KR102326753B1 - 성형시스템 및 성형방법 - Google Patents

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Abstract

금속파이프재료에 유체를 공급할 때의 시일성을 향상시킬 수 있는 성형시스템 및 성형방법을 제공한다. 성형시스템(100)에서는, 제어부(20)는, 적어도 유체공급부(10)에 의한 유체의 공급보다 전단계에서, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 가열하도록, 가열부(6)를 제어한다. 이로 인하여, 적어도 유체공급부(10)에 의한 유체공급의 전단계에서는, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)는 가열부(6)에 가열됨으로써 변형되기 쉬운 상태가 된다. 이와 같은 상태로 함으로써, 노즐(7, 8)을 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)에 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 용이하게 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 확장하는 것이 가능해진다. 따라서, 노즐(7, 8)은, 금속파이프재료(14)의 확장부(14c, 14d)를 통하여 충분한 기밀성을 확보할 수 있다.

Description

성형시스템 및 성형방법{MOLDING SYSTEM AND MOLDING METHOD}
본 발명은, 금속파이프를 성형하는 성형시스템 및 성형방법에 관한 것이다.
종래, 금속파이프재료 내에 유체(流體)를 공급하여 팽창시킴으로써 성형을 행하는 성형시스템이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 나타내는 성형시스템은, 서로 쌍이 되는 상형 및 하형과, 상형과 하형의 사이에서 금속파이프재료를 유지하는 유지부와, 유지부에 유지된 금속파이프재료 내에 유체를 공급하는 유체공급부를 구비하고 있다. 이 성형장치에서는, 상형과 하형의 사이에서 유지된 상태의 금속파이프재료 내에 유체를 공급함으로써, 금속파이프재료를 팽창시켜 금형의 형상에 대응하는 형상으로 성형할 수 있다. 이와 같은 성형방법은, 하이드로포밍이라고 불리고 있다.
일본 공개특허공보 2004-337898호
여기에서, 상술한 성형시스템에서는, 유지부로 유지된 금속파이프재료의 단부에 대하여 유체공급부의 노즐을 삽입하여, 금속파이프재료의 내부에 유체를 공급하고 있다. 이때, 노즐로 금속파이프재료의 단부를 유지부에 가압함으로써, 금속파이프재료의 단부를 확장시키고 있다. 이로써, 노즐과 유지부의 사이의 시일성을 확보하고 있다. 그러나, 상술한 성형시스템에 있어서는, 노즐의 압압에 의해서는 금속파이프재료의 단부가 양호하게 확장되지 않아, 충분한 시일성을 확보할 수 없는 경우가 있었다.
본 발명은, 상술과 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 금속파이프재료에 유체를 공급할 때의 시일성을 향상시킬 수 있는 성형시스템 및 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 관한 성형시스템은, 금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형시스템으로서, 적어도 금속파이프재료의 단부를 가열하는 가열부와, 금속파이프재료 내에 유체를 공급하여 팽창시키는 유체공급부와, 가열부, 및 유체공급부를 제어하는 제어부를 구비하고, 유체공급부는, 금속파이프재료의 단부로부터 내부로 유체를 공급하는 노즐을 가지며, 제어부는, 적어도 유체공급부에 의한 유체의 공급보다 전단계에서, 금속파이프재료의 단부를 가열하도록, 가열부를 제어하고, 노즐을 금속파이프재료의 단부에 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 또는 노즐이 금속파이프재료의 단부에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 금속파이프재료의 단부를 확장하도록, 유체공급부를 제어한다.
본 발명의 일 양태에 관한 성형시스템에서는, 제어부는, 적어도 유체공급부에 의한 유체의 공급보다 전단계에서, 금속파이프재료의 단부를 가열하도록, 가열부를 제어한다. 이로 인하여, 적어도 유체공급부에 의한 유체공급의 전단계에서는, 금속파이프재료의 단부는 가열부에 가열됨으로써 변형되기 쉬운 상태가 된다. 이와 같은 상태로 함으로써, 노즐을 금속파이프재료의 단부에 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 또는 노즐이 금속파이프재료의 단부에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 용이하게 금속파이프재료의 단부를 확장하는 것이 가능해진다. 따라서, 노즐은, 금속파이프재료의 확장부를 통하여 충분한 기밀성을 확보할 수 있다. 이상으로부터, 본 발명의 일 양태에 의하면, 금속파이프재료에 유체를 공급할 때의 시일성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 관한 성형시스템은, 금속파이프재료의 단부를 유지하는 유지부를 더 구비하고, 제어부는, 노즐로 금속파이프재료의 단부를 유지부에 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 금속파이프재료의 단부를 확장하도록, 유체공급부를 제어해도 된다. 이 구성에 의하면, 노즐과 유지부의 사이를 금속파이프재료의 확장부를 통하여 시일할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태에 관한 성형시스템에 있어서, 제어부는, 노즐이 금속파이프재료의 단부에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 금속파이프재료의 단부를 확장하도록, 유체공급부를 제어하고, 노즐은, 유체를 공급할 때에, 금속파이프재료의 단부를 외주(外周)측으로부터 둘러쌈과 함께, 확장된 금속파이프재료의 단부를 받는 수용부를 가져도 된다. 이 구성에 의하면, 노즐의 수용부가 금속파이프재료의 확장부를 받음으로써, 당해 수용부 및 확장부로 시일할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 성형방법은, 금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형방법으로서, 적어도 금속파이프재료의 단부를 가열하는 가열공정과, 금속파이프재료의 단부를 확장하는 확장공정과, 금속파이프재료 내에 유체를 공급하여 팽창시키는 유체공급공정과, 팽창된 금속파이프재료를 금형에 접촉시켜 금속파이프를 성형하는 성형공정을 구비하고, 가열공정은, 적어도 확장공정 및 유체공급공정보다 전단계에서 실행되며, 확장공정에 있어서, 금속파이프재료의 단부에 유체를 공급하는 노즐을 당해 단부에 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 또는 노즐이 금속파이프재료의 단부에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 금속파이프재료의 단부를 확장한다.
본 발명의 일 양태에 관한 성형방법에 의하면, 상술한 성형시스템과 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 금속파이프재료에 유체를 공급할 때의 시일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 성형시스템의 개략 구성도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 II-II선을 따른 단면도로서, 블로성형금형의 개략 단면도이다.
도 3은, 성형시스템에 의한 제조공정을 나타내는 도로서, (a)는 금형 내에 금속파이프재료가 세팅되어 유지된 상태를 나타내는 도, (b)는 금속파이프재료의 단부에 노즐을 가압한 상태를 나타내는 도, (c)는 블로성형을 행한 상태를 나타내는 도이다.
도 4는, 노즐 주변의 확대도이다.
도 5는, 변형예에 관한 노즐의 확대도이다.
도 6은, 변형예에 관한 노즐의 동작을 나타내는 도이다.
<성형시스템의 구성>
도 1~도 3에 나타내고 있는 바와 같이, 금속파이프를 성형하는 성형시스템(100)은, 상형(3) 및 하형(2)으로 이루어지는 블로성형금형(금형)(1)과, 상형(3)과 하형(2)의 사이에 금속파이프재료(14)를 수평으로 유지하는 유지부(4)와, 금속파이프재료(14)를 가열하는 가열부(6)와, 금속파이프재료(14) 내에 유체를 공급하여 팽창시키는 유체공급부(10)와, 블로성형금형(1)의 동작, 유지부(4), 가열부(6), 및 유체공급부(10)를 제어하는 제어부(20)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 성형 후의 파이프를 금속파이프(80)(도 2(b) 참조)라고 칭하고, 완성에 이르는 도중의 단계의 파이프를 금속파이프재료(14)라고 칭하는 것으로 한다.
하형(2)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 상면에 오목부(2a)를 구비한다. 하형(2)은, 예를 들면, 도시되지 않은 기대(基臺) 등에 고정되어 있어도 된다. 상형(3)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 하면에 오목부(3a)를 구비한다. 상형(3)은, 상단부를, 도시되지 않은 구동부에 의하여 구동되는 슬라이드 등에 고정시켜도 된다.
도 2는, 블로성형금형(1)을 측면방향으로부터 본 개략 단면도이다. 이것은 도 1에 있어서의 II-II선을 따르는 블로성형금형(1)의 단면도이며, 블로성형 시의 금형 위치 상태를 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 하형(2)의 상면에는 직사각형상의 오목부(2a)가 형성되어 있다. 상형(3)의 하면에는, 하형(2)의 오목부(2a)와 대향하는 위치에 직사각형상의 오목부(3a)가 형성되어 있다. 블로성형금형(1)이 폐쇄된 상태에 있어서는, 하형(2)의 오목부(2a)와 상형(3)의 오목부(3a)가 조합됨으로써 단면 직사각형상의 공간인 메인캐비티부(MC)가 형성된다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 메인캐비티부(MC) 내에 배치된 금속파이프재료(14)는, 팽창함으로써 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 메인캐비티부(MC)의 내벽면과 접촉하고, 당해 메인캐비티부(MC)의 형상(여기에서는 단면 직사각형상)으로 성형된다.
유지부(4)는, 하형(2)의 좌우단(도 1에 있어서 좌우단) 근방에 마련된 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과, 상형(3)의 좌우단(도 1에 있어서 좌우단) 근방에 마련된 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 구비하고 있다. 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은, 도시되지 않은 액추에이터로 상하로 진퇴이동 가능하게 구성되어 있다. 하측의 제1, 제2 전극(11, 12)의 상면에는, 금속파이프재료(14)의 하측 외주면에 대응한 반원호형상의 오목홈(11a, 12a)이 형성되어 있고, 당해 오목홈(11a, 12a)의 부분에 정확하게 금속파이프재료(14)가 끼워 넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 또, 제1 전극(11)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(11a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(11b)이 형성되어 있고, 제2 전극(12)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(12a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(12b)이 형성되어 있다. 또, 상측의 제1, 제2 전극(11, 12)의 하면에는, 금속파이프재료(14)의 상측 외주면에 대응한 반원호형상의 오목홈(11a, 12a)이 형성되어 있고, 당해 오목홈(11a, 12a)에 정확하게 금속파이프재료(14)가 끼워맞춤 가능하게 되어 있다. 또, 제1 전극(11)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(11a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(11b)이 형성되어 있고, 제2 전극(12)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(12a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(12b)이 형성되어 있다. 즉, 상하 한 쌍의 제1, 제2 전극(11, 12)으로 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 제1, 제2 전극(11, 12)은, 정확하게 금속파이프재료(14)의 외주를 전체 둘레에 걸쳐 밀착되게 둘러쌀 수 있도록 구성되어 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은, 금속파이프재료(14)를 가열하는 가열부(6)로서도 기능한다. 구체적으로는, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은, 전원(도시하지 않음)과 접속되어 있고, 금속파이프재료(14)에 전력을 공급함으로써 당해 금속파이프재료(14)를 가열한다. 가열부(6)는, 적어도 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 가열할 수 있다.
유체공급부(10)는, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)로부터 내부로 유체를 공급하는 노즐(7, 8)을 구비하고 있다. 노즐(7, 8)은, 도시되지 않은 실린더로드를 통하여 실린더유닛에 연결되어 있어, 당해 실린더유닛의 작동에 맞추어 진퇴이동하는 것이 가능하게 되어 있다. 노즐(7, 8)의 선단부는, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)로부터 각각 삽입되고, 금속파이프재료(14)의 내부에 유체를 공급한다. 이로써, 블로성형금형(1)의 내부에 배치된 금속파이프재료(14)를 팽창시킬 수 있다. 또한, 노즐(7, 8)이 공급하는 유체로서는, 물이나 오일 등의 유체를 채용할 수 있다. 노즐(7, 8)은, 선단부(7a, 8a)를 향하여 끝이 좁아지도록, 원추형상의 테이퍼면(7b, 8b)을 구비하고 있다. 또한, 노즐(7, 8)의 상세한 구조에 대해서는, 후술한 제어부(20)에 의한 동작 설명과 함께 설명한다.
<성형시스템의 작용>
다음으로, 성형시스템(100)의 작용에 대하여 설명한다. 도 3은 재료로서의 금속파이프재료(14)를 투입하는 파이프투입공정부터, 당해 금속파이프재료를 팽창 성형하여 금속파이프(80)를 형성하는 공정까지 나타내고 있다. 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 금속파이프재료(14)를 준비하고, 이 금속파이프재료(14)를, 로봇암 등(도시하지 않음)에 의하여, 하형(2)측에 구비되는 제1, 제2 전극(11, 12) 상에 재치한다. 제1, 제2 전극(11, 12)에는 오목홈(11a, 12a)이 각각 형성되어 있으므로, 당해 오목홈(11a, 12a)에 의하여 금속파이프재료(14)가 위치 결정된다. 다음으로, 제어부(20)(도 1 참조)는, 유지부(4)를 제어함으로써, 당해 유지부(4)에 금속파이프재료(14)를 유지시킨다. 구체적으로는, 도 3(a)와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)을 진퇴이동 가능하게 하고 있는 액추에이터를 작동시켜, 각 상하에 위치하는 제1, 제2 전극(11, 12)을 접근·맞닿게 한다. 이 맞닿음에 의하여, 금속파이프재료(14)의 양단부는, 상하로부터 제1, 제2 전극(11, 12)에 의하여 협지된다. 또 이 협지는 제1, 제2 전극(11, 12)에 형성되는 오목홈(11a, 12a)의 존재에 의하여, 금속파이프재료(14)의 전체 둘레에 걸쳐 밀착하는 양태로 협지되게 된다. 단, 금속파이프재료(14)의 전체 둘레에 걸쳐 밀착하는 구성에 한정되지 않고, 금속파이프재료(14)의 둘레방향에 있어서의 일부에 제1, 제2 전극(11, 12)이 맞닿는 구성이어도 된다. 또, 제1, 제2 전극(11, 12)이 금속파이프재료(14)를 유지한 상태에 있어서는, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)측의 일부는, 적어도 오목홈(11a, 12a)의 외측의 단부로부터 외부로 각각 돌출된다. 즉, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)측의 일부와, 테이퍼오목면(11b, 12b)의 사이에 간극이 각각 형성되는 상태에서, 금속파이프재료(14)가 유지부(4)에 유지된다.
계속해서, 제어부(20)는, 가열부(6)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 가열한다(가열공정). 구체적으로는, 제어부(20)는, 가열부(6)의 스위치를 ON으로 한다. 그렇게 하면, 전원(도시하지 않음)으로부터 전력이 제1, 제2 전극(11, 12)을 통하여 금속파이프재료(14)에 공급되고, 금속파이프재료(14)에 존재하는 저항에 의하여, 금속파이프재료(14) 자체가 발열한다(줄(Joule)열). 이로써, 가열부(6)는, 적어도 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)(본 실시형태에서는, 금속파이프재료(14) 전체)를 가열할 수 있다. 또, 가열부(6)에 의한 가열공정은, 적어도 유체공급부(10)에 의한 유체의 공급보다 전단계에 행해진다. 다음으로, 가열 후의 금속파이프재료(14)에 대하여 블로성형금형(1)을 폐쇄하고, 금속파이프재료(14)를 당해 블로성형금형(1)의 캐비티 내에 배치 밀폐한다.
그 후, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 제어부(20)는, 유체공급부(10)의 노즐(7, 8)을 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)에 각각 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 확장하도록, 유체공급부(10)의 노즐(7, 8)을 제어한다(확장공정). 또, 제어부(20)는, 노즐로 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 유지부(4)에 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 확장하도록, 유체공급부(10)를 제어한다.
여기에서, 도 4를 참조하여, 노즐(8)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 노즐(7)은 노즐(8)과 동일한 구성을 갖기 때문에, 설명을 생략한다. 또, 도 1 및 도 3은 성형시스템(100)의 개략 구성도인 한편, 도 4는 노즐(8)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도이기 때문에, 일부 형상이 상이한 부분이 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 금속파이프재료(14)와 노즐(8)의 중심축을 일치시킨 상태인 것으로 한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 노즐(8)은, 기단(基端)측(블로성형금형(1)에 대한 외측)에 형성되는 대직경부(8A)와, 대직경부(8A)로부터 선단측(블로성형금형(1)측)을 향하여 끝이 좁아지는 테이퍼부(8B)와, 테이퍼부(8B)로부터 선단측으로 뻗는 소직경부(8C)를 구비하고 있다. 소직경부(8C)의 직경은, 블로성형이나 확장이 이루어지는 전단계에 있어서의 금속파이프재료(14)의 내경, 및 오목홈(12a)의 내경보다 작게 설정되어 있다. 대직경부(8A)의 직경은, 테이퍼오목면(12b)의 외측의 단부(가장 내경이 큰 부분)의 내경보다 크게 설정되어 있다. 테이퍼부(8B)의 테이퍼면(8b)은, 제2 전극(12)의 테이퍼오목면(12b)과 대략 평행을 이루도록 경사져 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 확장 전(도 3(a)의 상태)의 금속파이프재료(14)의 단부(14b)로부터 내부로 노즐(8)의 소직경부(8C)를 삽입하도록 노즐(8)을 이동시키면, 단부(14b)가 노즐(8)의 테이퍼면(8b)에 맞닿는다. 이때, 금속파이프재료(14)의 단부(14b)는 가열부(6)에서 가열된 상태이기 때문에, 변형되기 쉬운 상태로 되어 있다. 따라서, 노즐(8)을 더 이동시키면, 금속파이프재료(14)의 단부(14b)측의 일부는 테이퍼면(8b)의 형상을 따라 직경이 확장되도록 변형된다. 그리고, 테이퍼면(8b)의 압압에 의하여 확장된 금속파이프재료(14)의 확장부(14d)는, 노즐(8)의 테이퍼면(8b)에 의하여, 제2 전극(12)의 테이퍼오목면(12b)에 가압되는 상태가 된다. 즉, 노즐(8)의 테이퍼면(8b)이, 금속파이프재료(14)의 확장부(14d)를 통하여 제2 전극(12)의 테이퍼오목면(12b)에 가압된 상태가 된다. 이로써, 노즐(8)의 테이퍼면(8b)과 제2 전극(12)의 테이퍼오목면(12b)의 사이의 시일성이 확보된다.
도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 금속파이프재료(14)의 양측의 단부(14a, 14b)는, 노즐(7, 8)로 시일된 상태가 된다. 시일 완료 후, 제어부(20)는, 유체공급부(10)를 제어함으로써, 고압의 유체를 금속파이프재료(14) 내에 취입(吹入)한다(유체공급공정). 이로써, 팽창된 금속파이프재료(14)를 블로성형금형(1)에 접촉시켜, 금속파이프재료(14)를 블로성형금형(1)의 형상을 따르도록 변형시킴으로써, 금속파이프(80)를 성형한다(성형공정).
또한, 가열부(6)의 가열에 의하여 금속파이프재료(14)가 연화됨으로써, 팽창 성형되기 쉬워진다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 성형시스템(100)의 작용·효과에 대하여 설명한다.
여기에서, 비교예에 관한 성형시스템으로서, 제1 전극(11)의 테이퍼오목면(11b)과 노즐(7)의 테이퍼면(7b)이 직접 접촉하고, 제2 전극(12)의 테이퍼오목면(12b)과 노즐(8)의 테이퍼면(8b)이 직접 접촉함으로써 시일성을 확보하는 것에 대하여 설명한다. 이 경우, 유지부(4)로 금속파이프재료(14)를 유지했을 때에, 단부(14a, 14b)가 제1, 제2 전극(11, 12)으로부터 외측으로 각각 돌출되지 않는다. 당해 비교예에 관한 성형시스템에서는, 제1, 제2 전극(11, 12)과 노즐(7, 8)이 각각 직접 접촉하기 때문에, 충분한 시일성을 확보하기 위해서는, 양자의 내구성이 필요해진다. 즉, 테이퍼오목면(11b)과 테이퍼면(7b), 및 테이퍼오목면(12b)과 테이퍼면(8b) 중 적어도 일방에 마모 등이 발생한 경우, 충분한 시일성을 확보할 수 없을 가능성이 있다.
또, 다른 비교예에 관한 성형시스템으로서, 본 실시형태에 관한 성형시스템(100)과 동일하게, 유지부(4)에 대하여 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 노즐(7, 8)로 각각 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 금속파이프재료(14)를 확장하는데, 가열부(6)를 갖지 않는 것에 대하여 설명한다. 이와 같은 비교예에 관한 성형시스템에 있어서는, 노즐(7, 8)의 압압에 의하여 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)가 양호하게 확장되지 않아, 충분한 시일성을 확보할 수 없는 경우가 있었다.
이들에 대하여, 본 실시형태에 관한 성형시스템(100)에서는, 제어부(20)는, 적어도 유체공급부(10)에 의한 유체의 공급보다 전단계에서, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 가열하도록, 가열부(6)를 제어한다. 이로 인하여, 적어도 유체공급부(10)에 의한 유체공급의 전단계에서는, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)는 가열부(6)에 가열됨으로써 변형되기 쉬운 상태가 된다. 이와 같은 상태로 함으로써, 노즐(7, 8)을 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)에 각각 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 용이하게 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 확장하는 것이 가능해진다. 따라서, 노즐(7, 8)은, 금속파이프재료(14)의 확장부(14c, 14d)를 각각 통하여 충분한 기밀성을 확보할 수 있다. 이상으로부터, 본 실시형태에 관한 성형시스템(100)에 의하면, 금속파이프재료(14)에 유체를 공급할 때의 시일성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 성형시스템(100)은, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)측을 유지하는 유지부(4)를 더 구비하고 있다. 제어부(20)는, 노즐(7, 8)로 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 유지부(4)에 각각 가압하는 것에 의한 압압력에 의하여, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 확장하도록, 유체공급부(10)를 제어한다. 이 구성에 의하면, 노즐(7)과 유지부(4)의 사이를 금속파이프재료(14)의 확장부(14c)를 통하게 함과 함께, 노즐(8)과 유지부(4)의 사이를 금속파이프재료(14)의 확장부(14d)를 통하여 시일할 수 있다. 또, 이와 같은 구성을 이용하여 시일성을 확보하는 경우, 테이퍼오목면(11b, 12b) 및 테이퍼면(7b, 8b)의 사이에 가열되어 물러진 금속파이프재료(14)를 밀착시켜 압압함으로써, 테이퍼오목면(11b) 및 테이퍼면(7b)의 마모와, 테이퍼오목면(12b) 및 테이퍼면(8b)의 마모 등의 상황에 관계없이, 충분한 시일성을 확보할 수 있다. 또, 노즐(7, 8)의 형상을 심플하게 한 상태에서, 충분한 시일성을 확보할 수 있다. 또, 블로성형 후의 노즐(7, 8)의 분리를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같은 성형시스템(200)을 채용해도 된다. 이 성형시스템(200)에 있어서, 제어부(도시하지 않음)는, 적어도 유체공급부(10)에 의한 유체의 공급보다 전단계에서, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 가열하도록, 가열부(6)를 제어하고, 노즐(208)이 금속파이프재료(14)의 단부(14b)에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 금속파이프재료(14)의 단부(14b)를 확장하도록, 유체공급부(10)를 제어한다. 변형예에 관한 성형시스템(200)에서는, 노즐(208)은, 유체를 공급할 때에, 금속파이프재료(14)의 단부(14b)를 외주측으로부터 둘러쌈과 함께, 확장된 금속파이프재료(14)의 단부(14b)를 받는 수용부(210)를 갖는다. 수용부(210)는, 금속파이프재료(14)의 내부에 삽입되는 소직경부(209)의 외주면으로부터 이간되어, 당해 소직경부(209)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 또, 제어부는, 노즐(208)이 금속파이프재료(14)의 단부(14b)에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 금속파이프재료(14)의 단부(14b)를 확장하도록, 유체공급부(10)를 제어한다. 이로써, 수용부(210)가, 금속파이프재료(14)의 확장된 단부(14b)를 받음으로써, 시일성이 확보된다. 이 구성에서는, 확장공정과 유체공급공정이 동시에 행해진다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 유체를 공급할 때는, 노즐(208)의 소직경부(209)를 금속파이프재료(14) 내부에 삽입한다. 이때, 수용부(210)의 선단면(210c)이 전극(212)의 단면(212a)과 맞닿는 위치까지 노즐(208)을 삽입한다. 이때, 금속파이프재료(14)의 단부(14b)와 수용부(210)의 바닥면(210b)은 간섭하지 않도록 이간되어 있다. 또, 당해 상태에 있어서는, 수용부(210)의 수용면(210a)은 금속파이프재료(14)의 외주면과 이간되어 있다. 다음으로, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 노즐(208)이 금속파이프재료(14)에 유체를 공급하면, 팽창력에 의하여 금속파이프재료(14)의 단부(14b) 부근이 확장되어, 수용부(210)의 수용면(210a)에 접촉한다. 이로써, 금속파이프재료(14)의 확장부(14d)와 수용부(210)의 수용면(210a)이 밀착함으로써 시일성이 확보된다. 또, 이와 같은 구조에 의하면, 블로성형에 수반하는 금속파이프재료(14)의 축방향으로의 자연 추종 및 추종 제어가 가능해진다(예를 들면, 도 4의 구조와 같이, 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b) 부근의 위치가 고정되지 않음). 또, 블로압력에 의하여 밀착성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
상기 실시형태에서는, 상하금형의 사이에서 가열 처리할 수 있는 가열부(6)를 구비하고, 통전(通電)에 의한 줄열을 이용하여 금속파이프재료(14)를 가열했지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 성형시스템이 가열로 등을 구비하고 있고, 당해 가열로에서 가열을 행한 후의 금속제 파이프를 금형 사이에 이동시켜도 된다. 또, 통전에 의한 줄열을 이용하는 것 이외에도, 히터 등의 복사열을 이용해도 되고, 고주파 유도전류를 이용하여 가열하는 것도 가능하다. 예를 들면, 금형을 폐쇄하는 전단계에서, 금속파이프재료(14)의 근방에 히터를 배치함과 함께 가열을 행해도 된다. 이때, 적어도 금속파이프재료(14)의 단부(14a, 14b)를 가열할 수 있으면 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 노즐(7, 8)이 공급하는 유체로서는, 물이나 오일 등의 액체로 하고 있었지만, 압축공기 등이나 불활성 가스 등의 기체를 공급해도 된다.
1…블로성형금형(금형)
2…하형(금형)
3…상형(금형)
4…유지부
6…가열부
7, 8…노즐
10…유체공급부
14…금속파이프재료
20…제어부
80…금속파이프
100, 200…성형시스템

Claims (4)

  1. 금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형시스템이며,
    적어도 금속파이프재료의 단부를 가열하는 가열부와,
    상기 금속파이프재료 내에 유체를 공급하여 팽창시키는 유체공급부와,
    상기 가열부, 및 상기 유체공급부를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 유체공급부는, 상기 금속파이프재료의 상기 단부로부터 내부로 상기 유체를 공급하는 노즐을 가지며,
    상기 제어부는,
    적어도 상기 유체공급부에 의한 유체의 공급보다 전단계에서, 상기 금속파이프재료의 상기 단부를 가열하도록, 상기 가열부를 제어하고,
    상기 노즐이 상기 금속파이프재료의 상기 단부에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 상기 금속파이프재료의 상기 단부를 확장하도록, 상기 유체공급부를 제어하고, 상기 노즐은, 유체를 공급할 때에, 상기 금속파이프재료의 상기 단부를 외주측으로부터 둘러쌈과 함께, 확장된 상기 금속파이프재료의 상기 단부를 받는 수용부를 갖는, 성형시스템.
  2. 금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형방법이며,
    적어도 금속파이프재료의 단부를 가열하는 가열공정과,
    상기 금속파이프재료의 상기 단부를 확장하는 확장공정과,
    상기 금속파이프재료 내에 유체를 공급하여 팽창시키는 유체공급공정과,
    팽창된 상기 금속파이프재료를 상기 금형에 접촉시켜 상기 금속파이프를 성형하는 성형공정을 구비하고,
    상기 가열공정은, 적어도 상기 확장공정 및 상기 유체공급공정보다 전단계에서 실행되며,
    상기 확장공정에 있어서,
    노즐이 상기 금속파이프재료의 상기 단부에 유체를 공급하는 것에 의한 팽창력에 의하여, 상기 금속파이프재료의 상기 단부를 확장하고, 상기 노즐은, 유체를 공급할 때에, 수용부로 상기 금속파이프재료의 상기 단부를 외주측으로부터 둘러쌈과 함께, 확장된 상기 금속파이프재료의 상기 단부를 받는, 성형방법.
  3. 금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형시스템이며,
    상기 금형 내에 금속파이프재료를 배치한 상태에서, 적어도 금속파이프재료의 단부를 가열하는 가열부와,
    상기 금속파이프재료의 단부로부터 내부로 유체를 공급하는 노즐을 구비하고,
    상기 가열부는, 상기 금속파이프재료의 단부의 외주측에 배치된 상태에서, 상기 금속파이프재료의 단부를 가열하고,
    상기 노즐은, 상기 금속파이프재료의 내주측에 배치된 상태에서, 상기 금속파이프재료의 단부에 가압될 때의 압압력에 의해 상기 금속파이프재료의 단부를 확장하는, 성형시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열부는,
    상기 금속파이프재료에 전력을 공급하여 상기 금속파이프재료를 가열하는 것이며,
    상기 금속파이프재료의 단부에 접하는 전극을 갖고,
    상기 전극은, 상기 금형의 외측에 배치되고,
    상기 전극은, 상기 노즐이 상기 금속파이프재료의 단부에 가압될 때, 상기 금속파이프재료를 유지하는, 성형시스템.
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