KR20210068324A

KR20210068324A - 팽창성형장치

Info

Publication number: KR20210068324A
Application number: KR1020207034156A
Authority: KR
Inventors: 케이 야마우치; 에이지 코우야마; 키요마사 코우카미
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-06-09
Also published as: JP7240411B2; US20210162481A1; EP3862105A1; CN112739472A; WO2020071227A1; US11752536B2; EP3862105A4; CN112739472B; CA3102074C; CA3102074A1; JPWO2020071227A1

Abstract

금속재료의 좌굴이나 변형을 저감한다. 금속재료(P)를 금형(13)에 의하여 성형하는 팽창성형장치(10)로서, 금속재료에 맞닿아 통전가열을 행하는 전극(21, 22)과, 가열 시에 전극을 금속재료의 연장방향을 따라 이동시키는 하측 전극이동용 액추에이터(322)를 갖는 전극탑재유닛(30)을 구비하고 있다. 그리고, 성형 시에는, 전극이동용 액추에이터에 의하여 전극(21, 22)을 금속재료의 연장방향을 따라 이동시킨다.

Description

팽창성형장치

본 발명은, 팽창성형장치에 관한 것이다.

금속파이프재료의 길이방향의 양단에 전극을 장착하여, 통전에 의한 줄(Joule)가열에 의하여 금속파이프재료를 승온하고, 금속파이프재료 내에 고압에어를 공급하여 성형을 행하는 팽창성형장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2016-002578호

상술한 바와 같이, 금속파이프재료를 통전에 의한 줄가열에 의하여 승온시키면, 열팽창에 의하여 금속파이프재료는 그 길이방향으로 연장이 발생한다. 그 경우, 금속파이프재료의 양단부가 전극에 의하여 구속되어 있으면, 금속파이프재료의 길이방향으로 응력이 발생하여 변형되고, 나아가서는, 좌굴을 발생시켜, 성형불량이 될 우려가 있었다.

본 발명은, 적정한 금속재료의 팽창성형을 행하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 관한 팽창성형장치는,

금속재료를 금형에 의하여 성형하는 팽창성형장치로서,

상기 금속재료에 맞닿아 통전가열을 행하는 전극과,

가열 시에 상기 전극을 상기 금속재료의 연장방향을 따라 이동시키는 전극이동용 액추에이터를 갖는 전극탑재유닛을 구비하는 구성으로 했다.

본 발명에 의하면, 금속재료가 통전가열의 열팽창에 의하여 그 길이방향으로 연장이 발생한 경우여도, 전극이 전극이동용 액추에이터에 의하여 금속재료의 연장방향을 따라 이동 가능한 점에서, 금속재료의 변형, 좌굴을 효과적으로 회피하여, 양호한 팽창성형을 행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 팽창성형장치를 나타내는 개략구성도이다.
도 2는 도 1의 팽창성형장치의 파이프지지기구의 정면도이다.
도 3은 파이프지지기구의 좌측면도이다.
도 4는 파이프지지기구에 마련된 전극탑재유닛의 부분확대도이다.
도 5는 팽창성형장치의 동작설명도이다.
도 6은 도 5에 계속되는 팽창성형장치의 동작설명도이다.
도 7은 도 6에 계속되는 팽창성형장치의 동작설명도이다.
도 8은 도 7에 계속되는 팽창성형장치의 동작설명도이다.
도 9는 도 8에 계속되는 팽창성형장치의 동작설명도이다.
도 10은 도 9에 계속되는 팽창성형장치의 동작설명도이다.
도 11은 도 10에 계속되는 팽창성형장치의 동작설명도이다.

본 발명의 실시형태에 대하여 도면에 근거하여 설명한다.

본 실시형태는, 블로성형에 의하여 금속재료로서의 금속파이프를 성형하는 팽창성형장치(10)를 예시한다. 도 1은 팽창성형장치(10)를 나타내는 개략구성도이다.

[팽창성형장치의 개요]

이 팽창성형장치(10)는, 수평면 상에 설치된다. 그리고, 팽창성형장치(10)가 설치되는 수평면에 대하여 연직상방을 "상", 연직하방을 "하"로 하고, 당해 수평면에 평행한 일 방향의 편측(도 1의 지면(紙面)좌측)을 "좌", 반대측(도 1의 지면우측)을 "우"로 한다. 또, 도 1의 지면에 수직이며 앞측을 "전", 안측을 "후"로 한다.

상기 팽창성형장치(10)는, 서로 쌍을 이루는 하형(11) 및 상형(12)으로 이루어지는 블로성형금형(13)과, 상형(12)을 이동시키는 상형구동기구(80)와, 하형(11) 및 상형(12)을 사이에 두고 좌우양측으로 금속파이프재료(P)의 우단부와 좌단부를 각각 지지하는 한 쌍의 파이프지지기구(20)와, 블로성형금형(13)을 강제적으로 수랭하는 물순환기구(14)와, 상기 각 구성을 제어하는 제어장치(100)와, 장치의 대략 전체구성을 상면에서 지지하는 기대(基臺)(15)를 구비하고 있다.

다만, 팽창성형장치(10)는, 기대(15)의 상면이 수평이 되도록 설치된다.

하형(11)은, 강철제 블록으로 구성되며, 그 상면에 성형형상에 따른 오목부(111)를 구비하고, 내부에는 냉각수통로(112)가 형성되어 있다.

상형(12)은, 강철제 블록으로 구성되며, 그 하면에 성형형상에 따른 오목부(121)를 구비하고, 내부에는 냉각수통로(122)가 형성되어 있다.

냉각수통로(112, 122)에는 물순환기구(14)가 접속되며, 펌프에 의한 냉각수가 공급된다.

하형(11)과 상형(12)은, 서로 밀접한 상태로, 각각의 오목부(111)와 오목부(121)가 금속파이프재료(P)를 성형해야 할 목표형상의 공간을 형성한다.

이 목표형상은, 좌우방향에 평행한 직선적인 형상에 대하여, 도중에 만곡 또는 굴곡되어 좌우의 양단부가, 하방으로 경사진 방향이 되는 형상이다. 금속파이프재료(P)는, 이 목표형상과 동일하도록 굴곡 또는 만곡되어 있지만, 목표형상보다 전체 길이에 걸쳐 외경이 작게 되어 있어, 팽창성형의 과정에서 목표형상으로 성형된다.

따라서, 금속파이프재료(P)는, 그 양단부가, 하형(11) 및 상형(12)에 의한 목표형상과 동일한 방향이 되도록 한 쌍의 파이프지지기구(20)에 지지된다.

구체적으로는, 금속파이프재료(P)의 우단부는, 우방향에 대하여 약간 하방으로 경사진 우측 경사 하방향을 향해져 우측의 파이프지지기구(20)에 지지된다. 또, 금속파이프재료(P)의 좌단부는, 좌방향에 대하여 약간 하방으로 경사진 좌측 경사 하방향을 향해져 좌측의 파이프지지기구(20)에 지지된다.

하형(11)의 하측에는, 하방을 향하여 차례로 적층된 하(下)다이홀더(97), 하(下)다이베이스플레이트(98) 및 슬라이드(92)가 마련되어 있다.

상형구동기구(80)는, 상형(12)의 상측으로부터 상방을 향하여 차례로 적층된 제1 상(上)다이홀더(86), 제2 상(上)다이홀더(87) 및 상(上)다이베이스플레이트(88)를 구비하고 있다.

또한, 상형구동기구(80)는, 상형(12) 및 하형(11)끼리가 맞춰지도록 상형(12)을 이동시키는 슬라이드(82)와, 상기 슬라이드(82)를 상측으로 끌어올리는 힘을 발생시키는 액추에이터로서의 풀백(pull back)실린더(85)와, 슬라이드(82)를 하강가압하는 구동원으로서의 메인실린더(84)와, 메인실린더(84)에 압유를 공급하는 유압펌프(81)와, 유압펌프(81)에 대한 유체량을 제어하는 서보모터(83)와, 풀백실린더(85)에 압유를 공급하는 도시하지 않은 유압펌프 및 그 구동원이 되는 도시하지 않은 모터를 구비하고 있다.

상기 슬라이드(82)에는, 상하방향의 위치 및 이동속도를 검출하기 위한 리니어센서 등의 위치센서, 상형(12)의 하중을 검출하는 로드셀 등의 하중센서가 구비되어 있다.

다만, 상형구동기구(80)의 위치센서나 하중센서는 필수는 아니고 생략하는 것이 가능하다.

또, 상형구동기구(80)에서 유압을 이용하는 경우에는, 하중센서 대신에 유압을 측정하는 측정장치를 이용할 수 있다.

제어장치(100)는, CPU(Central Processing Unit)와, 제어프로그램 및 제어 데이터를 저장한 기억장치와, CPU가 데이터를 전개하는 메모리를 구비한다. 제어장치(100)에서는, CPU가 기억장치의 제어프로그램을 실행함으로써, 팽창성형장치(10)에 의한 성형동작제어가 실행된다.

또, 팽창성형장치(10)는, 금속파이프재료(P)의 온도를 측정하기 상한 방사온도계(102)를 구비하고 있다. 단, 방사온도계는 온도검출부의 일례를 나타내는 것에 지나지 않고, 열전대와 같은 접촉형 온도센서를 마련해도 된다.

[파이프지지기구: 개략구성]

파이프지지기구(20)는, 기대(15) 상에 있어서, 블로성형금형(13)(이하, 간단히 금형(13)이라고 함)의 좌우양측에 한 기씩 배치되어 있다.

우측의 파이프지지기구(20)는, 금형(13)에 의하여 방향이 결정되어 있는 금속파이프재료(P)의 우측 경사 하방향을 향해진 일단부의 지지를 행하고, 좌측의 파이프지지기구(20)는, 금형(13)에 의하여 방향이 결정되어 있는 금속파이프재료(P)의 좌측 경사 하방향을 향해진 타단부의 지지를 행한다.

우측의 파이프지지기구(20)와 좌측의 파이프지지기구(20)는, 각각의 구성이, 지지를 행하는 금속파이프재료(P)의 단부의 경사에 따른 방향으로 각도가 조정되어 기대(15) 상에 고정되어 있는 점을 제외하면, 동일 구조인 점에서, 이하의 설명은, 주로 우측의 파이프지지기구(20)에 대하여 행한다.

도 2는 우측의 파이프지지기구(20)의 정면도, 도 3은 좌측면도, 도 4는 후술 하는 전극탑재유닛(30)의 부분확대도이다. 다만, 우측의 파이프지지기구(20)는, 상술한 바와 같이, 지지하는 금속파이프재료(P)의 우단부의 경사각도에 따라, 그 전체구성이 경사진 상태로 기대(15)의 상면에 설치되지만, 도 2~도 4에서는, 설명의 용이화, 명확화를 위하여, 파이프지지기구(20)의 전체구성이 경사를 발생시키고 있지 않은 상태, 즉, 좌우방향에 평행한 금속파이프재료(P)의 우단부를 지지하는 방향으로 도시하고 있다.

파이프지지기구(20)는, 금속파이프재료(P)의 우단부를 파지하는 한 쌍의 전극인 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)과, 금속파이프재료(P)의 우단부로부터 내부에 압축기체를 공급하는 노즐(23)과, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 지지하는 전극탑재유닛(30)과, 노즐(23)을 지지하는 노즐탑재유닛(40)과, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)과 노즐(23)을 승강시키는 승강기구(50)와, 이들 전체의 구성을 지지하는 유닛베이스(24)를 구비하고 있다.

[파이프지지기구: 유닛베이스]

유닛베이스(24)는, 승강기구(50)를 통하여 전극탑재유닛(30) 및 노즐탑재유닛(40)을 상면에 지지하는 평면시(平面視)에서 직사각형의 판상블록이다.

유닛베이스(24)는, 수평면인 기대(15)의 상면에 볼트 등의 고정수단에 의하여 장착되며, 분리가 가능하게 되어 있다.

파이프지지기구(20)는, 상면의 경사각도가 다른 복수의 유닛베이스(24)를 가지며, 이들을 교환함으로써, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22), 노즐(23), 전극탑재유닛(30), 노즐탑재유닛(40), 승강기구(50)의 경사각도를 일괄적으로 변경조절하는 것을 가능하게 하고 있다.

그리고, 이로써 유닛베이스(24)는, 블로성형금형(13)에 의하여 방향이 규정되는 금속파이프재료(P)의 각각의 단부의 연장방향을 따라, 전극탑재유닛(30)이 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 이동시킬 수 있도록 조정한다.

다만, "단부의 연장방향"이란, 금속파이프재료(P)의 편측의 단부에 있어서의 중심선을 직선적으로 연장한 방향, 혹은 금속파이프재료(P)의 편측의 단부가 향하고 있는 방향을 따른 벡터방향을 말한다.

또, 동일하게 유닛베이스(24)는, 블로성형금형(13)에 의하여 방향이 규정되는 금속파이프재료(P)의 각각의 단부의 연장방향을 따라, 노즐탑재유닛(40)이 노즐(23)을 이동시킬 수 있도록 조정한다.

즉, 유닛베이스(24)는, 전극조정부 및 노즐조정부로서 기능한다.

상술한 바와 같이 블로성형금형(13)에 의하여 규정되는 금속파이프재료(P)의 우단부의 중심선의 연장방향이 우측 경사 하방향(전후방향의 경사는 없음)인 경우에는, 유닛베이스(24)의 상면은, 수평면에 대하여 전후방향을 따른 축둘레로 우측이 내려가는 방향으로 경사진 경사평면이며, 그 경사각도는 금속파이프재료(P)의 우단부의 연장방향의 경사각도와 일치한다.

[파이프지지기구: 승강기구]

승강기구(50)는, 유닛베이스(24)의 상면에 장착되는 전후 한 쌍의 승강프레임베이스(51, 52)와, 이들 승강프레임베이스(51, 52)에 의하여 유닛베이스(24)의 상면에 대한 수직방향을 따라 승강 가능하게 지지된 전극탑재유닛(30)의 승강프레임(31)에 대하여 승강동작을 부여하는 승강용 액추에이터(53)를 구비하고 있다.

승강프레임베이스(51, 52)는, 유닛베이스(24)의 상면에 대하여, 볼트 등의 체결수단에 의하여 착탈 가능하게 장착되어 있다.

그리고, 전측의 승강프레임베이스(51)와 후측의 승강프레임베이스(52)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상하방향 및 좌우방향에 평행한 평면을 대칭면으로 하는 서로 면대칭인 입체형상이다. 이들 승강프레임베이스(51, 52)는, 프레임상을 이루고, 이들 사이에서 승강프레임(31)을 유닛베이스(24)의 상면에 대한 수직방향을 따라 승강 가능하게 지지하고 있다.

또, 승강프레임베이스(51, 52)는, 모두, 좌측과 우측에, 판상의 라이너(54, 55)를, 전측과 후측에, 판상의 라이너(56)를 구비하고 있다. 이들 라이너(54, 55)는, 승강프레임(31)의 전측 부분과 후측 부분에 대하여, 유닛베이스(24)의 상면수직방향을 따른 승강동작을 안정적으로 가이드한다. 또, 라이너(56)는, 좌우방향에 대한 동작을 안정적으로 가이드한다.

또, 승강용 액추에이터(53)는, 유닛베이스(24)의 상면수직방향을 따른 왕복동작을 승강프레임(31)에 부여하는 직동식의 액추에이터이며, 예를 들면 유압실린더 등을 사용할 수 있다.

[파이프지지기구: 전극]

하측 전극(21)과 상측 전극(22)은, 모두 절연판이며 판상도체를 사이에 둔 직사각형의 평판상전극이다.

하측의 전극(21)의 중앙상단부와 상측 전극(22)의 중앙하단부에는, 각각, 평판면을 수직으로 관통하도록 반원상의 노치가 형성되어 있다. 그리고, 하측 전극(21)과 상측 전극(22)을 동일 평면 상에 배치하고, 하측 전극(21)의 상단부와 상측 전극(22)의 하단부를 밀접시키면, 상호의 반원상의 노치가 합치하여 원형의 관통구멍이 된다. 이 원형의 관통구멍은, 금속파이프재료(P)의 단부의 외경과 대략 일치하고 있으며, 금속파이프재료(P)로의 통전 시에는, 그 단부를 원형의 관통구멍에 끼워 맞춘 상태로 하측 전극(21)과 상측 전극(22)에 의하여 파지된다.

또, 하측 전극(21)은, 제어장치(100)에 의하여 제어되는 전원(101)에 전기적으로 접속되어 있다. 상측 전극(22)은, 하측 전극(21)을 통하여 금속파이프재료(P)로의 통전이 행해진다. 전원(101)은, 제어장치(100)에 의하여 제어되며, 좌우의 파이프지지기구(20)의 하측 전극(21)에 통전을 행하여, 금속파이프재료(P)를 줄가열에 의하여 급속히 가열할 수 있다.

다만, 금속파이프재료(P)의 단부의 외형은, 원형에 한정되지 않는다. 따라서, 하측 전극(21)과 상측 전극(22)의 각각의 노치는, 각각, 금속파이프재료(P)의 단부의 외형을 반할(半割)한 형상이 된다.

[파이프지지기구: 전극탑재유닛]

전극탑재유닛(30)은, 하측 전극(21)과 상측 전극(22)의 평판면이 상술한 금속파이프재료(P)의 우단부의 연장방향에 대하여 수직이 되는 방향을 유지하여 이들을 지지하고 있다. 예를 들면, 도 2와 같이, 유닛베이스(24)의 상면이 수평인 경우에는, 전극탑재유닛(30)은, 하측 전극(21)과 상측 전극(22)의 평판면이 상하방향 및 전후방향에 평행이 되는 방향으로 지지한다.

전극탑재유닛(30)은, 도 2~도 4에 나타내는 바와 같이, 상술한 승강기구(50)에 의하여 유닛베이스(24)의 상면에 대하여 수직인 방향을 따라 승강동작이 부여되는 승강프레임(31)과, 승강프레임(31)의 좌단부에 있어서 하측 전극(21)을 지지하는 하측 전극프레임(32)과, 하측 전극프레임(32)의 상측에 마련되며, 상측 전극(22)을 지지하는 상측 전극프레임(33)을 구비하고 있다.

하측 전극프레임(32)은, 하측 전극(21)의 상단부를 제외한 외주를 지지하는 프레임체이다. 이 하측 전극프레임(32)은, 전후에 마련된 2개의 리니어가이드(321)를 통하여, 평면시에서 좌우방향으로 평행하고 또한 유닛베이스(24)의 상면에 평행한 방향을 따라 이동 가능해지도록 승강프레임(31)의 좌단부에 지지되어 있다.

또, 하측 전극프레임(32)에는, 각 리니어가이드(321)에 의한 이동방향을 따라 이동동작을 부여하는 하측 전극이동용 액추에이터(322)가 병설되어 있다. 이 하측 전극이동용 액추에이터(322)는, 예를 들면 유압실린더 등을 사용할 수 있다.

다만, 하측 전극프레임(32)에는, 각 리니어가이드(321)에 의한 이동방향에 있어서의 위치를 검출하는 리니어센서 등의 위치센서가 병설되어 있다.

하측 전극(21)은, 이들의 구성에 의하여, 금속파이프재료(P)의 우단부의 연장방향을 따라 왕복이동을 행할 수 있다.

하측 전극프레임(32)의 전단부 및 후단부의 상면에는, 리니어가이드(341)를 통하여, 평면시에서 좌우방향으로 평행하고 또는 유닛베이스(24)의 상면에 평행한 방향을 따라 이동 가능한 슬라이드블록(34)이 개별적으로 마련되어 있다.

또, 슬라이드블록(34)에는, 각 리니어가이드(341)에 의한 이동방향을 따라 이동동작을 부여하는 편측 전극이동용 액추에이터로서의 상측 전극이동용 액추에이터(342)가 병설되어 있다. 이 상측 전극이동용 액추에이터(342)는, 예를 들면 유압실린더 등을 사용할 수 있다.

또, 슬라이드블록(34)에는, 각 리니어가이드(341)에 의한 이동방향에 있어서 위치를 검출하는 리니어센서 등의 위치센서가 병설되어 있다.

상측 전극프레임(33)은, 상측 전극(22)의 하단부를 제외한 외주를 지지하는 프레임체이다. 이 상측 전극프레임(33)은, 각 슬라이드블록(34)의 상부에 전후에 마련된 2개씩의 리니어가이드(331)를 통하여, 유닛베이스(24)의 상면에 수직인 방향을 따라 이동 가능해지도록, 각 슬라이드블록(34)에 지지되어 있다.

또, 상측 전극프레임(33)과 각 슬라이드블록(34)의 사이에는, 상측 전극부상용 스프링(332)이 끼워져 있으며, 상측 전극프레임(33)은, 각 슬라이드블록(34)에 대하여, 항상 상방으로 압압되어 있다.

상측 전극프레임(33)은, 각 슬라이드블록(34)에 대하여 유닛베이스(24)의 상면에 수직인 방향(상하방향)으로 이동 가능하다. 그리고, 각 슬라이드블록(34)은 하측 전극프레임(32)에 대하여 평면시에서 좌우방향으로 평행하고 또는 유닛베이스(24)의 상면에 평행한 방향(좌우방향)으로 이동 가능하다.

이 때문에, 상측 전극프레임(33)은, 하측 전극프레임(32)에 대하여, 승강 가능하고 또한 금속파이프재료(P)의 단부연장방향(좌우방향)을 따라 이동 가능하게 되어 있다.

그리고, 하측 전극프레임(32)에는, 상측 전극프레임(33)을 유닛베이스(24)의 상면에 수직인 방향을 따라 승강시키는 클램프용 액추에이터(333)가 전후에 하나씩 마련되어 있다. 각 클램프용 액추에이터(333)는, 예를 들면 유압실린더 등을 사용할 수 있다.

다만, 각 클램프용 액추에이터(333)의 플런저의 선단부는, 상측 전극프레임(33)에 대하여, 금속파이프재료(P)의 단부연장방향(좌우방향)을 따라 이동 가능하게 연결되어 있다. 따라서, 하측 전극프레임(32)에 대한 상측 전극프레임(33)의 금속파이프재료(P)의 단부연장방향(좌우방향)을 따른 이동동작은 방해하지 않는다.

[파이프지지기구: 노즐]

노즐(23)은, 금속파이프재료(P)의 단부를 삽입 가능한 원통이다. 노즐(23)의 중심선은, 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향으로 평행이 되도록 노즐탑재유닛(40)에 지지되어 있다.

금속파이프재료(P)측의 노즐(23)의 단부의 내경은, 팽창성형 후의 금속파이프재료(P)의 외경에 대략 일치하고 있다.

다만, 노즐(23)에는, 금속파이프재료(P)의 당접(當接)의 압압력을 검출하는 압압력센서가 병설되어 있다.

[파이프지지기구: 노즐탑재유닛]

노즐탑재유닛(40)은, 전극탑재유닛(30)의 승강프레임(31)의 우단부에 탑재되어 있다. 따라서, 승강기구(50)에 의한 승강동작이 행해진 경우에는, 노즐탑재유닛(40)은 전극탑재유닛(30)과 일체적으로 승강한다.

노즐탑재유닛(40)은, 전극탑재유닛(30)의 하측 전극(21)과 상측 전극(22)이 금속파이프재료(P)의 단부를 파지한 상태에 있어서, 당해 금속파이프재료(P)의 단부와 노즐(23)이 동심이 되는 위치에 노즐(23)을 지지하고 있다.

예를 들면, 도 2와 같이, 유닛베이스(24)의 상면이 수평인 경우에는, 노즐탑재유닛(40)은, 노즐(23)의 중심선이 좌우방향으로 평행이 되는 방향으로 지지한다.

노즐탑재유닛(40)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 노즐(23)을 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향을 따라 이동시키는 노즐이동용 액추에이터로서, 유압실린더기구를 갖고 있다. 이 유압실린더기구는, 노즐(23)을 지지하는 피스톤(41)과, 피스톤(41)에 진퇴이동을 부여하는 실린더(42)를 구비하고 있다.

실린더(42)는, 피스톤(41)을 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향에 평행하게 진퇴이동시키는 방향으로 승강프레임(31)의 우단부에 고정적으로 탑재되어 있다. 이 실린더(42)는, 유압회로(43)(도 1)에 접속되며, 내부에 작동유체인 압유의 공급과 배출이 행해진다.

유압회로(43)는, 제어장치(100)에 의하여 실린더(42)로의 압유의 공급과 배출이 제어된다.

다만, 유압회로(43)는, 좌측의 파이프지지기구(20)에도 접속되어 있지만, 도 1에서는 접속을 나타내는 경로의 도시는 생략하고 있다.

피스톤(41)은, 실린더(42) 내에 저장된 본체부(411)와, 실린더(42)의 좌단부(전극(21, 22)측)로부터 외부로 돌출하는 머리부(412)와, 실린더(42)의 우단부로부터 외부로 돌출하는 관상부(413)를 구비하고 있다.

본체부(411)와 머리부(412)와 관상부(413)는, 모두 원통상이며, 동심으로 일체적으로 형성되어 있다.

본체부(411)는, 외경이 실린더(42)의 내경에 대략 일치하고 있다. 그리고, 실린더(42) 내에서는, 본체부(411)의 양측에 유압이 공급되어, 피스톤(41)의 진퇴이동이 행해진다.

머리부(412)는, 본체부(411)보다 소경이며, 당해 머리부(412)의 좌측(전극(21, 22)측)의 선단부에는 노즐(23)이 동심으로 고정구비되어 있다.

관상부(413)는, 본체부(411) 및 머리부(412)보다 소경인 원관이다. 이 관상부(413)는, 실린더(42)의 우단부를 관통하여 실린더(42)의 외측으로 돌출하고 있다.

피스톤(41)은, 머리부(412)로부터 본체부(411)를 통하여 관상부(413)의 선단까지, 전체 길이에 걸쳐 중심을 관통하는 압축기체의 유로(414)가 형성되어 있다. 그리고, 관상부(413)의 선단부(우단부)는, 노즐(23)로의 압축기체의 공급과 배출을 행하는 공압회로(44)(도 1)에 접속되어 있다.

다만, 공압회로(44)는, 좌측의 파이프지지기구(20)에도 접속되어 있지만, 도 1에서는 접속을 나타내는 경로의 도시는 생략하고 있다.

또, 머리부(412)의 선단부에 장비된 노즐(23)은, 압축기체의 유로(414)에 연통하고 있다.

즉, 노즐탑재유닛(40)은, 노즐(23)에 대하여, 피스톤(41)을 통하여, 노즐(23)과는 반대측으로부터 압축기체의 공급을 행할 수 있는 구조로 되어 있다.

다만, 피스톤(41) 내의 유로(414)를 마련하지 않고, 노즐(23)에 직접적으로 압축기체의 공급을 행하는 구성으로 해도 된다.

[팽창성형장치의 성형동작]

상기 구성으로 이루어지는 팽창성형장치(10)의 팽창성형의 동작에 대하여, 도 5~도 11의 동작설명도에 근거하여 설명한다.

이하에 설명하는 성형동작은, 제어장치(100)의 동작제어에 근거하여 행해진다. 그리고, 제어장치(100)는, 동작제어에 관한 처리프로그램과 각종 정보를 기억하는 기억부와, 처리프로그램에 근거하여 동작제어를 실행하는 처리장치를 구비하고 있다.

먼저, 최초로, 금형(13)에 의하여 결정되는 목표형상에 의한 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향에 대응하는 방향으로 상면이 경사진 유닛베이스(24)가 선택되어, 각 파이프지지기구(20)에 장착된다. 그리고, 각 파이프지지기구(20)는, 기대(15)의 상면에 고정된다.

그리고, 제어장치(100)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 좌우의 파이프지지기구(20)의 하측 전극이동용 액추에이터(322)를 제어하여, 하측 전극(21)이 하형(11)에 맞닿는 위치까지 진출이동시킨다.

또, 제어장치(100)는, 좌우의 파이프지지기구(20)의 상측 전극이동용 액추에이터(342)를 제어하여, 상측 전극(22)을 하측 전극(21)에 대하여, 금속파이프재료(P)의 단부로부터 이간한 위치에 퇴피이동시킨다.

이와 같이 배치된 좌우의 하측 전극(21)에 대하여, 금속파이프재료(P)가 반원상의 노치에 끼워 맞춰지도록 재치된다. 또, 상측 전극(22)은, 퇴피하고 있으므로, 금속파이프재료(P)의 재치작업의 방해는 되지 않는다.

다만, 하측 전극(21)에 재치된 금속파이프재료(P)는, 하형(11)보다 약간 상방에 위치하고 있으며, 하형(11)에는 접촉하고 있지 않다.

이어서, 제어장치(100)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상측 전극이동용 액추에이터(342)를 제어하여, 상측 전극(22)을 하측 전극(21)의 상방의 파지위치로 이동시킨다. 상측 전극(22)의 파지위치란, 상측 전극(22)을 하측 전극(21)측으로 하강시킴으로써, 이들에 의하여 금속파이프재료(P)의 단부를 파지하는 것이 가능한 위치이다.

이어서, 제어장치(100)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 클램프용 액추에이터(333)를 제어하여, 상측 전극(22)을 하측 전극(21)을 향하여 하강시킨다. 이로써 금속파이프재료(P)의 단부가 상측 전극(22)의 반원상의 노치에 끼워 맞춰져, 하측 전극(21)과 상측 전극(22)에 의하여 파지된다.

금속파이프재료(P)의 양단부가 좌우의 파이프지지기구(20)의 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)에 의하여 개별적으로 파지된 상태로, 제어장치(100)는, 전원(101)을 제어하여 각각의 하측 전극(21)에 통전을 행한다. 이로써 금속파이프재료(P)는 줄가열이 행해진다.

이때, 제어장치(100)는, 방사온도계(102)에 의한 금속파이프재료(P)의 온도를 감시하여, 규정의 목표온도의 범위에서 규정시간의 가열을 행한다.

줄가열에 의하여, 금속파이프재료(P)는 열팽창을 발생시키고, 그 단부는 그 연장방향을 향하여 연장이 발생한다.

제어장치(100)는, 금속파이프재료(P)의 온도와 열신장량의 상관관계를 데이터로서 기억하고 있고, 이 상관관계 데이터를 참조하여, 방사온도계(102)에 의한 금속파이프재료(P)의 검출온도에 근거하여 금속파이프재료(P)의 열신장량을 취득한다.

또한, 제어장치(100)는, 취득한 열신장량으로부터 하측 전극이동용 액추에이터(322)를 제어하여, 각 파이프지지기구(20)의 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 금속파이프재료(P)에 응력을 가할 수 없는 위치 또는 응력이 충분히 저감되는 위치로 이동시킨다.

이 전극위치제어를 행함으로써, 제어장치(100)는, 전극위치제어부로서 기능한다.

다만, 이 전극위치제어는, 좌우의 파이프지지기구(20)의 하측 전극(21)에 통전이 행해지고 있는 동안은, 주기적으로 반복하여 실행된다.

다만, 전극위치제어는, 금속파이프재료(P)의 온도와 열신장량의 상관데이터를 사용하지 않고, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)이 금속파이프재료(P)의 단부에 대하여 그 연장방향을 향하여 신장하는 방향으로 금속파이프재료(P)에 변형을 주지 않을 정도의 약한 장력을 부여하면서 이동하는 제어를 행해도 된다.

그 경우, 하측 전극이동용 액추에이터(322)가 예를 들면 유압실린더인 경우에는, 유압을 상술한 저압력으로 하여 연장방향을 향하여 신장하는 방향으로 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 이동시켜도 된다.

금속파이프재료(P)에 대한 통전이 끝나면, 하측 전극(21)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 전극위치제어에 의하여, 하형(11)으로부터 이격을 발생시켜 간극(S1)이 발생한다.

이 때문에, 제어장치(100)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 클램프용 액추에이터(333)를 제어하여, 상측 전극(22)을 상승시키고, 추가로 하측 전극이동용 액추에이터(322)를 제어하여, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 금형(13)측으로 근접시켜, 하측 전극(21)을 하형(11)에 맞닿게 한다. 그리고, 상측 전극(22)을 하강시켜 다시 파지한다.

이로써 제어장치(100)는, 재파지동작제어를 행하는 재파지동작제어부(재당접동작제어부)로서 기능한다.

이어서, 제어장치(100)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 승강용 액추에이터(53)를 제어하여, 금속파이프재료(P)가 하형(11)의 오목부(111)에 접촉 또는 근접하는 위치까지 하강시킨다.

이때, 유닛베이스(24)의 상면이 금속파이프재료(P)의 연장방향에 대응하여 수평면에 대하여 경사져 있는 경우에는, 승강용 액추에이터(53)에 의한 하강동작을 행하면, 승강프레임(31) 상의 구성은 모두 좌우방향으로 위치변동을 발생시킨다. 예를 들면, 우측의 파이프지지기구(20)는 우로 이동하고, 좌측의 파이프지지기구(20)는 좌로 이동한다.

그 결과, 하측 전극(21)은, 하형(11)으로부터 이간을 발생시켜 간극(S2)이 발생한다.

이 때문에, 제어장치(100)는, 클램프용 액추에이터(333)를 제어하여, 상측 전극(22)을 상승시키고, 추가로 하측 전극이동용 액추에이터(322)를 제어하여, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 금형(13)측에 맞닿을 때까지 근접하도록 이동시킨다. 그리고, 상측 전극(22)을 하강시켜 금속파이프재료(P)의 단부를 다시 파지한다.

즉, 제어장치(100)는, 한 번 더, 재파지동작제어를 행한다.

다만, 상술한 바와 같이, 제어장치(100)가 재파지동작제어를 2회 행하는 경우를 예시했지만, 도 8에 나타내는 금속파이프재료(P)로의 통전종료 시의 1회째의 재파지동작제어는 실행하지 않고, 승강용 액추에이터(53)의 제어에 의하여 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 하강시킨 후 재파지동작제어를 1회만 행해도 된다.

그 후, 제어장치(100)는, 상형구동기구(80)의 서보모터(83)를 제어하여, 상형(12)을 하형(11)에 접하는 위치까지 하강시킨다.

또한, 제어장치(100)는, 유압회로(43)를 제어하여 좌우의 파이프지지기구(20)의 노즐탑재유닛(40)을 제어하고, 각 노즐(23)을 금속파이프재료(P)의 각각의 단부측을 향하여 진출이동시킨다.

이로써, 도 11에 나타내는 바와 같이, 노즐(23)의 선단부에 금속파이프재료(P)의 단부가 삽입된다.

그리고, 제어장치(100)는, 공압회로(44)를 제어하여, 노즐(23)로부터 금속파이프재료(P) 내에 압축기체를 공급한다. 이로써 줄가열로 경도가 저하되어 있는 금속파이프재료(P)는 내압에 의하여 금형(13) 내에서 목표형상으로 성형된다.

한편, 금속파이프재료(P)는, 상기 성형 중에는 온도가 서서히 저하됨으로써 수축이 발생하고, 그 단부가 금형(13)측으로 이동한다.

제어장치(100)는, 상술한 바와 같이 금속파이프재료(P)의 온도와 열신장량의 상관관계를 데이터로서 기억하고 있으므로, 이 상관관계 데이터를 참조하여, 방사온도계(102)에 의한 금속파이프재료(P)의 검출온도에 근거하여 금속파이프재료(P)의 수축량을 취득한다.

또한, 제어장치(100)는, 취득한 수축량으로부터, 유압회로(43)를 제어하여 노즐탑재유닛(40)을 작동시켜, 노즐(23)을 금형(13)측으로 이동시킨다. 보다 상세하게는, 금속파이프재료(P)의 수축량에 따라, 금속파이프재료(P)의 단부가 노즐(23)로부터 빠지지 않도록, 추종이동시킨다.

이 노즐위치제어를 행함으로써, 제어장치(100)는, 노즐위치제어부로서 기능한다.

다만, 이 노즐위치제어는, 노즐(23)로부터 금속파이프재료(P) 내에 압축기체를 공급하고 있는 동안은, 주기적으로 반복하여 실행된다.

다만, 노즐위치제어는, 금속파이프재료(P)의 온도와 열신장량의 상관데이터를 사용하지 않고, 노즐(23)이 금속파이프재료(P)의 단부에 대하여, 좌굴이나 변형 등의 영향을 주지 않는 범위에서 미리 상한값을 결정하여, 당해 상한값을 초과하지 않도록 압압력을 부여하면서 이동하는 제어를 행해도 된다.

그리고, 일정기간, 압축기체를 공급하여 금속파이프재료(P)에 팽창성형을 행한 후, 제어장치(100)는, 압축기체의 공급을 정지하고, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)에 의한 파지상태를 해제하여, 상형(12)을 상승시킨다.

또한, 제어장치(100)는, 각 파이프지지기구(20)의 상측 전극이동용 액추에이터(342)를 제어하여, 상측 전극(22)을 금형(13)으로부터 이간하는 방향으로 퇴피이동시킨다. 이로써 성형가공이 완료된 금속파이프재료(P)를 팽창성형장치(10)로부터 용이하게 취출할 수 있다.

[발명의 실시형태의 기술적 효과]

팽창성형장치(10)는, 한 쌍의 파이프지지기구(20)의 전극탑재유닛(30)이, 한 쌍을 이루는 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향을 따라 이동시키는 하측 전극이동용 액추에이터(322)를 갖고 있다.

이 때문에, 금속파이프재료(P)의 줄가열의 열팽창에 의한 연장이 발생한 경우여도, 하측 전극이동용 액추에이터(322)에 의하여 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향으로 이동시킬 수 있어, 금속파이프재료의 변형이나 좌굴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.

또, 팽창성형장치(10)는, 하측 전극이동용 액추에이터(322)에 의한 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)의 이동방향을, 금형(13)에 배치된 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향을 따르도록 조정하는 유닛베이스(24)를 구비하고 있다.

따라서, 금속파이프재료(P)가 직선적인 형상이 아닌, 만곡 혹은 굴곡져, 그 단부가 수평이 아닌 방향으로 연장되어 있는 경우나, 금속파이프재료(P)의 양단부가 서로 다른 방향으로 연장되어 있는 경우여도, 그 연장방향을 따라 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 이동시킬 수 있다.

따라서, 팽창성형장치(10)는, 만곡 혹은 굴곡져 있는 금속파이프재료(P)에 대하여, 변형이나 좌굴의 발생을 억제하여 양호한 팽창성형을 행하는 것이 가능해진다.

또, 팽창성형장치(10)는, 금속파이프재료(P)의 온도를 검출하는 방사온도계(102)를 구비하고, 제어장치(100)가, 통전가열 시에, 방사온도계(102)에 의하여 검출된 온도에 따라, 하측 전극이동용 액추에이터(322)에 의한 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)의 위치제어를 행하는 전극위치제어부로서의 제어를 행하고 있다.

이 때문에, 금속파이프재료(P)의 줄가열의 열팽창에 의한 연장이 발생한 경우에, 연장에 대응하여 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 적정한 위치로 이동시킬 수 있어, 보다 효과적으로 금속파이프재료의 변형이나 좌굴의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 제어장치(100)는, 금속파이프재료(P)의 통전가열 시에, 하측 전극이동용 액추에이터(322)에 의하여 금속파이프재료(P)의 단부에 대하여 규정된 장력을 부여하면서 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)의 위치제어를 행하는 전극위치제어부로서의 제어를 행하는 것도 가능해진다.

이 경우에는, 금속파이프재료(P)의 줄가열의 열팽창에 의한 연장이 발생한 경우에, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)에 의한 연장을 저해하는 응력을 배제할 수 있어, 보다 효과적으로 금속파이프재료의 변형이나 좌굴의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

또, 팽창성형장치(10)는, 전극탑재유닛(30)이, 상측 전극(22)을 하측 전극(21)에 대하여 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향을 따라 이동시키는 상측 전극이동용 액추에이터(342)를 구비하고 있다.

상측 전극(22)을 하측 전극(21)에 대하여 위치를 시프트하여 배치할 수 있어, 금속파이프재료(P)를 팽창성형장치(10)에 설치하는 경우나 취출하는 경우에, 상측 전극(22)이 방해가 되지 않아, 작업의 용이화를 도모하는 것이 가능해진다.

특히, 로봇 등을 이용하여 금속파이프재료(P)의 팽창성형장치(10)에 대한 설치작업을 행하는 경우에, 상측 전극이동용 액추에이터(342)를 제어함으로써 설치작업을 용이하게 행할 수 있어, 자동화에 적절한 팽창성형장치를 제공하는 것이 가능해진다.

또, 팽창성형장치(10)는, 노즐탑재유닛(40)이, 노즐(23)을 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향을 따라 이동시키는 노즐이동용 액추에이터로서 유압실린더기구를 갖고 있다.

하측 전극(21) 및 상측 전극(22)에 의한 줄가열 후에 금속파이프재료(P)를 고압공기로 팽창시키는 경우, 팽창하고 있던 금속파이프재료(P)는 온도저하에 의하여 수축을 발생시킨다. 이와 같은 경우여도, 노즐탑재유닛(40)의 유압실린더기구는 노즐(23)을 수축하는 금속파이프재료(P)의 단부에 추종이동시킬 수 있으므로, 노즐(23)의 어긋남이나 고압공기의 누출을 억제하여, 양호한 팽창성형을 행하는 것이 가능해진다.

또, 노즐탑재유닛(40)의 경우도, 노즐(23)의 이동방향을, 금형(13)에 배치된 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향을 따르도록 유닛베이스(24)에 의하여 조정할 수 있으므로, 팽창성형장치(10)는, 만곡 혹은 굴곡져 있는 금속파이프재료(P)에 대하여, 안정적으로 고압공기를 공급하여 양호한 팽창성형을 행하는 것이 가능해진다.

또, 팽창성형장치(10)는, 제어장치(100)가, 노즐(23)로부터의 압축기체의 공급 시에, 방사온도계(102)에 의하여 검출된 온도에 따라, 노즐탑재유닛(40)의 유압실린더기구에 의한 노즐(23)의 위치제어를 행하는 노즐위치제어부로서의 제어를 행하고 있다.

이 때문에, 금속파이프재료(P)의 줄가열 후의 온도저하에 의한 수축이 발생한 경우에, 수축에 대응하여 노즐(23)을 적정한 위치로 이동시킬 수 있어, 보다 효과적으로 노즐(23)의 어긋남이나 고압공기의 누출을 억제하여, 양호한 팽창성형을 행하는 것이 가능해진다.

또, 제어장치(100)는, 노즐(23)로부터의 압축기체의 공급 시에, 노즐탑재유닛(40)의 유압실린더기구에 의하여 금속파이프재료(P)의 단부에 대하여, 미리 결정한 상한값을 초과하지 않는 범위에서 압압력을 부여하면서 상기 노즐의 위치제어를 행하는 노즐위치제어부로서의 제어를 행하는 것도 가능하다.

이 경우에는, 금속파이프재료(P)의 줄가열 후의 온도저하에 의한 수축이 발생한 경우에, 일정한 압압력을 부여하면서 노즐(23)을 수축하는 금속파이프재료(P)의 단부에 추종이동시킬 수 있으므로, 보다 효과적으로 노즐(23)의 어긋남이나 고압공기의 누출을 억제하여, 양호한 팽창성형을 행하는 것이 가능해진다.

또, 노즐탑재유닛(40)은, 노즐(23)의 압축기체의 유로(414)가 피스톤(41)으로부터 실린더(42)의 금속파이프재료(P)의 단부측과는 반대측의 단부까지 관통하여 형성되어 있다.

노즐(23)의 주위는, 하측 전극(21), 상측 전극(22), 전극탑재유닛(30) 등, 금속파이프재료(P)에 대하여 성형에 관련된 많은 구성이 밀집배치되어 있어, 가동하는 노즐(23)에 압축기체를 공급하는 호스나 배관을 설치하는 스페이스의 확보가 곤란하다.

이 때문에, 압축기체의 유로(414)를 실린더(42)의 금속파이프재료(P)의 단부측과는 반대측의 단부까지 관통시킴으로써, 각종 구성이 밀집한 영역을 피하여 압축기체를 공급하는 호스나 배관을 배치하는 것이 가능해진다. 또, 이로써 노즐(23)의 진퇴이동 시에, 호스나 배관이 다른 구성에 간섭하는 것을 저감할 수 있어, 각부(各部)의 파손을 피하여 안정적으로 팽창성형을 행하는 것이 가능해진다.

또, 팽창성형장치(10)는, 승강기구(50)가 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)을 승강시키는 승강용 액추에이터(53)를 구비하고 있다. 이 승강용 액추에이터(53)는, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)과 함께 노즐(23)도 승강시킨다.

이 때문에, 금형(13)에 대한 금속파이프재료(P)의 설치작업이나 취출작업을 행하는 것이 가능해져, 작업의 용이화, 신속화를 도모하는 것이 가능해진다.

또, 승강용 액추에이터(53)에 의하여, 금형(13)에 대한 금속파이프재료(P)의 높이조절도 행할 수 있어, 조절작업의 용이화를 도모하는 것이 가능해진다.

또, 팽창성형장치(10)의 제어장치(100)는, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)에 의한 통전가열의 개시부터 노즐(23)에 의한 압축기체의 공급개시까지의 동안에, 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)에 의한 금속파이프재료(P)의 파지위치를 통전가열의 개시 시의 위치보다 금형측 가까이의 위치로 변경하는 재파지동작제어부로서의 제어를 행한다.

이 때문에, 금속파이프재료(P)의 열팽창에 의하여 하측 전극(21) 및 상측 전극(22)과 금형(13)의 사이에 간극이 발생한 경우여도, 파지위치가 금형측 가까이의 위치로 변경되므로, 간극의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

그 경우, 간극의 발생 시에 금속파이프재료(P)에 대하여 압축기체가 공급되는 것에 의한 간극부분의 팽창변형의 발생을 억제하는 것이 가능해져, 성형품질을 높게 유지하는 것이 가능해진다.

[그 외]

이상, 본 발명의 각 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되지 않는다. 각 실시형태에서 나타낸 세부는, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 슬라이드(82)를 이동시키는 구동원으로서 유압에 근거하는 메인실린더(84)를 구비하는 팽창성형장치(10)를 예시했지만, 구동원은 이들에 한정되지 않는다.

예를 들면, 슬라이드(82)의 승강동작을 행하는 구동원으로서, 서보모터를 구비하고, 크랭크기구를 통하여, 슬라이드(82)에 승강동작을 부여하는 구성으로 해도 된다.

또, 금속재료로서 금속파이프재료를 예시했지만, 성형의 대상은 파이프상이 아니어도 된다.

또, 팽창성형장치(10)에 있어서, 금형(13)에 의하여 규정되는 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향은, 좌우방향(수평방향)에 대하여 하방으로 경사진 방향인 경우를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 금형(13)에 의하여 규정되는 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향은, 좌우방향(수평방향)에 대하여 하방으로 경사진 방향이어도 되고, 전후방향과 좌우방향과 상하방향을 합성한 경사방향이어도 된다. 어느 경우도, 유닛베이스(24)의 상면을 대응하는 방향에 대응하는 각도로 경사지게 하는, 파이프지지기구(20)를 상하방향을 따른 축둘레로 그 방향을 회동(回動)조절하여 기대(15)에 고정하는 유닛베이스(24)를 사용하는 등에 의하여, 각 방향으로 경사진 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향에 대응하는 것이 가능하다.

또, 금형(13)에 의하여 규정되는 금속파이프재료(P)의 단부의 연장방향을, 수평방향이며, 좌우방향과 전후방향을 합성한 경사방향을 향하여 지지하는 경우에는, 상술한 동작설명도인 도 10에 나타내는 경우와 같이, 승강프레임(31)의 하강 시에 있어서 좌우방향의 위치변위가 발생하지 않기 때문에, 승강프레임(31)의 하강 시의 재파지동작제어를 불필요로 하여, 동작제어의 간이화를 도모할 수 있다.

또, 파이프지지기구(20)의 승강기구(50)는, 전극탑재유닛(30)과 노즐탑재유닛(40)을 일체적으로 승강시키는 구성을 예시했지만, 전극탑재유닛(30)을 승강시키는 전극승강용 액추에이터와 노즐탑재유닛(40)을 승강시키는 노즐승강용 액추에이터를 개별적으로 마련하고, 이들을 개별적으로 승강 가능하게 하는 구성으로 해도 된다.

또, 상술한 전극위치제어부, 노즐위치제어부, 재파지동작제어부는, 모두, 제어장치(100)가 프로그램을 실행함으로써, 상기 각 제어부로서 기능하는 경우를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다.

예를 들면, 전극위치제어부, 노즐위치제어부, 재파지동작제어부를 개개의 처리장치나 개개의 회로로 구성해도 된다.

산업상 이용가능성

본 발명에 관한 팽창성형장치는, 전극으로 금속재료를 가열하는 팽창성형장치에 대하여 산업상 이용가능성이 있다.

10 팽창성형장치
11 하형
12 상형
13 블로성형금형
15 기대
20 파이프지지기구
21 하측 전극
22 상측 전극
23 노즐
24 유닛베이스(전극조정부)
30 전극탑재유닛
40 노즐탑재유닛
41 피스톤(노즐이동용 액추에이터)
42 실린더(노즐이동용 액추에이터)
50 승강기구
51, 52 승강프레임베이스
53 승강용 액추에이터(전극승강용 액추에이터, 노즐승강용 액추에이터)
100 제어장치
102 방사온도계(온도검출부)
322 하측 전극이동용 액추에이터
333 클램프용 액추에이터
342 상측 전극이동용 액추에이터(편측 전극이동용 액추에이터)
413 관상부
414 압축기체의 유로
P 금속파이프재료(금속재료)

Claims

금속재료를 금형에 의하여 성형하는 팽창성형장치로서,
상기 금속재료에 맞닿아 통전가열을 행하는 전극과,
가열 시에 상기 전극을 상기 금속재료의 연장방향을 따라 이동시키는 전극이동용 액추에이터를 갖는 전극탑재유닛을 구비하는 팽창성형장치.
제1항에 있어서,
상기 전극탑재유닛에 의한 상기 전극의 이동방향을, 상기 금형에 배치된 상기 금속재료의 연장방향을 따르도록 조정하는 전극조정부를 구비하는 팽창성형장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 금속재료의 온도를 검출하는 온도검출부와,
상기 통전가열 시에, 상기 온도검출부에 의하여 검출된 온도에 따라, 상기 전극이동용 액추에이터에 의한 상기 전극의 위치제어를 행하는 전극위치제어부를 구비하는 팽창성형장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통전가열 시에, 상기 전극이동용 액추에이터에 의하여 상기 금속재료에 대하여 장력을 부여하면서 상기 전극의 위치제어를 행하는 전극위치제어부를 구비하는 팽창성형장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
한 쌍의 상기 전극을 구비하고, 일방의 전극을 타방의 전극에 대하여 상기 금속재료의 연장방향을 따라 이동시키는 편측 전극이동용 액추에이터를 갖는 팽창성형장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극을 승강시키는 전극승강용 액추에이터를 구비하는 팽창성형장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속재료의 내부에 압축기체를 공급하는 노즐을 구비하고,
상기 노즐을 상기 금속재료의 연장방향을 따라 이동시키는 노즐이동용 액추에이터를 갖는 노즐탑재유닛을 구비하는 팽창성형장치.
제7항에 있어서,
상기 노즐탑재유닛에 의한 상기 노즐의 이동방향을, 상기 금형에 배치된 상기 금속재료의 연장방향을 따르도록 조정하는 노즐조정부를 구비하는 팽창성형장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 금속재료의 온도를 검출하는 온도검출부와,
상기 노즐로부터의 압축기체의 공급 시에, 상기 온도검출부에 의하여 검출된 온도에 따라, 상기 노즐이동용 액추에이터에 의한 상기 노즐의 위치제어를 행하는 노즐위치제어부를 구비하는 팽창성형장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 노즐로부터의 압축기체의 공급 시에, 상기 노즐이동용 액추에이터에 의하여 상기 금속재료에 대하여, 미리 결정한 상한값을 초과하지 않는 범위에서 압압력을 부여하면서 상기 노즐의 위치제어를 행하는 노즐위치제어부를 구비하는 팽창성형장치.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐이동용 액추에이터는, 상기 노즐을 상기 금속재료를 향하여 지지하는 피스톤과, 당해 피스톤을 진퇴이동시키는 실린더를 갖고,
상기 노즐의 압축기체의 유로가 상기 피스톤으로부터 상기 실린더의 상기 금속재료측과는 반대측의 단부까지 관통하여 형성되어 있는 팽창성형장치.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐을 승강시키는 노즐승강용 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 팽창성형장치.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극에 의한 통전가열의 개시부터 상기 노즐에 의한 압축기체의 공급개시까지의 동안에, 상기 전극에 의한 상기 금속재료의 당접위치를 통전가열의 개시 시의 위치보다 상기 금형측 가까이의 위치로 변경하는 재당접동작제어부를 구비하는 팽창성형장치.