KR20180048579A - 성형장치 - Google Patents

Abstract

금속파이프재료를 팽창시켜 금속파이프를 성형하는 성형장치로서, 적어도 일방이 이동 가능하고, 금속파이프를 성형하는 상형 및 하형을 갖는 금형과, 금속파이프재료에 통전함으로써 당해 금속파이프재료를 가열하는 전극과, 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시키는 기체공급부와, 적어도 전극에 의한 금속파이프재료로의 통전 시에, 전자력에 의한 금형의 이동을 억제하는 금형이동억제부를 구비하는, 성형장치.

Description

성형장치

본 발명은, 성형장치에 관한 것이다.

종래, 금속파이프를 금형에 의하여 형폐쇄하여 블로성형하는 성형장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 성형장치는, 금형과, 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하고 있다. 이 성형장치에서는, 금속파이프재료를 금형 내에 배치하고, 금형을 형폐쇄한 상태에서 금속파이프재료에 기체공급부로부터 기체를 공급하여 팽창시킴으로써, 금속파이프재료를 금형의 형상에 대응하는 형상으로 성형한다. 이 성형장치에서는, 금속파이프재료를 팽창시키기 전 단계에서, 전극으로 금속파이프재료를 지지함과 함께, 당해 전극으로 금속파이프재료를 통전가열한다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-000654호

여기에서, 상기 성형장치에 있어서는, 전극으로 금속파이프재료를 통전가열하면, 금형이나 금형 주변의 부재가 자화하는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 금속파이프재료의 통전가열 중에, 자화된 금형에 대하여, 금형이 이동하는 방향인 슬라이드방향으로 금형이 이동하도록 전자력이 작용할 가능성이 있다. 이 전자력이 작용하는 것에 의하여 금형이 이동함으로써 통전가열 중의 금속파이프재료에 접촉한 경우, 금형을 통하여 누전이 발생하여, 장치가 대미지를 받을 가능성이 있다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 안전성을 향상시킬 수 있는 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 관한 성형장치는, 금속파이프재료를 팽창시켜 금속파이프를 성형하는 성형장치로서, 적어도 일방이 이동 가능하고, 금속파이프를 성형하는 상형 및 하형을 갖는 금형과, 금속파이프재료에 통전함으로써 당해 금속파이프재료를 가열하는 전극과, 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시키는 기체공급부와, 적어도 전극에 의한 금속파이프재료로의 통전 시에, 전자력에 의한 금형의 이동을 억제하는 금형이동억제부를 구비한다.

성형장치에 의하면, 금형이동억제부가, 적어도 전극에 의한 금속파이프재료로의 통전 시에, 전자력에 의한 금형의 이동을 억제한다. 즉, 전극에 의한 통전에 의하여 금속파이프재료를 가열하는 기구를 갖고 있는 경우여도, 금형이 전자력에 의하여 금속파이프재료측으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 안전성을 향상시킬 수 있다.

성형장치에 있어서, 금형이동억제부는, 적어도 전극에 의한 금속파이프재료로의 통전 시에, 하형을 기계적으로 고정하는 고정부를 구비해도 된다. 전자력에 의하여 이동하기 쉬운 쪽의 금형인 하형을 고정부에 의하여 기계적으로 고정함으로써, 하형의 이동을 확실히 억제할 수 있다.

성형장치에 있어서, 고정부는, 적어도 전극에 의한 금속파이프재료로의 통전 시에, 하형의 측면에 삽입되는 핀을 구비해도 된다. 하형의 측면측으로부터 핀을 삽입하는 구성을 채용함으로써, 고정부를 간단한 구성으로 할 수 있음과 함께, 다른 기구와의 간섭을 회피할 수 있다.

성형장치에 있어서, 금형이동억제부는, 금형의 자화를 억제함으로써, 전자력에 의한 금형의 이동을 억제하는 금형자화억제부를 구비해도 된다. 이와 같이, 금형자화억제부로 금형의 자화를 억제함으로써, 전극에 의한 금속파이프재료로의 통전 시에, 금형에 작용하는 전자력을 저감시킬 수 있다. 이로써, 전자력에 의한 금형의 이동을 억제할 수 있다.

성형장치에 있어서, 금형자화억제부는, 전극에 공급되는 직류전류의 방향을 전환하는 전환부를 구비해도 된다. 전극에 반대방향의 직류전류를 흘려보냄으로써, 금형의 자화를 상쇄할 수 있다.

성형장치에 있어서, 금형자화억제부는, 금형을 둘러싸는 코일을 구비해도 된다. 이로써, 코일이 발생시키는 자속(磁束)에 의하여, 금형의 자화를 상쇄할 수 있다.

성형장치에 있어서, 코일은, 상형 및 하형의 각각을 둘러싸도록 마련되어도 된다. 상형 및 하형의 양방에 코일을 마련함으로써, 효율적으로 금형의 자화를 상쇄할 수 있다.

성형장치에 있어서, 상형은, 상측다이홀더에 의하여 지지되고, 하형은 하측다이홀더에 의하여 지지되며, 금형자화억제부는, 금형에 인접하는 위치에 있어서, 상측다이홀더 및 하측다이홀더의 일방으로부터 타방측을 향하여 뻗는 볼록부에 의하여 구성되는 자속루프형성부를 구비해도 된다. 이로써, 하형과 상형에 자속루프가 집중하는 것을 억제할 수 있어, 금형의 자화의 촉진을 억제할 수 있다.

성형장치에 있어서, 상측다이홀더 및 하측다이홀더 중 적어도 일방의 외측면측에 마련된 볼록부에 의하여, 누출자장억제부가 형성되어도 된다. 이로써, 다이홀더에 볼록부를 마련했을 뿐인 간단한 구성에 의하여, 누출자장이 외부의 기기에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 성형장치의 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 성형장치를 나타내는 개략구성도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따른 블로성형금형 및 상형, 하형지지부의 횡단면도이다.
도 3은 전극주변의 확대도로서, (a)는 전극이 금속파이프재료를 지지한 상태를 나타내는 도, (b)는 전극에 시일부재가 맞닿은 상태를 나타내는 도, (c)는 전극의 정면도이다.
도 4는 성형장치에 의한 제조공정을 나타내는 도로서, (a)는 금형 내에 금속파이프재료가 세팅된 상태를 나타내는 도, (b)는 금속파이프재료가 전극에 지지된 상태를 나타내는 도이다.
도 5는 도 4에 계속되는 제조공정을 나타내는 도이다.
도 6은 블로성형금형 및 상형홀더의 동작과 금속파이프재료의 형상의 변화를 나타내는 도이다.
도 7은 도 6에 계속되는 도이다.
도 8은 도 7에 계속되는 도이다.
도 9는 통전가열 시에 있어서의 각 부재의 위치관계를 나타내는 확대단면도이다.
도 10은 성형 시에 있어서의 각 부재의 위치관계를 나타내는 확대단면도이다.
도 11은 제2 실시형태에 관한 성형장치의 전환부를 나타내는 개략구성도이다.
도 12는 제2 실시형태에 관한 성형장치의 전환부를 나타내는 개략구성도이다.
도 13은 제3 실시형태에 관한 성형장치의 개략단면도이다.
도 14는 제4 실시형태에 관한 성형장치의 개략단면도이다.
도 15는 상형 및 하형부근의 확대도이다.

이하, 본 발명에 의한 성형장치의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일 부호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.

［제1 실시형태］

〈성형장치의 구성〉

도 1은, 성형장치의 개략구성도, 도 2는, 도 1의 II-II선을 따른 블로성형금형 및 상형, 하형지지부의 횡단면도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 금속파이프(100)(도 5 참조)를 성형하는 성형장치(10)는, 서로 쌍이 되는 하형(11) 및 상형(12)으로 이루어지는 블로성형금형(13)과, 하형(11)을 지지하기 위한 하형지지부(91) 및 상형(12)을 지지하기 위한 상형지지부(92)와, 하형(11)을 지지한 하형지지부(91) 및 상형(12)을 지지한 상형지지부(92) 중 적어도 일방(여기에서는, 상형지지부(92))을 이동시키는 구동기구(80)와, 하형(11)과 상형(12)의 사이에서 가상선으로 나타내는 금속파이프재료(14)를 지지하는 파이프지지기구(30)와, 파이프지지기구(30)로 지지되어 있는 금속파이프재료(14)에 통전하여 가열하는 가열기구(50)와, 하형(11) 및 상형(12)의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료(14) 내에 고압가스(기체)를 공급하기 위한 기체공급부(60)와, 파이프지지기구(30)로 지지된 금속파이프재료(14) 내에 기체공급부(60)로부터의 기체를 공급하기 위한 한 쌍의 기체공급기구(기체공급부)(40, 40)와, 블로성형금형(13)을 강제적으로 수랭하는 물순환기구(72)를 구비한다. 다만, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)는, 하형(11)을 상하로 구동시키는 하형구동기구(90)를 구비하고 있다. 또, 성형장치(10)는, 상기 구동기구(80)의 구동, 하형구동기구(90)의 구동, 상기 파이프지지기구(30)의 구동, 상기 가열기구(50)의 구동, 및 상기 기체공급부(60)의 기체공급을 각각 제어하는 제어부(70)를 구비하여 구성되어 있다.

하형(11)은, 하형지지부(91)를 통하여 큰 기대(基臺)(15)에 고정되어 있다. 하형(11)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 상면(상형(12)과의 분할면)에 오목부(16)를 구비한다. 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 하형(11)을 지지하는 하형지지부(91)는, 위로부터 순서대로, 하형(11)을 지지하는 제1 하측다이홀더(93), 제1 하측다이홀더(93)를 지지하는 제2 하측다이홀더(94), 제2 하측다이홀더(94)를 지지하는 하측다이베이스플레이트(95)를 겹쳐 구비하고, 이 하측다이베이스플레이트(95)가 기대(15)에 고정된다. 그리고, 도 1에 나타나는 바와 같이, 제1 하측다이홀더(93) 및 제2 하측다이홀더(94)의 축선방향길이(도 1의 좌우방향길이)는, 하형(11)의 축선방향길이와 대략 동일한 정도의 길이로 되어 있다.

또한, 하형(11)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는 전극수납스페이스(11a)가 마련되고, 당해 전극수납스페이스(11a) 내에, 액추에이터(도시하지 않음)에 의하여 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)을 구비하고 있다. 이들 제1 전극(17), 제2 전극(18)의 상면에는, 금속파이프재료(14)의 하측 외주면에 대응한 반원호형의 오목홈(17a, 18a)이 형성되어 있고(도 3의 (c) 참조), 당해 오목홈(17a, 18a)의 부분에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 또, 제1, 제2 전극(17, 18)의 정면(금형의 외측방향의 면)은 오목홈(17a, 18a)을 향하여 주위가 테이퍼형으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b, 18b)이 형성되어 있다. 또, 하형(11)에는 냉각수통로(19)가 형성되어 있다. 하형(11)의 하면측에는, 제2 하측다이홀더(94) 및 하측다이베이스플레이트(95)를 관통하여 상하방향으로 뻗는 하형구동기구(90)가 마련된다. 하형구동기구(90)는, 하형(11)의 하면을 지지하는 지지부(101)와, 지지부(101)로부터 하방으로 뻗는 축부(軸部)(102)를 구비하고 있다. 축부(102)의 하단측은, 도시되지 않은 구동부에 접속되어 있다.

다만, 하형(11)측에 위치하는 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)은 파이프지지기구(30)를 구성하고 있고, 금속파이프재료(14)를, 상형(12)과 하형(11)의 사이에서 승강 가능하게 지지할 수 있다. 다만, 성형장치(10)에는, 금속파이프재료(14)의 온도를 측정하기 위한 열전대(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 예를 들면, 열전대는, 금형(13)의 횡측으로부터 삽입되어도 된다. 단, 열전대는 측온수단의 일례를 나타내는 것에 지나지 않고, 복사온도계 또는 광온도계와 같은 비접촉형 온도센서여도 된다. 다만, 통전시간과 온도의 상관이 얻어지면, 측온수단은 생략하고 구성하는 것도 충분히 가능하다.

상형(12)은, 그 하면(하형(11)과의 분할면)에 오목부(24)를 구비하고, 냉각수통로(25)를 내장한 큰 강철제 블록이다. 도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 상형(12)을 지지하는 상형지지부(92)는, 아래로부터 순서대로, 상형(12)을 지지하는 제1 상측다이홀더(96), 제1 상측다이홀더(96)를 지지하는 제2 상측다이홀더(97), 제2 상측다이홀더(97)를 지지하는 상측다이베이스플레이트(98)를 겹쳐 구비하고, 이 상측다이베이스플레이트(98)가 슬라이드(82)에 고정된다. 그리고, 도 1에 나타나는 바와 같이, 제1 상측다이홀더(96) 및 제2 상측다이홀더(97)의 축선방향길이(도 1의 좌우방향길이)는, 상형(12)의 축선방향길이와 대략 동일한 정도의 길이로 되어 있다. 또, 상형지지부(92)가 고정된 슬라이드(82)는, 가압실린더(26)에 의하여 매달린 구성으로 되고, 가이드실린더(27)에 의하여 요동하지 않도록 가이드되어 있다.

상형(12)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는, 하형(11)과 동일한 전극수납스페이스(12a)가 마련되고, 이 전극수납스페이스(12a) 내에는, 하형(11)과 동일하게, 액추에이터(도시하지 않음)로 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 제1 전극(17)과 제2 전극(18)을 구비하고 있다. 이들 제1, 제2 전극(17, 18)의 하면에는, 금속파이프재료(14)의 상측 외주면에 대응한 반원호형의 오목홈(17a, 18a)이 형성되어 있으며(도 3의 (c) 참조), 당해 오목홈(17a, 18a)에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워맞춤 가능하게 되어 있다. 또, 제1, 제2 전극(17, 18)의 정면(금형의 외측방향의 면)은 오목홈(17a, 18a)을 향하여 주위가 테이퍼형으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b, 18b)이 형성되어 있다. 따라서, 상형(12)측에 위치하는 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)도 파이프지지기구(30)를 구성하고 있으며, 상하 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)으로 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 정확히 금속파이프재료(14)의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착하도록 둘러쌀 수 있게 구성되어 있다. 다만, 가동부인 제1 전극(17), 제2 전극(18)을 상하이동시키는 각 액추에이터의 고정부는, 하형지지부(91), 상형지지부(92)에 각각 지지·고정되어 있다.

구동기구(80)는, 상형(12) 및 하형(11)끼리가 합쳐지도록 상형(12) 및 상형지지부(92)를 이동시키는 슬라이드(82)와, 상기 슬라이드(82)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부(81)와, 상기 구동부(81)에 대한 유체량을 제어하는 서보모터(83)를 구비하고 있다. 구동부(81)는, 가압실린더(26)를 구동시키는 유체(가압실린더(26)로서 유압실린더를 채용하는 경우는 동작유)를 당해 가압실린더(26)로 공급하는 유체공급부에 의하여 구성되어 있다.

제어부(70)는, 구동부(81)의 서보모터(83)를 제어함으로써, 가압실린더(26)로 공급하는 유체의 양을 제어함으로써, 슬라이드(82)의 이동을 제어할 수 있다. 다만, 구동부(81)는, 상술한 바와 같이 가압실린더(26)를 통하여 슬라이드(82)에 구동력을 부여하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 슬라이드(82)에 구동부를 기계적으로 접속시켜 서보모터(83)가 발생하는 구동력을 직접적으로 또는 간접적으로 슬라이드(82)에 부여하는 것이어도 된다. 예를 들면, 편심축과, 편심축을 회전시키는 회전력을 부여하는 구동원(예를 들면, 서보모터 및 감속기 등)과, 편심축의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 슬라이드를 이동시키는 변환부(예를 들면, 커넥팅로드 또는 편심슬리브 등)를 갖는 구동기구를 채용해도 된다. 다만, 본 실시형태에서는, 구동부(81)가 서보모터(83)를 구비하지 않아도 된다.

도 2에 나타나는 바와 같이, 하형(11)의 상단면 및 상형(12)의 하단면에는, 모두 단차가 마련되어 있다. 구체적으로는, 하형(11)의 상단면의 중앙에는, 단면 직사각형상의 오목부(16)가 형성되고, 상형(12)의 하단면의 중앙이며, 하형(11)의 오목부(16)에 대향하는 위치에는, 단면 직사각형상의 오목부(24)가 형성되어 있다.

하형지지부(91)를 구성하고 하형(11)을 지지하는 제1 하측다이홀더(93)는, 직육면체의 상단면(93e)의 중앙에, 단면 직사각형상의 오목부(93a)를 구비하는 것이며, 이 오목부(93a)의 바닥면(93d)의 중앙에 마련되어 제1 하측다이홀더(93)를 분할하는 간극(93c) 내에, 하형(11)의 대략 하측 절반을 끼워넣도록 하여 지지한다. 제1 하측다이홀더(93)의 오목부(93a)를 형성하는 양 옆의 각 볼록부(93b, 93b)와, 제1 하측다이홀더(93)의 바닥면(93d)보다 상방으로 돌출되는 하형(11)의 대략 상측 절반의 측면의 사이에는 공간(S1, S2)이 각각 마련되고, 이 공간(S1, S2)이, 블로성형금형(13)을 형폐쇄했을 때에, 제1 상측다이홀더(96)의 후술하는 볼록부(96b)가 진입하는 공간이 된다.

상형지지부(92)를 구성하고 상형(12)을 지지하는 제1 상측다이홀더(96)는, 직육면체의 양측에 있어서 상측으로부터 하측을 향하여 계단형의 단차를 2단 형성함으로써, 하방을 향하여 직육면체가 단계적으로 작아지는 계단식 블록형으로 구성된다. 이 제1 상측다이홀더(96)의 하단면(96d)의 중앙에는, 단면 직사각형상의 오목부(96a)가 형성되며, 이 오목부(96a) 내에, 상형(12)을 수용하도록 하여 지지한다. 따라서, 제1 상측다이홀더(96)의 오목부(96a)를 형성하는 양 옆의 각 볼록부(96b, 96b)는, 그 내측면이, 상형(12)의 측면에 접하게 되어 있다. 또, 볼록부(96b, 96b)는, 상형(12)의 하단면보다 하방으로 소정 길이 돌출되어, 블로성형금형(13)을 형폐쇄했을 때에, 제1 하측다이홀더(93)의 공간(S1, S2)에 각각 진입하는 부분으로 되어 있다. 또, 블로성형금형(13)을 형폐쇄했을 때에, 제1 상측다이홀더(96)의 볼록부(96b)의 하단면(선단면)(96d)이, 제1 하측다이홀더(93)의 오목부(93a)의 바닥면(93d)에 맞닿고, 제1 상측다이홀더(96)의 볼록부(96b)의 양 옆에서 볼록부(96b)를 형성하여 당해 볼록부(96b)의 상방에 위치하는 단차면(96e)이, 제1 하측다이홀더(93)의 볼록부(93b)의 상단면(93e)에 맞닿도록 되어 있다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 가열기구(50)는, 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)과, 전원(51)과, 이 전원(51)으로부터 각각 뻗어 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)에 접속하고 있는 도선(52)과, 이 도선(52)에 개재하여 마련된 스위치(53)를 갖고 이루어진다. 제어부(70)는, 상기 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 담금질온도(AC3 변태점온도 이상)까지 가열할 수 있다.

한 쌍의 기체공급기구(40)의 각각은, 실린더유닛(42)과, 실린더유닛(42)의 작동에 맞추어 진퇴이동하는 실린더로드(43)와, 실린더로드(43)에 있어서의 파이프지지기구(30)측의 선단에 연결된 시일부재(44)를 갖는다. 실린더유닛(42)은 블록(41)을 통하여 기대(15) 상에 재치고정되어 있다. 시일부재(44)의 선단에는 끝이 좁아지도록 테이퍼면(45)이 형성되어 있으며, 제1, 제2 전극(17, 18)의 테이퍼오목면(17b, 18b)에 정확히 끼워맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되어 있다(도 3 참조). 시일부재(44)에는, 실린더유닛(42)측으로부터 선단을 향하여 뻗어 있고, 자세하게는 도 3의 (a), (b)에 나타나는 바와 같이, 기체공급부(60)로부터 공급된 고압가스가 흐르는 가스통로(46)가 마련되어 있다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 기체공급부(60)는, 고압가스원(61)과, 이 고압가스원(61)에 의하여 공급된 가스를 저장하는 어큐뮬레이터(62)와, 이 어큐뮬레이터(62)로부터 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)까지 뻗어 있는 제1 튜브(63)와, 이 제1 튜브(63)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(64) 및 전환밸브(65)와, 어큐뮬레이터(62)로부터 시일부재(44) 내에 형성된 가스통로(46)까지 뻗어 있는 제2 튜브(67)와, 이 제2 튜브(67)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(68) 및 역류방지밸브(69)로 이루어진다. 압력제어밸브(64)는, 시일부재(44)의 금속파이프재료(14)에 대한 압압력에 적응한 작동압력의 가스를 실린더유닛(42)에 공급하는 역할을 한다. 역류방지밸브(69)는, 제2 튜브(67) 내에서 고압가스가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.

제어부(70)는, 기체공급부(60)의 압력제어밸브(68)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14) 내에 원하는 작동압력의 가스를 공급할 수 있다. 또, 제어부(70)는, 도시되지 않은 열전대로부터 온도정보를 취득하여, 가압실린더(26) 및 스위치(53) 등을 제어한다.

물순환기구(72)는, 물을 저장하는 수조(73)와, 이 수조(73)에 저장되어 있는 물을 퍼올리고, 가압하여 하형(11)의 냉각수통로(19) 및 상형(12)의 냉각수통로(25)에 보내는 물펌프(74)와, 배관(75)으로 이루어진다. 생략했지만, 수온을 낮추는 쿨링타워나 물을 정화하는 여과기를 배관(75)에 개재시키는 것은 상관없다.

〈성형장치를 이용한 금속파이프의 성형방법〉

다음으로, 성형장치(10)를 이용한 금속파이프의 성형방법에 대하여 설명한다. 도 4는, 재료로서의 금속파이프재료(14)를 투입하는 파이프투입공정부터, 금속파이프재료(14)에 통전하여 가열하는 통전가열공정까지를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 도 4의 (a)는, 금형 내에 금속파이프재료가 세팅된 상태를 나타내는 도, (b)는 금속파이프재료가 전극에 지지된 상태를 나타내는 도이다. 또, 도 5는, 도 4에 계속되는 제조공정을 나타내는 도이다.

먼저, 담금질 가능한 강종의 금속파이프재료(14)를 준비한다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이 금속파이프재료(14)를, 예를 들면 로봇암 등을 이용하여, 하형(11)측에 구비되는 제1, 제2 전극(17, 18) 상에 재치(투입)한다. 제1, 제2 전극(17, 18)에는 오목홈(17a, 18a)이 형성되어 있으므로, 당해 오목홈(17a, 18a)에 의하여 금속파이프재료(14)가 위치결정된다. 다음으로, 제어부(70)(도 1 참조)는, 파이프지지기구(30)를 제어함으로써, 당해 파이프지지기구(30)에 금속파이프재료(14)를 지지시킨다. 구체적으로는, 도 4의 (b)와 같이, 제1 전극(17), 제2 전극(18)을 진퇴이동 가능하게 하는 액추에이터(도시하지 않음)를 작동시켜, 각 상하에 위치하는 제1, 제2 전극(17, 18)을 접근·맞닿게 한다. 이 맞닿음에 의하여, 금속파이프재료(14)의 양방 단부는, 상하로부터 제1, 제2 전극(17, 18)에 의하여 협지된다. 또, 이 협지는, 제1, 제2 전극(17, 18)에 형성되는 오목홈(17a, 18a)의 존재에 의하여, 금속파이프재료(14)의 전체둘레에 걸쳐 밀착하는 양태로 협지되게 된다.

계속해서, 도 1에 나타나는 바와 같이, 제어부(70)는, 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 가열한다. 구체적으로는, 제어부(70)는, 가열기구(50)의 스위치(53)를 ON으로 한다. 그렇게 하면, 전원(51)으로부터 전력이 금속파이프재료(14)에 공급되고, 금속파이프재료(14)에 존재하는 저항에 의하여, 금속파이프재료(14) 자체가 발열한다(줄열(Joule Heat)). 이때, 열전대의 측정값이 항상 감시되어, 이 결과에 근거하여 통전이 제어되며, 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)을 작동시킴으로써, 시일부재(44)로 금속파이프재료(14)의 양단을 시일한다(도 3도 아울러 참조).

도 6은, 블로성형금형 및 제1 상측다이홀더의 동작과 금속파이프재료의 형상의 변화를 나타내는 도, 도 7은, 도 6에 계속되는 도, 도 8은, 도 7에 계속되는 도이다.

도 6에 나타나는 바와 같이, 가열 후의 금속파이프재료(14)에 대하여 블로성형금형(13)이 형폐쇄되어 간다. 이때, 제1 하측다이홀더(93)의 공간(S1, S2)에 제1 상측다이홀더(96)의 볼록부(96b, 96b)가 진입하여, 하형(11)의 오목부(16)와 상형(12)의 오목부(24)의 사이에, 파이프부(본체부)(100a)를 형성하기 위한 간극인 대략 단면 직사각형상의 메인캐비티부(MC)가 형성됨과 함께, 하형(11)의 상단면과 상형(12)의 하단면의 사이에서 메인캐비티부(MC)의 양 옆에, 메인캐비티부(MC)에 연통하여 플랜지부(100b, 100c)를 형성하기 위한 간극인 서브캐비티부(SC1, SC2)가 각각 형성된다.

여기에서, 하형(11)의 상단면과 상형(12)의 하단면의 사이의 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 형 외로 개방되도록 뻗어 있는 한편, 이 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 제1 상측다이홀더(96)의 볼록부(96b, 96b)의 내측면(96f)에 의하여 외측으로부터 막힌 상태로 되어 있다. 이 제1 상측다이홀더(96)의 서브캐비티부(SC1, SC2)를 형 외로부터 막는 볼록부(96b, 96b)는, 형 내에서 예를 들면 금속파이프가 파열되었을 때에 발생하는 파편 등의 이물이, 서브캐비티부(SC1, SC2)를 통과하여 형 외로 진행하는 것을 차단하여 방출되지 않도록 한다. 따라서, 볼록부(96b, 96b)를 갖는 제1 상측다이홀더(96)는, 실드부재로서의 기능도 겸한다.

그리고, 이 상태, 즉 블로성형금형이 완전하게 형폐쇄하기 전의 상태에서, 금속파이프재료(14)가, 메인캐비티부(MC) 내에 들어가고, 대체로, 하형(11)의 오목부(16)의 바닥면 및 상형(12)의 오목부(24)의 바닥면에 접촉한 상태로부터, 금속파이프재료(14) 내에 기체공급부(60)에 의하여 고압가스를 공급하여, 블로성형을 개시한다.

여기에서, 금속파이프재료(14)는 고온(950℃ 전후)으로 가열되어 연화하고 있으므로, 금속파이프재료(14) 내에 공급된 가스는, 열팽창한다. 이로 인하여, 예를 들면 공급하는 가스를 압축공기로 하고, 950℃의 금속파이프재료(14)를 열팽창한 압축공기에 의하여 용이하게 팽창시킬 수 있다.

이와 병행하여 블로성형금형(13)이 더 형폐쇄되어, 도 7에 나타나는 바와 같이, 메인캐비티부(MC) 및 서브캐비티부(SC1, SC2)가 하형(11)과 상형(12)의 사이에서 더 좁혀져 간다.

따라서, 금속파이프재료(14)는, 메인캐비티부(MC) 내에서 오목부(16, 24)의 형상을 따라 팽창함과 함께, 금속파이프재료(14)의 일부(양측부)(14a, 14b)가, 서브캐비티부(SC1, SC2) 내에 각각 들어가도록 팽창한다.

그리고, 도 8에 나타나는 바와 같이, 블로성형금형(13)이 더 형폐쇄되어, 제1 하측다이홀더(93)의 오목부(93a)의 바닥면(93d)에, 제1 상측다이홀더(96)의 볼록부(96b)의 하단면(96d)이 맞닿음과 함께, 제1 하측다이홀더(93)의 볼록부(93b)의 상단면(93e)에, 제1 상측다이홀더(96)의 단차면(96e)이 맞닿고, 또한, 제1 하측다이홀더(93)의 볼록부(93b)의 내측면과 제1 상측다이홀더(96)의 볼록부(96b)의 외측면이 맞닿아, 제1 하측다이홀더(93)와 제1 상측다이홀더(96)가 밀착한 상태로, 블로성형금형(13)의 형폐쇄가 완료된다.

이때, 메인캐비티부(MC) 및 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 도 7에 나타내는 상태보다 더 좁혀진 상태가 되며, 이 상태에서, 상술한 바와 같이, 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 제1 상측다이홀더(96)의 볼록부(96b, 96b)의 내측면(96f)에 의하여 외측으로부터 막힌 상태로 되어 있다.

따라서, 가열에 의하여 연화되고 고압가스가 공급된 금속파이프재료(14)는, 메인캐비티부(MC)에 있어서, 당해 메인캐비티부(MC)의 단면 직사각형상에 맞춘 단면 직사각형상의 파이프부(100a)로서 성형됨과 함께, 서브캐비티부(SC1, SC2)에 있어서, 금속파이프재료(14)의 일부가 접힌 단면 직사각형상의 플랜지부(100b, 100c)로서 형성된다.

이 블로성형 시에 있어서는, 블로성형되어 부풀어 오른 금속파이프재료(14)의 외주면이 하형(11)의 오목부(16)에 접촉하여 급랭됨과 동시에, 상형(12)의 오목부(24)에 접촉하여 급랭(상형(12)과 하형(11)은 열용량이 크고 또한 저온으로 관리되고 있기 때문에, 금속파이프재료(14)가 접촉하면 파이프표면의 열이 단번에 금형측으로 빼앗김)되어 담금질이 행해진다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후에는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태한다(이하, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것을 마텐자이트 변태라고 한다). 냉각의 후반에는 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 다른 조직(트루스타이트, 소바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도 템퍼링처리를 행할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 금형냉각 대신에, 혹은 금형냉각에 더하여, 냉각매체를 금속파이프(100)에 공급함으로써 냉각이 행해져도 된다. 예를 들면, 마텐자이트 변태가 시작되는 온도까지는 금형(상형(12) 및 하형(11))에 금속파이프재료(14)를 접촉시켜 냉각을 행하고, 그 후 형개방함과 함께 냉각매체(냉각용 기체)를 금속파이프재료(14)에 분사함으로써, 마텐자이트 변태를 발생시켜도 된다. 다만, 본 단락의 설명은, 금속파이프재료(14)가 강철인 경우를 예로서 설명한 것이다.

그리고, 이상과 같은 성형방법에 의하여, 도 5에 나타나는 바와 같이, 파이프부(100a) 및 플랜지부(100b, 100c)를 갖는 금속파이프(100)를 성형품으로서 얻을 수 있다. 다만, 본 실시형태에서는, 메인캐비티부(MC)는 단면 직사각형상으로 구성되어 있기 때문에, 금속파이프재료(14)는 당해 형상에 맞추어 블로성형됨으로써, 파이프부(100a)는 직사각형 통형으로 성형된다. 단, 메인캐비티부(MC)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 원하는 형상에 맞추어 단면 원형, 단면 타원형, 단면 다각형 등 모든 형상을 채용해도 된다.

다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)의 금형이동억제부(110)의 구성에 대하여 설명한다. 도 9는, 통전가열 시에 있어서의 각 부재의 위치관계를 나타내는 확대단면도이다. 도 10은, 성형 시에 있어서의 각 부재의 위치관계를 나타내는 확대단면도이다. 성형장치(10)에 있어서는, 전극(17, 18)으로 금속파이프재료(14)를 통전가열하면, 금형(13)이나 금형 주변의 부재가 자화되는 경우가 있다(예를 들면, 후술하는 도 13의 자속루프(MP1, MP2)를 참조). 이와 같은 경우, 금속파이프재료(14)의 통전가열 중에, 자화된 금형(13)에 대하여, 금형(13)이 이동하는 방향인 슬라이드방향으로 금형(13)이 이동하도록 전자력이 작용할 가능성이 있다. 이 전자력이 작용하는 것에 의하여 금형(13)이 이동함으로써 통전가열 중의 금속파이프재료(14)에 접촉한 경우, 금형(13)을 통하여 누전이 발생하여, 장치가 대미지를 받을 가능성이 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)는, 적어도 전극(17, 18)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 전자력에 의한 금형(13)의 이동을 억제하는 금형이동억제부(110)를 구비하고 있다.

도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 금형이동억제부(110)는, 적어도 전극(17, 18)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 하형(11)을 기계적으로 고정하는 고정부(111)를 구비한다. 고정부(111)는, 적어도 전극(17)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 하형(11)의 측면(11e)에 삽입되는 핀(112)과, 핀(112)을 구동하는 구동부(113)를 구비한다. 고정부(111)는, 제1 하측다이홀더(93)의 외측의 측면(93h)에 장착되어 있다. 다만, 고정부(111)의 장착위치나 수량은 특별히 한정되지 않고, 제1 하측다이홀더(93)의 복수 개소에 고정부(111)가 마련되어도 된다.

핀(112)은, 하형(11)의 측면(11e)에 대하여 수직으로 배치되고, 축방향으로 진퇴하도록 구동하는 봉형의 부재이다. 핀(112)의 선단부는, 전극(17, 18)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에 있어서, 하형(11)의 측면(11e)에 형성된 오목부(11b)와 대향하는 위치에 배치된다(도 9 참조). 핀(112)은, 제1 하측다이홀더(93)를 관통하여, 오목부(11b)에 삽입된다.

구동부(113)는, 핀(112)에 축방향의 구동력을 부여한다. 구동부(113)는, 제1 하측다이홀더(93)의 측면(93h)에 고정되어 있다. 구동부(113)의 구동방식은 특별히 한정되지 않고, 압축공기식, 유압식, 전동식의 액추에이터를 채용해도 된다. 단, 구동부(113)는, 핀(112)을 오목부(11b)에 삽입하기 위한 것으로서, 큰 구동력은 필요로 하고 있지 않기 때문에, 취급이 용이한 압축공기식의 실린더로드를 이용해도 된다.

이와 같은 고정부(111)는, 전극(17, 18)(도 4, 5 참조)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 구동부(113)로 핀(112)을 구동시켜, 하형(11)의 오목부(11b)에 핀(112)을 삽입한다. 통전가열이 종료되면, 고정부(111)는, 구동부(113)로 핀(112)을 구동시키고, 하형(11)의 오목부(11b)로부터 핀(112)을 취출하여, 고정을 해제한다. 그 후, 하형(11)이 상승함과 함께 상형(12)이 하강하고, 금속파이프재료(14)의 형성이 개시된다. 다만, 하형(11)이 상승한 후, 액추에이터(114)에 의하여 지지부재(116)가 하형(11)의 하면과 제2 하측다이홀더(94)의 상면의 사이에 배치된다. 이로써, 성형 시의 하형(11)이 지지부재(116)로 지지된다.

이상에 의하여, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)에 의하면, 금형이동억제부(110)가, 적어도 전극(17, 18)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 전자력에 의한 금형(13)의 이동을 억제한다. 즉, 전극(17, 18)에 의한 통전에 의하여 금속파이프재료(14)를 가열하는 기구를 갖고 있는 경우여도, 금형(13)이 전자력에 의하여 금속파이프재료(14)측으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 통전가열 중에 금형(13)과 금속파이프재료(14)가 접촉함으로써 누전이 발생하는 것을 방지하여, 안전성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형이동억제부(110)는, 적어도 전극(17, 18)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 하형(11)을 기계적으로 고정하는 고정부(111)를 구비하고 있다. 전자력에 의하여 이동하기 쉬운 쪽의 금형인 하형(11)을 고정부(111)에 의하여 기계적으로 고정함으로써, 하형(11)의 이동을 확실히 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 고정부(111)는, 적어도 전극(17, 18)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 하형(11)의 측면(11e)에 삽입되는 핀(112)을 구비하고 있다. 하형(11)의 측면(11e)측으로부터 핀(112)을 삽입하는 구성을 채용함으로써, 고정부(111)를 간단한 구성으로 할 수 있음과 함께, 다른 기구와의 간섭을 회피할 수 있다.

다만, 고정부(111)의 구성은, 기계적으로 하형(11)을 고정할 수 있는 것이면, 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 하형(11)을 하방으로부터 고정하는 고정부를 채용해도 된다. 예를 들면, 하형(11)에 하방으로부터 삽입된 후, 수평 방향으로 굴곡하는 기구를 마련해도 된다. 혹은, 하형의 하방으로부터 비스듬한 상방에 핀을 삽입하는 기구를 채용해도 된다. 또, 기체공급기구(40)와의 간섭을 피하도록 하여, 하형(11)의 길이방향으로부터 핀을 삽입하는 구성을 채용해도 된다.

［제2 실시형태］

본 발명의 제2 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형이동억제부(110)는, 금형(13)의 자화를 억제함으로써, 전자력에 의한 금형(13)의 이동을 억제하는 금형자화억제부(120)를 구비하고 있다. 또, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형자화억제부(120)는, 전극(17, 18)에 공급되는 직류전류의 방향을 전환하는 전환부(125)를 구비하고 있다. 도 11에 나타내는 전환부(125)는, 도 1에 나타내는 바와 같은 성형장치(10)에 장착되어 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 전환부(125)는, 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)의 접속처를 전원트랜스(127)의 플러스극(126A)측과 마이너스극(126B)측으로 전환할 수 있다. 즉, 전환부(125)는, 제1 전극(17)이 플러스극(126A)에 접속되고, 또한 제2 전극(18)이 마이너스극(126B)에 접속되어 있는 상태와, 제2 전극(18)이 플러스극(126A)에 접속되고, 또한 제1 전극(17)이 마이너스극(126B)에 접속되어 있는 상태를 전환한다. 다만, 전환부(125)는, 통전가열 중에 전환을 행해도 되고, 1회의 통전가열마다 전환을 행해도 되며, 복수 회의 통전가열마다 전환을 행해도 된다. 또, 전환부(125)에 의한 전환은, 제어부가 자동적으로 행해도 되고, 작업자의 조작에 의하여 행해져도 된다.

구체적으로는, 전환부(125)는, 전원트랜스(127)의 플러스극(126A)에 대한 접속과 해제가 가능한 클램프(121A, 121B)와, 전원트랜스(127)의 마이너스극(126B)에 대한 접속과 해제가 가능한 클램프(122A, 122B)를 구비하고 있다. 각 클램프(121A, 121B, 122A, 122B)는, 액추에이터에 의하여 개폐조작이 이루어진다. 제1 전극(17)에 접속되어 있는 라인(L1)으로부터는, 라인(L1A)이 분기하여 클램프(122A)에 접속됨과 함께, 라인(L1B)이 분기하여 클램프(121B)에 접속되어 있다. 제2 전극(18)에 접속되어 있는 라인(L2)으로부터는, 라인(L2A)이 분기하여 클램프(121A)에 접속됨과 함께, 라인(L2B)이 분기하여 클램프(122B)에 접속되어 있다.

전환부(125)는, 제1 전극(17)을 플러스극(126A)에 접속하고, 또한 제2 전극(18)을 마이너스극(126B)에 접속하는 경우는, 클램프(121B)를 플러스극(126A)에 접속하며, 클램프(122B)를 마이너스극(126B)에 접속한다. 전환부(125)는, 제2 전극(18)을 플러스극(126A)에 접속하고, 또한 제1 전극(17)을 마이너스극(126B)에 접속하는 경우는, 클램프(121A)를 플러스극(126A)에 접속하며, 클램프(122A)를 마이너스극(126B)에 접속한다.

혹은, 도 12의 (a), (b)에 나타내는 바와 같은 전환부(130)를 채용해도 된다. 전환부(130)는, 제1 전극(17)으로부터 돌출된 버스바(131) 및 제2 전극(18)으로부터 돌출된 버스바(132)와, 전원트랜스(127)의 플러스극(126A) 및 마이너스극(126B)의 사이에서 접속의 전환을 행한다.

전원트랜스(127)는, 제1 전극(17)측에 배치되어 있다. 따라서, 제2 전극(18)으로부터 돌출된 버스바(132)는, 금형(13)이나 다이홀더 등을 우회하면서, 전원트랜스(127)측으로 뻗어진다. 버스바(132)는, 장애물의 배치에 따라서는, 상하방향으로 굴곡해도 된다. 제1 전극(17)으로부터 돌출된 버스바(131)는, 도 12의 (c)에 나타내는 바와 같이 U자형상을 갖고 있다. 이와 같은 형상에 의하여, 전환부(130)측의 버스바의 길이의 차이를 탄성변형에 의하여 흡수할 수 있다. 예를 들면, 전환부(130)측의 버스바가 긴 경우는, 도 12의 (c)에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 버스바(131)의 단부가 내측으로 휨으로써, 길이를 흡수할 수 있다. 제1 전극(17)으로부터 돌출된 버스바(131)는, 전원트랜스(127)의 플러스극(126A)과 대향하고, 제2 전극(18)으로부터 돌출된 버스바(132)는, 전원트랜스(127)의 마이너스극(126B)과 대향하고 있다.

도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전환부(130)에서는, 제1 전극(17)으로부터 돌출된 버스바(131)와 전원트랜스(127)의 플러스극(126A)을 일직선인 버스바(133A)로 접속하고, 제2 전극(18)으로부터 돌출된 버스바(132)와 전원트랜스(127)의 마이너스극(126B)을 일직선인 버스바(133B)로 접속한다. 이로써, 제1 전극(17)이 플러스극(126A)과 접속되고, 제2 전극(18)이 마이너스극(126B)과 접속된다. 당해 상태로부터 전류의 흐름을 전환하는 경우, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전환부(130)에서는, 제1 전극(17)으로부터 돌출된 버스바(131)와 전원트랜스(127)의 마이너스극(126B)을 경사방향으로 뻗는 버스바(134B)로 접속하고, 제2 전극(18)으로부터 돌출된 버스바(132)와 전원트랜스(127)의 플러스극(126A)을 경사방향으로 뻗는 버스바(134A)로 접속한다. 다만, 전환부(130)의 전환은, 작업자가 수작업으로 버스바를 갈아끼움으로써 행해진다.

이상과 같이, 제2 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형이동억제부(110)는, 금형(13)의 자화를 억제함으로써, 전자력에 의한 금형(13)의 이동을 억제하는 금형자화억제부(120)를 구비해도 된다. 이와 같이, 금형자화억제부(120)로 금형(13)의 자화를 억제함으로써, 전극(17, 18)에 의한 금속파이프재료(14)로의 통전 시에, 금형(13)에 작용하는 전자력을 저감시킬 수 있다. 이로써, 전자력에 의한 금형(13)의 이동을 억제할 수 있다.

또, 제2 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형자화억제부(120)는, 전극(17, 18)에 공급되는 직류전류의 방향을 전환하는 전환부(125, 130)를 구비하고 있다. 전극(17, 18)에 반대방향의 직류전류를 흘려보냄으로써, 금형(13)의 자화를 상쇄할 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(17)을 플러스극으로 하고 제2 전극(18)을 마이너스극으로 한 상태에서의 통전가열을 일정기간 계속하면, 금형(13)의 소정의 방향에 있어서의 자화가 진행된다. 이에 대하여, 제1 전극(17)을 마이너스극으로 하고 제2 전극(18)을 플러스극으로 함으로써 직류전류의 흐름을 반대로 하여 통전가열을 행하면, 금형(13) 내의 소정의 방향에 있어서의 자화를 상쇄할 수 있다.

［제3 실시형태］

본 발명의 제3 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형이동억제부(110)는, 금형(13)의 자화를 억제함으로써, 전자력에 의한 금형(13)의 이동을 억제하는 금형자화억제부(120)를 구비하고 있다. 또, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형자화억제부(120)는, 금형(13)을 둘러싸는 코일(140A, 140B)을 구비한다. 코일(140A, 140B)은, 상형(12) 및 하형(11)의 각각을 둘러싸도록 마련된다. 또, 금형자화억제부(120)는, 금형(13)에 인접하는 위치에 있어서, 상측다이홀더(96)로부터 하측다이홀더(93)를 향하여 뻗는 볼록부(96b)에 의하여 구성되는 자속루프형성부(150)를 구비한다.

코일(140A, 140B)은, 상형(12) 및 하형(11)의 측면을 둘러싸도록 마련되어 있고, 본 실시형태에서는, 다이홀더(93, 96) 중에 매설되도록 배치된다. 성형 시의 방해가 되지 않도록, 코일(140A)은 상형(12)의 상단측에 배치되고, 코일(140B)은 하형(11)의 하단측에 배치된다. 다만, 코일(140A, 140B)은, 상형(12) 및 하형(11)의 측면에 맞닿도록 마련되어 있다. 이로써, 코일(140A, 140B)의 자속을 상형(12) 및 하형(11)에 작용시키기 쉬워진다. 단, 상형(12) 및 하형(11)의 측면으로부터 이간하도록 마련되어도 된다. 또, 코일(140A, 140B)이 다이홀더(93, 96)보다 외주측에 마련되어도 된다. 다만, 코일(140A, 140B)에는, 진폭을 서서히 감소시키면서 교류전류 등을 인가해도 된다. 혹은, 코일(140A, 140B)에 대하여 교류가 아닌, 직류를 양음반전시켜 인가해도 된다. 또, 코일(140A, 140B)의 동작타이밍은 특별히 한정되지 않으며, 통전가열을 행하고 있는 중간에 동작해도 되고, 1회의 통전가열마다 동작을 행해도 되며, 복수 회의 통전가열마다 동작을 행해도 된다.

도 13에 나타내는 바와 같은 통전가열을 행하고 있는 상태에 있어서, 자속루프형성부(150)를 구성하는 볼록부(96b)는, 단차면(96e)으로부터 하방으로 돌출하고, 상형(12)의 측면을 따라 하방으로 뻗어 있다. 또, 볼록부(96b)는, 제1 하측다이홀더(93)의 볼록부(93b)의 상단면(93e)보다 하방으로 뻗어 있고, 하형(11)의 상면(11d)보다 하방으로 뻗어 있다. 즉, 볼록부(96b)는, 하형(11)의 측면을 따라 하방으로 뻗는다. 이와 같이, 볼록부(96b)는, 상형(12) 및 하형(11)과 인접한 위치에 마련되어 있다. 또, 볼록부(96b)는, 제1 하측다이홀더(93)의 볼록부(93b)에 대하여, 금형(13)과는 반대측에서 인접하고 있다.

이상으로부터, 제3 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형자화억제부(120)는, 금형(13)을 둘러싸는 코일(140A, 140B)을 구비하고 있다. 이로써, 코일(140A, 140B)이 발생시키는 자속에 의하여, 금형(13)에 잔류한 자화를 상쇄할 수 있다.

또, 제3 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 코일(140A, 140B)은, 상형(12) 및 하형(11)의 각각을 둘러싸도록 마련되어 있다. 상형(12) 및 하형(11)의 양방에 코일(140A, 140B)을 마련함으로써, 효율적으로 금형(13)의 자화를 상쇄할 수 있다. 단, 상형(12)에 대한 코일(140A) 및 하형(11)에 대한 코일(140B)의 양방이 마련되어 있을 필요는 없고, 어느 일방에만 마련되어 있으면 된다. 또, 상형(12) 및 하형(11)에 대하여 복수 개의 코일이 마련되어도 된다.

또, 제3 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형자화억제부(120)는, 금형(13)에 인접하는 위치에 있어서, 제1 상측다이홀더(96)로부터 제1 하측다이홀더(93)를 향하여 뻗는 볼록부(96b)에 의하여 구성되는 자속루프형성부(150)를 구비하고 있다. 이로써, 하형(11)과 상형(12)에 자속루프(MP)가 집중하는 것을 억제할 수 있어, 금형(13)의 자화의 촉진을 억제할 수 있다.

예를 들면, 자속루프형성부(150)를 구성하는 볼록부(96b)가 마련되지 않은 경우, 자속루프(MP2)와 같이, 상형(12)으로부터 직접 하형(11)을 향하고, 하형(11)으로부터 직접 상형(12)을 향하는 자속이 지배적으로 되어, 금형(13) 내에서 자속이 집중함으로써 금형(13)의 자화가 진행되기 쉬워진다. 한편, 자속루프형성부(150)가 형성되어 있는 경우, 자속루프(MP1)와 같이, 상형(12)으로부터 볼록부(96b)를 통하여 하형(11)을 향하고, 하형(11)으로부터 볼록부(96b)를 통하여 상형(12)을 향하는 자속도 형성된다. 또, 자속루프(MP3)와 같이, 상형(12)으로부터 볼록부(96b) 및 볼록부(93b)를 통하여 하형(11)을 향하고, 하형(11)으로부터 볼록부(96b) 및 볼록부(93b)를 통하여 상형(12)을 향하는 자속도 형성된다. 따라서, 금형(13) 내에 자속이 집중하는 경우에 비하여, 금형(13)의 자화의 촉진을 억제할 수 있다.

다만, 자속루프형성부(150)는, 하형(11)으로부터 금형(13)의 측면을 따라 상형(12)측으로 뻗는 볼록부에 의하여 구성되어 있어도 된다. 도 13에 나타내는 형태에서는, 볼록부(96b)는, 상단면(93e)까지 미침으로써 제1 하측다이홀더(93)와 인접함과 함께, 상면(11d)까지 미침으로써, 하형(11)과도 인접하고 있다. 단, 도 15에 나타내는 위치관계에 있어서, 볼록부(96b)는, L1이 L2 이상이 되는 위치까지 미치고 있으면, 금형(13)의 자화의 촉진을 억제할 수 있는 자속루프를 효과적으로 형성할 수 있다. 또, L3이 L2 이상이 될 때까지 볼록부(96b)가 미치고 있는 경우도 적합한 효과가 얻어진다. L3과 L2의 관계는, 도 13의 자속루프(MP3)에 기여한다. L1이 L2 이상인 것이 L3이 L2 이상인 것보다 효과가 높다. 단, L1이 L2 이상이며, 또한, L3이 L2 이상으로 해도 된다.

［제4 실시형태］

본 발명의 제4 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형이동억제부(110)는, 금형(13)의 자화를 억제함으로써, 전자력에 의한 금형(13)의 이동을 억제하는 금형자화억제부(120)를 구비하고 있다. 또, 도 14에 나타내는 바와 같이, 금형자화억제부(120)는, 금형(13)에 인접하는 위치에 있어서, 상측다이홀더(96)로부터 하측다이홀더(93)를 향하여 뻗는 볼록부(96b)에 의하여 구성되는 자속루프형성부(150)를 구비한다. 또, 제4 실시형태에 관한 성형장치(10)는, 제1 하측다이홀더(93)의 외측면측에 마련된 볼록부(93g)에 의하여, 누출자장억제부(160)가 형성되어 있다.

누출자장억제부(160)를 구성하는 볼록부(93g)는, 제1 하측다이홀더(93)의 상단면(93e)에 있어서의 외측면측의 가장자리부로부터 상방을 향하여 뻗어 있다. 볼록부(93g)는, 제1 상측다이홀더(96)의 단차면(96e)보다 상방으로 뻗어 있다. 이로써, 단차면(96e)과 상단면(93e)의 사이의 간극은, 누출자장억제부(160)를 구성하는 볼록부(93g)로 가려진다.

이상으로부터, 제4 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 금형자화억제부(120)는, 금형(13)에 인접하는 위치에 있어서, 제1 상측다이홀더(96)로부터 제1 하측다이홀더(93)를 향하여 뻗는 볼록부(96b)에 의하여 구성되는 자속루프형성부(150)를 구비하고 있다. 이로써, 하형(11)과 상형(12)에 자속루프(MP)가 집중하는 것을 억제할 수 있어, 금형(13)의 자화의 촉진을 억제할 수 있다.

또, 제4 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 제1 하측다이홀더(93)의 외측면측에 마련된 볼록부(93g)에 의하여, 누출자장억제부(160)가 형성되어 있다. 이로써, 제1 하측다이홀더(93)에 볼록부(93g)를 마련했을 뿐인 간단한 구성에 의하여, 누출자장이 외부의 기기에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 다만, 누출자장억제부(160)를 구성하는 볼록부는, 제1 상측다이홀더(96)의 외측면측에 마련되어도 된다. 혹은, 제1 상측다이홀더(96) 및 제1 하측다이홀더(93)에 교대로 마련된 복수의 볼록부에 의하여 누출자장억제부(160)가 구성되어도 된다.

본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 성형장치는, 각 청구항의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서, 상술한 것을 임의로 변경한 것으로 할 수 있다.

블로성형금형(13)은 무수랭금형과 수랭금형 중 어느 것이어도 된다. 단, 무수랭금형은, 블로성형 종료 후에 금형을 상온부근까지 내릴 때에, 장시간을 필요로 한다. 이 점, 수랭금형이면, 단시간에 냉각이 완료된다. 따라서, 생산성향상의 관점에서는, 수랭금형이 바람직하다.

또, 상술의 실시형태에서는, 블로성형금형(13)을 지지하는 상형지지부(92) 및 하형지지부(91)가 마련되어 있었지만, 지지부(91, 92)의 구성자체가 금형이동억제부로서 기능하지 않는 실시형태에서는, 지지부(91, 92)를 생략해도 된다.

본 발명은, 상술에서 설명한 금형이동억제부(110) 중, 적어도 하나를 갖고 있으면 된다. 즉, 성형장치(10)는, 고정부(111), 전환부(125, 130), 코일(140), 자속루프형성부(150) 중, 적어도 하나를 갖고 있으면 된다. 혹은, 성형장치(10)는, 고정부(111), 전환부(125, 130), 코일(140), 자속루프형성부(150) 중에서 2 이상의 조합에 관한 구성을 갖고 있어도 되고, 전부를 갖고 있어도 된다.

10…성형장치
11…하형
12…상형
13…금형
14…금속파이프재료
40…기체공급기구(기체공급부)
17, 18…전극
93…제1 하측다이홀더
96…제1 상측다이홀더
110…금형이동억제부
111…고정부
112…핀
120…금형자화억제부
125, 130…전환부
150…자속루프형성부
160…누출자장억제부

Claims (9)

1. 금속파이프재료를 팽창시켜 금속파이프를 성형하는 성형장치로서,
   적어도 일방이 이동 가능하고, 상기 금속파이프를 성형하는 상형 및 하형을 갖는 금형과,
   상기 금속파이프재료에 통전함으로써 당해 금속파이프재료를 가열하는 전극과,
   가열된 상기 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시키는 기체공급부와,
   적어도 상기 전극에 의한 상기 금속파이프재료로의 통전 시에, 전자력에 의한 상기 금형의 이동을 억제하는 금형이동억제부를 구비하는, 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형이동억제부는, 적어도 상기 전극에 의한 상기 금속파이프재료로의 통전 시에, 상기 하형을 기계적으로 고정하는 고정부를 구비하는, 성형장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정부는, 적어도 상기 전극에 의한 상기 금속파이프재료로의 통전 시에, 상기 하형의 측면에 삽입되는 핀을 구비하는, 성형장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형이동억제부는, 상기 금형의 자화를 억제함으로써, 전자력에 의한 상기 금형의 이동을 억제하는 금형자화억제부를 구비하는, 성형장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 금형자화억제부는, 상기 전극에 공급되는 직류전류의 방향을 전환하는 전환부를 구비하는, 성형장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 금형자화억제부는, 상기 금형을 둘러싸는 코일을 구비하는, 성형장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 코일은, 상기 상형 및 상기 하형의 각각을 둘러싸도록 마련되는, 성형장치.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 상형은, 상측다이홀더에 의하여 지지되고, 상기 하형은 하측다이홀더에 의하여 지지되며,
   상기 금형자화억제부는, 상기 금형에 인접하는 위치에 있어서, 상기 상측다이홀더 및 상기 하측다이홀더의 일방으로부터 타방측을 향하여 뻗는 볼록부에 의하여 구성되는 자속루프형성부를 구비하는, 성형장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 상측다이홀더 및 상기 하측다이홀더 중 적어도 일방의 외측면측에 마련된 볼록부에 의하여, 누출자장억제부가 형성되는, 성형장치.

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