WO2023106184A1 - フローフォーミングシステム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a flow forming system and a method for manufacturing a molded product using a flow forming processing method. More specifically, the present invention relates to a flow forming system for processing a material such as metal into a cylindrical or disk shape and a method of manufacturing a molded product by the flow forming processing method.
- a light metal alloy automobile wheel is manufactured by temporarily molding a material such as molten metal by casting, then forging the disk portion, and manufacturing the rim portion by flow forming.
- a method of manufacture is disclosed.
- a temporary molded product obtained by casting is heated by a heating device before the flow forming process of the rim portion.
- a heating device used for flow-forming processing heating means using a large-sized heating furnace is widely used.
- heating with a large-sized heating furnace is not preferable because it causes an increase in carbon dioxide emissions, which causes global warming.
- an object of the present invention is to provide a flow forming system that can reduce the amount of carbon dioxide emitted during flow forming.
- the present inventors have found that by using a heating device that heats the material with a heating means that does not emit carbon dioxide, or by locally heating a part of the material, during flow forming processing
- the inventors have completed the present invention by discovering that a flow forming system can be provided that can suppress the amount of carbon dioxide to be discharged to a low level. That is, the present invention provides the following flow forming system and method for producing a molded article using the flow forming system.
- a flow forming system of the present invention for solving the above problems is a flow forming system for processing an aluminum material using a heating device and a flow forming device, wherein the heating device heats the aluminum material by a heating means that does not emit carbon dioxide. It is characterized by heating. According to this flow forming system, it is possible to provide a flow forming system that suppresses the emission of carbon dioxide by using a heating device that heats in a manner that does not emit carbon dioxide.
- the heating means that does not emit carbon dioxide uses at least one selected from electromagnetic induction heating, high-frequency heating, steam heating, fluidized bed heating, and light heating. It is characterized by According to one embodiment of this flow forming system, by using at least one of electromagnetic induction heating, high-frequency heating, steam heating or fluidized bed heating, and light heating, compared with heating means using a flame such as a burner, Therefore, it is possible to provide a flow forming system in which carbon dioxide emissions are suppressed.
- the heating device locally heats a portion of the metal material.
- this flow forming system by locally heating a part of the material, it is possible to selectively heat the part to be flow-formed, so that the entire material is heated by a large heating furnace. The amount of carbon dioxide emitted can be reduced compared to the case of heating. This makes it possible to provide a flow forming system that suppresses the emission of carbon dioxide.
- one embodiment of the flow forming system of the present invention is characterized in that the flow forming device and the heating device are integrated.
- this flow forming system by integrating the flow forming device and the heating device as one unit, the flow forming process can be performed immediately while the temperature of the metal material after heating is kept high. It becomes possible. As a result, the heating time of the metal material can be shortened to the necessary minimum, and the energy efficiency can be improved, so that a flow forming system capable of reducing carbon dioxide emissions can be provided.
- the heating time per molded article in the heating device is 10 times or less the flow forming processing time per molded article by the flow forming machine. characterized by according to one embodiment of this flow forming system, the number of materials waiting for preparation for flow forming processing in the heating device is heated by heating the number of materials corresponding to the processing speed of the flow forming device. can be reduced. In addition, since the scale of the heating device can be reduced, the time required to raise the temperature of the heating device can be shortened, and the device can be started in a short time from a stopped state. As a result, there is no need to continue operating the heating device when production is stopped during holidays, etc., so the energy efficiency of the entire flow forming system can be significantly improved.
- the heating device locally heats a part of the metal material.
- the heating device locally heats a part of the metal material.
- the flow forming system of the present invention by locally heating a part of the material, it is possible to selectively heat the part to be flow-formed, so that the entire material is heated by a large heating furnace. Carbon dioxide emissions can be reduced compared to the case. This makes it possible to provide a flow forming system that suppresses the emission of carbon dioxide.
- a method of manufacturing a molded product according to the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized by using the above flow forming system of the present invention. According to this method for manufacturing a molded product, it is possible to provide a method for manufacturing a molded product in which carbon dioxide emissions are suppressed.
- the molded product is a vehicle wheel.
- the raw material can be thinly molded by the flow forming process, so that a lightweight vehicle wheel can be manufactured.
- a flow forming system of the present invention for solving the above problems is a flow forming system having a heating device for heating a material and a forming machine for flow forming the material after heating,
- the heating time per molded article in the apparatus is characterized by being 10 times or less of the flow forming processing time per molded article by the flow forming machine.
- the number of materials waiting for preparation for flow forming processing in the heating device can be reduced by heating the number of materials according to the processing speed of the flow forming device with the heating device. can.
- the scale of the heating device can be reduced, the time required to raise the temperature of the heating device can be shortened, and the device can be started in a short time from a stopped state. As a result, there is no need to continue operating the heating device when production is stopped during holidays, etc., so the energy efficiency of the entire flow forming system can be greatly improved.
- FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a flow forming system in a first embodiment of the present invention
- FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing one embodiment of a flow forming system of the present invention
- FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a flow forming system in a first embodiment of the present invention
- FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing one embodiment of a flow forming system of the present invention
- FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing a flow forming system in a second embodiment of the invention
- 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a flow forming system of the present invention
- FIG. FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing a flow forming system in a third embodiment of the invention
- FIG. 11 is a schematic explanatory diagram showing the operation of the flow forming system in the fourth embodiment of the present invention
- (A) and (B) are schematic explanatory diagrams showing the operation of the flow forming system in the fifth and sixth embodiments of the present invention.
- (A) and (B) are schematic explanatory diagrams showing the operation of the flow forming system in the seventh and eighth embodiments of the present invention.
- FIG. 1 is a schematic illustration of a flow forming system 100 according to a first embodiment of the invention.
- the flow forming system 100 is configured by a heating device 20 for heating the material 10 and a flow forming device 30 for molding the heated material 10, as shown in FIG. Each configuration will be described in detail below.
- the raw material 10 is heated by a heating device 20 to be described later, and then molded into a molded product 40 by a flow forming device 30 . It is preferable that the material 10 is temporarily formed into a predetermined shape by casting or the like, and a part of the material is partially formed by flow forming.
- the material of the material 10 is preferably a material that can be deformed by pressing and is suitable for flow forming.
- Examples include metals such as iron and aluminum, and polymeric materials such as plastics. In particular, metals such as cast iron and aluminum are preferable.
- the material 10 temporarily formed by casting is relatively soft due to its coarse metallographic structure, and can be easily pressed by flow forming. Further, by pressing the material 10, the metal structure in the material 10 becomes denser, so that the strength of the material 10 is improved. Therefore, it is possible to obtain a molded product having a thin shape by flow forming, and a lightweight and high-strength molded product can be obtained.
- the heating device 20 heats the material 10 to a constant temperature.
- the heating device 20 may be of any type as long as it can heat the material 10, and various heat sources are conceivable.
- the heat source for heating is preferably a heating means that does not emit carbon dioxide in a factory or the like, for example, a heating means that heats using electric energy or steam energy, specifically electromagnetic induction heating, high frequency heating, Examples include steam heating, fluidized bed heating, and light heating.
- These heat sources for heating can reduce the amount of carbon dioxide emissions during the flow forming process.
- these heat sources for heating can reduce carbon dioxide emissions to almost zero in factories, etc. Compared to heating means that use flames such as gas burners, carbon dioxide emissions are low.
- a reduced flow forming system can be provided.
- heating means such as electromagnetic induction heating, high-frequency heating, steam heating, fluidized bed heating, and light heating as the heat source for heating
- only a part of the material may be heated by locally heating a part of the material. Therefore, there is an advantage that the heating time can be shortened and carbon dioxide is not emitted. Furthermore, deformation of the non-heated portion can be suppressed.
- aluminum has a smaller Young's modulus than steel, making it easy to flow-form even at relatively low temperatures. For this reason, flow forming is possible even with heating means such as electromagnetic induction heating, high-frequency heating, steam heating, fluidized bed heating, and light heating, instead of the gas furnace.
- the heating device 20 heats the metal material 10 to, for example, about 200 to 550°C, preferably 300°C or higher, more preferably 400°C or higher. According to this, since the material 10 becomes soft, it is easy to roll, and it is possible to reduce the molding defects of the molded product after the flow forming process, so that the yield can be improved.
- the heating device 20 of the flow forming apparatus 100 of the first embodiment includes a stage for setting the material 10 inside the housing, an elevating section 22 for moving up and down the stage, and heating the material 10.
- a cylindrical heat source for heating is provided as a heating unit 21 for heating.
- the heating unit 21 is provided on the top surface of the housing, and uses a heating heat source that does not emit carbon dioxide in a factory or the like.
- the material 10 is placed on the stage 23 , and when the stage 23 is raised by the lifting section 22 , it is placed inside the cylindrical heating section 21 . As shown in FIG. 3, for example, by arranging the material 10 cast in the shape of a vehicle wheel inside the heating portion 21, the rim portion 10A of the vehicle wheel can be locally heated.
- the heating unit that locally heats a part of the material heats the material by dividing it into a heating area and a non-heating area.
- a rim portion 10A around a material 10 (wheel) is used as a heating area
- a disc portion 10B is divided as a non-heating area and heated.
- a heating unit for heating the heating area for example, means for simultaneously heating the entire heating area as shown in FIG. 3 can be used.
- means for heating a part of the heating region may be used to heat the entire heating region while moving the material or the heating unit.
- the portion to be subjected to the flow forming process can be heated at the same time, so that the heating time per molded product can be shortened. If the heating time is shortened, it is possible to reduce the heating processing time (heating processing time/molding processing time) per molded product of the heating device with respect to the molding processing time per molded product of the flow forming device.
- the heating processing time (heating processing time/molding processing time) per molded product of the heating device with respect to the molding processing time per molded product of the flow forming device is not particularly limited, but is preferably 10 or less. . It is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and particularly preferably 1 or less. For example, in a conventional large-sized heating furnace, several tens of materials are heated at once. Therefore, if the flow forming device 30 is stopped due to trouble, several tens of materials must be reheated. , the heating time is long because it is necessary to heat several tens of materials, resulting in unnecessary consumption of carbon dioxide.
- the number of materials to be reheated can be reduced by reducing the heating time (heating time/molding time) per molded product in the heating device compared to the molding time per molded product in the flow forming equipment.
- the heating time heating time/molding time
- the entire heating area can be heated by moving the material or the heating part. According to this means, it is possible to perform heating and flow forming processing at the same time because it is possible to perform heating in a limited manner in accordance with the processing position of flow forming. Therefore, it is possible to further reduce heat loss due to heat dissipation.
- the flow forming device 30 rolls and shapes the raw material 10 heated by the heating device 20 by flow forming.
- the flow forming device 30 includes a mold 31 for molding the material 10 conveyed from the heating device 20, a clamp 33 for fixing the material to the mold 31, and the mold 31. and a drive unit (not shown) for rotating the mold 31, and a processing tool 34 for pressing the rotating material 10 against the mold 31 and molding it.
- a processing roller, a spatula, or the like can be used as the processing tool 34 for pressing the material 10 .
- the material 10 whose rim portion 10A is locally heated by the heating device 20 is placed in the mold 31, and then the presser 33 is lowered to move the material 10 to the mold. 31.
- the drive unit rotates the mold 31 and the material 10 around the axis of the main shaft 32 as the rotation axis, and the rim portion 10A is pressed against the mold 31 by the machining tool 34 for molding. It should be noted that the pressing operation on the machining tool 34 may be performed once or multiple times.
- conveying section 24 that conveys the material 10 from the heating device 20 to the flow forming device 30 may use known conveying means.
- Known conveying means include, for example, belt conveyors, conveying rails, robot arms, and the like.
- the flow forming system 100 may be configured by integrating the flow forming device 30 and the heating device 20 .
- the flow forming device 30 and the heating device 20 are integrated into one device, and the positional relationship between the flow forming device 30 and the heating device 20 is fixed. It is.
- the flow forming process can be performed immediately while the temperature of the raw material 10 after heating is kept high.
- the heating time of the material 10 can be shortened to the minimum required, it is possible to improve energy efficiency, thereby providing a flow forming system capable of reducing the amount of carbon dioxide emissions.
- the flow forming device 30 and the heating device 20 may be separated. If the flow forming device and the heating device are separately provided, the degree of freedom of arrangement in terms of space can be increased compared to the case where they are integrated.
- FIG. 4 is a schematic illustration of a second flow forming system 200 of the present invention.
- the flow forming system 200 is characterized by including a casting device 50, a cooling unit 60, and a cutting machine 70 in addition to the features of the flow forming system 100 in the first embodiment.
- a material 11 is cast by the casting device 50
- a material 12 is cooled by the cooling unit 60
- a material 10 is cut by the cutting machine 70 .
- the material 10, the heating device 20, the flow forming device 30, and the molded article 40 are the same as those of the first embodiment.
- the casting apparatus 50 casts the raw material 11 which is the original shape of the molded product 40 and the raw material 10 .
- the casting device 50 may be of any type as long as it can cast the material 11, and examples thereof include a casting furnace.
- a casting furnace performs casting by pouring a material such as molten metal into a mold and solidifying it. As a result, the material 11 is temporarily molded as a prototype of the shape of the molded product 40 .
- the cooling unit 60 cools the raw material 11 cast by the casting device 50 . If the shape of the raw material 11 cast by the casting apparatus 50 is different from the shape of the raw material 10 to be flow-formed, it must be formed by a cutting machine 70, which will be described later. Therefore, before cutting by the cutting machine 70, the cooling unit 60 cools to a temperature below a certain level.
- Any cooling unit 60 may be used as long as it can cool the material 11 .
- the material 11 may be naturally cooled by air by placing the materials 11 at regular intervals. According to this, since no special device is required, the cooling can be performed with simple equipment. Alternatively, the cooling may be performed by a device using cooling water or cooling gas. According to this, the material 11 can be cooled more quickly than natural cooling by air.
- the cutting machine 70 cuts the material 12 cooled by the cooling unit 60 into a shape of the material 10 suitable for flow forming.
- the cutting machine 70 may be of any type as long as it can cut the cooled material 12 into the shape of the material 10 .
- milling and lathe processing which is performed by rotating a cutting tool called a milling machine attached to a rotating shaft, a cylindrical workpiece is rotated and pressed against a blade-like tool called a bite fixed to the main shaft. Examples include lathe processing. If the cutting machine 70 is used for milling, the operator determines the machining conditions such as the position, feed, speed, and depth of cut of the tool, so that the material 10 and the molded product 40 can be finely finished with high quality. Become. Moreover, if the cutting machine 70 is a lathe, it becomes possible to improve productivity by automatic control by the machine.
- the material 10 suitable for flow forming may be cast without using the cutting machine 70.
- the cooling unit 60 and the cutting machine 70, which will be described later, become unnecessary, and production efficiency can be improved.
- FIG. 6 is a schematic illustration of a flow forming system 400 of the third embodiment.
- the flow forming system 400 is obtained by adding a heat retaining device 80 to the flow forming system 300 .
- the heat insulating device 80 is added, so that the raw material 10 cast by the casting device 50 in the shape of the base of the molded product can be kept warm by the heat insulating device 80. .
- the temperature of the high-temperature material 10 immediately after being cast by the casting apparatus 50 can be maintained by the heat retaining device 80, so the heating energy of the material 10 by the heating device 20 for performing the flow forming process is reduced. can do. Therefore, it is possible to greatly improve the energy efficiency of the entire flow forming system 400 .
- the heat retaining device 80 keeps the material 10 cast by the casting device 50 warm. Since the material 10 immediately after being cast by the casting apparatus 50 is in a high temperature state, it can be heated with less energy than when the material 10 is heated from room temperature to a temperature suitable for flow forming. can. As a result, the power of the heating device 20 can be reduced, and the energy efficiency of the flow forming system 400 as a whole can be improved.
- the heat retaining device 80 may be of any type as long as it can keep the material 10 cast by the casting device 50 warm.
- a flow forming system 500 of the fourth embodiment shows an example of arrangement of each device of the flow forming system 200 of the second embodiment.
- a robot arm R1 is arranged so as to be positioned in the center of these.
- the material 12 conveyed by the belt conveyor 90 can be conveyed to a plurality of cutting machines 70 by one robot arm R1, and the material 10 after cutting can be conveyed to the heating device 20.
- a robot arm R2 is arranged between the belt conveyor 91 and the heating device 20, and a robot arm R3 is arranged between the heating device 20 and the flow forming device 30 as well.
- the raw material 10 can be transferred from the heating device 20 to the flow forming device 30 according to the processing speed of the flow forming device 30 . Therefore, since the material can be transferred with a minimum number of robot arms, the space of the equipment can be saved.
- the raw material 11 is cast by the casting device 50 and then cooled to a certain temperature by the cooling section 60 .
- the material 12 after cooling is conveyed by the belt conveyor 90 to the vicinity of the robot arm R1.
- the robot arm R1 sequentially transports the material 12 to a plurality of cutting machines 70. As shown in FIG. Then, the robot arm R1 sequentially puts the material 10 formed by the cutting machine 70 into a shape suitable for the flow forming process onto the belt conveyor 91 .
- the material 10 conveyed to the vicinity of the heating device 20 by the belt conveyor 91 is sent to the heating device 20 by the robot arm R2 and heated by the heating device 20 .
- the robot arm R3 sends the heated material 10 to the flow forming device 30 in accordance with the processing speed of the flow forming device 30.
- a flow forming system 600 of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 8(A).
- a flow forming system 600 of the fifth embodiment shows an example of arrangement of each device of the flow forming system 300 or 400 .
- the robot arm R4 is arranged at the center of the casting device 50, the heating device 20 or the heat retaining device 80, and the flow forming device 30.
- the raw material 10 that has been cast into a shape suitable for the flow forming process in advance by the casting device 50 can be moved to the heat retaining device 80 or the heating device 20 and the flow forming device 30 by one robot arm R4. Therefore, the space of the equipment can be saved.
- the raw material 10 is cast by the casting device 50 .
- the material 10 is sent to the heat retaining device 80 or the heating device 20 by the robot arm R4.
- the robot arm R4 sends the material 10 from the heating device 20 to the flow forming device 30 in accordance with the processing speed of the flow forming device 30 .
- a flow forming system 700 which is a sixth embodiment, will be described with reference to FIG. 8(B).
- a flow forming system 700 of the sixth embodiment shows an example of arrangement of each device of the flow forming system 200 of the second embodiment.
- the robot arm R5 is arranged at the center of the cutting machine 70, the heating device 20 or the heat retaining device 80, and the flow forming device 30.
- FIG. 8 As a result, one robot arm R5 can move the material 10, which has been cut into a shape suitable for flow forming by the cutting machine 70, to the heating device 20 or the heat retaining device 80, and the flow forming device 30. space can be saved.
- the raw material 11 is cast by the casting device 50, and then cooled to a certain temperature by the cooling unit 60 to become the raw material 12.
- the material 12 is sent to a cutting machine 70 by a belt conveyor 92 and cut into a shape suitable for flow forming processing to be the material 10 .
- the material 10 is sent to the heating device 20 or the heat retaining device 80 by the robot arm R5.
- the robot arm R5 sends the material 10 from the heating device 20 to the flow forming device 30 in accordance with the processing speed of the flow forming device 30 .
- a flow forming system 800 according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. 9(A).
- a flow forming system 800 of the seventh embodiment shows an example of arrangement of each device of the flow forming system 300 . Specifically, it is characterized by disposing a movable robot arm R6 between the heating device 20 and the flow forming device 30. As shown in FIG. As a result, the raw material 10 that has been cast into a shape suitable for flow forming in advance by the casting device 50 can be moved from the heating device 20 to the flow forming device 30 by one robot arm R6. 30 and heating device 20 can be remotely located.
- the raw material 10 is cast by the casting device 50 .
- the material 10 is then sent to the heating device 20 .
- the raw material 10 is sent from the heating device 20 to the flow forming device 30 in accordance with the processing speed of the flow forming device 30.
- a flow forming system 900 of the eighth embodiment will be described with reference to FIG. 9(B).
- a flow forming system 900 of the eighth embodiment shows an example of arrangement of each device of the flow forming system 200 of the second embodiment. Specifically, it is characterized by disposing a movable robot arm R7 between the cutting machine 70, the heating device 20, and the flow forming device 30. As shown in FIG. As a result, the material 10 processed into a shape suitable for flow forming by the cutting machine 70 can be moved to the heating device 20 and the flow forming device 30 by one robot arm R7. can be reduced.
- the raw material 11 is cast by the casting device 50 .
- the material 12 is cooled to a certain temperature by the cooling unit 60 .
- the material 12 is sent to a cutting machine 70 by a belt conveyor 93 and cut into a shape suitable for flow forming to be the material 10 .
- the robot arm R7 between the cutting machine 70, the heating device 20, and the flow forming device 30 the material 10 is sent from the cutting machine 70 to the heating device 20, and the flow forming device 30
- the raw material 10 is sent from the heating device 20 to the flow forming device 30 according to the processing speed.
- the above embodiment shows an example of a flow forming system and a method of manufacturing a molded product using the flow forming system.
- the flow forming system according to the present invention and the method for manufacturing a molded product using the flow forming system are not limited to the above-described embodiments, and may be changed without changing the gist of the claims.
- the flow forming system of the present invention and the method for manufacturing a molded product using the flow forming system can be suitably used for manufacturing disk-shaped molded products such as vehicle wheels.
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Abstract
本発明の課題は、フローフォーミング加工する際に排出する二酸化炭素量を低く抑えることができるフローフォーミングシステムを提供することである。 上記課題を解決するため、本発明のフローフォーミングシステムは、加熱装置とフローフォーミング装置とを用いてアルミ素材を加工するフローフォーミングシステムにおいて、加熱装置は、二酸化炭素を排出しない加熱手段でアルミ素材を加熱することを特徴とする。これにより、フローフォーミング加工する際に排出する二酸化炭素量を低く抑えることができるフローフォーミングシステムを提供することができる。
Description
本発明は、フローフォーミングシステム及びフローフォーミング加工方法による成形品の製造方法に関するものである。更に詳しくは、金属等の素材を円柱状又は円盤状に加工するためのフローフォーミングシステム及びフローフォーミング加工方法による成形品の製造方法に関するものである。
現在、車両用ホイール等の円柱状又は円盤状の製品の製造方法において、フローフォーミング加工が広く用いられている。例えば、特許文献１には、溶融した金属等の素材を鋳造で仮成型した後、ディスク部を鍛造で、リム部をフローフォーミング加工で作製することを特徴とする、軽金属合金製自動車用ホイールの製造方法が開示されている。
特許文献１に記載された軽金属合金製自動車用ホイールの製造方法は、リム部のフローフォーミング加工の前に、鋳造により得られた仮成型品を加熱装置によって加熱するものである。
ここで、フロ－フォーミング加工する際に用いられる加熱装置は、大型の加熱炉による加熱手段が広く用いられている。しかし、大型の加熱炉による加熱は、地球温暖化の原因となる二酸化炭素排出量の増加を招くなど好ましくない。
ここで、フロ－フォーミング加工する際に用いられる加熱装置は、大型の加熱炉による加熱手段が広く用いられている。しかし、大型の加熱炉による加熱は、地球温暖化の原因となる二酸化炭素排出量の増加を招くなど好ましくない。
そこで、本発明の課題は、フローフォーミング加工する際に排出する二酸化炭素量を低く抑えることができるフローフォーミングシステムを提供することである。
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、二酸化炭素を排出しない加熱手段で素材を加熱する加熱装置を用いることや、素材の一部を局所的に加熱することにより、フローフォーミング加工する際に排出する二酸化炭素量を低く抑えることができるフローフォーミングシステムを提供することできることを見出して本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下のフローフォーミングシステム及びフローフォーミングシステムを用いた成形品の製造方法である。
すなわち、本発明は、以下のフローフォーミングシステム及びフローフォーミングシステムを用いた成形品の製造方法である。
上記課題を解決するための本発明のフローフォーミングシステムは、加熱装置とフローフォーミング装置とを用いてアルミ素材を加工するフローフォーミングシステムにおいて、加熱装置は、二酸化炭素を排出しない加熱手段でアルミ素材を加熱することを特徴とするものである。
このフローフォーミングシステムによれば、二酸化炭素を排出しない方法で加熱する加熱装置を用いることにより、二酸化炭素の排出を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
このフローフォーミングシステムによれば、二酸化炭素を排出しない方法で加熱する加熱装置を用いることにより、二酸化炭素の排出を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
また、本発明のフローフォーミングシステムの一実施態様としては、二酸化炭素を排出しない加熱手段は、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱から選択される少なくとも１つを使用することを特徴とするものである。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱又は流動層加熱、光加熱の少なくとも１つを使用することにより、バーナー等による炎を使用する加熱手段と比較して二酸化炭素の排出が抑えられたフローフォーミングシステムを提供することができる。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱又は流動層加熱、光加熱の少なくとも１つを使用することにより、バーナー等による炎を使用する加熱手段と比較して二酸化炭素の排出が抑えられたフローフォーミングシステムを提供することができる。
また、本発明のフローフォーミングシステムの一実施態様としては、加熱装置は、金属素材の一部を局所的に加熱することを特徴とする。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、素材の一部を局所的に加熱することで、フローフォーミング加工をする部分を選択的に加熱することができるため、大型の加熱炉により素材全体を加熱する場合と比較して、二酸化炭素の排出量を低下させることができる。これにより、二酸化炭素の排出を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、素材の一部を局所的に加熱することで、フローフォーミング加工をする部分を選択的に加熱することができるため、大型の加熱炉により素材全体を加熱する場合と比較して、二酸化炭素の排出量を低下させることができる。これにより、二酸化炭素の排出を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
また、本発明のフローフォーミングシステムの一実施態様としては、フローフォーミング装置と、加熱装置が一体であることを特徴とする。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、フローフォーミング装置と加熱装置が一つのユニットとして一体とすることにより、加熱後の金属素材の温度を高く保った状態で直ちにフローフォーミング加工を行うことが可能となる。これにより、金属素材の加熱時間が必要最低限に短縮され、エネルギー効率を高めることが可能となるため、二酸化炭素の排出量を削減可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、フローフォーミング装置と加熱装置が一つのユニットとして一体とすることにより、加熱後の金属素材の温度を高く保った状態で直ちにフローフォーミング加工を行うことが可能となる。これにより、金属素材の加熱時間が必要最低限に短縮され、エネルギー効率を高めることが可能となるため、二酸化炭素の排出量を削減可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。
また、本発明のフローフォーミングシステムの一実施態様としては、加熱装置における成形品1個当たりの加熱時間は、フローフォーミング加工機による成形品１個当たりのフローフォーミング加工時間の１０倍以下であることを特徴とする。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、フローフォーミング装置の加工速度に合わせた数の素材を加熱装置により加熱することで、加熱装置内でフローフォーミング加工の準備待ちを行っている素材の数を減らすことができる。また、これにより加熱装置の規模を小さくすることができるため、加熱装置の昇温にかかる時間を短縮でき、停止状態から短時間で起動することができる。そのため、休日中などに製造を停止する際に、加熱装置を稼働させ続ける必要がないため、フローフォーミングシステム全体のエネルギー効率を大幅に向上させることができる。
このフローフォーミングシステムの一実施態様によれば、フローフォーミング装置の加工速度に合わせた数の素材を加熱装置により加熱することで、加熱装置内でフローフォーミング加工の準備待ちを行っている素材の数を減らすことができる。また、これにより加熱装置の規模を小さくすることができるため、加熱装置の昇温にかかる時間を短縮でき、停止状態から短時間で起動することができる。そのため、休日中などに製造を停止する際に、加熱装置を稼働させ続ける必要がないため、フローフォーミングシステム全体のエネルギー効率を大幅に向上させることができる。
上記課題を解決するための本発明のフローフォーミングシステムとしては、加熱装置とフローフォーミング装置とを用いて金属素材を加工するフローフォーミングシステムにおいて、加熱装置は、金属素材の一部を局所的に加熱することを特徴とする。
従来の加熱装置では、大型の加熱炉で素材の全体を加熱するため、フローフォーミング加工しない部分まで加熱を行っていたため、エネルギー効率が悪いという問題がある。
本発明のフローフォーミングシステムによれば、素材の一部を局所的に加熱することで、フローフォーミング加工をする部分を選択的に加熱することができるため、大型の加熱炉により素材全体を加熱する場合と比較して、二酸化炭素の排出量を低下させることができる。これにより、二酸化炭素の排出を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
従来の加熱装置では、大型の加熱炉で素材の全体を加熱するため、フローフォーミング加工しない部分まで加熱を行っていたため、エネルギー効率が悪いという問題がある。
本発明のフローフォーミングシステムによれば、素材の一部を局所的に加熱することで、フローフォーミング加工をする部分を選択的に加熱することができるため、大型の加熱炉により素材全体を加熱する場合と比較して、二酸化炭素の排出量を低下させることができる。これにより、二酸化炭素の排出を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
上記課題を解決するための本発明の成形品の製造方法は、上記の本発明のフローフォーミングシステムを用いることを特徴とするものである。
この成形品の製造方法によれば、二酸化炭素の排出を抑えた成形品の製造方法を提供することができる。
この成形品の製造方法によれば、二酸化炭素の排出を抑えた成形品の製造方法を提供することができる。
また、本発明の成形品の製造方法の一実施態様としては、成形品は、車両用ホイールであることを特徴とするものである。
この成形品の製造方法によれば、フローフォーミング加工により素材を薄く成形することができるため、軽量の車両用ホイールを製造することができる。
この成形品の製造方法によれば、フローフォーミング加工により素材を薄く成形することができるため、軽量の車両用ホイールを製造することができる。
また、上記課題を解決するための本発明のフローフォーミングシステムとしては、素材を加熱する加熱装置と、加熱後の前記素材をフローフォーミング加工するフォーミング加工機を有するフローフォーミング加工システムであって、加熱装置における成形品１個当たりの加熱時間は、フローフォーミング加工機による成形品１個当たりのフローフォーミング加工時間の１０倍以下であることを特徴とする。
このフローフォーミングシステムによれば、フローフォーミング装置の加工速度に合わせた数の素材を加熱装置により加熱することで、加熱装置内でフローフォーミング加工の準備待ちを行っている素材の数を減らすことができる。また、これにより加熱装置の規模を小さくすることができるため、加熱装置の昇温にかかる時間を短縮でき、停止状態から短時間で起動することができる。そのため、休日中などに製造を停止する際に、加熱装置を稼働させ続ける必要がないため、フローフォーミングシステム全体のエネルギー効率を大幅に向上させることができる。
このフローフォーミングシステムによれば、フローフォーミング装置の加工速度に合わせた数の素材を加熱装置により加熱することで、加熱装置内でフローフォーミング加工の準備待ちを行っている素材の数を減らすことができる。また、これにより加熱装置の規模を小さくすることができるため、加熱装置の昇温にかかる時間を短縮でき、停止状態から短時間で起動することができる。そのため、休日中などに製造を停止する際に、加熱装置を稼働させ続ける必要がないため、フローフォーミングシステム全体のエネルギー効率を大幅に向上させることができる。
本発明によれば、フローフォーミング加工する際に排出する二酸化炭素量を低く抑えることができるフローフォーミングシステムを提供することができる。
以下、本発明に係るフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムによる成形品の製造方法の実施態様を詳細に説明する。また、本発明に係るフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムによる成形品の製造方法については、本発明に係るフローフォーミングシステムに係る説明に置き換えるものとする。
なお、実施態様に記載するフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムによる成形品の製造方法については、本発明に係るフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムによる成形品の製造方法を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。
なお、実施態様に記載するフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムによる成形品の製造方法については、本発明に係るフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムによる成形品の製造方法を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。
［第１の実施態様］
図１を参照し、本発明の第１の実施態様のフローフォーミングシステム１００について説明する。図１は、本発明の第１の実施態様のフローフォーミングシステム１００の概略説明図である。
図１を参照し、本発明の第１の実施態様のフローフォーミングシステム１００について説明する。図１は、本発明の第１の実施態様のフローフォーミングシステム１００の概略説明図である。
フローフォーミングシステム１００は、図１に示すように、素材１０を加熱する加熱装置２０、加熱された素材１０を成形するフローフォーミング装置３０によって構成され、成形品４０を製造するものである。
以下、各構成について詳細に説明する。
以下、各構成について詳細に説明する。
＜素材＞
素材１０は、後述する加熱装置２０によって加熱された後、フローフォーミング装置３０によって成形品４０へと成形されるものである。素材１０は、鋳造加工等により所定の形状に仮成型されたものであることが好ましく、フローフォーミング加工により素材の一部を部分的に成形するものである。
素材１０は、後述する加熱装置２０によって加熱された後、フローフォーミング装置３０によって成形品４０へと成形されるものである。素材１０は、鋳造加工等により所定の形状に仮成型されたものであることが好ましく、フローフォーミング加工により素材の一部を部分的に成形するものである。
素材１０の材質は、押圧により変形可能であり、フローフォーミング加工に適した材質が好ましい。例えば、鉄やアルミニウム等の金属や、プラスチックのような高分子素材などが挙げられる。特に、鋳造加工された鉄やアルミニウム等の金属が好ましい。鋳造加工により仮成型された素材１０は、金属組織の密度が粗いため比較的に柔らかく、フローフォーミングによる押圧加工が容易である。また、素材１０を押圧することにより、素材１０内の金属組織が密になるため、素材１０の強度が向上する。よって、フローフォーミング加工により成形品を薄い形状とすることが可能となり、軽量かつ高強度な成形品を得ることができる。
＜加熱装置＞
加熱装置２０は、素材１０を一定の温度に加熱するものである。加熱装置２０は、素材１０を加熱することができれば、どのようなものであっても良く様々な熱源が考えられる。加熱用熱源は、好ましくは工場等で二酸化炭素を排出しない加熱手段であり、例えば、電気エネルギー又は蒸気エネルギーを利用して加熱する加熱手段であり、具体的には、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱などが挙げられる。これらの加熱用熱源によれば、フローフォーミング加工時における二酸化炭素排出量を低減することができる。また、これらの加熱用熱源は、工場等で二酸化炭素排出量をほぼゼロまで低減することが可能であり、ガスバーナー等による炎を使用する加熱手段と比較しても、二酸化炭素の排出量を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
加熱装置２０は、素材１０を一定の温度に加熱するものである。加熱装置２０は、素材１０を加熱することができれば、どのようなものであっても良く様々な熱源が考えられる。加熱用熱源は、好ましくは工場等で二酸化炭素を排出しない加熱手段であり、例えば、電気エネルギー又は蒸気エネルギーを利用して加熱する加熱手段であり、具体的には、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱などが挙げられる。これらの加熱用熱源によれば、フローフォーミング加工時における二酸化炭素排出量を低減することができる。また、これらの加熱用熱源は、工場等で二酸化炭素排出量をほぼゼロまで低減することが可能であり、ガスバーナー等による炎を使用する加熱手段と比較しても、二酸化炭素の排出量を抑えたフローフォーミングシステムを提供することができる。
加熱用熱源を、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱等の加熱手段とし、素材の一部を局所的に加熱することで、素材の一部のみを加熱すればよいので、加熱時間を短縮できつつ、二酸化炭素を排出しないという利点がある。さらに、非加熱部分の変形を抑えることができる。
さらにアルミ素材は、鉄等と比較してヤング率が小さく、比較的低温でもフローフォーミングしやすい。このため、ガス炉ではなく電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱等の加熱手段であっても、フローオーフォーミングが可能となる。
さらにアルミ素材は、鉄等と比較してヤング率が小さく、比較的低温でもフローフォーミングしやすい。このため、ガス炉ではなく電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱等の加熱手段であっても、フローオーフォーミングが可能となる。
加熱装置２０は、金属による素材１０を、例えば、２００～５５０℃程度に加熱するものであり、好ましくは３００℃以上、より好ましくは４００℃以上まで加熱するものである。これによると、素材１０が柔らかくなるため圧延しやすく、フローフォーミング加工後の成形品の成形不良を減少させることができるため、歩留まりを向上させることができる。
図２に示すように、第１の実施態様のフローフォーミング装置１００の加熱装置２０は、筐体の内部に素材１０を設置するステージと、ステージを昇降する昇降部２２と、素材１０を加熱するための円筒形状の加熱用熱源を加熱部２１として備える。加熱部２１は、筐体の天面に設けられ、工場等で二酸化炭素を排出しない加熱用熱源が使用されている。
素材１０は、ステージ２３の上に設置され、昇降部２２によりステージ２３が上昇すると、円筒形状の加熱部２１の内側に配置される。図３に示すように、例えば、車両用ホイールの形状に鋳造された素材１０を加熱部２１の内側に配置することにより、車両用ホイールのリム部１０Ａを局所的に加熱することができる。
このように、素材の一部を局所的に加熱する加熱部は、素材を、加熱領域と非加熱領域に分けて加熱するものである。例えば、図３に示すように、素材１０（ホイール）の周囲のリム部１０Ａを加熱領域とし、ディスク部１０Ｂを非加熱領域として分けて加熱するものである。この加熱部によれば、加熱装置を小型化するため、加熱部の昇温時間が短縮でき、立ち上げ時のエネルギーを低減することができる。
加熱領域を加熱するための加熱部としては、例えば、図３に示すように加熱領域の全範囲を同時に加熱する手段が挙げられる。また、加熱領域の一部の範囲を加熱する手段を用いて、素材又は加熱部を移動させつつ、加熱領域の全範囲を加熱してもよい。
加熱領域の全範囲を同時に加熱する手段によれば、フローフォーミング加工を施す部分を同時に加熱することができるため、成形品一個あたりの加熱時間を短縮することができる。加熱時間を短縮すると、フローフォーミング装置の成形品一個あたりの成形加工時間に対する、加熱装置の成形品一個あたりの加熱加工時間（加熱加工時間／成形加工時間）を小さくすることが可能となる。
加熱領域の全範囲を同時に加熱する手段によれば、フローフォーミング加工を施す部分を同時に加熱することができるため、成形品一個あたりの加熱時間を短縮することができる。加熱時間を短縮すると、フローフォーミング装置の成形品一個あたりの成形加工時間に対する、加熱装置の成形品一個あたりの加熱加工時間（加熱加工時間／成形加工時間）を小さくすることが可能となる。
フローフォーミング装置の成形品一個あたりの成形加工時間に対する、加熱装置の成形品一個あたりの加熱加工時間（加熱加工時間／成形加工時間）は、特に制限されないが、好ましくは１０以下とすることができる。好ましくは５以下であり、より好ましくは３以下であり、特に好ましくは１以下である。
例えば、従来の大型の加熱炉では、数十個の素材を一度に加熱することから、フローフォーミング装置３０にトラブルが生じて停止した場合には、数十個の素材を再加熱することになり、その加熱時間も数十個の素材の加熱を行う必要から長時間に及ぶため、不要な二酸化炭素の消費が生じる。しかし、フローフォーミング装置の成形品一個あたりの成形加工時間に対する、加熱装置の成形品一個あたりの加熱加工時間（加熱加工時間／成形加工時間）を小さくすることにより、再加熱する素材の数を低減することが可能となり、すなわち、加熱装置における素材の在庫を極力減らすことが可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。
例えば、従来の大型の加熱炉では、数十個の素材を一度に加熱することから、フローフォーミング装置３０にトラブルが生じて停止した場合には、数十個の素材を再加熱することになり、その加熱時間も数十個の素材の加熱を行う必要から長時間に及ぶため、不要な二酸化炭素の消費が生じる。しかし、フローフォーミング装置の成形品一個あたりの成形加工時間に対する、加熱装置の成形品一個あたりの加熱加工時間（加熱加工時間／成形加工時間）を小さくすることにより、再加熱する素材の数を低減することが可能となり、すなわち、加熱装置における素材の在庫を極力減らすことが可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。
その他、レーザーやガスバーナーなどのように加熱領域の一部の範囲を加熱する手段の場合には、素材又は加熱部を移動することにより、加熱領域の全範囲を加熱することができる。この手段によれば、フローフォーミングの加工位置に合わせて限定的に加熱することができるため、加熱とフローフォーミング加工を同時に行うことが可能となる。よって、放熱による熱のロスを一層低減することが可能となる。
＜フローフォーミング装置＞
フローフォーミング装置３０は、加熱装置２０によって温められた素材１０を、フローフォーミング加工により圧延し成形するものである。図２に示すように、フローフォーミング装置３０は、加熱装置２０から搬送された素材１０を成形するための金型３１と、金型３１に素材を固定するための押え具３３と、金型３１と金型３１を回転するための駆動部（不図示）を連結する主軸３２と、回転する素材１０を金型３１に押圧して成形する加工用治工具３４を備える。なお、素材１０を押圧するための加工用治工具３４は、例えば、加工ローラーやへら等を使用することができる。
フローフォーミング装置３０は、加熱装置２０によって温められた素材１０を、フローフォーミング加工により圧延し成形するものである。図２に示すように、フローフォーミング装置３０は、加熱装置２０から搬送された素材１０を成形するための金型３１と、金型３１に素材を固定するための押え具３３と、金型３１と金型３１を回転するための駆動部（不図示）を連結する主軸３２と、回転する素材１０を金型３１に押圧して成形する加工用治工具３４を備える。なお、素材１０を押圧するための加工用治工具３４は、例えば、加工ローラーやへら等を使用することができる。
素材１０のフローフォーミング加工について詳述すると、加熱装置２０でリム部１０Ａを局所的に加熱された素材１０は、金型３１に設置され、次いで、押え具３３が下降し、素材１０を金型３１に固定する。
駆動部により、金型３１及び素材１０を、主軸３２の軸心を回転軸として回転させ、加工用治工具３４でリム部１０Ａを金型３１に押圧して成形する。なお、加工用治工具３４における押圧操作は、単数回でも複数回でもよい。
駆動部により、金型３１及び素材１０を、主軸３２の軸心を回転軸として回転させ、加工用治工具３４でリム部１０Ａを金型３１に押圧して成形する。なお、加工用治工具３４における押圧操作は、単数回でも複数回でもよい。
なお、加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に素材１０を搬送する搬送部２４は、公知の搬送手段を使用すればよい。公知の搬送手段としては、例えば、ベルトコンベア、搬送レール、ロボットアームなどが挙げられる。
＜フローフォーミングシステム＞
図２に示すように、フローフォーミングシステム１００は、フローフォーミング装置３０と、加熱装置２０を一体として構成してもよい。なお、「一体」とは、図２に示すように、一つの装置にフローフォーミング装置３０と加熱装置２０が組み込まれたものであり、フローフォーミング装置３０と加熱装置２０の位置関係が固定されたものである。
これにより、加熱後の素材１０の温度を高く保った状態で直ちにフローフォーミング加工を行うことが可能となる。また、素材１０の加熱時間を必要最低限に短縮することができるため、エネルギー効率を高めることが可能となり、ひいては、二酸化炭素の排出量を削減可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。
ただし、フローフォーミング装置３０と加熱装置２０とを別体としてもよい。フローフォーミング装置と加熱装置とを別体とすれば、一体とする場合と比較してスペース上の配置自由度を高めることができる。
図２に示すように、フローフォーミングシステム１００は、フローフォーミング装置３０と、加熱装置２０を一体として構成してもよい。なお、「一体」とは、図２に示すように、一つの装置にフローフォーミング装置３０と加熱装置２０が組み込まれたものであり、フローフォーミング装置３０と加熱装置２０の位置関係が固定されたものである。
これにより、加熱後の素材１０の温度を高く保った状態で直ちにフローフォーミング加工を行うことが可能となる。また、素材１０の加熱時間を必要最低限に短縮することができるため、エネルギー効率を高めることが可能となり、ひいては、二酸化炭素の排出量を削減可能なフローフォーミングシステムを提供することができる。
ただし、フローフォーミング装置３０と加熱装置２０とを別体としてもよい。フローフォーミング装置と加熱装置とを別体とすれば、一体とする場合と比較してスペース上の配置自由度を高めることができる。
［第２の実施態様］
図４を参照し、フローフォーミングシステム２００について説明する。図４は本発明の第２のフローフォーミングシステム２００の概略説明図である。
フローフォーミングシステム２００は、第１の実施態様におけるフローフォーミングシステム１００の特徴に加えて、鋳造装置５０、冷却部６０、切削加工機７０を備えていることを特徴とするものである。
なお、鋳造装置５０により鋳造されたものを素材１１、冷却部６０により冷却加工されたものを素材１２、切削加工機７０により切削加工されたものを素材１０とする。
なお、素材１０、加熱装置２０、フローフォーミング装置３０、成形品４０は第１の実施態様のものと同一である。
図４を参照し、フローフォーミングシステム２００について説明する。図４は本発明の第２のフローフォーミングシステム２００の概略説明図である。
フローフォーミングシステム２００は、第１の実施態様におけるフローフォーミングシステム１００の特徴に加えて、鋳造装置５０、冷却部６０、切削加工機７０を備えていることを特徴とするものである。
なお、鋳造装置５０により鋳造されたものを素材１１、冷却部６０により冷却加工されたものを素材１２、切削加工機７０により切削加工されたものを素材１０とする。
なお、素材１０、加熱装置２０、フローフォーミング装置３０、成形品４０は第１の実施態様のものと同一である。
＜鋳造装置＞
鋳造装置５０は、成形品４０及び素材１０の原形となる素材１１を鋳造するものである。鋳造装置５０は、素材１１を鋳造することができれば、どのようなものでもよく、例えば鋳造炉等が挙げられる。鋳造炉は、溶融した金属等の素材を鋳型に注ぎ、固めることで鋳造を行うものである。これにより、素材１１は、成形品４０の形状の原型として、仮成型される。
鋳造装置５０は、成形品４０及び素材１０の原形となる素材１１を鋳造するものである。鋳造装置５０は、素材１１を鋳造することができれば、どのようなものでもよく、例えば鋳造炉等が挙げられる。鋳造炉は、溶融した金属等の素材を鋳型に注ぎ、固めることで鋳造を行うものである。これにより、素材１１は、成形品４０の形状の原型として、仮成型される。
＜冷却部＞
冷却部６０は、鋳造装置５０によって鋳造された素材１１を冷却するものである。鋳造装置５０によって鋳造された素材１１の形状が、フローフォーミング加工を行う素材１０の形状と異なる場合には、後述する切削加工機７０によって成形する必要がある。そのため、切削加工機７０によって切削加工を行う前に、冷却部６０により一定以下の温度に冷却する。
冷却部６０は、鋳造装置５０によって鋳造された素材１１を冷却するものである。鋳造装置５０によって鋳造された素材１１の形状が、フローフォーミング加工を行う素材１０の形状と異なる場合には、後述する切削加工機７０によって成形する必要がある。そのため、切削加工機７０によって切削加工を行う前に、冷却部６０により一定以下の温度に冷却する。
冷却部６０は素材１１を冷却することができれば、どのようなものであってもよい。例えば、素材１１を一定の間隔に置くことで空気により自然冷却を行うものであってもよい。これによれば、特別な装置を必要としないため簡便な設備で冷却を行うことができる。また、冷却水や冷却ガスを用いる装置によって冷却を行ってもよい。これによれば、空気による自然冷却と比較して迅速に素材１１を冷却することができる。
＜切削加工機＞
切削加工機７０は、冷却部６０によって冷却された素材１２を、フローフォーミング加工を行うのに適した素材１０の形状に切削加工を行うものである。
切削加工機７０は、冷却された素材１２を、素材１０の形状に切削加工を行うことができればどのようなものであってもよい。例えば、回転軸に取り付けたフライス盤という切削工具を回転させて行うフライス加工や、旋盤加工は、円筒形状の工作物を回転させながら、主軸に固定したバイトという刃物状の工具に当てることによって加工する旋盤加工などが挙げられる。切削加工機７０をフライス加工とすると、工具の位置や送り、速度、切り込み量などの加工条件を作業者が判断してするため、素材１０及び成形品４０は微細かつ高品質な仕上がりが可能となる。
また、切削加工機７０を旋盤加工とすると、機械による自動制御により生産性を向上させることが可能となる。
切削加工機７０は、冷却部６０によって冷却された素材１２を、フローフォーミング加工を行うのに適した素材１０の形状に切削加工を行うものである。
切削加工機７０は、冷却された素材１２を、素材１０の形状に切削加工を行うことができればどのようなものであってもよい。例えば、回転軸に取り付けたフライス盤という切削工具を回転させて行うフライス加工や、旋盤加工は、円筒形状の工作物を回転させながら、主軸に固定したバイトという刃物状の工具に当てることによって加工する旋盤加工などが挙げられる。切削加工機７０をフライス加工とすると、工具の位置や送り、速度、切り込み量などの加工条件を作業者が判断してするため、素材１０及び成形品４０は微細かつ高品質な仕上がりが可能となる。
また、切削加工機７０を旋盤加工とすると、機械による自動制御により生産性を向上させることが可能となる。
なお、図５に示すフローフォーミングシステム３００のように、鋳造方法によっては、切削加工機７０を介さずに、フローフォーミング加工に適した素材１０を鋳造してもよい。これにより、後述する冷却部６０、切削加工機７０は不要となり、生産効率を上げることが可能となる。
［第３の実施態様］
図６を参照し、第３の実施態様のフローフォーミングシステム４００について説明する。
図６は、第３の実施態様のフローフォーミングシステム４００の概略説明図である。フローフォーミングシステム４００は、フローフォーミングシステム３００に保温装置８０を追加したものである。
第３の実施態様のフローフォーミングシステム４００は、保温装置８０が追加されることにより、鋳造装置５０によって成形品の基礎となる形状で鋳造された素材１０を、保温装置８０によって保温することができる。これにより、鋳造装置５０によって鋳造された直後の高温の素材１０を、保温装置８０により温度を保つことが可能となるため、フローフォーミング加工を行うための加熱装置２０による素材１０の加熱エネルギーを低減することができる。よって、フローフォーミングシステム４００全体のエネルギー効率を大きく向上させることが可能となる。
図６を参照し、第３の実施態様のフローフォーミングシステム４００について説明する。
図６は、第３の実施態様のフローフォーミングシステム４００の概略説明図である。フローフォーミングシステム４００は、フローフォーミングシステム３００に保温装置８０を追加したものである。
第３の実施態様のフローフォーミングシステム４００は、保温装置８０が追加されることにより、鋳造装置５０によって成形品の基礎となる形状で鋳造された素材１０を、保温装置８０によって保温することができる。これにより、鋳造装置５０によって鋳造された直後の高温の素材１０を、保温装置８０により温度を保つことが可能となるため、フローフォーミング加工を行うための加熱装置２０による素材１０の加熱エネルギーを低減することができる。よって、フローフォーミングシステム４００全体のエネルギー効率を大きく向上させることが可能となる。
＜保温装置＞
保温装置８０は、鋳造装置５０によって鋳造された素材１０を保温するものである。鋳造装置５０によって鋳造された直後の素材１０は、高温状態であるため、素材１０を常温からフローフォーミング加工を行うのに適した温度まで加熱する場合と比較して、少ないエネルギーで加熱することができる。これにより、加熱装置２０を低出力化することが可能となり、フローフォーミングシステム４００全体のエネルギー効率を向上することができる。
保温装置８０は、鋳造装置５０によって鋳造された素材１０を保温することができればどのようなものであってもよい。
保温装置８０は、鋳造装置５０によって鋳造された素材１０を保温するものである。鋳造装置５０によって鋳造された直後の素材１０は、高温状態であるため、素材１０を常温からフローフォーミング加工を行うのに適した温度まで加熱する場合と比較して、少ないエネルギーで加熱することができる。これにより、加熱装置２０を低出力化することが可能となり、フローフォーミングシステム４００全体のエネルギー効率を向上することができる。
保温装置８０は、鋳造装置５０によって鋳造された素材１０を保温することができればどのようなものであってもよい。
［第４の実施態様］
図７を参照し、第４の実施態様であるフローフォーミングシステム５００について説明する。第４の実施態様であるフローフォーミングシステム５００は、第２の実施態様であるフローフォーミングシステム２００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、複数の切削加工機７０と、冷却部６０から切削加工機７０まで素材１２を運ぶベルトコンベア９０と、切削加工機７０から加熱装置２０まで素材１０を運ぶベルトコンベア９１を備え、これらの中心に位置するようにロボットアームＲ１を配置している。これにより、ベルトコンベア９０により搬送された素材１２を、一台のロボットアームＲ１で複数の切削加工機７０へ運び、切削加工後の素材１０を加熱装置２０へ運ぶことができる。
図７を参照し、第４の実施態様であるフローフォーミングシステム５００について説明する。第４の実施態様であるフローフォーミングシステム５００は、第２の実施態様であるフローフォーミングシステム２００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、複数の切削加工機７０と、冷却部６０から切削加工機７０まで素材１２を運ぶベルトコンベア９０と、切削加工機７０から加熱装置２０まで素材１０を運ぶベルトコンベア９１を備え、これらの中心に位置するようにロボットアームＲ１を配置している。これにより、ベルトコンベア９０により搬送された素材１２を、一台のロボットアームＲ１で複数の切削加工機７０へ運び、切削加工後の素材１０を加熱装置２０へ運ぶことができる。
また、ベルトコンベア９１と加熱装置２０の間にはロボットアームＲ２が配置されており、加熱装置２０とフローフォーミング装置３０の間にもロボットアームＲ３が配置されている。これにより、フローフォーミング装置３０の加工速度に合わせて、加熱装置２０からフローフォーミング装置３０へ素材１０を運ぶことができる。
よって、最小限のロボットアームで素材の受け渡しを行うことができるため、設備を省スペース化することができる。
よって、最小限のロボットアームで素材の受け渡しを行うことができるため、設備を省スペース化することができる。
フローフォーミングシステム５００の動作について説明すると、初めに、鋳造装置５０で素材１１が鋳造され、その後、冷却部６０で一定の温度まで冷却される。次に、冷却後の素材１２はベルトコンベア９０によって、ロボットアームＲ１の近傍に運ばれる。ロボットアームＲ１は素材１２を順次、複数の切削加工機７０に運ぶ。そして、ロボットアームＲ１は順次、切削加工機７０によってフローフォーミング加工に適した形状に成形された素材１０をベルトコンベア９１の上に乗せる。ベルトコンベア９１により加熱装置２０の近傍に搬送された素材１０は、ロボットアームＲ２により加熱装置２０へ送り、加熱装置２０で加熱する。ロボットアームＲ３は、フローフォーミング装置３０の加工速度に合わせて、加熱された素材１０をフローフォーミング装置３０に送る。
［第５の実施態様］
図８（Ａ）を参照し、第５の実施態様であるフローフォーミングシステム６００について説明する。第５の実施態様であるフローフォーミングシステム６００は、フローフォーミングシステム３００又は４００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、鋳造装置５０と、加熱装置２０又は保温装置８０と、フローフォーミング装置３０の中心にロボットアームＲ４を配置することを特徴とするものである。
これにより、一台のロボットアームＲ４で、鋳造装置５０で予めフローフォーミング加工に適した形状に鋳造された素材１０を、保温装置８０又は加熱装置２０、及びフローフォーミング装置３０へそれぞれ移動させることができるため、設備を省スペース化することができる。
図８（Ａ）を参照し、第５の実施態様であるフローフォーミングシステム６００について説明する。第５の実施態様であるフローフォーミングシステム６００は、フローフォーミングシステム３００又は４００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、鋳造装置５０と、加熱装置２０又は保温装置８０と、フローフォーミング装置３０の中心にロボットアームＲ４を配置することを特徴とするものである。
これにより、一台のロボットアームＲ４で、鋳造装置５０で予めフローフォーミング加工に適した形状に鋳造された素材１０を、保温装置８０又は加熱装置２０、及びフローフォーミング装置３０へそれぞれ移動させることができるため、設備を省スペース化することができる。
次に、フローフォーミングシステム６００の動作について説明すると、初めに、鋳造装置５０によって、素材１０が鋳造される。次にロボットアームＲ４によって、素材１０が保温装置８０又は加熱装置２０へ送られる。その後、ロボットアームＲ４は、フローフォーミング装置３０の加工速度に合わせて、素材１０を加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に送る。
［第６の実施態様］
図８（Ｂ）を参照し、第６の実施態様であるフローフォーミングシステム７００について説明する。第６の実施態様であるフローフォーミングシステム７００は、第２の実施態様であるフローフォーミングシステム２００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、切削加工機７０と、加熱装置２０又は保温装置８０と、フローフォーミング装置３０の中心にロボットアームＲ５を配置することを特徴とするものである。
これにより、一台のロボットアームＲ５で、切削加工機７０でフローフォーミング加工に適した形状に切削加工された素材１０を、加熱装置２０又は保温装置８０、及びフローフォーミング装置３０へそれぞれ移動させることができるため設備を省スペース化することができる。
図８（Ｂ）を参照し、第６の実施態様であるフローフォーミングシステム７００について説明する。第６の実施態様であるフローフォーミングシステム７００は、第２の実施態様であるフローフォーミングシステム２００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、切削加工機７０と、加熱装置２０又は保温装置８０と、フローフォーミング装置３０の中心にロボットアームＲ５を配置することを特徴とするものである。
これにより、一台のロボットアームＲ５で、切削加工機７０でフローフォーミング加工に適した形状に切削加工された素材１０を、加熱装置２０又は保温装置８０、及びフローフォーミング装置３０へそれぞれ移動させることができるため設備を省スペース化することができる。
次に、フローフォーミングシステム７００の動作について説明すると、初めに、鋳造装置５０によって、素材１１が鋳造され、その後、冷却部６０によって一定の温度まで冷却され素材１２となる。その後、素材１２はベルトコンベア９２によって切削加工機７０に送られてフローフォーミング加工に適した形状に切削加工され素材１０となる。そして、ロボットアームＲ５によって、素材１０は、加熱装置２０又は保温装置８０へ送られる。その後、ロボットアームＲ５は、フローフォーミング装置３０の加工速度に合わせて、素材１０を加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に送る。
［第７の実施態様］
図９（Ａ）を参照し、第７の実施態様であるフローフォーミングシステム８００について説明する。第７の実施態様であるフローフォーミングシステム８００は、フローフォーミングシステム３００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、加熱装置２０とフローフォーミング装置３０の間を、移動可能なロボットアームＲ６を配置することを特徴とするものである。
これにより、鋳造装置５０で予めフローフォーミング加工に適した形状に鋳造された素材１０を、一台のロボットアームＲ６で、加熱装置２０からフローフォーミング装置３０へ移動させることができるため、フローフォーミング装置３０と加熱装置２０を遠方に配置することができる。
図９（Ａ）を参照し、第７の実施態様であるフローフォーミングシステム８００について説明する。第７の実施態様であるフローフォーミングシステム８００は、フローフォーミングシステム３００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、加熱装置２０とフローフォーミング装置３０の間を、移動可能なロボットアームＲ６を配置することを特徴とするものである。
これにより、鋳造装置５０で予めフローフォーミング加工に適した形状に鋳造された素材１０を、一台のロボットアームＲ６で、加熱装置２０からフローフォーミング装置３０へ移動させることができるため、フローフォーミング装置３０と加熱装置２０を遠方に配置することができる。
次に、フローフォーミングシステム８００の動作を説明すると、初めに、鋳造装置５０によって、素材１０が鋳造される。次に素材１０は加熱装置２０へ送られる。そして、ロボットアームＲ６が加熱装置２０とフローフォーミング装置３０の間を移動することによって、フローフォーミング装置３０の加工速度に合わせて、素材１０を加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に送る。
［第８の実施態様］
図９（Ｂ）を参照し、第８の実施態様であるフローフォーミングシステム９００について説明する。第８の実施態様であるフローフォーミングシステム９００は、第２の実施態様であるフローフォーミングシステム２００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、切削加工機７０と、加熱装置２０と、フローフォーミング装置３０の間を、移動可能なロボットアームＲ７を配置することを特徴とするものである。
これにより、切削加工機７０によりフローフォーミング加工に適した形状に加工された素材１０を、一台のロボットアームＲ７で、加熱装置２０及びフローフォーミング装置３０へ移動させることができるため搬送設備の点数を低減することができる。
図９（Ｂ）を参照し、第８の実施態様であるフローフォーミングシステム９００について説明する。第８の実施態様であるフローフォーミングシステム９００は、第２の実施態様であるフローフォーミングシステム２００の各装置の配置の一例を示したものである。
具体的には、切削加工機７０と、加熱装置２０と、フローフォーミング装置３０の間を、移動可能なロボットアームＲ７を配置することを特徴とするものである。
これにより、切削加工機７０によりフローフォーミング加工に適した形状に加工された素材１０を、一台のロボットアームＲ７で、加熱装置２０及びフローフォーミング装置３０へ移動させることができるため搬送設備の点数を低減することができる。
次に、フローフォーミングシステム９００の動作について説明すると、初めに、鋳造装置５０によって、素材１１が鋳造される。その後、冷却部６０によって一定の温度まで冷却され素材１２となる。その後、素材１２はベルトコンベア９３によって切削加工機７０に送られフローフォーミング加工に適した形状に切削加工され素材１０となる。そして、ロボットアームＲ７が切削加工機７０と、加熱装置２０と、フローフォーミング装置３０の間を移動することによって、素材１０を、切削加工機７０から加熱装置２０へ送り、そしてフローフォーミング装置３０の加工速度に合わせて、素材１０を加熱装置２０からフローフォーミング装置３０に送る。
なお、上述した実施態様は、フローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムを用いた成形品の製造方法の一例を示すものである。本発明に係るフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムを用いた成形品の製造方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変更してもよい。
本発明のフローフォーミングシステム、フローフォーミングシステムを用いた成形品の製造方法は、車両用ホイール等の円盤状の成形品の製造に好適に用いることができる。
１０，１１，１２…素材、１０Ａ…リム部、１０Ｂ…ディスク部、２０…加熱装置、２１…加熱部、２２…昇降部、２３…ステージ、２４…搬送部、３０…フローフォーミング装置、３１…金型、３２…主軸、３３…押え具、３４…加工用治工具、４０…成形品、５０…鋳造装置、６０…冷却部、７０…切削加工機、８０…保温装置、９０，９１，９２，９３…ベルトコンベア、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６、Ｒ７…ロボットアーム、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００…フローフォーミングシステム。
Claims (9)
- 加熱装置とフローフォーミング装置とを用いてアルミ素材を加工するフローフォーミングシステムにおいて、
前記加熱装置は、二酸化炭素を排出しない加熱手段でアルミ素材を加熱することを特徴とする、フローフォーミングシステム。 - 前記二酸化炭素を排出しない加熱手段は、電磁誘導加熱、高周波加熱、蒸気加熱、流動層加熱、光加熱から選択される少なくとも１つを使用することを特徴とする、請求項１に記載のフローフォーミングシステム。
- 前記加熱装置は、前記金属素材の一部を局所的に加熱することを特徴とする、請求項１又は２に記載のフローフォーミングシステム。
- 前記フローフォーミング装置と、前記加熱装置が一体であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のフローフォーミングシステム。
- 前記加熱装置における成形品1個当たりの加熱時間は、前記フローフォーミング加工機による成形品1個当たりのフローフォーミング加工時間の１０倍以下であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のフローフォーミングシステム。
- 加熱装置とフローフォーミング装置とを用いて金属素材を加工するフローフォーミングシステムにおいて、
前記加熱装置は、前記金属素材の一部を局所的に加熱することを特徴とする、フローフォーミングシステム。 - 請求項１～５のいずれか一項に記載のフローフォーミングシステムを用いることを特徴とする、成形品の製造方法。
- 前記成形品は、車両用ホイールであることを特徴とする、請求項６に記載の成形品の製造方法。
- 素材を加熱する加熱装置と、加熱後の前記素材をフローフォーミング加工するフォーミング加工機を有するフローフォーミング加工システムであって、
前記加熱装置における成形品１個当たりの加熱時間は、前記フローフォーミング加工機による成形品１個当たりのフローフォーミング加工時間の１０倍以下であることを特徴とする、フローフォーミングシステム。
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|---|---|
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2022
- 2022-11-30 WO PCT/JP2022/044298 patent/WO2023106184A1/ja unknown
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