WO2021192553A1 - 成形システム - Google Patents

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WO2021192553A1
WO2021192553A1 PCT/JP2021/001854 JP2021001854W WO2021192553A1 WO 2021192553 A1 WO2021192553 A1 WO 2021192553A1 JP 2021001854 W JP2021001854 W JP 2021001854W WO 2021192553 A1 WO2021192553 A1 WO 2021192553A1
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metal material
processing
metal pipe
pipe material
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昂 板垣
啓 山内
清正 鴻上
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住友重機械工業株式会社
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    • C21D2261/00—Machining or cutting being involved

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a molding system.
  • Patent Document 1 a molding system described in Patent Document 1 is known.
  • This molding system includes a heating unit that heats a metal material, a fluid supply unit that supplies a fluid to the heated metal material, and a molding mold that molds the heated metal material.
  • the molding apparatus makes the shape of the metal material correspond to the molding surface by bringing the molding surface of the molding die into contact with the heated metal material.
  • the molding system described in Patent Document 1 described above expands and deforms a metal material to perform molding.
  • a reference hole for clarifying the reference position in the pre-stage of the molding process. Even in a situation where such a reference hole cannot be provided, it is required to improve the accuracy of the product using the molded product.
  • One aspect of the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a molding system capable of improving the accuracy of a product using a molded product.
  • the molding system is a molding system that expands and deforms a metal material to perform molding, and includes a molding device that performs molding and at least one transport device that transports the metal material.
  • the apparatus conveys the metal material to the molding apparatus while holding the metal material, and if there is a pretreatment apparatus that performs pretreatment for molding, the conveying apparatus conveys the metal material to the pretreatment apparatus while holding the metal material. From the transfer process in which the metal material is transferred to any device by the transfer device to the processing process in any device, the transfer device and at least one of the transfer devices hold the metal material. continue.
  • the transport device when the transport device transports the metal material to the molding device and there is a pretreatment device that performs pretreatment for molding, the transport device pretreats the metal material while holding the metal material. Transport to the device.
  • the transfer device and at least one of the devices are made of metal. Keep holding the material. That is, at least one of the transfer device and the molding device continues to hold the metal material from the transfer step of being transferred to the molding device by the transfer device to the molding process step of the molding device.
  • the pretreatment device when the pretreatment device is present, at least one of the transfer device and the pretreatment device is used between the transfer process of being transferred to the pretreatment device by the transfer device and the pretreatment step of the pretreatment device.
  • the molding system can perform the processing step while maintaining the position of the metal material aligned. That is, it is possible to carry out the molding process and the pretreatment by continuing to restrain the metal material in the molding apparatus and the pretreatment apparatus so as to suppress the positional deviation and the phase shift. From the above, the accuracy of the product using the molded product can be improved.
  • the molding system further includes a positioning unit for positioning the metal material in a part of the pretreatment device, the transport device holds the metal material in a state of being positioned in the positioning unit, and the metal material is transported by the positioning unit. From the time when the device is held by the device until the molding is performed by the molding device, the transfer device, the molding device, and the pretreatment device, if any, may be continuously held by the pretreatment device. In this case, the molding system can perform the molding process in the molding apparatus while maintaining the state in which the metal material is aligned at the positioning portion.
  • the molding system further includes a post-processing device that processes the molded product molded by the molding device, the molding device marks the molded product, and the post-processing device detects the mark formed by the marking. .. It is not possible to form a reference hole or the like in the metal material before the molding process involving expansion and deformation, but here, the molding apparatus marks the molded product after expansion and deformation. The marking serves to mark a precise relative position to the product shape. Therefore, in the post-process of the molding step, the post-processing apparatus can perform highly accurate processing by using the information obtained by the marking. From the above, the accuracy of the product using the molded product can be improved.
  • the molding system is a molding system that expands and deforms a metal material to perform molding, and includes a molding apparatus that performs molding and a post-processing apparatus that processes a molded product molded by the molding apparatus. , The molding apparatus marks the molded product, and the post-processing apparatus detects the mark formed by the marking.
  • the molding device marks the molded product
  • the post-processing device detects the mark formed by the marking. It is not possible to form a reference hole or the like in the metal material before the molding process involving expansion and deformation, but here, the molding apparatus marks the molded product after expansion and deformation.
  • the marking serves to mark a precise relative position to the product shape. Therefore, in the post-process of the molding step, the post-processing apparatus can perform highly accurate processing by using the information obtained by the marking. From the above, the accuracy of the product using the molded product can be improved.
  • the post-processing apparatus may detect the mark, correct the processing position of the molded product based on the detection result, and perform the predetermined processing. As a result, the post-processing apparatus can perform accurate processing based on the mark detection result.
  • a molding system that expands and deforms a metal material to perform molding that is, a molding device that performs molding, at least one transport device that transports the metal material, and a post-processing device that processes a molded product molded by the molding device. If there is a pretreatment device that transports the metal material to the molding device while holding the metal material and performs pretreatment for molding, the transfer device holds the metal material in the front. From the transfer process in which the metal material is transferred to the processing device and the metal material is transferred to any device by the transfer device to the processing process in any device, the transfer device and at least one of the transfer devices.
  • the forming apparatus marks the molded product, and the post-processing apparatus detects the mark formed by the marking.
  • the transfer device when the transfer device transfers the metal material to the molding device while holding the metal material and there is a pretreatment device that performs the pretreatment for molding, the transfer device transfers the metal material. Transport to the pretreatment device while holding it.
  • the transfer device and at least one of the devices are made of metal. Keep holding the material. That is, at least one of the transfer device and the molding device continues to hold the metal material from the transfer step of being transferred to the molding device by the transfer device to the molding process step of the molding device.
  • the pretreatment device when the pretreatment device is present, at least one of the transfer device and the pretreatment device is used between the transfer process of being transferred to the pretreatment device by the transfer device and the pretreatment step of the pretreatment device.
  • the molding system can perform the processing step while maintaining the position of the metal material aligned. That is, it is possible to carry out the molding process and the pretreatment by continuing to restrain the metal material in the molding apparatus and the pretreatment apparatus so as to suppress the positional deviation and the phase shift. From the above, the accuracy of the product using the molded product can be improved.
  • the molding apparatus marks the molded product
  • the post-processing apparatus detects the mark formed by the marking. It is not possible to form a reference hole or the like in the metal material before the molding process involving expansion and deformation, but here, the molding apparatus marks the molded product after expansion and deformation.
  • the marking serves to mark a precise relative position to the product shape. Therefore, in the post-process of the molding step, the post-processing apparatus can perform highly accurate processing by using the information obtained by the marking. From the above, the accuracy of the product using the molded product can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic view of a molding apparatus 1 used in the molding system 100 according to the present embodiment.
  • the molding apparatus 1 is an apparatus for molding a heated metal material with a molding die.
  • a STAF molding apparatus that performs molding and quenching by supplying a fluid to a heated metal pipe material and bringing it into contact with the molding surface of a molding die is adopted.
  • the molding apparatus 1 is installed on a horizontal plane.
  • the molding apparatus 1 includes a molding die 2, a drive mechanism 3, a holding unit 4, a fluid supply unit 6, a cooling unit 7, and a control unit 8.
  • the metal pipe material 40 (metal material) refers to a hollow article before the completion of molding by the molding apparatus 1.
  • the metal pipe material 40 is a hardenable steel type pipe material. Further, among the horizontal directions, the direction in which the metal pipe material 40 extends at the time of molding may be referred to as “longitudinal direction", and the direction orthogonal to the longitudinal direction may be referred to as "width direction”.
  • the molding die 2 is a die for molding a product from the metal pipe material 40, and includes a lower mold 11 and an upper mold 12 facing each other in the vertical direction.
  • the lower mold 11 and the upper mold 12 are made of steel blocks.
  • Each of the lower mold 11 and the upper mold 12 is provided with a recess having a molding surface of the metal pipe material 40.
  • the lower mold 11 and the upper mold 12 are in close contact with each other (mold closed state), and each recess forms a space having a target shape in which the metal pipe material is to be formed. Therefore, the surface of each recess becomes the molding surface of the molding die 2.
  • the lower mold 11 is fixed to the base 13 via a die holder or the like.
  • the upper mold 12 is fixed to the slide of the drive mechanism 3 via a die holder or the like.
  • the drive mechanism 3 is a mechanism for moving at least one of the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the drive mechanism 3 has a configuration in which only the upper mold 12 is moved.
  • the drive mechanism 3 includes a slide 21 for moving the upper mold 12 so that the lower mold 11 and the upper mold 12 are aligned with each other, and a pull-back cylinder as an actuator for generating a force for pulling the slide 21 upward.
  • a 22 is provided, a main cylinder 23 as a drive source for lowering and pressurizing the slide 21, and a drive source 24 for applying a driving force to the main cylinder 23.
  • the holding portion 4 is a mechanism for holding the metal pipe material 40 arranged between the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the holding portion 4 is a holding member 26 and a holding member 27 that hold the metal pipe material 40 on one end side in the longitudinal direction of the molding die 2, and the holding members 26 and the holding member 27 on both sides in the longitudinal direction are metal pipe materials.
  • the metal pipe material 40 is held by sandwiching the vicinity of the end portion of the 40 from the vertical direction.
  • Grooves having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 40 are formed on the upper surface of the holding member 26 and the lower surface of the holding member 27.
  • the holding member 26 and the holding member 27 are provided with a drive mechanism (not shown), and can move independently in the vertical direction.
  • the fluid supply unit 6 is a mechanism for supplying a high-pressure fluid into the metal pipe material 40 held between the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the fluid supply unit 6 supplies a high-pressure fluid to the metal pipe material 40 that has been heated to a high temperature state, and expands the metal pipe material 40.
  • the fluid supply unit 6 is provided on both end sides of the molding die 2 in the longitudinal direction.
  • the fluid supply unit 6 is a nozzle 31 that supplies fluid from the opening at the end of the metal pipe material 40 to the inside of the metal pipe material 40, and a drive that moves the nozzle 31 forward and backward with respect to the opening of the metal pipe material 40.
  • a mechanism 32 and a supply source 33 for supplying a high-pressure fluid into the metal pipe material 40 via the nozzle 31 are provided.
  • the drive mechanism 32 brings the nozzle 31 into close contact with the end of the metal pipe material 40 while ensuring the sealing property during fluid supply and exhaust, and separates the nozzle 31 from the end of the metal pipe material 40 at other times.
  • the fluid supply unit 6 may supply a gas such as high-pressure air or an inert gas as the fluid. Further, the fluid supply unit 6 may be the same device together with the holding unit 4 having a mechanism for moving the metal pipe material 40 in the vertical direction. In this case, the base member 38 that supports the fluid supply unit 6 and the holding unit 4 may be connected by a connecting member 39.
  • the cooling unit 7 is a mechanism for cooling the molding die 2. By cooling the molding die 2, the cooling unit 7 can rapidly cool the metal pipe material 40 when the expanded metal pipe material 40 comes into contact with the molding surface of the molding die 2.
  • the cooling unit 7 includes a flow path 36 formed inside the lower mold 11 and the upper mold 12, and a water circulation mechanism 37 that supplies and circulates cooling water to the flow path 36.
  • the control unit 8 is a device that controls the entire molding device 1.
  • the control unit 8 controls the drive mechanism 3, the holding unit 4, the fluid supply unit 6, and the cooling unit 7.
  • the control unit 8 repeatedly performs an operation of molding the metal pipe material 40 with the molding die 2.
  • control unit 8 controls, for example, the transfer timing from a transfer device such as a robot arm, and puts the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12 in the open state. Deploy. Further, the control unit 8 controls the actuator or the like of the holding unit 4 so that the metal pipe material 40 is supported by the holding members 26 on both sides in the longitudinal direction, and then the holding member 27 is lowered to sandwich the metal pipe material 40. do.
  • the control unit 8 controls the drive mechanism 3 to lower the upper mold 12 and bring it closer to the lower mold 11 to close the molding mold 2.
  • the control unit 8 controls the fluid supply unit 6 to seal the openings at both ends of the metal pipe material 40 with the nozzle 31 and supply the fluid.
  • the metal pipe material 40 softened by heating expands and comes into contact with the molding surface of the molding die 2.
  • the metal pipe material 40 is molded so as to follow the shape of the molding surface of the molding die 2.
  • a part of the metal pipe material 40 is inserted into the gap between the lower mold 11 and the upper mold 12, and then the mold is further closed. The entrance portion is crushed to form a flange portion.
  • the metal pipe material 40 comes into contact with the molding surface, the metal pipe material 40 is quenched by quenching with the molding die 2 cooled by the cooling unit 7.
  • the molding apparatus 1 expands and deforms the metal pipe material 40 to perform molding. Therefore, it is not possible to form a structure in which the metal pipe material 40 is punctured and the fluid leaks before the metal pipe material 40 expands in the molding apparatus 1. Therefore, it is not possible to form a positioning hole in the metal pipe material 40 before molding. Therefore, the molding system 100 according to the present embodiment has a structure for molding with the molding apparatus 1 in a state where the metal pipe material 40 is positioned.
  • FIG. 2 is an example of a conceptual diagram showing the configuration of the molding system 100 according to the present embodiment.
  • the molding system 100 includes a metal pipe material preparation area E1, a heating area E2, a molding area E3, an integration area E4, a processing area E5, and a processing area E6.
  • the molding system 100 includes a positioning portion 50 of the metal pipe material preparation area E1, a heating device 60 of the heating area E2, a molding device 1 of the molding area E3, an integration portion 70 of the integration area E4, and a processing area E5.
  • It includes an inspection device 81, a scale removing device 82, an integration unit 83, a post-processing device 90 in the processing area E6, and transfer devices 110A to 110D arranged in each area.
  • the transport devices 110A to 110D are configured by a transport device such as a robot.
  • the metal pipe material 40 is prepared. Further, in the metal pipe material preparation area E1, the metal pipe material 40 is positioned by the positioning unit 50 as shown in FIG. 3A.
  • the positioning unit 50 positions the metal pipe material 40 by three-point support, for example, as shown in FIG. 3A. That is, the positioning portion 50 includes support portions 51A and 51B that support both ends of the metal pipe material 40, and support portions 51C that support the central position of the metal pipe material 40 in the longitudinal direction.
  • the positioning portion 50 can determine the phase of the metal pipe material 40 by the support portions 51A, 51B, 51C. Further, in the positioning portion 50, positioning in the longitudinal direction is performed by pressing one end of the metal pipe material 40 against the wall portion 52.
  • the metal pipe material 40 positioned by the positioning unit 50 is conveyed to the heating device 60 in the heating area E2 by the transfer device 110A.
  • the heating device 60 includes two sets of electrodes 61 and 62.
  • One of the electrodes 61 and 62 sandwiches and grips one end of the metal pipe material 40.
  • the other electrodes 61 and 62 sandwich and grip the other end of the metal pipe material 40.
  • the heating device 60 is a mechanism for heating the metal pipe material 40 by energizing the metal pipe material 40 via the electrodes 61 and 62.
  • the heating device 60 causes a high current to flow between one electrode 61, 62 and the other electrode 61, 62.
  • an axial current flows through the metal pipe material 40, and the metal pipe material 40 itself generates heat due to Joule heat due to the electrical resistance of the metal pipe material 40 itself.
  • the metal pipe material 40 heated by the heating device 60 is transported to the molding device 1 in the molding area E3 by the transport device 110B.
  • the metal pipe material 40 is molded by the molding apparatus 1.
  • the molded product 41 is formed (see FIG. 4).
  • the molded product 41 molded by the molding device 1 is integrated in the integration section 70 of the integration area E4 by the transfer device 110C.
  • the accumulating unit 70 is an apparatus for accumulating a plurality of molded products 41. As shown in FIG. 4 (rion), in the stacking unit 70, the transport device 110C grips the molded product 41 molded by the molding device 1 and places it on the stacking carriage 71. By repeating the operation, the transport device 110C stacks the molded products 41 on the stacking carriage 71 to collect the molded products 41.
  • the operator conveys the stacking trolley 71 on which the molded products 41 are stacked in the stacking section 70 to the inspection device 81 in the processing area E5.
  • the inspection device 81 inspects the molded product 41.
  • the inspection device 81 inspects the shape of the molded product 41 and displays an error if it does not meet the predetermined criteria.
  • the operator conveys the passed molded product 41 to the scale removing device 82.
  • the scale removing device 82 removes the oxide scale generated in the molded product 41 during molding.
  • the scale removing device 82 removes scale by, for example, shot blasting or wet blasting.
  • the operator collects the molded product 41 from which the scale has been removed on the stacking cart of the stacking unit 83.
  • the molded product 41 of the integration unit 83 is conveyed to the post-processing device 90 in the processing area E6 by the transfer device 110D.
  • the post-processing apparatus 90 in the processing area E6 irradiates the molded product 41 with a laser to perform processing such as drilling, notch forming, and cutting.
  • the post-processing apparatus 90 includes a laser head 91 (processed portion). The post-processing device 90 moves the laser head 91 according to the processing content while irradiating the molded product 41 from the laser head 91.
  • the molding system 100 has a function of restraining the relative position and relative phase of the positioned metal pipe material 40 from changing until molding is performed by the molding apparatus 1.
  • the metal pipe material 40 is used in any of the devices 1, 60 from the transfer step in which the metal pipe material 40 is conveyed to any of the devices 1, 60 by the transfer devices 110A and 110B. Until the processing step, it continues to be gripped by at least one of the transport devices 110A and 110B and any of the devices 1 and 60. The metal pipe material 40 is gripped by any of the transport devices 110A and 110B, the molding device 1, and the heating device 60 from the time when the metal pipe material 40 is gripped by the transfer device 110A by the positioning unit 50 until the molding is performed by the molding device 1. Continue to be done.
  • the transport device 110A sandwiches the metal pipe material 40 in a state of being positioned by the positioning unit 50 between the gripping members 101 and 102, so that the metal pipe material 40 is sandwiched between the gripping members 101 and 102.
  • the transport device 110A has a structure in which the position and angle of the metal pipe material 40 with respect to the gripping members 101 and 102 do not deviate before and after gripping the metal pipe material 40 on the positioning portion 50.
  • the transport device 110A transports the metal pipe material 40 to the heating device 60 while being gripped by the gripping members 101 and 102.
  • the transport device 110A does not release the grip of the metal pipe material 40 or change the gripping state (for example, change the gripping position or angle) during the transport.
  • the transfer device 110A positions the heating device 60 while holding the metal pipe material 40. At this time, the transport device 110A performs positioning based on information such as the position and angle at which the metal pipe material 40 is gripped. After the positioning of the transfer device 110A is completed, the heating device 60 grips both ends of the metal pipe material 40 with the electrodes 61 and 62. As shown in FIG. 3D, when the gripping is completed at the electrodes 61 and 62, the gripping portion 100A releases the gripping of the metal pipe material 40 and returns the gripping members 101 and 102 to the positioning portion 50 again.
  • the transport device 110B grips the metal pipe material 40 by sandwiching the heated metal pipe material 40 between the gripping members 101 and 102.
  • the transport device 110B has a structure in which the positions and angles with respect to the gripping members 101 and 102 do not deviate before and after gripping the metal pipe material 40 on the heating device 60.
  • the heating device 60 releases the gripping by the electrodes 61 and 62.
  • the transport device 110B transports the metal pipe material 40 to the molding device 1 while being gripped by the gripping members 101 and 102.
  • the transport device 110B does not release the grip of the metal pipe material 40 or change the gripping state (for example, change the gripping position or angle) during the transport.
  • the transfer device 110B positions the molding device 1 while holding the metal pipe material 40.
  • the transport device 110B has a structure in which the positions and angles with respect to the gripping members 101 and 102 do not deviate before and after gripping the metal pipe material 40.
  • the molding device 1 grips both ends of the metal pipe material 40 with the holding members 26 and 27.
  • the grip portion 100B releases the grip of the metal pipe material 40 and returns the grip members 101 and 102 to the heating device 60 side again.
  • the metal pipe material 40 arranged in the molding apparatus 1 becomes a molded product 41 after molding.
  • the molding apparatus 1 marks the molded product 41.
  • the molding apparatus 1 has a marking portion 120.
  • the marking unit 120 marks the outer peripheral surface of the molded product 41.
  • the marking unit 120 includes a pin 121, a pin support mechanism 122, a hydraulic chamber 123, and a hydraulic oil supply unit 124, for example, in the case of marking with a pin.
  • the pin 121 is arranged in the lower mold 11 and can reciprocate in the vertical direction. When marking is not performed, the pin 121 is housed in the lower mold 11 so as not to protrude from the molding surface 11a. The pin 121 protrudes from the molding surface 11a when marking is performed.
  • the pin support mechanism 122 is a mechanism for supporting the pin 121 in the lower mold 11.
  • the pin support mechanism 122 supports the pin 121 so as to be reciprocally movable in the vertical direction. Further, the pin support mechanism 122 includes a spring member 122a. When the pin 121 protrudes from the molding surface 11a, the spring member 122a applies an elastic force in the direction of returning the pin 121 to its original position.
  • the hydraulic chamber 123 is an internal space formed in the lower mold 11. The base end portion of the pin 121 is exposed in the hydraulic chamber 123.
  • the hydraulic oil supply unit 124 supplies the hydraulic oil to the hydraulic chamber 123.
  • the hydraulic oil supply unit 124 supplies the hydraulic oil to the hydraulic chamber 123
  • the base end portion of the pin 121 receives pressure
  • the pin 121 protrudes from the molding surface 11a.
  • a mark is formed on the outer peripheral surface of the molded product 41 by a dent or a through hole.
  • the hydraulic mechanism as described above does not have to be built in the lower mold 11, and may be built in the die holder or the press device.
  • the timing at which the pin 121 protrudes from the molding surface to perform marking is not particularly limited. However, the pin 121 may be marked when the temperature of the molded product 41 has dropped to some extent after the molding is completed. In this case, the mark can be added after the molded product 41, which has been expanded by heating, has shrunk by cooling.
  • the marking portion 120 described above accommodates the pin 121 in the lower mold 11 at the time of molding the molding apparatus 1. After the molding is completed, the marking portion 120 projects the pin 121 from the molding surface 11a and presses the pin 121 against the molded product 41. As a result, a mark is given to the molded product 41.
  • the marking portion 120 may be provided, for example, at a portion of the lower mold 11 corresponding to both end portions of the molded product 41 or a portion corresponding to the central position of the molded product 41. Further, the marking portion 120 may be provided at a portion of the upper mold 12 corresponding to both end portions of the molded product 41 or a portion corresponding to the central position of the molded product 41. However, the number and location of the marking portions 120 are not particularly limited.
  • the marking portions 120 are at two or more locations including positions that are as far apart as possible.
  • the mark may be any means as long as the coordinates can be specified.
  • the mark may be a marking with a pin, an intersection line with a marking, or a hole.
  • the post-processing apparatus 90 detects the mark MK formed by the marking. Further, the post-processing apparatus 90 detects the mark MK and corrects the position between the laser head 91 and the molded product 41 based on the detection result. As shown in FIG. 4B, the post-processing apparatus 90 includes a detection unit 92 that detects the mark MK.
  • the detection unit 92 is composed of, for example, a camera. The detection unit 92 detects the position of the mark MK based on the captured image.
  • the post-processing apparatus 90 calculates the relative deviation between the preset machining work locus and the molded product 41 gripped in the post-machining apparatus 90 based on the detected position of the mark MK, and calculates the relative deviation of the machining work locus. Calculate the amount of correction. Then, as shown in FIG. 4C, when there is a gap between the laser head 91 and the cutting line CL, the post-processing apparatus 90 moves the laser head 91 to the position of the cutting line CL. , Correct the deviation.
  • the molding system 100 expands and deforms the metal pipe material 40 to perform high-pressure gas expansion molding.
  • a type of molding system 100 since it is necessary to expand the metal material at the time of molding, it is not possible to form a reference hole for clarifying the reference position in the pre-stage of the molding step.
  • the metal pipe material 40 can be easily positioned by inserting a positioning pin or the like into the reference hole, and the reference hole is also used for machining with the post-processing device 90.
  • the molded product 41 can be positioned.
  • high-pressure gas expansion molding if such a reference hole is formed in the metal pipe material 40, high-pressure gas leaks from the reference hole, and molding cannot be performed.
  • the molding system 100 is a molding system 100 that expands and deforms the metal pipe material 40 to perform molding, and is a molding device 1 that performs molding and a transport device that conveys the metal pipe material 40. If there is a heating device (pretreatment device) that transports the metal pipe material 40 to the molding device 1 while holding the metal pipe material 40 and performs pretreatment for molding, the metal pipe material 40 is provided. From the transfer process in which the metal pipe material 40 is conveyed to any of the devices 1, 60 by the transfer device to the processing process in any of the devices 1, 60. In between, the transfer device, and at least one of any of the devices 1, 60, continues to grip the metal pipe material 40.
  • pretreatment device heating device
  • the transfer device and At least one of any of the devices 1, 60 continues to grip the metal pipe material 40. That is, at least one of the transfer device 110B and the molding device 1 grips the metal pipe material 40 from the transfer process of being transferred to the molding device 1 by the transfer device 110B to the molding processing step of the molding device 1. Continue to do.
  • the heating device 60 is present, at least one of the transfer device 110A and the heating device 60 is used between the transfer step of being transferred to the heating device 60 by the transfer device 110A and the heating step of the heating device 60. Continues to grip the metal pipe material 40.
  • the molding system 100 can execute the processing process while maintaining the position of the metal pipe material 40 aligned. can. That is, it is possible to continuously restrain the metal pipe material 40 in the molding apparatus 1 and the heating apparatus 60 so that there is no positional deviation or phase shift, and to execute the molding treatment or the heat treatment. From the above, the accuracy of the product using the molded product 41 can be improved.
  • the molding system 100 further includes a positioning unit 50 for positioning the metal pipe material 40 as a part of the pretreatment device, and the transfer devices 110A and 110B grip the metal pipe material 40 in a state of being positioned by the positioning unit 50.
  • the metal pipe material 40 is held by the transfer devices 110A and 110B by the positioning unit 50, and the transfer devices 110A and 110B, the molding device 1, and the heating device 60 are used until molding is performed by the molding device 1. If present, it continues to be gripped by any of the heating devices 60. In this case, there is no positional deviation or phase shift of the metal pipe material 40 in the transfer process of the transfer device 110A, the heating process of the heating device 60, the transfer process of the transfer device 110B, and the molding process of the molding device 1. It is possible to keep restraining and guarantee the repeatability. Therefore, the molding system 100 can perform the molding process in the molding apparatus 1 while maintaining the state in which the metal pipe material 40 is aligned by the positioning portion 50.
  • the molding system 100 is a molding system 100 that expands and deforms the metal pipe material 40 to perform molding, and processes the molding apparatus 1 that performs molding and the molded product 41 molded by the molding apparatus 1.
  • a post-processing device 90 is provided, and the molding device 1 marks the molded product 41, and the post-processing device 90 detects the mark formed by the marking and corrects the processing position based on the marking position. Performs a calculation and performs a predetermined process.
  • the molding device 1 marks the molded product 41, and the post-processing device 90 detects the mark formed by the marking.
  • the molding apparatus 1 marks the molded product 41 after expansion and deformation.
  • the marking serves to mark a precise relative position to the product shape. Therefore, in the post-process of the molding step, the post-processing device 90 can perform highly accurate processing by using the information obtained by the marking. Further, when the post-processing device 90 performs reference hole and notch processing using the detection result of the marking, the same assembly process as the conventional car body assembly process can be used.
  • the molding apparatus 1 can perform molding while maintaining the positioning state in the positioning unit 50. Therefore, the molding apparatus 1 can perform marking on the molded product 41 in a state where the positional deviation and the phase deviation are suppressed. Therefore, the post-processing apparatus 90 can perform processing by using the position information of the marking written at an accurate relative position with respect to the mold forming surface. From the above, the accuracy of the product using the molded product 41 can be improved.
  • the post-processing apparatus 90 detects the mark, and based on the detection result, corrects the relative position of the processing based on the mark position marked in the accurate relative position with respect to the molded product 41, and performs a predetermined processing. conduct. As a result, the post-processing apparatus 90 can perform accurate processing based on the mark detection result.
  • the molding system is a molding system that expands and deforms a metal material to perform molding, and is a molding device that performs molding, a transport device that conveys the metal material, and post-processing that processes a molded product molded by the molding device.
  • the transport device includes an apparatus, and the transport device transports the metal material to the molding apparatus while holding the metal material, and if there is a pretreatment apparatus that performs pretreatment for molding, the pretreatment apparatus holds the metal material. From the transfer process in which the metal material is transferred to any device by the transfer device to the processing process in any device, the metal material is transferred to the transfer device and any device. Continued to be held on at least one side, the forming apparatus marks the molded product, and the post-processing apparatus detects the mark formed by the marking.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the pretreatment device does not have to exist on the upstream side of the molding device. That is, the heating device does not have to exist.
  • the molding apparatus has an electrode for energizing and heating.
  • a device other than the heating device may exist.
  • the transport device is not limited to robots and the like. That is, the transfer device may be any device that can transfer the metal pipe material while maintaining at least the position and phase.
  • the marking mechanism is not limited to the above-described embodiment.
  • marking is not performed at the time of molding, and after the molding is completed, the drive mechanism drives the pin to perform marking.
  • a drive mechanism may be omitted, and a configuration in which the pin always protrudes from the molding surface may be adopted. In this case, marking is performed at the same time that the metal pipe material comes into contact with the molded surface. If a drive mechanism is provided, marking can be performed after the product shape is frozen, which is less affected by cooling shrinkage and the like.
  • the post-processing device may detect the mark by a method other than shooting with a camera.
  • the post-processing apparatus may detect the mark by a contact sensor or the like.
  • a molding device that performs high-pressure gas expansion molding has been exemplified, but the molding method is not particularly limited as long as it is a molding method that performs molding by expansion deformation.
  • a molding method such as hydroforming may be adopted.
  • the processing unit is not limited to the post-processing apparatus, and an apparatus by another processing method may be adopted.
  • molding device 60 ... heating device (pretreatment device), 90 ... post-processing device, 91 ... laser head (processing section), 100 ... molding system, 110A, 110B, 110C, 110D ... transfer device.

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Abstract

成形システム（１００）は、金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、成形を行う成形装置（１）と、金属材料を搬送する少なくとも一つの搬送装置（１１０A－１１０Ｄ）と、を備え、搬送装置は、金属材料を保持した状態で成形装置（１）搬送し、且つ、成形の前処理を行う前処理装置（６０）が存在する場合は、搬送装置（１１０Ａ）は金属材料を保持した状態で前処理装置（６０）へ搬送し、搬送装置によって何れかの装置に金属材料が搬送される搬送工程から、何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。

Description

成形システム
　本発明の一態様は、成形システムに関する。
　従来、成形システムとして、特許文献１に記載されたものが知られている。この成形システムは、金属材料を加熱する加熱部と、加熱された金属材料に流体を供給する流体供給部と、加熱された金属材料を成形する成形金型と、を有する。成形装置は、加熱された金属材料に成形金型の成形面を接触させることで、金属材料の形状を成形面に対応する形状とする。
特開２００９－２２０１４１号公報
　ここで、上述の特許文献１に記載の成形システムは、金属材料を膨張変形させて成形を行うものである。このようなタイプの成形システムでは、成形時に金属材料を膨張させる必要があるため、成形工程の前段階において、基準位置を明確にするための基準穴を形成することができない。このような基準穴を設けることができない状況下でも、成形品を用いた製品の精度を向上することが求められる。
　本発明の一態様は、このような課題を解決するためになされたものであり、成形品を用いた製品の精度を向上できる成形システムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る成形システムは、金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、成形を行う成形装置と、金属材料を搬送する少なくとも一つの搬送装置と、を備え、搬送装置は、金属材料を保持した状態で成形装置へ搬送し、且つ、成形の前処理を行う前処理装置が存在する場合は、搬送装置は金属材料を保持した状態で前処理装置へ搬送し、搬送装置によって何れかの装置に金属材料が搬送される搬送工程から、何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。
　成形システムにおいて、搬送装置は、金属材料を保持した状態で成形装置へ搬送し、且つ、成形の前処理を行う前処理装置が存在する場合は、搬送装置は金属材料を保持した状態で前処理装置へ搬送する。これに対し、搬送装置によって何れかの装置に金属材料が搬送される搬送工程から、何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。すなわち、搬送装置によって成形装置に搬送される搬送工程から、成形装置での成形処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び成形装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。また、前処理装置が存在する場合、搬送装置によって前処理装置に搬送される搬送工程から、前処理装置での前処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び前処理装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。この場合、搬送工程の前段階で金属材料の位置決めが行われていた場合、成形システムは、金属材料の位置が合わせられた状態を維持しながら、処理工程を実行することができる。すなわち、成形装置や前処理装置での金属材料の位置ずれや位相ずれを抑制するように拘束し続け、成形処理や前処理を実行することが可能となる。以上より、成形品を用いた製品の精度を向上できる。
　成形システムは、前処理装置の一部に金属材料の位置決めを行う位置決め部を更に備え、搬送装置は、位置決め部において位置決めがなされた状態の金属材料を保持し、金属材料は、位置決め部で搬送装置に保持されてから、成形装置で成形が行われるまでの間、搬送装置、成形装置、及び前処理装置が存在する場合は当該前処理装置の何れかに保持され続けてよい。この場合、成形システムは、金属材料が位置決め部で位置が合わせられた状態を維持しながら、成形装置での成形処理を行うことができる。
　成形システムは、成形装置で成形された成形品の加工を行う後加工装置を更に備え、成形装置は、成形品に対してマーキングを行い、後加工装置は、マーキングによって形成されたマークを検出する。膨張変形を伴う成形工程の前段階で金属材料に基準穴などを形成することはできないが、ここでは、成形装置が、膨張変形後の成形品にマーキングを行っている。マーキングは製品形状に対して精密な相対位置を記す役割を果たす。従って、成形工程の後工程では、後加工装置が、マーキングによる情報を用いて、精度の良い加工を行うことができる。以上より、成形品を用いた製品の精度を向上できる。
　本発明の一態様に係る成形システムは、金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、成形を行う成形装置と、成形装置で成形された成形品の加工を行う後加工装置と、を備え、成形装置は、成形品に対してマーキングを行い、後加工装置は、マーキングによって形成されたマークを検出する。
　成形システムにおいて、成形装置は、成形品に対してマーキングを行い、後加工装置は、マーキングによって形成されたマークを検出する。膨張変形を伴う成形工程の前段階で金属材料に基準穴などを形成することはできないが、ここでは、成形装置が、膨張変形後の成形品にマーキングを行っている。マーキングは製品形状に対して精密な相対位置を記す役割を果たす。従って、成形工程の後工程では、後加工装置が、マーキングによる情報を用いて、精度の良い加工を行うことができる。以上より、成形品を用いた製品の精度を向上できる。
　後加工装置は、マークを検出し、当該検出結果に基づいて、成形品の加工の位置補正を行い、所定の加工を行ってよい。これにより、後加工装置は、マークの検出結果に基づいて、精度の良い加工を行うことができる。
　金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、成形を行う成形装置と、金属材料を搬送する少なくとも一つの搬送装置と、成形装置で成形された成形品の加工を行う後加工装置と、を備え、搬送装置は、金属材料を保持した状態で成形装置へ搬送し、且つ、成形の前処理を行う前処理装置が存在する場合は、搬送装置は金属材料を保持した状態で前処理装置へ搬送し、搬送装置によって何れかの装置に金属材料が搬送される搬送工程から、何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける、成形装置は、成形品に対してマーキングを行い、後加工装置は、マーキングによって形成されたマークを検出する。
　成形システムによれば、成形システムにおいて、搬送装置は、金属材料を保持した状態で成形装置へ搬送し、且つ、成形の前処理を行う前処理装置が存在する場合は、搬送装置は金属材料を保持した状態で前処理装置へ搬送する。これに対し、搬送装置によって何れかの装置に金属材料が搬送される搬送工程から、何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。すなわち、搬送装置によって成形装置に搬送される搬送工程から、成形装置での成形処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び成形装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。また、前処理装置が存在する場合、搬送装置によって前処理装置に搬送される搬送工程から、前処理装置での前処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び前処理装置の少なくとも一方が金属材料を保持し続ける。この場合、搬送工程の前段階で金属材料の位置決めが行われていた場合、成形システムは、金属材料の位置が合わせられた状態を維持しながら、処理工程を実行することができる。すなわち、成形装置や前処理装置での金属材料の位置ずれや位相ずれを抑制するように拘束し続け、成形処理や前処理を実行することが可能となる。以上より、成形品を用いた製品の精度を向上できる。また、成形システムにおいて、成形装置は、成形品に対してマーキングを行い、後加工装置は、マーキングによって形成されたマークを検出する。膨張変形を伴う成形工程の前段階で金属材料に基準穴などを形成することはできないが、ここでは、成形装置が、膨張変形後の成形品にマーキングを行っている。マーキングは製品形状に対して精密な相対位置を記す役割を果たす。従って、成形工程の後工程では、後加工装置が、マーキングによる情報を用いて、精度の良い加工を行うことができる。以上より、成形品を用いた製品の精度を向上できる。
　本発明の一態様によれば、成形品を用いた製品の精度を向上できる成形システムを提供することができる。
本実施形態に係る成形システムで用いられている成形装置の概略図である。 本実施形態に係る成形システムの構成を示す概念図の例である。 各装置における金属パイプ材料の保持状態を示す模式図である。 成形後の成形品の処理工程を示す模式図である。 成形装置のマーキング部を示す断面図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１は、本実施形態に係る成形システム１００で用いられている成形装置１の概略図である。図１に示すように、成形装置１は、加熱された金属材料を成形金型で成形する装置である。本実施形態では、成形装置１として、加熱された金属パイプ材料に流体を供給して成形金型の成形面に接触させることで成形及び焼き入れを行うＳＴＡＦ成形装置が採用されている。本実施形態では、成形装置１は、水平面上に設置される。成形装置１は、成形金型２と、駆動機構３と、保持部４と、流体供給部６と、冷却部７と、制御部８と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプ材料４０（金属材料）は、成形装置１での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料４０は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料４０が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向」と称する場合がある。
　成形金型２は、金属パイプ材料４０から製品を成形する型であり、上下方向に互いに対向する下側の金型１１及び上側の金型１２を備える。下側の金型１１及び上側の金型１２は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型１１及び上側の金型１２のそれぞれには、金属パイプ材料４０の成形面を有する凹部が設けられる。下側の金型１１と上側の金型１２は、互いに密接した状態（型閉状態）で、各々の凹部が金属パイプ材料を成形すべき目標形状の空間を形成する。従って、各々の凹部の表面が成形金型２の成形面となる。下側の金型１１は、ダイホルダ等を介して基台１３に固定される。上側の金型１２は、ダイホルダ等を介して駆動機構３のスライドに固定される。
　駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２の少なくとも一方を移動させる機構である。図１では、駆動機構３は、上側の金型１２のみを移動させる構成を有する。駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２同士が合わさるように上側の金型１２を移動させるスライド２１と、上記スライド２１を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ２２と、スライド２１を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ２３と、メインシリンダ２３に駆動力を付与する駆動源２４と、を備えている。
　保持部４は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に配置される金属パイプ材料４０を保持する機構である。保持部４は、成形金型２の長手方向における一端側にて金属パイプ材料４０を保持する保持部材２６及び保持部材２７と、長手方向の両側の保持部材２６及び保持部材２７は、金属パイプ材料４０の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料４０を保持する。なお、保持部材２６の上面及び保持部材２７の下面には、金属パイプ材料４０の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。保持部材２６及び保持部材２７には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。
　流体供給部６は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に保持された金属パイプ材料４０内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部６は、加熱されて高温状態となった金属パイプ材料４０に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料４０を膨張させる。流体供給部６は、成形金型２の長手方向の両端側に設けられる。流体供給部６は、金属パイプ材料４０の端部の開口部から当該金属パイプ材料４０の内部へ流体を供給するノズル３１と、ノズル３１を金属パイプ材料４０の開口部に対して進退移動させる駆動機構３２と、ノズル３１を介して金属パイプ材料４０内へ高圧の流体を供給する供給源３３と、を備える。駆動機構３２は、流体供給時及び排気時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部にシール性を確保した状態で密着させ、その他の時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部から離間させる。なお、流体供給部６は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部６は、金属パイプ材料４０を上下方向へ移動する機構を有する保持部４とともに、同一装置としても良い。この場合、流体供給部６を支持するベース部材３８と保持部４とを接続部材３９で接続して良い。
　冷却部７は、成形金型２を冷却する機構である。冷却部７は、成形金型２を冷却することで、膨張した金属パイプ材料４０が成形金型２の成形面と接触したときに、金属パイプ材料４０を急速に冷却することができる。冷却部７は、下側の金型１１及び上側の金型１２の内部に形成された流路３６と、流路３６へ冷却水を供給して循環させる水循環機構３７と、を備える。
　制御部８は、成形装置１全体を制御する装置である。制御部８は、駆動機構３、保持部４、流体供給部６、及び冷却部７を制御する。制御部８は、金属パイプ材料４０を成形金型２で成形する動作を繰り返し行う。
　具体的に、制御部８は、例えば、ロボットアーム等の搬送装置からの搬送タイミングを制御して、開いた状態の下側の金型１１及び上側の金型１２の間に金属パイプ材料４０を配置する。また、制御部８は、長手方向の両側の保持部材２６で金属パイプ材料４０を支持し、その後に保持部材２７を降ろして当該金属パイプ材料４０を挟むように、保持部４のアクチュエータ等を制御する。
　制御部８は、駆動機構３を制御して上側の金型１２を降ろして下側の金型１１に近接させ、成形金型２の型閉を行う。その一方、制御部８は、流体供給部６を制御して、ノズル３１で金属パイプ材料４０の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料４０が膨張して成形金型２の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料４０は、成形金型２の成形面の形状に沿うように成形される。なお、フランジ付きの金属パイプを形成する場合、下側の金型１１と上側の金型１２との間の隙間に金属パイプ材料４０の一部を進入させた後、更に型閉を行って、当該進入部を押しつぶしてフランジ部とする。金属パイプ材料４０が成形面に接触すると、冷却部７で冷却された成形金型２で急冷されることによって、金属パイプ材料４０の焼き入れが実施される。
　上述のように、成形装置１は、金属パイプ材料４０を膨張変形させて成形を行うものである。このため、成形装置１にて金属パイプ材料４０が膨張する前段階に、金属パイプ材料４０に穴をあけて流体が漏れる構造とすることができない。そのため、成形の前段階に、位置決め用の穴を金属パイプ材料４０に形成することができない。そのため、本実施形態に係る成形システム１００は、金属パイプ材料４０の位置決めをした状態で成形装置１での成形を行うための構造を備えている。
　図２は、本実施形態に係る成形システム１００の構成を示す概念図の例である。図２に示すように、成形システム１００は、金属パイプ材料準備エリアＥ１と、加熱エリアＥ２と、成形エリアＥ３と、集積エリアＥ４と、処理エリアＥ５と、加工エリアＥ６と、を備える。また、成形システム１００は、金属パイプ材料準備エリアＥ１の位置決め部５０と、加熱エリアＥ２の加熱装置６０と、成形エリアＥ３の成形装置１と、集積エリアＥ４の集積部７０と、処理エリアＥ５の検査装置８１、スケール除去装置８２、及び集積部８３と、加工エリアＥ６の後加工装置９０と、各エリアに配置された搬送装置１１０Ａ～１１０Ｄと、を備える。搬送装置１１０Ａ～１１０Ｄは、ロボット等の搬送装置によって構成される。
　金属パイプ材料準備エリアＥ１では、金属パイプ材料４０の準備が行われる。また、金属パイプ材料準備エリアＥ１では、図３（ａ）に示すような位置決め部５０によって、金属パイプ材料４０の位置決めが行われる。位置決め部５０は、例えば図３（ａ）に示すように、三点支持によって金属パイプ材料４０を位置決めする。すなわち、位置決め部５０は、金属パイプ材料４０の両端部を支持する支持部５１Ａ，５１Ｂと、金属パイプ材料４０の長手方向の中央位置を支持する支持部５１Ｃと、を備える。例えば、位置決め部５０は、支持部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにより、金属パイプ材料４０の位相を決めることができる。また、位置決め部５０では、金属パイプ材料４０の一方の端部を壁部５２に押し当てることで、長手方向の位置決めがされる。
　図２に戻り、位置決め部５０で位置決めされた金属パイプ材料４０は、搬送装置１１０Ａによって加熱エリアＥ２の加熱装置６０へ搬送される。加熱エリアＥ２では、加熱装置６０によって金属パイプ材料の加熱が行われる。加熱装置６０は、図３（ｃ）に示すように、電極６１，６２を二セット備えている。一方の電極６１，６２は、金属パイプ材料４０の一端部を挟み込んで把持する。他方の電極６１，６２は、金属パイプ材料４０の他端部を挟み込んで把持する。加熱装置６０は、電極６１，６２を介して金属パイプ材料４０へ通電することで当該金属パイプ材料４０を加熱する機構である。加熱装置６０は、一方の電極６１，６２と他方の電極６１，６２との間に高電流を流す。これにより、金属パイプ材料４０に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料４０自身の電気抵抗により、金属パイプ材料４０自体がジュール熱によって発熱する。
　図２に戻り、加熱装置６０で加熱された金属パイプ材料４０は、搬送装置１１０Ｂによって成形エリアＥ３の成形装置１へ搬送される。成形エリアＥ３では、成形装置１によって金属パイプ材料４０の成形が行われる。これにより、成形品４１が形成される（図４参照）。
　成形装置１で成形された成形品４１は、搬送装置１１０Ｃによって集積エリアＥ４の集積部７０に集積される。集積部７０は、複数の成形品４１を集積する装置である。図４（а）に示すように、集積部７０において、搬送装置１１０Ｃは、成形装置１で成形された成形品４１を把持し、集積台車７１に載せる。搬送装置１１０Ｃは、当該動作を繰り返すことで、集積台車７１に成形品４１を積み上げることで集積する。
　図２に戻り、作業者は、集積部７０において成形品４１が集積された集積台車７１を処理エリアＥ５の検査装置８１へ搬送する。検査装置８１は、成形品４１の検査を行う。検査装置８１は、成形品４１の形状などについて検査を行い、所定の基準を満たしていないものについては、エラー表示をする。次に、作業者は、合格した成形品４１をスケール除去装置８２へ搬送する。スケール除去装置８２は、成形時に成形品４１に発生した酸化スケールを除去する。スケール除去装置８２は、例えばショットブラストやウェットブラストによってスケールを除去する。作業者は、スケールが除去された成形品４１を集積部８３の集積台車に集積する。
　集積部８３の成形品４１は、搬送装置１１０Ｄによって加工エリアＥ６の後加工装置９０へ搬送される。加工エリアＥ６の後加工装置９０は、図２に示すように、レーザーを成形品４１に照射することで、穴あけ、切り欠き形成、及び切断などの加工を行う。図４（ｂ）（ｃ）に示すように、後加工装置９０は、レーザーヘッド９１（加工部）を備える。後加工装置９０は、レーザーヘッド９１から成形品４１に照射させながら、加工内容に応じて当該レーザーヘッド９１を移動させる。
　本実施形態に係る成形システム１００は、成形装置１で成形を行うまでの間に、位置決めが行われた金属パイプ材料４０の相対位置及び相対位相の変化が無いように拘束する機能を有する。
　具体的に、成形システム１００において、金属パイプ材料４０は、搬送装置１１０Ａ，１１０Ｂによって何れかの装置１，６０に金属パイプ材料４０が搬送される搬送工程から、何れかの装置１，６０での処理工程に至るまでの間において、搬送装置１１０Ａ，１１０Ｂ、及び何れかの装置１，６０の少なくとも一方に把持され続ける。金属パイプ材料４０は、位置決め部５０で搬送装置１１０Ａに把持されてから、成形装置１で成形が行われるまでの間、搬送装置１１０Ａ，１１０Ｂ、成形装置１、及び加熱装置６０の何れかに把持され続ける。
　より詳細には、図３（ｂ）に示すように、搬送装置１１０Ａは、位置決め部５０にて位置決めされた状態の金属パイプ材料４０を把持部材１０１，１０２で挟み込むことで、当該金属パイプ材料４０を把持する。このとき、搬送装置１１０Ａは、位置決め部５０上の金属パイプ材料４０を把持するとき、把持前後で把持部材１０１，１０２に対する金属パイプ材料４０の位置や角度がずれない構造とする。搬送装置１１０Ａは、金属パイプ材料４０を把持部材１０１，１０２で把持したまま、加熱装置６０へ搬送する。なお、搬送装置１１０Ａは、搬送中に金属パイプ材料４０の把持を解除したり、把持状態を変えたり（例えば把持する位置や角度の変更）しない。
　図３（ｃ）に示すように、搬送装置１１０Ａは、金属パイプ材料４０を把持したまま、加熱装置６０に対して位置決めを行う。このとき、搬送装置１１０Ａは、金属パイプ材料４０を把持している位置や角度などの情報に基づき、位置決めを行う。搬送装置１１０Ａの位置決めが完了したら、加熱装置６０は、金属パイプ材料４０の両端を電極６１，６２で把持する。図３（ｄ）に示すように、当該電極６１，６２で把持が完了したら、把持部１００Ａは、金属パイプ材料４０の把持を解除して、把持部材１０１，１０２を再び位置決め部５０へ戻す。
　次に、搬送装置１１０Ｂは、加熱後の金属パイプ材料４０を把持部材１０１，１０２で挟み込むことで、当該金属パイプ材料４０を把持する。このとき、搬送装置１１０Ｂは、加熱装置６０上の金属パイプ材料４０を把持前後で把持部材１０１，１０２に対する位置や角度がずれない構造とする。加熱装置６０は、搬送装置１１０Ｂによる把持が完了したら、電極６１，６２による把持を解除する。搬送装置１１０Ｂは、金属パイプ材料４０を把持部材１０１，１０２で把持したまま、成形装置１へ搬送する。なお、搬送装置１１０Ｂは、搬送中に金属パイプ材料４０の把持を解除したり、把持状態を変えたり（例えば把持する位置や角度の変更）しない。
　図３（ｅ）に示すように、搬送装置１１０Ｂは、金属パイプ材料４０を把持したまま、成形装置１に対して位置決めを行う。このとき、搬送装置１１０Ｂは、金属パイプ材料４０を把持前後で把持部材１０１，１０２に対する位置や角度がずれない構造とする。搬送装置１１０Ｂの位置決めが完了したら、成形装置１は、金属パイプ材料４０の両端を保持部材２６，２７で把持する。図３（ｆ）に示すように、当該把持が完了したら、把持部１００Ｂは、金属パイプ材料４０の把持を解除して、把持部材１０１，１０２を再び加熱装置６０側へ戻す。成形装置１に配置された金属パイプ材料４０は、成形後は成形品４１となる。
　また、成形装置１は、成形品４１に対してマーキングを行う。図５に示すように、成形装置１は、マーキング部１２０を有する。マーキング部１２０は、成形品４１の外周面にマーキングを行う。マーキング部１２０は、ピンで刻印する場合を例にとると、ピン１２１と、ピン支持機構１２２と、油圧室１２３と、作動油供給部１２４と、を備える。ピン１２１は、下型１１内に配置されており、上下方向に往復移動可能である。ピン１２１は、マーキングを行わないときは、成形面１１ａから突出しないように下型１１内に収容される。ピン１２１は、マーキングを行うときは、成形面１１ａから突出する。ピン支持機構１２２は、ピン１２１を下型１１内で支持する機構である。ピン支持機構１２２は、ピン１２１を上下方向に往復移動可能に支持する。また、ピン支持機構１２２は、バネ部材１２２ａを備えている。バネ部材１２２ａは、ピン１２１が成形面１１ａから突出した場合に、当該ピン１２１を元の位置に戻す方向へ弾性力を付与する。油圧室１２３は、下型１１内に形成された内部空間である。油圧室１２３には、ピン１２１の基端部が露出している。作動油供給部１２４は、油圧室１２３に作動油を供給する。
　これにより、作動油供給部１２４が油圧室１２３に作動油を供給したら、ピン１２１の基端部が圧力を受け、ピン１２１が成形面１１ａから突出する。これにより、成形品４１の外周面に窪み、または貫通穴によるマークが形成される。作動油が油圧室１２３から排出されると、ピン１２１の基端部に対する圧力が解除され、ピン１２１が元の位置に復帰する。なお、上述のような油圧機構は、下型１１内に内蔵される必要はなく、ダイホルダやプレス装置に内蔵されてもよい。なお、ピン１２１が成形面から突出してマーキングを行うタイミングは特に限定されない。ただし、ピン１２１は、成形が終わって、成形品４１の温度がある程度下がったタイミングでマーキングを行ってよい。この場合、加熱によって膨張していた成形品４１が冷却によって収縮した後に、マークを付すことができる。
　上述のマーキング部１２０は、成形装置１の成形時には、ピン１２１を下型１１内に収容しておく。マーキング部１２０は、成形が完了した後に、ピン１２１を成形面１１ａから突出させて、成形品４１にピン１２１を押し当てる。これにより、成形品４１にマークが付与される。マーキング部１２０は、例えば、下型１１のうち、成形品４１の両端部に該当する箇所や、成形品４１の中央位置に該当する箇所に設けられてよい。また、マーキング部１２０は、上型１２のうち、成形品４１の両端部に該当する箇所や、成形品４１の中央位置に該当する箇所に設けられてよい。ただし、マーキング部１２０の数、及び場所は特に限定されない。例えば、マーキング部１２０は、なるべく離れた位置を含めた二箇所以上であることが好ましい。また、マークは、座標が特定できる手段であれば何でもよく、例えば、ピンによる刻印の他、ケガキによる交差線でもよいし、穴あけでもよい。
　図４（ｂ）（ｃ）に示すように、後加工装置９０は、マーキングによって形成されたマークＭＫを検出する。また、後加工装置９０は、マークＭＫを検出し、当該検出結果に基づいて、レーザーヘッド９１と成形品４１との間の位置補正を行う。図４（ｂ）に示すように、後加工装置９０は、マークＭＫを検出する検出部９２を備える。検出部９２は、例えばカメラによって構成される。検出部９２は、撮影した画像に基づいて、マークＭＫの位置を検出する。そして、後加工装置９０は、検出したマークＭＫの位置に基づいて、プリセットされた加工作業軌跡と後加工装置９０内で把持されている成形品４１との相対ずれを演算し、加工作業軌跡の補正量を演算する。そして、図４（ｃ）に示すように、レーザーヘッド９１と切断ラインＣＬとの間にずれが生じている場合、後加工装置９０は、レーザーヘッド９１を切断ラインＣＬの位置まで移動させることにより、ずれを補正する。
　次に、本実施形態に係る成形システム１００の作用・効果について説明する。
　成形システム１００は、金属パイプ材料４０を膨張変形させて高圧気体膨張成形を行うものである。このようなタイプの成形システム１００では、成形時に金属材料を膨張させる必要があるため、成形工程の前段階において、基準位置を明確にするための基準穴を形成することができない。仮に、基準穴を設けることができれば、当該基準穴に位置決めピンなどを差し込むことで容易に金属パイプ材料４０の位置決めを行うことができ、後加工装置９０での加工においても、当該基準穴を用いて成形品４１の位置決めを行うことができる。しかし、高圧気体膨張成形では、このような基準穴が金属パイプ材料４０に形成されていては、当該基準穴から高圧の気体が漏れてしまい、成形を行うことができない。
　これに対し、本実施形態に係る成形システム１００は、金属パイプ材料４０を膨張変形させて成形を行う成形システム１００であって、成形を行う成形装置１と、金属パイプ材料４０を搬送する搬送装置と、を備え、搬送装置は、金属パイプ材料４０を把持した状態で成形装置１へ搬送し、且つ、成形の前処理を行う加熱装置（前処理装置）が存在する場合は、金属パイプ材料４０を把持した状態で加熱装置６０へ搬送し、搬送装置によって何れかの装置１，６０に金属パイプ材料４０が搬送される搬送工程から、何れかの装置１，６０での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置１，６０の少なくとも一方が金属パイプ材料４０を把持し続ける。
　成形システム１００において、搬送装置によって何れかの装置１，６０に金属パイプ材料４０が搬送される搬送工程から、何れかの装置１，６０での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置１，６０の少なくとも一方が金属パイプ材料４０を把持し続ける。すなわち、搬送装置１１０Ｂによって成形装置１に搬送される搬送工程から、成形装置１での成形処理工程に至るまでの間において、搬送装置１１０Ｂ、及び成形装置１の少なくとも一方が金属パイプ材料４０を把持し続ける。また、加熱装置６０が存在する場合、搬送装置１１０Ａによって加熱装置６０に搬送される搬送工程から、加熱装置６０での加熱工程に至るまでの間において、搬送装置１１０Ａ、及び加熱装置６０の少なくとも一方が金属パイプ材料４０を把持し続ける。この場合、搬送工程の前段階で金属パイプ材料４０の位置決めが行われていた場合、成形システム１００は、金属パイプ材料４０の位置が合わせられた状態を維持しながら、処理工程を実行することができる。すなわち、成形装置１や加熱装置６０での金属パイプ材料４０の位置ずれや位相ずれが無いように拘束し続け、成形処理や加熱処理を実行することが可能となる。以上より、成形品４１を用いた製品の精度を向上できる。
　成形システム１００は、前処理装置の一部に金属パイプ材料４０の位置決めを行う位置決め部５０を更に備え、搬送装置１１０Ａ，１１０Ｂは、位置決め部５０において位置決めがなされた状態の金属パイプ材料４０を把持し、金属パイプ材料４０は、位置決め部５０で搬送装置１１０Ａ，１１０Ｂに把持されてから、成形装置１で成形が行われるまでの間、搬送装置１１０Ａ，１１０Ｂ、成形装置１、及び加熱装置６０が存在する場合は当該加熱装置６０の何れかに把持され続ける。この場合、搬送装置１１０Ａでの搬送工程、加熱装置６０での加熱工程、搬送装置１１０Ｂでの搬送工程、及び成形装置１での成形工程において、金属パイプ材料４０の位置ずれ及び位相のずれが無いように拘束し続け、繰り返し精度を担保することができる。従って、成形システム１００は、金属パイプ材料４０が位置決め部５０で位置が合わせられた状態を維持しながら、成形装置１での成形処理を行うことができる。
　実施形態に係る成形システム１００は、金属パイプ材料４０を膨張変形させて成形を行う成形システム１００であって、成形を行う成形装置１と、成形装置１で成形された成形品４１の加工を行う後加工装置９０と、を備え、成形装置１は、成形品４１に対してマーキングを行い、後加工装置９０は、マーキングによって形成されたマークを検出して、マーキング位置を基準に加工位置の補正演算を行って、所定の加工を行う。
　成形システム１００において、成形装置１は、成形品４１に対してマーキングを行い、後加工装置９０は、マーキングによって形成されたマークを検出する。膨張変形を伴う成形工程の前段階で金属パイプ材料４０に基準穴などを形成することはできないが、ここでは、成形装置１が、膨張変形後の成形品４１にマーキングを行っている。マーキングは製品形状に対して精密な相対位置を記す役割を果たす。従って、成形工程の後工程では、後加工装置９０が、マーキングによる情報を用いて、精度の良い加工を行うことができる。また、後加工装置９０がマーキングの検出結果を用いて基準穴や切欠加工を行うことで、従来のカーボディーアセンブリー工程と同様の組立プロセスを利用することができる。特に本実施形態では、上述のように、成形装置１は、位置決め部５０での位置決め状態を維持しつつ、成形を行うことができる。そのため、成形装置１は、位置ずれ及び位相のずれが抑制された状態の成形品４１に対してマーキングを行うことができる。従って、後加工装置９０は、金型成形面に対して精確な相対位置に記されているマーキングの位置情報を用いて、加工を行うことができる。以上より、成形品４１を用いた製品の精度を向上できる。
　後加工装置９０は、マークを検出し、当該検出結果に基づいて、成形品４１に対する加工位置を精確なお相対位置に記されるマーク位置を基に加工の相対位置補正を行い、所定の加工を行う。これにより、後加工装置９０は、マークの検出結果に基づいて、精度の良い加工を行うことができる。
　成形システムは、金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、成形を行う成形装置と、金属材料を搬送する搬送装置と、成形装置で成形された成形品の加工を行う後加工装置と、を備え、搬送装置は、金属材料を保持した状態で成形装置へ搬送し、且つ、成形の前処理を行う前処理装置が存在する場合は、金属材料を保持した状態で前処理装置へ搬送し、金属材料は、搬送装置によって何れかの装置に金属材料が搬送される搬送工程から、何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、搬送装置、及び何れかの装置の少なくとも一方に保持され続け、成形装置は、成形品に対してマーキングを行い、後加工装置は、マーキングによって形成されたマークを検出する。
　この成形システムによれば、上述の成形システムと同趣旨の作用・効果を得ることができる。
　本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
　例えば、成形装置の上流側に、前処理装置が存在していなくともよい。すなわち、加熱装置は存在していなくともよい。この場合、成形装置が通電加熱用の電極を有する。また、前処理装置として、加熱装置以外の装置が存在してもよい。
　搬送装置は、ロボット等に限定されない。すなわち、搬送装置は、少なくとも位置と位相を維持した状態で金属パイプ材料を保持しながら搬送できるものであればよい。
　マーキングを行う機構は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、成形時はマーキングが行われず、成形が完了した後で、駆動機構がピンを駆動させて、マーキングを行っていた。しかし、このような駆動機構を省略し、成形面に常時、ピンが突き立っている構成が採用されてもよい。この場合、金属パイプ材料が成形面に接触すると同時にマーキングが行われる。なお、駆動機構を設ければ、冷却収縮などの影響が少ない製品形状凍結後にマーキングを施すことが可能となる。
　後加工装置は、カメラによる撮影以外の方法で、マークを検出してもよい。例えば、後加工装置は、接触センサなどによってマークを検出してもよい。
　例えば、成形装置として高圧気体膨張成形を行うものを例示したが、膨張変形によって成形を行う成形方法であれば、特に限定されない。例えばハイドロフォーミングなどによる成形方法が採用されてもよい。
　加工部は、後加工装置に限定されず、他の加工方法による装置が採用されてもよい。
　１…成形装置、６０…加熱装置（前処理装置）、９０…後加工装置、９１…レーザーヘッド（加工部）、１００…成形システム、１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ…搬送装置。
 

Claims (6)

  1. 　金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、
    　前記成形を行う成形装置と、
    　前記金属材料を搬送する少なくとも一つの搬送装置と、を備え、
    　前記搬送装置は、
    　　前記金属材料を保持した状態で前記成形装置へ搬送し、
    　　且つ、成形の前処理を行う前処理装置が存在する場合は、前記搬送装置は前記金属材料を保持した状態で前記前処理装置へ搬送し、
    　前記搬送装置によって何れかの装置に前記金属材料が搬送される搬送工程から、前記何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、前記搬送装置、及び前記何れかの装置の少なくとも一方が前記金属材料を保持し続ける、成形システム。
  2. 　前記前処理装置の一部に前記金属材料の位置決めを行う位置決め部を更に備え、
    　前記搬送装置は、前記位置決め部において位置決めがなされた状態の前記金属材料を保持し、
    　前記金属材料は、前記位置決め部で前記搬送装置に保持されてから、成形装置で前記成形が行われるまでの間、前記搬送装置、前記成形装置、及び前記前処理装置が存在する場合は当該前処理装置の何れかに保持され続ける、請求項１に記載の成形システム。
  3. 　前記成形装置で成形された成形品の加工を行う後加工装置を更に備え、
    　前記成形装置は、前記成形品に対してマーキングを行い、
    　前記後加工装置は、前記マーキングによって形成されたマークを検出する、請求項１又は２に記載の成形システム。
  4. 　金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、
    　前記成形を行う成形装置と、
    　前記成形装置で成形された成形品の加工を行う後加工装置と、を備え、
    　前記成形装置は、前記成形品に対してマーキングを行い、
    　前記後加工装置は、前記マーキングによって形成されたマークを検出する、成形システム。
  5. 　前記後加工装置は、前記マークを検出し、当該検出結果に基づいて、前記成形品の加工の位置補正を行い、所定の加工を行う、請求項４に記載の成形システム。
  6. 　金属材料を膨張変形させて成形を行う成形システムであって、
    　前記成形を行う成形装置と、
    　前記金属材料を搬送する少なくとも一つの搬送装置と、
    　前記成形装置で成形された成形品の加工を行う後加工装置と、を備え、
    　前記搬送装置は、
    　　前記金属材料を保持した状態で前記成形装置へ搬送し、
    　　且つ、成形の前処理を行う前処理装置が存在する場合は、前記搬送装置は前記金属材料を保持した状態で前記前処理装置へ搬送し、
    　前記搬送装置によって何れかの装置に前記金属材料が搬送される搬送工程から、前記何れかの装置での処理工程に至るまでの間において、前記搬送装置、及び前記何れかの装置の少なくとも一方が前記金属材料を保持し続ける、
    　前記成形装置は、前記成形品に対してマーキングを行い、
    　前記後加工装置は、前記マーキングによって形成されたマークを検出する、成形システム。
     
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