(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉じた横断面形状を有するとともに長手方向の第１の端部を先頭として該長手方向へ送られる鋼材の外面から離間して第１の位置に配置され、該鋼材を所定の温度域に加熱する誘導加熱コイルと、
前記第１の位置よりも前記鋼材の送り方向の下流の第２の位置で前記鋼材の外面に冷却媒体を吹き付けることによって、前記誘導加熱コイルによる前記鋼材の加熱位置と前記冷却媒体の前記鋼材への吹き付け位置との間に赤熱部を形成しながら、該鋼材を熱処理する冷却機構と、
前記赤熱部の温度を測定するとともに前記鋼材の周方向へ複数設置される温度測定機構と、
該各温度測定機構の測定結果の平均値に基づいて、前記誘導加熱コイルへの電力の投入量をフィードバック制御する投入電力制御機構と
を備えることを特徴とする熱処理鋼材の製造装置。
【請求項２】
前記測定結果は、前記鋼材の長手方向への複数の位置に関する測定結果である請求項１に記載された熱処理鋼材の製造装置。
【請求項３】
前記測定結果は、前記鋼材の周方向への複数の位置に関する測定結果である請求項１又は請求項２に記載された熱処理鋼材の製造装置。
【請求項４】
前記熱処理は焼入れである請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された熱処理鋼材の製造装置。
【請求項５】
前記鋼材は鋼管である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された熱処理鋼材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば焼入れ鋼管等の熱処理鋼材の製造装置及び製造方法と、曲げ部材の製造装置及び製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、高強度、軽量かつ小型であること等が、屈曲した形状を有する金属製の自動車用や各種機械用等の強度部材、補強部材又は構造部材に求められる。この種の曲げ部材は、これまでにも、例えばプレス加工品の溶接、厚板の打ち抜き、又は鍛造等により製造されてきた。しかし、これらの製造方法による曲げ部材の軽量化及び小型化の推進は、限界に達している。
【０００３】
いわゆるチューブハイドロフォーミングによりこの種の曲げ部材を製造することが近年積極的に検討されている（例えば非特許文献１参照）。チューブハイドロフォーミング工法は、非特許文献１の２８頁に記載されるように、素材の開発や成形可能形状の拡大等といった様々な課題を有するので、よりいっそうの開発が必要である。
【０００４】
本出願人は、このような現状に鑑み、特許文献１により曲げ加工装置を開示した。図３は、この曲げ加工装置０の概略を示す説明図である。
図３に示すように、曲げ加工装置０は、支持機構２によりその軸方向へ移動自在に支持される鋼管１を、上流側から下流側へ向けて、例えばボールネジを用いた送り機構３により送る。そして、支持機構２の下流で誘導加熱コイル５によって鋼管１を部分的に焼入れが可能な温度域（Ａｃ３点以上）に急速に加熱するとともに、加熱機構５の下流に配置される水冷装置６から鋼管１に冷却水を吹き付けて鋼管１を急冷することによって、誘導加熱コイル５による鋼管１の加熱位置と冷却水の鋼管１への吹き付け位置との間に、Ａｃ３点以上の温度の赤熱部を形成する。さらに、鋼管１を送りながら支持可能であるロール対４ａを少なくとも一組有する可動ローラーダイス４の位置を二次元又は三次元で変更することによって鋼管１の赤熱部に曲げモーメントを付与する。
【０００５】
曲げ加工装置１の誘導加熱コイル５は高周波の交流電力が供給され、誘導加熱コイル５内鋼管１の円周方向に誘導起電力が発生し、鋼管１の電気抵抗損により加熱される。投入電力制御機構（高周波電源）の制御量は印加される電圧で、誘導加熱コイル５の負荷インピーダンスの変動により印加される有効電力が変化する。
【０００６】
曲げ加工装置０は、このようにして、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へ向けて断続的又は連続的に有する曲げ部材を、高い作業能率で製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９３００６号パンフレット
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】自動車技術  Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．６，２００３  ２３〜２８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者らが曲げ加工装置１のさらなる改良を図るために鋭意検討を重ねた結果、誘導加熱コイル５を電圧によって制御しようとしても、鋼管１には長手方向や周方向への肉厚の不均一（以下、「偏肉」という）や、冷却水の吹き付けによって鋼管１から剥離したスケールが加熱コイル５の内側に付着すること（以下、「スケール付着」という）等が不可避的に発生し、これらにより加熱コイル５のインピーダンス及び出力電圧が変動するため、鋼管１の加熱温度が部位により変動し、一定にならないことが判明した。
【００１０】
鋼管１の加熱温度が部位により変動すると、これに伴って鋼管１の赤熱部の変形抵抗が部位により変動するため、曲げ部材の曲がり部の寸法精度が低下し、例えば自動車用の強度部材、補強部材又は構造部材を提供できない。
【００１１】
本発明の目的は、例えば鋼管等の、閉じた横断面形状を有するとともに軸方向へ搬送される鋼材を、加熱温度の変動を抑制しながら安定して加熱することができる熱処理鋼材の製造装置及び製造方法と、曲げ部材の製造装置及び製造方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記する知見Ａ〜Ｅを得て、本発明を完成した。
（Ａ）従来の電圧制御に替えて、加熱コイル５へ供給する電力を一定とする制御（以下、「電力一定制御」という）を用いることにより、偏肉やスケール付着等によって加熱コイル５のインピーダンスが変動しても、加熱コイル５の出力電力は一定に維持されるので、従来の電圧制御よりも鋼管１の加熱温度の均一性は向上する。
（Ｂ）しかし、電力一定制御では、投入電力が一定であるだけなので、鋼管１の偏肉に伴う鋼管１の加熱温度の変動を改善できない。
（Ｃ）加熱コイル５へ供給する電力量を一定に制御するのではなく、加熱コイル５の直下に存在する鋼管１の赤熱部の温度を測定し、この測定値に基づいて加熱コイル５へ供給する電力量をフィードバック制御すること（以下、「鋼管温度制御」という）によって、鋼管１の長手方向への偏肉に対して鋼管１の加熱温度を一定に制御することが可能になる。
（Ｄ）鋼管温度制御によれば、温度計で実際に計測する鋼管１の長手方向の温度を一定に制御することが可能になるが、鋼管１の周方向への偏肉に対して鋼管１の加熱温度を均一にすることはできない。
（Ｅ）鋼管１の周方向への複数位置の温度を測定し、これらの測定値の平均値を均一にするように鋼管温度制御を行うことによって、鋼管１の長手方向への偏肉のみならず、周方向への偏肉に対しても鋼管１の温度を一定に制御することが可能になる。
【００１３】
本発明は、
閉じた横断面形状を有するとともに長手方向の第１の端部を先頭としてこの長手方向へ送られる鋼材の外面から離間して第１の位置に配置され、鋼材を所定の温度域に加熱する誘導加熱コイルと、
第１の位置よりも鋼材の送り方向の下流の第２の位置で鋼材の外面に冷却媒体を吹き付けることによって、誘導加熱コイルによる鋼材の加熱位置と冷却媒体の鋼材への吹き付け位置との間に赤熱部を形成しながら、鋼材を熱処理する冷却機構と、
赤熱部の温度を測定するとともに前記鋼材の周方向へ複数設置される温度測定機構と、
この各温度測定機構の測定結果の平均値に基づいて誘導加熱コイルへの電力の投入量をフィードバック制御する投入電力制御機構と
を備えることを特徴とする熱処理鋼材の製造装置である。
【００１７】
これらの本発明では、測定結果が、鋼材の長手方向及び／又は周方向への複数の位置に関する測定結果であることが望ましい。
これらの本発明では、熱処理が焼入れであることが望ましい。
【００１８】
さらに、これらの本発明では、鋼材は鋼管であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、閉じた横断面形状を有するとともに軸方向へ搬送される鋼材を、長手方向及び／又は周方向への加熱温度の変動を抑制しながら均一に加熱して、熱処理鋼材又は曲げ部材を製造することが可能になる。このため、本発明によれば、製造される曲げ部材の寸法精度を所定の範囲に維持することが可能になり、高い寸法精度を要求される、例えば自動車用の強度部材、補強部材又は構造部材を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係る熱処理鋼材の製造装置の構成の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る曲げ部材の製造装置の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、特許文献１により開示された曲げ加工装置の概略を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。以降の説明では、鋼材が、閉じた横断面形状を有する部材の代表例の鋼管であるとともに、熱処理が焼入れである場合を例にとる。しかし、本発明は、鋼管に限定されるものではなく、閉じた横断面形状を有する鋼材であれば適用可能であるとともに、焼入れに限定されるものではなく、焼入れ以外の他の熱処理（例えば焼き戻し）にも適用可能である。
【００２２】
図１は、本発明に係る熱処理鋼材の製造装置１０の構成の一例を、模式的に示す説明図である。また、図２は、本発明に係る曲げ部材の製造装置２０の構成の一例を示す斜視図である。
【００２３】
図１に示すように、この製造装置１０は、送り機構１１と、加熱機構１２と、冷却機構１３と、温度測定機構１４と、投入電力制御機構１５と、冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６とを備えるので、これらの構成要素を順次説明する。
【００２４】
［送り機構１１］
鋼管１７は、第１の端部１７ａの内部に、把持部材（チャック）１８を挿設される。また、第２の端部１７ｂの内部にも、把持部材（チャック）１９を挿設される。把持部材１８は、筒状の大径部１８ａと筒状の小径部１８ｂとを有し、同様に、把持部材１９も、筒状の大径部１９ａと、筒状の小径部１９ｂとを有する。大径部１８ａ、１９ａの外径は鋼管１７の外径よりも大きく設定される。小径部１８ｂ、１９ｂの内径は、鋼管１７の内径よりも小さく設定される。
【００２５】
小径部１８ｂが鋼管１７の第１の端部１７ａの内部に挿設され、小径部１９ｂが鋼管１７の第２の端部１７ｂの内部に挿設される。また、大径部１８ａの端面が鋼管１７の第１の端部１７ａの端面に付き当てられるとともに、大径部１９ａの端面が鋼管１７の第２の端部１７ｂの端面に付き当てられる。
【００２６】
図２に示すように、曲げ部材の製造装置２０では、把持部材１８は第３の産業用ロボット２７により支持されるとともに、把持部材１９は第１の産業用ロボット２４により支持される。
【００２７】
送り機構１１は、第１の端部１７ａの内部に把持部材１８を挿設された鋼管１７を、第１の端部１７ａを先頭としてこの鋼材１７の長手方向へ、すなわち図１中の白抜き矢印方向へ送る機能を有する。送り機構１１は、鋼管１７をその長手方向へ送ることができる機構を用いればよく、特定の装置には限定されない。
【００２８】
送り機構１１は、図１では省略するが図２に示す曲げ部材の製造装置２０では、把持部材１９を鋼管１７の送り方向へ移動自在に支持する６軸の多関節型の第１の産業用ロボット２４により、構成した。しかし、第１の産業用ロボット２４に替えて、例えばボールネジ等の公知の送り装置を用いてもよい。この場合、曲げ部材を製造するためには、この送り機構１１と加熱機構１３との間の鋼管１７を送りながら所定の位置に位置決めするために、一対のローラ等からなる支持機構を配置することが望ましい。
【００２９】
送り機構１１は、以上のように構成される。
［加熱機構１２］
加熱機構１２は、送り機構１１によってその長手方向へ送られる鋼管１７の外面１７ｃから離間して第１の位置Ａに配置される。加熱機構１２は、この鋼管１７を、例えば焼入れ可能温度域（Ａｃ３点以上）に加熱するためのものである。
【００３０】
加熱機構１２は、鋼管１７を、例えば鋼管１７のＡｃ３点以上の温度に急速に加熱する能力を有することが望ましく、この製造装置１０では加熱機構１２として誘導加熱コイル１２ａを用いた。
【００３１】
誘導加熱コイル１２ａには、高周波変流器と、出力監視ユニットと、高周波発振器（高周波電源）とからなる高周波電流発生装置１２ｂが接続される。高周波発振器には冷却水循環ユニットが接続される。
【００３２】
加熱機構１２は、後述する冷却機構１３と一体として、図２に示す曲げ部材の製造装置２０では、誘導加熱コイル支持ロボット２５により移動自在に支持される。
加熱機構１３は、以上のように構成される。
【００３３】
［冷却機構１３］
冷却機構１３は、第１の位置Ａよりも鋼管１７の送り方向の下流の第２の位置Ｂに配置される。冷却機構１３は、鋼管１７の外面１７ｃに冷却媒体１３ｂを吹き付けることにより鋼管１７を焼入れるためのものである。
【００３４】
冷却機構１３として水冷機構１３ａを用いることが望ましい。水冷機構１３ａから冷却水１３ｂを鋼管１７の外面１７ｃに吹き付けることによって、誘導加熱コイル１２ａによる鋼管１７の加熱位置Ｐ１と冷却水１３ｂの鋼管１７への吹き付け位置Ｐ２との間に、例えば焼入れ可能温度域（Ａｃ３点以上）にある赤熱部１７ｄを形成しながら、鋼管１７を急速に冷却して、鋼管１７を焼入れることができる。
【００３５】
冷却機構１３は、上述したように加熱機構１２と一体として、図２に示す曲げ部材の製造装置２０では、誘導加熱コイル支持ロボット２５により移動自在に支持される。
冷却機構１３は、以上のように構成される。
【００３６】
［温度測定機構１４］
温度測定機構１４は、鋼管１７の赤熱部１７ｄの温度を測定するためのものである。温度測定機構１４は、赤熱部１７ｄの温度を測定することができる機構であれば如何なるものでもよい。例えば、図１に示す温度測定機構１４とは相違するが、誘導加熱コイル１２ａの入側から赤熱部１７ｄを覗くように放射温度計を配置して計測することが例示される。誘導加熱コイル１２ａの入側から放射温度計を用いて計測することにより、冷却水１３ｂの飛散により計測値が変動することを可及的に排除することができる。
【００３７】
また、温度測定機構１４として放射温度計を用いる場合、上記（Ｃ）項で説明したように、放射温度計を一基設置すれば、鋼管１７はその長手方向へ送られているので鋼管１７の長手方向の複数の位置の温度を測定することができ、鋼管１７の長手方向への偏肉に対して鋼管１７の加熱温度を一定に制御することが可能になる。しかし、放射温度計を一基設置したのでは、上記（Ｄ）項で説明したように、鋼管１７の周方向については一箇所しか計測することができないので、鋼管１７の周方向への偏肉に対して鋼管１７の加熱温度を均一にすることはできない。
【００３８】
そこで、放射温度計を鋼管１７の周方向へ複数設置し（例えば等間隔で４〜６個程度）、上記（Ｅ）項で説明したように鋼管１７の周方向への複数位置の温度を測定し、これらの測定値の平均値が均一になるように鋼管温度制御を行うことによって、鋼管１７の長手方向への偏肉のみならず鋼管１７の周方向への偏肉に対しても、鋼管１７の温度を一定に制御することが可能になる。
【００３９】
このように、温度測定機構１４による赤熱部１７ｄの測定結果は、鋼管１７の周方向への複数の位置に関する測定結果（図１に示す例では２箇所の測定結果ｔ１、ｔ２）であることが望ましい。
温度測定機構１４は、以上のように構成される。
【００４０】
［投入電力制御機構１５］
投入電力制御機構１５は、温度測定機構１４の上記測定結果ｔ１、ｔ２の平均値に基づいて、誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量をフィードバック制御する。具体的には、投入電力制御機構１５は、測定結果が予め定めた目標値より低い場合には誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量を高めるとともに、測定結果が予め定めた目標値よりも高い場合には誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量を低め、これによって、鋼管１７の加熱温度がその長手方向及び／又は周方向について均一になるように制御する。
【００４１】
「電力の投入量」とは、投入電力制御機構（高周波電源）１５より誘導加熱コイル１２ａへ供給される有効電力のことであり、この有効電力が誘導加熱コイル１２ａの内部に存在する鋼管１７の円周方向に誘導起電力が発生し、鋼管１７の電気抵抗損によって加熱されることを意味する。
【００４２】
投入電力制御機構１５は、温度測定機構１４から入力される測定結果ｔ１、ｔ２に基づいて、高周波電流発生装置１２ｂへ制御信号Ｓを出力して、鋼管１７の赤熱部１７ｄの加熱温度をフィードバック制御する。高周波電流発生装置１２ｂは、投入電力制御機構１５からの制御信号Ｓを受けて、誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量を変更すること、具体的には、投入電力制御機構（高周波電源）１５の制御量である印加電圧を高くすると誘導加熱コイル１２ａの内部に位置する鋼管１７で消費される有効電力が増加し、鋼管１７の温度が上昇し、これとは逆に、上記印加電圧を低くすると誘導加熱コイル１２ａの内部に位置する鋼管１７で消費される有効電力が減少し、鋼管１７の温度が下降する。
【００４３】
このような投入電力制御機構１５での制御機能によって、鋼管１７の加熱温度がその長手方向及び／又は周方向について均一になるように制御する。
また、上述したように、温度測定機構１４による赤熱部１７ｄの測定結果として、鋼管１７の長手方向及び／又は周方向への複数の位置に関する測定結果（図１に示す例では２箇所の測定結果ｔ１、ｔ２）を用いる場合、投入電力制御機構１５は、鋼管１７の長手方向測定は、送り装置１１により鋼管１７が長手方向へ送られることにより常時測定可能となるとともに、鋼管１７の周方向の測定も、周方向に設置された台数分だけ常時測定可能となるように、測定結果を入力され、これらに応じ、常時、制御信号Ｓを高周波電流発生装置１２ｂへ出力することが、鋼管１７の加熱温度をその長手方向及び／又は周方向について均一にするためには、望ましい。
【００４４】
ただし、簡便な方法としては、先行する鋼管の加工時の温度測定データを、次に後行する鋼管の加工時の出力データにフィードバックし、使用することも有効である。また、先行する複数の鋼管それぞれの温度測定データの平均値を、これらの鋼管の次に後行する鋼管の加工時のデータにフィードバックするようにしてもよい。
投入電力制御機構１５は、以上のように構成される。
【００４５】
［冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６］
冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６は、本発明では必ずしも設置する必要はないが、設置することにより、鋼管１７の加熱温度をその長手方向及び／又は周方向についてより均一にすることができるために、設置することが望ましい。
【００４６】
冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６は、把持部材１９と、気体供給系１６ａと、把持部材１８とを備える。把持部材１９は、内部に穿設された気体の流路１９ｃを有する大径部１９ａ及び小径部１９ｂからなる。また、気体供給系１６ａは、流路１９ｃに気体を供給する。把持部材１８は、大径部１８ａ及び小径部１８ｂからなる。なお、図１における符号Ｐは気体供給ポンプを示す。
【００４７】
気体供給系１６ａにより供給される気体は、Ｎ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスであることが好ましい。
把持部材１８の小径部１８ｂの外面と、鋼管１７の第１の端部１７ａの内面との間、又は、大径部１８ａの端面と、鋼管１７の第１の端部１７ａの端面との間には、いずれにも、不可避的に隙間が存在する。
【００４８】
このため、冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６によって、鋼管１７の内部に、鋼管１７の第２の端部１７ｂから第１の端部１７ａへ向けて、Ｎ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスを供給すると、供給されたＮ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスは、上述した隙間から鋼管１７の外部へ向けて噴出する。このため、鋼管１７の第１の端部１７ａが冷却機構１３による冷却水１３ｂの供給位置を通過する際にこれらの隙間から鋼管１７の外部へ向けてＮ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスを噴出させることによって、これらの隙間を介して冷却水１３ｂが鋼管１７の内部に侵入することを、確実に阻止することができる。
【００４９】
冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６から鋼管１７の内部へのＮ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスの供給量は、鋼管１７の表面積、送り速度にもよるが、３０〜２００ｌ／ｍｉｎ程度である。
【００５０】
製造装置１０は以上のように構成される。次に、製造装置１０により、焼入れ鋼材を製造する状況を説明する。
はじめに、第１の端部１７ａの内部に把持部材１８を挿設された鋼管１７を、送り装置１１によって、第１の端部１７ａを先頭としてその長手方向（図１中の白抜き矢印方向）へ送る。次に、加熱機構１２の誘導加熱コイル１２ａにより、鋼管１７を例えば焼入れ可能温度域に急速に加熱するとともに、冷却機構１３により鋼管１７の外面１７ｃに冷却水１３ｂを吹き付けることにより、誘導加熱コイル１２ａによる鋼管１７の加熱位置Ｐ１と冷却水１３ｂの鋼管１７への吹き付け位置Ｐ２との間に赤熱部１７ｄを形成しながら、鋼管１７を焼入れる。
【００５１】
この際に、温度測定機構１４によって鋼管１７の長手方向及び／又は周方向の複数の位置について赤熱部１７ｄの温度を測定し、投入電力制御機構１２により、これらの測定結果に基づいて誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量をフィードバック制御する。
【００５２】
これにより、鋼管１７の長手方向及び／又は周方向への偏肉に対して鋼管１７の加熱温度の変動を抑制しながら鋼管１７の加熱温度を、部位によらずに均一に制御することが可能になる。
【００５３】
製造装置１０では、少なくとも、鋼管１７の第１の端部１７ａが水冷機構１３による冷却媒体１３ｂの吹き付け位置、すなわち水冷機構１３により冷却水１３ｂが吹き付けられる領域のうちで鋼管１７の送り方向の最下流の位置（図１における位置Ｂ）を通過するまで、冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６によって、鋼管１７の内部に、鋼管１７の第２の端部１７ｂから第１の端部１７ａへ向けて、Ｎ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスを供給して、把持部材１８の小径部１６ｂの外面と鋼管１７の第１の端部１７ａの内面との間、及び、大径部１８ａの端面と鋼管１７の第１の端部１７ａの端面との間の隙間からＮ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスを、鋼管１７の外部へ向けて噴出させる。
【００５４】
隙間から噴出するＮ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスの流れによって、この隙間を介して鋼管１７の内部へ向かう冷却媒体１３ｂを吹き飛ばすことができるので、鋼管１７の内部への冷却媒体１３ｂの侵入を防止することができる。
【００５５】
このため、製造装置１０によれば、温度測定機構１４によって鋼管１７の長手方向及び／又は周方向の複数の位置について赤熱部１７ｄの温度を測定し、投入電力制御機構１２により、これらの測定結果に基づいて誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量をフィードバック制御することのみならず、冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６から鋼管１７の内部へのＮ２等の不活性ガス、空気又は還元性ガスの供給することによって、所望の寸法精度や強度を有する焼入れ鋼材を、長手方向及び／又は周方向への加熱温度の変動を抑制しながら、確実に製造することができるようになる。
【００５６】
次に、図２示す曲げ部材の製造装置２０を説明する。
製造装置２０は、上述した本発明に係る焼入れ鋼材の製造装置１０と、第１の支持機構２１と、第２の支持機構２２と、変形抑制機構２３とを備えるので、これらの構成要素を順次説明する。なお、以降の説明では、製造装置１０については、重複する説明は適宜省略する。
【００５７】
［製造装置１０］
図１を参照しながら上述したように、製造装置１０は、送り機構１１と、加熱機構１２と、冷却機構１３と、温度測定機構１４と、投入電力制御機構１５と、冷却媒体侵入防止ガス供給機構１６とにより構成される。
【００５８】
送り機構１１は、汎用の６軸多関節型の第１の産業用ロボット２４により構成される。
以降の説明では、第１の産業用ロボット２４のみならず、誘導加熱コイル支持ロボット２５、第２の産業用ロボット２６さらには第３の産業用ロボット２７にも、第１の産業用ロボット２４と同様のロボットを用いた場合を例にとる。
【００５９】
製造装置２０で用いる第１の産業用ロボット２４、誘導加熱コイル支持ロボット２５、第２の産業用ロボット２６さらには第３の産業用ロボット２７は、いずれも、いわゆる垂直多関節ロボットであって、第１軸〜第６軸を有し、必要に応じてこれらに加えて第７軸を有してもよい。
【００６０】
第１軸は、上腕２８を水平面内で旋回させる。第２軸は、上腕２８を前後に旋回させる。第３軸は、前腕２９を上下に旋回させる。第４軸は、前腕２９を回転させる。第５軸は、手首を上下に旋回させる。第６軸は、手首を回転させる。第６軸を有している。さらに、第７軸は、上腕２８を旋回させる。各軸はＡＣサーボモーターにより駆動される。
【００６１】
第１の産業用ロボット２４、誘導加熱コイル支持ロボット２５、第２の産業用ロボット２６さらには第３の産業用ロボット２７は、他の汎用の産業用ロボットと同様に、いずれも、各軸の動作を総合的に制御するコントローラ及び動作を教示するための入力装置（いずれも図示しない）が設けられている。
【００６２】
第１の産業用ロボット２４の手首の先端には、第１の産業用ロボット２４の側方近傍の床に配置されたパレット（図示しない）に収容された鋼管１７を把持するとともに把持した鋼管１７を、後述する第１の支持機構２１及び加熱機構１２にそれぞれ設けられた貫通孔を貫通させるための効果器（エンドエフェクタ）として、把持部材１９が設けられている。
【００６３】
また、鋼管１７の第１の端部１７ａの内部に挿設された把持部材１８は、第３の産業用ロボット２７の手首によって支持される。
把持部材１８は、送り機構１１においてのみならず、後述する第２の支持機構２２として可動ローラーダイスを用いずに第２の産業用ロボット２６によって鋼管１７を直接掴持する場合や、変形防止機構２３においても用いられる。把持部材１８は、製造装置２０により製造される曲げ部材の寸法精度や生産性に大きく影響する。
【００６４】
この製造装置２０では、図示しないパレットから製造装置２０への鋼管１７の移載や製造装置２０へのセットを、第１の産業用ロボット２４で行うので、サイクルタイムの低減を図ることができ、生産性を高めることができる。
【００６５】
また、加熱機構１２である加熱コイル１２ａは、誘導加熱コイル支持ロボット２５により支持される。
冷却機構１３である水冷装置１３ａは、鋼管１７の送り方向について第１の位置Ａよりも下流の第２の位置に固定して配置されて、送られる鋼管１７における加熱機構１２により加熱された部分を冷却するためのものである。
【００６６】
［第１の支持機構２１］
第１の支持機構２１は、第１の位置Ａよりも鋼管１７の送り方向の上流の位置Ａ’、すなわち送り機構１１と加熱機構１２との間に配置され、送り機構１１により送られる鋼管１７を送りながら支持するためのものであり、鋼管１７を送りながら支持可能である一対のロール２１ａ、２１ａを少なくとも一組（図示例ではロール対２１ｂ、２１ｂをもう一組有し、合計二組）有するダイス３０により構成される。
【００６７】
ダイス３０は、支持台３１に固定されて搭載されるが、これに限定されるものではなく、例えば汎用の６軸多関節型の産業用ロボットにより移動自在に支持されてもよい。
このようなダイス３０は、当業者にとっては周知慣用であるので、第１の支持機構２１に関するこれ以上の説明は省略する。
【００６８】
［第２の支持機構２２］
第２の支持機構２５は、冷却機構１３よりも鋼管１７の送り方向の下流の位置Ｂ’に配置されて、送られる鋼管１７を移動自在に支持する。また、第２の支持機構２５は、鋼管１７の少なくとも一箇所を支持しながら二次元又は三次元の方向へ移動する。これにより、第２の支持機構２２は、鋼管１７における位置Ａ〜Ｂ間の、加熱されて変形抵抗が大幅に低下した赤熱部１７ｄに曲げモーメントを与えて、鋼管１７を所望の形状に曲げ加工するためのものである。
【００６９】
第２の支持機構２２として、鋼管１７を送りながら支持可能である一対のロール２２ａ、２２ａを少なくとも一組有する可動ローラーダイス３２を用いた。しかし、これとは異なり、上述したように、第２の支持機構２２として可動ローラーダイスを用いずに第２の産業用ロボット２６に持たせたグリッパー等の効果器によって、鋼管１７を直接掴持するようにしてもよい。
【００７０】
可動ローラーダイス３２は、第２の産業用ロボット２６により支持される。第２の産業用ロボット２６の手首２０ａの先端には、可動ローラーダイス３２を保持するための効果器（エンドエフェクタ）として、グリッパー３３が設けられている。なお、効果器としては、グリッパー３３以外の型式のものを用いてもよいことはいうまでもない。
【００７１】
［変形抑制機構２３］
変形抑制機構２３は、鋼管１７の送り方向について位置Ｂ’よりも下流の位置Ｃに配置されて、送られる鋼管１７の変形を防止するためのものである。
【００７２】
本発明では、変形防止機構２３を、第３の産業用ロボット２７により構成した。
また、第３の産業用ロボット２７の手首は、鋼管１７の第１の端部１７ａの内部に挿設された把持部材１８を支持する。
【００７３】
なお、本発明に係る製造装置２０では、曲げ加工を、温間又は熱間で行うことが望ましい。温間とは常温に比べて金属材の変形抵抗が低下する加熱温度域であり、例えば、ある鉄鋼材料ではおよそ５００℃から８００℃の温度域である。熱間とは常温に比べて金属材の変形抵抗が低下し、かつ、金属材が焼入れされるのに必要な加熱温度域であり、例えば、ある鉄鋼材料では８００℃以上の温度域である。特に、熱間で行う場合には焼入れの所定の温度になった後に所定の冷却速度で冷却することにより焼入れ処理を行うことができ、また温間で行う場合には曲げ加工部を冷却することにより熱歪み等の加工上の歪みの発生を防止することができる。
【００７４】
この製造装置２０は以上のように構成される。次に、この製造装置２０により、曲げ部材を製造する状況を説明する。
はじめに、送り装置１１である第１の産業用ロボット２４を動作させることによって、第１の端部１７ａの内部に把持部材１８が挿設された鋼管１７を、第１の端部１７ａを先頭としてその長手方向へ送る。
【００７５】
次に、以下に列記する動作を行う。
（１）送られる鋼管１７を第１の支持機構２１により移動自在に支持する。
（２）送られる鋼管１７を、加熱機構１２により焼入れ可能温度域に加熱した後に、水冷機構１３ｃから外面１７ｃに冷却水１３ｂを吹き付けることにより鋼管１７を冷却する。この際、誘導加熱コイル支持ロボット２５は停止させた状態としておけばよい。
【００７６】
（３）温度測定機構１４によって鋼管１７の赤熱部１７ｄの温度を測定し、この温度測定機構１４の測定結果に基づいて、投入電力制御機構１５により、誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量をフィードバック制御する。
【００７７】
（４）第２の産業用ロボット２６を動作させることによって、送られる鋼管１７を支持する第２の支持機構２２の位置を、三次元又は二次元で変更することにより、加熱機構１２と冷却機構１３との間の鋼管１７に形成される赤熱部１７ｄに、曲げモーメントを与える。
【００７８】
送られる鋼管１７の第１の端部１７ａの内部に挿設された把持部材１８の位置を、第３の産業用ロボット２７を動作させることにより、鋼管１７の曲げ形状を変形させないように移動させる。
【００７９】
このように、温度測定機構１４の測定結果に基づいて投入電力制御機構１５により、誘導加熱コイル１２ａへの電力の投入量をフィードバック制御するので、軸方向へ搬送される鋼管１７を、長手方向及び／又は周方向への加熱温度の変動を抑制しながら、加熱することができる。
【００８０】
このため、製造装置２０によれば、所望の寸法精度や強度を有する曲げ部材を、長手方向及び／又は周方向への加熱温度の変動を抑制しながら確実に製造することができるようになる。
【００８１】
特に、製造装置２０によれば、鋼管１７の長手方向の加熱温度の均一性が向上するので、鋼管１７の焼入れ前最高温度が均一化するために鋼管１７の焼入れ品質が均一化するとともに、長手方向の偏肉状況が異なる多数本の鋼管を素材とする場合においても各鋼管１７にそれぞれ形成する赤熱部１７ｄの温度を常に一定にすることができ、鋼管１７の赤熱部１７ｄ、すなわち曲げ加工部の変形抵抗が一定となるために、多数本の鋼管それぞれの曲げ加工部の形状のばらつきが極めて小さくなり、鋼管１７の寸法精度が向上する。
【００８２】
このようにして、本発明により、焼入れ鋼管、さらには所定の屈曲形状を有する焼入れ鋼管である曲げ部材を、長手方向及び／又は周方向へ高い寸法精度で確実に製造することができるようになる。
【００８３】
この本発明により製造される曲げ部材は、例えば、以下に例示する用途（ｉ）〜（ｖｉｉ）に対して適用可能である。
（ｉ）自動車のサスペンションのロアーアームやブレーキペダルといった自動車の強度部材、
（ｉｉ）自動車の各種レインフォース、ブレース等の補強部材、
（ｉｉｉ）バンパー、ドアインパクトビーム、サイドメンバー、サスペンションマウントメンバー、ピラー、サイドシル等の自動車の構造部材、
（ｉｖ）自転車や自動二輪車等のフレーム、クランク
（ｖ）電車等の車輛の補強部材、台車部品（台車枠、各種梁等）
（ｖｉ）船体等のフレーム部品、補強部材、
（ｖｉｉ）家電製品の強度部材、補強部材又は構造部材
【符号の説明】
【００８４】
０  曲げ加工装置
１  鋼管
２  支持機構
３  送り機構
４  可動ローラーダイス
４ａ  ロール
５  加熱機構
６  冷却機構
８  曲げ部材
１０  本発明に係る熱処理鋼材の製造装置
１１  送り機構
１２  加熱機構
１２ａ  誘導加熱コイル
１２ｂ  高周波電流発生装置
１３  冷却機構
１３ａ  水冷機構
１３ｂ  冷却媒体
１４  温度測定機構
１５  投入電力制御機構
１６  冷却媒体侵入防止ガス供給機構
１６ａ  気体供給系
１７  鋼管
１７ａ  第１の端部
１７ｂ  第２の端部
１７ｃ  外面
１７ｄ  赤熱部
１８  把持部材（チャック）
１８ａ  大径部
１８ｂ  小径部
１９  把持部材（チャック）
１９ａ  大径部
１９ｂ  小径部
１９ｃ  流路
２０  本発明に係る曲げ部材の製造装置
２１  第１の支持機構
２１ａ、２１ｂ  ロール
２２  第２の支持機構
２２ａ  ロール
２３  変形抑制機構
２４  第１の産業用ロボット
２５  誘導加熱コイル支持ロボット
２６  第２の産業用ロボット
２７  第３の産業用ロボット
２８  上腕
２９  前腕
３０  ダイス。
３１  支持台
３２  可動ローラーダイス
３３  グリッパー
【図１】
0005729059.tif 000002
【図２】
0005729059.tif 000003
【図３】
0005729059.tif 000004