(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、
前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、
を備え、
前記支持機構には、前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力を測定する測定機構が設けられ、
前記支持機構は、基材と測定部材とを有し、
前記測定部材は、前記基材の一端よりも前記測定部材の長手方向に突出した突出部を有し、
前記測定機構は、前記突出部に生じた歪を測定する、
金属加工装置。
【請求項２】
前記支持機構において測定された加工反力に基づいて、前記金属材における曲げ不良の発生を検出する曲げ不良検出部と、
曲げ不良が発生した旨の警報を発する警報装置と、
を更に備え、
前記曲げ不良検出部によって曲げ不良の発生が検出された場合に、前記警報装置が警報を発する、又は、前記金属材に対する曲げ加工のために前記挟持機構の駆動を制御する加工制御部が前記金属材に対する加工を中止する、
請求項１に記載の金属加工装置。
【請求項３】
金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、
前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、
を備え、
前記支持機構は、
前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力を測定する測定機構と、
前記支持機構と前記金属材との間の隙間量を減少させるように前記支持機構を移動させる駆動機構と、
前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部と、
を更に備え、
前記駆動制御部は、前記支持機構において測定された前記加工反力に基づいて、当該加工反力が目標加工反力に追従するように、前記駆動機構の駆動を制御して前記支持機構を移動させる、
金属加工装置。
【請求項４】
前記支持機構の後段に設けられ、前記金属材の長手方向における一部位を加熱する加熱機構と、
前記加熱機構の後段に設けられ、前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位を冷却する冷却機構と、
を更に備え、
前記挟持機構によって、前記前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位に対して曲げ荷重が負荷されることにより、前記金属材の曲げ加工が行われる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属加工装置。
【請求項５】
金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、を備える金属加工装置を用いた金属部材の製造方法であって、
前記金属加工装置の前記支持機構は、基材と測定部材とを有し、
前記測定部材は、前記基材の一端よりも前記測定部材の長手方向に突出した突出部を有しており、
前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力を測定する測定機構によって、前記突出部に生じた歪が測定される、
金属部材の製造方法。
【請求項６】
前記支持機構において測定された加工反力に基づいて、前記金属材における曲げ不良の発生が検出され、
前記曲げ不良の発生が検出された場合に、前記金属材に対する加工が中止される、又は、曲げ不良が発生した旨の警報が発せられる、
請求項５に記載の金属部材の製造方法。
【請求項７】
金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、を備える金属加工装置を用いた金属部材の製造方法であって、
前記支持機構に設けられる測定機構によって、前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力が測定され、
前記支持機構に、前記支持機構と前記金属材との間の隙間量を減少させるように前記支持機構を駆動する駆動機構、が設けられ、
前記支持機構において測定された前記加工反力に基づいて、当該加工反力が目標加工反力に追従するように、前記駆動機構を介して前記支持機構が駆動される、
金属部材の製造方法。
【請求項８】
前記金属加工装置は、
前記支持機構の後段に設けられ、前記金属材の長手方向における一部位を加熱する加熱機構と、
前記加熱機構の後段に設けられ、前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位を冷却する冷却機構と、
を更に備え、
前記挟持機構によって、前記前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位に対して曲げ荷重が負荷されることにより、前記金属材の曲げ加工が行われる、
請求項５〜７のいずれか１項に記載の金属部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材に対して曲げ加工を施す金属加工装置、及び当該金属加工装置を用いた金属部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や各種機械に用いられる金属製の構造部材には、高強度、軽量、小型であること等が求められている。例えば、自動車業界においては、燃費向上や衝突安全性の向上といった観点から、自動車部品の高強度化及び軽量化に対する要請はますます厳しくなっている。
【０００３】
このような構造部材の中には、屈曲した形状を有するものが少なくない。そこで、例えば鋼管のような長尺の金属材に対して曲げ加工を施すための様々な技術が開発されている。
【０００４】
例えば、特許文献１、２には、鋼管の一端を把持するとともに当該鋼管をその長手方向に送り出す送出機構と、送り出された鋼管を案内支持する支持機構と、鋼管を局部的に加熱する加熱機構と、鋼管の加熱された部位を冷却する冷却機構と、当該鋼管の他端において当該鋼管を挟持して加熱された鋼管の部位に曲げ荷重を付加する挟持機構と、を備える熱間曲げ加工装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、上記熱間曲げ加工装置において、曲げ加工後の鋼管が目標品質となるように、予め決定された制御パターンに基づいて前記送出機構及び前記挟持機構の駆動が制御されるとともに、加工中の鋼管の変位情報及び／又は温度情報に基づいて前記支持機構、前記加熱機構及び前記冷却機構のうちの少なくとも１つ以上の機構の駆動が制御される。また、特許文献２に記載の技術では、上記熱間曲げ加工装置において、挟持機構であるマニピュレータに作用する荷重及び／又は加速度を測定し、その測定値と目標値との偏差が大きい場合に、警報を発して加工を中断する制御が行われる。
【０００６】
このように、特許文献１、２に記載の技術によれば、加工中の鋼管や挟持機構（マニピュレータ）の状態に基づいて曲げ加工が制御されるため、目標品質が得られるように精度良く曲げ加工を行うことが可能になる。なお、特許文献１、２に記載の技術は、いわゆる３次元熱間曲げ焼き入れ（３ＤＱ：３  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｈｏｔ  Ｂｅｎｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｑｕｅｎｃｈ）技術と呼ばれる技術に関するものである。
【０００７】
また、例えば、特許文献３には、曲げ型と、前記曲げ型の周りを公転可能な締め型と、により鋼管を挟持し、前記締め型を公転させることによって前記パイプを曲げ加工する曲げ加工装置において、前記鋼管の両端に挿入される端末加工用パンチが設けられた曲げ加工装置が開示されている。特許文献３に記載の曲げ加工装置によれば、鋼管の曲げ加工とともに、当該鋼管の端末加工も容易に行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２３５７３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２８７１４号公報
【特許文献３】特開２００６−１５９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、曲げ加工装置を用いて長期間に渡って加工を行ううちに、鋼管と摺動する部位（例えば特許文献１、２に記載の熱間曲げ加工装置における支持機構等）が摩耗し、その寸法が変化してしまうことがある。鋼管と摺動する部位が摩耗すると、当該部位と鋼管との間の隙間が基準値よりも拡大してしまうため、鋼管の意図せぬ変位を引き起こす恐れがあり、加工精度の低下につながる可能性がある。
【００１０】
特に、特許文献１、２に記載されているような３ＤＱ用の熱間曲げ加工装置では、挟持機構としてマニピュレータを用いて鋼管を把持し、曲げ加工を行うため、例えば、特許文献３に記載されているような型に嵌めて鋼管を挟持して曲げ加工を施す曲げ加工装置よりも、加工装置自体の機械的な剛性が比較的低いと考えられる。従って、３ＤＱ用の熱間曲げ加工装置では、鋼管が挟持機構による理想的な挟持位置及び／又は支持機構による理想的な支持位置からずれてしまう可能性が高く、曲げ不足、加熱ムラ、冷却ムラ等が発生しやすく、結果として加工精度が悪化しやすいことが懸念される。そのため、３ＤＱ用の熱間曲げ加工装置では、加工精度向上のために、挟持機構及び／又は支持機構での鋼管の変位に対する対策が非常に重要となる。
【００１１】
この点に関して、特許文献１には、上記のように、鋼管の変位に基づいて熱間曲げ加工装置の駆動を制御する技術が記載されている。当該技術を用いれば、支持機構の摩耗に起因する鋼管の変位を考慮して曲げ加工を行うことができる可能性がある。
【００１２】
しかしながら、特許文献１には、鋼管の変位を測定するための具体的な方法は記載されていない。例えば、特許文献１に示される熱間曲げ加工装置では、金属材に対して実際に曲げ加工が行われるのは、加熱機構によって熱せられた部位である。そのため、加工精度を高めるために、支持機構、加熱機構及び冷却機構は互いに近接して配置されている。加工中の鋼管の変位を精度良く測定するためには、当該変位は、実際に曲げ加工が行われる加熱機構近傍において測定されることが好ましいが、上記のように支持機構、加熱機構及び冷却機構は互いに近接して配置されているために、これらの機構の周辺に測定用の機器を配置することはスペース的に困難である。また、非接触式の変位計を用いたとしても、加熱機構の周辺には、冷却機構における冷却水の飛散や、加熱機構における加熱コイルからの高周波ノイズ等が存在するため、高精度な変位の測定は困難であると考えられる。
【００１３】
また、特許文献２には、上記のように、挟持機構（マニピュレータ）に作用する荷重に基づいて熱間曲げ加工装置の駆動を制御する技術が記載されている。マニピュレータに作用する荷重は、鋼管に負荷される曲げ荷重の反力（加工反力）であるため、当然、当該曲げ荷重を反映したものであり得る。支持機構の摩耗に起因して鋼管が変位すれば、当該鋼管に意図した曲げ荷重が加わらないと考えられるため、マニピュレータにおいて測定される加工反力も低下すると考えられる。従って、当該技術を用いれば、支持機構の摩耗に起因する鋼管の変位を考慮して曲げ加工を行うことができる可能性がある。
【００１４】
しかしながら、特許文献２に記載の技術では、マニピュレータは鋼管の端部を把持しているため、マニピュレータにおいて測定される加工反力と、加工部位において実際に鋼管に作用している荷重との間には誤差が存在する。加工が進むにつれて鋼管は軸方向に送られていくため、当該マニピュレータと加工部位との距離は広がり、この誤差はより大きなものとなる。当該誤差の原因の一つとしては、例えば、マニピュレータに作用する、焼き入れ後の鋼管の弾性変形による荷重が挙げられる。また、曲げ加工の後半に大変形を行う場合には、マニピュレータと加工部位との距離が長いために、マニピュレータは高速で駆動され得る。このような高速駆動時には、マニピュレータの駆動部に高い負荷が掛かり、マニピュレータを構成するアームや減速機等の変形によりマニピュレータの制御点がずれる。その結果、マニピュレータには高荷重が負荷され得る。このような高速駆動に起因してマニピュレータに発生する高荷重も、上記誤差の一因となり得る。
【００１５】
また、マニピュレータにおいて測定される加工反力に基づいて、支持機構の摩耗に起因する鋼管の変位を補正するような曲げ加工を行うためには、支持機構の摩耗量とマニピュレータにおいて測定される加工反力との相関を取る必要がある。しかしながら、上記のように、マニピュレータには、弾性変形による荷重や、自身の高速駆動による荷重等、様々な要因による荷重が複雑に作用し、それらが加工反力の測定値に影響を及ぼすため、上記相関を得ることは容易ではない。支持機構の摩耗量が事前に予測できれば、当該予測値に基づいてマニピュレータによって鋼管に付加する曲げ荷重を補正することができる可能性はあるが、支持機構に生じる摩耗は不均一であるため、その摩耗量を予測することは難しく、このような制御を行うことは困難である。
【００１６】
更に、特許文献３に記載の曲げ加工装置には、曲げ加工を行う曲げ型及び締め型の前段に、鋼管を挟持して支持する支持機構（ワイパ型及び圧力型）が存在する。特許文献３に記載の曲げ加工装置においても、特許文献１、２に記載の熱間曲げ加工装置と同様に、当該支持機構の摩耗により、鋼管の加工精度が低下する恐れがある。しかしながら、特許文献３に記載の技術では、鋼管の状態を測定し、その測定結果に基づいて加工条件を変更する制御自体が行われておらず、上記支持機構における摩耗も当然考慮されていない。
【００１７】
このように、従来、金属材に曲げ加工を施す金属加工装置においては、曲げ加工中に当該金属材を支持する支持機構の摩耗に注目し、当該摩耗に起因する曲げ荷重の変化を高精度に検出する技術については、十分に検討が行われていなかった。
【００１８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、金属材に曲げ加工を施す際に、当該金属材に負荷される曲げ荷重の変化を高精度に検出することが可能な、新規かつ改良された金属加工装置及び金属部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、を備え、前記支持機構には、前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力を測定する測定機構が設けられ、前記支持機構は、基材と測定部材とを有し、前記測定部材は、前記基材の一端よりも前記測定部材の長手方向に突出した突出部を有し、前記測定機構は、前記突出部に生じた歪を測定する、金属加工装置が提供される。
【００２０】
また、当該金属加工装置は、前記支持機構において測定された加工反力に基づいて、前記金属材における曲げ不良の発生を検出する曲げ不良検出部と、曲げ不良が発生した旨の警報を発する警報装置と、を更に備え、前記曲げ不良検出部によって曲げ不良の発生が検出された場合に、前記警報装置が警報を発する、又は、前記金属材に対する曲げ加工のために前記挟持機構の駆動を制御する加工制御部が前記金属材に対する加工を中止してもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、を備え、前記支持機構は、前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力を測定する測定機構と、前記支持機構と前記金属材との間の隙間量を減少させるように前記支持機構を移動させる駆動機構と、前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部と、を更に備え、前記駆動制御部は、前記支持機構において測定された前記加工反力に基づいて、当該加工反力が目標加工反力に追従するように、前記駆動機構の駆動を制御して前記支持機構を移動させる、金属加工装置が提供される。
【００２２】
また、当該金属加工装置は、前記支持機構の後段に設けられ、前記金属材の長手方向における一部位を加熱する加熱機構と、前記加熱機構の後段に設けられ、前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位を冷却する冷却機構と、を更に備え、前記挟持機構によって、前記前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位に対して曲げ荷重が負荷され、前記金属材の曲げ加工が行われてもよい。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、を備える金属加工装置を用いた金属部材の製造方法であって、前記金属加工装置の前記支持機構は、基材と測定部材とを有し、前記測定部材は、前記基材の一端よりも前記測定部材の長手方向に突出した突出部を有しており、前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力を測定する測定機構によって、前記突出部に生じた歪が測定される、金属部材の製造方法が提供される。
【００２４】
また、当該金属部材の製造方法においては、前記支持機構において測定された加工反力に基づいて、前記金属材における曲げ不良の発生が検出され、前記曲げ不良の発生が検出された場合に、前記金属材に対する加工が中止される、又は、曲げ不良が発生した旨の警報が発せられてもよい。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、金属材の長手方向の一部位において前記金属材を支持する支持機構と、前記金属材の他の部位において当該金属材を挟持するとともに前記金属材に曲げ荷重を付加する挟持機構と、を備える金属加工装置を用いた金属部材の製造方法であって、前記支持機構に設けられる測定機構によって、前記金属材に前記曲げ荷重が負荷される際に前記支持機構に作用する加工反力が測定され、前記支持機構に、前記支持機構と前記金属材との間の隙間量を減少させるように前記支持機構を駆動する駆動機構、が設けられ、前記支持機構において測定された前記加工反力に基づいて、当該加工反力が目標加工反力に追従するように、前記駆動機構を介して前記支持機構が駆動される、金属部材の製造方法が提供される。
【００２６】
また、当該金属部材の製造方法においては、前記金属加工装置は、前記支持機構の後段に設けられ、前記金属材の長手方向における一部位を加熱する加熱機構と、前記加熱機構の後段に設けられ、前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位を冷却する冷却機構と、を更に備え、前記挟持機構によって、前記前記金属材の前記加熱機構によって加熱された部位に対して曲げ荷重が負荷されることにより、前記金属材の曲げ加工が行われてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、金属材に曲げ加工を施す際に、当該金属材に負荷される曲げ荷重の変化を高精度に検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る金属加工装置の一構成例を示す図である。
【図２Ａ】図１に示す支持機構のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図２Ｂ】支持機構の他の構成例を示す図である。
【図３】ガイドシューの一構成例を示す図である。
【図４】ガイドシューによる加工反力の測定原理について説明するための説明図である。
【図５】図１に示す制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る金属部材の製造方法のより手順の一例を示すフロー図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る金属加工装置の一構成例を示す図である。
【図８】駆動機構による測定用シューの駆動について説明するための説明図である。
【図９】駆動機構による測定用シューの駆動について説明するための説明図である。
【図１０】図７に示す制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に係る金属加工装置において行われるフィードバック制御の概要を示すブロック線図である。
【図１２】第２の実施形態に係る金属部材の製造方法のより手順の一例を示すフロー図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る金属加工装置の一構成例を示す斜視図である。
【図１４】実験に用いた鋼管の加工形状を示す図である。
【図１５】実験に用いた支持機構の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３０】
（１．第１の実施形態）
（１−１．金属加工装置の構成）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る金属加工装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る金属加工装置の一構成例を示す図である。図１では、第１の実施形態に係る金属加工装置の水平断面を上方から見た様子を示している。なお、図１を含む以下に示す図面では、説明のため、一部の構成部材の大きさを誇張して表現している場合があり、各図面において図示される各構成部材の相対的な大きさは、必ずしも実際の構成部材間における大小関係を正確に表現するものではない。
【００３１】
図１を参照すると、第１の実施形態に係る金属加工装置１０は、金属材１をその長手方向に間欠的に又は連続的に送り出す送出機構１１０と、送り出された金属材１を案内支持する支持機構１２０と、金属材１を局部的に加熱する加熱機構１３０と、加熱された金属材１の部位を冷却する冷却機構１４０と、金属材１を挟持して加熱された金属材１の部位に曲げ荷重を付加する挟持機構１５０と、が、金属材１の長手方向に沿ってこの順に配置されて構成される。また、金属加工装置１０には、送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０の駆動を制御することにより、金属材１を長手方向に移動させながら当該金属材１に対して熱間曲げ加工を施す、制御装置１６０が備えられる。金属加工装置１０は、いわゆる３ＤＱに対応した金属加工装置である。
【００３２】
ここで、以下の説明では、一例として、金属材１が鋼管である場合について説明する。ただし、第１の実施形態はかかる例に限定されず、金属材１は、例えば中実の棒鋼等、棒状の金属材であれば他の部材であってもよい。また、金属材１は、曲げ加工が可能な金属であればよく、その材質は鉄鋼に限定されない。金属材１は、例えば、鉄鋼、特殊鋼の他、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン等、各種の金属であってよい。
【００３３】
（送出機構）
送出機構１１０は、金属材１の一端を把持するとともに、制御装置１６０からの制御により当該金属材１を長手方向に連続的又は間欠的に移動させる。送出機構１１０としては、例えば特許文献１、２に例示される従来の３ＤＱに係る金属加工装置の送出機構と同様のものが用いられてよい。例えば、送出機構１１０は、ＡＣサーボモータ又は油圧サーボモータ等の駆動源や、当該駆動源の回転動力を直線運動に変換するボールねじ等の機械要素から構成され得る。あるいは、送出機構１１０は、油圧シリンダーやエアシリンダー等のシリンダー装置によって構成されてもよい。当該ボールねじや、当該シリンダー装置のピストンロッド等によって金属材１の端部が押圧されることにより、金属材１が長手方向に押し出されることになる。
【００３４】
なお、以下の説明では、送出機構１１０によって金属材１が押し出される方向をｘ軸方向とも呼称する。また、当該ｘ軸方向と互いに直交する２方向をそれぞれｙ軸方向及びｚ軸方向とも呼称する。ｚ軸方向が上下方向に対応する。
【００３５】
（支持機構）
支持機構１２０は、例えば金属材１の長手方向の一部位において当該金属材１の外周を覆うように配置されるガイドシューによって構成され、当該金属材１を案内支持する。第１の実施形態では、支持機構１２０に、自身に作用する荷重を検出する測定機構が備えられる。つまり、支持機構１２０は、金属材に負荷される曲げ荷重によって当該支持機構１２０に作用する反力（すなわち加工反力）を測定する機能を有する。支持機構１２０によって測定された加工反力（測定加工反力）の値は、制御装置１６０に送信される。
【００３６】
後述するように、金属加工装置１０では、実際に金属材１に対して曲げ加工が施されるのは、加熱機構１３０によって加熱された部位である。そのため、加工精度を向上させるために、支持機構１２０は、加熱機構１３０に近接して配置される。従って、支持機構１２０において測定される加工反力は、金属材１に負荷される曲げ荷重をより正確に反映したものであると言える。実際、実施例として下記表２に示すように、本発明者らによる検討の結果、支持機構１２０と金属材１との隙間量と、支持機構１２０において検出された加工反力と、加工後の金属材１における寸法誤差との間には高い相関があることが分かった。これは、支持機構１２０において加工反力を測定することにより、支持機構１２０の摩耗に起因する曲げ荷重の低下を高精度に検出することが可能になることを示している。つまり、第１の実施形態によれば、支持機構１２０において測定される加工反力に基づいて、金属材１に負荷される曲げ荷重の変化、及び当該曲げ荷重の変化に伴う金属材１の加工精度の変化を、高精度に検出することが可能になる。
【００３７】
具体的には、第１の実施形態では、金属加工装置１０に、支持機構１２０による測定加工反力と、加工後の金属材１における寸法誤差との相関についての情報が少なくとも格納された、加工反力ＤＢ１７０が設けられる。測定加工反力と寸法誤差との相関は、金属材１の材質（鋼管の炭素濃度等）、形状（鋼管の管径等）、送り速度、曲げ量（屈曲部の半径Ｒ）等の加工条件に応じて変化し得るため、当該相関は、例えば製品ごと、加工部位ごとに事前に取得され、加工反力ＤＢ１７０に保存されている。制御装置１６０は、当該加工反力ＤＢ１７０を参照することにより、現在加工中の製品及び部位に対応する測定加工反力と寸法誤差との相関に基づいて、測定加工反力が、寸法誤差が許容範囲に収まるような妥当な値であるかどうかを判定する機能を有する。
【００３８】
制御装置１６０は、測定加工反力が、許容される寸法誤差に応じて決定される所定のしきい値以下である場合には、曲げ不良が発生している又は発生する恐れがあると判定する。また、制御装置１６０は、測定加工反力が、当該所定のしきい値よりも大きい場合には、曲げ不良が発生していないと判定する。金属加工装置１０では、当該判定結果に基づいて、例えば加工を中止したり、警報を発したりといった、曲げ不良の発生を抑制するような所定のアクションが実行され得る。
【００３９】
なお、支持機構１２０のより詳細な構成については、下記（１−２．支持機構の構成）で改めて説明する。また、制御装置１６０のより詳細な機能については、下記（１−３．制御装置の機能）で改めて説明する。
【００４０】
（加熱機構）
加熱機構１３０は、例えば長手方向の一部位において金属材１の外周を覆うように配置される加熱コイルによって構成され、金属材１を局部的に加熱する。制御装置１６０からの制御により当該加熱コイルに高周波電流が印加されることにより、金属材１が局部的に加熱されることとなる。なお、加熱機構１３０としては、例えば特許文献１、２に例示される従来の３ＤＱに係る金属加工装置の加熱機構と同様のものが用いられてよい。
【００４１】
（冷却機構）
冷却機構１４０は、例えば長手方向の一部位において金属材１の外周を覆うように配置される水冷ジャケットによって構成され、金属材１の加熱機構１３０によって加熱された部位を冷却する。あるいは、冷却機構１４０は、金属材に対して冷却媒体を噴霧するノズルによって構成されてもよい。制御装置１６０からの制御により、冷却ジャケット及び／又はノズルへの冷却媒体の供給が適宜制御されることにより、金属材１の冷却が行われる。なお、冷却機構１４０としては、例えば特許文献１、２に例示される従来の３ＤＱに係る金属加工装置の冷却機構と同様のものが用いられてよい。
【００４２】
（挟持機構）
挟持機構１５０は、例えば産業用ロボットのマニピュレータによって構成され、金属材１の送出機構１１０によって把持される端部とは逆側の端部を挟持するとともに、当該金属材１に対して曲げ荷重を付加する。第１の実施形態では、挟持機構１５０を構成するマニピュレータは、少なくとも６自由度を有するように構成されており、金属材１に対して、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に対する荷重と、これら３軸周りの回転方向への荷重を与えることができる。従って、金属加工装置１０によれば、金属材１に対する３次元の曲げ加工が実現され得る。ただし、挟持機構１５０の構成はかかる例に限定されず、挟持機構１５０は、金属材１に対して所定の方向に曲げ荷重を付加可能であれば、他の構成であってもよい。挟持機構１５０としては、例えば特許文献１、２に例示される従来の３ＤＱに係る金属加工装置の挟持機構と同様のものが用いられてよい。
【００４３】
金属加工装置１０では、以上説明した送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０の駆動が、制御装置１６０によって互いに連動して制御されることにより、金属材１が所望の形状に加工される。具体的には、制御装置１６０によって、送出機構１１０によって長手方向に送り出した金属材１を支持機構１２０で案内支持しながら、加熱機構１３０によって局部的に加熱し、加熱された金属材１の部位に挟持機構１５０によって曲げ荷重を付加し、その直後に冷却機構１４０によって金属材１の加熱された部位が冷却されるように、金属加工装置１０を構成する各機構が制御される。
【００４４】
このように、金属加工装置１０において、実際に金属材１に対して曲げ加工が施されるのは、加熱機構１３０に対応する位置である。従って、金属加工装置１０においては、加工精度を向上させるために、加熱機構１３０と、加熱機構１３０の前段に設けられる支持機構１２０と、加熱機構１３０の後段に設けられる冷却機構１４０と、は、できるだけ近接して配置される。
【００４５】
以上、図１を参照して、第１の実施形態に係る金属加工装置１０の構成について説明した。
【００４６】
ここで、金属加工装置１０では、長期間に渡って加工を行ううちに、支持機構１２０を構成するガイドシューの内壁が、金属材１と摺動することにより摩耗してしまうことがある。ガイドシューの内壁が摩耗すると、当該ガイドシューと金属材１との間の隙間が基準値よりも拡大してしまい、金属材１が本来の位置から変位し、曲げ荷重が目標値よりも低下してしまう恐れがある。曲げ荷重が低下すれば、加工精度が悪化し、曲げ不良の発生につながる。
【００４７】
これに対して、従来、例えば特許文献１、２には、第１の実施形態に係る金属加工装置１０と同様の３ＤＱに係る金属加工装置において、金属材の加工精度を向上させる技術が記載されている。例えば、特許文献１には、鋼管の変位を測定し、当該変位量に応じて加工装置の駆動を制御する技術が記載されている。また、例えば、特許文献２には、鋼管に対して曲げ荷重を付加する機構（第１の実施形態における挟持機構１５０に対応する）において測定された加工反力に基づいて加工装置の駆動を制御する技術が記載されている。
【００４８】
本発明者らは、特許文献１、２に記載の技術を適用することにより、上記のような支持機構１２０の摩耗に起因する加工精度の低下に対応することができるかどうかについて検討を行った。
【００４９】
特許文献１に記載の技術を適用する場合には、摩耗に伴う支持機構１２０における金属材１の変位を、高精度に測定することが必要となる。しかしながら、上記のように、金属加工装置１０においては、支持機構１２０、加熱機構１３０及び冷却機構１４０は、互いに近接して配置される。従って、支持機構１２０における金属材１の変位を測定するための機器を、当該支持機構１２０の近傍に配置することはスペース的に困難である。また、非接触式の変位計を用いたとしても、支持機構１２０周辺には、加熱機構１３０における加熱コイルからの高周波ノイズや、冷却機構１４０における冷却水の飛散等が存在し得るため、高精度な変位の測定は困難であると考えられる。
【００５０】
また、特許文献２に記載の技術については、挟持機構１５０において測定される加工反力が、金属材１に負荷される曲げ荷重を精度良く反映しているものであれば、当該加工反力の低下量に応じて、支持機構１２０における摩耗量や、当該摩耗に起因する曲げ荷重の低下量を検出できるはずである。しかしながら、上記のように、金属材１に対して実際に曲げ加工が行われるのは、加熱機構１３０によって熱せられた部位である。装置の構成上、挟持機構１５０と金属材１の加工部位とは互いに離れた位置に存在しているため、挟持機構１５０において測定される加工反力と、加工部位において実際に金属材１に作用している曲げ荷重との間には誤差が存在する。当該誤差は、例えば、金属材１の焼き入れ後の弾性変形によって挟持機構１５０に作用する荷重や、挟持機構１５０自身の駆動に起因して挟持機構１５０に作用する荷重等、多様な要因によるものであるため、当該誤差を精度良く補正することは困難である。また、支持機構１２０の摩耗は不均一に進行するものであるため、支持機構１２０の摩耗量を事前に予測することも難しい。
【００５１】
このように、特許文献１、２に記載の技術では、曲げ加工中における支持機構１２０の摩耗に注目し、当該摩耗に起因する曲げ荷重の変化を高精度に検出する技術については、十分に検討が行われていなかったと言える。
【００５２】
一方、上述したように、第１の実施形態では、支持機構１２０自身が加工反力を測定する機能を有する。上記のように、支持機構１２０は、加熱機構１３０に近接して配置されるため、金属材１の加工部位の近くに位置している。従って、支持機構１２０において測定される加工反力は、挟持機構１５０において測定される加工反力よりも、金属材１に負荷される曲げ荷重をより正確に反映したものであると言える。例えば、実施例として下記表２に示すように、支持機構１２０と金属材１との隙間量と、支持機構１２０による測定加工反力と、加工後の金属材１における寸法誤差との間には高い相関が存在する。このように、第１の実施形態によれば、支持機構１２０において加工反力を測定することにより、支持機構１２０の摩耗に起因する曲げ荷重の低下を高精度に検出することが可能になる。また、曲げ荷重の低下に伴う加工精度の低下（すなわち曲げ不良の発生）を高精度に検出することができる。
【００５３】
更に、第１の実施形態では、金属加工装置１０において、曲げ荷重の低下を検出した結果、例えば寸法誤差が許容範囲から外れていると判断された場合には、加工を中断したり、警報を発したりといった、曲げ不良の発生を抑制するための所定のアクションが行われ得る。これにより、曲げ不良の発生が好適に抑制され得る。
【００５４】
なお、曲げ不良の検出に応じて警報が発せられる場合には、金属加工装置１０には、例えば、スピーカ等の音声出力装置及び／又はランプ等の表示装置によって構成される警報装置が設けられ得る。曲げ不良の発生が検出された場合には、当該警報装置が駆動され、音及び／又は光等によって、曲げ不良が発生した旨の警報が発せられ得る。
【００５５】
（１−２．支持機構の構成）
図２Ａを参照して、支持機構１２０の構成についてより詳細に説明する。図２Ａは、図１に示す支持機構１２０のＡ−Ａ断面における断面図である。図２Ａでは、金属材１が断面形状が円形の鋼管である場合における支持機構１２０の一構成例を示している。
【００５６】
図２Ａを参照すると、支持機構１２０は、複数のガイドシュー１２１によって構成される。各ガイドシュー１２１は、所定の厚みの側壁を有する円筒を円周方向における所定の角度の分切り出した形状を有しており、複数のガイドシュー１２１が、金属材１の外周を長手方向に覆うように配置される。
【００５７】
図示する例では、４つのガイドシュー１２１によって支持機構１２０が構成されているが、支持機構１２０を構成するガイドシュー１２１の数はかかる例に限定されず、任意であってよい。ただし、後述するように、ガイドシュー１２１には測定機構（例えば歪みゲージ）が搭載され、金属材１の押圧による当該ガイドシュー１２１の変形量に応じた加工反力が測定され得る。従って、ガイドシュー１２１は、少なくとも測定したい加工反力の方向に当該ガイドシュー１２１が位置するように、その配置及び数が設定され得る。例えば、金属材１の曲げ加工が所定の平面内で行われる場合であれば、当該平面内に少なくとも１つのガイドシュー１２１が存在するように、支持機構１２０が構成され得る。
【００５８】
図２Ａでは、金属材１と各ガイドシュー１２１との隙間を誇張して図示しているが、実際には、当該隙間は、金属材１の移動及び支持がともに適切に行われるように適宜調整されている。例えば、当該隙間が小さ過ぎると、金属材１がガイドシュー１２１の内壁と摺動してしまい、金属材１の軸方向への円滑な移動が妨げられる可能性がある。一方、当該隙間が大き過ぎると、金属材１の中心軸の位置が安定しないため、加工時に所望の曲げ荷重を付加することが困難になる可能性がある。従って、当該隙間は、金属材１の移動及び支持がともに適切に行われるように適宜調整されている。
【００５９】
なお、支持機構１２０の構成は図２Ａに示す例に限定されず、支持機構１２０は、金属材１の形状に応じて適宜構成されてよい。例えば、図２Ｂは、支持機構１２０の他の構成例を示す図である。図２Ｂは、図２Ａと同様に、図１に示すＡ−Ａ断面に対応する断面図であるが、図２Ｂでは、金属材１が断面形状が矩形の鋼管である場合における支持機構１２０の一構成例を示している。
【００６０】
図２Ｂに示すように、金属材１が断面形状が矩形の鋼管である場合には、例えば、当該金属材１の断面の４辺のそれぞれに対して、矩形の形状を有するガイドシュー１２１が配置される。金属材１が断面形状が矩形の鋼管である場合であっても、図２Ａに示す例と同様に、少なくとも測定したい加工反力の方向にガイドシュー１２１が位置するように、当該ガイドシュー１２１の配置及び数が設定され得る。
【００６１】
図３を参照して、ガイドシュー１２１の構成についてより詳細に説明する。図３は、ガイドシュー１２１の一構成例を示す図である。図３では、一例として、図２Ｂに示す矩形のガイドシュー１２１の構成を図示している。
【００６２】
図３を参照すると、ガイドシュー１２１は、略長方形形状の基材１２２の表面に、板状の測定部材１２３が取り付けられて構成される。基材１２２は、例えば鋼材等の比較的剛性の高い材料によって形成される。一方、測定部材１２３は、例えば樹脂等の比較的剛性の低い材料によって形成される。
【００６３】
測定部材１２３は、その長手方向の長さが、基材１２２の長手方向の長さよりも長くなるように構成されている。そして、ガイドシュー１２１は、その長手方向の一端において、測定部材１２３の端が、基材１２２の端よりも突出するように構成される。これにより、測定部材１２３の基材１２２の端よりも突出している突出部１２４は、片持ち梁として機能し得る。
【００６４】
測定部材１２３の表面（基材１２２が取り付けられる面とは逆側の面）上の、測定部材１２３の突出部１２４に対応する領域には、長手方向に沿って歪みゲージ１２５が設けられる。当該歪みゲージ１２５は、支持機構１２０に設けられる測定機構の一例である。歪みゲージ１２５により、測定部材１２３の突出部１２４の変形量及び、測定部材１２３に作用した荷重が測定され得る。
【００６５】
更に、測定部材１２３の表面には、測定部材１２３の長手方向の両端に対応する部位に、表面方向に向かって突起する突起部１２６が設けられる。後述する図４に示すように、ガイドシュー１２１は、測定部材１２３の表面が金属材１と対向するように配置されるため、突起部１２６が設けられることにより、金属材１が曲げられて測定部材１２３と接触する際に、金属材１が当該突起部１２６と接触し、歪みゲージ１２５とは接触しないこととなるため、歪みゲージ１２５の破損が防止される。
【００６６】
図４は、ガイドシュー１２１による加工反力の測定原理について説明するための説明図である。図４では、図１に示す構成のうち、支持機構１２０及び金属材１のみを抜き出して図示している。
【００６７】
ここで、第１の実施形態では、支持機構１２０は、図３に示すような加工反力の測定機能を有するガイドシュー１２１と、測定機能を有しないガイドシューと、によって構成されてよい。加工反力を測定したい方向にだけ測定機能を有するガイドシュー１２１が配置されれば十分だからである。以下の説明では、区別のため、測定機能を有するガイドシュー１２１のことを測定用シュー１２１とも呼称し、測定機能を有しないガイドシューのことを固定シューとも呼称する。固定シューは、金属材１を案内及び支持する機能を果たせばよいため、例えば略長方形の鋼材等であってよい。
【００６８】
図４に示す例では、支持機構１２０において、金属材１をｙ軸方向において挟むように２つのガイドシューが配置されているが、ｙ軸の正方向に測定用シュー１２１が配置されており、ｙ軸の負方向には固定シュー１２７が配置されている。つまり、図４に示す構成は、金属材１がｙ軸の正方向に曲げられた際の加工反力を測定するためのものである。
【００６９】
図４に示すように、測定用シュー１２１及び固定シュー１２７は、その長手方向が金属材１の長手方向と略平行になるように配置される。このとき、測定用シュー１２１は、測定部材１２３の表面が金属材１と対向するように、かつ、測定部材１２３の片持ち梁として機能する突出部１２４が、金属材１が送り出される方向（すなわちｘ軸の正方向）に位置するように配置される。
【００７０】
この状態で、金属材１に対して、金属材１をｙ軸の正方向に曲げる加工が行われたとすると、変形した金属材１が、測定用シュー１２１のｘ軸の正方向の端部、すなわち、測定用シュー１２１の測定部材１２３の突出部１２４と接触し、当該突出部１２４がｙ軸の正方向に押圧され、当該方向に変形する。図３に示すように、突出部１２４には歪みゲージ１２５が設けられているため、当該突出部１２４の変形量、及び、当該突出部１２４に加えられた荷重（すなわち加工反力）が検出され得る。
【００７１】
このように、図４に示す構成であれば、金属材１がｙ軸の正方向に曲げられた際の加工反力が、当該ｙ軸の正方向に配置された測定用シュー１２１によって測定されることとなる。金属材１が他の方向に曲げられた際の加工反力を測定したい場合であれば、その方向にも同様に測定用シュー１２１を配置すればよい。
【００７２】
以上、支持機構１２０の構成、及び支持機構１２０を構成するガイドシュー１２１（測定用シュー１２１）の構成について詳細に説明した。なお、図３に示す測定用シュー１２１の構成はあくまで一例であり、測定用シュー１２１の構成はかかる例に限定されない。測定用シュー１２１は、金属材１を案内支持するとともに、自身に作用する荷重を測定可能に構成されればよく、その構成は任意であってよい。例えば、上述した構成例では、測定用シュー１２１における荷重測定機構として歪みゲージ１２５が用いられていたが、当該荷重測定機構としては、例えば圧電素子等、歪みゲージ１２５以外の他の力センサが用いられてもよい。
【００７３】
（１−３．制御装置の機能）
図５を参照して、図１に示す制御装置１６０の機能構成について説明する。図５は、図１に示す制御装置１６０の機能構成を示すブロック図である。図５では、説明のため、制御装置１６０とともに、加工反力ＤＢ１７０も併せて図示している。
【００７４】
制御装置１６０は、支持機構１２０による測定加工反力に基づいて、金属材１における曲げ不良の発生を検出する。制御装置１６０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｏｃｅｓｓｏｒ）等の各種のプロセッサ、又は、当該プロセッサが搭載された情報処理装置等である。制御装置１６０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って動作されることにより、上述した制御装置１６０の機能が実現され得る。
【００７５】
図５を参照すると、制御装置１６０は、その機能として、曲げ不良判定部１６１を有する。なお、図示は省略するが、制御装置１６０は、その機能として、金属材１を所望の形状に曲げ加工するために、金属加工装置１０の送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０の駆動を適宜制御する加工制御部も有する。制御装置１６０における当該加工制御部の機能は、一般的な既存の３ＤＱに係る金属加工装置における機能と同様であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００７６】
曲げ不良判定部１６１は、支持機構１２０による測定加工反力と、当該測定加工反力と加工後の金属材１における寸法誤差との相関から定められるしきい値とを比較することにより、金属材１における曲げ不良の発生の有無を判定する。
【００７７】
具体的には、曲げ不良判定部１６１には、支持機構１２０から、測定加工反力についての情報が入力される。支持機構１２０における加工反力の測定は、曲げ加工中に所定のタイミングで随時実行されてよく、曲げ不良判定部１６１には、当該測定タイミングに応じて、所定のタイミングで随時測定加工反力についての情報が入力されてよい。
【００７８】
また、曲げ不良判定部１６１は、加工反力ＤＢ１７０にアクセス可能に構成されている。加工反力ＤＢ１７０には、支持機構１２０による測定加工反力と、加工後の金属材１における寸法誤差と、の相関についての情報が、製品ごと、加工部位ごとに対応付けられて格納されている（下記表１を参照）。また、加工反力ＤＢ１７０には、正常な加工を行うための加工反力の目標値（目標加工反力）についての情報も併せて格納されている。下記表１に示す例では、加工反力ＤＢ１７０には、製品ごと、加工部位ごとにおける、目標加工反力に対する測定加工反力の割合についての情報が格納されている。曲げ不良判定部１６１は、加工反力ＤＢ１７０を参照することにより、寸法誤差が許容範囲を超えると考えられる測定加工反力の値を、曲げ不良発生のしきい値として設定し、測定加工反力と当該しきい値とを比較することにより、曲げ不良の発生を検出する。
【００７９】
例えば、曲げ不良判定部１６１は、加工反力ＤＢ１７０を参照することにより、現在加工中の製品及び加工部位においては、測定加工反力が目標加工反力から３０％低下した場合に、寸法誤差が許容範囲を超える旨の情報を得ることができる。この場合、曲げ不良判定部１６１は、目標加工反力よりも３０％低い値を曲げ不良の判定のしきい値として設定し、支持機構１２０による測定加工反力と、当該しきい値との比較を行う。
【００８０】
なお、当該目標加工反力としては、予め計算された、対象としている曲げ加工を行う際に金属材１に負荷されるべき適切な荷重値が用いられる。当該適切な荷重値は、金属材１の材質（鋼管の炭素濃度等）、形状（鋼管の管径等）、送り速度、曲げ量（屈曲部の半径Ｒ）等に応じて決定され得るため、これらの加工条件が定まっていれば、シミュレーションによって事前に計算することが可能である。
【００８１】
支持機構１２０による測定加工反力が、上記しきい値よりも大きい場合には、寸法誤差は許容範囲内であると考えられるため、曲げ不良判定部１６１は、曲げ不良は発生していないと判定する。一方、支持機構１２０による測定加工反力が、上記しきい値以下である場合には、寸法誤差が許容範囲を超えている又は超える危険性が高いと考えられるため、曲げ不良判定部１６１は、曲げ不良が発生していると判定する。曲げ不良判定部１６１による曲げ不良発生の判定処理は、曲げ加工中に、支持機構１２０によって加工反力が測定される度に随時実行され得る。
【００８２】
曲げ不良判定部１６１は、判定結果を、例えば金属加工装置１０に設けられている警報装置や、送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０の駆動を制御する加工制御部（図示せず。）等に提供する。当該判定結果に基づいて、例えば警報装置において警報が発せられたり、加工制御部によって加工が中止されたりする。
【００８３】
なお、曲げ不良判定部１６１は、曲げ不良の発生の判定に用いるしきい値を適宜設定することにより、曲げ不良の発生の危険性を検出してもよい。例えば、しきい値が、実際に曲げ不良が発生すると考えられる値よりも高い値に設定されてもよい。これにより、曲げ不良が発生しそうになった段階で、警報が発せられたり、加工が中止されたりといった所定のアクションが実行され得るため、曲げ加工の発生を未然に防止することが可能になる。
【００８４】
加工反力ＤＢ１７０は、例えば、ＨＤＤ等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等の、各種の情報を記憶可能な記憶装置によって構成される。加工反力ＤＢ１７０には、例えば下記表１に示すような、支持機構１２０による測定加工反力と、加工後の金属材１における寸法誤差と、の相関についての情報が少なくとも格納されている。当該相関は、金属材１の材質（鋼管の炭素濃度等）、形状（鋼管の管径等）、送り速度、曲げ量（屈曲部の半径Ｒ）等の加工条件に応じて変化し得るため、当該相関は、例えば製品ごと、加工部位ごとに事前に取得され、加工反力ＤＢ１７０に格納される。
【００８５】
また、加工反力ＤＢ１７０には、下記表１に示すように、支持機構１２０と金属材１との間の隙間量と、支持機構１２０による測定加工反力と、の相関についての情報が併せて格納されていてもよい。当該相関は、後述する第２の実施形態における金属加工装置２０の駆動制御に用いられるものであるため、ここではその詳細についての説明は省略する。以上説明した第１の実施形態における制御のみを行う場合であれば、加工反力ＤＢ１７０には、当該隙間量についての情報は含まれなくてもよい。
【００８６】
【表１】
0006497172.tif 000002
【００８７】
以上、図５を参照して、図１に示す制御装置１６０の機能構成について説明した。以上説明したように、第１の実施形態によれば、支持機構１２０による測定加工反力に基づいて、金属材１における曲げ不良の発生又は曲げ不良の発生の危険性が検出される。上記（１−１．金属加工装置の構成）で説明したように、金属加工装置１０においては、支持機構１２０は、金属材１の加工部位の近傍に位置しているため、支持機構１２０による測定加工反力は、例えば挟持機構１５０等他の部位において測定される加工反力よりも、金属材１に負荷される曲げ荷重をより正確に反映したものであると言える。従って、支持機構１２０による測定加工反力を用いて曲げ不良の発生を判定することにより、曲げ不良の発生を高精度に検出することが可能になる。
【００８８】
（１−４．金属部材の製造方法）
図６を参照して、第１の実施形態に係る金属部材の製造方法について説明する。図６は、第１の実施形態に係る金属部材の製造方法のより手順の一例を示すフロー図である。なお、図６に示す処理手順は、以上説明した金属加工装置１０において実行される金属部材の製造方法に対応している。
【００８９】
図６を参照すると、第１の実施形態に係る金属部材の製造方法では、まず、金属材１に対する曲げ加工中に、支持機構１２０において加工反力が測定される（ステップＳ１０１）。なお、当該曲げ加工としては、一般的な既存の３ＤＱに係る加工と同様の加工が行われるため、当該曲げ加工を行うための具体的な処理手順についての説明は省略する。
【００９０】
次に、支持機構１２０による測定加工反力が所定のしきい値と比較される（ステップＳ１０３）。当該しきい値としては、図５に示す加工反力ＤＢ１７０に格納されている、支持機構１２０による測定加工反力と加工後の金属材１における寸法誤差との相関についての情報に基づいて、当該寸法誤差が許容範囲を超える又は超える危険性が高いと考えられる加工反力の値が設定される。なお、ステップＳ１０３に示す処理は、図５に示す曲げ不良判定部１６１によって実行され得る。
【００９１】
ステップＳ１０３で測定加工反力がしきい値よりも大きいと判断された場合には、加工後の金属材１に生じる寸法誤差は許容範囲内である、すなわち、曲げ不良は生じないと考えられる。従って、この場合には、ステップＳ１０１に戻り、次の測定タイミングで、支持機構１２０によって加工反力が測定されるまで待機する。
【００９２】
一方、ステップＳ１０３で測定加工反力がしきい値以下であると判断された場合には、加工後の金属材１に生じる寸法誤差は許容範囲を超える又は超える危険性が高い、すなわち曲げ不良が生じ得ると考えられる。従って、この場合には、ステップＳ１０５に進み、加工中止又は警報等の、曲げ不良の発生を抑制するための所定のアクションが実行される。
【００９３】
以上、図６を参照して、第１の実施形態に係る金属部材の製造方法について説明した。
【００９４】
（２．第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、支持機構において加工反力が測定されるが、その後の処理が異なる。第２の実施形態では、金属加工装置において、支持機構による測定加工反力に基づいて、当該測定加工反力が目標加工反力に追従するようなフィードバック制御が行われる。具体的には、第２の実施形態では、支持機構のガイドシュー（測定用シュー）が駆動可能に構成され、当該支持機構の摩耗に起因して低下した加工反力を補うように、当該測定用シューの駆動が制御される。
【００９５】
ここで、第２の実施形態に係る金属加工装置は、図１に示す第１の実施形態に係る金属加工装置１０に対して、支持機構１２０のガイドシュー１２１（測定用シュー１２１）に駆動機構が追加されたものに対応する。また、第２の実施形態に係る金属加工装置には、第１の実施形態に係る制御装置１６０に代わって、金属加工装置の曲げ加工に係る制御を行うとともに当該駆動機構の駆動を制御する機能を有する制御装置２６０が備えられる。第２の実施形態に係る金属加工装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る金属加工装置１０と略同様であるため、以下の第２の実施形態についての説明では、第１の実施形態と重複する事項についてはその記載を省略し、第１の実施形態との相違点について主に説明を行う。
【００９６】
（２−１．金属加工装置の構成）
図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る金属加工装置の構成について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る金属加工装置の一構成例を示す図である。図７では、第２の実施形態に係る金属加工装置の水平断面を上方から見た様子を示している。
【００９７】
図７を参照すると、第２の実施形態に係る金属加工装置２０は、金属材１をその長手方向に間欠的に又は連続的に送り出す送出機構１１０と、送り出された金属材１を案内支持する支持機構２２０と、金属材１を局部的に加熱する加熱機構１３０と、加熱された金属材１の部位を冷却する冷却機構１４０と、金属材１を挟持して加熱された金属材１の部位に曲げ荷重を付加する挟持機構１５０と、が、金属材１の長手方向に沿ってこの順に配置されて構成される。また、金属加工装置２０には、金属加工装置２０の駆動を制御する制御装置２６０、及び加工反力ＤＢ１７０が備えられる。
【００９８】
ここで、送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０、並びに加工反力ＤＢ１７０は、第１の実施形態で説明したものと同様であるため、その詳細な説明は省略する。また、制御装置２６０は、送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０の駆動を制御することにより、金属材１を長手方向に移動させながら当該金属材１に対して熱間曲げ加工を施す機能を有するが、当該機能も第１の実施形態に係る制御装置１６０が有する機能と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
支持機構２２０は、例えば金属材１の長手方向の一部位において当該金属材１の外周を覆うように配置されるガイドシューによって構成され、当該金属材１を案内支持する。なお、第２の実施形態では、支持機構２２０を構成するガイドシューとしては、第１の実施形態と同様に、図３に示す測定用シュー１２１が用いられる。従って、第２の実施形態においても、測定用シュー１２１によって、より正確に加工反力を測定することが可能になる。また、当該測定用シュー１２１の配置位置及び配置数が加工反力の測定方向を考慮して適宜設定されてよいことや、測定用シュー１２１及び固定シュー１２７が組み合わされて支持機構２２０が構成されてよいことも、第１の実施形態と同様であってよい。
【０１００】
第２の実施形態では、支持機構２２０に、測定用シュー１２１を駆動するための駆動機構（図示せず）が設けられる。当該駆動機構は、例えばモータ等の動力源を有するアクチュエータによって構成され、測定用シュー１２１を所定の方向に移動させる機能を有する。第２の実施形態では、制御装置２６０は、上述した送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０の駆動を制御する機能とともに、支持機構２２０における測定用シュー１２１の駆動を制御する機能を有する。なお、制御装置２６０の機能については、下記（２−２．制御装置の機能）で詳しく説明する。
【０１０１】
図８及び図９は、駆動機構による測定用シュー１２１の駆動について説明するための説明図である。図８及び図９では、図７に示す構成のうち、支持機構２２０及び金属材１のみを抜き出して図示している。
【０１０２】
例えば、支持機構２２０の駆動機構（図示せず）は、図８に示すように、測定用シュー１２１を、金属材１の方向に対して並進駆動させるように構成される。測定用シュー１２１が並進駆動可能に構成されることにより、測定用シュー１２１の摩耗により測定用シュー１２１と金属材１との隙間が拡大して加工反力が低下した場合に、測定用シュー１２１と金属材１との隙間を減少させるように当該測定用シュー１２１を移動させることができるため、加工反力を適切な値に補正することが可能になる。例えば、一般的に想定され得る条件として、並進方向へのストロークが１（ｍｍ）以下、駆動速度が８００（ｍｍ／ｓ）程度、加工時に負荷され得る荷重が５（ｋＮ）程度とすれば、駆動機構は、ボールねじ等の一般的な直動機構を用いて実現可能である。
【０１０３】
また、例えば、支持機構２２０の駆動機構（図示せず）は、図９に示すように、測定用シュー１２１を、水平面内（ｘ−ｙ平面内）で回転駆動させるように構成される。測定用シュー１２１が回転駆動可能に構成されることにより、測定用シュー１２１の摩耗により測定用シュー１２１と金属材１との隙間が拡大して加工反力が低下した場合に、測定用シュー１２１と金属材１との隙間を減少させるように当該測定用シュー１２１を移動させることができるため、加工反力を適切な値に補正することが可能になる。例えば、一般的に想定され得る条件として、回転方向（傾き方向）へのストロークが±０．５（度）、駆動速度が７０（ｒｐｍ）程度、加工時に負荷され得るトルクが１（ｋＮ・ｍ）程度とすれば、駆動機構は、一般的な高出力トルクモータと適切な減速比を有する減速機を組み合わせることによって実現可能である。
【０１０４】
第２の実施形態では、支持機構２２０は、上記の並進駆動機構のみを有していてもよいし、上記の回転駆動機構のみを有していてもよいし、両者を有していてもよい。支持機構２２０の駆動機構は、制御装置２６０からの制御により、支持機構２２０による測定加工反力が目標加工反力に追従するように、測定用シュー１２１を並進駆動及び／又は回転駆動させる。この際の駆動量（並進及び／又は回転の移動量）は、加工反力ＤＢ１７０に格納されている、支持機構２２０と金属材１との間の隙間量と、測定加工反力と、の相関に基づいて決定され得る。このような支持機構２２０の駆動制御が行われることにより、支持機構２２０の摩耗に起因して加工反力が低下した場合であっても、その低下分を補うように支持機構２２０が駆動されることとなり、曲げ不良の発生を抑制することができる。
【０１０５】
以上、図７を参照して、第２の実施形態に係る金属加工装置２０の構成について説明した。以上説明したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、支持機構２２０に加工反力を測定する測定機能が設けられることにより、曲げ加工中における曲げ荷重の変化をより正確に測定することが可能になる。また、第２の実施形態では、支持機構２２０による測定加工反力に基づいて、当該測定加工反力が目標加工反力に追従するようなフィードバック制御が行われる。従って、曲げ不良の発生を抑制することが可能になる。
【０１０６】
なお、例えば上記特許文献１に記載の技術においても、第２の実施形態における支持機構２２０に対応する機構が駆動可能に構成されており、加工中の鋼管の変位情報及び／又は温度情報に基づいて当該支持機構の駆動が制御されることが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、当該支持機構は、鋼管の捩じりを補助するような鋼管の軸周りの回転駆動しかすることができない。従って、特許文献１に記載の技術では、支持機構の摩耗に起因する曲げ不足を補うように支持機構を駆動させることはできない。一方、第２の実施形態では、支持機構２２０が、並進駆動及び／又は回転駆動可能に構成される。従って、曲げ方向を含む平面内で支持機構２２０を駆動させることができるため、支持機構の摩耗に起因する曲げ不足を補うような駆動制御が可能になる。
【０１０７】
（２−２．制御装置の機能）
図１０を参照して、図７に示す制御装置２６０の機能構成について説明する。図１０は、図７に示す制御装置２６０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１０では、説明のため、制御装置２６０とともに、支持機構１２０のガイドシュー１２１を駆動する駆動機構２２８と、加工反力ＤＢ１７０と、を併せて図示している。
【０１０８】
制御装置２６０は、支持機構１２０による測定加工反力に基づいて、当該測定加工反力が目標加工反力に追従するように、支持機構２２０の駆動を制御する。制御装置２６０は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等の各種のプロセッサ、又は、当該プロセッサが搭載された情報処理装置等である。制御装置２６０を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って動作されることにより、上述した制御装置２６０の機能が実現され得る。
【０１０９】
図１０を参照すると、制御装置２６０は、その機能として、制御量算出部２６１と、駆動制御部２６２と、を有する。なお、図示は省略するが、制御装置２６０は、その機能として、金属材１を所望の形状に曲げ加工するために、金属加工装置２０の送出機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０及び挟持機構１５０の駆動を適宜制御する加工制御部も有する。制御装置２６０における当該加工制御部の機能は、一般的な既存の３ＤＱに係る金属加工装置における機能と同様であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【０１１０】
制御量算出部２６１は、支持機構１２０による測定加工反力に基づいて、ガイドシュー１２１を駆動させる際の制御量（ガイドシュー１２１の移動量）を算出する。具体的には、制御量算出部２６１には、支持機構２２０から、測定加工反力についての情報が入力される。支持機構２２０における加工反力の測定は、曲げ加工中に所定のタイミングで随時実行されてよく、制御量算出部２６１には、当該測定タイミングに応じて、所定のタイミングで随時測定加工反力についての情報が入力されてよい。
【０１１１】
また、制御量算出部２６１は、加工反力ＤＢ１７０にアクセス可能に構成されている。加工反力ＤＢ１７０には、支持機構２２０（すなわちガイドシュー１２１）と金属材１との間の隙間量と、支持機構２２０による測定加工反力と、の相関についての情報が、製品ごと、加工部位ごとに対応付けられて格納されている（上記表１を参照）。また、加工反力ＤＢ１７０には、目標加工反力についての情報も併せて格納されている。上記表１に示す例では、加工反力ＤＢ１７０には、製品ごと、加工部位ごとにおける、目標加工反力に対する測定加工反力の割合についての情報が格納されている。制御量算出部２６１は、加工反力ＤＢ１７０を参照することにより、測定加工反力が目標加工反力に達するために必要な、測定用シュー１２１と金属材１との間の隙間量の低減量（すなわち、目標加工反力と測定加工反力との差分に対応する測定用シュー１２１の移動量）を算出することができる。
【０１１２】
なお、第１の実施形態と同様に、目標加工反力としては、予め計算された、対象としている曲げ加工を行う際に金属材１に負荷されるべき適切な荷重値が用いられる。当該目標加工反力は、金属材１の加工条件に基づいてシミュレーションによって事前に計算され取得され得る。また、加工反力ＤＢ１７０には、上記表１に示すように、支持機構１２０による測定加工反力と、加工後の金属材１における寸法誤差と、の相関についての情報が併せて格納され得るが、当該相関は、上述した第１の実施形態における金属加工装置１０の駆動制御に用いられるものであるため、第２の実施形態における制御のみを行う場合であれば、加工反力ＤＢ１７０には、当該寸法誤差についての情報は含まれなくてもよい。
【０１１３】
制御量算出部２６１は、算出した移動量についての情報を、駆動制御部２６２に提供する。駆動制御部２６２は、制御量算出部２６１によって算出された移動量についての情報に基づいて、当該移動量に応じた分だけ測定用シュー１２１を移動させるように、駆動機構２２８を駆動させる。
【０１１４】
駆動機構２２８は、例えばモータ等の動力源を有するアクチュエータによって構成され、測定用シュー１２１を所定の方向に移動させる機能を有する。駆動機構２２８は、図８に示すように測定用シュー１２１を並進駆動させるように構成されてもよいし、図９に示すように測定用シュー１２１を回転駆動させるように構成されてもよい。あるいは、並進駆動及び回転駆動をともに行わせるように構成されてもよい。
【０１１５】
図１１を参照して、以上説明した金属加工装置２０において行われるフィードバック制御についてより詳細に説明する。図１１は、第２の実施形態に係る金属加工装置２０において行われるフィードバック制御の概要を示すブロック線図である。
【０１１６】
図１１を参照すると、金属加工装置２０において行われるフィードバック制御では、制御器３０１において、測定用シュー１２１を駆動させる際の制御量として、目標加工反力と測定加工反力との差分に対応する測定用シュー１２１の移動量が算出される。なお、制御器３０１は、上述した制御量算出部２６１と同様の機能を果たすものである。
【０１１７】
制御器３０１によって算出された制御量に基づいて、アクチュエータ３０３が駆動され、測定用シュー３０５が駆動される。このとき、アクチュエータ３０３は、直動機構に係るもの及び／又は回転機構に係るものであり、測定用シュー３０５は、上記制御量に応じた分だけ、測定用シュー３０５と金属材１との隙間を小さくするように並進駆動及び／又は回転駆動される。なお、アクチュエータ３０３は上述した駆動機構２２８に対応する。また、測定用シュー３０５は、上述した測定用シュー１２１と同様のものである。
【０１１８】
測定用シュー３０５には歪みゲージ３０７が取り付けられており、その測定値（すなわち測定加工反力）が、所定のタイミングで随時制御器３０１に入力される。歪みゲージ３０７は、図３に示す歪みゲージ１２５に対応するものであり、測定用シュー３０５における荷重測定機構の一例である。金属加工装置２０では、金属材１の曲げ加工中に、加工反力が測定される度に、随時、以上説明した一連の動作が繰り返される。従って、曲げ加工中における測定加工反力が目標加工反力に追従するように金属加工装置２０が制御されることとなり、曲げ不良の発生が抑制され得る。
【０１１９】
以上、図１０を参照して、図７に示す制御装置２６０の機能構成について説明する。また、図１１を参照して、第２の実施形態に係る金属加工装置２０において行われるフィードバック制御について説明した。
【０１２０】
（２−３．金属部材の製造方法）
図１２を参照して、第２の実施形態に係る金属部材の製造方法について説明する。図１２は、第２の実施形態に係る金属部材の製造方法のより手順の一例を示すフロー図である。なお、図１２に示す処理手順は、以上説明した金属加工装置２０において実行される金属部材の製造方法に対応している。
【０１２１】
図１２を参照すると、第２の実施形態に係る金属部材の製造方法では、まず、金属材１に対する曲げ加工中に、支持機構２２０において加工反力が測定される（ステップＳ２０１）。なお、当該曲げ加工としては、一般的な既存の３ＤＱに係る加工と同様の加工が行われるため、当該曲げ加工を行うための具体的な処理手順についての説明は省略する。
【０１２２】
次に、支持機構２２０において測定された加工反力と、目標加工反力と、に基づいて、支持機構２２０の制御量が算出される（ステップＳ２０３）。具体的には、ステップＳ２０３では、加工反力ＤＢ１７０に格納されている、支持機構２２０（すなわち測定用シュー１２１）と金属材１との間の隙間量と、測定加工反力と、の相関に基づいて、目標加工反力と測定加工反力との差分を補うために必要な測定用シュー１２１の移動量が、支持機構２２０を駆動する際の制御量として算出される。
【０１２３】
次に、算出された制御量に基づいて、支持機構２２０が駆動される（ステップＳ２０５）。具体的には、ステップＳ２０５では、測定用シュー１２１と金属材１との間の隙間を小さくするように、測定用シュー１２１が並進駆動及び／又は回転駆動される。これにより、測定用シュー１２１と金属材１との間の隙間の拡大に起因する加工反力の低下が補われることとなる。
【０１２４】
第２の実施形態に係る金属部材の製造方法では、以上説明したステップＳ２０１〜ステップＳ２０５における処理が、曲げ加工中に、支持機構２２０によって加工反力が測定されるタイミングで随時繰り返される。
【０１２５】
以上、図１２を参照して、第２の実施形態に係る金属部材の製造方法について説明した。
【０１２６】
（３．第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。上述した第１及び第２の実施形態は、加熱した金属材１に対して加工を施す、いわゆる３ＤＱに係る金属加工装置に関するものであった。第３の実施形態は、例えば上記特許文献３に記載されているような、金属材１を加熱することなく曲げ加工を行う、より一般的な金属加工装置に関するものである。第３の実施形態に係る金属加工装置は、特許文献３に例示される一般的な金属加工装置の、曲げ加工時に金属材を支持する支持機構に、加工反力を測定する機能が追加されたものに対応する。
【０１２７】
（３−１．金属加工装置の構成）
図１３を参照して、本発明の第３の実施形態に係る金属加工装置の構成について説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態に係る金属加工装置の一構成例を示す斜視図である。
【０１２８】
図１３を参照すると、第３の実施形態に係る金属加工装置３０は、鋼管等の長尺の金属材１に曲げ加工を施す金属加工装置である。金属加工装置３０は、支持機構３２０と、挟持機構３５０と、を有する。また、金属加工装置３０には、支持機構３２０及び挟持機構３５０の駆動を制御することにより、金属材１に対して曲げ加工を施す、制御装置３６０が備えられる。更に、第１及び第２の実施形態と同様に、金属加工装置３０には、加工反力と寸法誤差との相関、及び／又は隙間量と加工反力との相関が格納された加工反力ＤＢ１７０が設けられる。
【０１２９】
挟持機構３５０は、金属材１の曲げ半径に応じた形状を有する円筒形状の曲げ型３５１と、当該曲げ型３５１との間で金属材１を挟持する締め型３５３と、を有する。曲げ型３５１の外周には、金属材１の形状に応じた溝３５２が形成されており、当該溝３５２に嵌合するように金属材１が配置される。
【０１３０】
締め型３５３の、金属材１を介して曲げ型３５１と対向する面にも、同じく金属材１の形状に応じた溝３５４が形成される。締め型３５３は、アクチュエータ３５７によって曲げ型３５１の方向（図中ｙ軸方向）に移動可能に構成されている。金属材１が曲げ型３５１の溝３５２に嵌合された状態で、締め型３５３が曲げ型３５１に向かって移動されることにより、曲げ型３５１の溝３５２及び締め型３５３の溝３５４の双方に嵌合するように、曲げ型３５１及び締め型３５３によって金属材１が挟持される。
【０１３１】
曲げ型３５１及び締め型３５３は、ともに、水平面内で回転可能に構成される曲げアーム３５５上に固定的に設置される。曲げアーム３５５は、アクチュエータ３５６によって、円筒形状の曲げ型３５１の中心軸を回転軸として水平面内で回転可能に構成されており、曲げアーム３５５とともに曲げ型３５１及び締め型３５３も水平面内で回転する。金属材１を挟持した状態で、アクチュエータ３５６によって曲げ型３５１及び締め型３５３が回転駆動されることにより、金属材１が曲げ型３５１の外周に沿うように曲げられることとなる。
【０１３２】
支持機構３２０は、挟持機構３５０に近接して設けられ、金属材１に対する曲げ加工時に当該金属材１を支持する。支持機構３２０は、金属材１をその長手方向の一部領域で挟持するように構成される、ワイパ型３２１及び圧力型３２３を有する。曲げ加工時には、当該ワイパ型３２１及び当該圧力型３２３によって金属材１が挟持された状態で加工が行われる。つまり、支持機構３２０は、曲げ加工時に、金属材１から曲げ荷重に対応する加工反力を受けることとなる。
【０１３３】
ワイパ型３２１は、金属材１の長手方向において曲げ型３５１に隣接して設置される。曲げ型３５１の金属材１と当接する面には、当該金属材１の形状に応じた溝３２２が設けられている。
【０１３４】
金属材１を介してワイパ型３２１と対向する位置に、圧力型３２３が設置される。曲げ型３５１と同様に、圧力型３２３にも、金属材１と当接する面に、当該金属材１の形状に応じた溝３２４が設けられる。圧力型３２３は、アクチュエータ３２６によってワイパ型３２１の方向（図中ｙ軸方向）に移動可能に構成されている。圧力型３２３がワイパ型３２１に向かって移動されることにより、ワイパ型３２１の溝３２２及び圧力型３２３の溝３５４の双方に嵌合するように、ワイパ型３２１及び圧力型３２３によって金属材１が挟持される。
【０１３５】
また、圧力型３２３は、摺動台３２５上に配置されている。摺動台３２５は、アクチュエータ３２７によって、金属材１の長手方向に移動可能に構成されており、当該摺動台３２５とともに圧力型３２３も長手方向に移動する。挟持機構３５０が回転駆動され金属材１が曲げられると同時に、摺動台３２５及び圧力型３２３も金属材１の長手方向（すなわち挟持機構３５０の回転方向）に移動するように、アクチュエータ３２７が駆動される。これにより、曲げ加工が行われている間にも、ワイパ型３２１及び圧力型３２３によって金属材１が支持されることとなる。
【０１３６】
制御装置３６０は、支持機構３２０及び挟持機構３５０の駆動を制御することにより、金属材１に対して曲げ加工を施す。具体的には、金属加工装置３０における曲げ加工では、まず、金属材１が、曲げ型３５１の溝３５２、及びワイパ型３２１の溝３２２に嵌合するように配置される。この際、金属材１の加工部位が曲げ型３５１に当接するように、当該金属材１の長手方向の位置が調整されている。この状態で、制御装置３６０によってアクチュエータ３５７、３２６が駆動されることにより、締め型３５３及び圧力型３２３が金属材１の方向に向かって並進駆動され、曲げ型３５１及び締め型３５３と、ワイパ型３２１及び圧力型３２３と、によって金属材１が挟持される。
【０１３７】
次いで、制御装置３６０によってアクチュエータ３５６が駆動されることにより、曲げアーム３５５（すなわち締め型３５３及び圧力型３２３）が回転駆動される。また、当該回転駆動と同期して、制御装置３６０によってアクチュエータ３２７も駆動され、摺動台３２５（すなわち圧力型３２３）が曲げアーム３５５の回転方向と同じ方向に並進駆動される。曲げアーム３５５の回転駆動により、曲げ型３５１の外周に巻回されるように金属材１が曲げ加工される。また、当該回転駆動と同期した摺動台３２５の並進駆動により、ワイパ型３２１及び圧力型３２３によって支持された状態で、金属材１が曲げ加工されることとなる。
【０１３８】
ここで、第１及び第２の実施形態と同様に、支持機構３２０には、当該支持機構３２０に作用する荷重、すなわち加工反力を測定する機能が備えられる。例えば、支持機構３２０を構成するワイパ型３２１及び圧力型３２３の少なくともいずれかに、当該ワイパ型３２１及び圧力型３２３の少なくともいずれかに作用する加工反力を検出するための歪みゲージ（図示せず）が設けられ得る。当該歪みゲージの測定値は、曲げ加工中に、所定のタイミングで随時、制御装置３６０に送信される。図１３では、ワイパ型３２１に設けられる歪みゲージから測定値が制御装置３６０に送信される様子を、模擬的に、ワイパ型３２１から制御装置３６０に向かう矢印で図示している。
【０１３９】
制御装置３６０は、第１の実施形態に係る制御装置１６０又は第２の実施形態に係る制御装置２６０と同様の機能を有し得る。
【０１４０】
例えば、制御装置３６０は、第１の実施形態と同様に、支持機構３２０による測定加工反力に基づいて、金属材１における曲げ不良の発生を検出することができる。制御装置３６０は、加工反力ＤＢ１７０を参照することにより、測定加工反力と寸法誤差との相関を用いて、上記のような第１の実施形態と同様の制御を行うことができる。曲げ不良が検出された場合には、制御装置３６０は、加工を中止したり、警報を発したりする処理を行うことができる。なお、警報が発せられる場合であれば、金属加工装置３０には、第１の実施形態に係る金属加工装置１０と同様に、例えば、スピーカ等の音声出力装置及び／又はランプ等の表示装置によって構成される警報装置が設けられ、当該警報装置によって、音及び／又は光等によって曲げ不良が発生した旨の警報が発せられ得る。
【０１４１】
あるいは、制御装置３６０は、第２の実施形態と同様に、支持機構３２０による測定加工反力に基づいて、当該測定加工反力が目標加工反力に追従するように、支持機構３２０の駆動を制御することができる。制御装置３６０は、加工反力ＤＢ１７０を参照することより、隙間量と測定加工反力との相関を用いて、上記のような第２の実施形態と同様の制御を行うことができる。この場合、制御装置３６０は、アクチュエータ３２６の駆動を適宜制御して圧力型３２３を金属材１に向かって並進駆動させることにより、加工反力が目標加工反力に追随するように、圧力型３２３と金属材１との間の隙間量を調節することができる。図１３に示す例では、圧力型３２３には並進駆動機構（すなわちアクチュエータ３２６）しか設けられていないが、第２の実施形態と同様に、圧力型３２３には当該並進駆動機構とともに又は当該並進駆動機構に代えて、回転駆動機構が設けられてもよい。
【０１４２】
以上、図１３を参照して、本発明の第３の実施形態に係る金属加工装置３０の構成について説明した。以上説明したように、加熱処理を行わずに曲げ加工を行う金属加工装置（すなわち３ＤＱに対応していない金属加工装置）においても、支持機構３２０に加工反力を測定する機能を設けることにより、曲げ加工時の加工反力をより正確に測定することができ、曲げ荷重の変化をより精度良く検出することが可能になる。従って、支持機構３２０に摩耗が生じ、所望の加工反力が得られなくなった場合であっても、そのことをより正確に検出し、例えば警報を発したり、加工反力を補うようにフィードバック制御を行ったりといった、曲げ不良の発生を抑制するような所定のアクションを取ることができる。
【０１４３】
なお、第３の実施形態に係る金属部材の製造方法は、例えば第１の実施形態と同様の制御が行われる場合であれば図６を参照して説明した処理手順と同様であり、第２の実施形態と同様の制御が行われる場合であれば図１２を参照して説明した処理手順と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【実施例】
【０１４４】
本発明に係る支持機構において、測定加工反力と寸法誤差との相関、及び隙間量と測定加工反力との相関を高精度に求めることが可能であることを確認するために、図３に示す測定用シュー１２１を用いて、実際に金属材１に対する曲げ加工を行い、加工時の加工反力を測定した。金属加工装置としては、図１に示す金属加工装置１０と同様の構成を有する、３ＤＱに対応した金属加工装置を用いた。
【０１４５】
実験では、金属材１として、断面形状が矩形形状である鋼管１を用い、当該鋼管１を図１４に示す形状に加工した。図１４は、実験に用いた鋼管１の加工形状を示す図である。図１４に示すように、加工後の鋼管１の形状は、鋼管１の長手方向における中央の所定の長さの領域が、当該長手方向と垂直な一方向に突出した形状である。鋼管１の管径ｄ１は４０（ｍｍ）、突出量ｄ２は６０（ｍｍ）、加工後の鋼管１の長さＬは６００（ｍｍ）である。
【０１４６】
図１５は、実験に用いた支持機構１２０の構成を示す図である。図１５では、実験用いた金属加工装置の構成のうち、支持機構１２０及び鋼管１のみを抜き出して図示している。図１４に示す形状は、鋼管１に対して水平面内での曲げ加工を４回行うことにより実現可能であるため、図１５に示すように、当該水平面内（図示する例ではｘ−ｙ平面内）において金属材１を挟む方向の一側に測定用シュー１２１を配置し、他側に固定シュー１２７を配置して、支持機構１２０を構成した。
【０１４７】
実験では、測定用シュー１２１の摩耗を模擬するために、測定用シュー１２１と鋼管１との間の隙間量が０．１（ｍｍ）である場合、及び当該隙間量が０．５（ｍｍ）である場合のそれぞれの場合において、鋼管１に対する曲げ加工を行い、加工中における加工反力及び加工後の鋼管１における寸法誤差を測定した。０．１（ｍｍ）は隙間量が比較的小さい状態を模擬しており、金属加工装置は、隙間量が０．１（ｍｍ）のときに目標加工反力が得られるように調整されている。０．５（ｍｍ）は、測定用シュー１２１が摩耗した後の隙間量が比較的大きい状態を模擬している。固定シュー１２７と鋼管１との隙間量は０．１（ｍｍ）で固定している。なお、実験に用いた隙間量「０．１（ｍｍ）」及び「０．５（ｍｍ）」は、摩耗の進行による加工反力の低下を確認するためにあくまで一例として用いた値である。
【０１４８】
実験結果を下記表２に示す。
【０１４９】
【表２】
0006497172.tif 000003
【０１５０】
表２に示すように、測定用シュー１２１と鋼管１との間の隙間量が大きくなった場合に、測定用シュー１２１による測定加工反力が低下することが確認できた。また、隙間量の増大による測定加工反力の低下により、寸法誤差が悪化することも確認できた。再現性の確認のため、複数の鋼管１に対して同様の実験を繰り返し行ったところ、上記の結果とほぼ同様の結果が得られた。当該結果から、第１及び第２の実施形態に示す測定用シュー１２１を用いることにより、測定加工反力と寸法誤差との相関、及び隙間量と測定加工反力との相関を高精度に得ることが可能であることが確認された。
【０１５１】
第１及び第２の実施形態では、例えば表２に示すような情報が、製品ごと、加工部位ごとに、加工反力ＤＢ１７０に格納され得る。例えば、第１の実施形態に係る制御を行う場合において、鋼管１を図１４に示す形状に加工する際に許容される寸法誤差が０．３（ｍｍ）であるとすれば、表２に示す関係から、許容される測定加工反力の下限値は、約２７６（Ｎ）であることが分かる。従って、図５に示す曲げ不良判定部１６１は、曲げ不良発生の判定の基準となるしきい値を、２７６（Ｎ）又はばらつきを考慮した２７６（Ｎ）よりも若干大きい値に設定し、測定用シュー１２１による測定加工反力と、当該しきい値とを比較することにより、鋼管１における曲げ不良の発生を検出することができる。
【０１５２】
また、例えば、第２の実施形態に係る制御を行う場合であれば、表２に示す関係から、測定用シュー１２１による測定加工反力に基づいて、そのときの測定用シュー１２１と鋼管１との隙間量を求めることができる。例えば、２７６（Ｎ）近傍の加工反力が測定されたとすれば、そのときの測定用シュー１２１と鋼管１との隙間量は約０．５（ｍｍ）であることが分かる。従って、図１０に示す制御量算出部２６１は、現在の隙間量０．５（ｍｍ）を正常な隙間量である０．１（ｍｍ）まで小さくするような測定用シュー１２１の移動量を、当該測定用シュー１２１の制御量として算出する。そして、図１０に示す駆動制御部２６２によって、当該制御量に基づいて測定用シュー１２１が駆動される。これにより、測定加工反力が目標加工反力に追従するようなフィードバック制御を行うことができ、曲げ不良の発生を抑制することが可能になる。
【０１５３】
（４．補足）
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１５４】
１    金属材（鋼管）
１０、２０、３０    金属加工装置
１１０    送出機構
１２０、２２０、３２０    支持機構
１２１    測定用シュー
１３０    加熱機構
１４０    冷却機構
１５０    挟持機構
１６０、２６０、３６０    制御装置
１７０    加工反力ＤＢ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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