KR20240019065A

KR20240019065A - 성형시스템, 통전가열시스템, 전극, 성형장치, 및 지지장치

Info

Publication number: KR20240019065A
Application number: KR1020237035027A
Authority: KR
Inventors: 노보루 이타가키; 케이 야마우치; 키요마사 코우카미
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2024-02-14
Also published as: US20240051007A1; JPWO2022260100A1; EP4353377A1; CA3218552A1; WO2022260100A1; CN117241900A

Abstract

성형시스템은, 가열된 금속재료의 성형을 하는 성형장치를 갖는 성형시스템으로서, 금속재료를 유지하는 유지기구와, 가열된 금속재료의 변형에 따라 유지기구 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는 조정기구를 갖는다.

Description

성형시스템, 통전가열시스템, 전극, 성형장치, 및 지지장치

본 개시는, 성형시스템, 통전가열시스템, 전극, 성형장치, 및 지지장치에 관한 것이다.

종래, 금속파이프재료를 전극으로 유지하여 통전가열하는 통전가열시스템으로서, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 통전가열시스템은, 전극으로 금속파이프재료를 유지하고, 전극으로부터 금속파이프재료에 전류를 흘려보냄으로써, 통전가열을 행하고 있다. 가열된 금속파이프재료는, 성형금형에 의하여 성형된다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2009-220141호

여기에서, 금속재료로서, 굽힘가공이 미리 행해진 것이 채용되는 경우가 있다(프리폼). 이 경우, 전극은, 구부러진 상태의 금속재료를 유지할 필요가 있다. 그러나, 구부러진 상태의 금속재료를 가열하면, 열신장(thermal elongation)에 의하여, 당해 금속재료의 전극에 대한 각도에 어긋남이 발생한다. 이와 같은 전극과 금속재료의 어긋남에 의하여, 성형의 품질 등에 영향이 미치는 경우가 있다. 이상으로부터, 금속재료의 가열에 의한 열의 영향에 대응하는 것이 요구된다.

본 개시는, 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 금속재료의 가열에 의한 열의 영향에 대응할 수 있는 성형시스템, 통전가열시스템, 전극, 성형장치, 및 지지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 양태에 관한 성형시스템은, 가열된 금속재료의 성형을 하는 성형장치를 갖는 성형시스템으로서, 금속재료를 유지하는 유지기구와, 가열된 금속재료의 변형에 따라 유지기구 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는 조정기구를 갖는다.

본 개시에 관한 성형시스템에 의하면, 조정기구가 가열된 금속재료의 변형에 따라 유지기구 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정한다. 이로써, 유지기구에 대하여 금속재료의 위치어긋남이 발생하고 있는 경우에서도, 유지기구는 적절한 자세로 금속재료를 유지할 수 있다.

금속재료는, 성형장치의 외부에서 가열되어도 된다.

조정기구는, 성형장치의 외부에서 가열되고, 성형장치로 반송 중에 발생하는 금속재료의 변형에 따라 유지기구, 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 성형장치로의 반송 중에 발생하는 금속재료의 변형에 따른 성형을 행할 수 있다.

금속재료는, 성형장치의 내부에서 가열되어도 된다.

조정기구는, 성형장치의 내부에서 가열되고, 가열 중에 발생하는 금속재료의 변형에 따라 유지기구, 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 성형장치의 내부의 가열 중에 발생하는 금속재료의 변형에 따른 성형을 행할 수 있다.

본 개시의 일 양태에 관한 통전가열시스템은, 구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극과, 전극을 소정의 기준위치 둘레로 회전시켜 자세를 조정하는 조정기구를 구비한다.

통전가열시스템은, 전극을 소정의 기준위치 둘레로 회전시켜 자세를 조정하는 조정기구를 구비한다. 전극이 금속재료를 가열함으로써, 당해 금속재료에 열신장이 발생한다. 이때, 금속재료의 각도가 전극에 대하여 어긋난 경우, 조정기구가, 어긋남에 따라, 전극을 소정의 기준위치 둘레로 회전시켜, 자세를 조정할 수 있다. 이로써, 조정기구는, 전극의 금속재료에 대한 각도의 어긋남을 저감시킬 수 있다. 이상으로부터, 구부러진 금속재료를 가열했을 때의 열신장을 흡수할 수 있다.

본 개시의 일 양태에 관한 통전가열시스템은, 구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극과, 전극에 의하여 금속재료를 가열했을 때, 금속재료의 변형에 따라 전극의 자세를 조정하는 조정기구를 구비한다.

통전가열시스템은, 전극에 의하여 금속재료를 가열했을 때, 금속재료의 변형에 따라 전극의 자세를 조정하는 조정기구를 구비한다. 전극이 금속재료를 가열함으로써, 당해 금속재료에 열신장이 발생한다. 이때, 금속재료의 위치가 전극에 대하여 어긋난 경우, 조정기구가, 어긋남에 따라, 금속재료의 변형에 따라 전극의 자세를 조정할 수 있다. 이로써, 조정기구는, 전극의 금속재료에 대한 위치의 어긋남을 저감시킬 수 있다. 이상으로부터, 구부러진 금속재료를 가열했을 때의 열신장을 흡수할 수 있다.

조정기구는, 전극에 대하여 마련된 적어도 한 쌍의 실린더를 갖는다. 이 경우, 조정기구는, 한 쌍의 실린더를 이용하여, 전극의 자세를 정확하게 조정할 수 있다.

전극은, 금속재료를 유지한 후, 금속재료를 가열하면서, 당해 금속재료의 길이방향으로의 팽창에 따라 이동함과 함께 조정기구에 의한 자세의 조정이 이루어지고, 이동 및 자세의 조정 후, 유지를 해제하며, 다시, 금속재료를 유지한다. 이 경우, 전극이, 이동 및 자세의 조정 후, 유지를 해제함으로써, 전극과 금속재료의 사이에 열팽창에 의한 반력이 발생하고 있는 경우에, 당해 반력을 해방할 수 있다. 그리고, 반력을 해방한 상태에서, 전극은, 열신장에 따른 적절한 자세로, 다시 금속재료를 유지할 수 있다.

통전가열시스템은, 금속재료로서의 금속파이프재료에 유체를 공급하는 유체공급부를 더 구비하고, 전극이 금속파이프재료를 다시 유지한 후, 유체공급부가 금속파이프재료에 유체를 공급한다. 열팽창에 의한 반력의 영향으로 금형과 금속파이프재료의 사이에 간극이 발생하고 있는 경우이더라도, 전극이 유지를 해제한 후에 다시 유지를 행함으로써, 금형과 금속파이프재료의 사이의 간극을 저감시킬 수 있다. 유체공급부는, 당해 상태에서 금속파이프재료에 유체를 공급함으로써, 품질이 양호한 성형품을 성형할 수 있다.

본 개시에 관한 전극은, 구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극으로서, 소정의 기준위치 둘레로 회전함으로써 자세를 조정한다.

본 개시에 관한 전극에 의하면, 상술한 통전가열시스템과 동일한 역할을 하는 작용·효과를 얻을 수 있다.

본 개시에 관한 성형장치는, 가열된 금속파이프재료의 팽창성형을 행하는 성형장치로서, 금속파이프재료를 유지하는 유지기구와, 유지 시에 있어서의 금속파이프재료의 위치어긋남에 따라, 금속파이프재료에 대한 유지기구의 상대적인 자세를 조정하는 조정기구를 구비한다.

본 개시에 관한 성형장치에 의하면, 조정기구가 유지 시에 있어서의 금속파이프재료의 위치어긋남에 따라, 금속파이프재료에 대한 유지기구의 상대적인 자세를 조정한다. 이로써, 유지기구에 대하여 금속파이프재료의 위치어긋남이 발생하고 있는 경우에서도, 유지기구는 적절한 자세로 금속파이프재료를 유지할 수 있다.

조정기구는, 금속파이프재료에 대한 유지기구의 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 유지기구가 금속파이프재료의 위치어긋남에 맞추어 자세를 조정하기 때문에, 금속파이프재료의 찌그러짐 등을 억제할 수 있다.

조정기구는, 유지기구의 유지양태에 맞추어 금속파이프재료를 변형시켜도 된다. 이 경우, 금속파이프재료가 유지기구에 맞춘 형상이 되도록 변형시킴으로써, 유지기구가 적절한 자세로 금속파이프재료를 유지할 수 있다.

조정기구는, 유지기구에 유지되기 전단계에서 가열되며, 유지기구로 이동할 때에 발생한 금속파이프재료의 변형에 따라, 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 가열된 금속파이프재료의 이동 중에 변형이 발생해도, 유지기구가 적절한 자세로 금속파이프재료를 유지할 수 있다.

본 개시에 관한 지지장치는, 가열된 금속파이프재료의 팽창성형을 행하기 위하여 금속파이프재료를 유지하는 유지기구와, 유지 시에 있어서의 금속파이프재료의 위치어긋남에 따라, 금속파이프재료에 대한 유지기구의 상대적인 자세를 조정하는 조정기구를 구비한다.

이 지지장치에 의하면, 상술한 성형장치와 동일한 역할을 하는 작용·효과를 얻을 수 있다.

본 개시에 의하면, 금속재료의 가열에 의한 열의 영향에 대응할 수 있는 성형시스템, 통전가열시스템, 전극, 성형장치, 및 지지장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 개시의 실시형태에 관한 통전가열시스템을 구비하는 성형장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 가열팽창기구를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 가열팽창유닛을 길이방향에 있어서의 금속파이프 측에서 본 정면도이다.
도 4는 가열팽창유닛을 폭방향에서 본 측면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 V-V선을 따른 단면도이다.
도 6은 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 7은 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 8은 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 9는 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 10은 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 11은 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 12는 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 13은 통전가열시스템의 일방의 가열팽창유닛을 나타내는 개략도이다.
도 14는 변형예에 관한 성형장치 및 지지장치를 나타내는 개략도이다.
도 15는 변형예에 관한 성형장치 및 지지장치를 나타내는 개략도이다.
도 16은 변형예에 관한 성형장치 및 지지장치를 나타내는 개략도이다.
도 17은 변형예에 관한 성형장치 및 지지장치를 나타내는 개략도이다.
도 18은 변형예에 관한 성형장치 및 지지장치를 나타내는 개략도이다.
도 19는 변형예에 관한 성형장치 및 지지장치를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 개시의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은, 본 개시의 실시형태에 관한 통전가열시스템(100)을 구비하는 성형장치(1)(성형시스템)의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 성형장치(1)는, 블로성형에 의하여 중공형상을 갖는 금속파이프를 성형하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 성형장치(1)는, 수평면 상에 설치된다. 성형장치(1)는, 성형금형(2)(성형형)과, 구동기구(3)와, 유지부(4)와, 가열부(5)와, 유체공급부(6)와, 냉각부(7)와, 제어부(8)를 구비한다. 다만, 본 명세서에 있어서, 금속파이프는, 성형장치(1)에서의 성형완료 후의 중공물품을 가리키고, 금속파이프재료(40)(금속재료)는, 성형장치(1)에서의 성형완료 전의 중공물품을 가리킨다. 금속파이프재료(40)는, 담금질 가능한 강종(鋼種)의 파이프재료이다. 또, 수평방향 중, 성형 시에 있어서 금속파이프재료(40)가 뻗는 방향을 따라 성형금형(2)이 뻗어 있는 방향을 "연재방향"이라고 칭하고, 연재방향과 직교하는 방향을 "가로방향"이라고 칭하는 경우가 있다.

성형금형(2)은, 금속파이프재료(40)를 금속파이프로 성형하는 형(型)이며, 상하방향으로 서로 대향하는 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)을 구비한다. 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)은, 강철제 블록으로 구성된다. 하측의 금형(11)은, 다이홀더 등을 개재하여 기대(基臺)(13)에 고정된다. 상측의 금형(12)은, 다이홀더 등을 개재하여 구동기구(3)의 슬라이드에 고정된다.

구동기구(3)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12) 중 적어도 일방을 이동시키는 기구이다. 도 1에서는, 구동기구(3)는, 상측의 금형(12)만을 이동시키는 구성을 갖는다. 구동기구(3)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)끼리가 맞대어지도록 상측의 금형(12)을 이동시키는 슬라이드(21)와, 상기 슬라이드(21)를 상측으로 당겨 올리는 힘을 발생시키는 액추에이터로서의 풀백(pull back)실린더(22)와, 슬라이드(21)를 하강가압하는 구동원으로서의 메인실린더(23)와, 메인실린더(23)에 구동력을 부여하는 구동원(24)을 구비하고 있다.

유지부(4)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 배치되는 금속파이프재료(40)를 유지하는 기구이다. 유지부(4)는, 연재방향의 양측의 전극(10)(유지기구)에 의하여 구성된다. 구체적으로, 유지부(4)는, 성형금형(2)의 연재방향에 있어서의 일단(一端)측에서 금속파이프재료(40)를 유지하는 하측전극(26) 및 상측전극(27)과, 성형금형(2)의 연재방향에 있어서의 타단(他端)측에서 금속파이프재료(40)를 유지하는 하측전극(26) 및 상측전극(27)을 구비한다. 연재방향의 양측의 하측전극(26) 및 상측전극(27)은, 금속파이프재료(40)의 단부(端部)부근을 상하방향으로부터 끼워 넣음으로써, 당해 금속파이프재료(40)를 유지한다. 다만, 하측전극(26)의 상면 및 상측전극(27)의 하면에는, 금속파이프재료(40)의 외주면에 대응하는 형상을 갖는 홈부(26a, 27a)가 형성된다(도 3 참조). 하측전극(26) 및 상측전극(27)에는, 도시되지 않은 구동기구가 마련되어 있으며, 각각 독립적으로 상하방향으로 이동할 수 있다.

가열부(5)는, 금속파이프재료(40)를 가열한다. 가열부(5)는, 금속파이프재료(40)로 통전함으로써 당해 금속파이프재료(40)를 가열하는 기구이다. 가열부(5)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에서, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)으로부터 금속파이프재료(40)가 이간된 상태에서, 당해 금속파이프재료(40)를 가열한다. 가열부(5)는, 연재방향의 양측의 전극(10), 즉, 상술한 연재방향의 양측의 하측전극(26) 및 상측전극(27)과, 이들 전극(26, 27)을 통하여 금속파이프재료로 전류를 흘려보내는 전원(28)을 구비한다.

유체공급부(6)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 유지된 금속파이프재료(40) 내에 고압의 유체를 공급하기 위한 기구이다. 유체공급부(6)는, 가열부(5)로 가열됨으로써 고온상태가 된 금속파이프재료(40)에 고압의 유체를 공급하여, 금속파이프재료(40)를 팽창시킨다. 유체공급부(6)는, 성형금형(2)의 연재방향의 양단(兩端)측에 마련된다. 유체공급부(6)는, 금속파이프재료(40)의 단부의 개구부로부터 당해 금속파이프재료(40)의 내부에 유체를 공급하는 노즐(31)과, 노즐(31)을 금속파이프재료(40)의 개구부에 대하여 진퇴이동시키는 구동기구(32)와, 노즐(31)을 통하여 금속파이프재료(40) 내에 고압의 유체를 공급하는 공급원(33)을 구비한다. 구동기구(32)는, 유체공급 시 및 배기 시에는 노즐(31)을 금속파이프재료(40)의 단부에 시일성을 확보한 상태에서 밀착시키고, 그 외의 경우에는 노즐(31)을 금속파이프재료(40)의 단부로부터 이간시킨다. 다만, 유체공급부(6)는, 유체로서, 고압의 공기나 불활성가스 등의 기체를 공급해도 된다. 또, 유체공급부(6)는, 금속파이프재료(40)를 상하방향으로 이동하는 기구를 갖는 유지부(4)와 함께, 가열부(5)를 포함시켜 동일장치로 해도 된다.

전극(10) 및 유체공급부(6)가 베이스부(51) 상에 마련되어 유닛화됨으로써 가열팽창유닛(50)이 구성된다. 연재방향의 양측의 가열팽창유닛(50)이 조합됨으로써, 통전가열시스템(100)이 구성된다. 다만, 가열팽창유닛(50)의 더 상세한 설명에 대해서는, 후술한다.

냉각부(7)는, 성형금형(2)을 냉각하는 기구이다. 냉각부(7)는, 성형금형(2)을 냉각함으로써, 팽창한 금속파이프재료(40)가 성형금형(2)의 성형면과 접촉했을 때에, 금속파이프재료(40)를 급속히 냉각할 수 있다. 냉각부(7)는, 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 내부에 형성된 유로(36)와, 유로(36)로 냉각수를 공급하여 순환시키는 물순환기구(37)를 구비한다.

제어부(8)는, 성형장치(1) 전체를 제어하는 장치이다. 제어부(8)는, 구동기구(3), 유지부(4), 가열부(5), 유체공급부(6), 및 냉각부(7)를 제어한다. 제어부(8)는, 금속파이프재료(40)를 성형금형(2)으로 성형하는 동작을 반복하여 행한다.

구체적으로, 제어부(8)는, 예를 들면, 로봇암 등의 반송장치로부터의 반송타이밍을 제어하여, 열린 상태의 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 금속파이프재료(40)를 배치한다. 혹은, 제어부(8)는, 작업자가 수동으로 하측의 금형(11) 및 상측의 금형(12)의 사이에 금속파이프재료(40)를 배치하는 것을 대기해도 된다. 또, 제어부(8)는, 연재방향의 양측의 하측전극(26)으로 금속파이프재료(40)를 지지하고, 그 후에 상측전극(27)을 하강시켜 당해 금속파이프재료(40)를 끼우도록, 유지부(4)의 액추에이터 등을 제어한다. 또, 제어부(8)는, 가열부(5)를 제어하여, 금속파이프재료(40)를 통전가열한다. 이로써, 금속파이프재료(40)에 축방향의 전류가 흐르고, 금속파이프재료(40) 자체의 전기저항에 의하여, 금속파이프재료(40) 자체가 줄(Joule)열에 의하여 발열한다.

제어부(8)는, 구동기구(3)를 제어하여 상측의 금형(12)을 하강시켜 하측의 금형(11)에 근접시키고, 성형금형(2)의 형폐를 행한다. 그 한편, 제어부(8)는, 유체공급부(6)를 제어하여, 노즐(31)로 금속파이프재료(40)의 양단의 개구부를 시일함과 함께, 유체를 공급한다. 이로써, 가열에 의하여 연화된 금속파이프재료(40)가 팽창하여 성형금형(2)의 성형면과 접촉한다. 그리고, 금속파이프재료(40)는, 성형금형(2)의 성형면의 형상을 따르도록 성형된다. 금속파이프재료(40)가 성형면에 접촉하면, 냉각부(7)에서 냉각된 성형금형(2)으로 급랭됨으로써, 금속파이프재료(40)의 담금질이 실시된다.

여기에서, 성형장치(1)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 미리 굽어진 상태의 금속파이프재료(40)를 성형한다. 금속파이프재료(40)는, 수평면 내에 있어서, 만곡된 상태로 구부러진 형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 금속파이프재료(40)는, 길이방향에 있어서의 양단부에 있어서 직선상으로 뻗는 직선부(41)와, 길이방향에 있어서의 중앙위치에서 소정의 곡률로 원호상으로 구부러진 굽힘부(42)를 갖는다. 길이방향의 양측의 전극(10)은, 각 직선부(41)의 각도에 따라, 수평면 내에 있어서 경사진 상태에서, 금속파이프재료(40)를 유지한다. 성형장치(1)의 연재방향을 "D1"로 하면, 직선부(41)는, 연재방향(D1)에 대하여 경사져 있다. 또, 금속파이프재료(40)의 굽힘부(42)는, 연재방향(D1)과 직교하는 가로방향에 있어서의 일방측으로 볼록하도록 구성되어 있다. 다만, 굽힘부(42)가 돌출하는 측을 "전"측이라고 칭하고, 반대측을 "후"라고 칭하는 경우가 있다. 하측의 금형(11)은 전측의 전면(11a) 및 후측의 후면(11b)을 갖는다. 전면(11a) 및 후면(11b)은, 연재방향(D1)과 평행으로 뻗는다. 금형(11)은, 연재방향(D1)의 양측에는, 연재방향(D1)과 직교하는 단면(11c)을 갖는다. 또, 금속파이프재료(40) 중, 전극(10)으로 유지되는 부분에 경사면(11d)을 갖는다. 경사면(11d)은, 연재방향(D1)에 대하여 경사지도록 뻗는다. 경사면(11d)은, 후면(11b)과 각 단면(11c)의 사이에 형성된다.

여기에서, 도 2에 있어서, 실선으로 나타난 금속파이프재료(40A)는, 가열 전의 상태의 금속파이프재료(40)를 나타내고 있다. 한편, 파선으로 나타난 금속파이프재료(40B)는, 가열된 상태의 금속파이프재료(40)를 나타내고 있다. 가열 전후의 상태로부터 알 수 있듯이, 금속파이프재료(40)는 가열에 의하여, 굽힘형상이 신장되도록 팽창한다. 이로써, 가열 전의 금속파이프재료(40A)의 직선부(41)와, 가열 후의 금속파이프재료(40B)의 직선부(41)의 사이에는, "B°"의 각도의 각도차가 형성된다. 다만, 여기에서, "가열 후의 금속파이프재료(40B)"란, 정해진 가열시간의 가열이 완료된 상태의 금속파이프재료(40)를 나타내는 것이다.

여기에서, 가열팽창유닛(50)의 중심선(CL)은, 가열 후의 금속파이프재료(40B)의 직선부(41)(직선부(41)의 중심선)와 일치하도록 설정된다. 가열팽창유닛(50)의 중심선(CL)은, 유체공급부(6)의 중심선(노즐(31)의 중심선)과 일치한다. 이로써, 유체공급부(6)는, 가열 후의 금속파이프재료(40B)의 직선부(41)와의 각도가 맞춰진 상태에서, 당해 직선부(41)의 단부로부터 유체를 공급할 수 있다. 다만, 중심선(CL)이 연재방향(D1)에 대하여 이루는 각도는 "A°"로 나타난다. 이후의 설명에서는, 직선부(41)가 뻗는 방향, 및 중심선(CL)과 평행한 방향을 길이방향(D2)이라고 칭한다. 또, 길이방향(D2)과 직교하는 수평방향을 폭방향(D3)이라고 칭한다.

가열팽창유닛(50), 즉 통전가열시스템(100)은, 전극(10)을 소정의 기준위치(CP) 둘레로 회전(경동(傾動))시켜 자세를 조정하는 조정기구(60)를 구비한다. 이 조정기구(60)는, 전극(10)에 의하여 금속파이프재료(40A)를 가열했을 때, 금속파이프재료(40A)의 변형에 따라 전극(10)의 자세를 조정하는 기구이다. 전극(10)은, 가열 전의 금속파이프재료(40A)를 유지할 때, 가열 전의 금속파이프재료(40A)의 직선부(41)와 수직을 이루도록 배치된다. 한편, 전극(10)은, 가열 후의 금속파이프재료(40B)를 유지할 때, 가열 후의 금속파이프재료(40B)의 직선부(41)와 수직을 이루도록 배치된다(가상선으로 나타나는 전극(10)을 참조). 이와 같이, 가열 전의 금속파이프재료(40A)를 유지하는 전극(10)과, 가열 후의 금속파이프재료(40B)를 유지하는 전극(10)의 사이에는, "B°"의 각도차가 형성된다. 따라서, 조정기구(60)는, 전극(10)을 기준위치(CP) 둘레로 "B°"만큼 회전시킨다. 다만, 기준위치(CP)는, 상하방향에서 보았을 때의 전극(10)의 중앙위치로 설정된다. 또, 기준위치(CP)에는, 전극(10)의 회전의 회전축이 설정된다.

조정기구(60)는, 전극(10)에 대하여 마련된 한 쌍의 실린더(61, 62)를 갖는다. 실린더(61)는, 전극(10)을 포함하는 전극유닛(52)의 폭방향(D3)의 일단측에 마련된다. 실린더(62)는, 전극유닛(52)의 폭방향(D3)의 타단측에 마련된다. 이로써, 한 쌍의 실린더(61, 62)는, 폭방향(D3)에 있어서, 전극유닛(52)의 기준위치(CP)를 사이에 둔 양단측에 마련된다. 실린더(61, 62)는, 길이방향(D2)에 있어서 성형금형(2)과는 반대측에 마련된다. 다만, 실린더(61)는, 전극(10)을 회전시키는 구동력을 발생시키는 실린더이다. 실린더(61)는, 전극유닛(52)에 접속시킨 로드를 신축시킴으로써, 전극유닛(52)을 회전시킨다. 한편, 실린더(62)는, 금속파이프재료(40)의 열신장에 따른 전극(10)의 움직임에 추종시키기 위한 실린더이다. 실린더(62)는, 전극유닛(52)의 회전의 동작에 대응하도록, 당해 전극유닛(52)에 접속시킨 로드를 신축시킨다. 실린더(62)는, 구동력을 발생시키지 않지만, 전극유닛(52)의 회전동작이 안정되도록, 실린더(61)의 반대측에서 전극유닛(52)을 지지하고 있다. 예를 들면, 실린더(61)가 로드를 신장시키면, 전극유닛(52)의 일방의 단부가 성형금형(2) 측으로 이동한다. 그에 따라, 전극유닛(52)의 타방의 단부가 성형금형(2)으로부터 멀어지도록 이동하여, 실린더(62)의 로드가 수축한다. 이와 같이, 전극(10)이 기준위치(CP) 둘레로 회전한다. 실린더(62)의 동작은, 제어부(8)에 의하여 제어된다.

다음으로, 도 3~도 5를 참조하여, 가열팽창유닛(50)의 상세한 구조의 일례에 대하여 설명한다. 도 3은, 가열팽창유닛(50)을 길이방향(D2)에 있어서의 금속파이프(20) 측에서 본 정면도이다. 도 4는, 가열팽창유닛(50)을 폭방향(D3)에서 본 측면도이다. 도 5는, 도 3에 나타내는 V-V선을 따른 단면도이다. 단, 도 3~도 5에 나타나는 구조는 일례에 지나지 않고, 각종 구성요소의 구성은 적절히 변경해도 된다. 다만, 도 3에 있어서는, 폭방향(D3)의 양측에 있어서 동일한 역할을 하는 부재를 갖는 경우가 있지만, 일방에만 부호를 교부하고, 타방을 생략하는 경우가 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 가열팽창유닛(50)은, 베이스부(51)와, 이동베이스부(56)와, 전극유닛(52)과, 유체공급부(6)를 구비한다. 베이스부(51)는, 기대(13) 상에 고정되어, 가열팽창유닛(50)의 각 구성요소를 상방에 배치시켜 지지하는 부재이다. 이동베이스부(56)는, 베이스부(51) 상에 마련되어, 당해 베이스부(51) 상을 길이방향(D2)으로 슬라이딩하는 부재이다. 이동베이스부(56) 상에는, 전극유닛(52) 및 유체공급부(6)가 마련되어 있다. 따라서, 이동베이스부(56)가 이동함으로써, 전극유닛(52) 및 유체공급부(6) 전체가 길이방향(D2)으로 이동한다(도 7 참조). 다만, 베이스부(51) 상에는, 이동베이스부(56)를 슬라이드시키기 위한 구동부 등이 마련된 지지부(57)가 고정되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 전극유닛(52)은, 하측전극(26)을 지지하는 하측프레임(53)과, 상측전극(27)을 지지하는 상측프레임(54)을 구비한다. 하측프레임(53)의 상단에는, 상측프레임(54)을 상하시키기 위한 승강기구(66)가 마련되어 있다. 승강기구(66)는, 하측전극(26)에 대하여 상측전극(27)을 들어 올림으로써, 전극(10)에 의한 금속파이프재료(40)의 유지를 해제할 수 있다(도 10 참조). 또, 승강기구(66)는, 하측전극(26)에 대하여 상측전극(27)을 하강시킴으로써, 전극(10)에 의한 금속파이프재료(40)의 유지를 행할 수 있다(도 12 참조).

전극유닛(52)에는, 상측전극(27)을 길이방향(D2)으로 이동시키는 상측전극이동기구(71)와, 하측전극(26)을 길이방향(D2)으로 이동시키는 하측전극이동기구(72)와, 전극(10)의 회전동작을 가이드하는 회전동작가이드기구(73)가 마련되어 있다. 또, 하측프레임(53)의 폭방향(D3)의 양측에는, 아래에서부터 순서대로 지지부재(74), 지지부재(76), 및 지지부재(77)가 마련되어 있다. 지지부재(74)는, 이동베이스부(56)에 고정되어 있고, 하측프레임(53)과는 고정되어 있지 않다. 지지부재(76)는, 회전동작가이드기구(73)를 개재하여 지지부재(74)의 상측에 마련되어 있고, 하측프레임(53)과는 고정되어 있지 않다. 지지부재(77)는, 하측전극이동기구(72)를 개재하여 지지부재(74)의 상측에 마련되어 있고, 하측프레임(53)에 고정되어 있다.

상측전극이동기구(71)는, 지지부재(77) 상에 마련된다. 상측전극이동기구(71)는, 한 쌍의 가이드부(81)와, 한 쌍의 슬라이드부(82)와, 액추에이터(83)와, 한 쌍의 연결부(84)를 구비한다. 가이드부(81)는, 각 지지부재(77)의 상면에, 길이방향(D2)으로 뻗도록 마련된 부재이다. 슬라이드부(82)는, 각 가이드부(81)를 따라 길이방향(D2)으로 슬라이딩하는 부재이다. 액추에이터(83)는, 일방의 지지부재(77)에 마련되어, 슬라이드부(82)에 길이방향(D2)으로의 구동력을 부여하는 기기이다. 연결부(84)는, 슬라이드부(82)와 상측프레임(54)을 연결하는 기구이다. 연결부(84)는, 슬라이드부(82)에 대한 상측프레임(54)의 상하의 움직임은 허용하면서, 슬라이드부(82)에 대한 길이방향(D2)으로의 움직임은 규제한다. 따라서, 슬라이드부(82)가 길이방향(D2)으로 이동함으로써, 연결부(84)를 통하여 상측프레임(54)도 이동한다. 이로써, 상측전극(27)이 길이방향으로 이동한다(도 7, 도 8, 도 13 참조). 액추에이터(83)는, 제어부(8)에 의하여 제어된다.

하측전극이동기구(72)는, 지지부재(76)와 지지부재(77)의 사이에 마련된다. 하측전극이동기구(72)는, 한 쌍의 가이드부(86)와, 한 쌍의 슬라이드부(87)와, 액추에이터(88)를 구비한다. 가이드부(86)는, 각 지지부재(76)의 상면에, 길이방향(D2)으로 뻗도록 마련된 부재이다. 슬라이드부(87)는, 각 가이드부(86)를 따라 길이방향(D2)으로 슬라이딩하는 부재이다. 슬라이드부(87)의 상단은, 지지부재(77)에 고정되어 있다. 액추에이터(88)는, 일방의 지지부재(76)에 마련되어, 슬라이드부(87)에 길이방향(D2)으로의 구동력을 부여하는 기기이다. 따라서, 슬라이드부(87)가 길이방향(D2)으로 이동함으로써, 지지부재(77)를 통하여 하측프레임(53)이 이동한다. 이로써, 하측전극(26)이 길이방향으로 이동한다(도 9, 도 11 참조). 다만, 하측프레임(53)의 이동에 따라, 상측프레임(54)도 길이방향(D2)으로 이동한다. 액추에이터(88)는, 제어부(8)에 의하여 제어된다.

회전동작가이드기구(73)는, 지지부재(74)와 지지부재(76)의 사이에 마련된다. 회전동작가이드기구(73)는, 한 쌍의 가이드부(89)와, 한 쌍의 슬라이드부(90)를 구비한다. 가이드부(89)는, 각 지지부재(74)의 상면에 마련된 부재이다. 슬라이드부(90)는, 각 가이드부(89)를 따라 슬라이딩하는 부재이다. 슬라이드부(90)의 상단은, 지지부재(76)에 고정되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 가이드부(89)는, 지지부재(74)의 상면에 있어서, 길이방향(D2)을 따라 뻗는 원호상의 형상을 갖고 있다. 가이드부(89)는, 폭방향(D3)에 있어서의 외측으로 돌출되도록 만곡되어 있다. 슬라이드부(90)는, 가이드부(89)에 대하여 슬라이딩 가능하게 마련된 한 쌍의 가이드부재(90A, 90B)를 갖고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 전술한 조정기구(60)의 실린더(61, 62)의 일단측은, 지지부재(76)에 대하여 마련되어 있다. 또, 실린더(61, 62)의 타단측은, 유체공급부(6) 측의 구조물(91)에 고정되어 있다. 구조물(91)은, 이동베이스부(56)와 함께 길이방향(D2)으로 이동한다. 이상의 구성에 의하여, 실린더(61)가, 지지부재(76)를 길이방향(D2)으로 이동시키면, 지지부재(76)를 개재하여, 슬라이드부(90)가 가이드부(89)를 따라 이동한다. 이때, 가이드부(89)가 원호상의 형상을 갖고 있기 때문에, 지지부재(76) 및 지지부재(77)도, 당해 가이드부(89)의 원호상의 형상에 맞추어, 원호상의 궤도를 그리도록 이동한다. 이로써, 지지부재(76) 및 지지부재(77)와 함께, 전극유닛(52)의 일방의 단부가 원호상의 궤도를 그리도록 이동한다. 따라서, 전극유닛(52) 전체로서는, 기준위치 둘레로 회전한다(도 9 참조). 여기에서는, 기준위치는, 가이드부(89)의 곡률중심으로 설정되며, 여기에서는, 전극유닛(52)의 중앙위치로 설정된다. 다만, 조정기구(60)의 실린더(61, 62)를 다른 부재에 대하여 어떻게 접속할지는 특별히 한정되지 않고, 전극(10)의 자세를 조정할 수 있는 한, 상술과 같은 접속 개소 이외에 접속해도 된다.

다음으로, 도 6~도 13을 참조하여, 성형장치(1)가 금속파이프재료(40)의 성형을 행할 때의, 통전가열시스템(100)의 동작에 대하여 설명한다. 도 6~도 13은, 통전가열시스템(100)의 일방의 가열팽창유닛(50)을 나타내는 개략도이다. (a)는 개략평면도이며, (b)는 개략측면도이다. 다만, 도 6~도 13은, 본 개시의 특징을 강조하기 위하여 변형된 상태로 기재되어 있다. 도 6은, 가열팽창유닛(50)의 기본자세를 나타내고 있다.

먼저, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 이동베이스부(56)를 이동시킴으로써, 전극(10) 및 유체공급부(6)를 성형금형(2)에 가까워지게 한다. 제어부(8)는, 전극(10)과 가열 전의 금속파이프재료(40)의 직선부(41)가 수직을 이루도록, 조정기구(60)(도 2 참조)로 전극(10)의 자세를 조정한다. 이때, 제어부(8)는, 하측전극(26)을 직선부(41)를 지지하는 위치에 배치하고, 상측전극(27)을 후퇴시켜 둔다. 다음으로, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 상측전극을 전진시켜, 전극(10)에 의하여 금속파이프재료(40)를 유지한다.

다음으로, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 전극(10)에 의하여 금속파이프재료(40)의 통전가열을 행한다. 이때, 제어부(8)는, 조정기구(60)(도 2 참조), 및 하측전극액추에이터(88)를 제어함으로써, 금속파이프재료(40)의 열신장의 영향에 의한 변형에 추종하도록, 전극(10)을 이동시킨다. 구체적으로, 전극(10)은, 금속파이프재료(40)를 유지한 후, 금속파이프재료(40)를 가열하면서, 당해 금속파이프재료(40)의 길이방향으로의 팽창에 따라 후퇴하도록 이동함과 함께, 조정기구(60)(도 2 참조)에 의한 자세의 조정이 이루어진다. 이때, 전극(10)은, 기준위치(CP) 둘레로 회전함으로써, 금속파이프재료(40)의 확대에 추종한다. 제어부(8)는, 미리 연산해 둔 내용에 근거하여, 금속파이프재료(40)의 동작에 맞추어 전극(10)의 회전속도 등을 조정한다. 제어부(8)는, 전극(10)과 직선부(41)가 수직이 되도록 전극(10)의 자세를 조정한다.

도 10~도 12에 나타내는 바와 같이, 전극(10)은, 이동 및 자세의 조정 후, 유지를 해제하고, 다시, 금속파이프재료(40)를 유지한다. 구체적으로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 상측전극(27)을 상방으로 이동시켜, 전극(10)에 의한 금속파이프재료(40)의 유지를 해제한다. 다음으로, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 전극(10)을 성형금형(2)에 가까워지도록 전진시킨다. 다음으로, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제어부(8)는, 상측전극(27)을 하강시켜, 전극(10)에 의한 두번째 금속파이프재료(40)의 유지를 행한다. 또, 제어부(8)는, 금형(12)을 하강시킨다. 또, 제어부(8)는, 노즐(31)을 전진시켜 금속파이프재료(40)에 삽입한다. 이로써, 전극(10)이 금속파이프재료(40)를 다시 유지한 후, 유체공급부(6)가 금속파이프재료(40)에 유체를 공급한다. 이로써, 성형이 행해진다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 성형이 완료되면, 제어부(8)는, 노즐(31)을 후퇴시켜, 금형을 상승시키고, 상측전극을 후퇴시킨다.

다음으로, 본 실시형태에 관한 통전가열시스템(100), 및 전극(10)의 작용·효과에 대하여 설명한다.

통전가열시스템(100)은, 전극(10)을 소정의 기준위치(CP) 둘레로 회전시켜 자세를 조정하는 조정기구(60)를 구비한다. 전극(10)이 금속파이프재료(40)를 가열함으로써, 당해 금속파이프재료(40)에 열신장이 발생한다. 이때, 금속파이프재료(40)의 각도가 전극에 대하여 어긋난 경우, 조정기구(60)가, 어긋남에 따라, 전극(10)을 소정의 기준위치(CP) 둘레로 회전시켜, 자세를 조정할 수 있다. 이로써, 조정기구(60)는, 전극(10)의 금속파이프재료(40)에 대한 각도의 어긋남을 저감시킬 수 있다. 이상으로부터, 구부러진 금속파이프재료(40)를 가열했을 때의 열신장을 흡수할 수 있다. 이로써, 성형의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

통전가열시스템(100)은, 전극(10)에 의하여 금속파이프재료(40)를 가열했을 때, 금속파이프재료(40)의 변형에 따라 전극(10)의 자세를 조정하는 조정기구(60)를 구비한다. 전극(10)이 금속파이프재료(40)를 가열함으로써, 당해 금속파이프재료(40)에 열신장이 발생한다. 이때, 금속파이프재료(40)의 위치가 전극(10)에 대하여 어긋난 경우, 조정기구(60)가, 어긋남에 따라, 금속파이프재료(40)의 변형에 따라 전극(10)의 자세를 조정할 수 있다. 이로써, 조정기구(60)는, 전극(10)의 금속파이프재료(40)에 대한 위치의 어긋남을 저감시킬 수 있다. 이상으로부터, 구부러진 금속파이프재료(40)를 가열했을 때의 열신장을 흡수할 수 있다.

조정기구(60)는, 전극(10)에 대하여 마련된 적어도 한 쌍의 실린더(61, 62)를 갖는다. 이 경우, 조정기구(60)는, 한 쌍의 실린더(61, 62)를 이용하여, 전극(10)의 자세를 정확하게 조정할 수 있다.

전극(10)은, 금속파이프재료(40)를 유지한 후, 금속파이프재료(40)를 가열하면서, 당해 금속파이프재료(40)의 길이방향으로의 팽창에 따라 이동함과 함께 조정기구(60)에 의한 자세의 조정이 이루어지고, 이동 및 자세의 조정 후, 유지를 해제하며, 다시, 금속파이프재료(40)를 유지한다. 이 경우, 전극(10)이, 이동 및 자세의 조정 후, 유지를 해제함으로써, 전극(10)과 금속파이프재료(40)의 사이에 열팽창에 의한 반력이 발생하고 있는 경우에, 당해 반력을 해방할 수 있다. 그리고, 반력을 해방한 상태에서, 전극(10)은, 열신장에 따른 적절한 자세로, 다시 금속파이프재료(40)를 유지할 수 있다. 또, 이와 같이, 전극(10)과 가열 후의 금속파이프재료(40)의 각도의 어긋남을 저감시킬 수 있으므로, 가열 후의 유지의 해제, 재차의 유지 시에, 금속파이프재료(40)의 변형을 억제할 수 있다.

통전가열시스템(100)은, 금속파이프재료(40)에 유체를 공급하는 유체공급부(6)을 더 구비하고, 전극(10)이 금속파이프재료(40)를 다시 유지한 후, 유체공급부(6)가 금속파이프재료(40)에 유체를 공급한다. 열팽창에 의한 반력의 영향으로 성형금형(2)과 금속파이프재료(40)의 사이에 간극이 발생하고 있는 경우이더라도, 전극(10)이 유지를 해제한 후에 다시 유지를 행함으로써, 성형금형(2)과 금속파이프재료(40)의 사이의 간극을 저감시킬 수 있다. 유체공급부(6)는, 당해 상태에서 금속파이프재료(40)에 유체를 공급함으로써, 품질이 양호한 성형품을 성형할 수 있다.

본 실시형태에 관한 전극(10)은, 구부러진 금속파이프재료(40)를 유지하여, 당해 금속파이프재료(40)를 통전가열하는 전극으로서, 소정의 기준위치(CP) 둘레로 회전함으로써 자세를 조정한다.

본 실시형태에 관한 전극(10)에 의하면, 상술한 통전가열시스템(100)과 동일한 역할을 하는 작용·효과를 얻을 수 있다.

이상으로부터, 통전가열시스템(100) 및 전극(10)에서는, 구부러진 금속파이프재료(40)의 예비굽힘정밀도(굽힘각도)에 불균일이 있는 경우에서도, 전극(10)의 자세의 조정으로 각도를 수정할 수 있으므로, 불균일을 허용할 수 있다.

본 실시형태에 관한 성형시스템에 의하면, 조정기구가 가열된 금속파이프재료(40)(금속재료)의 변형에 따라 유지기구(여기에서는 전극(10))의 자세를 조정한다. 이로써, 유지기구에 대하여 금속파이프재료(40)의 위치어긋남이 발생하고 있는 경우에서도, 유지기구는 적절한 자세로 금속파이프재료(40)를 유지할 수 있다.

금속파이프재료(40)는, 성형장치(1)의 내부에서 가열되어도 된다.

조정기구는, 성형장치(1)의 내부에서 가열되며, 가열 중에 발생하는 금속파이프재료(40)의 변형에 따라 유지기구의 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 성형장치(1)의 내부의 가열 중에 발생하는 금속파이프재료(40)의 변형에 따른 성형을 행할 수 있다.

본 개시는, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

금속재료로서 금속파이프재료를 예시했지만, 구부러진 판재를 통전가열할 때에도 본 개시를 적용해도 된다.

조정기구는, 전극의 자세를 조정할 수 있으면, 구체적인 구성은 적절히 변경해도 된다.

상술한 실시형태에서는, 유체공급부는, 폭방향으로는 이동하지 않는 기구로 되어 있었지만, 폭방향으로 이동 가능한 기구로서, 열신장의 변형에 추종할 수 있도록 해도 된다. 또, 전극 및 유체공급부가, 폭방향, 상하방향으로 이동 가능해짐으로써, 3차원적인 금속재료의 변형에 대응해도 된다.

도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 성형장치(1)는, 가열된 금속파이프재료(40)의 팽창성형을 행하는 성형장치(1)이다. 성형장치(1)는, 유지기구(110)와, 조정기구(120)를 구비한다. 다만, 도 14 및 도 15에는, 길이방향(D2) 및 폭방향(D3)에 더하여, 상하방향(D4)이 나타나 있다. 유지기구(110)는, 금속파이프재료(40)를 유지한다. 조정기구(120)는, 유지 시에 있어서의 금속파이프재료(40)의 위치어긋남에 따라, 금속파이프재료(40)에 대한 유지기구(110)의 상대적인 자세를 조정한다. 조정기구(120)는, 금속파이프재료(40)에 대한 유지기구(110)의 자세를 조정한다. 성형장치(1)는, 도 1에 나타내는 성형장치(1)와 동일한 취지의 구성을 갖는다. 성형장치(1)는, 금속파이프재료(40)를 지지하는 지지장치(150)를 갖는다.

본 실시형태에 관한 유지기구(110)는, 전극(10) 및 전극(10)을 개폐하는 기구에 의하여 구성된다. 조정기구(120)는, 실린더(61, 62) 등의 전극(10)을 회전, 슬라이딩시키는 기구를 갖는다. 유지기구(110)의 전극(26, 27)은, 홈부(26a, 27a)에서 금속파이프재료(40)를 사이에 끼워 넣음으로써 당해 금속파이프재료(40)를 유지한다. 여기에서, 금속파이프재료(40)가, 상정된 형상으로부터 변형되어 있는 경우, 유지 시에 있어서의 금속파이프재료(40)는, 유지기구(110)에 대하여 위치어긋남을 발생시킨다. 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이, 유지기구(110)가 금속파이프재료(40)를 유지하기 직전의 때에는, 전극(26, 27)이 열린 상태에서, 금속파이프재료(40)가 홈부(26a, 27a) 사이에 배치된다.

이때, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상하방향에서 보아, 금속파이프재료(40)의 중심선(CL2)은, 홈부(26a)의 중심선(CL1)에 대하여 경사지도록, 위치어긋남을 발생시킨다. 이와 같은 위치어긋남은, 금속파이프재료(40)의 제조 시의 오차, 가열에 의한 열변형오차 등에 의하여 발생한다. 열변형오차는, 예를 들면, 성형장치(1)가 성형금형(2)의 외부에서 금속파이프재료(40)를 가열하는 외부가열부를 갖고 있는 경우, 외부가열부에서 금속파이프재료(40)를 가열한 후, 로봇핸드 등으로 가열된 금속파이프재료(40)를 유지기구(110)로 이동시킬 때, 냉각되는 것에 의한 열수축 등에 의하여 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 조정기구(120)는, 유지기구(110)에 유지되기 전단계에서 가열되고, 유지기구(110)로 이동할 때에 발생한 금속파이프재료(40)의 변형에 따라, 자세를 조정한다. 이와 같이, 조정기구(120)는, 성형장치(1)의 외부에서 가열되고, 성형장치(1)로 반송 중에 발생하는 금속재료의 변형에 따라 유지기구(110), 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 성형장치(1)로의 반송 중에 발생하는 금속재료의 변형에 따른 성형을 행할 수 있다.

여기에서, 조정기구(120)는, 실린더(61, 62)의 실린더 압력이 빠져나가도록 압력밸브를 조정해 둠으로써, 전극(10)이 자유인 상태(회전 시의 저항이 최대한 작은 상태)가 되도록 설정한다. 도 15의 (b)에 나타내는 전극(26, 27)을 폐쇄함으로써, 홈부(26a, 27a)에서 금속파이프재료(40)를 유지한다. 이때, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 홈부(26a, 27a)가 금속파이프재료(40)의 경사각을 따라 오차분회전하면서, 금속파이프재료(40)가 홈부(26a, 27a)에 진입하면서 클램핑된다. 이와 같이, 조정기구(120)는, 금속파이프재료(40)의 위치어긋남분에 맞는 자세가 되도록 회전시킴으로써, 유지기구(110)의 자세를 조정한다.

본 실시형태에 관한 성형장치(1)(성형시스템)에 의하면, 조정기구(120)이 유지 시에 있어서의 금속파이프재료(40)의 위치어긋남에 따라, 금속파이프재료(40)에 대한 유지기구(110)의 상대적인 자세를 조정한다. 이로써, 유지기구(110)에 대하여 금속파이프재료(40)의 위치어긋남이 발생하고 있는 경우에서도, 유지기구(110)는 적절한 자세로 금속파이프재료(40)를 유지할 수 있다.

조정기구(120)는, 금속파이프재료(40)에 대한 유지기구(110)의 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 유지기구(110)가 금속파이프재료(40)의 위치어긋남에 맞추어 자세를 조정하기 때문에, 금속파이프재료(40)의 찌부러짐 등을 억제할 수 있다.

조정기구(120)는, 유지기구(110)에 유지되기 전단계에서 가열되고, 유지기구(110)로 이동할 때에 발생한 금속파이프재료(40)의 변형에 따라, 자세를 조정해도 된다. 이 경우, 가열된 금속파이프재료(40)의 이동 중에 변형이 발생해도, 유지기구(110)가 적절한 자세로 금속파이프재료(40)를 유지할 수 있다.

본 실시형태에 관한 지지장치(150)에 의하면, 상술한 성형장치(1)와 동일한 역할을 하는 작용·효과를 얻을 수 있다.

다음으로 도 16 및 도 17을 참조하여, 다른 실시형태에 관한 성형장치(1) 및 지지장치(150)에 대하여 설명한다. 도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이, 유지기구(110)는, 상하방향으로 분할된 전극(26, 27)을 갖는다. 본 실시형태에 있어서의 조정기구(120)는, 전극(26, 27)을 구동시키는 기구를 구비하고 있다. 조정기구(120)는, 유지기구(110)의 유지양태에 맞추어 금속파이프재료(40)를 변형시킨다.

도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, 유지기구(110)는, 길이방향(D2)에서 보았을 때의 금속파이프재료(40)의 곡선방향(D5)이 전극(26, 27)에 의한 클램프방향(상하방향(D4))에 대략 동일해지도록, 금속파이프재료(40)를 유지한다. 다만, 길이방향(D2)에서 보았을 때의 곡선방향(D5)은, 클램프방향(상하방향(D4))과 완전하게 일치하고 있지 않아도 되고, 경사각θ가 1° 이하의 범위에서 경사져 있어도 된다.

여기에서, 금속파이프재료(40)가, 상정된 형상으로부터 변형되어 있는 경우, 유지 시에 있어서의 금속파이프재료(40)는, 유지기구(110)에 대하여 위치어긋남을 발생시킨다. 예를 들면, 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상정된 금속파이프재료(40)의 형상이 가상선으로 나타내는 형상임에 대하여, 유지대상이 되는 금속파이프재료(40)가 곡선방향(D5)으로 크게 구부러지는 것으로 한다. 이때, 폭방향(D3)에서 보아, 금속파이프재료(40)는, 전극(26, 27)에 대하여 경사지도록, 위치어긋남을 발생시킨다. 단, 곡선방향(D5)과 클램프방향(상하방향(D4))이 대략 동일하기 때문에, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, 길이방향(D2)에서 본 상태에서는, 금속파이프재료(40)가 상정된 형상(가상선으로 나타내는 형상)으로부터 변형되어 있다고 해도, 금속파이프재료(40)는 홈부(26a, 27a)에서 클램핑 가능한 위치에 배치된다.

도 17의 (b)에 나타내는 전극(26, 27)을 폐쇄함으로써, 홈부(26a, 27a)에서 금속파이프재료(40)를 유지한다. 이때, 도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이, 조정기구(120)는, 유지기구(110)의 유지양태에 맞추어 금속파이프재료(40)를 변형시킨다. 구체적으로는, 조정기구(120)는, 전극(26, 27)에서 금속파이프재료(40)가 변형하는 정도의 압력을 부여하면서, 금속파이프재료(40)를 클램핑한다. 이로써, 위치어긋남을 발생시키고 있던 금속파이프재료(40)의 형상(가상선으로 나타내는 형상)은, 전극(26, 27)의 홈부(26a, 27a)의 형상에 맞춘 형상(실선으로 나타내는 형상)이 되도록 변형된다.

이상과 같이, 조정기구(120)는, 유지기구(110)의 유지양태에 맞추어 금속파이프재료(40)를 변형시켜도 된다. 이 경우, 금속파이프재료(40)가 유지기구(110)에 맞춘 형상이 되도록 변형함으로써, 유지기구(110)가 적절한 자세로 금속파이프재료(40)를 유지할 수 있다.

다만, 도 18에 나타내는 바와 같이, 길이방향(D2)에서 보았을 때의 금속파이프재료(40)의 곡선방향(D5)이 폭방향(D3)과 대략 동일해도 된다. 이 경우, 도 18 및 도 19에 나타내는 바와 같이, 유지기구(110)는, 클램프방향이 폭방향(D3)이 되도록 전극(26, 27)을 가져도 된다. 이 경우, 길이방향(D2)에서 보았을 때의 금속파이프재료(40)의 곡선방향(D5)이 전극(26, 27)의 클램프방향(폭방향(D3))과 대략 동일해진다. 그 때문에, 도 16 및 도 17에서 설명한 성형장치(1)와 동일한 역할을 하는 작용·효과를 얻을 수 있다.

다만, 도 14~도 19에 나타내는 성형장치(1)에서는, 성형금형(2)(도 1 참조)에 인접하는 위치에 지지장치(150)가 마련되어 있었다. 이것 대신에, 지지장치(150)가 성형금형(2)으로부터 이간된 위치에 마련되어, 성형금형(2)의 외부에서 금속파이프재료(40)를 지지해도 된다. 이때, 유지기구(110)의 클램프용의 부재는, 통전가열 가능한 전극이어도 되고, 통전가열기능을 갖지 않는 부재여도 된다. 이와 같이, 유지기구(110)는, 통전가열기능을 가져도 되고, 갖지 않아도 된다.

[형태 1]

가열된 금속재료의 성형을 하는 성형장치를 갖는 성형시스템으로서,

금속재료를 유지하는 유지기구와,

가열된 상기 금속재료의 변형에 따라 유지기구 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는 조정기구를 갖는, 성형시스템.

[형태 2]

상기 금속재료는, 상기 성형장치의 외부에서 가열되는, 형태 1에 기재된 성형시스템.

[형태 3]

상기 조정기구는, 상기 성형장치의 외부에서 가열되고, 상기 성형장치로 반송 중에 발생하는 상기 금속재료의 변형에 따라 상기 유지기구, 혹은 상기 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는, 형태 2에 기재된 성형시스템.

[형태 4]

상기 금속재료는, 상기 성형장치의 내부에서 가열되는, 형태 1에 기재된 성형시스템.

[형태 5]

상기 조정기구는, 상기 성형장치의 내부에서 가열되고, 가열 중에 발생하는 상기 금속재료의 변형에 따라 상기 유지기구, 혹은 상기 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는, 형태 4에 기재된 성형시스템.

[형태 6]

구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극과,

상기 전극을 소정의 기준위치 둘레로 회전시켜 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는, 금속재료의 통전가열시스템.

[형태 7]

상기 전극에 의하여 상기 금속재료를 가열했을 때, 상기 금속재료의 변형에 따라 상기 전극의 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는, 금속재료의 통전가열시스템.

[형태 8]

상기 조정기구는, 상기 전극에 대하여 마련된 적어도 한 쌍의 실린더를 갖는, 형태 6 또는 7에 기재된 통전가열시스템.

[형태 9]

상기 전극은,

상기 금속재료를 유지한 후, 상기 금속재료를 가열하면서, 당해 금속재료의 길이방향으로의 팽창에 따라 이동함과 함께 상기 조정기구에 의한 상기 자세의 조정이 이루어지고,

상기 이동 및 상기 자세의 조정 후, 상기 유지를 해제하며, 다시, 상기 금속재료를 유지하는, 형태 6 내지 형태 8 중 어느 하나에 기재된 통전가열시스템.

[형태 10]

상기 금속재료로서의 금속파이프재료에 유체를 공급하는 유체공급부를 더 구비하고,

상기 전극이 상기 금속파이프재료를 다시 유지한 후, 상기 유체공급부가 상기 금속파이프재료에 유체를 공급하는, 형태 9에 기재된 통전가열시스템.

[형태 11]

구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극으로서,

소정의 기준위치 둘레로 회전함으로써 자세를 조정하는, 전극.

[형태 12]

가열된 금속파이프재료의 팽창성형을 행하는 성형장치로서,

상기 금속파이프재료를 유지하는 유지기구와,

상기 유지 시에 있어서의 상기 금속파이프재료의 위치어긋남에 따라, 상기 금속파이프재료에 대한 상기 유지기구의 상대적인 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는 성형장치.

[형태 13]

상기 조정기구는, 상기 금속파이프재료에 대한 상기 유지기구의 자세를 조정하는, 형태 12에 기재된 성형장치.

[형태 14]

상기 조정기구는, 상기 유지기구의 유지양태에 맞추어 상기 금속파이프재료를 변형시키는, 형태 12에 기재된 성형장치.

[형태 15]

상기 조정기구는, 상기 유지기구에 유지되기 전단계에서 가열되고, 상기 유지기구로 이동할 때에 발생한 상기 금속파이프재료의 변형에 따라, 상기 자세를 조정하는, 형태 12 내지 형태 4 중 어느 하나에 기재된 성형장치.

[형태 16]

가열된 금속파이프재료의 팽창성형을 행하기 위하여 상기 금속파이프재료를 유지하는 유지기구와,

상기 유지 시에 있어서의 상기 금속파이프재료의 위치어긋남에 따라, 상기 금속파이프재료에 대한 상기 유지기구의 상대적인 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는 지지장치.

1…성형장치
6…유체공급부
10…전극
40…금속파이프재료
60…조정기구
61, 62…실린더
100…통전가열시스템
110…유지기구
120…조정기구
150…지지장치

Claims

가열된 금속재료의 성형을 하는 성형장치를 갖는 성형시스템으로서,
금속재료를 유지하는 유지기구와,
가열된 상기 금속재료의 변형에 따라 유지기구 혹은 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는 조정기구를 갖는, 성형시스템.
제1항에 있어서,
상기 금속재료는, 상기 성형장치의 외부에서 가열되는, 성형시스템.
제2항에 있어서,
상기 조정기구는, 상기 성형장치의 외부에서 가열되고, 상기 성형장치로 반송 중에 발생하는 상기 금속재료의 변형에 따라 상기 유지기구, 혹은 상기 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는, 성형시스템.
제1항에 있어서,
상기 금속재료는, 상기 성형장치의 내부에서 가열되는, 성형시스템.
제4항에 있어서,
상기 조정기구는, 상기 성형장치의 내부에서 가열되고, 가열 중에 발생하는 상기 금속재료의 변형에 따라 상기 유지기구, 혹은 상기 금속재료 중 적어도 일방의 자세를 조정하는, 성형시스템.
구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극과,
상기 전극을 소정의 기준위치 둘레로 회전시켜 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는, 금속재료의 통전가열시스템.
구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극과,
상기 전극에 의하여 상기 금속재료를 가열했을 때, 상기 금속재료의 변형에 따라 상기 전극의 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는, 금속재료의 통전가열시스템.
제6항에 있어서,
상기 조정기구는, 상기 전극에 대하여 마련된 적어도 한 쌍의 실린더를 갖는, 통전가열시스템.
제6항에 있어서,
상기 전극은,
상기 금속재료를 유지한 후, 상기 금속재료를 가열하면서, 당해 금속재료의 길이방향으로의 팽창에 따라 이동함과 함께 상기 조정기구에 의한 상기 자세의 조정이 이루어지고,
상기 이동 및 상기 자세의 조정 후, 상기 유지를 해제하며, 다시, 상기 금속재료를 유지하는, 통전가열시스템.
제9항에 있어서,
상기 금속재료로서의 금속파이프재료에 유체를 공급하는 유체공급부를 더 구비하고,
상기 전극이 상기 금속파이프재료를 다시 유지한 후, 상기 유체공급부가 상기 금속파이프재료에 유체를 공급하는, 통전가열시스템.
구부러진 금속재료를 유지하여, 당해 금속재료를 통전가열하는 전극으로서,
소정의 기준위치 둘레로 회전함으로써 자세를 조정하는, 전극.
가열된 금속파이프재료의 팽창성형을 행하는 성형장치로서,
상기 금속파이프재료를 유지하는 유지기구와,
상기 유지 시에 있어서의 상기 금속파이프재료의 위치어긋남에 따라, 상기 금속파이프재료에 대한 상기 유지기구의 상대적인 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는 성형장치.
제12항에 있어서,
상기 조정기구는, 상기 금속파이프재료에 대한 상기 유지기구의 자세를 조정하는, 성형장치.
제12항에 있어서,
상기 조정기구는, 상기 유지기구의 유지양태에 맞추어 상기 금속파이프재료를 변형시키는, 성형장치.
제12항에 있어서,
상기 조정기구는, 상기 유지기구에 유지되기 전단계에서 가열되고, 상기 유지기구로 이동할 때에 발생한 상기 금속파이프재료의 변형에 따라, 상기 자세를 조정하는, 성형장치.
가열된 금속파이프재료의 팽창성형을 행하기 위하여 상기 금속파이프재료를 유지하는 유지기구와,
상기 유지 시에 있어서의 상기 금속파이프재료의 위치어긋남에 따라, 상기 금속파이프재료에 대한 상기 유지기구의 상대적인 자세를 조정하는 조정기구를 구비하는 지지장치.