図１２は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例３０Ｂを示す説明図である。
本例も、横断面が矩形の金属材に曲げ加工を行う場合であり、図示しない可動ローラダイスは図４に示す可動ローラダイス４と同様の４ロール型である。また、金属材１の曲げ形状は、水平面内のみで曲げ変形する２次元曲げ形状である。可動ローラダイス４は、曲げ加工時には金属材１の先端を上下方向及び左右方向へ保持しながら所定の空間位置の移動、すなわち水平シフト及び左右チルトを行う。【０１０４】
本例は、図１１に示す例と同様に、可動ローラダイス４の出側にサポートガイド３０Ｂが設置されるが、さらに、サポートガイド３０Ｂの上面に設けられた溝に、水平方向へ金属材１をガイドするロール１１１及び１１２が円周状に移動自在に設置される。また、ロール１１１及び１１２は、加工時における金属材１の移動に応じた移動、すなわち水平シフトや左右チルトを行う。これらの動きは、図示しない制御手段に接続され、送り装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１０５】
図１２に示すサポートガイド３０Ｂでは、左右チルトは所定半径の動きであるが、２次元曲げ形状では水平シフトのみで構成してもよい。さらに、ロール１１１及び１１２の一方に、油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置してもよい。【０１０６】
サポートガイド３０Ｂは、可動ローラダイス４のハウジング、あるいはこのハウジングとは遠切りされた他の部材に設置すればよい。なお、可動ローラダイス４をハウジングに固定すれば、水平シフトや左右チルトの可動範囲が小さくなるため、設備的には有利である。いずれにせよ、サポートガイド３０Ｂにより可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の下面及び左右面をガイドし、熱間加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向や左右方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標の形状を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１０７】
図１３は、本実施の形態に係るサポートガイド３０Ｃの別の一例を示す説明図である。
本例は、そのほとんどが図１２に示す例と同じであるが、図１２に示す構成に加えて、金属材１の上下方向をガイドするロール１１３が追加されている。【０１０８】
ロール１１３には、エアーシリンダーや油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置し、金属材１に圧力を負荷するようにしてもよい。可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の上下面及び左右面をガイドし、金属材１の熱間加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止することができ、ばらつきなく所定の目標形状を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１０９】
図１４は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本実施例でも、図１と同様に横断面が矩形の金属材１に曲げ加工を行う場合であり、可動ローラダイス４は４ロール型である。また、曲げ加工製品は完全な３次元曲げ形状を有する。【０１１０】
可動ローラダイス４は、曲げ加工中には金属材１の先端を上下方向及び左右方向へ位置決めしながら所定の空間位置の移動、すなわち水平シフト及び左右チルトと、垂直方向の移動（以降「上下シフト」という）と、平面内の回転（以降「上下チルト」という）とを行う。【０１１１】
本実施例では可動ローラダイス４の出側にロール状のアクティブガイド３０Ｄが設置される。アクティブガイド３０Ｄは、曲げ加工中の金属材１の移動に応じた移動、すなわち上下シフトや左右チルトを行うことにより、金属材１の下面に追従し、この下面を常にガイドする。なお、左右チルトは行わなくともよい。これらの動きは図示しない制御手段に接続され、送り装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１１２】
可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の下面がアクティブガイド３０Ｄにより支持されるので、熱間加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標形状を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１１３】
図１５は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本実施例は、殆ど図７の構成と同様であるが、さらに金属材１の上下方向をガイドするロール３０Ｅが追加されている。【０１１４】
ロール３０Ｅの代わりに、エアーシリンダーや油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置してもよい。ロール３０Ｅにより可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の上下面をガイドすることにより、熱間加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標形状を有する曲げ加工製品を製造することができる。【０１１５】
図１６は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本実施例も、図１１と同様に横断面が矩形である金属材１に曲げ加工を行う場合であり、可動ローラダイス４は４ロール型である。また、金属材１に完全な３次元曲げ形状を与える。可動ローラダイス４は、曲げ加工中には金属材１の先端を上下方向及び左右方向に位置決めしながら所定の移動、すなわち水平シフト及び左右チルトと、上下シフトと、チルトとを行う。【０１１６】
本例は、これまでの実施例と同様に、可動ローラダイス４の出側に、水平方向及び上下方向に金属材１をガイドする４ロール１１１〜１１４を有するガイド３０Ｆが設置される。また、サポートガイド３０Ｆは、曲げ加工中の金属材１の移動に応じた移動、すなわち水平シフトや左右チルトを行う。これらの動きは、図示しない制御手段に接続され、送り装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１１７】
さらに、ロール１１１及び１１２の一方に、例えば油圧シリンダー等の圧力負荷手段を設置してもよい。可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の下面及び左右面を位置決めするので、熱間加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標形状を有する曲げ加工製品を得ることができる。【０１１８】
図１７は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本例は、殆ど図１６の構成と同様であるが、図１６の構成に加えて、ガイド３０Ｇにねじり機構が追加されている。【０１１９】
これらの動きは図示しない制御手段に接続され、捻じれ方向にも移動自在に配置された送り装置３や可動ローラダイス４と同期する。
可動ローラダイス４の出側で曲げ加工中の金属材１の上下面及び左右面をガイドし、熱間加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向、さらにはねじれ方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標形状を有する曲げ加工製品を得ることができる。【０１２０】
また、図示しないが、本実施の形態のサポートガイド３０の別の一例として、汎用の多軸ロボットにサポートガイド３０を保持させ、サポートガイド３０を、所定の空間で移動自在に配置するようにしてもよい。【０１２１】
図１１〜１７を参照しながら説明したように、３次元的な高精度の位置決め機構は複雑なものになることがあるが、汎用の多軸ロボットを用いることにより比較的単純な構成で、サポートガイドを、所定の空間で移動自在に設置することができる。いずれにせよ、曲げ加工製品の要求精度、質量さらには形状により具体的な装置の剛性等を考慮しながら、汎用の多軸ロボットを用いるか否かを決定すればよい。【０１２２】
図１８は、本実施の形態に係るサポートガイド３０の別の一例を示す説明図である。
本例は、図１と同様に断面が矩形の金属材１に曲げ加工を行う場合であり、可動ローラダイス４は４ロール型である。また、曲げ加工製品の形状は完全な３次元曲げ形状である。すなわち、可動ローラダイス４は、曲げ加工中には金属材１の先端を上下方向及び左右方向へ位置決めしながら所定の空間位置の移動、すなわち水平シフト及び左右チルトと、上下シフトと、上下チルトとを行う。【０１２３】
本例はこれまでの例とは異なり、金属材１の先端を、多軸ロボット３１に保持されるサポートガイド３０Ｈにより完全に掴持させ、金属材１の送りとともに、多軸ロボット３１も移動しながら３次元位置を完全に同期させる。曲げ加工中の金属材１の移動に応じて、空間位置の移動、すなわち水平シフトや左右チルトやねじれを行う。これらの動きは、図示しない制御手段に接続され、送り装置３や可動ローラダイス４と同期する。【０１２４】
可動ローラダイス４の出側の金属材１の先端をサポートガイド３０Ｈにより保持するので、熱間加工部への自重や、加熱や冷却の不均一に起因した熱変形の不均一による上下方向及び左右方向への付加的なモーメントが作用しても、金属材１の付加的な変形を防止でき、ばらつきなく所定の目標形状を有する曲げ加工製品を得ることができる。【０１２５】
なお、先端のサポートガイド３０Ｈには、クランプ力を制御する構造を設けておき、過負荷となった時や加速度の影響を受けたときには、クランプ力を緩めることができるように構成することが望ましい。【０１２６】
また、当然のことながら、汎用の関節型ロボットの特に手首軸にサーボモータを追加し、可動軸の数を増加することにより、さらに複雑な動きを安定して得ることができる。
（ＶＩ）関節型ロボット
図１９は、本実施の形態の製造装置０で用いることができる関節型ロボット１１の構成を示す説明図である。【０１２７】
図１９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を保持するための関節型ロボット１１を配置することができる。
この関節型ロボット１１は、作業面に固定された固定面１２と、主軸となる３本のアーム１３、１４、１５と、各アーム１３、１４、１５を接続するとともに、軸の廻りで回動可能な手首軸となる３個の関節１６、１７、１８とを有する。関節型ロボット１１の先端のアーム１５には可動ローラダイス４が取り付けられる。【０１２８】
図２０は、本実施の形態の製造装置０に用いられる関節型ロボットの他の構成例を示す説明図である。
図１９に示す製造装置０では、可動ローラダイス４を保持する関節型ロボット１１だけを配置するが、これとともに、加熱装置５及び冷却装置６用の関節型ロボット１１を併設するようにしてもよい。これらの関節型ロボット１１を設けることにより、さらに曲げ加工の効率化を図ることができる。【０１２９】
この製造装置０は、軸廻りに回動可能な関節を３個有する関節型ロボット１１を少なくとも１つ以上配置することにより、金属材１の曲げ加工に際し、可動ローラダイス４でのシフト機構、チルト機構及び移動機構が行う屈伸、旋回、並進等の動作、すなわち、合計６種類のマニピュレータが行う動作を、制御信号に基づく一連の動作とすることができる。これにより、曲げ加工の効率化とともに加工装置の小型化を図ることができる。
（ＶＩＩ）曲げ加工設備列
上述したように、本実施の形態の製造装置０により加工される被加工材としては、丸形等の形状を有する閉断面部材や開断面部材が用いられる。従来から丸管の閉断面部材として電縫鋼管が用いられ、同時に開断面部材としてロールフォーミングされた鋼材が多用される。【０１３０】
図２１は、被加工材の一例である電縫鋼管の製造工程の全体を示す説明図である。
電縫鋼管の製造工程１９は、帯状鋼板２０から鋼管を製造するための装置である。同図に示すように、帯状の鋼板ロールから帯状鋼板２０を連続的に繰り出すアンコイラー２１と、繰り出された帯状鋼板２０を所定の断面形状の管に成形する複数のロール成形機を備える成形手段２２と、管状に成形されて相互に突き合わされた帯状鋼板の両側縁を溶接して管を連続的に形成する溶接機を備える溶接手段２３と、溶接ビード切削装置及びポストアニーラー装置、さらに連続する管を所要のサイズにする後処理手段２４と、この所要サイズにされた管を所要長さに切断する走行切断機を備える切断手段２５とを、上流から下流へ向けてこの順に配置される。【０１３１】
図２２は、被加工材の製造に用いられるロールフォーミング工程の全体構成を示す図である。
ロールフォーミング工程２６は、帯状鋼板２０を所定の形状に成形するための装置である。このため、金属素材としての帯状鋼板２０が巻回され、この帯状鋼板２０を繰り出すアンコイラー２１と、このアンコイラー２１によって繰り出された帯状鋼板２０を所定の形状に成形するロール成形機を備える成形手段２７と、このロール成形機によって所定の形状に成形された帯状鋼板２０を所定の長さに連続的に切断する走行切断機を備える切断手段２８とから構成される。【０１３２】
図２１に示す電縫鋼管の製造工程１９や、図２２に示すロールフォーミング工程２６によって製造された被加工材は、加工用の金属材として曲げ加工装置に供給されるが、各ラインと装置とが分離し独立していると、ラインと装置間での処理スピードの相違から、被加工材をストックしておく場所を確保する必要が生じる。また、各々のラインと装置間で被加工材を搬送する必要があり、クレーンやトラック等の補助搬送手段を設ける必要も生じる。【０１３３】
本実施の形態の製造装置では、電縫鋼管の製造工程１９又はロールフォーミング工程２６の出側に連続して、本実施の形態の製造装置０を配置することにより、被加工材の供給から曲げ加工製品の製造に至るまでの全体の設備列をコンパクトにできるとともに、その操業条件を適正に設定することにより、精度の優れた曲げ加工製品を、効率的かつ安価に製造できる。【０１３４】
図２３は、本実施の形態の製造装置により得られる各種の熱処理条件を示し、
図２３（ａ）はＡＣ３点以上に加熱した後に急冷する通常の焼入れ条件を示すグラフであり、図２３（ｂ）はＡＣ３点以上に加熱した後に図２３（ａ）に示す冷却速度よりも低い冷却速度で冷却する条件を示すグラフであり、図２３（ｃ）はＡＣ１点以下に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、図２３（ｄ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に急冷する条件を示すグラフであり、さらに図２３（ｅ）はＡＣ１点以上ＡＣ３点以下の温度域に加熱した後に図２３（ｄ）に示す冷却速度よりも低い冷却速度で冷却する条件を示すグラフである。【０１３５】
熱処理は、上述した製造装置０における高周波加熱コイル５及び水冷装置６の作動を適宜制御することにより、図２３（ａ）に示す通常の焼入れを行うとともに、図２３（ｂ）〜図２３（ｅ）に示す条件で熱処理する。【０１３６】
例えば、図２３（ａ）に示すように部分的に通常の焼入れを行って所望の超高強度（例えばマルテンサイト１００％の組織、１５００〜１６５０ＭＰａ、５５０ＭＰａ鋼では１３００ＭＰａ、４５０ＭＰａ鋼では１２００ＭＰａ）を得るとともに、部分的に高周波加熱コイル５をオフすることによりこの部分に対しては熱処理を行わないようにすることにより、素管の強度のまま（例えばフェライトとパーライトの２相組織，焼入れ鋼では５００〜６００ＭＰａ、５５０ＭＰａ鋼では５５０ＭＰａ、４５０ＭＰａ鋼では４５０ＭＰａ）とすることができる。【０１３７】
また、図２３（ｂ）に示すように通常焼き入れと同等の加熱を行うとともに、冷却速度を低下することにより、上述した超高強度よりも強度が若干低下した高強度（例えばマルテンサイトと微量のフェライトの２相組織，焼入れ鋼では１４００〜１５００ＭＰａ、５５０ＭＰａ鋼では７００〜９００ＭＰａ，４５０ＭＰａ鋼では６００〜８００ＭＰａ）とすることができる。具体的には、水冷装置６の水冷ジャケットの孔を、例えば電磁弁により全部あるいは部分的に閉鎖することにより水冷しない部分を設ければよい。この際の冷却速度は、周囲の温度により変化するため、製造条件により事前に実験を行い、水冷の方法を決定すればよい。【０１３８】
また、図２３（ｃ）に示すように、ＡＣ１点以下に加熱した後に通常焼き入れの冷却速度と同じ冷却速度で冷却することにより、母材強度よりも若干高い所望の強度（例えばフェライトとパーライトの２相組織，焼入れ鋼では５００〜６００ＭＰａよりも若干高い強度、５５０ＭＰａ鋼では５５０ＭＰａよりも若干高い強度、４５０ＭＰａ鋼では４５０ＭＰａよりも若干高い強度）とすることができる。素管の造管歪が大きい場合には、素管よりも強度が落ちる場合もあるが、一般的にはセメンタイトが溶け込み、若干強度が上昇する。上述したようにオンーオフ制御を行う場合における高周波加熱コイル５の制御の応答性を勘案すると、この手段によれば加熱電源の出力の変化が少なくて済むため、温度変化のレスポンスが早く、強度変化の移行部が小さくなるため実際的には有効な方法である。【０１３９】
また、図２３（ｄ）に示すように、ＡＣ１点以上ＡＣ３点以下に加熱した後に通常焼き入れの冷却速度と同じ冷却速度で冷却することにより、通常の焼き入れによる超高強度と素管の強度との中間の強度（焼入れ鋼では６００〜１４００ＭＰａ、５５０ＭＰａ鋼では５５０〜１３００ＭＰａ、４５０ＭＰａ鋼では４５０〜１２００ＭＰａ）を得ることができる。この場合、フェライトとマルテンサイトの２相組織となるため、一般的には、やや不安定で制御し難いが、製品の形状、寸法、用途により所定の強度を得ることができる。【０１４０】
さらに、図２３（ｅ）に示すように、ＡＣ１点以下に加熱した後に通常焼き入れの冷却速度よりも遅い冷却速度で冷却することにより、通常の焼き入れによる超高強度と素管の強度との中間の強度（焼入れ鋼では６００〜１４００ＭＰａよりも若干低い強度、５５０ＭＰａ鋼では５５０〜１３００ＭＰａよりも若干低い強度、４５０ＭＰａ鋼では４５０〜１２００ＭＰａよりも若干低い強度）を得ることができる。この場合、図２３（ｄ）に示す場合よりもやや強度が低下するが、制御はやや安定する。【０１４１】
例えば、肉厚１．６ｍｍの焼入れ鋼（Ｃ：０．２０％、Ｓｉ：０．２２％、Ｍｎ：１．３２％、Ｐ：０．０１６％、Ｓ：０．００２％、Ｃｒ：０．２０％、Ｔｉ：０．０２０％、Ｂ：０．００１３％、残部Ｆｅ及び不純物、ＡＣ３＝８２５℃、ＡＣ１＝７２０℃）を素材とした断面寸法が縦５０ｍｍかつ横５０ｍｍの正方形の鋼管を、送り速度が２０ｍｍ／ｓｅｃの場合、素管強度は５０２ＭＰａ、図２３（ａ）に示す条件（加熱温度９１０℃）の熱処理部は１６１２ＭＰａ、図２３（ｂ）に示す条件（加熱温度９１０℃）の熱処理部は１４５２ＭＰａ、図２３（ｃ）に示す条件（加熱温度６５０℃）の熱処理部は５１０ＭＰａ、図２３（ｄ）に示す条件（加熱温度７７０℃）の熱処理部は７５２ＭＰａ、図２３（ｅ）に示す条件（加熱温度７７０℃）の熱処理部は６２３ＭＰａの強度をそれぞれ有する。【０１４２】
一方、肉厚１．６ｍｍの５５０ＭＰａ鋼（Ｃ：０．１４％、Ｓｉ：０．０３％、Ｍｎ：１．３０％、Ｐ：０．０１８％、Ｓ：０．００２％、残部Ｆｅ及び不純物、ＡＣ３＝８５０℃、ＡＣ１＝７２０℃）を素材とした断面寸法が縦５０ｍｍ横５０ｍｍの正方形の鋼管を、送り速度が２０ｍｍ／ｓｅｃの場合、素管強度は５５４ＭＰａ、図２３（ａ）に示す条件（加熱温度９５０℃）の熱処理部は１３０３ＭＰａ、図２３（ｂ）に示す条件（加熱温度９５０℃）の熱処理部は８２３ＭＰａ、図２３（ｃ）に示す条件（加熱温度６５０℃）の熱処理部は５６１ＭＰａ、図２３（ｄ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は７４８ＭＰａ、図２３（ｅ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は６５８ＭＰａの強度をそれぞれ有する。【０１４３】
さらに、例えば、肉厚１．６ｍｍの４５０ＭＰａ鋼（Ｃ：０．１１％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：１．００％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００４％、残部Ｆｅ及び不純物、ＡＣ３＝８７０℃、ＡＣ１＝７２０℃）を素材とした断面寸法が縦５０ｍｍ横５０ｍｍの正方形の鋼管を、送り速度が２０ｍｍ／ｓｅｃの場合、素管強度は４４５ＭＰａ、図２３（ａ）に示す条件（加熱温度９８０℃）の熱処理部は１２０８ＭＰａ、図２３（ｂ）に示す条件（加熱温度９８０℃）の熱処理部は７３７ＭＰａ、図２３（ｃ）に示す条件（加熱温度６５０℃）の熱処理部は４５１ＭＰａ、図２３（ｄ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は６２９ＭＰａ、図２３（ｅ）に示す条件（加熱温度８００℃）の熱処理部は６１２ＭＰａの強度をそれぞれ有する。【０１４４】
このようにして、本実施の形態によれば、多岐にわたる曲げ形状が要求され、金属材の曲げ方向が２次元的に異なる曲げや、曲げ方向が３次元的に異なる曲げを加工する場合であっても、さらに高強度の金属材の曲げ加工が必要な場合であっても、金属材を均一に冷却できることから、高強度であっても形状凍結性がよく均一な硬度分布を有する曲げ加工製品を、効率的かつ安価に製造することができる。【０１４５】
しかも、可動ローラダイスは軸方向に移動自在に金属材を支持することができるので、可動ローラダイスの表面に発生する焼付疵を抑制でき、曲げ加工精度を確保することができるとともに、作業能率に優れた曲げ加工を行うことができる。これにより、例えば、さらに高度化する自動車部品の曲げ加工技術として、広く適用可能である。
【実施例１】
【０１４６】
さらに、本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
板厚が１．６ｍｍであって縦横の長さがいずれも４０ｍｍである正方形の横断面形状を有する鋼管を素材として用い、図１を参照しながら説明した本発明に係る曲げ加工装置を用いて、図２４に示す外観を有する曲げ加工製品を製造した。【０１４７】
その際、本発明における支持を用いないで製造された従来例と、図１１に示すサポートガイド３０Ａを用いて製造された本発明例１と、図１２に示すサポートガイド３０Ｂを用いて製造された本発明例２とについて、非接触の３次元測定器で計測し、目標値からのずれ（寸法精度）の最大値を求めた。【０１４８】
なお、図１１に示すサポートガイド３０Ａは、図示しない可動ローラダイス４のハウジング（可動ローラダイスのローラは４ａ、４ｂに図示）に固定したテーブル方式とし、テーブルの厚み１０ｍｍ、材質はＳ４５Ｃとした。【０１４９】
また、図１２に示すサポートガイド３０Ｂは、図１１と同様のテーブルローラに可動ローラダイスの動きに同期して、移動可能な縦ロール１１１，１１２を設け、縦ロールの胴部の外径５０ｍｍ、高さ７０ｍｍ、材質はＳＫＤ１１とした。なお、図示しない縦ロールの小径の両端部は軸受けで保持され、金属材を支持する際に回転可能である。【０１５０】
比較例、本発明例１、２の結果を、表１〜３にそれぞれ示すとともに、図２５〜２７にグラフで示す。【０１５１】
【表１】
2008123505.tif 000003
【０１５２】
【表２】
2008123505.tif 000004
【０１５３】
【表３】
2008123505.tif 000005
【０１５４】
表１〜３及び図２５〜２７にグラフで示すように、本発明例１、２は従来例よりも寸法精度が大幅に向上することがわかる。さらに、本発明例１のサポートガイドによる自重によるたわみ防止効果に加えて、左右方向の拘束も行うサポートガイドを用いる本発明例２では、±０．２ｍｍ以下の良好な寸法精度が得られることがわかる。
【実施例２】
【０１５５】
肉厚が２．１ｍｍであって外径が３１．８ｍｍの円形の横断面形状を有する鋼管を素材として用い、図１を参照しながら説明した本発明に係る曲げ加工装置を用いて、図２８（ａ）に示す外観を有するとともに図２８（ｂ）に示す寸法を有する完全三次元のスパイラル曲げ加工製品を製造した。【０１５６】
その際、本発明における支持を用いないで製造された従来例２と、図１７に示すサポートガイド３０Ｇを用いて製造された本発明例３とについて、非接触の３次元測定器で計測し、目標値からのずれ（寸法精度）の最大値を求めた。【０１５７】
なお、本実施例では、図１７に示すサポートガイド３０Ｇを、図３５に示す多関節ロボット３１−１を用いて支持し、金属材の先端をクランプしながら可動ローラダイスの動きに同期し、３次元的に移動させた。【０１５８】
従来例２、本発明例３の結果を、表４、５にそれぞれ示すとともに、図２９、３０にグラフで示す。【０１５９】
【表４】
2008123505.tif 000006
【０１６０】
【表５】
2008123505.tif 000007
【０１６１】
表４、５及び図２９、３０にグラフで示すように、本発明例３は、従来例２に比較して、寸法精度が大幅に向上しており、±０．３ｍｍ以下の良好な精度が得られた。
【実施例３】
【０１６２】
板厚が１．８ｍｍであって縦５０ｍｍ、横７０ｍｍの長方形の横断面形状を有する鋼管を素材として用い、図１を参照しながら説明した本発明に係る曲げ加工装置を用いて、図３６に示す二次元形状の自動車車体の強度部品であるフロントサイドメンバーを製造した。【０１６３】
その際、本発明におけるサポートガイドを用いないで製造された従来例３と、図３７に示すサポートガイド３０Ｈを用いて製造された本発明例４とについて、非接触の３次元測定器で計測し、目標値からのずれ（寸法精度）の最大値を求めた。【０１６４】
なお、図３７に示すサポートガイド３０Ｈは、金属材の先端をクランプし、送り方向と送り方向に直角方向に精密型ボールねじ５０〜５２を配備しサーボモータに直結して動くテーブル５３上に、前出のクランプ角度を設定することが可能な機構を有するものである。【０１６５】
従来例３、本発明例４の結果を、表６、７にそれぞれ示すとともに、図３１、３２にグラフで示す。【０１６６】
【表６】
2008123505.tif 000008
【０１６７】
【表７】
2008123505.tif 000009
【０１６８】
表６、７及び図３１、３２にグラフで示すように、本発明例４は、従来例３に比較して、寸法精度が大幅に向上しており、±０．５ｍｍ以下の良好な精度が得られた。
【図１】
2008123505.tif 000010
【図２】
2008123505.tif 000011
【図３】
2008123505.tif 000012
【図４】
2008123505.tif 000013
【図５】
2008123505.tif 000014
【図６】
2008123505.tif 000015
【図７】
2008123505.tif 000016
【図８】
2008123505.tif 000017
【図９】
2008123505.tif 000018
【図１０】
2008123505.tif 000019
【図１１】
2008123505.tif 000020
【図１２】
2008123505.tif 000021
【図１３】
2008123505.tif 000022
【図１４】
2008123505.tif 000023
【図１５】
2008123505.tif 000024
【図１６】
2008123505.tif 000025
【図１７】
2008123505.tif 000026
【図１８】
2008123505.tif 000027
【図１９】
2008123505.tif 000028
【図２０】
2008123505.tif 000029
【図２１】
2008123505.tif 000030
【図２２】
2008123505.tif 000031
【図２３】
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【図２４】
2008123505.tif 000033
【図２５】
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【図２６】
2008123505.tif 000035
【図２７】
2008123505.tif 000036
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2008123505.tif 000039
【図３１】
2008123505.tif 000040
【図３２】
2008123505.tif 000041
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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