KR100958151B1 - 벌지성형 방법과 장치 - Google Patents

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이즈루 호리
다이스케 야마모토
게이시 오쿠나카
유이치 나가이
고우키 미즈타니
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

벌지성형 장치(10)는 가열 스테이션(14), 관팽창용 스테이션(16), 예비성형용 스테이션(18), 본 성형용 스테이션(20)을 포함한다. 워크피스인 직관(12)은 제1 유지 기구(22a, 22a) 또는 제2 유지 기구(22b, 22b)에 의해 파지되어, 이들 제1 유지 기구(22a, 22a) 또는 제2 유지 기구(22b, 22b)의 변위에 따라, 개별 스테이견(14, 16, 18, 20) 사이로 이송된다. 예비성형 가공 및 본 성형 가공 동안, 제1 유지 기구(22a, 22a) 및 제2 유지 기구(22b, 22b)는 수직방향으로 승강 가능하고 또한, 수평방향으로 작동가능하다.
벌지성형 장치, 워크피스, 스테이션, 유지 기구

Description

벌지성형 방법과 장치{BULGING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은, 중공 부재 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재에 성형 공정을 실시하는 벌지성형 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.
벌지성형 공정은, 길고, 길이방향에 수직하는 단면형상과 치수가 부위에 따라 차이를 갖는 중공 형성체를 제작하는데 채용되어 왔다 (예컨대, 특허문헌 1 참조). 그리고, 벌지성형 가공을 실시하는 벌지성형 장치는, 특허문헌 2 및 3에 기재되어 있는 바와 같이, 다이가 교환가능하게 구성된 단일 압축 기구를 포함한다. 벌지성형 장치는, 성형하고자 하는 형상에 적합한 또 다른 다이와 각각 교환가능한 복수의 다이를 갖는다.
직관(straight tube)을 원재료로 사용하는 벌지성형 가공은 하기에서 구체적으로 설명한다. 우선, 이 직관은 파지되어 다이 상에 위치된다. 이 상태로, 압력하에서 유체(일반적으로는 고압력 하의 물)가 직관의 내부에 공급된다.
이 때문에, 직관의 내주벽이 압력 유체에 의해 압박되어, 지름방향 외측으로 팽창한다. 직관이 다이상에 위치되기 때문에, 직관의 팽창한 부위는 최종적으로 다이에 의해 막혀있다. 이 때문에, 직관이 다이의 캐비티에 대응하는 형상으로 성형 가공된다. 또한, 이러한 가공은 관팽창 가공(tube expanding process)으로도 일컬어진다.
다음에, 압축 기구로부터 다이를 제거하고, 별도의 다이를 다음 성형공정을 실시하기 위한 압축 기구 상에 장착한다. 이때, 관팽창 가공에 사용되는 다이는 압축 기구로부터 후퇴하고, 성형공정에 사용되는 다이는 압축 기구까지 이동한다.
그리고 팽창한 직관이 이 다이에 이송되고, 압축 기구에 의해 압축되어 소정의 형상으로 성형 된다. 이에 따라, 최종 성형품을 얻을 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2002-96118호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평성 제10-156429호 공보
특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2001-150048호 공보
상기 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 벌지성형 가공에 있어서는, 종래 다이로부터 다른 다이로 이동시켜 교환하도록 하고 있다. 그러나 중량물인 다이를 이동하기 위해서 오랜 시간이 필요하기 때문에, 직관으로부터 최종 성형품을 얻기까지의 사이클 시간이 장기화한다고 하는 문제점이 있다.
또한, 예컨대, 자동차 차체의 프레임 등이 복잡한 형상의 제조물을 단지 2개의 가공, 즉, 관팽창 가공과 최종 성형 가공만으로 제작하는 것은 용이하지 않다. 관팽창 가공 후에 예비성형 가공(performing process)을 하는 것이 고려되어 왔다. 그러나 3개의 다이를 하나의 압축 기구상에서 교환가능하게 하는 것은, 장치 구성의 복잡화를 초래한다. 압축 기구 상에 3개의 다이를 이동 가능하게 설치하는 것도 쉽지 않다. 3개의 다이를 압축 기구 상에 이동 가능하게 설치할 수 있다 해도, 대규모의 공간이 필요하다.
상기한 문제점을 회피하기 위하여, 본 발명은 관팽창 가공을 수행하는 다이, 예비성형 가공을 수행하는 다이, 최종 성형 가공을 실시하는 다이를 개별적으로 준비하여, 로봇으로 다이들 사이에서 작업물을 이동시키는 것이 제안되었다. 그러나 로봇이 필요하기 때문에, 장치는 구조적으로 복잡해지며, 설비 투자 비용이 증가한다.
본 발명의 통상적인 목적은, 사이클 시간을 단축할 수 있는 벌지성형 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 주된 목적은, 2개 이상의 다이를 구비하는 경우에도 장치 구성을 간소로 하는 것이 가능한 벌지성형 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 성형되는 중공 부재가 변형하기 어려운 벌지성형 장치를 제공하는 것에 있다.
발명의 일 양태에 따르면, 중공 부재 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재에 성형공정을 실시하는 벌지성형 방법으로서,
압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 제1 유지 기구의 로드를 이용하여 상기 중공 부재의 양단을 파지하는 단계와,
상기 로드에 의해 파지된 상기 중공 부재의 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재를 팽창시켜, 관팽창용 다이로 중공 부재를 정지시키는 단계와,
변위기구에 의해 제1 유지 기구를 상기 관팽창용 다이로부터 예비성형용 다이로 변위시켜, 팽창한 상기 중공 부재를 상기 예비성형용 다이로 반송하는 단계와,
상기 중공 부재를 상기 예비성형용 다이로 예비성형하는 단계와,
압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 제2 유지 기구의 로드를 이용하여 상기 중공 부재의 양단을 파지하고, 변위기구에 의해 상기 제2 유지 기구를 상기 예비성형용 다이로부터 상기 본 성형용 다이로 변위시켜, 예비성형된 상기 중공 부재를 상기 본 성형용 다이로 반송하는 단계와
상기 중공 부재를 상기 본 성형용 다이에 의해 제품 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 유지 기구들에 의해 파지된 중공 부재(워크피스)를 다이사이로 반송한다. 바꾸어 말하면, 중량물인 다이가 아니라, 워크피스가 상기 유지 기구와 함께 변위된다. 워크피스는 다이에 비하고 현저히 작고, 경량이므로, 반송이 매우 용이하다. 따라서, 워크피스로부터 최종 성형품을 얻기까지의 사이클 시간이 단축된다. 즉, 본 발명에 따르면, 벌지성형 가공의 효율이 현저히 향상된다.
또한, 벌지성형 장치가 2세트의 유지 기구를 갖기 때문에, 2개의 워크피스에 대하여 동시에 성형가공을 할 수 있다. 이 때문에, 벌지성형 가공의 효율이 한층 더 향상된다.
다이를 이동시키기 위한 기구가 불필요해진다. 따라서, 장치 구성을 현저히 간소화할 수 있다.
1세트의 유지 기구가 채용될 수도 있다. 구체적으로, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 중공 부재 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재에 성형공정을 실시하는 벌지성형 방법으로서,
압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 유지 기구의 로드를 이용하여 상기 중공 부재의 양단을 파지하는 단계와,
상기 로드에 의해 파지된 상기 중공 부재의 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재를 팽창시켜, 상기 중공 부재를 관팽창용 다이로 정지시키는 단계와,
변위기구에 의해 유지 기구를 상기 관팽창용 다이로부터 본 성형용 다이로 변위시켜, 팽창한 상기 중공 부재를 상기 본 성형용 다이로 반송하는 단계와,
상기 중공 부재를 상기 본 성형용 다이에 의해 제품 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.
상기한 벌지성형 방법에 있어서, 유지 기구에 의해 파지된 워크피스를 다이들 사이에서 반송하기 때문에 다이를 이동시킬 필요가 없어, 벌지성형 가공의 효율이 현저히 향상된다.
관팽창용 다이와 본 성형용 다이 사이에 배설된 예비성형용 다이에 의해 워크피스에 대하여 예비성형을 실시한다.
워크피스를 예비성형 가공하는 경우, 상기 중공 부재가 각을 이루어 이동한 후, 상기 본 성형용 다이에 의해 본 성형 가공을 실시한다. 이에 따라, 원하는 형상의 최종 제품을 얻는 것이 가능해진다.
중공 부재에 공급하는 압력 유체는 압축기체인 것이 바람직하다. 압축기체공급 기구는, 고압 액체의 공급 기구에 비하여 소형 치수를 갖는다. 따라서, 설비투자 비용이 낮고, 설치 공간도 협소화될 수 있다.
또한, 중공 부재를 예비성형하거나 본 성형할 때, 중공 부재를 수직방향 또는 수평방향 중 어느 한쪽으로 병진 이동 가능하게 지지하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 중공 부재가 변형하는 것이 방지되어, 치수정밀도가 우수한 최종 성형품을 얻을 수 있다.
또한, 중공 부재를 로드에 의해 유지한 상태로 가열함으로써, 가열 유닛에 의해 클램핑된 중공 부재는 가열 유닛에 의해 가압 되어 만곡되는 것이 방지된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 중공 부재 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재에 성형공정을 실시하는 벌지성형 장치로서,
압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 상기 중공 부재의 양단을 파지하는 로드를 갖는 제1 유지 기구 및 제2 유지 기구와,
상기 중공 부재가 그 내부로 도입되는 압력 유체에 의해 팽창되는 중에 상기 로드에 의해 파지되는 상기 중공 부재를 정지시키는 관팽창용 다이와,
팽창한 상기 중공 부재를 예비성형하는 예비성형용 다이와,
예비성형된 상기 중공 부재를 제품 형상으로 성형하는 본 성형용 다이와,
상기 제1 유지 기구를 관팽창용 다이로부터 상기 예비성형용 다이로 또는 상기 예비성형용 다이로부터 상기 관팽창용 다이로 변위시키고, 상기 제2 유지 기구를 상기 예비성형용 다이로부터 상기 본 성형용 다이로 또는 상기 본 성형용 다이로부터 상기 예비성형용 다이로 변위시키는 변위기구를 포함하며,
상기 제1 유지 기구 및 상기 제2 유지 기구가 상기 변위 기구에 의해 변위되어, 상기 제1 유지 기구의 로드들에 의해 파지된 상기 중공 부재를 상기 관팽창용 다이로부터 상기 예비성형용 다이로 반송하고, 제2 유지 기구의 로드들에 의해 파지된 상기 중공 부재를 상기 예비성형용 다이로부터 상기 본 성형용 다이로 반송하도록 구성된 벌지성형 장치가 제공된다.
이와 같이, 예비성형용 다이와 2세트의 유지 기구가 마련되기 때문에, 2개의 워크피스를 동시에 성형가공을 할 수 있다. 따라서, 최종 성형품을 효율적으로 제작할 수 있다. 바꾸어 말하면, 벌지성형 가공의 효율이 한층 더 향상된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 중공 부재 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재에 성형공정을 실시하는 벌지성형 장치로서,
압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 상기 중공 부재의 양단을 파지하는 로드를 갖는 유지 기구와,
상기 중공 부재가 그 내부로 도입되는 압력 유체에 의해 팽창되는 중에 상기 로드에 파지되는 상기 중공 부재를 정지시키는 관팽창용 다이와,
팽창한 상기 중공 부재를 제품 형상으로 성형 가공하는 본 성형용 다이와,
상기 유지 기구를 상기 관팽창용 다이로부터 상기 본 성형용 다이로 또는 상기 본 성형용 다이로부터 상기 관팽창용 다이로 변위시키는 변위기구를 포함하며,
상기 유지 기구가 상기 변위 기구에 의해 변위되어, 상기 로드들에 의해 파지된 상기 중공 부재를 상기 관팽창용 다이로부터 상기 본 성형용 다이로 반송하도록 구성된 벌지성형 장치가 제공된다.
이와 같이 구성한 경우, 다이를 이동시키는 일없이 중공 부재를 이동시켜 성형 가공을 행한다. 이에 따라, 벌지성형 장치의 구성이 간소해진다.
상기 관팽창용 다이와 상기 본 성형용 다이 사이에 배치된 상기 예비성형용 다이에 의해, 팽창한 상기 중공 부재에 대하여 예비성형을 할 수 있다. 이에 따라, 중공 부재를 단계적으로 변형시킬 수 있기 때문에, 한번에 크게 변형시키는 것보다도 좀 더 용이하게 기계 가공할 수 있다.
상기한 벌지성형 기구 중 하나에는, 원하는 형상의 최종 제품을 용이하게 획득하도록, 유지 기구를 각을 이루어 이동시키는 터닝 기구를 설치하는 것이 바람직하다.
상술한 이유에 따라, 로드와 중공 부재로 도입되는 압력 유체는 압축 기체인 것이 바람직하다. 따라서, 벌지성형 장치에는 압축 기체 공급 설비가 부설된다. 또한, 중공 부재의 변형성을 향상시키도록 관팽창용 다이로 반송되는 중공 부재를 가열하기 위한 가열 유닛을 설치하는 것이 바람직하다.
그리고 본 성형용 다이로 중공 부재에 대하여 본 성형 가공을 행할 때, 로드를 수직방향으로 그리고 수평방향의 적어도 어느 한 상태로, 또는 가장 바람직하게는 수직방향과 수평방향 양방향으로 병진 이동되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 중공 부재가 소정의 형상 이외의 형상으로 변형하는 것이 방지되어, 치수 정밀도가 우수한 최종 성형품을 얻을 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 벌지성형 장치의 개략 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 벌지성형 장치의 개략 측면도이다.
도 3은 도 1에서 도시된 벌지성형 장치를, 상측에서 관측한 개략 평면도이 다.
도 4는 도 1에서 도시된 벌지성형 장치의 유지 기구의 개략도이다.
도 5는 도 4에서 도시된 유지 기구의 개략 정면도이다.
도 6은 도 1의 벌지성형 장치를 구성하는 복수의 다이의 개략도이다.
도 7은 제1 워크피스가 팽창하고, 제2 워크피스를 가열 스테이션에 배치한 상태를 도시하는 개략 평면도이다.
도 8은 제1 하부 다이와 제1 상부에 의해 직관을 팽창시키는 상태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 9는 팽창가공시 제1 워크피스를 제2 유지 기구에 파지하고, 제2 워크피스를 제1 유지 기구로 파지한 상태를 도시하는 개략 평면도이다.
도 10은 제2 유지 기구에 파지된 제1 워크피스에 대하여 예비형성가공을 하고 있는 상태를 도시하는 개략 평면도이다.
도 11은 제1 반제품에 대하여, 제2 하부 다이와 제2 상부 다이로 예비성형을 행하는 상태를 도시하는 개략 종단면도이다.
도 12는 유지 기구가 도 4에 도시하는 위치로부터 90° 각도로 운동시킨 것을 도시하는 개략 정면도이다.
도 13은 제2 반제품에 대하여, 제3 하부 다이와 제3 상부 다이로 본 성형 가공을 행하는 상태를 도시하는 개략 종단면도이다.
도 14는 제2 유지 기구에 파지된 제2 반제품에 대하여 본 성형을 행하고, 제1 유지 기구에 파지된 제2 워크피스에 대하여 팽창가공을 행하고 있는 상태를 도시 하는 개략 평면도이다.
도 15는 가열 스테이션으로 재회송된 제l 유지 기구가 제3 워크피스를 파지하고, 가열 스테이션까지 재회송된 제2 유지 기구가 제2 워크피스를 파지한 상태를 도시하는 개략 평면도이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 벌지성형 장치를 상측으로부터 개략적으로 도시한 개략 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 벌지성형 방법은 벌지성형 방법을 수행하는 장치의 형성에 관련하여, 첨부 도면을 참조하여 하기에서 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 각각 제1 실시형태에 따른 벌지성형 장치(10)의 개략 정면도와 개략 측면도이며, 도 3은 벌지성형 장치(10)를 상측에서 관측한 개략 평면도이다.
도 1 및 도 3으로부터 이해되는 바와 같이, 이 벌지성형 장치(10)는, 워크피스(12)(중공 부재) 상에 유도가열을 실행하는 가열 스테이션(14), 가열된 워크피스(12)의 내부로 압력 유체를 도입하여 가열된 워크피스(12)를 팽창시키는 관팽창용 스테이션(16), 팽창한 워크피스(12)에 대하여 예비성형하는 예비성형용 스테이션(18), 예비성형이 실시된 워크피스(12)에 대하여 본 성형 가공을 행하는 본 성형용 스테이션(20)을 포함한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 워크피스(12)는 1세트의 제1 유지 기구(22a, 22a)에 의해 양단이 파지되어 스테이션(14, 16) 사이로 반송되고, 제2 유지 기구(22b, 22b)에 의해 양단이 파지되어 스테이션(18, 20) 사이로 반 송된다.
그리고 가열 스테이션(14)에는 가열 유닛으로서 가열 전극(24)(도 3 참조)이 배설되고, 관팽창용 스테이션(16), 예비성형용 스테이션(18), 본 성형용 스테이션(20)에는 각각, 워크피스 팽창용 관팽창용 다이(26), 예비성형 가공용의 예비성형용 다이(28), 본 성형 가공용의 본 성형용 다이(30)가 배설되어 있다(도 1 참조).
벌지성형 장치(10)는 메인 프레임(32)을 갖고, 가열 스테이션(14)으로부터 본 성형용 스테이션(20)까지 연장하는 하부 보조 프레임(34)과 상부 보조 프레임(36))을 포함한다. 상기 제1 유지 기구(22a) 및 제2 유지 기구(22b)는 후술하는 바와 같이, 하부 보조 프레임(34)과 상부 보조 프레임(36)을 따라 변위할 수 있다.
즉, 가열 스테이션(14)에서 제1 유지 기구(22a, 22a)에 의해서 파지된 워크피스(12)는 관팽창 스테이션(16)으로 반송되어, 워크피스를 일련적으로 파지한 제1 유지 기구(22a, 22a)와 제2 유지 기구(22b, 22b)인 예비성형용 스테이션(18)과 본 성형용 다이(20)가 관팽창용 다이(26), 예비성형용 다이(28), 및 본 성형용 다이(30)로 순차적으로 변위된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 각 제1 유지 기구(22a, 22a)는, 홀더(40)의 개방단으로부터 그 타단에 형성된 구멍(42)으로 연장하는 보디(38)를 갖는다. 홀더(40)의 하단면 및 상측면에는, 제1 결합 부재(44)와 측판(46)이 각각 설치되어 있고, 측판(46)에는 제2 결합 부재(48)가 설치되어 있다. 이들 제1 결합 부재(44)와 제2 결합 부재(48)는 각각 하부 보조 프레임(34)과 상부 보조 프레임(36)에 각 각에 부설된 가이드 레일(50, 52)에 미끄럼 이동가능하게 결합되어 있다.
또한, 측판(46)에는 변위기구를 구성하는 서보모터(54)가 견고하게 장착된다. 도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이, 서보모터(54)의 회전축(56)에는 제1 피니언(58)이 끼워 맞춤 되어 있다. 상부 보조 프레임(36)의 상단면 상에는 제1 랙(60)이 장착되고, 제1 랙(60)은 상기 제1 피니언(58)과 맞물린다.
도 4에 도시한 바와 같이, 보디(38)의 일단부에는 워크피스 파지용 실린더(62)가 설치되어 있다. 이 워크피스 파지용 실린더(62)의 로드(64)는 보디(38)의 타단부에 형성된 구멍(42)으로부터 돌출하며, 도 4의 화살표 X1, X2에 의해 지시된 방향으로 전진 및/또는 후퇴 동작한다. 로드(64)에는 도시하지않는 압축 에어 통로가 형성되어 있다.
터닝 기구를 구성하는 보디 회동용 실린더(104)에 의해 보디(38)는 90 °각도로 운동시키는 것이 가능하다. 도 1, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 보디(38)의 아래쪽으로 배설된 보디 회동용 실린더(104)의 로드(106)에는 연결 부재(108)를 통해 보디 회동용 실린더(104)와 평행하게 연장하는 종동 로드(110)가 연결되어 있다. 이 종동 로드(110)에는 제2 랙(112)이 설치된다. 보디(38)를 구성하는 원통부(114)의 원주 측벽에는, 제2 랙(1l2)과 맞물리는 원호형의 제2 피니언(116)이 견고하게 설치되어 있다. 따라서, 보디 회동용 실린더(104)의 로드(106)가 도 5의 화살표 Y1, Y2에 의해 지시된 방향으로 전지 후퇴 동작할 때, 원통부(114)와 보디(38)가 화살표 B1, B2에 의해 지시되는 방향으로 운동한다.
보디(38)의 상측에는 브래킷(118)이 설치되고(도 4 참조), 승강기구를 구성 하는 보디 승강용 실린더(120)의 로드(122)의 원단부는 유격을 가지고 브래킷(118) 내에 수용되어 있다. 구체적으로, 로드(122)의 원단부가 매우 넓어 브래킷(118)으로부터 빠져나가는 것을 방지한다. 결국, 로드(122)는 브래킷(118)을 통해 간접적으로 보디(38)를 승강 동작시킨다.
또, 보디 승강용 실린더(120)는 홀더(40)의 상단면에 설치되고, 로드(122)는 홀더(40)의 상단면에 형성된 통과 구멍(124)을 통하여 연장한다. 바꾸어 말하면, 보디 승강용 실린더(120)는 반전되어, 홀더(40)의 상단면에 견고하게 위치된다.
각각의 제2 유지 기구(22b)는 동일하게 구성되어 있다(도 2 참조). 따라서, 동일한 부분은 동일한 참조부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다.
도 3에서 도시된 가열 전극(24)은 가열 스테이션(14) 내에 배설된다. 가열 전극(24)은 각각 워크피스(12)를 향하여 워크피스로부터 이동될 수 있다. 하부 가열 전극(24)과 상부 가열 전극(24)은 워크피스(12)를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 배치되어, 워크피스(12)는 4개의 가열 전극(24)에 의해 완전히 가열된다.
가열 스테이션(14)에 평행하게 배설되는 관팽창용 스테이션(16), 예비성형용 스테이션(18), 본 성형용 스테이션(20)에는, 각각 그 내부에 배설된, 워크피스(12)를 팽창시키는 관팽창용 다이(26), 워크피스를 예비성형하는 예비성형용 다이(28), 본 성형 가공을 실시하는 본 성형용 다이(30)를 갖는다. 도 2 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 관팽창용 다이(26)는 제1 하부 다이(130) 및 제1 상부 다이(132)를 갖는다. 제1 하부 다이(134)는 메인 프레임(32) 상에서 지지가 되고, 로드를 통해 제1 하부 다이용 실린더(130)에 연결된다(도 1 참조). 따라서, 제1 하부 다이(130)는 제1 하부 다이용 실린더(134)에 의해 수직방향으로 변위가능 하다.
예비성형용 스테이션(18)의 예비성형용 다이(28)와 본 성형용 스테이션(20)의 본 성형용 다이(30)도 관팽창용 다이(26)와 본질적으로 동일하게 구성된다. 구체적으로, 도 1 및 도 6에 도시한 바와 같이, 예비성형용 다이(28)는 제2 하부 다이(180) 및 제2 상부 다이(182)를 갖는다. 제2 하부 다이(180)에는, 메인 프레임(32)에 지지가 되는 제2 하부 다이용 실린더(184)의 로드가 연결되어 있다. 유사하게, 본 성형용 다이(30)는 제3 하부 다이(188), 제3 상부 다이(190)를 갖는다. 상기 제3 하부 다이(188)에는 제3 하부 다이용 실린더(192)의 로드가 연결되어 있다. 제2 하부 다이(180) 및 제3 하부 다이(188)는 상기 실린더(184, 192)에 의해 수직방향으로 변위가능하다(도 1 참조).
상부 다이(132, 182, 190)는 메인 프레임(32)에 견고하게 위치되어 있다. 다이(130, 132, 180, 182, 188, 190)는 도시되지 않은 가열수단에 의해서 기설정된 온도까지 가열된다.
제1 실시형태에 따른 벌지성형 장치(10)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 벌지성형 장치(10)의 작용 및 효과는 알루미늄 합금 소재의 직관을 성형하는 벌지성형 방법을 예로 하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 직관에 대하여 워크피스와 동일한 참조부호 12를 지시할 것이다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 예컨대, 제1 및 제2 유지 기구(22a, 22b)는 개별적으로 가열 스테이션(14) 및 관팽창용 스테이션(16)에 배치된다. 직관(12)은 가열 스테이션(14)으로 반송된 후, 제1 유지 기구(22a, 22a)에 파지된다.
한편, 가열 전극(24)(도 3 참조)은 가열을 위해 통전되고 직관(12)을 향하여 이동된다. 최종적으로, 가열 전극(24)의 원단부가 직관(12)의 원주 측벽에 접촉하도록 이동되어, 직관(12)이 가열된다.
직관(12)은 450 ℃∼550 ℃ 전후의 온도로 승온될 때, 열팽창 된다. 즉, 직관(12)의 길이방향의 치수가 증가한다. 그래서, 제1 실시형태에 따르면, 가열 전극(24)의 원단은 직관(12)에 맞닿은 상태를 유지하는 동시에, 가열 전극(24)은 직관(12)의 길이방향을 따라 변위 가능하다. 따라서, 직관(12)이 열팽창에 의해 길이방향으로 연신되기 때문에, 가열 전극(24)은 직관(12)의 길이방향을 따라 변위된다. 결과적으로, 직관(12)이 열팽창 되더라도, 가열 전극(24)에 의해 클랭핑된 직관(12) 부분의 좌굴(buckling)을 방지한다.
따라서, 제1 유지 기구(22a)가 변위되면, 가열된 직관(12)은 관팽창용 스테이션(16)(도 1 및 도 3 참조)으로 반송된다. 구체적으로, 보디 승강용 실린더(120)(도 4 참조)가 작동되어, 그 로드(122)를 후퇴시킨다. 그 결과, 브래킷(118)은 로드(122)에 의해 인발되어, 보디(38)를 상승시킨다.
다음에, 서보모터(54)가 통전되어, 회전축(56)을 회전시키기 시작한다. 회전축(56)에 의해 회전되는 제1 피니언(58)은 제1 랙(60)과 맞물려서 회전하고, 그 결과, 제1 유지 기구(22a)는 관팽창용 스테이션(16)을 향하여 변위되기 시작한다. 이때, 제1 유지 기구(22a)는 하부 보조 프레임(34) 및 상부 보조 프레임(36)에 설치된 가이드 레일(50, 52)에 의해 안내된다.
제1 유지 기구(22a)가 관팽창용 스테이션(16)으로 변위됨에 따라, 서보모터(54)의 전원이 꺼지고, 제1 피니언(58)은 제1 랙(60)과의 맞물림에 의한 회전을 멈추고, 제1 유지 기구(22a)의 변위가 정지된다. 그리고 보디 승강용 실린더(120)가 가동되어, 로드(122)를 확장시켜, 최종적으로 직관(12)이 제1 하부 다이(130)와 제1 상부 다이(132)의 사이에 위치될 때까지 제1 유지 기구(22a)를 하강시킨다. 제1 하부 다이(130)와 제1 상부 다이(132)는 도시되지 않은 가열수단에 의해 기설정된 온도까지 승온된다.
제1 유지 기구(22a)가 관팽창용 스테이션(16)으로 변위될 때, 관팽창용 스테이션(16)에 배치된 제2 유지 기구(22b)는 예비성형용 스테이션(18)으로 변위된다(도 7 참조). 한편, 제2 직관(12)이 가열 스테이션(14)에 공급된다.
이 후, 제1 하부 다이용 실린더(134)가 가동되어, 제1 하부 다이(130)를 직관(12)을 향하여 상승시킨다. 다이는 폐쇄되고, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 하부 다이(130)와 제1 상부 다이(132)에 의해 형성되는 캐비티(196) 내에 직관(12)이 수용된다. 캐비티(196)는 직관(12)에 비하여 다소 큰 치수를 가지고, 직관(12)의 원주 측벽은 제1 하부 다이(130) 및 제1 상부 다이(132) 양쪽으로부터 이격되는 부분을 갖는다.
따라서, 압축된 공기는 로드(64)에 설치된 압축 공기 통로를 통해 직관(12)의 내부로 공급되어, 직관(12) 내부의 압력이 상승시킨다. 구체적으로, 직관(12)이 압축 공기에 의해 그 내부가 압박되어, 제1 하부 다이(130)와 제1 상부 다이(132)로부터 이격된 직관(12) 부분을 압박하고, 제1 하부 다이(130)와 제1 상부 다이(132)를 향하여 팽창하기 시작한다.
최종적으로, 팽창된 부분은 제1 하부 다이(130) 및 제1 상부 다이(132)에 의해 막힌다. 팽창이 정지되어, 도 7에 도시한 바와 같이, 캐비티(196)에 대응하는 형상의 제1 반제품(200)이 형성된다.
따라서, 직관(12)이 팽창되는 동안, 제1 하부 다이(130) 및 제1 상부 다이(132)가 가열수단에 의해서 가열되고 있기 때문에, 직관(12)의 온도 하강이 방지된다.
직관(12)의 길이방향 치수가 변경되지 직관(12)이 팽창되는 경우, 직관(12)의 벽 두께가 감소된다. 직관(12)의 벽 두께가 감소되는 것을 방지하기 위하여, 직관(12)이 팽창됨에 따라 로드(64)가 전방으로 이동된다. 따라서, 제1 반제품(200)의 벽 두께가 감소되지 않는다.
다이가 폐쇄된 후에 기설정된 시간이 지난 뒤, 로드(64)의 압축 공기 통로를 통해 압축 공기가 배기된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 하부 다이(130)를 하강하여, 다이들을 개방한다.
관팽창 가공공정이 종료하면, 제1 유지 기구(22a, 22a)는 후퇴되어, 제1 반제품(200)이 해제된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 유지 기구(22a, 22a)가 가열 스테이션(14)으로 복귀하여 제2 직관(12)을 파지하고, 제2 유지 기구(22b, 22b)가 관팽창용 스테이션(16)으로 복귀하여 제1 반제품(200)(제1 직관(12)으로부터의 성형 가공물)을 파지한다.
직관(12)을 가열 스테이션(14)으로부터 관팽창용 스테이션(16)으로 반송하는 방식으로 제1 반제품(200)을 예비성형용 스테이션(18)으로 반송한다(도 10 참조). 구체적으로, 제2 유지 기구(22b)의 보디 승강용 실린더(120)(도 4 참조)가 가동되어, 보디(38)를 상승시킨 다음에, 서보모터(54)가 통전되어 제1 피니언(58)이 제1 랙(60)과 회전된다. 제2 유지 기구(22b)가 예비성형용 스테이션(18)을 향하여 변위된다. 이때, 제2 유지 기구(22b)는 또한 가이드 레일(50, 52)에 의해 안내된다.
이에 따라, 제1 반제품(200)이 반송되면, 제1 반제품(200)은 제2 하부 다이(180)와 제2 상부 다이(182) 사이에 배치된다. 이 후, 보디 승강용 실린더(120)의 서보모터에 전원을 차단하여, 보디 승강용 실린더(120)를 소위 서보프리의 상태로 만든다. 보디 승강용 실린더(120)의 로드(122)에 외력이 가해지면, 로드(122)는 외력의 크기에 따른 변위량에 의해 전진과 후퇴 이동된다.
따라서, 제2 하부 다이용 실린더(184)만이 가동되어, 제2 하부 다이(180)가 상승되어 제2 상부 다이(182)를 향하여 제1 반제품(200)을 압박한다.
보디 승강용 실린더(120)가 서보프리 상태이기 때문에, 제2 하부 다이(180)에 의해 제1 반제품(200)이 압박됨에 따라, 제2 유지 기구(22b)의 로드(64)는 도 4에 가상선으로 도시한 바와 같이 수직방향으로 평행하게 상승된다.
상술한 설명에서 나타내어진 것과 같이, 제1 반제품(200)이 상측으로 압박되더라도, 보디 승강용 실린더(120)부터의 저항이 없다. 이에 따라, 제1 반제품(200)을 제2 상부 다이(182)에 용이하게 접근시킬 수 있다. 또한, 제2 유지 기구(22b)가 수직방향으로 변위 가능하기 때문에, 압박된 제1 반제품(200)이 제2 유지 기구(22b)로부터 이탈되지 않는다. 따라서, 제1 반제품(200)과 제2 유지 기 구(22b)의 사이에서 압축 공기가 누설되지 않는다.
제2 하부 다이(180)가 제1 반제품(200)에 접촉하기 직전에, 로드(64)의 압축 공기 통로로부터 압축 공기가 공급된다. 공급되는 압축 공기의 공급 압력은, 제1 반제품(200)을 팽창시키지 않을 정도로 설정될 수 있다.
제2 하부 다이(180)가 제1 반제품(200)에 접촉하면, 도 11에 도시된 바와 같은 캐비티(202)가 형성된다. 제1 반제품(200)의 일부가 압착되어, 단면이 타원 형상이 되어, 도 10에 도시된 제2 반제품(204)이 제작된다.
제2 하부 다이(180)가 제2 상부 다이(182)에 접근함에 따라 압착(예비성형)이 진행된다. 압착하는 동안, 서보모터(54)는 서보프리 상태, 즉 서보모터(54)의 회전축(56) 상의 힘이 감소되는 상태가 된다. 이 때문에, 압착하는 동안 제2 유지 기구(22b)는 스테이션(14, 16, 18)이 병렬 위치된 방향으로(수평방향) 이동된다.
압착이 종료되면, 압축 공기가 배기된 뒤, 제2 하부 다이용 실린더(184)가 가동되어, 제2 하부 다이(180)를 하강시킨다. 다이가 개방되면, 보디 승강용 실린더(120)가 서보프리로 유지되기 때문에, 제2 반제품(204)이 초기의 위치에 복귀된다.
이에 따라, 제2 반제품(204)을 제작하도록 예비성형용 스테이션(18)에서 예비성형을 행하는 사이, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 직관(12)이 가열 스테이션(14)에서 끊임없이 가열될 수 있다.
이어서, 노출된 제2 반제품(204)은, 제1 반제품(200)을 관팽창용 스테이션(16)으로부터 예비성형용 스테이션(18)으로 반송하는 방식으로, 본 성형용 스테 이션(20)으로 반송된다. 구체적으로, 제2 유지 기구(22b)의 보디 승강용 실린더(120)(도 4 참조)가 가동되어, 상술한 방식으로 보디(38)를 상승시킨다. 이어서, 서보모터(54)가 충전되어, 제1 피니언(58)이 제1 랙(60)상에서 회전된다. 제2 유지 기구(22b)가 본 성형용 스테이션(20)을 향하여 변위되는 동시에, 가이드 레일(50, 52)에 의해 안내된다.
제2 반제품(204)을 반송하는 도중에, 보디 회동용 실린더(104)(도 5 참조)가 가동된다. 도 12에 도시한 바와 같이, 로드(106)가 화살표 Y2에 지시된 방향으로 후퇴하면, 종동 로드(110)도 후퇴되어, 제2 랙(112)에 맞물린 제2 피니언(116)은 화살표 B2에 의해 지시된 방향으로 90 ° 회전된다. 그 결과, 보디(38)와 유지 기구(22b)가 화살표 B2에 의해 지시된 방향으로 90°만 회전된다. 제2 반제품(204)도 또한 90 °각방향으로 운동한다. 구체적으로, 예비성형이 종료한 시점에, 제2 반제품(204)은 단면형상이 수평방향으로 연신한 타원인 부분을 갖는다(도 11 참조). 보디(38)가 회전됨에 따라, 제2 반제품(204)의 해당 부위가 단면형상이 수직방향으로 연신한 타원이 된다.
제2 반제품(204)의 반송이 종료되면, 제2 반제품(204)이 제3 하부 다이(188)와 제3 상부 다이(190) 사이에 배치된다. 그 후, 보디 승강용 실린더(120)는 상술한 바와 같은 방식으로 기와 같이, 서보프리 상태가 된다.
이어서, 제3 하부 다이용 실린더(192)가 가동되어, 제3 하부 다이(188)를 상승시키고, 제3 상부 다이(190)를 향하여 제2 반제품(204)을 압박한다.
이때, 예비성형과 같이, 보디 승강용 실린더(120)가 서보프리 상태이기 때문 에, 제3 하부 다이(188)에 의해 제2 반제품(204)이 압박됨에 따라, 제2 유지 기구(22b)의 로드(64)는, 도 4의 가상선에 의해 지시된 바와 같은 수직방향에 평행하게 상승된다.
결과적으로, 제2 반제품(204)은 제3 상부 다이(190)로 용이하게 접근한다. 제3 하부 다이(188)에 의해 압박된 제2 반제품(204)은 로드(64)로부터 이탈되지 않는다.
제3 하부 다이(188)가 제2 반제품(204)에 접촉하기 직전에, 로드(64)의 압축 공기 통로로부터 압축 공기가 공급된다.
제3 하부 다이(188)가 제2 반제품(204)에 접촉하면, 도 13에 도시된 바와 같은 캐비티(206)가 형성된다. 제2 반제품(204)은 부분적으로 압착되어, 도 14에 도시된 최종 성형품(208)으로 제작된다.
도 l3으로부터 이해되는 것과 같이, 본 성형 공정에 적용되는 가압력(pressing force)에 있어서, 수평방향으로 연신한 타원 형상을 압박하기 위한 가압력보다도 수직방향으로 긴 타원 형상을 압박하는 가압력이 더 작다. 즉, 본 성형 가공시에 적용되는 가압력은 제2 반제품을 운동시킴에 따라 감소될 수 있다. 제2 반제품(204)의 수평방향 치수가 작기 때문에, 제2 반제품(204)의 수평방향에 대응하는 본 성형용 다이(30)의 폭 방향 치수를 감소시킬 수 있다.
본 성형 가공에서, 서보모터(54)가 서보프리 상태를 유지하여 제2 반제품(204)의 성형에 따라, 제2 유지 기구(22b)는 수평방향으로 이동할 수 있다.
본 성형 가공이 종료하면, 압축 공기가 배기되고, 워크피스 파지용 실린 더(62)가 가동된다. 구체적으로, 로드(64)가 도 4에서 화살표 X2에 의해 지시되는 방향으로 후퇴되어, 최종 성형품(208)이 제2 유지 기구(22b, 22b)로부터 해제된 후, 제3 하부 다이(188) 상에 적재된다.
이 후, 제3 하부 다이용 실린더(192)가 가동되어, 최종 성형품(208)이 그 상부에 위치된 제3 하부 다이(188)가 하강한다.
제3 하부 다이(188) 상에 적재된 최종 성형품(208)은, 추출 지그를 가진 로봇에 의해 파지된다. 또한, 제3 하부 다이(188)에 설치된 이젝터가 가동되어, 최종 성형품(208)이 제3 하부 다이(188)로부터 해제된다. 해제된 최종 성형품(208)을 로봇으로 취득한 다음, 다음 성형공정으로 반송한다.
제2 반제품(204)이 제2 유지 기구(22b)의 변위에 의해 본 성형용 스테이션(20)으로 반송될 뿐만 아니라, 도 14에 도시한 바와 같이, 직관(12)이 제1 유지 기구(22a)의 변위에 의해 관팽창용 스테이션(16)으로 반송된다. 즉, 제2 반제품(204)에는 본 성형 가공이 실시되는 동시에, 직관(12)에는 관팽창 가공이 실시된다. 제3 직관(12)은 가열 스테이션(14)에 공급된다.
제2 반제품(204)에 대한 본 성형 가공이 종료된 때, 상술한 바와 같이 제2 유지 기구(22b)는 최종 성형품(208)(제1 직관(12))을 해제하고, 제1 유지 기구(22a)는 제1 반제품(200)(제2 직관(12))을 해제한다. 도 15에서 도시된 바와 같이, 최종 성형품(208)이 인출되고, 제l 유지 기구(22a, 22a)가 가열 스테이션(14)으로 복귀되어 제3 직관(12)을 파지하고, 제2 유지 기구(22b, 22b)가 관팽창용 스테이션(16)으로 복귀되어 제1 반제품(200)을 파지한다.
이어서, 상기와 같은 과정이 반복된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 워크피스인 직관(12)을 제1 유지 기구(22a, 22a) 또는 제2 유지 기구(22b, 22b)에 의해 유지하여, 복수의 다이(26, 28, 30) 사이로 반송한다. 이에 따라, 다이(26, 28, 30)를 이동시킬 필요가 없다.
제1 실시형태에 따르면, 복수의 다이(26, 28, 30)를 병렬배치할 수 있다. 따라서, 장치가 구조적으로 복잡하지 않으며, 다이(26, 28, 30)를 이동가능하게 설치할 필요도 없다. 또한, 무거운 다이(26, 28, 30)를 이동할 필요가 없기 때문에, 사이클 시간도 단축할 수 있다.
제1 실시형태에 따르면, 워크피스(12)를 다이(26, 28, 30)사이에서 반송하는 장치를 구성함으로써 다이(26, 28, 30) 사이에서 워크피스를 로봇에 의해 반송하는 장치구성에 비하여 간소하며, 작업이 간편해져, 최종 성형품(208)을 얻기까지의 사이클 시간도 단축한다고 하는 이점이 있다.
또한, 제1 실시형태에 따르면, 2개의 직관(12, 12)이 동시에 성형가공될 수 있다. 따라서, 사이클 시간을 단축할 수 있다.
제2 실시형태에 따른 벌지성형 장치를 하기에서 설명한다. 도 16은 제2 실시형태에 따른 벌지성형 장치(210)의 상측부터의 개략적인 개략 평면도이다.
벌지성형 장치(210)는 제1 및 제2 유지 기구(22a, 22b)와 구조적으로 동일한 1세트의 유지 기구(212)를 갖는 것을 제외하고, 제1 실시형태에 따른 벌지성형 장치(10)에 따라서 구성되어 있다. 물론, 각 구성요소의 구성 및 동작도 제1 실시형태와 동일이다.
제2 실시형태에 따른 벌지성형 장치(210)에 있어서, 유지 기구(212, 212)는 워크피스를 파지하여, 각 스테이션(14, 16, 18, 20) 사이에서 변위된다. 구체적으로, 직관(12)은 우선 가열 스테이션(14)에서 유지 기구(212, 212)에 의해 파지되고, 가열 전극(24)에 의해 가열된다. 유지 기구(212)는, 제1 실시형태에서 직관(12)을 관팽창용 스테이션(16)으로 반송시키는 것과 동일한 방식으로 관팽창용 스테이션(16)으로 변위된다.
그리고 나서, 관팽창용 스테이션(16)에서 직관(12)을 팽창시켜, 제1 반제품(200)을 제작한다. 유지 기구(212)가 예비성형용 스테이션(18)으로 변위될 때, 제1 반제품(200)이 예비성형용 스테이션(18)으로 반송된다.
예비성형용 스테이션(18)에서 제1 반제품(200)에 대하여 예비성형 공정이 실시되어 제2 반제품(204)이 제작된다. 유지 기구(212)가 본 성형용 스테이션(20)으로 변위될 때, 제2 반제품(204)이 본 성형용 스테이션(20)으로 반송된다. 마지막으로, 본 성형용 스테이션(20)에서 제2 반제품(204)에 대한 본 성형 공정이 실시되어 최종 성형품(208)이 제작된다.
상술한 바와 같이, 1세트의 유지 기구(212, 212)만으로도, 복수의 다이(26, 28, 30) 사이에서 워크피스가 반송될 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 직관(12)으로 압축 공기가 도입된다. 워크피스는 단면 형상이 원형인 직관(12)으로 한정되지 않고, 단면 형상이 다각형인 중공 부재일 수도 있다.
제1 및 제2 실시형태에서, 벌지성형 장치는 가열 스테이션(14), 관팽창용 스 테이션(16), 예비성형용 스테이션(18), 본 성형용 스테이션(20)을 포함한다. 그러나 벌지성형 장치(10, 210)를 모두 가열 스테이션(14)을 설치하지 않고 구성할 수도 있다.
제2 실시형태에서, 관팽창용 스테이션(16)과 본 성형용 스테이션(20)이 벌지성형 장치를 구성할 수도 있다. 필요에 따라서, 가열 스테이션(14)을 추가할 수도 있다.
어느 경우든, 유지 기구(22a, 22b, 212)는 수평방향과 수직방향 중 적어도 하나로 병진 이동될 수 있다.

Claims (16)

  1. 중공 부재(12) 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재(12)에 성형공정을 실시하는 벌지성형 방법으로서,
    압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 제1 유지 기구(22a)의 로드(64)를 이용하여 상기 중공 부재(12)의 양단을 파지하는 단계와,
    상기 로드(64)에 의해 파지된 상기 중공 부재(12)의 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재(12)를 팽창시켜, 관팽창용 다이(26)로 중공 부재를 정지시키는 단계와,
    변위기구(54)에 의해 제1 유지 기구(22a)를 상기 관팽창용 다이(26)로부터 예비성형용 다이(28)로 변위시켜, 팽창한 상기 중공 부재(12)를 상기 예비성형용 다이(28)로 반송하는 단계와,
    상기 중공 부재(12)를 상기 예비성형용 다이(28)로 예비성형하는 단계와,
    압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 제2 유지 기구(22b)의 로드(64)를 이용하여 상기 중공 부재(12)의 양단을 파지하고, 변위기구(54)에 의해 상기 제2 유지 기구(22b)를 상기 예비성형용 다이(28)로부터 본 성형용 다이(30)로 변위시켜, 예비성형된 상기 중공 부재(12)를 상기 본 성형용 다이(30)로 반송하는 단계와,
    상기 중공 부재(12)를 상기 본 성형용 다이(30)에 의해 제품 형상으로 성형하는 단계
    를 포함하는 것인 벌지성형 방법.
  2. 제1항에 있어서, 예비성형된 상기 중공 부재(12)가 회전 이동한 후, 상기 본 성형용 다이(30)에 의해 상기 중공 부재(12)에 성형 공정을 실시하는 것인 벌지성형 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중공 부재(12)를 예비성형하거나 또는 본 성형할 때, 상기 중공 부재(12)를 수직방향 또는 수평방향 중 어느 한쪽으로 병진 이동 가능하게 지지하는 것인 벌지성형 방법.
  4. 중공 부재(12) 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재(12)에 성형공정을 실시하는 벌지성형 방법으로서,
    압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 유지 기구(212)의 로드(64)를 이용하여 상기 중공 부재(12)의 양단을 파지하는 단계와,
    상기 로드(64)에 의해 파지된 상기 중공 부재(12)의 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재(12)를 팽창시켜, 상기 중공 부재(12)를 관팽창용 다이(26)로 정지시키는 단계와,
    변위기구(54)에 의해 유지 기구(212)를 상기 관팽창용 다이(26)로부터 본 성형용 다이(30)로 변위시켜, 팽창한 상기 중공 부재(12)를 상기 본 성형용 다이(30)로 반송하는 단계와,
    상기 중공 부재(12)를 상기 본 성형용 다이(30)에 의해 제품 형상으로 성형 하는 단계를 포함하는 것인 벌지성형 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 관팽창용 다이(26)와 상기 본 성형용 다이(30) 사이에 배치된 예비성형용 다이(28)에 의해 상기 중공 부재(12)를 예비성형하는 단계를 더 포함하는 것인 벌지성형 방법.
  6. 제5항에 있어서, 예비성형된 상기 중공 부재(12)가 회전 이동한 후에, 상기 본 성형용 다이(30)에 의해 상기 중공 부재(12)에 본 성형공정을 행하는 것인 벌지성형 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 중공 부재(12)를 예비성형하거나 또는 본 성형할 때, 상기 중공 부재(12)를 수직방향 또는 수평방향 중 어느 한쪽으로 병진 이동 가능하게 지지하는 것인 벌지성형 방법.
  8. 중공 부재(12) 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재(12)에 성형공정을 실시하는 벌지성형 장치로서,
    압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 상기 중공 부재(12)의 양단을 파지하는 로드(64)를 갖는 제1 유지 기구(22a) 및 제2 유지 기구(22b)와,
    상기 중공 부재가 그 내부로 도입되는 압력 유체에 의해 팽창되는 중에 상기 로드(64)에 의해 파지되는 상기 중공 부재(12)를 정지시키는 관팽창용 다이(26)와,
    팽창한 상기 중공 부재(12)를 예비성형하는 예비성형용 다이(26)와,
    예비성형된 상기 중공 부재(12)를 제품 형상으로 성형하는 본 성형용 다이(30)와,
    상기 제1 유지 기구(22a)를 관팽창용 다이(26)로부터 상기 예비성형용 다이(28)로 또는 상기 예비성형용 다이(28)로부터 상기 관팽창용 다이(26)로 변위시키고, 상기 제2 유지 기구(22b)를 상기 예비성형용 다이(28)로부터 상기 본 성형용 다이(30)로 또는 상기 본 성형용 다이(30)로부터 상기 예비성형용 다이(28)로 변위시키는 변위기구(54)
    를 포함하며,
    상기 제1 유지 기구(22a) 및 상기 제2 유지 기구(22b)가 상기 변위 기구(54)에 의해 변위되어, 상기 제1 유지 기구(22a)의 로드(64)들에 의해 파지된 상기 중공 부재(12)를 상기 관팽창용 다이(26)로부터 상기 예비성형용 다이(28)로 반송하고, 제2 유지 기구(22b)의 로드(64)들에 의해 파지된 상기 중공 부재(12)를 상기 예비성형용 다이(28)로부터 상기 본 성형용 다이(30)로 반송하는 것인 벌지성형 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 유지 기구(22a) 및/또는 상기 제2 유지 기구(22b)들을 회전 이동시키는 터닝 기구(104)를 더 포함하는 것인 벌지성형 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 관팽창용 다이(26)로 반송되는 상기 중공 부재(12)를 가열하기 위한 가열 유닛(24)을 더 포함하는 것인 벌지성형 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 유지 기구(22a) 및/또는 상기 제2 유지 기구(22b)를 수직방향으로 병진 이동시키는 승강 기구(120)와, 상기 제1 유지 기구(22a) 및/또는 상기 제2 유지 기구(22b)를 수평방향으로 병진 이동시키기 위한 병진 이동 기구 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인 벌지성형 장치.
  12. 중공 부재(12) 내부로 압력 유체를 도입하여 중공 부재(12)에 성형공정을 실시하는 벌지성형 장치로서,
    압력 유체 통로가 형성되어 있고 전진과 후퇴 이동 가능한, 상기 중공 부재(12)의 양단을 파지하는 로드(64)를 갖는 유지 기구(212)와,
    상기 중공 부재(12)가 그 내부로 도입되는 압력 유체에 의해 팽창되는 중에 상기 로드(64)에 파지되는 상기 중공 부재(12)를 정지시키는 관팽창용 다이(26)와,
    팽창한 상기 중공 부재(12)를 제품 형상으로 성형 가공하는 본 성형용 다이(30)와,
    상기 유지 기구(212)를 상기 관팽창용 다이(26)로부터 상기 본 성형용 다이(30)로 또는 상기 본 성형용 다이(30)로부터 상기 관팽창용 다이(26)로 변위시키는 변위기구(54)
    를 포함하며,
    상기 유지 기구(212)가 상기 변위 기구(54)에 의해 변위되어, 상기 로드(64)들에 의해 파지된 상기 중공 부재(12)를 상기 관팽창용 다이(26)로부터 상기 본 성형용 다이(30)로 반송하는 것인 벌지성형 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 관팽창용 다이(26)와 상기 본 성형용 다이(30) 사이에 팽창한 상기 중공 부재(12)를 예비성형하는 예비성형용 다이(28)를 배치하는 것인 벌지성형 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 유지 기구(212)를 회전 이동시키는 터닝 기구(104)를 더 포함하는 것인 벌지성형 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 관팽창용 다이(26)로 반송되는 상기 중공 부재(12)를 가열하기 위한 가열 유닛을 더 포함하는 것인 벌지성형 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 유지 기구(212)를 수직방향으로 병진 이동시키기 위한 승강 기구(120)와, 상기 유지 기구(212)를 수평방향으로 병진 이동시키기 위한 병진 이동 기구 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인 벌지성형 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5380189B2 (ja) * 2009-07-21 2014-01-08 本田技研工業株式会社 熱間バルジ成形装置
JP6400952B2 (ja) * 2014-06-18 2018-10-03 住友重機械工業株式会社 成形システム及び成形方法
CA3051189A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Forming system and forming method
JP7240411B2 (ja) * 2018-10-01 2023-03-15 住友重機械工業株式会社 膨張成形装置
CN212042202U (zh) * 2019-03-04 2020-12-01 航宇智造（北京）工程技术有限公司 一种金属管材气体胀形与快冷强化工艺用的快速冷却模块
JP7351772B2 (ja) 2020-03-04 2023-09-27 住友重機械工業株式会社 成形装置
JP7448396B2 (ja) * 2020-03-27 2024-03-12 住友重機械工業株式会社 成形システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06292929A (ja) * 1992-09-15 1994-10-21 Armco Steel Co Lp 管状フレーム部材を成形し且つ液圧穴抜き加工する装置及び方法
JPH10156429A (ja) * 1996-11-29 1998-06-16 Hitachi Ltd 複雑異形断面管の成形方法及び同装置
JP2003290845A (ja) * 2002-04-02 2003-10-14 Nippon Steel Corp ハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工用金型
JP2004105995A (ja) * 2002-09-17 2004-04-08 Nissan Motor Co Ltd 液圧成形方法及び液圧成形装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2023675C (en) * 1989-08-24 2001-07-31 Ralph E. Roper Apparatus and method for forming a tubular frame member
US5353618A (en) * 1989-08-24 1994-10-11 Armco Steel Company, L.P. Apparatus and method for forming a tubular frame member
US7024897B2 (en) * 1999-09-24 2006-04-11 Hot Metal Gas Forming Intellectual Property, Inc. Method of forming a tubular blank into a structural component and die therefor
JP4416887B2 (ja) 1999-11-30 2010-02-17 株式会社アミノ パイプ材のハイドロフォーミング装置
JP4428840B2 (ja) 2000-09-18 2010-03-10 本田技研工業株式会社 熱間バルジ成形装置
JP2003126923A (ja) * 2001-10-24 2003-05-08 Honda Motor Co Ltd 管状部材の成形方法
JP2003290850A (ja) * 2002-03-29 2003-10-14 Komatsu Ltd プレス機械のワーク搬送装置
DE10393208T5 (de) 2002-09-11 2005-11-10 Hot Metal Gas Forming Ip2 Inc., Formington Hill Verbessertes Verfahren zum Formen eines rohrförmigen Rohlings zu einem Strukturbauteil und eine Pressform dafür
JP4254328B2 (ja) * 2003-04-23 2009-04-15 日産自動車株式会社 二重管の液圧成形方法
JP2005324209A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 High Frequency Heattreat Co Ltd バルジ加工装置及びバルジ加工方法
US7266982B1 (en) * 2005-06-10 2007-09-11 Guza David E Hydroforming device and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06292929A (ja) * 1992-09-15 1994-10-21 Armco Steel Co Lp 管状フレーム部材を成形し且つ液圧穴抜き加工する装置及び方法
JPH10156429A (ja) * 1996-11-29 1998-06-16 Hitachi Ltd 複雑異形断面管の成形方法及び同装置
JP2003290845A (ja) * 2002-04-02 2003-10-14 Nippon Steel Corp ハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工用金型
JP2004105995A (ja) * 2002-09-17 2004-04-08 Nissan Motor Co Ltd 液圧成形方法及び液圧成形装置

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Publication number Publication date
DE112006001118T5 (de) 2009-06-18
DE112006001118B4 (de) 2015-10-22
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US7661283B2 (en) 2010-02-16
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KR20080070797A (ko) 2008-07-31
JPWO2008078356A1 (ja) 2010-04-15

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