CN110014066A - 成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够实现小型化的成型装置。成型装置(10)使金属管材料(14)在彼此成对的模具即上型(12)与下型(11)之间加热膨胀从而成型出金属管，该成型装置具备：上侧电极(17、18)以及下侧电极(17、18)，其分别从上下方向夹住金属管材料(14)的两侧端部并且用于对金属管材料(14)进行加热；以及母线(52)，其与下侧电极(17、18)连接并且用于供给来自电源(51)的电力。所述成型装置不需要与上侧电极(17、18)连接的母线(52)，能够减少整个该母线所占区域，从而能够实现成型装置(10)的小型化。

Description

成型装置

本申请是申请日为2016年03月25日、申请号为201680018282.5、名称为“成型装置”的国际发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种成型装置。

背景技术

以往，作为成型出具有管部以及凸缘部的金属管的成型装置，例如已知有专利文献1所示的成型装置。该专利文献1所记载的成型装置具备：彼此成对的上型及下型；向保持于上型与下型之间且被加热的金属管材料内供给气体的气体供给部。通过使上述上型及下型合拢，形成成型出管部的第1型腔部(主型腔)以及与第1型腔部连通且成型出凸缘部的第2型腔部(副型腔)。而且，在该成型装置中，使模具闭模的同时向金属管材料内供给气体而使该金属管材料膨胀，由此，能够同时成型上述管部和上述凸缘部。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-000654号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

在上述成型装置中，通过从上下方向保持金属管材料的两侧端部的电极，对该金属管材料进行通电加热。该电极分别以能够沿着上下方向移动的方式配置于上型的端部旁以及下型的端部旁。一侧的上下电极分别与电源的正极连接，另一侧的上下电极分别与电源的负极连接。在该情况下，连接电极与电源的母线追随对金属管材料进行成型时的模具以及电极的上下移动而移动。因此，在成型装置中，需要确保各个母线能够移动的区域，这会导致该成型装置的大型化。

本发明的目的在于提供一种能够实现小型化的成型装置。

用于解决技术课题的方案

本发明的一种实施方式所涉及的成型装置使金属管材料在彼此成对的模具即上型与下型之间加热膨胀从而成型出金属管，该成型装置具备：上侧电极以及下侧电极，所述上侧电极以及下侧电极分别从上下方向夹住金属管材料的两侧端部并且用于对金属管材料进行加热；以及母线，其仅与上侧电极及下侧电极中的任意一侧电极连接并且用于供给来自电源的电力。

根据这种成型装置，母线仅与上侧电极及下侧电极中的任意一侧电极连接。由此，不需要与上侧电极及下侧电极中的另一侧电极连接的母线，能够减少整个母线所占区域，从而能够实现成型装置的小型化。

在此，上述成型装置还可以具备驱动机构，该驱动机构使上型以及下型中的至少一个朝向模具彼此合拢的方向移动，移动的模具侧的电极可以与该模具的移动一同移动，母线仅与上型及下型中的被驱动机构驱动而移动的移动量更小的模具侧的电极连接。如此，母线仅与移动量更小(包括移动量为0的情况)的模具侧的电极连接，因此，该母线的移动区域变得更小，能够使成型装置进一步小型化。

并且，母线可以仅与下侧电极连接。此时，与上侧电极连接时相比，母线的连接位置变低，因此能够减小母线的专用区域。并且，能够将大部分母线铺设在地面，因此能够抑制成型装置中的漏电，能够提高安全性。

并且，母线可以布设在成型装置的背面侧。此时，在进行向成型装置内***金属管材料以及从成型装置中回收已成型的金属管等作业时，母线不会成为障碍物。而且，还能够尽可能降低母线与其他物体接触的可能性。

并且，在上侧电极以及下侧电极分别从上下方向夹住金属管材料的两侧端部的情况下，上侧电极的下表面与下侧电极的上表面可以彼此接触。此时，在分别从上下方向夹住金属管材料的两侧端部的情况下，从母线供给过来的电力从下侧电极及上侧电极中的一侧电极直接供给至另一侧电极，因此能够均匀地加热该金属管材料而不会产生热不均。

发明效果

根据本发明，提供一种能够实现小型化的成型装置。

附图说明

图1是成型装置的概略结构图。

图2是电极周边的放大图，其中，(a)是表示电极保持金属管材料的状态的图，(b)是表示密封部件与电极抵接的状态的图，(c)是电极的主视图。

图3是表示成型装置的加热机构的配置的俯视概略图。

图4是表示使用成型装置进行的制造工序的图，其中，(a)是表示将金属管材料放置于模具内的状态的图，(b)是表示金属管材料被电极保持的状态的图。

图5是表示使用成型装置进行的吹塑成型工序的概要及其后的流程的图。

图6是沿图1的Ⅵ-Ⅵ线剖切的吹塑成型模具闭模后的状态的剖视图，其中，(a)是供给气体之前的图，(b)是供给气体时的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的成型装置的优选实施方式进行说明。另外，各附图中，对同一部分或相应部分标注同一符号，并省略重复说明。

＜成型装置的结构＞

图1是成型装置的概略结构图。如图1所示，成型出金属管P(参考图6中(b))的成型装置10具备：由上型12以及下型11构成的吹塑成型模具13；使上型12以及下型11中的至少一个移动的驱动机构80；在上型12与下型11之间保持金属管材料14的管保持机构30；对被管保持机构30保持的金属管材料14进行通电而对金属管材料14进行加热的加热机构50；用于向保持于上型12与下型11之间并被加热的金属管材料14内供给高压气体(气体)的气体供给部60；用于向被管保持机构30保持的金属管材料14内供给来自气体供给部60的气体的一对气体供给机构40、40；以及强制性地对吹塑成型模具13进行水冷的水循环机构72。并且，成型装置10还具备分别控制上述驱动机构80的驱动、上述管保持机构30的驱动、上述加热机构50的驱动以及上述气体供给部60的气体供给的控制部70。

作为吹塑成型模具13的一侧模具的下型11固定于基座15。下型11由较大的钢铁制块构成，并且在下型11的上表面具备矩形的型腔(凹部)16。在下型11形成有冷却水通道19，在该下型11的大致中央具备从下方***的热电偶21。该热电偶21被弹簧22支承为上下移动自如。而且，在下型11的左右端(图1中的左右端)附近设置有空间11a。在该空间11a内以能够上下进退移动的方式配置有管保持机构30的可动部(即，后述的电极17、18(下侧电极)等)。在下型11与下侧电极17之间、下侧电极17的下部、下型11与下侧电极18之间、下侧电极18的下部，分别设置有用于防止通电的绝缘件91。各个绝缘件91固定于进退杆95，该进退杆95为用于使构成管保持机构30的下侧电极17、18等上下移动的致动器的可动部。具有该进退杆95的致动器的固定部与下型11一同保持于基座15侧。

作为吹塑成型模具13的另一侧模具的上型12固定于构成驱动机构80的后述的滑动件81。上型12由较大的钢铁制块构成，在该上型12的内部形成有冷却水通道25，并且在该上型12的下表面具备矩形的型腔(凹部)24。该型腔24设置于与下型11的型腔16对置的位置。与下型11相同，在上型12的左右端(图1中的左右端)附近也设置有空间12a。在该空间12a内以能够上下进退移动的方式配置有管保持机构30的可动部(即，后述的电极17、18(上侧电极)等)。在上型12与上侧电极17之间、上侧电极17的上部、上型12与上侧电极18之间、上侧电极18的上部，分别设置有用于防止通电的绝缘件101。各个绝缘件101固定于进退杆96，该进退杆96为用于使构成管保持机构30的上侧电极17、18等上下移动的致动器的可动部。具有该进退杆96的致动器的固定部与上型12一同保持于驱动机构80的滑动件81侧。

在管保持机构30的右侧部分，在电极18及电极18的彼此对置的面分别形成有与金属管材料14的外周面形状相对应的半圆弧状的凹槽18a(参考图2中(c))，金属管材料14恰好能够嵌入并载置于该凹槽18a的部分。在管保持机构30的右侧部分，与上述凹槽18a相同，在绝缘件91及绝缘件101的彼此对置的露出面也形成有与金属管材料14的外周面形状相对应的半圆弧状的凹槽(未图示)。并且，在电极18的正面(朝向模具的外侧方向的面)形成有凹槽18a的周围以朝向凹槽18a圆锥状倾斜的方式凹陷而成的锥形凹面18b。由此，在用管保持机构30的右侧部分从上下方向夹持金属管材料14的情况下，其恰好能够紧紧地包围金属管材料14的右侧端部的整个外周。

在管保持机构30的左侧部分，在电极17及电极17的彼此对置的面分别形成有与金属管材料14的外周面形状相对应的半圆弧状的凹槽17a(参考图2中(c))，金属管材料14恰好能够嵌入并载置于该凹槽17a的部分。在管保持机构30的左侧部分，与上述凹槽17a相同，在绝缘件91及绝缘件101的彼此对置的露出面也形成有与金属管材料14的外周面形状相对应的半圆弧状的凹槽(未图示)。并且，在电极17的正面(朝向模具的外侧方向的面)形成有凹槽17a的周围以朝向凹槽17a圆锥状倾斜的方式凹陷而成的锥形凹面17b。由此，在用管保持机构30的左侧部分从上下方向夹持金属管材料14的情况下，其恰好能够紧紧地包围金属管材料14的左侧端部的整个外周。

如图1所示，驱动机构80具备：滑动件81，其使上型12移动，以使上型12与下型11彼此合拢；轴82，其产生使上述滑动件81移动的驱动力；以及连杆83，用于将由该轴82产生的驱动力传递至滑动件81。轴82在滑动件81的上方沿左右方向延伸并且被支承为旋转自如，该轴82具有偏心曲柄82a，该偏心曲柄82a设置有在远离其中心的位置从左右端突出并延伸的偏心轴82b。该偏心曲柄82a与设置在滑动件81的上部且沿着左右方向延伸的旋转轴81a通过连杆83连结在一起。在驱动机构80中，由控制部70控制轴82以偏心轴82b为中心的旋转，从而改变偏心曲柄82a在上下方向上的高度，并且通过将该偏心曲柄82a的位置变化经由连杆83传递至滑动件81，能够控制滑动件81的上下移动。在此，在将偏心曲柄82a的位置变化传递至滑动件81时产生的连杆83的摆动(旋转运动)被旋转轴81a吸收。另外，轴82例如通过被控制部70控制的马达等的驱动而旋转或停止。

如图1所示，加热机构50具有电源51、分别从该电源51延伸的母线52以及设置在该母线52上的开关53。母线52仅与下侧电极17、18连接，母线52为将来自电源51的电力供给至与其连接在一起的电极17、18的导体。控制部70通过控制上述加热机构50能够将金属管材料14加热至淬火温度(AC3相变点温度以上)。

一对气体供给机构40分别具有：缸体单元42；活塞杆43，其配合缸体单元42的动作而进退移动；及密封部件44，其连结于活塞杆43的管保持机构30侧的前端。缸体单元42载置并固定于块体41上。在各个密封部件44的前端形成有朝向前端逐渐变细的锥面45。一侧的锥面45构成为能够恰好与电极17的锥形凹面17b嵌合并抵接的形状，另一侧的锥面45构成为能够恰好与电极18的锥形凹面18b嵌合并抵接的形状(参考图2)。在密封部件44设置有从缸体单元42侧朝向前端延伸的气体通道46，详细而言，如图2中的(a)及(b)所示，从气体供给部60供给过来的高压气体流过该气体通道46。

气体供给部60包括：气体源61、积存从该气体源61供给过来的气体的储气罐62、从该储气罐62延伸至气体供给机构40的缸体单元42的第1管63、设置于该第1管63上的压力控制阀64及转换阀65、从储气罐62延伸至形成于密封部件44内的气体通道46的第2管67、设置于该第2管67上的压力控制阀68及止回阀69。压力控制阀64发挥如下作用：向缸体单元42供给与密封部件44对金属管材料14的按压力相对应的工作压力的气体。止回阀69发挥如下作用：防止高压气体在第2管67内逆流。

设置于第2管67上的压力控制阀68发挥如下作用：通过控制部70的控制，向密封部件44的气体通道46供给具有能够使金属管材料14膨胀的工作压力的气体。

控制部70通过控制气体供给部60的压力控制阀68能够向金属管材料14内供给所希望的工作压力的气体。并且，控制部70通过接收从图1所示的(A)传递过来的信息，从热电偶21获取温度信息，从而控制驱动机构80及开关53等。

水循环机构72包括：积存水的水槽73、汲取积存于该水槽73中的水并对其进行加压而送至下型11的冷却水通道19及上型12的冷却水通道25的水泵74、配管75。在此虽然进行了省略，但在配管75上也可以设置用于降低水温的冷却塔或用于净化水的过滤器。

接着，对上述加热机构50的配置进行说明。如图3所示，金属管材料14沿着俯视时与其轴线方向垂直的方向A移动，从而***于成型装置10内。之后，载置于下侧电极17、18以及绝缘件91上(参考图4中(a))，并在轴线方向上被一对气体供给机构40的密封部件44夹持(参考图5)。并且，在成型装置10中由金属管材料14成型出的金属管P(参考图6中(b))沿着方向A移动，从而从成型装置10中取出(详细情况后述)。

而且，加热机构50的母线52布设在成型装置10的背面侧(图1的纸面中的里侧方向、图3的纸面中的左侧方向)并与下侧电极17、18连接，以免妨碍一对气体供给机构40的驱动、向成型装置10内的金属管材料14的***以及从成型装置10的上述金属管P的回收等。

另外，在比加热机构50的母线52更靠成型装置10的背面侧的位置，配置有壁X，该壁X在该成型装置10产生某种故障时作为防护壁而发挥作用。壁X例如是由混凝土制成的壁。

＜使用成型装置进行的金属管的成型方法＞

接着，对使用成型装置10进行的金属管的成型方法进行说明。图4表示从投放作为材料的金属管材料14的管投放工序至对金属管材料14进行通电而进行加热的通电加热工序。首先，准备可淬火钢的金属管材料14。如图4中(a)所示，例如利用机械手臂等将该金属管材料14载置(投放)于设置在下型11侧的电极17、18上。由于在电极17、18上分别形成有凹槽17a、18a，因此通过该凹槽17a、18a对金属管材料14进行定位。

接着，控制部70(参考图1)通过控制驱动机构80(参考图1)以及管保持机构30而将金属管材料14保持于该管保持机构30。具体而言，通过图1所示的驱动机构80的驱动，使保持于滑动件81侧的上型12以及上侧电极17、18等朝向下型11侧移动，并且使能够驱动管保持机构30所具备的上侧电极17、18等以及下侧电极17、18等进行进退移动的致动器(未图示)工作。由此，如图4中(b)所示，利用管保持机构30从上下方向夹持金属管材料14的两侧端部。就该夹持而言，由于存在分别形成于电极17、18的凹槽17a、18a以及分别形成于绝缘件91、101的凹槽，因而成为与金属管材料14的两侧端部的整周紧贴的状态。此时，上侧电极17、18的下表面与下侧电极17、18的上表面彼此接触。但是，并不限于与金属管材料14的两侧端部的整周紧贴的结构，也可以采用电极17、18与金属管材料14的周向上的一部分抵接的结构。

接下来，控制部70通过控制加热机构50来对金属管材料14进行加热。具体而言，控制部70将加热机构50的开关53设为导通。这样一来，从电源51经由母线52传递至下侧电极17、18的电力供给至夹持金属管材料14的上侧电极17、18以及金属管材料14，通过金属管材料14所具有的电阻，金属管材料14自身发热(焦耳热)。此时，始终监测热电偶21的测定值，并根据该结果控制通电。

图5表示使用成型装置进行的吹塑成型工序的概要及其后的流程。图6是沿图1所示的Ⅵ-Ⅵ线剖切的吹塑成型模具闭模后的状态的剖视图，其中，(a)是供给气体之前的图，(b)是供给气体时的图。如图5所示，通过控制部70(参考图1)对驱动机构80(参考图1)的控制，针对加热之后的金属管材料14关闭吹塑成型模具13。由此，如图6中(a)所示，将金属管材料14配置并密闭在由下型11的型腔16和上型12的型腔24组合而成的矩形的空间(即，型腔部MC)内。

之后，通过使气体供给机构40的缸体单元42工作，利用密封部件44密封金属管材料14的两端(一并参考图2)。完成密封之后，关闭吹塑成型模具13，并且向金属管材料14内吹入高压气体，从而使通过加热而被软化的金属管材料14成型为与型腔部MC的形状相同的形状(参考图6中(b))。

由于金属管材料14被加热成高温(950℃左右)就会软化，因此供给至金属管材料14内的气体会热膨胀。因此，作为供给气体例如供给压缩空气，通过热膨胀的压缩空气容易使950℃的金属管材料14膨胀。

通过吹塑成型而膨胀的金属管材料14的外周面与下型11的型腔16接触而被快速冷却，并且与上型12的型腔24接触而被快速冷却(由于上型12和下型11的热容量较大且被控制成低温，因此只要金属管材料14与上型12或下型11接触，管表面的热量就会一下子被模具侧夺去)，从而进行淬火。这种冷却法被称为模具接触冷却或模具冷却。刚被快速冷却之后，奥氏体转变成马氏体(以下，将奥氏体转变成马氏体的现象称为马氏体相变)。由于在冷却的后半部分冷却速度变慢，因此马氏体通过回热而转变成另一组织(托氏体、索氏体等)。因此，无需另外进行回火处理。并且，在本实施方式中，可以代替模具冷却而例如向型腔24内供给冷却介质而进行冷却，或在除了模具冷却之外例如还可以向型腔24内供给冷却介质而进行冷却。例如，直到马氏体相变的开始温度为止，可以使金属管材料14与模具(上型12及下型11)接触而进行冷却，之后可以在开模的同时向金属管材料14喷吹冷却介质(冷却用气体)，从而产生马氏体相变。

如上所述，通过对金属管材料14进行吹塑成型之后进行冷却并进行开模，获得具有大致矩形筒状的主体部的金属管P(参考图6中(b))。

根据上述本实施方式所涉及的成型装置10，母线52仅与下侧电极17、18连接。因此，不需要与上侧电极17、18连接的母线52，能够减少整个母线所占区域，从而能够实现成型装置10的小型化。

并且，母线52仅与下侧电极17、18连接。因此，与上侧电极17、18连接时相比，母线52的连接位置变低，能够减小母线52的专用区域。而且，能够使大部分母线52铺设在地面，因此能够抑制成型装置10中的漏电，能够提高安全性。

并且，由于母线52布设在成型装置10的背面侧，因此在进行向成型装置10内***金属管材料14以及从成型装置10中回收已成型的金属管P等作业时，母线52不会成为障碍物。而且，还能够尽可能降低母线52与其他物体接触的可能性。

并且，在上侧电极17、18以及下侧电极17、18分别从上下方向夹住金属管材料14的两侧端部的情况下，上侧电极17、18的下表面与下侧电极17、18的上表面可以彼此接触。此时，在分别从上下方向夹住金属管材料14的两侧端部的情况下，从母线52供给过来的电力从下侧电极17、18直接供给至上侧电极17、18。因此，能够均匀地加热金属管材料14而不会产生热不均。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式的任何限定。例如，上述实施方式所涉及的驱动机构80仅使上型12移动，但是，也可以代替上型12而使下型11移动，或者可以使上型12及下型11均移动。在这些情况下，母线52仅与下型11及上型12中的被驱动机构80驱动的移动量更小(包括移动量为0的情况)的模具侧的电极17、18连接。如此，通过使母线52仅与移动量更小的模具侧的电极17、18连接，该母线52的移动区域变小，得到与上述实施方式相同的作用效果。

并且，上述实施方式所涉及的金属管P也可以具有一个或多个凸缘部。在该情况下，在吹塑成型模具13形成有在上型12以及下型11彼此嵌合的情况下与型腔部MC连通的一个或多个副型腔部。

并且，上述实施方式所涉及的驱动机构80例如也可以代替轴82而使用增压缸、导向筒以及伺服马达。在该情况下，滑动件81被增压缸吊起，并且被导向筒引导而不会侧向振摆。伺服马达作为向增压缸供给使增压缸驱动的流体(在将液压缸用作增压缸的情况下为工作油)的流体供给部而发挥作用。

符号说明

10-成型装置，11-下型，12-上型，13-吹塑成型模具(模具)，14-金属管材料，17、18-电极，30-管保持机构，40-气体供给机构，50-加热机构，51-电源，52-母线，60-气体供给部，68-压力控制阀，70-控制部，80-驱动机构，91、101-绝缘件，95、96-进退杆，P-金属管，X-壁，MC-型腔部。

Claims (6)

1.一种成型装置，其使金属管材料加热膨胀从而成型出金属管，所述成型装置的特征在于，具备：

彼此对置的电极，所述彼此对置的电极将所述金属管材料的两侧端部夹在其彼此之间并且对所述金属管材料进行加热；

导体，其仅与所述彼此对置的电极中的任意一个电极连接并且用于供给来自电源的电力；以及

驱动机构，使所述彼此对置的电极中的至少一个电极移动，

所述导体仅与所述彼此对置的电极中的被所述驱动机构驱动而移动的移动量更小的一侧的电极连接。

2.一种成型装置，其使金属管材料加热膨胀从而成型出金属管，所述成型装置的特征在于，具备：

上侧电极以及下侧电极，所述上侧电极以及下侧电极分别从上侧及下侧将所述金属管材料的两侧端部夹在其彼此之间并且对所述金属管材料进行加热；以及

导体，其仅与所述上侧电极及所述下侧电极中的任意一个电极连接并且用于供给来自电源的电力，

所述导体仅与所述下侧电极连接。

3.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，

所述电极包括上侧电极及下侧电极，

所述导体仅与所述下侧电极连接。

4.根据权利要求2所述的成型装置，其特征在于，

还具备驱动机构，所述驱动机构使所述上侧电极以及所述下侧电极中的至少一个电极移动，

所述导体仅与所述上侧电极及所述下侧电极中的被所述驱动机构驱动而移动的移动量更小的一侧的电极连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的成型装置，其特征在于，

所述导体配设在所述成型装置的背面侧。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的成型装置，其特征在于，

在所述上侧电极以及所述下侧电极分别从上侧及下侧将所述金属管材料的两侧端部夹在其彼此之间的情况下，所述上侧电极的下表面与所述下侧电极的上表面彼此接触。