JP6210939B2 - Molding system - Google Patents
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Description
本発明は、金属パイプを成形する成形システムに関する。 The present invention relates to a forming system for forming a metal pipe.
従来、加熱した金属パイプ材料内に気体を供給して膨張させることによって成形を行う成形装置が知られている。例えば、特許文献1に示す成形装置は、互いに対となる上型及び下型と、上型と下型との間に金属パイプ材料を保持する保持部と、保持部に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、を備えている。この成形装置では、上型と下型との間に保持された状態の金属パイプ材料内に気体を供給することによって、金属パイプ材料を膨張させて金型の形状に対応する形状に成形することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a molding apparatus that performs molding by supplying a gas into a heated metal pipe material and expanding the material is known. For example, a forming apparatus shown in
ここで、金属パイプ材料等のパイプを膨張させる前に予め曲げ加工等の予備成形を行うことがある。また、膨張成形後のパイプに切断加工を施すことがある。このように一連の予備成形加工、成形加工、及び切断加工をパイプに連続して施す場合、予備成形装置及び切断装置を成形装置に対して単に一列に並べて配置すると、成形装置の構成部材(例えば、パイプ内に気体を供給する気体供給部)が、予備成形装置から成形装置にパイプが搬送される際及び成形装置から切断装置にパイプが搬送される際に邪魔になるおそれがある。 Here, prior to expanding a pipe such as a metal pipe material, a preforming such as bending may be performed in advance. Also, the pipe after expansion molding may be cut. When a series of preforming, forming, and cutting processes are continuously performed on the pipe in this way, if the preforming device and the cutting device are simply arranged in a row with respect to the forming device, the components of the forming device (for example, The gas supply unit for supplying gas into the pipe) may interfere when the pipe is conveyed from the preforming device to the molding device and when the pipe is conveyed from the molding device to the cutting device.
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、成形装置の気体供給部が、予備成形装置から成形装置に搬送される金属パイプ材料及び成形装置から切断装置に搬送される金属パイプの邪魔にならない成形システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and the gas supply unit of the molding apparatus is transported from the preforming apparatus to the molding apparatus and from the molding apparatus to the cutting apparatus. An object of the present invention is to provide a forming system that does not interfere with the metal pipe.
本発明による金属パイプを金型内で膨張させて成形する成形システムは、金属パイプ材料を予備成形する予備成形装置と、予備成形され加熱された金属パイプ材料内に気体を供給して膨張させる気体供給部を有する成形装置と、成形後の金属パイプの少なくとも一部を切断する切断装置と、を備え、成形装置の中心にて互いに直交する水平方向を第1の方向及び第2の方向とした場合、気体供給部は、成形装置の中心から離間すると共に第1の方向に沿って設けられており、予備成形装置と、成形装置と、切断装置とは、第2の方向に沿って配置されている。 A molding system for expanding and forming a metal pipe according to the present invention in a mold includes a preforming device for preforming a metal pipe material, and a gas for supplying and expanding a gas into the preformed and heated metal pipe material. A forming device having a supply unit and a cutting device for cutting at least a part of the metal pipe after forming, the horizontal directions orthogonal to each other at the center of the forming device are defined as the first direction and the second direction. In this case, the gas supply unit is separated from the center of the molding device and is provided along the first direction, and the preforming device, the molding device, and the cutting device are disposed along the second direction. ing.
このような成形システムによれば、成形装置に含まれる気体供給部は、成形装置の中心から離間すると共に、予備成形装置、成形装置及び切断装置が配置される第2の方向に対して直交する第1の方向に沿って配置されている。これにより、予備成形された金属パイプ材料を予備成形装置から第2の方向に並ぶ成形装置に搬送する場合、金属パイプ材料の搬送経路上に気体供給部が配置されないため、成形装置の気体供給部が、予備成形装置から成形装置に搬送される金属パイプ材料の邪魔にならなくなる。さらに、成形された金属パイプを成形装置から第2の方向に並ぶ切断装置に搬送する場合、金属パイプの搬送経路上に気体供給部が配置されないため、成形装置の気体供給部が、成形装置から切断装置に搬送される金属パイプの邪魔にならなくなる。したがって、第1の方向に成形装置の中心から離間した気体供給部を配置することができると共に、第2の方向に予備成形装置と、成形装置と、切断装置とを並べることができ、成形システムの敷地面積を小さくすることが可能となる。 According to such a molding system, the gas supply unit included in the molding apparatus is separated from the center of the molding apparatus and is orthogonal to the second direction in which the preforming apparatus, the molding apparatus, and the cutting apparatus are arranged. Arranged along the first direction. As a result, when the preformed metal pipe material is transported from the preforming device to the molding device arranged in the second direction, the gas supply unit of the molding device is not disposed on the transport path of the metal pipe material. However, the metal pipe material conveyed from the preforming device to the forming device is not obstructed. Further, when the molded metal pipe is transported from the molding device to the cutting device arranged in the second direction, the gas supply unit of the molding device is not connected to the molding device because the gas supply unit is not disposed on the transport path of the metal pipe. The metal pipe conveyed to the cutting device will not get in the way. Therefore, it is possible to dispose the gas supply unit spaced from the center of the molding device in the first direction, and to arrange the preforming device, the molding device, and the cutting device in the second direction. It becomes possible to reduce the site area.
ここで、気体供給部は、成形装置の中心を挟んで第1の方向に沿って一対設けられていることが好ましい。この場合、金属パイプ材料が予備成形装置から成形装置に搬送される際に、一対の気体供給部が金属パイプ材料と干渉しないように、成形装置に対して予備成形装置を配置することができる。また、金属パイプが成形装置から切断装置に搬送される際に、一対の気体供給部が金属パイプと干渉しないように、成形装置に対して切断装置を配置することができる。 Here, it is preferable that a pair of gas supply units is provided along the first direction across the center of the molding apparatus. In this case, when the metal pipe material is conveyed from the preforming device to the forming device, the preforming device can be arranged with respect to the forming device so that the pair of gas supply portions do not interfere with the metal pipe material. Moreover, when a metal pipe is conveyed from a shaping | molding apparatus to a cutting device, a cutting device can be arrange | positioned with respect to a shaping | molding apparatus so that a pair of gas supply part may not interfere with a metal pipe.
また、予備成形装置と、成形装置と、切断装置とは、第2の方向に沿って順に配置されている事が好ましい。この場合、一連の予備成形工程、成形工程、及び切断工程を金属パイプ材料(金属パイプ)に順送りで連続的に施すことができる。 Moreover, it is preferable that the preforming device, the molding device, and the cutting device are sequentially arranged along the second direction. In this case, a series of preforming steps, forming steps, and cutting steps can be continuously applied to the metal pipe material (metal pipe) in order.
また、成形システムは、成形装置よりも第1の方向の一方側に設けられる壁と、壁よりも第1の方向の一方側に設けられ、気体供給部に気体を供給する気体供給源と、を備えることが好ましい。この場合、成形装置と壁との第1の方向における距離を近づけることができる。したがって、成形システムの敷地面積を一層小さくすることが可能となる。 Further, the molding system includes a wall provided on one side in the first direction from the molding device, a gas supply source provided on one side in the first direction from the wall, and supplying gas to the gas supply unit, It is preferable to provide. In this case, the distance between the forming device and the wall in the first direction can be reduced. Therefore, the site area of the molding system can be further reduced.
このように本発明によれば、成形装置の気体供給部が、予備成形装置から成形装置に搬送される金属パイプ材料及び成形装置から切断装置に搬送される金属パイプの邪魔にならないと共に、載置面積を小さくできる成形システムを提供できる。 Thus, according to the present invention, the gas supply unit of the molding apparatus does not interfere with the metal pipe material conveyed from the preforming apparatus to the molding apparatus and the metal pipe conveyed from the molding apparatus to the cutting apparatus, and is placed A molding system capable of reducing the area can be provided.
以下、本発明による成形システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of a molding system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same part or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
〈成形システムの構成〉
図1は本実施形態に係る成形システムの概略平面図である。図1に示されるように、成形システム1は、金属パイプ材料を予備成形する予備成形装置2と、予備成形された金属パイプ材料を成形する成形装置10と、成形された金属パイプの少なくとも一部を切断する切断装置3とを主体として備える。成形システム1は、上述の構成以外に、成形装置10に高圧ガス(気体)を供給する気体供給源4と、成形装置10及び気体供給源4の間に設けられる壁5と、予備成形された金属パイプ材料を予備成形装置2から成形装置10へと搬送する第1ハンドリング装置6と、成形された金属パイプを成形装置10から切断装置3へと搬送する第2ハンドリング装置7と、気体供給源4から成形装置10へ気体が供給される経路となる経路8とを備える。
<Configuration of molding system>
FIG. 1 is a schematic plan view of a molding system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a forming
以下の説明では、成形装置10によって成形されたパイプを金属パイプ80(図7(d)参照)と称し、成形装置10によって成形される前の段階のパイプを金属パイプ材料14〜14B(図7(a)〜(c)参照)と称するものとする。また、金属パイプ80の両方の端部80c,80dを切断装置3によって切断したパイプを金属パイプ90と称するものとする(図7(e)参照)。
In the following description, the pipe formed by the forming
また、以下では説明のため、図1に示されるように成形装置10の中心にて互いに直交する水平方向を、それぞれ方向X(第1の方向)及び方向Y(第2の方向)とする。予備成形装置2、成形装置10、及び切断装置3は、方向Yに沿ってこの順に配置されている。すなわち、成形装置10は、方向Yにおいて予備成形装置2と切断装置3とによって挟まれている。より詳しくは、予備成形装置2は成形装置10よりも方向Yの一方側に配置されており、切断装置3は成形装置10よりも方向Yの他方側に配置されている。したがって、予備成形装置2と成形装置10との間の領域は、方向Yに沿って延在する直線状の金属パイプ材料14Aの搬送経路となり、成形装置10と切断装置3との間の領域は、方向Yに沿って延在する直線状の金属パイプ80の搬送経路となる。
Further, for the sake of explanation, the horizontal directions orthogonal to each other at the center of the
壁5は、成形装置10よりも方向Xの一方側に設けられており、気体供給源4は、壁5よりも方向Xの一方側に設けられている。
The
第1ハンドリング装置6は、成形装置10よりも方向Xの他方側に配置されると共に、予備成形装置2と切断装置3との間に配置されている。より詳しくは、第1ハンドリング装置6は成形装置10よりも方向Xの他方側に配置されると共に、方向Yの一方側に配置されている。第2ハンドリング装置7は、成形装置10よりも方向Xの他方側に配置されると共に、成形装置10と切断装置3との間に配置されている。より詳しくは、第2ハンドリング装置7は成形装置10よりも方向Xの他方側に配置されると共に、方向Yの他方側に配置されている。
The
予備成形装置2は、搬送された金属パイプ材料14に予備成形を施すことによって、金属パイプ材料14を所望の形状に変形させる装置である。ここでいう予備成形とは、成形装置10にて金属パイプ80を成形する前に金属パイプ材料14に塑性変形を行うことである。予備成形としては、例えば曲げ加工、又は印圧加工等の種々の塑性加工が挙げられる。本実施形態では、予備成形装置2は、金属パイプ材料14の所定位置に対して曲げ加工(プリベンド加工)を行う。したがって、予備成形装置2は、例えば金属パイプ材料14を把持するための部品、及びこの把持された金属パイプ材料14に圧力を加え曲げ加工を施すための部品等を有している。
The preforming
成形装置10は、予備成形された金属パイプ材料14A(図7(b)参照)をブロー成形金型(金型)13(図2参照)を用いて所望の形状に変形させることによって、金属パイプ80を得る装置である。成形装置10は、金属パイプ材料14Aの端部を保持するパイプ保持機構30(図2参照)と、金属パイプ材料14Aに気体を供給して膨張させる一対の気体供給機構(気体供給部)40,40とを有している。一対の気体供給機構40,40は、成形装置10の中心を挟んで方向Xに沿って配置されている。一対の気体供給機構40,40は、金属パイプ材料14Aの搬送経路である予備成形装置2と成形装置10との間の領域、及び金属パイプ80の搬送経路である成形装置10と切断装置3との間の領域に配置されていない。一対の気体供給機構40,40のそれぞれは、経路8を介して気体供給源4に接続されている。成形装置10のさらなる構成の詳細及び成形装置10による成形方法の詳細については、後に説明する。
The forming
切断装置3は、成形後の金属パイプ80の少なくとも一部を切断することによって、金属パイプ90を得る装置である。切断装置3によって金属パイプ80を切断する方法として、例えばレーザ加工、プレス加工、又はワイヤーカット加工等の種々の切断加工が挙げられる。本実施形態では、切断装置3は、金属パイプ80の成形されていない端部80c,80dにレーザを照射して切断する。このレーザ切断によって形成された金属パイプ90は、例えば研磨処理等を経て製品として出荷され得る。
The
気体供給源4は、経路8を介して一対の気体供給機構40,40に高圧ガスを供給する装置である。気体供給源4は、例えばコンプレッサー及びエアタンクを有しており、気体供給源4によって供給された高圧ガスを用いて、成形装置10に設置された金属パイプ材料14Aの成形を行う(詳細は後に説明する)。高圧ガスとしては、例えば高圧の空気、又は高圧の窒素等が用いられる。
The
壁5は、方向Xにおいて成形装置10と気体供給源4の間に設置され、方向Yに沿って延在するコンクリート製の壁である。成形装置10を挟んで予備成形装置2と切断装置3との逆側に壁5を配置することによって、壁5と成形装置10との方向Xにおける距離を近づけることができる。壁5は、例えば成形装置10又は気体供給源4に支障が生じた際の防護壁としても活用され得る。
The
第1ハンドリング装置6は、金属パイプ材料14Aを予備成形装置2から成形装置10へと搬送する装置である。第1ハンドリング装置6として、例えば多軸を有するロボットアーム、又はトランスファーフィーダー等が用いられる。本実施形態では、成形装置10内の所定位置に金属パイプ材料14Aを設置する観点から、ロボットアームが用いられる。
The
第2ハンドリング装置7は、金属パイプ80を成形装置10から切断装置3へと搬送する装置である。第2ハンドリング装置7として、例えば多軸を有するロボットアーム、又はトランスファーフィーダー等が用いられる。本実施形態では、切断装置3内の所定位置に金属パイプ80を設置する観点から、ロボットアームが用いられる。
The
〈成形装置及びブロー機構の構成〉
図2は、成形装置及びブロー機構の概略構成図である。図2に示されるように、金属パイプ80を成形する成形装置10は、上型12及び下型11からなるブロー成形金型13と、上型12及び下型11の少なくとも一方を移動させるスライド82と、スライド82を移動させるための駆動力を発生させる駆動部81と、上型12と下型11との間で金属パイプ材料14Aを保持するパイプ保持機構30と、パイプ保持機構30によって保持されている金属パイプ材料14A内部に高圧ガス(気体)を供給する一対の気体供給機構40と、パイプ保持機構30で保持されている金属パイプ材料14Aに通電して加熱する加熱機構(加熱部)50と、上記駆動部81、上記パイプ保持機構30、上記ブロー成形金型13の動作、上記加熱機構50を制御する制御部70と、ブロー成形金型13を強制的に水冷する水循環機構72とを備えて構成されている。また、一対の気体供給機構40,40は、高圧ガスを供給するブロー機構60に接続されている。
<Configuration of molding device and blow mechanism>
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the molding apparatus and the blow mechanism. As shown in FIG. 2, the
制御部70は、金属パイプ材料14Aが焼入れ温度(AC3変態点温度以上)に加熱されたときにブロー成形金型13を閉じるとともに加熱された金属パイプ材料14Aに高圧ガスを吹込む等の一連の制御を行う。したがって、制御部70は、パイプ保持機構30及び加熱機構50等に加えて、ブロー機構60の動作を制御する。
The
下型11は、大きな基台15に固定されている。下型11は、大きな鋼鉄製ブロックで構成され、その上面にキャビティ(凹部)16を備える。更に下型11の左右端(図1において左右端)近傍には電極収納スペース11aが設けられ、当該電極収納スペース11a内にアクチュエータ(図示しない)によって上下に進退動可能に構成された第1電極17及び第2電極18を備えている。これら第1電極17、第2電極18の上面には、金属パイプ材料14Aの下側外周面に対応した半円弧状の凹溝17a,18aが形成されていて(図4(c)参照)、当該凹溝17a,18aの部分に丁度金属パイプ材料14Aが嵌り込むように載置可能とされている。また、第1,第2電極17,18の正面(金型の外側方向の面)は凹溝17a,18aに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面17b,18bが形成されている。なお、下型11には冷却水通路19が形成され、略中央に下から差し込まれた熱電対21を備えている。この熱電対21はスプリング22により上下移動自在に支持されている。
The
なお、下型11側に位置する一対の第1,第2電極17,18はパイプ保持機構30を構成しており、金属パイプ材料14Aを、上型12と下型11との間で昇降可能に支えることができる。また、熱電対21は測温手段の一例を示したに過ぎず、輻射温度計や光温度計のような非接触型温度センサであってもよい。なお、通電時間と温度との相関が得られれば、測温手段は省いて構成することも十分可能である。
The pair of first and
上型12は、下面にキャビティ(凹部)24を備え、冷却水通路25を内蔵した大きな鋼鉄製ブロックである。上型12は、上端部をスライド82に固定されている。そして、上型12が固定されたスライド82は、加圧シリンダ26によって吊られ、ガイドシリンダ27によって横振れしないようにガイドされている。本実施形態に係る駆動部81は、スライド82を移動させるための駆動力を発生させるサーボモータ83を備えている。駆動部81は、加圧シリンダ26を駆動させる流体(加圧シリンダ26として油圧シリンダを採用する場合は、動作油)を当該加圧シリンダ26へ供給する流体供給部によって構成されている。
The
制御部70は、駆動部81のサーボモータ83を制御することによって、加圧シリンダ26へ供給する流体の量を制御することにより、スライド82の移動を制御することができる。なお、駆動部81は、上述のように加圧シリンダ26を介してスライド82に駆動力を付与するものに限られず、例えば、スライド82に駆動部を機械的に接続させてサーボモータ83が発生する駆動力を直接的に又は間接的にスライド82へ付与するものであってもよい。例えば、偏心軸と、偏心軸を回転させる回転力を付与する駆動源(例えば、サーボモータ及び減速機等)と、偏心軸の回転運動を直線運動に変換してスライドを移動させる変換部(例えば、コネクティングロッド又は偏心スリーブ等)と、を有する駆動機構を採用してもよい。なお、本実施形態では、上型12のみが移動するものであるが、上型12に加えて、または上型12に代えて下型11が移動するものであってもよい。また、本実施形態では、駆動部81がサーボモータ83を備えていなくともよい。
The
また、上型12の左右端(図2における左右端)近傍に設けられた電極収納スペース12a内には、下型11と同じく、アクチュエータ(図示しない)で上下に進退動可能に構成された第1電極17と第2電極18を備えている。これら第1、第2電極17,18の下面には、金属パイプ材料14Aの上側外周面に対応した半円弧状の凹溝17a,18aが形成されていて(図4(c)参照)、当該凹溝17a,18aに丁度金属パイプ材料14Aが嵌合可能とされている。また、第1,第2電極17,18の正面(金型の外側方向の面)は凹溝17a,18aに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面17b,18bが形成されている。よって、上型12側に位置する一対の第1,第2電極17,18もパイプ保持機構30を構成しており、上下一対の第1,第2電極17,18で金属パイプ材料14Aを上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料14Aの外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。
Further, in the
図3は、ブロー成形金型13を側面方向から見た概略断面である。これは図2におけるIII-III線に沿うブロー成形金型13の断面図であって、ブロー成形時の金型位置の状態が示されている。図3に示されるように、下型11の上面には矩形状のキャビティ16が形成されている。上型12の下面には、下型11のキャビティ16と対向する位置に矩形状のキャビティ24が形成されている。ブロー成形金型13が閉じられた状態においては、下型11のキャビティ16と上型12のキャビティ24とが組み合わされることによって矩形状の空間であるメインキャビティ部MCが形成される。図3(a)に示すように、メインキャビティ部MC内に配置された金属パイプ材料14Aは、膨張することによって図3(b)に示すようにメインキャビティ部MCの内壁面と接触し、当該メインキャビティ部MCの形状(ここでは断面矩形状)に成形される。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the
図2に示されるように、一対の気体供給機構40の各々は、シリンダユニット42と、シリンダユニット42の作動に合わせて進退動するシリンダロッド43と、シリンダロッド43におけるパイプ保持機構30側の先端に連結されたシール部材44とを有する。シリンダユニット42はブロック41を介して基台15上に載置固定されている。シール部材44の先端には先細となるようにテーパー面45が形成されており、第1,第2電極17,18のテーパー凹面17b,18bに丁度嵌合当接することができる形状に構成されている(図4参照)。シール部材44には、シリンダユニット42側から先端に向かって延在し、ブロー機構60から供給された高圧ガスが流れるガス通路46が設けられている。
As shown in FIG. 2, each of the pair of
加熱機構50は、電源51と、この電源51から延びて第1電極17及び第2電極18に接続している導線52と、この導線52に介設したスイッチ53とを有してなる。制御部70は、(A)から情報が伝達されることによって、熱電対21から温度情報を取得し、加圧シリンダ26及びスイッチ53等を制御する。
The
水循環機構72は、水を溜める水槽73と、この水槽73に溜まっている水を汲み上げ、加圧して下型11の冷却水通路19及び上型12の冷却水通路25へ送る水ポンプ74と、配管75とからなる。省略したが、水温を下げるクーリングタワーや水を浄化する濾過器を配管75に介在させることは差し支えない。
The
ブロー機構60は、高圧ガス源61と、この高圧ガス源61によって供給された高圧ガスを溜めるアキュムレータ62と、このアキュムレータ62からシリンダユニット42まで延びている第1チューブ63と、この第1チューブ63に介設されている圧力制御弁64及び切替弁65と、アキュムレータ62からシール部材44内に形成されたガス通路46まで延びている第2チューブ67と、この第2チューブ67に介設されているオンオフ弁68及び逆止弁69とからなる。そして、ブロー機構60における高圧ガス源61及びアキュムレータ62によって、図1に示される気体供給源4が構成されている。また、ブロー機構60における第2チューブ67、オンオフ弁68及び逆止弁69によって、図1に示される経路8が構成されている。本実施形態では、経路8は、第1チューブ63、圧力制御弁64及び切替弁65を含んでいる。
The
圧力制御弁64は、シール部材44側から要求される押力に適応した作動圧力の高圧ガスをシリンダユニット42に供給する役割を果たす。逆止弁69は、第2チューブ67内で高圧ガスが逆流することを防止する役割を果たす。切替弁65及びオンオフ弁68等は、制御部70によって制御される。
The pressure control valve 64 serves to supply the
〈成形システムの作用〉
次に、成形システム1の作用について説明する。図5は材料としての金属パイプ材料14Aを投入するパイプ投入工程から、金属パイプ材料14Aに通電して加熱する通電加熱工程までを示す。最初に焼入れ可能な鋼種の金属パイプ材料14(図7(a)参照)を準備する。この金属パイプ材料14を予備成形装置2において保持し、金属パイプ材料14に曲げ加工を施すことによって、金属パイプ材料14Aを得る(図7(b)参照)。この金属パイプ材料14Aを、図5(a)に示すように、第1ハンドリング装置6(図1参照)により、下型11側に備わる第1,第2電極17,18上に載置(投入)する。第1,第2電極17,18には凹溝17a,18aが形成されているので、当該凹溝17a,18aによって金属パイプ材料14Aが位置決めされる。次に、制御部70(図2参照)は、パイプ保持機構30を制御することによって、当該パイプ保持機構30に金属パイプ材料14Aを保持させる。具体的には、図5(b)のように、第1電極17、第2電極18を進退動可能としているアクチュエータ(図示しない)を作動させ、各上下に位置する第1,第2電極17,18を接近・当接させる。この当接によって、金属パイプ材料14Aの両方の端部は、上下から第1,第2電極17,18によって挟持される。また、この挟持は第1,第2電極17,18に形成される凹溝17a,18aの存在によって、金属パイプ材料14Aの全周に渡って密着するような態様で挟持されることとなる。ただし、金属パイプ材料14Aの全周に渡って密着する構成に限られず、金属パイプ材料14Aの周方向における一部に第1,第2電極17,18が当接するような構成であってもよい。
<Operation of molding system>
Next, the operation of the
続いて、図2に示されるように、制御部70は、加熱機構50を制御することによって、金属パイプ材料14Aを加熱する。具体的には、制御部70は、加熱機構50のスイッチ53をONにする。そうすると、電源51から電力が金属パイプ材料14Aに供給され、金属パイプ材料14Aに存在する抵抗により、金属パイプ材料14A自体が発熱する(ジュール熱)。この時、熱電対21の測定値が常に監視され、この結果に基づいて通電が制御される。
Subsequently, as shown in FIG. 2, the
図6は、成形装置によるブロー成形工程とその後の流れを示している。図6に示されるように、加熱後の金属パイプ材料14Aに対してブロー成形金型13を閉じ、金属パイプ材料14Aを当該ブロー成形金型13のキャビティ内に配置密閉する。その後、気体供給機構40のシリンダユニット42を作動させることによってシール部材44で金属パイプ材料14Aの両端をシールする(図4も併せて参照)。シール完了後、高圧ガスを金属パイプ材料14A内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料14Aをキャビティの形状に沿うように変形させ、金属パイプ材料14Bを得る。
FIG. 6 shows the blow molding process by the molding apparatus and the subsequent flow. As shown in FIG. 6, the blow molding die 13 is closed with respect to the heated
金属パイプ材料14Aは高温(950℃前後)に加熱されて軟化しており、比較的低圧でブロー成形することができる。具体的には、高圧ガスとして、4MPaで常温(25℃)の圧縮空気を採用した場合、この圧縮空気は、密閉した金属パイプ材料14A内にて結果的に950℃付近まで加熱される。圧縮空気は熱膨張し、ボイル・シャルルの法則に基づき、約16〜17MPaにまで達する。即ち、950℃の金属パイプ材料14Aを熱膨張した圧縮空気によって容易に膨張させ、金属パイプ材料14Bを経て金属パイプ80をブロー成形することができる。
The
ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料14Bの外周面が下型11のキャビティ16に接触して急冷されると同時に、上型12のキャビティ24に接触して急冷(上型12と下型11は熱容量が大きく且つ低温に管理されているため、金属パイプ材料14Bが接触すればパイプ表面の熱が一気に金型側へと奪われる。)されて焼き入れが行われる。このような冷却法は、金型接触冷却又は金型冷却と呼ばれる。急冷された直後はオーステナイトがマルテンサイトに変態する。冷却の後半は冷却速度が小さくなったので、復熱によりマルテンサイトが別の組織(トルースタイト、ソルバイトなど)に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。また、本実施形態においては、金型冷却に代えて、あるいは金型冷却に加えて、冷却媒体を金属パイプ80に供給することによって冷却が行われる。
The outer peripheral surface of the
上述のように金属パイプ材料14Aに対してブロー成形を行った後に冷却を行い、型開きを行うことにより、略矩形筒状のパイプ部80a及び平板状のフランジ部80bを有する金属パイプ80を得る(図7(d)参照)。
As described above, blow molding is performed on the
次に、図8を参照して、上型12及び下型11による成形の様子について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、成形途中の金属パイプ材料14B及び型開き前における金属パイプ80のパイプ部80aに対応する部分を「第1の成形部分14a」と称し、フランジ部80bに対応する部分を「第2の成形部分14b」と称する。
Next, with reference to FIG. 8, the state of shaping | molding by the upper mold |
図8(a),(b)に示されるように、本発明に係る成形装置10において、ブロー成形は上型12と下型11とが完全に閉じた(クランプした)状態で行われているのでは無い。即ち一定の離間状態が保たれていることによって、メインキャビティ部MCの横にサブキャビティ部SC1,SC2が形成されている状態でブロー成形が行われる。当該状態では、キャビティ24の基準ラインLV1における表面とキャビティ16の基準ラインLV2における表面との間にメインキャビティ部MCが形成される。また、上型12においてメインキャビティ部MCより外側の第1突起12bの表面と、下型11においてメインキャビティ部MCより外側の第1突起11bの表面との間にはサブキャビティ部SC1が形成される。同様に、上型12においてメインキャビティ部MCより外側の第2突起12cの表面と、下型11においてメインキャビティ部MCより外側の第2突起11cの表面との間にはサブキャビティ部SC2が形成される。メインキャビティ部MCとサブキャビティ部SC1,SC2とは互いに連通した状態となっている。また、本実施形態では、サブキャビティ部SC1を構成する上型12の第1突起12bの表面と下型11の第1突起11bの表面とは、互いに上下方向に離間した状態で上型12及び下型11の幅方向(図8においては紙面右側)における端部まで延びている。同様に、サブキャビティ部SC2を構成する上型12の第2突起12cの表面と下型11の第2突起11cの表面との各々は、互いに上下方向に離間した状態で上型12及び下型11の幅方向における端部(図8においては紙面左側)まで延びている。従って、サブキャビティ部SC1,SC2は、金型外部と連通している。その結果、図8(b)に示すように、加熱により軟化し且つ高圧ガスが注入された金属パイプ材料14Bは、メインキャビティ部MCのみならずサブキャビティ部SC1,SC2の部分にまで入り込んで膨張する。
As shown in FIGS. 8A and 8B, in the
図8に示す例では、メインキャビティ部MCは断面矩形状に構成されているため、金属パイプ材料14Aは当該形状に合わせてブロー成形されることにより、断面矩形筒状に成形される。なお、当該部分が、パイプ部80aとなる第1の成形部分14aに対応する。ただし、メインキャビティ部MCの形状は特に限定されず、所望の形状に合わせて断面円形、断面楕円形、断面多角形等あらゆる形状を採用してもよい。また、メインキャビティ部MCとサブキャビティ部SC1,SC2とが連通しているため、金属パイプ材料14Bの一部は、サブキャビティ部SC1,SC2へ入り込む。当該部分が、押し潰されることによってフランジ部80bとなる第2の成形部分14bに該当する。
In the example shown in FIG. 8, the main cavity portion MC is configured to have a rectangular cross section, and thus the
図8(c)に示すように、ブロー成形後若しくはブロー成形の途中の段階で、離間している上型12と下型11とを接近させる。この動作によって、サブキャビティ部SC1,SC2の容積が小さくなり、第2の成形部分14bの内部空間が消滅し、折りたたまれた状態となる。即ち、当該上型12と下型11の接近によって、サブキャビティ部SC1,SC2内に入り込んでいる金属パイプ材料14Bの第2の成形部分14bがプレスされ押し潰される。その結果、金属パイプ材料14Bの外周面に、当該金属パイプ材料14Bの長手方向に沿うように押し潰された第2の成形部分14bが成形される。なお、これらブロー成形からフランジ部80bのプレス成形完了に至るまでの時間は、金属パイプ材料14の種類にもよるが概ね1〜2秒程度で完了する。
As shown in FIG. 8C, the separated
図8に示す例では、サブキャビティ部SC1を構成する上型12の第1突起12bの表面と下型11の第1突起11bの表面との間には、押し潰された第2の成形部分14b(すなわちフランジ部80b)の厚さに対応する隙間が形成されている。同様に、サブキャビティ部SC2を構成する上型12の第2突起12cの表面と下型11の第2突起11cの表面との間には、押し潰された第2の成形部分14b(すなわちフランジ部80b)の厚さに対応する隙間が形成されている。当該状態においても、サブキャビティ部SC1,SC2は金型外部と連通した状態となっている。すなわち、図8に示す例では、サブキャビティ部SC1,SC2は、金属パイプ80のフランジ部80b(金属パイプ材料14Bの第2の成形部分14b)の成形時において、成形開始から成形完了に至るまで、金型外部と連通している。これによって、成形開始から成形完了に至るまで、サブキャビティ部SC1,SC2の空気が金型外部へ抜けることができるため、成形品の品質を向上できる。
In the example shown in FIG. 8, a second molded portion that is crushed between the surface of the
また、ブロー成形後の上型12と下型11の接近によって、サブキャビティ部SC1,SC2内に入り込んでいる金属パイプ材料14Bの第2の成形部分14bのみならず、メインキャビティ部MC部分の金属パイプ材料14Bの第1の成形部分14aも押し潰されることとなる。しかしながら、加熱されて軟化しているので型閉じするスピードや圧縮ガス等を調節することによって、弛みや捩れのない金属パイプ80に仕上げることができる。
Further, due to the approach of the
そして、このように得られた金属パイプ80は、第2ハンドリング装置7を用いて金属パイプ80を成形装置10から切断装置3に搬送され、金属パイプ80における膨張しなかった両方の端部80c,80dが切断されることによって、成形品である金属パイプ90を得る(図7(e)参照)。
The
このように一連の処理を施す成形システム1によれば、予備成形装置2、成形装置10及び切断装置3が方向Yに沿ってこの順に配置され、成形装置10に含まれる一対の気体供給機構40,40は、成形装置10の中心を挟んで方向Yに対して直交する方向Xに沿って配置されている。これにより、予備成形された金属パイプ材料14Aを予備成形装置2から方向Yに並ぶ成形装置10に搬送する場合、金属パイプ材料14Aの搬送経路上に一対の気体供給機構40,40が配置されないため、当該一対の気体供給機構40,40が、予備成形装置2から成形装置10に搬送される金属パイプ材料14Aの邪魔にならなくなる。さらに、成形された金属パイプ80を成形装置10から方向Yに並ぶ切断装置3に搬送する場合、金属パイプ80の搬送経路上に一対の気体供給機構40,40が配置されないため、当該一対の気体供給機構40,40が、成形装置10から切断装置3に搬送される金属パイプ80の邪魔にならなくなる。したがって、方向Xに一対の気体供給機構40,40を並べることができると共に、方向Yに予備成形装置2と、成形装置10と、切断装置3とを並べることができ、成形システム1の敷地面積を小さくできる。
In this way, according to the
また、予備成形装置2と、成形装置10と、切断装置3とは、方向Yに沿ってこの順に配置されているため、一連の予備成形工程、成形工程、及び切断工程を金属パイプ材料14A(金属パイプ80)に順送りで連続的に施すことができる。
Further, since the preforming
また、成形システム1は、成形装置10よりも方向Xの一方側に設けられる壁5と、壁5よりも方向Xの一方側に設けられ、気体供給部104に気体を供給する気体供給源4と、を備えているため、成形装置10と壁5との方向Xにおける距離を近づけることができる。したがって、成形システム1の敷地面積を一層小さくできる。
The
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態における成形装置10は加熱機構50を必ずしも有していなくてもよい。金属パイプ材料14Aは、成形装置10に設置された際にすでに加熱されていてもよい。この場合、パイプ保持機構30は第1電極17及び第2電極18から構成されていなくてもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the
また、上記実施形態における一対の気体供給機構40,40の両方が気体供給源4と接続されなくてもよく、一対の気体供給機構40,40の片方が気体供給源4と接続されていてもよい。これらの場合、一対の気体供給機構40,40のいずれか一方が、高圧ガスを排出する機構となっていてもよい。
Further, both the pair of
また、上記実施形態においては、一対の気体供給機構40,40を成形装置10の中心を挟んで方向Xに沿って設けるようにしているが、当該一対の気体供給機構40,40を一つにすることもできる。すなわち、この気体供給機構40は、成形装置10の中心から離間すると共に、方向Xに沿って設けられることになる。
Moreover, in the said embodiment, although a pair of
また、上記実施形態における金属パイプ80,90にはフランジ部が設けられているが、成形システム1は、フランジ部が設けられない金属パイプを成形する場合にも適用できる。
Moreover, although the flange part is provided in the
1…成形システム、2…予備成形装置、3…切断装置、4…気体供給源、5…壁、6…第1ハンドリング装置(ハンドリング装置)、7…第2ハンドリング装置、10…成形装置、11…下型、12…上型、13…ブロー成形金型(金型)、14,14A,14B…金属パイプ材料、30…パイプ保持機構、40…気体供給機構(気体供給部)、50…加熱機構、60…ブロー機構、70…制御部、80,90…金属パイプ、80a…パイプ部、80b…フランジ部、80c,80d…端部、MC…メインキャビティ部、SC1,SC2…サブキャビティ部、X…方向(第1の方向)、Y…方向(第2の方向)。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
金属パイプ材料を予備成形する予備成形装置と、
予備成形され加熱された前記金属パイプ材料内に気体を供給して膨張させる気体供給部、及び前記金型が取り付けられる本体部を有する成形装置と、
成形後の前記金属パイプの少なくとも一部を切断する切断装置と、を備え、
前記気体供給部は、平面視において前記予備成形装置と前記本体部とを結ぶ第1直線上、及び、平面視において前記切断装置と前記本体部とを結ぶ第2直線上に配置されないように設けられ、
前記成形装置の中心にて互いに直交する水平方向を第1の方向及び第2の方向とした場合、前記気体供給部は、前記成形装置の中心から離間すると共に前記第1の方向に沿って設けられており、
前記予備成形装置と、前記成形装置と、前記切断装置とは、前記第2の方向に沿って配置されている、成形システム。 A molding system in which a metal pipe is expanded and molded in a mold,
A preforming device for preforming a metal pipe material;
A gas supply unit for supplying and expanding a gas into the preformed and heated metal pipe material , and a molding apparatus having a main body to which the mold is attached ;
A cutting device for cutting at least a part of the metal pipe after forming,
The gas supply part is provided so as not to be arranged on a first straight line connecting the preforming device and the main body part in a plan view and on a second straight line connecting the cutting apparatus and the main body part in a plan view. And
When the horizontal directions perpendicular to each other at the center of the molding apparatus are defined as the first direction and the second direction, the gas supply unit is spaced apart from the center of the molding apparatus and is provided along the first direction. And
The molding system, wherein the preforming device, the molding device, and the cutting device are arranged along the second direction.
前記壁よりも前記第1の方向の一方側に設けられ、前記気体供給部に前記気体を供給する気体供給源と、を備える請求項1〜3のいずれか一項記載の成形システム。 A wall provided on one side in the first direction with respect to the molding device;
The molding system according to claim 1, further comprising: a gas supply source that is provided on one side in the first direction from the wall and supplies the gas to the gas supply unit.
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