JP2019034344A - Molding device - Google Patents

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Abstract

To provide a molding device capable of improving quality of a molded article.SOLUTION: A control section 70 controls a blow mechanism 60 so as to perform expansion molding of a metal pipe material 14 by supplying gas to the inside of the metal pipe material 14 held between an upper mold 12 and a lower mold 11 by a pipe holding mechanism 30. The control section 70 controls a drive section 81 so as to mold a flange section by collapsing a second molding section of the expanded metal pipe material 14 in sub-cavity sections of the upper mold 12 and the lower mold 11. In a molding device 10, the control section 70 changes a moving speed of a slide 82 during molding of the flange section by controlling a servo motor 83. Therefore, operation of a press can be controlled at a proper moving speed matching a shape or the like of the flange section. As a result, quality of a molded article can be improved.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、フランジ付きの金属パイプを成形する成形装置に関する。   The present invention relates to a forming apparatus for forming a metal pipe with a flange.

従来、加熱した金属パイプ材料内に気体を供給して膨張させることによって成形を行う成形装置が知られている。例えば、特許文献１に示す成形装置は、互いに対となる上型及び下型と、上型と下型との間で金属パイプ材料を保持する保持部と、保持部に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、を備えている。この成形装置では、上型と下型との間で保持された状態の金属パイプ材料内に気体を供給することによって、金属パイプ材料を膨張させて金型の形状に対応する形状に成形することができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a molding apparatus that performs molding by supplying a gas into a heated metal pipe material and expanding the material is known. For example, the forming apparatus shown in Patent Document 1 includes an upper die and a lower die that are paired with each other, a holding portion that holds a metal pipe material between the upper die and the lower die, and a metal pipe material that is held by the holding portion. And a gas supply unit for supplying a gas therein. In this molding apparatus, by supplying a gas into the metal pipe material held between the upper mold and the lower mold, the metal pipe material is expanded and molded into a shape corresponding to the shape of the mold. Can do.

特開２００３−１５４４１５号公報JP 2003-154415 A

ここで、金属パイプにフランジを成形することが要請されていた。上述のような成形装置でフランジ付きの金属パイプを成形する場合、フランジ成形用の容積の小さいキャビティを金型に形成しておき、金属パイプを膨張成形して、フランジ成形用のキャビティで金属パイプ材料の一部を押し潰すことでフランジを成形することができる。このような場合、単に金属パイプ材料の一部を押し潰すことでフランジ部を成形する場合、フランジ部に弛みや捩れ等が発生する可能性があり、成形品の品質を更に向上させることが要請されていた。   Here, it has been requested to form a flange on the metal pipe. When a metal pipe with a flange is formed by the molding apparatus as described above, a cavity having a small volume for flange formation is formed in a mold, the metal pipe is expanded and formed, and the metal pipe is formed in the cavity for flange formation. The flange can be formed by crushing a part of the material. In such a case, when the flange portion is formed by simply crushing a part of the metal pipe material, the flange portion may be loosened or twisted, and further improvement in the quality of the molded product is required. It had been.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、成形品の品質を向上できる成形装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a molding apparatus that can improve the quality of a molded product.

本発明に係る成形装置は、フランジ付きの金属パイプを成形する成形装置であって、互いに対となる第１の金型及び第２の金型と、第１の金型及び第２の金型の少なくとも一方を移動させるスライドと、スライドを移動させるための駆動力を発生させるサーボモータを備える駆動部と、第１の金型と第２の金型との間で金属パイプ材料を保持する保持部と、保持部に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、駆動部、保持部及び気体供給部を制御する制御部と、を備え、制御部は、保持部によって第１の金型と第２の金型との間で保持された金属パイプ材料内に気体を供給することによって、金属パイプ材料を膨張成形するように気体供給部を制御し、膨張した金属パイプ材料の一部を第１の金型及び第２の金型で押し潰すことによってフランジ部を成形するように駆動部を制御し、サーボモータを制御することによって、フランジ部の成形中にスライドの移動速度を変化させる。   A molding apparatus according to the present invention is a molding apparatus for molding a metal pipe with a flange, which is a first mold and a second mold, and a first mold and a second mold that are paired with each other. A holding part for holding a metal pipe material between the first mold and the second mold, a slide for moving at least one of the slide, a drive unit including a servo motor for generating a driving force for moving the slide A gas supply unit that supplies gas into the metal pipe material held by the holding unit, and a control unit that controls the drive unit, the holding unit, and the gas supply unit. By supplying gas into the metal pipe material held between the first mold and the second mold, the gas supply unit is controlled to expand and form the metal pipe material, and the expanded metal pipe material Crushing part of it with the first mold and the second mold It controls the driving unit so as to mold the flange portion by, by controlling the servo motor to change the moving speed of the slide during the molding of the flange portion.

本発明に係る成形装置では、制御部は、保持部によって第１の金型と第２の金型との間で保持された金属パイプ材料内に気体を供給することによって、金属パイプ材料を膨張成形ように気体供給部を制御する。これによって、金属パイプ材料は第１の金型及び第２の金型に対応する形状に膨張成形される。また、制御部は、膨張した金属パイプ材料の一部を第１の金型及び第２の金型で押し潰すことによってフランジ部を成形するように駆動部を制御する。ここで、制御部は、サーボモータを制御することによって、フランジ部の成形中にスライドの移動速度を変化させる。従って、フランジ部の形状等に合わせた適切な移動速度でプレスの動作を制御することが可能となる。従って、成形品の品質を向上することができる。   In the molding apparatus according to the present invention, the control unit expands the metal pipe material by supplying gas into the metal pipe material held between the first mold and the second mold by the holding unit. The gas supply unit is controlled to be molded. As a result, the metal pipe material is expanded and formed into a shape corresponding to the first mold and the second mold. Moreover, a control part controls a drive part so that a flange part may be shape | molded by crushing a part of expanded metal pipe material with a 1st metal mold | die and a 2nd metal mold | die. Here, a control part changes the moving speed of a slide during shaping | molding of a flange part by controlling a servomotor. Therefore, it is possible to control the operation of the press at an appropriate moving speed in accordance with the shape of the flange portion. Therefore, the quality of the molded product can be improved.

本発明に係る成形装置において、制御部は、フランジ部の成形中に、スライドの所定時間ごとの移動量を段階的に変化させてよい。これによって、フランジ部の割れを生じさせにくくさせることができ、フランジ部の変形量を大きくし、成形性を向上させることができる。   In the molding apparatus according to the present invention, the control unit may change the movement amount of the slide every predetermined time step by step during the molding of the flange portion. As a result, cracking of the flange portion can be made difficult to occur, the amount of deformation of the flange portion can be increased, and formability can be improved.

本発明に係る成形装置において、制御部は、フランジ部の成形中に、スライドの移動位置を曲線的に変化させてよい。これによって、曲げ位置の寸法精度の安定性を向上、耐衝撃・耐疲労破壊の性能を向上させることができる。   In the molding apparatus according to the present invention, the control unit may change the movement position of the slide in a curved manner during the molding of the flange portion. Thereby, the stability of the dimensional accuracy of the bending position can be improved, and the performance of shock resistance and fatigue resistance can be improved.

本発明に係る成形装置では、制御部は、フランジ部の成形時において、成形初期に比して成形後期におけるスライドの所定時間ごとの移動量を大きくしてよい。これにより、成形初期にはスライドの所定時間ごとの移動量を小さくすることで、金属パイプ材料を急激に変形させないように少しずつ金属パイプ材料を押し潰すことができる。一方、ある程度金属パイプ材料を変形させた成形後期には、スライドの所定時間ごとの移動量を大きくすることで、速やかにフランジ部の最終形状を成形することができる。   In the molding apparatus according to the present invention, the control unit may increase the amount of movement of the slide per predetermined time in the later stage of molding as compared with the initial stage of molding when the flange portion is molded. Thereby, at the initial stage of molding, the metal pipe material can be crushed little by little so that the metal pipe material is not rapidly deformed by reducing the moving amount of the slide every predetermined time. On the other hand, in the later stage of molding in which the metal pipe material is deformed to some extent, the final shape of the flange portion can be quickly molded by increasing the amount of movement of the slide every predetermined time.

本発明によれば、成形品の品質を向上することができる。   According to the present invention, the quality of a molded product can be improved.

本発明の実施形態に係る成形装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the shaping | molding apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、ブロー成形金型の概略断面図である。It is sectional drawing along the II-II line | wire shown in FIG. 1, Comprising: It is a schematic sectional drawing of a blow molding die. 成形装置による製造工程を示す図であって、（ａ）は金型内に金属パイプ材料がセットされた状態を示す図、（ｂ）は金属パイプ材料が電極に保持された状態を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process by a shaping | molding apparatus, Comprising: (a) is a figure which shows the state by which the metal pipe material was set in the metal mold | die, (b) is a figure which shows the state by which the metal pipe material was hold | maintained at the electrode. is there. 成形装置によるブロー成形工程とその後の流れを示す図である。It is a figure which shows the blow molding process by a shaping | molding apparatus, and a subsequent flow. 電極周辺の拡大図であって、（ａ）は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図であり、（ｂ）は電極にブロー機構が当接した状態を示す図であり、（ｃ）は電極の正面図である。It is an enlarged view of the periphery of the electrode, (a) is a diagram showing a state in which the electrode holds the metal pipe material, (b) is a diagram showing a state in which the blow mechanism is in contact with the electrode, (c) FIG. 3 is a front view of an electrode. ブロー成形金型の動作と金属パイプ材料の形状の変化を示す図であり、（ａ）は金属パイプ材料をブロー成形金型にセットした時点の状態を示す図であり、（ｂ）はブロー成形時の状態を示す図であり、（ｃ）はプレスによりフランジ部が成形された状態を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of a blow molding die, and the change of the shape of a metal pipe material, (a) is a figure which shows the state at the time of setting a metal pipe material to a blow molding die, (b) is blow molding. It is a figure which shows the state at the time, (c) is a figure which shows the state by which the flange part was shape | molded by the press. 制御部によるスライドの速度制御の態様の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the aspect of the speed control of the slide by a control part. 制御部によるスライドの速度制御の態様の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the aspect of the speed control of the slide by a control part.

〈成形装置の構成〉
図１に示しているように、フランジ付きの金属パイプを成形する成形装置１０は、上型（第１の金型）１２及び下型（第２の金型）１１からなるブロー成形金型１３と、上型１２及び下型１１の少なくとも一方を移動させるスライド８２と、スライド８２を移動させるための駆動力を発生させる駆動部８１と、上型１２と下型１１との間に金属パイプ材料１４を水平に保持するパイプ保持機構（保持部）３０と、このパイプ保持機構３０で保持されている金属パイプ材料１４に通電して加熱する加熱機構５０と、加熱された金属パイプ材料１４に高圧ガスを吹込むブロー機構（気体供給部）６０と、駆動部８１、パイプ保持機構３０、加熱機構５０及びブロー機構６０を制御する制御部７０と、ブロー成形金型１３を強制的に水冷する水循環機構７２とを備えて構成されている。制御部７０は、金属パイプ材料１４が焼入れ温度（ＡＣ３変態点温度以上）に加熱されたときにブロー成形金型１３を閉じるとともに加熱された金属パイプ材料１４に高圧ガスを吹込む等の一連の制御を行う。なお、以下の説明では、完成品に係るパイプを金属パイプ８０（図４（ｂ）参照）と称し、完成に至る途中の段階のパイプを金属パイプ材料１４と称するものとする。 <Configuration of molding equipment>
As shown in FIG. 1, a molding apparatus 10 for molding a flanged metal pipe includes a blow molding die 13 composed of an upper die (first die) 12 and a lower die (second die) 11. And a slide 82 that moves at least one of the upper mold 12 and the lower mold 11, a drive unit 81 that generates a driving force for moving the slide 82, and a metal pipe material between the upper mold 12 and the lower mold 11. 14, a pipe holding mechanism (holding portion) 30 that holds the pipe 14 horizontally, a heating mechanism 50 that energizes and heats the metal pipe material 14 held by the pipe holding mechanism 30, and a high pressure on the heated metal pipe material 14. A blow mechanism (gas supply unit) 60 for blowing gas, a drive unit 81, a pipe holding mechanism 30, a control unit 70 for controlling the heating mechanism 50 and the blow mechanism 60, and water circulation for forcibly cooling the blow molding die 13 It is constituted by a structure 72. The control unit 70 closes the blow molding die 13 when the metal pipe material 14 is heated to the quenching temperature (AC3 transformation point temperature or higher) and injects high-pressure gas into the heated metal pipe material 14. Take control. In the following description, a pipe according to a finished product is referred to as a metal pipe 80 (see FIG. 4B), and a pipe in the middle of completion is referred to as a metal pipe material 14.

下型１１は、大きな基台１５に固定されている。また下型１１は、大きな鋼鉄製ブロックで構成されて、その上面にキャビティ（凹部）１６を備える。更に下型１１の左右端（図１において左右端）近傍には電極収納スペース１１ａが設けられ、当該スペース１１ａ内にアクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に構成された第１電極１７と第２電極１８を備えている。これら第１、第２電極１７、１８の上面には、金属パイプ材料１４の下側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ、１８ａが形成されていて（図５（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ、１８ａの部分に丁度金属パイプ材料１４が嵌り込むように載置可能とされている。また、第１、第２電極１７、１８の正面（金型の外側方向の面）は凹溝１７ａ、１８ａに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面１７ｂ、１８ｂが形成されている。なお、下型１１には冷却水通路１９が形成され、略中央に下から差し込まれた熱電対２１を備えている。この熱電対２１はスプリング２２で上下移動自在に支持されている。   The lower mold 11 is fixed to a large base 15. Moreover, the lower mold | type 11 is comprised with the big steel block, and is provided with the cavity (recessed part) 16 on the upper surface. Further, an electrode storage space 11a is provided in the vicinity of the left and right ends (left and right ends in FIG. 1) of the lower mold 11, and a first electrode 17 configured to be movable back and forth by an actuator (not shown) in the space 11a. A second electrode 18 is provided. On the upper surfaces of the first and second electrodes 17 and 18, semicircular arc-shaped grooves 17a and 18a corresponding to the lower outer peripheral surface of the metal pipe material 14 are formed (see FIG. 5C). It can be placed so that the metal pipe material 14 fits in the concave grooves 17a and 18a. In addition, tapered front surfaces 17b and 18b whose front surfaces (surfaces in the outer side of the mold) of the first and second electrodes 17 and 18 are recessed toward the concave grooves 17a and 18a in a tapered manner are formed. Yes. A cooling water passage 19 is formed in the lower mold 11 and includes a thermocouple 21 inserted from below at a substantially central position. The thermocouple 21 is supported by a spring 22 so as to be movable up and down.

なお、下型１１側に位置する一対の第１、第２電極１７、１８はパイプ保持機構３０を兼ねており、金属パイプ材料１４を、上型１２と下型１１との間に昇降可能に水平に支えることができる。また、熱電対２１は測温手段の一例を示したに過ぎず、輻射温度計や光温度計のような非接触型温度センサであってもよい。なお、通電時間と温度との相関が得られれば、測温手段は省いて構成することも十分可能である。   The pair of first and second electrodes 17 and 18 located on the lower mold 11 side also serves as a pipe holding mechanism 30 so that the metal pipe material 14 can be raised and lowered between the upper mold 12 and the lower mold 11. Can be supported horizontally. The thermocouple 21 is merely an example of a temperature measuring means, and may be a non-contact temperature sensor such as a radiation thermometer or an optical thermometer. If a correlation between the energization time and the temperature can be obtained, the temperature measuring means can be omitted and configured sufficiently.

上型１２は、下面にキャビティ（凹部）２４を備え、冷却水通路２５を内蔵した大きな鋼鉄製ブロックである。上型１２は、上端部をスライド８２に固定されている。そして、上型１２が固定されたスライド８２は、加圧シリンダ２６で吊され、ガイドシリンダ２７で横振れしないようにガイドされる。本実施形態に係る駆動部８１は、スライド８２を移動させるための駆動力を発生させるサーボモータ８３を備えている。駆動部８１は、加圧シリンダ２６を駆動させる流体（加圧シリンダ２６として油圧シリンダを採用する場合は、動作油）を当該加圧シリンダ２６へ供給する流体供給部によって構成されている。制御部７０は、駆動部８１のサーボモータ８３を制御することによって、加圧シリンダ２６へ供給する流体の量を制御することにより、スライド８２の移動を制御することができる。なお、駆動部８１は、上述のように加圧シリンダ２６を介してスライド８２に駆動力を付与するものに限られず、例えば、スライド８２に駆動部を機械的に接続させてサーボモータ８３が発生する駆動力を直接的に又は間接的にスライド８２へ付与するものであってもよい。なお、本実施形態では、上型１２のみが移動するものであるが、上型１２に加えて、または上型１２に代えて下型１１が移動するものであってもよい。   The upper mold 12 is a large steel block having a cavity (concave portion) 24 on the lower surface and a cooling water passage 25 built therein. The upper mold 12 has an upper end fixed to the slide 82. The slide 82 to which the upper mold 12 is fixed is suspended by the pressure cylinder 26 and guided by the guide cylinder 27 so as not to shake. The drive unit 81 according to the present embodiment includes a servo motor 83 that generates a drive force for moving the slide 82. The drive unit 81 is configured by a fluid supply unit that supplies a fluid that drives the pressurizing cylinder 26 (operating oil when a hydraulic cylinder is used as the pressurizing cylinder 26) to the pressurizing cylinder 26. The control unit 70 can control the movement of the slide 82 by controlling the amount of fluid supplied to the pressurizing cylinder 26 by controlling the servo motor 83 of the driving unit 81. Note that the drive unit 81 is not limited to the one that applies a driving force to the slide 82 via the pressure cylinder 26 as described above. For example, the servo motor 83 is generated by mechanically connecting the drive unit to the slide 82. The driving force to be applied may be applied to the slide 82 directly or indirectly. In the present embodiment, only the upper mold 12 moves, but the lower mold 11 may move in addition to the upper mold 12 or instead of the upper mold 12.

また上型１２の左右端（図１において左右端）近傍に設けられた電極収納スペース１２ａ内には、下型１１と同じく、アクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に構成された第１電極１７と第２電極１８を備えている。これら第１、第２電極１７、１８の下面には、金属パイプ材料１４の上側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ、１８ａが形成されていて（図５（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ、１８ａに丁度金属パイプ材料１４が嵌合可能とされている。また、第１、第２電極１７、１８の正面（金型の外側方向の面）は凹溝１７ａ、１８ａに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面１７ｂ、１８ｂが形成されている。即ち、上下一対の第１、第２電極１７、１８で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。   Further, in the electrode storage space 12a provided in the vicinity of the left and right ends (left and right ends in FIG. 1) of the upper mold 12, as in the lower mold 11, the first is configured so that it can be moved up and down by an actuator (not shown). An electrode 17 and a second electrode 18 are provided. The lower surfaces of the first and second electrodes 17 and 18 are formed with semicircular arc-shaped grooves 17a and 18a corresponding to the upper outer peripheral surface of the metal pipe material 14 (see FIG. 5C). The metal pipe material 14 can be fitted into the concave grooves 17a and 18a. In addition, tapered front surfaces 17b and 18b whose front surfaces (surfaces in the outer side of the mold) of the first and second electrodes 17 and 18 are recessed toward the concave grooves 17a and 18a in a tapered manner are formed. Yes. In other words, when the metal pipe material 14 is sandwiched from above and below by the pair of upper and lower first and second electrodes 17 and 18, the outer periphery of the metal pipe material 14 can be surrounded so as to be in close contact with the entire circumference. Has been.

次に、ブロー成形金型１３を側面方向から見た概略断面を図２に示している。これは図１における矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿うブロー成形金型１３の断面図であって、ブロー成形時の金型位置の状態を示している。側面視した場合、上型１２と下型１１はいずれもその表面に複雑な段差が形成されている。   Next, FIG. 2 shows a schematic cross section of the blow molding die 13 viewed from the side surface direction. This is a cross-sectional view of the blow molding die 13 taken along the line II-II in FIG. 1, and shows the state of the die position during blow molding. When viewed from the side, both the upper mold 12 and the lower mold 11 have complex steps formed on their surfaces.

上型１２の表面には、上型１２のキャビティ２４表面を基準ラインＬＶ１とすると、第１突起１２ｂ、第２突起１２ｃ、第３突起１２ｄが形成されている。キャビティ２４の右側（図２において右側）に最も突出した第１突起１２ｂが形成され、キャビティ２４の左側（図２において左側）に階段状に第２突起１２ｃ及び第３突起１２ｄが形成されている。一方、下型１１の表面は、下型１１のキャビティ１６表面を基準ラインＬＶ２とすると、キャビティ１６の右側（図２において右側）に第１凹部１１ｂ、キャビティ１６の左側（図２において左側）に第１突起１１ｃが形成されている。また、上型１２の第１突起１２ｂは丁度下型１１の第１凹部１１ｂと嵌合可能とされている。また上型１２の第２突起１２ｃと第３突起１２ｄの段差部分に、下型１１の第１突起１１ｃが嵌合可能とされている。このように構成されている結果として、図２に示している通り、ブロー成形時の金型位置においては、メインキャビティ部ＭＣの横に容積の小さなサブキャビティ部ＳＣが形成される構成となっている。メインキャビティ部ＭＣは金属パイプ８０におけるパイプ部８０ａを成形する部分であり、サブキャビティ部ＳＣは金属パイプ８０におけるフランジ部８０ｂを成形する部分である。   On the surface of the upper mold 12, a first protrusion 12b, a second protrusion 12c, and a third protrusion 12d are formed when the surface of the cavity 24 of the upper mold 12 is taken as a reference line LV1. A first protrusion 12b that protrudes most to the right side (right side in FIG. 2) of the cavity 24 is formed, and a second protrusion 12c and a third protrusion 12d are formed stepwise on the left side of the cavity 24 (left side in FIG. 2). . On the other hand, the surface of the lower mold 11 is the first recess 11b on the right side of the cavity 16 (right side in FIG. 2) and the left side of the cavity 16 (left side in FIG. 2), where the surface of the cavity 16 of the lower mold 11 is the reference line LV2. A first protrusion 11c is formed. Further, the first protrusion 12 b of the upper mold 12 can be fitted with the first recess 11 b of the lower mold 11. Further, the first protrusion 11c of the lower mold 11 can be fitted into the step portion of the second protrusion 12c and the third protrusion 12d of the upper mold 12. As a result of such a configuration, as shown in FIG. 2, a sub-cavity portion SC having a small volume is formed beside the main cavity portion MC at the mold position during blow molding. Yes. The main cavity portion MC is a portion for forming the pipe portion 80a in the metal pipe 80, and the sub-cavity portion SC is a portion for forming the flange portion 80b in the metal pipe 80.

加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１から延びて第１電極１７と第２電極１８に接続している導線５２と、この導線５２に介設したスイッチ５３とを有してなる。   The heating mechanism 50 includes a power source 51, a lead wire 52 extending from the power source 51 and connected to the first electrode 17 and the second electrode 18, and a switch 53 interposed in the lead wire 52.

ブロー機構６０は、高圧ガス源６１と、この高圧ガス源６１で供給された高圧ガスを溜めるアキュムレータ６２と、このアキュムレータ６２からシリンダユニット４２まで延びている第１チューブ６３と、この第１チューブ６３に介設されている圧力制御弁６４及び切替弁６５と、アキュムレータ６２からシール部材４４内に形成されたガス通路４６まで延びている第２チューブ６７と、この第２チューブ６７に介設されているオンオフ弁６８及び逆止弁６９とからなる。なお、シール部材４４の先端は先細となるようにテーパー面４５が形成されており、第１、第２電極のテーパー凹面１７ｂ、１８ｂに丁度嵌合当接することができる形状に構成されている（図５参照）。なお、シール部材４４は、シリンダロッド４３を介してシリンダユニット４２に連結されていて、シリンダユニット４２の作動に合わせて進退動することが可能となっている。また、シリンダユニット４２はブロック４１を介して基台１５上に載置固定されている。   The blow mechanism 60 includes a high-pressure gas source 61, an accumulator 62 that stores the high-pressure gas supplied from the high-pressure gas source 61, a first tube 63 that extends from the accumulator 62 to the cylinder unit 42, and the first tube 63. A pressure control valve 64 and a switching valve 65 interposed between the second tube 67 and the second tube 67 extending from the accumulator 62 to the gas passage 46 formed in the seal member 44. And an on / off valve 68 and a check valve 69. Note that a tapered surface 45 is formed so that the tip of the seal member 44 is tapered, and the sealing member 44 has a shape that can be fitted and brought into contact with the tapered concave surfaces 17b and 18b of the first and second electrodes. (See FIG. 5). The seal member 44 is connected to the cylinder unit 42 via the cylinder rod 43, and can advance and retract in accordance with the operation of the cylinder unit 42. The cylinder unit 42 is mounted and fixed on the base 15 via the block 41.

圧力制御弁６４は、シール部材４４側から要求される押力に適応した作動圧力の高圧ガスをシリンダユニット４２に供給する役割を果たす。逆止弁６９は、第２チューブ６７内で高圧ガスが逆流することを防止する役割を果たす。制御部７０は、（Ａ）から（Ａ’）へ情報が伝達されることで、熱電対２１から温度情報を取得し、加圧シリンダ２６、スイッチ５３、切替弁６５及びオンオフ弁６８等を制御する。   The pressure control valve 64 serves to supply the cylinder unit 42 with a high-pressure gas having an operating pressure adapted to the pressing force required from the seal member 44 side. The check valve 69 serves to prevent the high pressure gas from flowing back in the second tube 67. The control unit 70 acquires temperature information from the thermocouple 21 by transmitting information from (A) to (A ′), and controls the pressurizing cylinder 26, the switch 53, the switching valve 65, the on / off valve 68, and the like. To do.

水循環機構７２は、水を溜める水槽７３と、この水槽７３に溜まっている水を汲み上げ、加圧して下型１１の冷却水通路１９や上型１２の冷却水通路２５へ送る水ポンプ７４と、配管７５とからなる。省略したが、水温を下げるクーリングタワーや水を浄化する濾過器を配管７５に介在させることは差し支えない。   The water circulation mechanism 72 includes a water tank 73 for storing water, a water pump 74 that pumps up the water stored in the water tank 73, pressurizes the water, and sends it to the cooling water passage 19 of the lower mold 11 and the cooling water passage 25 of the upper mold 12; It consists of a pipe 75. Although omitted, a cooling tower for lowering the water temperature and a filter for purifying water may be interposed in the pipe 75.

〈成形装置の動作〉
次に、成形装置１０の動作について説明する。図３は材料としての金属パイプ材料１４を投入するパイプ投入工程から、金属パイプ材料１４に通電して加熱する通電加熱工程までを示している。図３（ａ）に示すように、焼入れ可能な鋼種の金属パイプ材料１４を準備し、この金属パイプ材料１４を、ロボットアーム等（図示しない）により、下型１１側に備わる第１、第２電極１７、１８上に載置する。第１、第２電極１７、１８には凹溝１７ａ、１８ａが形成されているので、当該凹溝１７ａ、１８ａによって金属パイプ材料１４が位置決めされる。次に、制御部７０（図１参照）は、パイプ保持機構３０を制御することによって、当該パイプ保持機構３０に金属パイプ材料１４を保持させる。具体的には、図３（ｂ）のように、各電極１７、１８を進退動可能としているアクチュエータ（図示しない）を作動させ、各上下に位置する第１、第２電極１７、１８を接近・当接させる。この当接によって、金属パイプ材料１４の両端部は、上下から第１、第２電極１７、１８によって挟持される。またこの挟持は第１、第２電極１７、１８に形成される凹溝１７ａ、１８ａの存在によって、金属パイプ材料１４の全周に渡って密着するような態様で挾持されることとなる。ただし、金属パイプ材料１４の全周に渡って密着する構成に限られず、金属パイプ材料１４の周方向における一部に第１、第２電極１７，１８が当接するような構成であってもよい。 <Operation of molding equipment>
Next, the operation of the molding apparatus 10 will be described. FIG. 3 shows a process from a pipe feeding process in which a metal pipe material 14 as a material is fed to an energization heating process in which the metal pipe material 14 is energized and heated. As shown in FIG. 3 (a), a hardenable metal pipe material 14 of a steel type is prepared, and this metal pipe material 14 is provided on the lower mold 11 side by a robot arm or the like (not shown). Place on the electrodes 17, 18. Since the grooves 17a and 18a are formed in the first and second electrodes 17 and 18, the metal pipe material 14 is positioned by the grooves 17a and 18a. Next, the control unit 70 (see FIG. 1) controls the pipe holding mechanism 30 to cause the pipe holding mechanism 30 to hold the metal pipe material 14. Specifically, as shown in FIG. 3B, an actuator (not shown) that allows the electrodes 17 and 18 to move forward and backward is actuated to bring the first and second electrodes 17 and 18 positioned above and below to approach each other.・ Contact. By this contact, both end portions of the metal pipe material 14 are sandwiched by the first and second electrodes 17 and 18 from above and below. Further, this clamping is held in such a manner that the metal pipe material 14 is in close contact with each other due to the presence of the concave grooves 17 a and 18 a formed in the first and second electrodes 17 and 18. However, the configuration is not limited to the configuration in which the metal pipe material 14 is in close contact with the entire circumference, and the first and second electrodes 17 and 18 may be in contact with a part of the metal pipe material 14 in the circumferential direction. .

続いて、制御部７０は、加熱機構５０を制御することによって、金属パイプ材料１４を加熱する。具体的には、制御部７０は、加熱機構５０のスイッチ５３をＯＮにする。そうすると、電源５１から電力が金属パイプ材料１４に供給され、金属パイプ材料１４に存在する抵抗により、金属パイプ材料１４自体が発熱する（ジュール熱）。この時、熱電対２１の測定値が常に監視され、この結果に基づいて通電が制御される。   Subsequently, the control unit 70 heats the metal pipe material 14 by controlling the heating mechanism 50. Specifically, the control unit 70 turns on the switch 53 of the heating mechanism 50. If it does so, electric power will be supplied to the metal pipe material 14 from the power supply 51, and metal pipe material 14 itself heat | fever-generates with the resistance which exists in the metal pipe material 14 (Joule heat). At this time, the measured value of the thermocouple 21 is constantly monitored, and energization is controlled based on the result.

図４は、ブロー成形後に金属パイプ材料１４に対してプレスによりフランジを成形して完成品として、パイプ部８０ａにフランジ部８０ｂが形成されたフランジ付きの金属パイプ８０を得る流れを示している。制御部７０は、パイプ保持機構３０によって上型１２と下型１１との間で保持された金属パイプ材料１４内に気体を供給するようにブロー機構６０を制御し、金属パイプ材料１４を膨張成形する。また、制御部７０は、膨張成形された金属パイプ材料１４の一部を上型１２及び下型１１のサブキャビティ部ＳＣで押し潰すように駆動部８１を制御し、フランジ部８０ｂを成形する。具体的には、図４（ａ）に示しているように、加熱後の金属パイプ材料１４に対してブロー成形金型１３を閉じ、金属パイプ材料１４を当該ブロー成形金型１３のキャビティ内に配置密閉する。その後、シリンダユニット４２を作動させてブロー機構６０の一部であるシール部材４４で金属パイプ材料１４の両端をシールする（図５も併せて参照）。なおこのシールは、シール部材４４が直接金属パイプ材料１４の両端面に当接してシールするのではなく、第１、第２電極１７、１８に形成されたテーパー凹面１７ｂ、１８ｂを介して間接的に行われる。こうすることによって広い面積でシールできることからシール性能を向上させることができる上、繰り返しのシール動作によるシール部材の摩耗を防止し、更に、金属パイプ材料１４両端面の潰れ等を効果的に防止している。シール完了後、高圧ガスを金属パイプ材料１４内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料１４をキャビティの形状に沿うように変形させる。その後、ブロー成形後の金属パイプ材料１４に対してフランジ部８０ｂを形成するためのプレス動作を行い（この点詳細は別途後述する。）、型開きを行うと、図４（ｂ）に示すように、完成品としてのパイプ部８０ａ及びフランジ部８０ｂを有する金属パイプ８０ができ上がる。   FIG. 4 shows a flow of obtaining a flanged metal pipe 80 in which a flange portion 80b is formed on a pipe portion 80a as a finished product by forming a flange by pressing the metal pipe material 14 after blow molding. The control unit 70 controls the blow mechanism 60 so as to supply gas into the metal pipe material 14 held between the upper mold 12 and the lower mold 11 by the pipe holding mechanism 30, and expands the metal pipe material 14. To do. In addition, the control unit 70 controls the drive unit 81 so as to crush a part of the expansion-molded metal pipe material 14 with the subcavity SC of the upper mold 12 and the lower mold 11 to mold the flange 80b. Specifically, as shown in FIG. 4A, the blow molding die 13 is closed with respect to the heated metal pipe material 14, and the metal pipe material 14 is placed in the cavity of the blow molding die 13. Seal the arrangement. Thereafter, the cylinder unit 42 is operated to seal both ends of the metal pipe material 14 with the seal member 44 which is a part of the blow mechanism 60 (see also FIG. 5). In this seal, the seal member 44 does not directly contact and seal against both end faces of the metal pipe material 14, but indirectly through the tapered concave surfaces 17b and 18b formed on the first and second electrodes 17 and 18. To be done. As a result, the sealing performance can be improved because the sealing can be performed over a wide area, the wear of the sealing member due to the repeated sealing operation can be prevented, and further, the crushing of both end faces of the metal pipe material 14 can be effectively prevented. ing. After the sealing is completed, high-pressure gas is blown into the metal pipe material 14 to deform the metal pipe material 14 softened by heating so as to follow the shape of the cavity. Thereafter, a press operation for forming the flange portion 80b is performed on the metal pipe material 14 after blow molding (details of this will be described later), and when the mold is opened, as shown in FIG. Then, the finished metal pipe 80 having the pipe portion 80a and the flange portion 80b is completed.

金属パイプ材料１４は高温（９５０℃前後）に加熱されて軟化しており、比較的低圧でブロー成形することができる。具体的には、高圧ガスとして、４ＭＰａで常温（２５℃）の圧縮空気を採用した場合、この圧縮空気は、密閉した金属パイプ材料１４内で結果的に９５０℃付近まで加熱される。圧縮空気は熱膨張し、ボイル・シャルルの法則に基づき、約１６〜１７ＭＰａにまで達する。即ち、９５０℃の金属パイプ材料１４を容易にブロー成形することができる。   The metal pipe material 14 is softened by being heated to a high temperature (around 950 ° C.), and can be blow-molded at a relatively low pressure. Specifically, when compressed air at normal temperature (25 ° C.) at 4 MPa is adopted as the high-pressure gas, the compressed air is eventually heated to around 950 ° C. in the sealed metal pipe material 14. The compressed air expands thermally and reaches about 16-17 MPa based on Boyle-Charles' law. That is, the metal pipe material 14 at 950 ° C. can be easily blow-molded.

そして、ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料１４の外周面が下型１１のキャビティ１６に接触して急冷されると同時に、上型１２のキャビティ２４に接触して急冷（上型１２と下型１１は熱容量が大きく且つ低温に管理されているため金属パイプ材料１４が接触すればパイプ表面の熱が一気に金型側へと奪われる。）されて焼き入れが行われる。このような冷却法は、金型接触冷却又は金型冷却と呼ばれる。急冷された直後はオーステナイトがマルテンサイトに変態する。冷却の後半は冷却速度が小さくなったので、復熱によりマルテンサイトが別の組織（トルースタイト、ソルバイトなど）に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。   The outer peripheral surface of the metal pipe material 14 blown and expanded contacts the cavity 16 of the lower mold 11 and is rapidly cooled, and simultaneously contacts the cavity 24 of the upper mold 12 to rapidly cool (the upper mold 12 and the lower mold). 11 has a large heat capacity and is controlled at a low temperature, so if the metal pipe material 14 comes into contact, the heat of the pipe surface is taken away to the mold side at once, and quenching is performed. Such a cooling method is called mold contact cooling or mold cooling. Immediately after being quenched, austenite transforms into martensite. In the latter half of the cooling, the cooling rate was reduced, so that the martensite transformed into another structure (truthite, sorbite, etc.) due to recuperation. Therefore, it is not necessary to perform a separate tempering process.

次に、図６を参照して、上型１２及び下型１１による成形の様子について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、成形途中の金属パイプ材料１４のうち、完成品に係る金属パイプ８０のパイプ部８０ａに対応する部分を「第１の成形部分１４ａ」と称し、フランジ部８０ｂに対応する部分を「第２の成形部分１４ｂ」と称する。図６（ａ），（ｂ）に示しているように、本発明に係る成形装置１０において、ブロー成形は上型１２と下型１１とが完全に閉じた（クランプした）状態で行われているのでは無い。即ち一定の離間状態が保たれていることによって、メインキャビティ部ＭＣの横にサブキャビティ部ＳＣが形成されている状態でブロー成形が行われる。当該状態では、キャビティ２４の基準ラインＬＶ１における表面とキャビティ１６の基準ラインＬＶ２における表面との間にメインキャビティ部ＭＣが形成される。また、上型１２の第２突起１２ｃの表面と下型１１の第１突起１１ｃの表面との間にサブキャビティ部ＳＣが形成される。メインキャビティ部ＭＣとサブキャビティ部ＳＣは互いに連通した状態となっている。その結果、図６（ｂ）に示すように、加熱により軟化し且つ高圧ガスが注入された金属パイプ材料１４は、メインキャビティ部ＭＣのみならずサブキャビティ部ＳＣの部分にまで入り込んで膨張する。図６に示す例では、メインキャビティ部ＭＣは断面矩形状に構成されているため、金属パイプ材料１４は当該形状に合わせてブロー成形されることにより、断面矩形状に成形される。なお、当該部分が、パイプ部８０ａとなる第１の成形部分１４ａに対応する。ただし、メインキャビティ部ＭＣの形状は特に限定されず、所望の形状に合わせて円形、楕円形、多角形等あらゆる形状を採用してもよい。また、メインキャビティ部ＭＣとサブキャビティ部ＳＣとが連通しているため、金属パイプ材料１４の一部は、サブキャビティ部ＳＣへ入り込む。当該部分が、押し潰されることによってフランジ部８０ｂとなる第２の成形部分１４ｂに該当する。   Next, with reference to FIG. 6, the state of molding by the upper mold 12 and the lower mold 11 will be described in detail. In the following description, a portion corresponding to the pipe portion 80a of the metal pipe 80 according to the finished product of the metal pipe material 14 being formed is referred to as a “first formed portion 14a” and corresponds to the flange portion 80b. The portion to be referred to is referred to as “second molded portion 14b”. As shown in FIGS. 6A and 6B, in the molding apparatus 10 according to the present invention, blow molding is performed in a state where the upper mold 12 and the lower mold 11 are completely closed (clamped). It is not. That is, by maintaining a constant separation state, blow molding is performed in a state where the subcavity SC is formed beside the main cavity MC. In this state, the main cavity portion MC is formed between the surface of the cavity 24 at the reference line LV1 and the surface of the cavity 16 at the reference line LV2. In addition, the subcavity SC is formed between the surface of the second protrusion 12 c of the upper mold 12 and the surface of the first protrusion 11 c of the lower mold 11. The main cavity portion MC and the subcavity portion SC are in communication with each other. As a result, as shown in FIG. 6B, the metal pipe material 14 softened by heating and injected with the high-pressure gas enters not only the main cavity portion MC but also the sub-cavity portion SC and expands. In the example shown in FIG. 6, the main cavity portion MC is configured to have a rectangular cross section, and therefore, the metal pipe material 14 is formed into a rectangular cross section by blow molding in accordance with the shape. In addition, the said part respond | corresponds to the 1st shaping | molding part 14a used as the pipe part 80a. However, the shape of the main cavity portion MC is not particularly limited, and any shape such as a circle, an ellipse, or a polygon may be adopted according to a desired shape. Further, since the main cavity portion MC and the sub-cavity portion SC communicate with each other, a part of the metal pipe material 14 enters the sub-cavity portion SC. The said part corresponds to the 2nd shaping | molding part 14b used as the flange part 80b by being crushed.

図６（ｃ）に示すように、ブロー成形後若しくはブロー成形の途中の段階で、離間している上型１２と下型１１とを接近させる。この動作によって、サブキャビティ部ＳＣの容積が小さくなり、第２の成形部分１４ｂの内部空間が消滅し、折りたたまれた状態となる。即ち、当該上型１２と下型１１の接近によって、サブキャビティ部ＳＣ内に入り込んでいる金属パイプ材料１４の第２の成形部分１４ｂがプレスされ押し潰される。その結果、金属パイプ材料１４の外周面に、当該金属パイプ材料１４の長手方向に沿うように押し潰された第２の成形部分１４ｂ（当該状態では、金属パイプ材料１４は、完成品としての金属パイプ８０と同様の形状となる）が成形される。なお、これらブロー成形からフランジ部８０ｂのプレス成形完了に至るまでの時間は、金属パイプ材料１４の種類にもよるが概ね１〜２秒程度で完了する。なお、図６に示す例では、上型１２の第１突起１２ｂの表面が下型１１の第１凹部１１ｂの底面と当接し、上型１２と下型１１とがそれ以上近接できない状態となる。   As shown in FIG. 6C, the separated upper mold 12 and lower mold 11 are brought close to each other after blow molding or in the middle of blow molding. By this operation, the volume of the sub-cavity portion SC is reduced, and the internal space of the second molded portion 14b disappears and is folded. That is, as the upper mold 12 and the lower mold 11 approach, the second molded portion 14b of the metal pipe material 14 entering the subcavity SC is pressed and crushed. As a result, a second molded portion 14b crushed on the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 along the longitudinal direction of the metal pipe material 14 (in this state, the metal pipe material 14 is a metal product as a finished product). The shape is the same as that of the pipe 80). In addition, although it depends on the kind of the metal pipe material 14, the time from the blow molding to the completion of the press molding of the flange portion 80b is completed in about 1 to 2 seconds. In the example shown in FIG. 6, the surface of the first protrusion 12 b of the upper mold 12 is in contact with the bottom surface of the first recess 11 b of the lower mold 11, so that the upper mold 12 and the lower mold 11 can no longer approach each other. .

次に、図７及び図８を参照して、スライド８２の移動速度（すなわち上型１２の移動速度）の制御について説明する。本実施形態に係る成形装置１０は、駆動部８１にサーボモータ８３を備えているため、サーボプレスを行うことができる。制御部７０は、サーボモータ８３を制御することによって、フランジ部８０ｂの成形中にスライド８２の移動速度を変化させる。なお、図６（ｂ）に示すように、サブキャビティ部ＳＣへ向かって膨張した第２の成形部分１４ｂを押し潰すために上型１２の降下を開始した時点をフランジ部８０ｂの成形の開始時点Ｔ１とし、図６（ｃ）に示すように、上型１２を下死点まで降下させて第２の成形部分１４ｂをフランジ部８０ｂの形状とした時点をフランジ部８０ｂの成形の完了時点Ｔ２とする。図７及び図８に示すグラフでは、フランジ部８０ｂを成形している時間領域をフランジ部成形領域Ｅ２としている。なお、フランジ部８０ｂを成形した後は、上型１２を下死点において所定の圧力で保持し、冷却を行うことで金属パイプ８０全体の成形を行う。図８に示すグラフでは、金属パイプ８０全体の成形を行う時間領域を全体成形領域Ｅ３としている。また、フランジ部成形領域Ｅ２と全体成形領域Ｅ３を合わせた時間領域を成形領域Ｅ１としている。   Next, control of the moving speed of the slide 82 (that is, the moving speed of the upper mold 12) will be described with reference to FIGS. Since the molding apparatus 10 according to the present embodiment includes the servo motor 83 in the drive unit 81, servo pressing can be performed. The control unit 70 controls the servo motor 83 to change the moving speed of the slide 82 during the molding of the flange portion 80b. As shown in FIG. 6B, the time when the lower mold 12 starts to descend to crush the second molded portion 14b expanded toward the subcavity SC is the time when the flange 80b starts to be molded. As shown in FIG. 6 (c), the time when the upper mold 12 is lowered to the bottom dead center and the second molded portion 14b is formed into the shape of the flange portion 80b is defined as the time T2 when the molding of the flange portion 80b is completed. To do. In the graphs shown in FIG. 7 and FIG. 8, the time region in which the flange portion 80b is formed is the flange portion forming region E2. In addition, after shaping | molding the flange part 80b, the upper mold | type 12 is hold | maintained with a predetermined pressure in a bottom dead center, and the whole metal pipe 80 is shape | molded by cooling. In the graph shown in FIG. 8, a time region for forming the entire metal pipe 80 is defined as an overall forming region E3. In addition, a time region in which the flange portion forming region E2 and the entire forming region E3 are combined is set as a forming region E1.

図７（ａ）に示すように、制御部７０は、フランジ部８０ｂの成形中に、スライド８２の所定時間ごとの移動量を段階的に変化させてよい。すなわち、制御部７０は、フランジ部成形領域Ｅ２において、上型１２の所定時間ごとの移動量を段階的に変化させてよい。図７（ａ）に示す例では、制御部７０は、上型１２（すなわちスライド８２）の移動位置と時間の関係を示すグラフが階段形状を描くように制御することによって、所定時間ごとの移動量を段階的に変化させている。上型１２は、所定時間だけ同位置で保持された後、所定の移動量だけ急激に降下し、その後所定時間だけ同位置で保持される。なお、図においては上型１２を降下させる際のグラフは略垂直に変化しているが、斜め下方に傾斜する直線を描くように変化してもよい。また、上型１２を同位置で保持する時間の長さや間隔も適宜変化させてよい。このように、上型１２（すなわちスライド８２）の移動量を所定時間ごとに段階的に変化させることで、フランジ部８０ｂの割れを生じさせにくくさせることができ、フランジ部８０ｂの変形量を大きくし、成形性を向上させることができる。   As shown in FIG. 7A, the control unit 70 may change the movement amount of the slide 82 every predetermined time step by step during the molding of the flange portion 80b. That is, the control unit 70 may change the movement amount of the upper mold 12 every predetermined time stepwise in the flange portion forming region E2. In the example shown in FIG. 7A, the control unit 70 controls the movement of the upper mold 12 (that is, the slide 82) so that the graph showing the relationship between the movement position and time draws a staircase shape, thereby moving every predetermined time. The amount is changed step by step. The upper mold 12 is held at the same position for a predetermined time, and then is rapidly lowered by a predetermined movement amount, and then held at the same position for a predetermined time. In the figure, the graph when the upper die 12 is lowered changes substantially vertically, but it may change so as to draw a straight line inclined obliquely downward. Further, the length and interval of the time for holding the upper mold 12 at the same position may be appropriately changed. In this way, by changing the movement amount of the upper mold 12 (that is, the slide 82) step by step for every predetermined time, it is possible to make it difficult for the flange portion 80b to crack, and to increase the deformation amount of the flange portion 80b. And formability can be improved.

図７（ｂ）に示すように、制御部７０は、フランジ部８０ｂの成形中に、スライド８２の移動位置を曲線的に変化させてよい。すなわち、制御部７０は、フランジ部成形領域Ｅ２において、上型１２の移動位置を曲線的に変化させてよい。制御部７０は、スライド８２の移動速度を徐々に変化させながら上型１２を降下させることで、図７（ｂ）に示すように上型１２の移動位置と時間の関係を示すグラフが曲線を描くように制御する。このように、上型１２（すなわちスライド８２）の移動位置を曲線的に変化させることで、曲げ位置の寸法精度の安定性を向上、耐衝撃・耐疲労破壊の性能を向上させることができる。   As shown in FIG. 7B, the control unit 70 may change the movement position of the slide 82 in a curved manner during the formation of the flange portion 80b. That is, the control unit 70 may change the movement position of the upper mold 12 in a curved manner in the flange part forming region E2. The control unit 70 lowers the upper mold 12 while gradually changing the moving speed of the slide 82, so that a graph showing the relationship between the movement position of the upper mold 12 and time is curved as shown in FIG. 7B. Control to draw. Thus, by changing the moving position of the upper mold 12 (that is, the slide 82) in a curved manner, the stability of the dimensional accuracy of the bending position can be improved, and the performance of impact resistance and fatigue resistance can be improved.

また、制御部７０は、フランジ部８０ｂの成形時において、成形初期に比して成形後期におけるスライド８２の所定時間ごとの移動量を小さくしてよい。なお、成形初期とは、フランジ部成形領域Ｅ２のうち、中間時点より開始時点Ｔ１側の時間領域である。また、成形後期とは、フランジ部成形領域Ｅ２のうち、中間時点より完了時点Ｔ２側の時間領域である。具体的には、図７（ａ）のグラフＬ１に示すように、制御部７０は、成形初期では、スライド８２の移動量を大きくして上型１２を大きく降下させる一方、時間の経過と共に当該移動量を減少させることで、成形後期では、スライド８２の移動量を小さくする。また、図７（ｂ）に示すように、制御部７０は、上型１２の移動位置が、下方に凸となるように湾曲する曲線のグラフＬ３を描くようにスライド８２を制御する。以上のように、成形初期ではスライド８２の所定時間ごとの移動量を大きくすることで、フランジ部８０ｂの大まかな形状を成形し、成形後期ではスライド８２の所定時間ごとの移動量を小さくすることで、フランジ部８０ｂの細かい形状を精度良く成形することができる。   Further, the control unit 70 may reduce the amount of movement of the slide 82 at a predetermined time in the later stage of molding compared to the early stage of molding when the flange portion 80b is molded. The initial molding is a time region on the start time T1 side from the intermediate time in the flange portion molding region E2. Further, the latter half of the molding is a time region on the completion time T2 side from the intermediate time in the flange portion molding region E2. Specifically, as shown in a graph L1 in FIG. 7A, the control unit 70 increases the amount of movement of the slide 82 to greatly lower the upper die 12 at the initial stage of molding, while the time decreases with time. By reducing the amount of movement, the amount of movement of the slide 82 is reduced in the later stage of molding. Further, as shown in FIG. 7B, the control unit 70 controls the slide 82 so as to draw a curve graph L3 that curves so that the moving position of the upper mold 12 is convex downward. As described above, by increasing the amount of movement of the slide 82 every predetermined time at the initial stage of molding, the rough shape of the flange portion 80b is formed, and at the latter stage of molding, the amount of movement of the slide 82 every predetermined time is decreased. Thus, the fine shape of the flange portion 80b can be accurately formed.

また、制御部７０は、フランジ部８０ｂの成形時において、成形初期に比して成形後期におけるスライド８２の所定時間ごとの移動量を大きくしてよい。具体的には、図７（ａ）のグラフＬ２に示すように、制御部７０は、成形初期では、スライド８２の移動量を小さくして上型１２を小さく降下させる一方、時間の経過と共に当該移動量を増加させることで、成形後期では、スライド８２の移動量を大きくする。また、図７（ｂ）に示すように、制御部７０は、上型１２の移動位置が、上方に凸となるように湾曲する曲線のグラフＬ４を描くようにスライド８２を制御する。以上のように、成形初期にはスライド８２の所定時間ごとの移動量を小さくすることで、金属パイプ材料１４を急激に変形させないように少しずつ金属パイプ材料１４を押し潰すことができる。例えば、金属パイプ材料１４の材質の特性上、急激に変形させる場合は反力が大きくなり歪み等が生じる可能性があるが、少しずつ押し潰すことで正確に変形させることができる。一方、ある程度金属パイプ材料１４を変形させた成形後期には、スライド８２の所定時間ごとの移動量を大きくすることで、速やかにフランジ部８０ｂの最終形状を成形することができる。   Further, the control unit 70 may increase the amount of movement of the slide 82 per predetermined time at the later stage of molding as compared to the early stage of molding when the flange 80b is molded. Specifically, as shown in a graph L2 in FIG. 7A, the control unit 70 lowers the movement amount of the slide 82 and lowers the upper mold 12 small at the initial stage of molding, while the time decreases with time. By increasing the movement amount, the movement amount of the slide 82 is increased in the later stage of molding. Further, as shown in FIG. 7B, the control unit 70 controls the slide 82 so as to draw a curve graph L4 that curves so that the moving position of the upper mold 12 is convex upward. As described above, the metal pipe material 14 can be crushed little by little so that the metal pipe material 14 is not rapidly deformed by reducing the amount of movement of the slide 82 every predetermined time at the initial stage of molding. For example, due to the characteristics of the material of the metal pipe material 14, when it is suddenly deformed, the reaction force may increase and distortion may occur, but it can be accurately deformed by crushing little by little. On the other hand, in the later stage of molding in which the metal pipe material 14 is deformed to some extent, the final shape of the flange portion 80b can be quickly molded by increasing the amount of movement of the slide 82 per predetermined time.

また、制御部７０は、図７に示すようなグラフに限定されず、様々な態様でスライド８２の移動速度を変化させて制御してよい。例えば、図８（ａ），（ｂ）に示すように、制御部７０は、上型１２（すなわちスライド８２）の移動位置を階段状に変化させることによって、所定時間ごとの移動量を段階的に変化させる際に、斜め下方に傾斜する直線を描くように上型１２の移動位置を変化させてもよい。また、図８（ｃ）に示すように、上型１２の移動位置を一定時間保持する領域を設けることなく、斜め下方に傾斜するような直線を描くように上型１２の移動位置を変化させた後、傾斜角度の異なる直線を描くように上型の移動位置を変化させてもよい。このような制御も、上型１２（すなわちスライド８２）の移動位置を階段状に変化させることに該当する。   Further, the control unit 70 is not limited to the graph as shown in FIG. 7, and may be controlled by changing the moving speed of the slide 82 in various modes. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the control unit 70 changes the movement amount of the upper mold 12 (that is, the slide 82) stepwise to change the movement amount per predetermined time stepwise. When changing the position, the moving position of the upper mold 12 may be changed so as to draw a straight line inclined obliquely downward. Further, as shown in FIG. 8C, the moving position of the upper mold 12 is changed so as to draw a straight line inclined obliquely downward without providing an area for holding the moving position of the upper mold 12 for a certain period of time. After that, the upper mold moving position may be changed so as to draw straight lines with different inclination angles. Such control also corresponds to changing the moving position of the upper mold 12 (that is, the slide 82) stepwise.

また、図８（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように、成形領域Ｅ１における何れかのタイミングで振動圧力を付加してもよい。なお、「振動圧力を付加する」とは、金属パイプ材料１４を上型１２及び下型１１でプレスしている状態において、上型１２を振動（上下に僅かに移動するパターンを繰り返す）させることで、金属パイプ材料１４に対して、微小に変化する圧力を付与することである。例えば、図８（ｄ）に示すように、制御部７０は、全体成形領域Ｅ３において、金属パイプ材料１４に振動圧力を付与してよい。また、図８（ｅ）に示すように、フランジ部成形領域Ｅ２と全体成形領域Ｅ３において、金属パイプ材料１４に振動圧力を付与してよい。なお、フランジ部成形領域Ｅ２においては、上型１２の移動位置を一定時間保持する領域において振動圧力を付与している。また、図８（ｆ）に示すように、制御部７０は、フランジ部成形領域Ｅ２において、金属パイプ材料１４に振動圧力を付与してよい。なお、フランジ部成形領域Ｅ２においては、上型１２を降下させながら振動圧力を付加している。以上のように、金属パイプ材料１４に振動圧力を付加することにより、成形面の平坦度が良好化及びスプリングバックの抑制という効果が奏される。   Further, as shown in FIGS. 8D, 8E, and 8F, the vibration pressure may be applied at any timing in the molding region E1. “Applying oscillating pressure” means that the upper die 12 is vibrated (a pattern that moves slightly up and down) while the metal pipe material 14 is pressed by the upper die 12 and the lower die 11. Thus, a slightly changing pressure is applied to the metal pipe material 14. For example, as illustrated in FIG. 8D, the control unit 70 may apply a vibration pressure to the metal pipe material 14 in the entire molding region E3. Moreover, as shown in FIG.8 (e), you may give a vibration pressure to the metal pipe material 14 in the flange part shaping | molding area | region E2 and the whole shaping | molding area | region E3. In the flange portion forming region E2, vibration pressure is applied in a region where the moving position of the upper mold 12 is held for a certain period of time. Moreover, as shown in FIG.8 (f), the control part 70 may provide a vibration pressure to the metal pipe material 14 in the flange part shaping | molding area | region E2. In the flange portion forming region E2, vibration pressure is applied while the upper die 12 is lowered. As described above, by applying the vibration pressure to the metal pipe material 14, the flatness of the molding surface is improved and the effect of suppressing the spring back is exhibited.

次に、本実施形態に係る成形装置１０の作用・効果について説明する。   Next, operations and effects of the molding apparatus 10 according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る成形装置１０では、制御部７０は、パイプ保持機構３０によって上型１２と下型１１との間で保持された金属パイプ材料１４内に気体を供給することによって、金属パイプ材料１４を膨張成形するようにブロー機構６０を制御する。これによって、金属パイプ材料１４のうち完成品のパイプ部８０ａに対応する部分（すなわち第１の成形部分１４ａ）は、メインキャビティ部ＭＣに対応する形状に膨張成形されると共に、完成品のフランジ部８０ｂに対応する部分（すなわち第２の成形部分１４ｂ）は、サブキャビティ部ＳＣへ向かって膨張する。また、制御部７０は、膨張した金属パイプ材料１４の第２の成形部分１４ｂを上型１２及び下型１１のサブキャビティ部ＳＣで押し潰すことによってフランジ部８０ｂを成形するように駆動部８１を制御する。ここで、比較例に係る成形装置として、サブキャビティ部ＳＣへ向かって膨張した第２の成形部分１４ｂを押し潰す際に、サーボモータ８３で速度制御を行うことなくフランジ部８０ｂを成形するものが挙げられる。このような場合、フランジ部８０ｂに弛みや捩れ等が発生する可能性がある。   In the molding apparatus 10 according to the present embodiment, the control unit 70 supplies the gas into the metal pipe material 14 held between the upper mold 12 and the lower mold 11 by the pipe holding mechanism 30, thereby providing the metal pipe material. The blow mechanism 60 is controlled so that 14 is expanded. As a result, the portion of the metal pipe material 14 corresponding to the finished pipe portion 80a (that is, the first molded portion 14a) is expanded and formed into a shape corresponding to the main cavity portion MC, and the flange portion of the finished product. A portion corresponding to 80b (that is, the second molded portion 14b) expands toward the subcavity SC. Further, the control unit 70 causes the drive unit 81 to mold the flange portion 80b by crushing the second molded portion 14b of the expanded metal pipe material 14 with the subcavity SC of the upper mold 12 and the lower mold 11. Control. Here, as the molding apparatus according to the comparative example, when the second molding portion 14b expanded toward the sub-cavity portion SC is crushed, the flange portion 80b is molded without speed control by the servo motor 83. Can be mentioned. In such a case, the flange portion 80b may be loosened or twisted.

一方、本実施形態に係る成形装置１０では、制御部７０は、サーボモータ８３を制御することによって、フランジ部８０ｂの成形中にスライド８２の移動速度を変化させる。従って、フランジ部８０ｂの形状等に合わせた適切な移動速度でプレスの動作を制御することが可能となる。従って、成形品の品質を向上することができる。ここで、本実施形態に係る成形方式では、金属パイプ材料１４内に高圧の気体が充填された状態にあって、内圧が金属パイプ材料１４の変形抵抗を上回れば、ブロー成形金型１３の形状に合わせて金属パイプ材料１４が変形する。このとき、フランジ部８０ｂを膨出・成形する工程においては、上型１２が下死点付近で降下中である。このときに、内圧に対する形状成形における適切な条件でサーボプレスの動作を制御することで、精度の高い形状を成形することが可能となる。   On the other hand, in the molding apparatus 10 according to the present embodiment, the control unit 70 controls the servo motor 83 to change the moving speed of the slide 82 during the molding of the flange portion 80b. Therefore, it is possible to control the operation of the press at an appropriate moving speed according to the shape of the flange portion 80b. Therefore, the quality of the molded product can be improved. Here, in the molding method according to the present embodiment, if the metal pipe material 14 is filled with a high-pressure gas and the internal pressure exceeds the deformation resistance of the metal pipe material 14, the shape of the blow molding die 13 is reached. Accordingly, the metal pipe material 14 is deformed. At this time, in the process of bulging and forming the flange portion 80b, the upper mold 12 is being lowered near the bottom dead center. At this time, it is possible to form a highly accurate shape by controlling the operation of the servo press under appropriate conditions in the shape forming for the internal pressure.

本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment.

上記成形装置１０では、上下金型の間で加熱処理できる加熱機構５０を備え、通電によるジュール熱を利用して金属パイプ材料１４を加熱していたが、これらに限定されるものではない。例えば、加熱処理が上下金型の間以外の場所で行われ、加熱後の金属製パイプを金型間に運び込んでもよい。また、通電によるジュール熱を利用する以外にも、ヒータ等の輻射熱を利用してもよいし、高周波誘導電流を利用して加熱することも可能である。   In the molding apparatus 10 described above, the heating mechanism 50 capable of performing heat treatment between the upper and lower molds is provided and the metal pipe material 14 is heated using Joule heat by energization. However, the present invention is not limited thereto. For example, the heat treatment may be performed at a place other than between the upper and lower molds, and the heated metal pipe may be carried between the molds. In addition to using Joule heat by energization, radiant heat from a heater or the like may be used, or heating using high-frequency induction current is also possible.

高圧ガスは、窒素ガス、アルゴンガスなどの非酸化性ガスや不活性ガスを主に採用できるが、これらは金属パイプ内に酸化スケールを発生しづらくさせることができるものの、高価である。この点、圧縮空気であれば、酸化スケールの発生により大きな問題を生じさせない限り、安価であり、大気中に漏れても実害はなく、取扱いが極めて容易である。したがって、ブロー工程を円滑に実行することができる。   As the high-pressure gas, a non-oxidizing gas such as nitrogen gas or argon gas or an inert gas can be mainly used, but these can make it difficult to generate oxide scale in the metal pipe, but are expensive. In this regard, compressed air is inexpensive unless it causes a major problem due to the generation of oxide scale, and there is no actual damage even if it leaks into the atmosphere, and handling is extremely easy. Therefore, the blowing process can be executed smoothly.

ブロー成形金型は無水冷金型と水冷金型の何れでもよい。ただし、無水冷金型は、ブロー成形終了後に金型を常温付近まで下げるときに、長時間を要する。この点、水冷金型であれば、短時間で冷却が完了する。したがって、生産性向上の観点からは、水冷金型が望ましい。   The blow mold may be either an anhydrous cold mold or a water-cooled mold. However, the anhydrous cold mold takes a long time to lower the mold to near room temperature after completion of blow molding. In this respect, cooling is completed in a short time with a water-cooled mold. Therefore, a water-cooled mold is desirable from the viewpoint of improving productivity.

本発明の実施形態に係る成形装置によれば、成形品の品質を向上することができる。   According to the molding apparatus according to the embodiment of the present invention, the quality of a molded product can be improved.

１０：成形装置
１１：下型（第２の金型）
１２：上型（第１の金型）
１４：金属パイプ材料
３０：パイプ保持機構（保持部）
６０：ブロー機構（気体供給部）
７０：制御部
８１：駆動部
８２：スライド
８３：サーボモータ
ＭＣ：メインキャビティ部
ＳＣ：サブキャビティ部

10: Molding device 11: Lower mold (second mold)
12: Upper mold (first mold)
14: Metal pipe material 30: Pipe holding mechanism (holding part)
60: Blow mechanism (gas supply part)
70: Control part 81: Drive part 82: Slide 83: Servo motor MC: Main cavity part SC: Sub cavity part

Claims (4)

フランジ付きの金属パイプを成形する成形装置であって、
互いに対となる第１の金型及び第２の金型と、
前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方を移動させるスライドと、
前記スライドを移動させるための駆動力を発生させるサーボモータを備える駆動部と、
前記第１の金型と前記第２の金型との間で金属パイプ材料を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、
前記駆動部、前記保持部及び前記気体供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記保持部によって前記第１の金型と前記第２の金型との間で保持された前記金属パイプ材料内に気体を供給することによって、前記金属パイプ材料を膨張成形するように前記気体供給部を制御し、
膨張した前記金属パイプ材料の一部を前記第１の金型及び前記第２の金型で押し潰すことによってフランジ部を成形するように前記駆動部を制御し、
前記サーボモータを制御することによって、前記フランジ部の成形中に前記スライドの移動速度を変化させる、成形装置。 A forming apparatus for forming a metal pipe with a flange,
A first mold and a second mold which are paired with each other;
A slide for moving at least one of the first mold and the second mold;
A drive unit including a servo motor that generates a drive force for moving the slide;
A holding part for holding a metal pipe material between the first mold and the second mold;
A gas supply unit that supplies gas into the metal pipe material held by the holding unit;
A controller that controls the drive unit, the holding unit, and the gas supply unit,
The controller is
The gas supply so as to expand and mold the metal pipe material by supplying gas into the metal pipe material held between the first mold and the second mold by the holding portion. Control the part
Controlling the drive unit to form a flange by crushing a portion of the expanded metal pipe material with the first mold and the second mold;
A molding apparatus that changes the moving speed of the slide during molding of the flange portion by controlling the servo motor. 前記制御部は、前記フランジ部の成形中に、前記スライドの所定時間ごとの移動量を段階的に変化させる、請求項１に記載の成形装置。   2. The molding apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes a moving amount of the slide every predetermined time stepwise during molding of the flange portion. 前記制御部は、前記フランジ部の成形中に、前記スライドの移動位置を曲線的に変化させる請求項１に記載の成形装置。   The molding apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes the moving position of the slide in a curved manner during molding of the flange portion. 前記制御部は、前記フランジ部の成形時において、成形初期に比して成形後期における前記スライドの所定時間ごとの移動量を大きくする、請求項１に記載の成形装置。

2. The molding apparatus according to claim 1, wherein the control unit increases a movement amount of the slide per predetermined time in a later stage of molding as compared with an initial stage of molding when the flange portion is molded.

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