JP6475437B2 - Molding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、成形装置に関する。 The present invention relates to a molding apparatus.
従来、加熱した金属パイプ材料を金型により成形する成形装置が知られている。例えば、特許文献1に開示された成形装置は、金型と、金属パイプ材料を通電加熱する通電端子と、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、通電端子により加熱した金属パイプ材料内を金型内に配置し、金型を型閉した状態で金属パイプ材料に気体供給部から気体を供給して膨張させることによって、金属パイプ材料を金型の形状に対応する形状に成形する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a molding apparatus that molds a heated metal pipe material with a mold is known. For example, the molding apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a mold, an energizing terminal that energizes and heats the metal pipe material, and a gas supply unit that supplies gas into the metal pipe material. In this molding apparatus, the metal pipe material heated by the energizing terminal is placed in the mold, and the metal pipe material is expanded by supplying gas from the gas supply portion to the metal pipe material in a state where the mold is closed. The material is formed into a shape corresponding to the shape of the mold.
上記特許文献1の成形装置では、大気中において金属パイプ材料が急冷強化可能な温度領域まで加熱される。この場合、金属パイプ材料の表面が酸化され、その表面に酸化層が生成される。この酸化層が成形品の表面に生成されると、成形品の外観や材料強度に影響が及ぼされる場合がある。従って、金属パイプ材料の表面に酸化層が生成されることを抑制し、成形品の品質を向上することが求められていた。 In the forming apparatus of Patent Document 1, the metal pipe material is heated in the atmosphere to a temperature range where rapid quenching can be performed. In this case, the surface of the metal pipe material is oxidized, and an oxide layer is generated on the surface. When this oxide layer is formed on the surface of the molded product, the appearance and material strength of the molded product may be affected. Therefore, it has been required to suppress the formation of an oxide layer on the surface of the metal pipe material and improve the quality of the molded product.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、成形品の品質を向上させることができる成形装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the shaping | molding apparatus which can improve the quality of a molded article.
本発明に係る成形装置は、金属パイプを成形する成形装置であって、金属パイプ材料を加熱する加熱部と、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第1の気体供給部と、膨張した金属パイプ材料を接触させて金属パイプを成形する金型と、金型の内部空間に金属パイプ材料を保持する保持部と、金属パイプ材料の表面に不活性ガスを供給する第2の気体供給部と、金型の動作、加熱部、第1の気体供給部、保持部及び第2の気体供給部を制御する制御部と、を備え、制御部は、少なくとも加熱部で金属パイプ材料を加熱する時点において、保持部で金型の内部空間に保持された金属パイプ材料の表面が、不活性ガスにさらされた状態となるように、第2の気体供給部を制御する。 The forming apparatus according to the present invention is a forming apparatus for forming a metal pipe, and includes a heating unit that heats the metal pipe material, and a first gas supply unit that supplies the gas into the heated metal pipe material to expand it. A mold for forming the metal pipe by contacting the expanded metal pipe material, a holding portion for holding the metal pipe material in the inner space of the mold, and a second for supplying an inert gas to the surface of the metal pipe material A gas supply unit and a control unit for controlling the operation of the mold, the heating unit, the first gas supply unit, the holding unit, and the second gas supply unit. When the material is heated, the second gas supply unit is controlled such that the surface of the metal pipe material held in the inner space of the mold by the holding unit is exposed to the inert gas.
本発明に係る成形装置において、制御部は、少なくとも加熱部で金属パイプ材料を加熱する時点において、保持部で金型の内部空間に保持された金属パイプ材料の表面が、不活性ガスにさらされた状態となるように、第2の気体供給部を制御する。このように、金型の内部空間において、金属パイプ材料の表面が不活性ガスにさらされた状態となっているため、加熱部が加熱を行う時に、金属パイプ材料の表面が酸化することを抑制することができる。これによって、金属パイプ材料の表面の酸化層の生成を抑制して、ブロー成形を行うことが可能となる。以上によって、成形品の品質を向上させることができる。 In the molding apparatus according to the present invention, the control unit exposes the surface of the metal pipe material held in the inner space of the mold by the holding unit to an inert gas at least when the metal pipe material is heated by the heating unit. The second gas supply unit is controlled so as to be in the state. In this way, since the surface of the metal pipe material is exposed to the inert gas in the inner space of the mold, the surface of the metal pipe material is prevented from being oxidized when the heating unit performs heating. can do. This makes it possible to perform blow molding while suppressing generation of an oxide layer on the surface of the metal pipe material. As described above, the quality of the molded product can be improved.
本発明に係る成形装置は、第2の気体供給部が不活性ガスを供給する時に、金型の内部空間を金属パイプ材料の長手方向における端部側で閉じる蓋部を更に備えてよい。これによって、不活性ガスが、金属パイプ材料の長手方向における端部側から、金型の外部へ漏れることを抑制することができる。 The shaping | molding apparatus which concerns on this invention may further be provided with the cover part which closes the internal space of a metal mold | die at the edge part side in the longitudinal direction of a metal pipe material, when a 2nd gas supply part supplies inert gas. Thereby, it can suppress that an inert gas leaks outside the metal mold | die from the edge part side in the longitudinal direction of metal pipe material.
本発明に係る成形装置において、金型は、第2の気体供給部が不活性ガスを供給する時に、金属パイプ材料の長手方向から見た断面において、内部空間を閉じた状態とする閉鎖部を備えてよい。閉鎖部が、金属パイプ材料の長手方向から見た断面において内部空間を閉じることにより、不活性ガスが金型の外部へ漏れることを抑制することができる。 In the molding apparatus according to the present invention, when the second gas supply unit supplies the inert gas, the mold has a closed portion that closes the internal space in a cross section viewed from the longitudinal direction of the metal pipe material. You may be prepared. The closing portion closes the internal space in the cross section viewed from the longitudinal direction of the metal pipe material, thereby preventing the inert gas from leaking outside the mold.
本発明に係る成形装置において、第2の気体供給部は、金属パイプ材料の内表面へ不活性ガスを供給する内表面気体供給部と、金属パイプ材料の外表面へ不活性ガスを供給する外表面気体供給部と、を備えていてよい。これによって、金属パイプ材料の内表面及び外表面の両方において酸化層が生成されることを抑制できる。 In the molding apparatus according to the present invention, the second gas supply unit includes an inner surface gas supply unit that supplies an inert gas to the inner surface of the metal pipe material, and an outer surface that supplies the inert gas to the outer surface of the metal pipe material. And a surface gas supply unit. Thereby, it can suppress that an oxide layer is produced | generated in both the inner surface and outer surface of a metal pipe material.
本発明に係る成形装置において、内表面気体供給部は、第1の気体供給部として兼用されてよい。このように気体供給部を兼用することにより、部品点数を低減することができる。 In the molding apparatus according to the present invention, the inner surface gas supply unit may also be used as the first gas supply unit. Thus, the number of parts can be reduced by also using the gas supply unit.
本発明によれば、成形品の品質を向上可能な成形装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shaping | molding apparatus which can improve the quality of a molded article can be provided.
〈成形装置の構成〉
図1に示しているように、金属パイプ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(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との間に金属パイプ材料14を水平に保持するパイプ保持機構(保持部)30と、このパイプ保持機構30で保持されている金属パイプ材料14に通電して加熱する加熱機構(加熱部)50と、加熱された金属パイプ材料14に高圧ガスを吹込むブロー機構(第1の気体供給部)60と、駆動部81、パイプ保持機構30、ブロー成形金型13の動作、加熱機構50及びブロー機構60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。なお、ブロー機構60は、後述するように、金属パイプ材料14の表面に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部(第2の気体供給部)90としても機能する。不活性ガス供給部90の具体的な構成については、動作と合わせて後述する。制御部70は、金属パイプ材料14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14に高圧ガスを吹込む等の一連の制御を行う。なお、以下の説明では、成形後のパイプを金属パイプ80(図2(b)参照)と称し、完成に至る途中の段階のパイプを金属パイプ材料14と称するものとする。
<Configuration of molding equipment>
As shown in FIG. 1, a
下型11は、大きな基台15に固定されている。また下型11は、大きな鋼鉄製ブロックで構成されて、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、当該スペース11a内にアクチュエータ(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の上面には、金属パイプ材料14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5(c)参照)、当該凹溝17a、18aの部分に丁度金属パイプ材料14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で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を兼ねており、金属パイプ材料14を、上型12と下型11との間に昇降可能に水平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で吊され、ガイドシリンダ27で横振れしないようにガイドされる。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。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。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1において左右端)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14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5(c)参照)、当該凹溝17a、18aに丁度金属パイプ材料14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。即ち、上下一対の第1、第2電極17、18で金属パイプ材料14を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料14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2は、ブロー成形金型13の概略断面を示している。これは図1におけるII−II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を示している。図2に示すように、基準ラインSを下型11の上面及び上型12の下面とすると、下型11の上面には矩形状の凹部11bが形成されており、上型12の下面には、下型11の凹部11bと対向する位置に矩形状の凹部12bが形成されている。また、下型11の上面には、凹部11bの左右方向における一方側(図2において左側)に矩形状の凸部11cが形成されており、凹部11bの左右方向における他方側(図2において右側)に矩形状の凸部11dが形成されている。また、上型12の下面には、下型11の凸部11cと対応する位置に矩形状の凹部12dが形成されており、下型11の凸部11dと対応する位置に矩形状の凹部12c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の凹部11bと上型12の凹部12b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。このとき、下型11の凸部11cと上型12の凹部12dとが嵌合し、下型11の凸部11dと上型12の凹部12cとが嵌合する。図2(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14は、膨張することによって図2(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. 2 shows a schematic cross section of the blow molding die 13. This is a cross-sectional view of the blow molding die 13 taken along the line II-II in FIG. 1, and shows the state of the die position during blow molding. As shown in FIG. 2, when the reference line S is the upper surface of the
図6は、不活性ガス供給部90が不活性ガスを供給する時の状態を示す概略断面図である。図6に示すように、不活性ガス供給部90が不活性ガスを供給するとき、下型11の凹部11b及び上型12の凹部12bが金属パイプ材料14の外表面から離間し、隙間GPが形成された状態となる。下型11に形成された凸部11c,11dと上型12に形成された凹部12c,12dの段差構造は、不活性ガス供給部90が不活性ガスを供給する時に、金属パイプ材料14の長手方向から見た断面において、内部空間を閉じた状態とする閉鎖部97として機能する。下型11の凸部11cと上型12の凹部12dとが嵌合し、下型11の凸部11dと上型12の凹部12cとが嵌合することで、金属パイプ材料14の長手方向から見た断面において、メインキャビティ部MCが閉じた状態となる。すなわち、ブロー成形金型13の表面と金属パイプ材料14の外表面との間に形成される隙間GPよりも、下型11の凸部11c,11dの突出高さが大きく設定されているので、型開時に上記断面においてメインキャビティ部MCがブロー成形金型13の外部と連通しない。これにより、ブロー成形金型13の内部空間に供給された不活性ガスが側方に噴出してしまうことがないことから、効果的に金属パイプ材料14の表面を不活性ガスにさらすことが可能となる。このような閉鎖部97は、ブロー成形金型13の長手方向における略全域に設けられていてよい。なお、本実施形態では、下型11に凸部(11c,11d)が形成された例を挙げて説明したが、型開時に上記断面においてメインキャビティ部MCが外部と連通していない状態となればよく、ブロー成形金型13の形状はこれに限られない。例えば、下型11側に凸部が1つ形成され、上型12側に凸部が1つ形成された構成であってもよい。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state when the inert
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と第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。
The
ブロー機構60は、高圧ガス源61と、この高圧ガス源61で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。なお、シール部材44の先端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5参照)。なお、シール部材44は、シリンダロッド43を介してシリンダユニット42に連結されていて、シリンダユニット42の作動に合わせて進退動することが可能となっている。また、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。なお、金属パイプ材料14に対しては、ガス流路46から高圧ガスを供給し、ガス流路47から金属パイプ材料14内の高圧ガスを排出する。
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。制御部70は、(A)から(A)へ情報が伝達されることで、熱電対21から温度情報を取得し、加圧シリンダ26、スイッチ53、切替弁65及びオンオフ弁68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や上型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
〈成形装置の作用〉
次に、成形装置10の作用について説明する。図3は材料としての金属パイプ材料14を投入するパイプ投入工程から、金属パイプ材料14に通電して加熱する通電加熱工程までを示している。図3に示すように、焼入れ可能な鋼種の金属パイプ材料14を準備し、この金属パイプ材料14を、ロボットアーム等(図示しない)により、下型11側に備わる第1、第2電極17、18上に載置する。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14が位置決めされる。次に、制御部70(図1参照)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14を保持させる。具体的には、各電極17、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14の両端部は、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14の全周に渡って密着するような態様で挾持されることとなる。ただし、金属パイプ材料14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14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 equipment>
Next, the operation of the
続いて、制御部70は、少なくとも加熱機構50で金属パイプ材料14を加熱する時点において、パイプ保持機構30でブロー成形金型13の内部空間に保持された金属パイプ材料14の表面が、不活性ガスにさらされた状態となるように、不活性ガス供給部90を制御する。制御部70は、パイプ保持機構30で金属パイプ材料14が保持された状態であって、加熱機構50による加熱の前段階において、ブロー成形金型13の動作及びパイプ保持機構30を制御する。これによって、下型11と金属パイプ材料14との間に僅かな隙間GPが形成されると共に、上型12と金属パイプ材料14との間に僅かな隙間GPが形成される状態となる(図6参照)。制御部70は、当該状態で不活性ガス供給部90を制御することによって、ブロー成形金型13の内部空間(すなわち、隙間GP及び金属パイプ材料14dの内部)を不活性ガスで満たす。これによって、金属パイプ材料14の表面(内表面及び外表面)が不活性ガスにさらされた状態となる。なお、不活性ガス供給部90の動作内容は後述する。
Subsequently, at least when the
金属パイプ材料14の表面を不活性ガスにさらされた状態とした後、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14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14に供給され、金属パイプ材料14に存在する抵抗により、金属パイプ材料14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。
After the surface of the
図4は、ブロー成形及びブロー成形後の処理内容を示している。具体的には、図4に示しているように、加熱後の金属パイプ材料14に対してブロー成形金型13を閉じ、金属パイプ材料14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、シリンダユニット42を作動させてブロー機構60の一部であるシール部材44で金属パイプ材料14の両端をシールする(図5も併せて参照)。なお、このシールは、シール部材44が直接金属パイプ材料14の両端面に当接してシールするのではなく、第1、第2電極17、18に形成されたテーパー凹面17b、18bを介して間接的に行われる。こうすることによって広い面積でシールできることからシール性能を向上させることができる上、繰り返しのシール動作によるシール部材の摩耗を防止し、更に、金属パイプ材料14両端面の潰れ等を効果的に防止している。シール完了後、高圧ガスを金属パイプ材料14内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料14をキャビティの形状に沿うように変形させる。
FIG. 4 shows the processing content after blow molding and blow molding. Specifically, as shown in FIG. 4, the blow molding die 13 is closed with respect to the heated
金属パイプ材料14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℃)の不活性ガスを採用した場合、この不活性ガスは、密閉した金属パイプ材料14内で結果的に950℃付近まで加熱される。不活性ガスは熱膨張し、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14を容易にブロー成形することができる。なお、金属パイプ材料14の酸化を抑制するために、ブロー成形時にブロー機構60が供給するガスも不活性ガスであることが好ましいが、空気等であってもよい。
The
そして、ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料14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14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。その後、型開きを行うと、完成品としての金属パイプ80ができ上がる。
The outer peripheral surface of the
〈不活性ガス供給工程〉
ここで、金属パイプ材料14の表面に不活性ガスを供給する不活性ガス供給工程について詳細に説明する。例えば、大気中で金属パイプ材料14を950℃前後の高温に加熱すると、金属パイプ材料14の表面が酸化され、その表面に酸化層が生成される。この酸化層が成形品である金属パイプ80に生成された状態であると、外観や材料強度に影響が及ぼされる場合がある。例えば、金属パイプ80の表面に酸化層が残存していた場合は塗装性等に影響が及ぼされる。また、金属パイプ80の表面に酸化層が生成された場合は、溶接不良の原因となる可能性などがある。また、表面が酸化することで金属パイプ80の表面には炭素が抜かれた状態の脱炭層が形成される。このような脱炭層が形成されると、材料としての引張強度及び疲労強度が低下してしまう。そこで、本実施形態の成形装置10では、金属パイプ材料14の表面が不活性ガスにさらされた状態で加熱を行うことによって、金属パイプ材料14の表面が酸化することを抑制する。
<Inert gas supply process>
Here, the inert gas supply process which supplies an inert gas to the surface of the
図7を参照して、不活性ガス供給工程の一例を説明する。図7に示すように、不活性ガス供給工程では、下型11と金属パイプ材料14との間に僅かな隙間GPが形成されると共に、上型12と金属パイプ材料14との間に僅かな隙間GPが形成された状態にて、金属パイプ材料14がブロー成形金型13の内部空間に保持される。図7(a)に示すように、当該隙間GPは、金属パイプ材料14の長手方向におけるブロー成形金型13の両端部13a,13bにおいて開口する。このように、ブロー成形金型13の両端部13a,13bにおいて開口する隙間GPは、第1電極17及び第2電極18によって閉じられる。すなわち、第1電極17及び第2電極18は、不活性ガス供給部90が不活性ガスを供給する時に、ブロー成形金型13の内部空間を金属パイプ材料14の長手方向における端部側で閉じる蓋部96として機能する。
With reference to FIG. 7, an example of an inert gas supply process is demonstrated. As shown in FIG. 7, in the inert gas supply process, a slight gap GP is formed between the
図7(b)は、図7(a)に示すVIIb−VIIb線に沿った断面図である。図7(b)に示すように、金属パイプ材料14の長手方向から見た断面において、凸部11c,11d及び凹部12d,12cの段差構造による閉鎖部97は、ブロー成形金型13の内部空間を閉じた状態とする。また、図7(c)に示すように、蓋部96の幅方向における両端部96aは、閉鎖部97よりも外側に配置されている。従って、蓋部96は、一対の閉鎖部97で囲まれる内部空間の全域を閉じることができる。
FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb shown in FIG. As shown in FIG. 7B, in the cross section viewed from the longitudinal direction of the
図7(a)に示すように、不活性ガス供給部90は、金属パイプ材料14の内表面へ不活性ガスGBを供給する内表面気体供給部91と、金属パイプ材料14の外表面へ不活性ガスGBを供給する外表面気体供給部92と、を備える。不活性ガス供給部90の内表面気体供給部91及び外表面気体供給部92は、ブロー機構60の高圧ガス源61等を流用してよい。不活性ガスとして、アルゴン、窒素、ヘリウム、ネオン等を採用してよい。
As shown in FIG. 7A, the inert
内表面気体供給部91として、ブロー機構60のシール部材44が用いられている。このように、内表面気体供給部91は、ブロー機構60として兼用されてもよい。シール部材44は、金属パイプ材料14の長手方向のそれぞれの端部から、不活性ガスを金属パイプ材料14の内部へ供給する。これによって、金属パイプ材料14内に不活性ガスが満たされて、内表面が不活性ガスにさらされる状態となる。あるいは、金属パイプ材料14の一方の端部から不活性ガスが供給されて、他方の端部から排出されてもよい。また、外表面気体供給部92は、第1電極17及び第2電極18に形成されてブロー成形金型13内の隙間GPと連通した流路98によって構成されている。第1電極17の流路98から不活性ガスが供給されて、第2電極18の流路98から不活性ガスが排出される。ただし、当該流れを逆にしてもよい。これによって隙間GPが不活性ガスで満たされ、金属パイプ材料14の外表面が不活性ガスにさらされる。
The
次に、本実施形態に係る成形装置10の作用・効果について説明する。
Next, operations and effects of the
本実施形態に係る成形装置10において、制御部70は、少なくとも加熱機構50で金属パイプ材料14を加熱する時点において、パイプ保持機構30でブロー成形金型13の内部空間に保持された金属パイプ材料14の表面が、不活性ガスにさらされた状態となるように、不活性ガス供給部90を制御する。このように、ブロー成形金型13の内部空間において、金属パイプ材料14の表面が不活性ガスにさらされた状態となっているため、加熱機構50が加熱を行う時に、金属パイプ材料14の表面が酸化することを抑制することができる。これによって、金属パイプ材料14の表面の酸化層の生成を抑制して、ブロー成形を行うことが可能となる。以上によって、成形品の品質を向上させることができる。
In the
本実施形態に係る成形装置10において、不活性ガス供給部90が不活性ガスを供給する時に、ブロー成形金型13の内部空間を金属パイプ材料14の長手方向における端部側で閉じる蓋部96を更に備えている。これによって、不活性ガスが、金属パイプ材料14の長手方向における端部側から、ブロー成形金型13の外部へ漏れることを抑制することができる。
In the
本実施形態に係る成形装置10において、ブロー成形金型13は、不活性ガス供給部90が不活性ガスを供給する時に、金属パイプ材料14の長手方向から見た断面において、内部空間を閉じた状態とする閉鎖部97を備えている。閉鎖部97が、金属パイプ材料14の長手方向から見た断面において内部空間を閉じることにより、不活性ガスがブロー成形金型13の外部へ漏れることを抑制することができる。
In the
本実施形態に係る成形装置10において、不活性ガス供給部90は、金属パイプ材料14の内表面へ不活性ガスを供給する内表面気体供給部91と、金属パイプ材料14の外表面へ不活性ガスを供給する外表面気体供給部92と、を備えていている。これによって、金属パイプ材料14の内表面及び外表面の両方において酸化層が生成されることを抑制できる。
In the
本実施形態に係る成形装置10において、内表面気体供給部91は、ブロー機構60として兼用されてよい。このように気体供給部を兼用することにより、部品点数を低減することができる。
In the
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
不活性ガス供給部90の構成は上述の実施形態に限定されるものではなく、少なくとも加熱の時点において、金属パイプ材料の表面を不活性ガスにさらすことができる構造であれば、どのような構成を採用してもよい。例えば、図8に示すような構成を採用してもよい。図8に示すように、ブロー成形金型13の内部に不活性ガスGBを流すための流路102を設け、当該流路102を外表面気体供給部92としてもよい。流路102は、下型11及び上型12の長手方向における略中央に設けられている。当該構成により、下型11及び上型12の流路102の一方を介して、金属パイプ材料14の外部の隙間GPに不活性ガスGBが供給され、他方の流路102から排出される。なお、成形時においては、流路102はピン103で封止され、当該ピン103の先端面によって成形面が確保される。また、金属パイプ材料14は、ブロー成形金型13の内部空間において、下型11及び上型12に形成されたピン101で保持されてもよい。また、図8(b)に示すように、閉鎖部97として、下型11と上型12との間の隙間を閉鎖するシャッター機構を採用してよい。閉鎖部97は、隙間を閉鎖するシャッター106と、シャッター106を駆動させる駆動機構107と、を備えている。
The configuration of the inert
また、図9に示す構成を採用してもよい。図9に示すように、流路102から供給された不活性ガスGBが、金属パイプ材料14の内部に周り込むようにしてもよい。このとき、金属パイプ材料14の端部を覆うように、蓋部96にカバー108を設ける。また、金属パイプ材料14の外側の隙間GPを流れる不活性ガスが、カバー108と蓋部96との間に流れ込むように、蓋部96に流路などを形成する。これによって、隙間GPの不活性ガスが、金属パイプ材料14の内部へ回り込む。下型11及び上型12のうち一方の流路102から不活性ガスが供給され、他方の流路102から排出される。
Moreover, you may employ | adopt the structure shown in FIG. As shown in FIG. 9, the inert gas GB supplied from the
また、図10に示す構成を採用してもよい。図10に示すように、第1電極17に形成された流路98及び第2電極18に形成された流路98の両方から不活性ガスを隙間GPへ流し、上型12の流路102から排出してよい。シール部材44が金属パイプ材料14の内部へ不活性ガスを供給してよい。
Moreover, you may employ | adopt the structure shown in FIG. As shown in FIG. 10, an inert gas is caused to flow into the gap GP from both the flow path 98 formed in the
また、上述の実施形態では電極17,18を用いた通電加熱によって金属パイプ材料14を加熱していたが、加熱部の構成は特に限定されない。例えば、図11に示すような構成を採用してもよい。図11に示す成形装置では、ブロー成形金型13の内部空間において、金属パイプ材料14の外周を取り囲むように導線が巻回されたコイル113が、加熱部を構成している。コイル113に交流電力を供給するための導線112は、長手方向に延びて一方の蓋部110を貫通して外部へ導出される。当該構成によれば、一方の蓋部110及びコイル113を図11の紙面左側からスライドさせることによって、ブロー成形金型13の内部空間にコイル113を配置する。そして、コイル113へ交流電力を供給すると、高周波誘導加熱により金属パイプ材料14が加熱される。このとき、蓋部110は絶縁材料によって形成される。ただし、導線が絶縁材料で覆われている場合は、蓋部110を導電性材料で形成することも可能である。加熱が完了した後、一方の蓋部110及びコイル113を紙面左側へスライドさせてブロー成形金型13から引き抜く。一方の蓋部110及びコイル113を引き抜く間は、他方の蓋部110側から不活性ガスGBを供給し続けることで、一方の蓋部110が外されたブロー成形金型13の開口から空気が侵入することを抑制できる。
In the above-described embodiment, the
10…成形装置、13…ブロー成形金型(金型)、30…パイプ保持機構(保持部)、50…加熱機構(加熱部)、60…ブロー機構(第1の気体供給部)、70…制御部、90…不活性ガス供給部(第2の気体供給部)、91…内表面気体供給部、92…外表面気体供給部、96…蓋部、97…閉鎖部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
金属パイプ材料を加熱する加熱部と、
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第1の気体供給部と、
上型及び下型を有し、前記上型及び前記下型を閉じて、膨張した前記金属パイプ材料を接触させて前記金属パイプを成形する金型と、
前記金型の内部空間に前記金属パイプ材料を保持する保持部と、
前記金属パイプ材料の表面に不活性ガスを供給する第2の気体供給部と、
前記金型の動作、前記加熱部、前記第1の気体供給部、前記保持部及び前記第2の気体供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
少なくとも前記加熱部で前記金属パイプ材料を加熱する時点において、前記保持部で前記金型の前記内部空間に保持された前記金属パイプ材料の表面が、前記不活性ガスにさらされた状態となるように、前記第2の気体供給部を制御し、
前記加熱部による前記金属パイプ材料の加熱工程が終了した後、前記金属パイプ材料を膨張させるように前記第1の気体供給部を制御し、
前記金型は、
前記第2の気体供給部が前記不活性ガスを供給する時に、前記金属パイプ材料の長手方向から見た断面において、前記内部空間を閉じた状態とする閉鎖部を備え、
前記第2の気体供給部は、前記内部空間のうち、少なくとも前記金属パイプの外表面と前記金型との間の隙間へ前記不活性ガスを供給する、成形装置。 A forming apparatus for forming a metal pipe,
A heating section for heating the metal pipe material;
A first gas supply section for supplying and expanding a gas into the heated metal pipe material;
A mold that has an upper mold and a lower mold, closes the upper mold and the lower mold, and contacts the expanded metal pipe material to form the metal pipe;
A holding part for holding the metal pipe material in an internal space of the mold;
A second gas supply unit for supplying an inert gas to the surface of the metal pipe material;
A control unit for controlling the operation of the mold, the heating unit, the first gas supply unit, the holding unit, and the second gas supply unit,
The controller is
At least when the metal pipe material is heated by the heating unit, the surface of the metal pipe material held in the internal space of the mold by the holding unit is exposed to the inert gas. And controlling the second gas supply unit,
After the heating process of the metal pipe material by the heating unit is completed , the first gas supply unit is controlled to expand the metal pipe material,
The mold is
When the second gas supply unit supplies the inert gas, the cross section viewed from the longitudinal direction of the metal pipe material includes a closing unit that closes the internal space,
The second gas supply unit is a molding apparatus that supplies the inert gas to at least a gap between the outer surface of the metal pipe and the mold in the internal space.
前記金属パイプ材料の内表面へ前記不活性ガスを供給する内表面気体供給部と、
前記金属パイプ材料の前記外表面へ前記不活性ガスを供給する外表面気体供給部と、を備えている、請求項1又は2に記載の成形装置。 The second gas supply unit is
An inner surface gas supply section for supplying the inert gas to the inner surface of the metal pipe material;
The shaping | molding apparatus of Claim 1 or 2 provided with the outer surface gas supply part which supplies the said inert gas to the said outer surface of the said metal pipe material.
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