JP4711445B2 - バルジ成形方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法及びその装置に関する。

長尺であり、且つ長手方向に直交する方向の断面形状・寸法が部位によって相違する中空成形体を作製する手法として、バルジ成形加工が採用されている（例えば、特許文献１参照）。そして、バルジ成形加工を実施するためのバルジ成形加工装置は、特許文献２、３に記載されているように、１台の圧縮機構を備え、該圧縮機構に対して金型が交換可能に構成される。すなわち、該成形加工装置は、複数個の金型を有し、成形しようとする形状に応じた金型に交換可能である。

直管を原材料とするバルジ成形加工につき具体的に説明すると、先ず、この直管が挟持されて金型に収容され、この状態で、圧力流体（一般的には高圧水）が直管の内部に供給される。

このため、直管の内周壁が圧力流体に押圧され、これにより直管が直径方向外方に膨張する。直管が金型に収容されているので、膨張した部位は最終的に金型で堰止され、このために直管がキャビティに対応する形状に成形加工される。この工程は、拡管工程とも呼称される。

次に、圧縮機構から前記金型が取り外され、次なる成形加工を行うための別の金型が装着される。この際、拡管工程に使用された金型が圧縮機構から退避する一方、成形加工に使用される金型が圧縮機構まで移動する。

そして、膨張した直管がこの金型に移され、圧縮機構の作用下に前記直管が圧潰されて所定の形状に成形される。これにより、最終成形品が得られるに至る。

特開２００２−９６１１８号公報 特開平１０−１５６４２９号公報 特開２００１−１５００４８号公報

上記から諒解されるように、バルジ成形加工においては、従来から金型を移動させて交換するようにしている。しかしながら、この場合、重量物である金型を移動するために長時間を要するので、直管から最終成形品を得るまでのサイクルタイムが長期化するという不具合がある。

さらに、例えば、自動車車体のフレーム等の複雑な形状のものを拡管工程及び最終成形工程の２工程のみで作製することは容易ではなく、このため、拡管工程の後に予備成形加工を行うことが検討されているが、３個の金型を１つの圧縮機構に交換可能とすることは、装置構成の複雑化を招く。しかも、３個の金型を移動可能に設置することも容易ではなく、仮に設置できたとしても、広大なスペースが必要となる。

以上の不具合を回避するべく、拡管工程を行う金型、予備成形加工を行う金型及び最終成形を行う金型を個別に用意し、ワークをロボットで搬送することで各金型に移動させることが想起される。しかしながら、この場合、ロボットが必要となるために装置構成が複雑となり、設備投資も高騰するという不都合がある。

本発明の一般的な目的は、サイクルタイムを短縮し得るバルジ成形方法を提供することにある。

本発明の主たる目的は、２個以上の金型を具備する場合であっても装置構成を簡素にすることが可能なバルジ成形加工装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、成形加工途中の中空部材が変形し難いバルジ成形加工装置を提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法であって、
圧力流体が流通する通路が設けられて第１保持機構を構成する進退動作可能なロッドで前記中空部材を両端から挟持し、
前記ロッドに挟持された前記中空部材に圧力流体を流通して膨張させるとともに拡管用金型で堰止する工程と、
変位機構の作用下に前記第１保持機構を前記拡管用金型から予備成形用金型に変位させることによって、膨張した前記中空部材を前記予備成形用金型に搬送する工程と、
前記中空部材に対して前記予備成形用金型で予備成形加工を施す工程と、
圧力流体が流通する通路が設けられて第２保持機構を構成する進退動作可能なロッドで前記中空部材を両端から挟持し、変位機構の作用下に前記第２保持機構を前記予備成形用金型から本成形用金型に変位させることによって、予備成形加工が施された前記中空部材を前記本成形用金型に搬送する工程と、
前記中空部材を前記本成形用金型で製品形状に成形加工する工程と、
を有するバルジ成形方法が提供される。

本発明においては、保持機構に挟持された中空部材（ワーク）を金型間で移送するようにしている。換言すれば、重量物である金型ではなく、ワークが前記保持機構ごと変位される。ワークは金型に比して著しく小規模且つ軽量であり、このため、移送が極めて容易である。従って、ワークから最終成形品を得るまでのサイクルタイムが短縮される。すなわち、本発明によれば、バルジ成形加工の効率が著しく向上する。

また、保持機構を２組備えるので、２個のワークに対して同時に成形加工を施すことができる。このため、バルジ成形加工の効率が一層向上する。

しかも、この場合、金型を移動させるための機構が不要となる。従って、装置構成を著しく簡素化することもできる。

保持機構として、１組のみを用いるようにしてもよい。すなわち、本発明の別の一実施形態によれば、中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法であって、
圧力流体が流通する通路が設けられて保持機構を構成する進退動作可能なロッドで前記中空部材を両端から挟持し、
前記ロッドに挟持された前記中空部材に圧力流体を流通して膨張させるとともに拡管用金型で堰止する工程と、
変位機構の作用下に前記保持機構を前記拡管用金型から本成形用金型側に変位させることによって、膨張した前記中空部材を前記本成形用金型側に搬送する工程と、
前記中空部材を前記本成形用金型で製品形状に成形加工する工程と、
を有するバルジ成形方法が提供される。

この場合においても、保持機構に挟持されたワークを金型間で移送するので金型を移動させる必要がなく、バルジ成形加工の効率が著しく向上する。

なお、この場合、前記拡管用金型と記本成形用金型との間に予備成形用金型を配設し、ワークに対して予備成形加工を行うようにしてもよい。

いずれにおいても、予備成形加工を行う場合、前記中空部材を回動させた後に前記本成形用金型で本成形加工を施すようにしてもよい。これにより、所望の形状の最終製品を得ることが容易となる。

なお、中空部材に供給する圧力流体としては、圧縮気体が好適である。圧縮気体供給機構は、高圧液体の供給機構に比して小規模である。従って、設備投資が低廉化され、設置スペースも狭小化することができる。

また、中空部材に対して予備成形加工又は本成形加工を施す際、該中空部材を、上下方向に平行移動可能又は左右方向に平行移動可能の少なくともいずれかの状態として支持することが好ましい。これにより、中空部材が変形することが回避される。従って、寸法精度に優れた最終成形品を得ることができる。

さらに、中空部材をロッドで保持した状態で加熱することにより、加熱ユニットでクランプされた中空部材が該加熱ユニットに押圧されて撓むことを回避することができる。

本発明のまた別の一実施形態によれば、中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すためのバルジ成形加工装置であって、
圧力流体が流通する通路が設けられ、且つ前記中空部材を両端から挟持する進退動作可能なロッドを有する第１保持機構及び第２保持機構と、
前記ロッドに挟持され且つ圧力流体が流通されて膨張する前記中空部材を堰止する拡管用金型と、
膨張した前記中空部材に対して予備成形加工を行うための予備成形用金型と、
予備成形加工が施された前記中空部材を製品形状に成形加工する本成形用金型と、
前記第１保持機構を前記拡管用金型から前記予備成形用金型に接近又は離間する方向に変位させるとともに、前記第２保持機構を前記予備成形用金型から前記本成形用金型に接近又は離間する方向に変位させる変位機構と、
を具備し、
前記第１保持機構及び前記第２保持機構が前記変位機構の作用下に変位することにより、前記第１保持機構を構成する前記ロッドに挟持された前記中空部材を前記拡管用金型から前記予備成形用金型に搬送し、前記第２保持機構を構成する前記ロッドに挟持された前記中空部材を前記予備成形用金型から前記本成形用金型に搬送するバルジ成形加工装置が提供される。

このように、予備成形用金型を設けるとともに保持機構を２組備えることにより、２個のワークに対して同時に成形加工を施すことができる。従って、最終成形品を効率よく作製することができる。換言すれば、バルジ成形加工の効率が一層向上する。

本発明のさらに別の一実施形態によれば、中空部材に圧力流体を流通させて成形加工を施すためのバルジ成形加工装置であって、
圧力流体が流通する通路が設けられ、且つ前記中空部材を両端から挟持する進退動作可能なロッドを有する保持機構と、
前記ロッドに挟持され且つ圧力流体が流通されて膨張する前記中空部材を堰止する拡管用金型と、
膨張した前記中空部材を製品形状に成形加工する本成形用金型と、
前記保持機構を前記拡管用金型から前記本成形用金型に接近又は離間する方向に変位させる変位機構と、
を具備し、
前記保持機構が前記変位機構の作用下に変位することにより、前記ロッドに挟持された前記中空部材を前記拡管用金型から前記本成形用金型側に搬送するバルジ成形加工装置が提供される。

このように構成した場合でも、金型を移動させることなく中空部材を移動させて成形加工を行うことができる。従って、装置構成が簡素となる。

このバルジ成形加工装置には、拡管用金型と本成形用金型との間に、膨張した前記中空部材に対して予備成形加工を行うための予備成形用金型を配設するようにしてもよい。これにより、中空部材を段階的に変形させることができるので、一度に大きく変形させるよりも加工が容易となる。

いずれの装置においても、保持機構を回動させるための回動機構を設けることが好ましい。これにより、所望の形状の最終製品を得ることが容易となる。

前記ロッド及び前記中空部材に流通させる圧力流体は、上記した理由から、圧縮気体が好ましい。すなわち、この場合、バルジ成形加工装置には圧縮気体供給設備が付設される。また、中空部材の変形能を向上させるべく、拡管用金型に搬送される前の中空部材を加熱するための加熱ユニットを設けることが好ましい。

そして、本成形用金型で中空部材に対して成形加工を施す際、ロッドを、上下方向に平行移動可能又は左右方向に平行移動可能の少なくともいずれかの状態とすることが好ましく、双方を可能とすることが最も好ましい。これにより、中空部材が所定の形状以外に変形することが回避され、寸法精度に優れた最終成形品を得ることができる。

第１実施形態に係るバルジ成形加工装置の概略全体正面図である。 図１のバルジ成形加工装置の概略側面図である。 図１のバルジ成形加工装置を上方から模式的に示した概略平面図である。 図１のバルジ成形加工装置を構成する保持機構の概略構成図である。 図４の保持機構の概略正面図である。 図１のバルジ成形加工装置を構成する複数個の金型の概略構成図である。 １個目のワークに拡管加工を施すとともに、２個目のワークを加熱ステーションに配置した状態を示す概略平面図である。 直管に対し、第１下型と第１上型で拡管加工を施す状態を示す要部概略縦断面図である。 拡管加工が終了した１個目のワークを第２保持機構で挟持するとともに、２個目のワークを第１保持機構で挟持した状態を示す概略平面図である。 第２保持機構に挟持された１個目のワークに対して予備形成加工を行っている状態を示す概略平面図である。 第１半製品に対し、第２下型と第２上型で予備成形加工を施す状態を示す要部概略縦断面図である。 保持機構が図４に示す位置から９０°回動したことを示す概略正面図である。 第２半製品に対し、第３下型と第３上型で本成形加工を施す状態を示す要部概略縦断面図である。 第２保持機構に挟持された第２半製品に対して本成形加工を行う一方、第１保持機構に挟持された２個目のワークに対して拡管加工を行っている状態を示す概略平面図である。 加熱ステーションまで戻った第１保持機構が３個目のワークを挟持するとともに、拡管ステーションまで戻った第２保持機構が２個目のワークを挟持した状態を示す概略平面図である。 第２実施形態に係るバルジ成形加工装置を上方から模式的に示した概略平面図である。

以下、本発明に係るバルジ成形方法につきそれを実施する成形加工装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２は、それぞれ、第１実施形態に係るバルジ成形加工装置１０の概略全体正面図及び概略側面図であり、図３は、このバルジ成形加工装置１０の上方からの模式的な概略平面図である。

図１及び図３から諒解されるように、このバルジ成形加工装置１０は、ワーク１２（中空部材）に対して誘導加熱を行う加熱ステーション１４、加熱されたワーク１２の内部に圧縮気体を流通させながら拡管工程を行う拡管ステーション１６、膨張したワーク１２に対して予備成形加工を施す予備成形ステーション１８、予備成形加工が施されたワーク１２に対して本成形加工を施す本成形ステーション２０を有する。また、後述するように、ワーク１２は、１組の第１保持機構２２ａ、２２ａに両端から挟持されてステーション１４、１６間を搬送され、第２保持機構２２ｂ、２２ｂに両端から挟持されてステーション１８、２０間を搬送される。

そして、加熱ステーション１４には加熱ユニットとしての加熱電極２４（図３参照）が配設され、拡管ステーション１６、予備成形ステーション１８、本成形ステーション２０には、それぞれ、拡管加工用の拡管用金型２６、予備成形加工用の予備成形用金型２８、本成形加工用の本成形用金型３０が配設されている（図１参照）。

バルジ成形加工装置１０はメインフレーム３２を有し、加熱ステーション１４から本成形ステーション２０にわたって下サブフレーム３４、上サブフレーム３６が橋架されている。前記第１及び第２保持機構２２ａ、２２ｂは、後述するように、これら下サブフレーム３４及び上サブフレーム３６に沿って変位する。

すなわち、加熱ステーション１４で第１保持機構２２ａ、２２ａによって挟持されたワーク１２は、該第１保持機構２２ａ、２２ａ、ないしはその後に該ワーク１２を挟持した第２保持機構２２ｂ、２２ｂが拡管用金型２６、予備成形用金型２８、本成形用金型３０へと順次変位することに伴って、拡管ステーション１６、予備成形ステーション１８、本成形ステーション２０に移送される。

図４に示すように、第１保持機構２２ａを構成するボディ３８は、ホルダ４０の開口した一端から、他端に設けられた孔部４２に通されている。なお、このホルダ４０の下端面及び上方側面には、第１係合部材４４、側板４６がそれぞれ設置されており、側板４６には第２係合部材４８が設置されている。これら第１係合部材４４及び第２係合部材４８は、それぞれ、下サブフレーム３４及び上サブフレーム３６の各々に敷設された案内レール５０、５２に摺動自在に係合されている。

また、側板４６には変位機構を構成するサーボモータ５４が固定されており、図１及び図５に示すように、該サーボモータ５４の回転軸５６には第１ピニオン５８が嵌合されている。一方、上サブフレーム３６の上端面には第１ラック６０が設けられており、前記第１ピニオン５８は、この第１ラック６０に噛合している。

図４に示すように、ボディ３８の一端部にはワーク挟持用シリンダ６２が設置されている。このワーク挟持用シリンダ６２のロッド６４は、ボディ３８の他端部に設けられた孔部４２から突出しており、図４における矢印Ｘ１、Ｘ２方向に指向して前進・後退動作する。なお、このロッド６４には、図示しない圧縮エア通路が形成されている。

さらに、ボディ３８は、回動機構を構成するボディ回動用シリンダ１０４の作用下に、９０°回動することが可能である。すなわち、図１、図４及び図５に示すように、ボディ３８の下方に配設されたボディ回動用シリンダ１０４のロッド１０６には、連結部材１０８を介して従動ロッド１１０がボディ回動用シリンダ１０４と平行に延在するように連結されている。この従動ロッド１１０には第２ラック１１２が設けられ、一方、ボディ３８を構成する円筒部１１４の側周壁には、該第２ラック１１２に噛合する円弧状の第２ピニオン１１６が固定されている。従って、ボディ回動用シリンダ１０４のロッド１０６が図５におけるＹ１、Ｙ２方向に進退動作することに伴い、円筒部１１４、ひいてはボディ３８が矢印Ｂ１、Ｂ２方向に回動する。

ボディ３８の上方にはブラケット１１８が設けられており（図４参照）、昇汞機構を構成するボディ昇降用シリンダ１２０のロッド１２２の先端は、遊びがある状態でこのブラケット１１８内に収容されている。すなわち、ロッド１２２の先端が幅広に設けられることによってブラケット１１８からの抜け止めがなされ、結局、ロッド１２２は、ブラケット１１８を介して間接的にボディ３８を昇降動作させる。

なお、ボディ昇降用シリンダ１２０はホルダ４０の上端面に設置されており、ロッド１２２は、上端面に設けられた通孔１２４に通されている。換言すれば、ボディ昇降用シリンダ１２０は、倒立した状態でホルダ４０の上端面に位置決め固定されている。

勿論、一方の第２保持機構２２ｂも同様に構成されており（図２参照）、従って、同一の構成要素には同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

ここで、加熱ステーション１４には、図３に示す加熱電極２４が配設されており、各加熱電極２４は、ワーク１２に対して接近・離間自在である。下方の加熱電極２４と上方の加熱電極２４は、ワーク１２を挟んで互いに対向する位置に配置され、ワーク１２全体を４本の加熱電極２４で加熱するようになっている。

加熱ステーション１４に並列する拡管ステーション１６、予備成形ステーション１８、本成形ステーション２０には、それぞれ、拡管用の拡管用金型２６、予備成形加工用の予備成形用金型２８、本成形加工用の本成形用金型３０が配設されている（図３参照）。そして、図２及び図６に示すように、拡管用金型２６は、第１下型１３０及び第１上型１３２を有し、この中、第１下型１３０には、メインフレーム３２に支持された第１下型用シリンダ１３４のロッドが連結されている（図１参照）。すなわち、第１下型１３０は、第１下型用シリンダ１３４の作用下に、鉛直方向に沿って変位可能である。

予備成形ステーション１８における予備成形用金型２８、及び本成形ステーション２０における本成形用金型３０も、拡管用金型２６と略同様に構成されている。すなわち、図１及び図６に示すように、予備成形用金型２８は第２下型１８０及び第２上型１８２を有し、この中、第２下型１８０には、メインフレーム３２に支持された第２下型用シリンダ１８４のロッドが連結されている。同様に、本成形用金型３０は第３下型１８８、第３上型１９０を有し、この中の第３下型１８８に第３下型用シリンダ１９２のロッドが連結されている。勿論、第２下型１８０及び第３下型１８８は、前記シリンダ１８４、１９２の作用下に、鉛直方向に沿って変位可能である（図１参照）。

なお、上型１３２、１８２、１９０は、メインフレーム３２に位置決め固定されている。また、各型１３０、１３２、１８０、１８２、１８８、１９０は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱されている。

第１実施形態に係るバルジ成形加工装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、アルミニウム合金製の直管に対して成形加工を施すバルジ成形方法を例示して説明する。なお、以下の説明においては、直管に対してワークと同一の参照符号１２を付すこととする。

第１及び第２保持機構２２ａ、２２ｂの各々は、例えば、図３に示されるように、加熱ステーション１４及び拡管ステーション１６に配置される。そして、直管１２が加熱ステーション１４に移送された後、第１保持機構２２ａ、２２ａに挟持される。

その一方で、加熱電極２４（図３参照）に通電がなされることに伴って該加熱電極２４が発熱し、この状態で、加熱電極２４が直管１２に対して接近する。最終的に、加熱電極１４の先端部が直管１２の側周壁に当接し、これにより直管１２が加熱される。

加熱された直管１２は、４５０〜５５０℃程度に昇温されるために熱膨張を起こす。換言すれば、長手方向の寸法が大きくなる。そこで、第１実施形態においては、加熱電極２４が直管１２の長手方向に変位自在な状態で、加熱電極１４の先端部を直管１２に当接させるようにしている。このため、加熱電極２４は、直管１２の熱膨張による長手方向への延伸に対応して、該直管１２の長手方向に沿って変位する。従って、直管１２が熱膨張を起こしても、該直管１２における加熱電極２４でクランプされた部位に座屈が生じることを回避することができる。

このようにして加熱された直管１２は、第１保持機構２２ａが変位することによって拡管ステーション１６（図１及び図３参照）に移送される。すなわち、ボディ昇降用シリンダ１２０（図４参照）が付勢され、これに伴って該ボディ昇降用シリンダ１２０のロッド１２２が後退動作する。その結果、ブラケット１１８がロッド１２２に引っ張られ、これにより、ボディ３８が上昇する。

次に、サーボモータ５４が付勢されて回転軸５６が回転動作を開始する。これに追従して回転動作した第１ピニオン５８が第１ラック６０との噛合によって転動し、その結果、第１保持機構２２ａが拡管ステーション１６に向かって変位を開始する。この際、第１保持機構２２ａは、下サブフレーム３４及び上サブフレーム３６に設けられた案内レール５０、５２に案内される。

第１保持機構２２ａが拡管ステーション１６に到達すると、サーボモータ５４が滅勢され、これにより第１ピニオン５８の第１ラック６０による転動、ひいては第１保持機構２２ａの変位が停止する。そして、ボディ昇降用シリンダ１２０が付勢され、ロッド１２２が伸張して第１保持機構２２ａが下降する。最終的に、直管１２が第１下型１３０と第１上型１３２の間に位置する。なお、第１下型１３０と第１上型１３２は、図示しない前記加熱手段によって予め所定温度まで昇温されている。

このようにして第１保持機構２２ａが拡管ステーション１６に変位するのに合わせて、拡管ステーション１６に配置されていた第２保持機構２２ｂが予備成形ステーション１８に変位する（図７参照）。その一方で、２本目の直管１２が加熱ステーション１４に用意される。

その後、第１下型用シリンダ１３４が付勢され、第１下型１３０が直管１２に指向して上昇する。これにより型閉じがなされて、図８に示すように、第１下型１３０と第１上型１３２で形成されるキャビティ１９６に直管１２が収容される。キャビティ１９６の一部の寸法は直管１２に比して大きく、このため、直管１２の側周壁の一部は、第１下型１３０及び第１上型１３２の双方から離間する。

次に、ロッド６４に設けられた前記圧縮エア通路を介して圧縮エアが直管１２の内部に供給され、これに伴って直管１２の内部の圧力が上昇する。すなわち、直管１２が圧縮エアによって内部から押圧され、第１下型１３０と第１上型１３２から離間した部位では、これら第１下型１３０と第１上型１３２に指向して膨出し始める。

膨出した部位は、最終的に、第１下型１３０及び第１上型１３２に堰止される。これにより膨出が停止され、図７に示すように、キャビティ１９６に対応する形状の第１半製品２００が形成される。

このようにして拡管加工がなされている間、第１下型１３０及び第１上型１３２が前記加熱手段によって加熱されているので、直管１２の温度が下降することが回避される。

ここで、直管１２の長手方向寸法を変更しないで膨出させると、該直管１２の肉厚が小さくなってしまう。これを回避するべく、本実施の形態では、直管１２が膨出することに伴ってロッド６４が前進動作する。従って、第１半製品２００の肉厚が小さくなってしまうことはない。

型閉じがされて所定時間が経過した後、ロッド６４の圧縮エア通路を介して圧縮エアが排気される。そして、第１下型１３０が下降して型開きがなされ、図７に示す状態となる。

拡管加工が終了すると、第１保持機構２２ａ、２２ａは、後退動作することで第１半製品２００を解放する。そして、図９に示すように、加熱ステーション１４に戻った第１保持機構２２ａ、２２ａが２本目の直管１２を挟持するとともに、拡管ステーション１６に戻った第２保持機構２２ｂ、２２ｂが第１半製品２００（１本目の直管１２の成形加工物）を挟持する。

第１半製品２００は、次に、加熱ステーション１４から拡管ステーション１６への移送と同様にして予備成形ステーション１８に移送される（図１０参照）。すなわち、第２保持機構２２ｂのボディ昇降用シリンダ１２０（図４参照）が付勢されてボディ３８が上昇し、次に、サーボモータ５４の回転作用下に第１ピニオン５８が第１ラック６０上を転動して、第２保持機構２２ｂが予備成形ステーション１８に向かって変位する。勿論、この際においても、第２保持機構２２ｂは案内レール５０、５２に案内される。

上記の移送により、第１半製品２００が第２下型１８０と第２上型１８２の間に配置される。その後、ボディ昇降用シリンダ１２０のサーボモータを滅勢し、いわゆるサーボフリーの状態とする。この場合、ボディ昇降用シリンダ１２０のロッド１２２に外力が加わると、該ロッド１２２は、外力の大きさに応じた変位量で進退動作する。

次に、第２下型用シリンダ１８４のみが付勢されて第２下型１８０が上昇し、第２上型１８２に指向して第１半製品２００を押圧する。

この際、上記したようにボディ昇降用シリンダ１２０がサーボフリーの状態であるので、第２下型１８０による第１半製品２００の押圧に伴い、第２保持機構２２ｂのロッド６４は、図４に仮想線で示したように鉛直方向に平行して上昇する。

以上から諒解されるように、第１半製品２００が上方に押圧されても、ボディ昇降用シリンダ１２０からの抵抗はない。このため、第１半製品２００を、第２上型１８２に指向して容易に接近させることができる。また、第２保持機構２２ｂが鉛直方向に変位可能であるので、押圧された第１半製品２００が第２保持機構２２ｂから離脱することもない。従って、第１半製品２００と第２保持機構２２ｂの間から圧縮エアが漏洩することもない。

第２下型１８０が第１半製品２００に当接する直前に、ロッド６４の圧縮エア通路から圧縮エアが供給される。この際の供給圧力は、第１半製品２００が拡管されない程度に設定すればよい。

第２下型１８０が第１半製品２００に当接すると、図１１に示すキャビティ２０２が形成される。この場合、第１半製品２００における一部が圧潰され、断面楕円形状の部位が設けられる。その結果、図１０に示す第２半製品２０４が作製される。

圧潰（予備成形）は、第２下型１８０が第２上型１８２に接近することに伴って進行する。この圧潰の際、サーボモータ５４がサーボフリーとなるようにする。すなわち、サーボモータ５４の回転軸５６に対する力を低減させる。このため、第２保持機構２２ｂは、圧潰の際、各ステーション１４、１６、１８、２０が並列された方向（水平方向）においても平行移動可能となる。

圧潰が終了すると、圧縮エアが排気された後、第２下型用シリンダ１８４が付勢されて第２下型１８０が下降する。これにより型開きがなされるとともに、ボディ昇降用シリンダ１２０がサーボフリーであることから、第２半製品２０４が初期の位置に戻る。

以上のようにして予備成形ステーション１８で予備成形加工が行われて第２半製品２０４が作製されている間、図１０に示すように、２本目の直管１２の加熱が加熱ステーション１４で続行されていてもよい。

露呈した第２半製品２０４は、次に、拡管ステーション１６から予備成形ステーション１８への移送と同様にして、本成形ステーション２０に移送される。すなわち、上記と同様に、第２保持機構２２ｂのボディ昇降用シリンダ１２０（図４参照）が付勢されてボディ３８が上昇し、次に、サーボモータ５４の回転作用下に第１ピニオン５８が第１ラック６０上を転動して、第２保持機構２２ｂが案内レール５０、５２に案内されながら本成形ステーション２０に向かって変位する。

この移送の途中、ボディ回動用シリンダ１０４（図５参照）が付勢される。図１２に示すように、ロッド１０６が矢印Ｙ２方向に後退すると従動ロッド１１０が後退し、これに追従して、第２ラック１１２に噛合した第２ピニオン１１６が矢印Ｂ２方向に回転する。その結果、ボディ３８、ひいては保持機構２２が矢印Ｂ２方向に９０°だけ回動し、第２半製品２０４も９０°回動する。すなわち、予備成形加工が終了した時点では、第２半製品２０４には、断面形状が横方向に長尺な楕円となる部位が存在するが（図１１参照）、ボディ３８が回転されることに伴い、当該部位が縦方向に長尺な楕円となる。

移送が終了すると、第２半製品２０４が第３下型１８８と第３上型１９０の間に配置される。その後、上記と同様に、ボディ昇降用シリンダ１２０をサーボフリーとする。

次に、第３下型用シリンダ１９２を付勢して第３下型１８８を上昇させ、第３上型１９０に指向して第２半製品２０４を押圧する。

この際においても、予備成形加工と同様に、ボディ昇降用シリンダ１２０がサーボフリーの状態であるので、第３下型１８８による第２半製品２０４の押圧に伴い、第２保持機構２２ｂのロッド６４は、図４に仮想線で示すように鉛直方向に平行して上昇する。

従って、第２半製品２０４は、第３上型１９０に指向して容易に接近する。勿論、第３下型１８８で押圧された第２半製品２０４がロッド６４から離脱することもない。

第３下型１８８が第２半製品２０４に当接する直前に、ロッド６４の圧縮エア通路から圧縮エアが供給される。

第３下型１８８が第２半製品２０４に当接すると、図１３に示すキャビティ２０６が形成される。この場合、第２半製品２０４における一部が圧潰され、図１４に示す最終成形品２０８が作製される。

図１３から諒解されるように、本成形工程を行う際のプレス力は、横方向に長尺な楕円を押圧する場合よりも縦方向に長尺な楕円を押圧する場合の方が小さくなる。すなわち、第２半製品を回動させることによって、本成形加工時のプレス力を小さくすることができる。しかも、第２半製品２０４の横方向寸法が小さいので、本成形用金型３０において該横方向に対応する幅方向寸法を小さくすることもできる。

この本成形加工でも、成形の際にサーボモータ５４がサーボフリーとなるようにすれば、第２保持機構２２ｂが成形に伴って水平方向に移動可能となる。

成形が終了すると、圧縮エアが排気された後、ワーク挟持用シリンダ６２が付勢される。すなわち、ロッド６４が図４におけるＸ２方向に後退動作し、これにより最終成形品２０８が第２保持機構２２ｂ、２２ｂから解放され、第３下型１８８に載置される。

その後、第３下型用シリンダ１９２が付勢され、最終成形品２０８を載置した第３下型１８８が下降する。

第３下型１８８に載置された最終成形品２０８は、取り出し治具を有するロボットに把持される。また、第３下型１８８に設けられたイジェクタが付勢され、これにより最終成形品２０８が第３下型１８８から離脱する。離脱した最終成形品２０８を前記ロボットで取り出し、次工程に搬送する。

以上のようにして第２半製品２０４が第２保持機構２２ｂの変位作用下に本成形ステーション２０に移送されるのと同時に、図１４に示すように、第１保持機構２２ａの変位に伴って直管１２が拡管ステーション１６に移送される。すなわち、第２半製品２０４に上記の本成形加工が施されると同時に、直管１２に拡管加工が施される。さらに、３本目の直管１２が加熱ステーション１４に用意される。

第２半製品２０４に対する本成形加工が終了した際、上記したように第２保持機構２２ｂが最終成形品２０８（１本目の直管１２）を解放する一方で、第１保持機構２２ａが第１半製品２００（２本目の直管１２）を解放する。そして、図１５に示すように、最終成形品２０８が払い出しされる一方、第１保持機構２２ａ、２２ａが加熱ステーション１４まで戻って３本目の直管１２を挟持するとともに、第２保持機構２２ｂ、２２ｂが拡管ステーション１６まで戻って第１半製品２００を挟持する。以降は、上記と同様の過程が繰り返される。

以上のように、本実施の形態では、ワークである直管１２を第１保持機構２２ａ、２２ａ又は第２保持機構２２ｂ、２２ｂで保持し、この状態で、複数の金型２６、２８、３０間を移送するようにしている。このため、金型２６、２８、３０を移動させる必要がない。

しかも、第１実施形態では、複数の金型２６、２８、３０を並列配置することができる。従って、装置構成が複雑化することもなければ、金型２６、２８、３０を移動可能に設置する必要もない。また、重量物である金型２６、２８、３０を移動する必要がないので、サイクルタイムも短縮することができる。

このように、第１実施形態によれば、ワーク１２を金型２６、２８、３０間で移送する装置構成とすることで、金型２６、２８、３０の間をロボットで移送する装置構成に比して簡素となるとともに、作業が簡便となり、最終成形品２０８を得るまでのサイクルタイムも短縮するという利点がある。

しかも、第１実施形態によれば、２本の直管１２、１２に対して同時に成形加工を施すことができる。従って、サイクルタイムを短縮することができる。

次に、第２実施形態に係るバルジ成形加工装置につき説明する。図１６は、第２実施形態に係るバルジ成形加工装置２１０の上方からの模式的な概略平面図である。

このバルジ成形加工装置２１０は、第１及び第２保持機構２２ａ、２２ｂと同一構成の保持機構２１２を１組有することを除いて、第１実施形態に係るバルジ成形加工装置１０に準拠して構成されている。勿論、各構成要素の構成・動作も第１実施形態と同一である。

第２実施形態に係るバルジ成形加工装置２１０では、これら保持機構２１２、２１２がワークを挟持して、各ステーション１４、１６、１８、２０間を変位する。すなわち、直管１２は、先ず、加熱ステーション１４で保持機構２１２、２１２に挟持されて加熱電極２４で加熱され、保持機構２１２が第１実施形態と同様にして拡管ステーション１６に変位することで該拡管ステーション１６に移送される。

次に、該拡管ステーション１６で直管１２に対する拡管工程が実施されて第１半製品２０２が得られ、この第１半製品２０２は、保持機構２１２が予備成形ステーション１８に変位することで該予備成形ステーション１８に移送される。

さらに、該予備成形ステーション１８で第１半製品２０２に対する予備成形工程が実施されて第２半製品２０４が得られた後、保持機構２１２が本成形ステーション２０に変位することで該本成形ステーション２０に第２半製品２０４が移送される。最後に、該本成形ステーション２０で第２半製品２０４に対する本成形工程が実施されて最終成形品２０８が作製される。

以上のように、保持機構２１２、２１２の１組のみであっても、複数個の金型２６、２８、３０間でワークを移送することが可能である。

なお、上記した実施の形態においては、直管１２に圧縮エアを導入するようにしているが、ワークは、断面が円形状となる直管１２に限定されるものではなく、断面が多角形形状の中空部材であってもよい。

さらに、第１及び第２実施の形態のいずれも、加熱ステーション１４、拡管ステーション１６、予備成形ステーション１８、本成形ステーション２０を設けるようにしているが、双方とも加熱ステーション１４を設けることなくバルジ成形加工装置１０、２１０を構成するようにしてもよい。

さらにまた、第２実施形態では、拡管ステーション１６と本成形ステーション２０でバルジ成形加工装置を構成するようにしてもよい。勿論、必要に応じて加熱ステーション１４を設けるようにしてもよい。

いずれの場合においても、保持機構２２の水平方向への平行動作又は鉛直方向への平行動作は、少なくともいずれか１つが可能であればよい。

Claims (16)

1. 中空部材（１２）に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法であって、
   圧力流体が流通する通路が設けられて第１保持機構（２２ａ）を構成する進退動作可能なロッド（６４）で前記中空部材（１２）を両端から挟持し、
   前記ロッド（６４）を前進させ、且つ該ロッド（６４）に挟持された前記中空部材（１２）に圧力流体を流通して膨張させるとともに拡管用金型（２６）で堰止する工程と、
   変位機構（５４）の作用下に前記第１保持機構（２２ａ）を前記拡管用金型（２６）から予備成形用金型（２８）に変位させることによって、膨張した前記中空部材（１２）を前記予備成形用金型（２８）に搬送する工程と、
   前記中空部材（１２）に対して前記予備成形用金型（２８）で予備成形加工を施す工程と、
   圧力流体が流通する通路が設けられて第２保持機構（２２ｂ）を構成する進退動作可能なロッド（６４）で前記中空部材（１２）を両端から挟持し、変位機構（５４）の作用下に前記第２保持機構（２２ｂ）を前記予備成形用金型（２８）から本成形用金型（３０）に変位させることによって、予備成形加工が施された前記中空部材（１２）を前記本成形用金型（３０）に搬送する工程と、
   前記中空部材（１２）を前記本成形用金型（３０）で製品形状に成形加工する工程と、
   を有することを特徴とするバルジ成形方法。
2. 請求項１記載の成形方法において、予備成形加工が施された前記中空部材（１２）を回動させた後、前記本成形用金型（３０）で成形加工を施すことを特徴とするバルジ成形方法。
3. 請求項１記載の成形方法において、前記中空部材（１２）を前記予備成形用金型（２８）に搬送した後、又は、前記中空部材（１２）を前記本成形用金型（３０）に搬送した後、前記第１保持機構（２２ａ）及び／又は前記第２保持機構（２２ｂ）を上下方向に平行移動可能な昇降機構（１２０）、又は左右方向に平行移動可能な平行移動機構を滅勢することを特徴とするバルジ成形方法。
4. 中空部材（１２）に圧力流体を流通させて成形加工を施すバルジ成形方法であって、
   圧力流体が流通する通路が設けられて保持機構（２１２）を構成する進退動作可能なロッド（６４）で前記中空部材（１２）を両端から挟持し、
   前記ロッド（６４）を前進させ、且つ該ロッド（６４）に挟持された前記中空部材（１２）に圧力流体を流通して膨張させるとともに拡管用金型（２６）で堰止する工程と、
   変位機構（５４）の作用下に前記保持機構（２１２）を前記拡管用金型（２６）から本成形用金型（３０）側に変位させることによって、膨張した前記中空部材（１２）を前記本成形用金型（３０）側に搬送する工程と、
   前記中空部材（１２）を前記本成形用金型（３０）で製品形状に成形加工する工程と、
   を有することを特徴とするバルジ成形方法。
5. 請求項４記載の成形方法において、前記拡管用金型（２６）と前記本成形用金型（３０）との間に配設された予備成形用金型（２８）で予備成形加工を行うことを特徴とするバルジ成形方法。
6. 請求項５記載の成形方法において、予備成形加工が施された前記中空部材（１２）を回動させた後、前記本成形用金型（３０）で成形加工を施すことを特徴とするバルジ成形方法。
7. 請求項４記載の成形方法において、前記中空部材（１２）を前記予備成形用金型（２８）に搬送した後、又は、前記中空部材（１２）を前記本成形用金型（３０）に搬送した後、前記保持機構（２１２）を上下方向に平行移動可能な昇降機構（１２０）、又は左右方向に平行移動可能な平行移動機構を滅勢することを特徴とするバルジ成形方法。
8. 中空部材（１２）に圧力流体を流通させて成形加工を施すためのバルジ成形加工装置であって、
   圧力流体が流通する通路が設けられ、且つ前記中空部材（１２）を両端から挟持する進退動作可能なロッド（６４）を有する第１保持機構（２２ａ）及び第２保持機構（２２ｂ）と、
   前記ロッド（６４）に挟持され且つ圧力流体が流通されて膨張する前記中空部材（１２）を堰止する拡管用金型（２６）と、
   膨張した前記中空部材（１２）に対して予備成形加工を行うための予備成形用金型（２８）と、
   予備成形加工が施された前記中空部材（１２）を製品形状に成形加工する本成形用金型（３０）と、
   前記第１保持機構（２２ａ）を前記拡管用金型（２６）から前記予備成形用金型（２８）に接近又は離間する方向に変位させるとともに、前記第２保持機構（２２ｂ）を前記予備成形用金型（２８）から前記本成形用金型（３０）に接近又は離間する方向に変位させる変位機構（５４）と、
   を具備し、
   前記第１保持機構（２２ａ）及び前記第２保持機構（２２ｂ）が前記変位機構（５４）の作用下に変位することにより、前記第１保持機構（２２ａ）を構成する前記ロッド（６４）に挟持された前記中空部材（１２）を前記拡管用金型（２６）から前記予備成形用金型（２８）に搬送し、前記第２保持機構（２２ｂ）を構成する前記ロッド（６４）に挟持された前記中空部材（１２）を前記予備成形用金型（２８）から前記本成形用金型（３０）に搬送するとともに、
   前記拡管用金型（２６）にて前記中空部材（１２）を膨張させるとき、前記ロッド（６４）が前進することを特徴とするバルジ成形加工装置。
9. 請求項８記載の装置において、前記第１保持機構（２２ａ）及び／又は前記第２保持機構（２２ｂ）を回動させるための回動機構（１０４）を有することを特徴とするバルジ成形加工装置。
10. 請求項８記載の装置において、前記拡管用金型（２６）に搬送される前の前記中空部材（１２）を加熱するための加熱ユニット（２４）を有することを特徴とするバルジ成形加工装置。
11. 請求項８記載の装置において、前記第１保持機構（２２ａ）及び／又は前記第２保持機構（２２ｂ）を上下方向に平行移動可能な昇降機構（１２０）、又は左右方向に平行移動可能な平行移動機構（５４）の少なくともいずれかを有することを特徴とするバルジ成形加工装置。
12. 中空部材（１２）に圧力流体を流通させて成形加工を施すためのバルジ成形加工装置であって、
    圧力流体が流通する通路が設けられ、且つ前記中空部材（１２）を両端から挟持する進退動作可能なロッド（６４）を有する保持機構（２１２）と、
    前記ロッド（６４）に挟持され且つ圧力流体が流通されて膨張する前記中空部材（１２）を堰止する拡管用金型（２６）と、
    膨張した前記中空部材（１２）を製品形状に成形加工する本成形用金型（３０）と、
    前記保持機構（２１２）を前記拡管用金型（２６）から前記本成形用金型（３０）に接近又は離間する方向に変位させる変位機構（５４）と、
    を具備し、
    前記保持機構（２１２）が前記変位機構（５４）の作用下に変位することにより、前記ロッド（６４）に挟持された前記中空部材（１２）を前記拡管用金型（２６）から前記本成形用金型（３０）側に搬送するとともに、
    前記拡管用金型（２６）にて前記中空部材（１２）を膨張させるとき、前記ロッド（６４）が前進することを特徴とするバルジ成形加工装置。
13. 請求項１２記載の装置において、前記拡管用金型（２６）と前記本成形用金型（３０）との間に、膨張した前記中空部材（１２）に対して予備成形加工を行うための予備成形用金型（２８）が配設されたことを特徴とするバルジ成形加工装置。
14. 請求項１３記載の装置において、前記保持機構（２１２）を回動させるための回動機構（１０４）を有することを特徴とするバルジ成形加工装置。
15. 請求項１２記載の装置において、前記拡管用金型（２６）に搬送される前の前記中空部材（１２）を加熱するための加熱ユニットを有することを特徴とするバルジ成形加工装置。
16. 請求項１２記載の装置において、前記保持機構（２１２）が上下方向に平行移動可能な昇降機構（１２０）、又は左右方向に平行移動可能な平行移動機構（５４）の少なくともいずれかを有することを特徴とするバルジ成形加工装置。

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