KR20170007383A

KR20170007383A - 성형시스템

Info

Publication number: KR20170007383A
Application number: KR1020167034632A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 이시즈카; 마사유키 사이카; 노리에다 우에노; 타카시 코마쯔
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2017-01-18
Also published as: WO2015194600A1; CN106457723B; US10500627B2; EP3936322A1; EP3159150A1; CA2952543A1; KR101734933B1; CA2952543C; US20170136517A1; CN106457723A; EP3159150B1; EP3159150A4

Abstract

개시되는 성형시스템은, 금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형시스템이다. 성형시스템은, 금속파이프재료를 예비성형하는 예비성형장치와, 예비성형되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시키는 기체공급부, 및 금형이 장착되는 본체부를 갖는 성형장치와, 성형 후의 금속파이프의 적어도 일부를 절단하는 절단장치를 구비한다. 기체공급부는, 평면에서 보았을 때 예비성형장치와 본체부를 연결하는 제1 직선 상, 및 평면에서 보았을 때 절단장치와 본체부를 연결하는 제2 직선 상에 배치되지 않도록 마련된다.

Description

성형시스템{Molding System}

본 발명은, 금속파이프를 성형하는 성형시스템에 관한 것이다.

종래, 가열한 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시킴으로써 성형을 행하는 성형장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 나타내는 성형장치는, 서로 쌍이 되는 상형 및 하형과, 상형과 하형의 사이에 금속파이프재료를 지지하는 지지부와, 지지부에 지지된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하고 있다. 이 성형장치에서는, 상형과 하형의 사이에 지지된 상태의 금속파이프재료 내에 기체를 공급함으로써, 금속파이프재료를 팽창시켜 금형의 형상에 대응하는 형상으로 성형할 수 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공보 제3761820호

여기에서, 금속파이프재료를 팽창시키기 전에 미리 굽힘가공 등의 예비성형을 행하는 경우가 있다. 또, 팽창성형 후의 금속파이프에 절단가공을 실시하는 경우가 있다. 이와 같이 일련의 예비성형가공, 성형가공, 및 절단가공을 금속파이프재료에 연속하여 실시하는 경우, 예비성형장치로부터 성형장치에 대하여 금속파이프재료를 반송하는 경로 상에 기체공급부가 배치되면, 기체공급부가 금속파이프재료를 반송할 때의 장애가 되게 된다. 따라서, 금속파이프재료를 반송할 때에 기체공급부를 성형장치의 본체부로부터 크게 멀어지도록 이동시키는 것이 고려된다. 이 경우, 기체공급부를 이동시키기 위한 이동기구가 대형화하게 되는 문제가 있다. 또, 기체공급부를 크게 이동시키기 위한 시간이 필요하게 되어, 금속파이프의 성형의 사이클타임이 길어지게 되는 문제도 있다. 성형장치로부터 절단장치에 대하여 성형 후의 금속파이프를 반송하는 경로 상에 기체공급부가 배치되는 경우, 동일한 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은, 성형장치의 기체공급부가, 예비성형장치로부터 성형장치로 반송되는 금속파이프재료 및 성형장치로부터 절단장치로 반송되는 금속파이프의 방해가 되지 않는 성형시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의한 금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형시스템으로서, 금속파이프재료를 예비성형하는 예비성형장치와, 예비성형되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시키는 기체공급부, 및 금형이 장착되는 본체부를 갖는 성형장치와, 성형 후의 금속파이프의 적어도 일부를 절단하는 절단장치를 구비하고, 기체공급부는, 평면에서 보았을 때 예비성형장치와 본체부를 연결하는 제1 직선 상, 및 평면에서 보았을 때 절단장치와 본체부를 연결하는 제2 직선 상에 배치되지 않도록 마련된다.

이와 같은 성형시스템에 의하면, 기체공급부는, 평면에서 보았을 때 예비성형장치와 본체부를 연결하는 제1 직선 상, 및 평면에서 보았을 때 절단장치와 본체부를 연결하는 제2 직선 상에 배치되지 않도록 마련된다. 이로써, 예비성형된 금속파이프재료를 예비성형장치로부터 성형장치로 반송하는 경우, 금속파이프재료의 반송경로의 일부인 제1 직선 상에 기체공급부가 배치되지 않는다. 이로 인하여, 성형장치의 기체공급부가, 예비성형장치로부터 성형장치로 반송되는 금속파이프재료의 방해가 되지 않게 된다. 또한, 성형된 금속파이프를 성형장치로부터 절단장치로 반송하는 경우, 금속파이프의 반송경로의 일부인 제2 직선 상에 기체공급부가 배치되지 않는다. 이로 인하여, 성형장치의 기체공급부가, 성형장치로부터 절단장치로 반송되는 금속파이프의 방해가 되지 않게 된다. 따라서, 상기 성형시스템에 의하면, 기체공급부를 이동시키기 위한 이동기구를 대형화하는 것, 및 기체공급부의 이동을 크게 이동시키는 것이 불필요해지므로, 당해 기체공급부가, 예비성형장치로부터 성형장치로 반송되는 금속파이프재료 및 성형장치로부터 절단장치로 반송되는 금속파이프의 방해가 되지 않게 된다.

또, 성형장치의 중심에서 서로 직교하는 수평방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 한 경우, 예비성형장치 및 절단장치는, 성형장치보다 제1 방향의 일방측에 배치되어 있고, 예비성형장치는, 성형장치보다 제2 방향의 일방측에 배치되어 있으며, 절단장치는, 성형장치보다 제2 방향의 타방측에 배치되어도 된다.

이와 같은 성형시스템에 의하면, 예비성형장치와, 성형장치와, 절단장치는, 수평방향에 있어서 일렬로 배치되어 있지 않고, 평면에서 보았을 때 예를 들면 V자형 또는 U자형 등으로 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 예비성형장치와, 성형장치와, 절단장치를 단순히 일렬로 배치하는 경우에 비하여, 성형시스템의 부지면적을 작게 하는 것이 가능해진다.

여기에서, 기체공급부는, 성형장치의 중심을 사이에 두고 제2 방향을 따라 한 쌍 마련되어도 된다. 이 경우, 예를 들면 금속파이프재료가 예비성형장치로부터 성형장치로 반송될 때에, 성형장치에 배치된 한 쌍의 기체공급부가 금속파이프재료와 간섭하지 않도록, 성형장치에 대하여 예비성형장치를 배치할 수 있다.

또, 성형시스템은, 금속파이프재료를 예비성형장치로부터 성형장치로 반송하는 핸들링장치를 구비하고, 핸들링장치는, 성형장치보다 제1 방향의 일방측에 배치됨과 함께, 예비성형장치와 절단장치의 사이에 배치되어도 된다. 이 경우, 반송되는 금속파이프재료가, 성형장치의 기체공급부 등의 각종 부품과 간섭하지 않도록, 당해 금속파이프재료를 반송하는 핸들링장치를 배치할 수 있다.

또, 성형시스템은, 성형장치보다 제1 방향의 타방측에 마련되는 벽과, 벽보다 제1 방향의 타방측에 마련되며, 기체공급부에 기체를 공급하는 기체공급원을 구비해도 된다. 이와 같이 성형장치를 사이에 두고 예비성형장치와 절단장치의 반대측에 벽을 배치함으로써, 벽과 성형장치의 제1 방향에 있어서의 거리를 가깝게 할 수 있다. 따라서, 성형시스템의 부지면적을 더 작게 하는 것이 가능해진다.

또, 성형장치의 중심에서 서로 직교하는 수평방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 한 경우, 기체공급부는, 성형장치의 중심으로부터 이간됨과 함께 제1 방향을 따라 마련되어 있으며, 예비성형장치와, 성형장치와, 절단장치는, 제2 방향을 따라 배치되어도 된다.

이와 같은 성형시스템에 의하면, 예비성형된 금속파이프재료를 예비성형장치로부터 제2 방향으로 나열된 성형장치로 반송하는 경우, 금속파이프재료의 반송경로 상에 기체공급부가 배치되지 않기 때문에, 성형장치의 기체공급부가, 예비성형장치로부터 성형장치로 반송되는 금속파이프재료의 방해가 되지 않게 된다. 또한, 성형된 금속파이프를 성형장치로부터 제2 방향으로 나열된 절단장치로 반송하는 경우, 금속파이프의 반송경로 상에 기체공급부가 배치되지 않기 때문에, 성형장치의 기체공급부가, 성형장치로부터 절단장치로 반송되는 금속파이프의 방해가 되지 않게 된다. 따라서, 제1 방향으로 성형장치의 중심으로부터 이간된 기체공급부를 배치할 수 있음과 함께, 제1 방향에 대하여 직교하는 제2 방향으로 예비성형장치와, 성형장치와, 절단장치를 나열할 수 있어, 성형시스템의 부지면적을 작게 하는 것이 가능해진다.

또, 기체공급부는, 성형장치의 중심을 사이에 두고 제1 방향을 따라 한 쌍 마련되어도 된다. 이 경우, 금속파이프재료가 예비성형장치로부터 성형장치로 반송될 때에, 한 쌍의 기체공급부가 금속파이프재료와 간섭하지 않도록, 성형장치에 대하여 예비성형장치를 배치할 수 있다. 또, 금속파이프가 성형장치로부터 절단장치로 반송될 때에, 한 쌍의 기체공급부가 금속파이프와 간섭하지 않도록, 성형장치에 대하여 절단장치를 배치할 수 있다.

또, 예비성형장치와, 성형장치와, 절단장치는, 제2 방향을 따라 순서대로 배치되어도 된다. 이 경우, 일련의 예비성형공정, 성형공정, 및 절단공정을 금속파이프재료(금속파이프)에 차례로 연속적으로 실시할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 성형장치의 기체공급부가, 예비성형장치로부터 성형장치로 반송되는 금속파이프재료 및 성형장치로부터 절단장치로 반송되는 금속파이프의 방해가 되지 않는 성형시스템을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 성형시스템의 개략 평면도이다.
도 2는, 성형장치 및 블로기구의 개략 구성도이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 III-III선을 따른 단면도로서, 블로성형금형의 개략 단면도이다.
도 4는, 전극 주변의 확대도로서, (a)는 전극이 금속파이프재료를 지지한 상태를 나타내는 도, (b)는 전극에 씰부재가 맞닿은 상태를 나타내는 도, (c)는 전극의 정면도이다.
도 5는, 성형장치에 의한 제조공정을 나타내는 도로서, (a)는 금형 내에 금속파이프재료가 세팅된 상태를 나타내는 도, (b)는 금속파이프재료가 전극에 지지된 상태를 나타내는 도이다.
도 6은, 성형장치에 의한 블로성형공정과 그 후의 흐름을 나타내는 도이다.
도 7은, 금속파이프재료 및 금속파이프를 나타내는 도로서, (a)는 예비성형 전의 금속파이프재료를 나타내는 도, (b)는 예비성형 후의 금속파이프재료를 나타내는 도, (c)는 성형 도중의 금속파이프재료를 나타내는 도, (d)는 성형 후의 금속파이프를 나타내는 도, (e)는 단부를 절단한 후의 금속파이프를 나타내는 도이다.
도 8은, 블로성형금형의 동작과 금속파이프재료의 형상 변화의 다른 예를 나타내는 도이며, (a)는 금속파이프재료를 블로성형금형에 세팅한 상태를 나타내는 도, (b)는 블로성형 시의 상태를 나타내는 도, (c)는 프레스에 의하여 플랜지부가 성형된 상태를 나타내는 도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 성형시스템의 개략 평면도이다.

이하, 본 발명에 의한 성형시스템의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도에 있어서 동일 부분 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.

〈성형시스템의 구성〉

도 1은 본 실시형태에 관한 성형시스템의 개략 평면도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 성형시스템(1)은, 금속파이프재료를 예비성형하는 예비성형장치(2)와, 예비성형된 금속파이프재료를 성형하는 성형장치(10)와, 성형된 금속파이프의 적어도 일부를 절단하는 절단장치(3)를 주체로서 구비한다. 성형시스템(1)은, 상술한 구성 이외에, 성형장치(10)에 고압가스(기체)를 공급하는 기체공급원(4)과, 성형장치(10) 및 기체공급원(4)의 사이에 마련되는 벽(5)과, 예비성형된 금속파이프재료를 예비성형장치(2)로부터 성형장치(10)로 반송하는 제1 핸들링장치(6)와, 성형된 금속파이프를 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송하는 제2 핸들링장치(7)와, 기체공급원(4)으로부터 성형장치(10)로 기체가 공급되는 경로(8)를 구비한다.

이하의 설명에서는, 성형장치(10)에 의하여 성형된 파이프를 금속파이프(80)(도 7(d) 참조)라고 칭하고, 성형장치(10)에 의하여 성형되기 전의 단계의 파이프를 금속파이프재료(14~14B)(도 7(a)~(c) 참조)라고 칭하는 것으로 한다. 또, 금속파이프(80)의 양방의 단부(80c, 80d)를 절단장치(3)에 의하여 절단한 파이프를 금속파이프(90)라고 칭하는 것으로 한다(도 7(e) 참조).

또, 이하에서는 설명을 위하여, 도 1에 나타나는 바와 같이 평면에서 보았을 때, 성형장치(10)의 중심에서 서로 직교하는 수평방향을, 각각 방향 X(제1 방향) 및 방향 Y(제2 방향)로 한다. 예비성형장치(2) 및 절단장치(3)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측(이하, 간단히 방향 X의 일방측이라고 함)에 배치되어 있다. 또, 예비성형장치(2)는, 성형장치(10)보다 방향 Y의 일방측(이하, 간단히 방향 Y의 일방측이라고 함)에 배치되어 있고, 절단장치(3)는, 성형장치(10)보다 방향 Y의 타방측(이하, 간단히 방향 Y의 타방측이라고 함)에 배치되어 있다. 즉, 예비성형장치(2)와, 성형장치(10)와, 절단장치(3)는, 평면에서 보았을 때 V자형(또는 U자형)으로 배치되어 있다. 예비성형장치(2)와 성형장치(10)(예를 들면 예비성형장치(2)의 중앙과 성형장치(10)의 중앙)는, 평면에서 보았을 때 제1 직선(L1)에 의하여 연결되어 있고, 성형장치(10)와 절단장치(3)(예를 들면 성형장치(10)의 중앙과 절단장치(3)의 중앙)는, 평면에서 보았을 때 제2 직선(L2)에 의하여 연결되어 있다.

벽(5)은, 성형장치(10)보다 방향 X의 타방측(이하, 간단히 방향 X의 타방측이라고 함)에 마련되어 있으며, 기체공급원(4)은, 벽(5)보다 방향 X의 타방측에 마련되어 있다.

제1 핸들링장치(6)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 예비성형장치(2)와 절단장치(3)의 사이에 배치되어 있다. 보다 자세하게는, 제1 핸들링장치(6)는 예비성형장치(2)와 절단장치(3)의 사이에 있어서 방향 Y의 일방측에 배치되어 있다. 제2 핸들링장치(7)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 제1 핸들링장치(6)와 절단장치(3)의 사이에 배치되어 있다. 보다 자세하게는, 제2 핸들링장치(7)는 예비성형장치(2)와 절단장치(3)의 사이에 있어서 방향 Y의 타방측에 배치되어 있다.

예비성형장치(2)는, 반송된 금속파이프재료(14)에 예비성형을 실시하는 것에 의하여, 금속파이프재료(14)를 원하는 형상으로 변형시키는 장치이다. 여기에서 말하는 예비성형이란, 성형장치(10)에서 금속파이프(80)를 성형하기 전에 금속파이프재료(14)에 소성변형을 행하는 것이다. 예비성형으로서는, 예를 들면 굽힘가공, 또는 인압(印壓)가공 등의 다양한 소성가공을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 예비성형장치(2)는, 금속파이프재료(14)의 소정 위치에 대하여 굽힘가공(프리벤드가공)을 행한다. 따라서, 예비성형장치(2)는, 예를 들면 금속파이프재료(14)를 파지하기 위한 부품, 및 이 파지된 금속파이프재료(14)에 압력을 가하여, 굽힘가공을 실시하기 위한 부품 등을 갖고 있다.

성형장치(10)는, 예비성형된 금속파이프재료(14A)(도 7(b) 참조)를, 본체부(100)에 장착된 블로성형금형(금형)(13)(도 2 참조)을 이용하여 원하는 형상으로 변형시킴으로써, 금속파이프(80)를 얻는 장치이다. 성형장치(10)는, 금속파이프재료(14A)의 단부를 지지하는 파이프지지기구(30)(도 2 참조)와, 금속파이프재료(14A)에 기체를 공급하여 팽창시키는 한 쌍의 기체공급기구(기체공급부)(40, 40)를 갖고 있다. 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)는, 성형장치(10)의 중심을 사이에 두고 방향 Y를 따라 배치되어 있다. 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)의 각각은, 경로(8)를 통하여 기체공급원(4)에 접속되어 있다. 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)의 각각은, 도 1에 나타나는 제1 직선(L1) 상, 및 제2 직선(L2) 상에는 배치되지 않는다. 성형장치(10)의 추가적인 구성의 상세 및 성형장치(10)에 의한 성형방법의 상세에 대해서는, 후에 설명하지만, 평면에서 보았을 때 본체부(100)의 중앙은, 성형장치(10)의 중앙과 겹쳐 있다.

절단장치(3)는, 성형 후의 금속파이프(80)의 적어도 일부를 절단함으로써, 금속파이프(90)를 얻는 장치이다. 절단장치(3)에 의하여 금속파이프(80)를 절단하는 방법으로서, 예를 들면 레이저가공, 프레스가공, 또는 와이어컷가공 등의 다양한 절단가공을 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 절단장치(3)는, 금속파이프(80)의 성형되어 있지 않은 단부(80c, 80d)(도 7(d) 참조)에 레이저를 조사하여 절단한다. 이 레이저 절단에 의하여 형성된 금속파이프(90)는, 예를 들면 연마처리 등을 거쳐 제품으로서 출하될 수 있다.

기체공급원(4)은, 경로(8)를 통하여 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)에 고압가스를 공급하는 장치이다. 기체공급원(4)은, 예를 들면 컴프레서 및 에어탱크를 갖고 있으며, 기체공급원(4)에 의하여 공급된 고압가스를 이용하여, 성형장치(10)에 마련된 금속파이프재료(14A)의 성형을 행한다(상세는 후에 설명한다). 고압가스로서는, 예를 들면 고압의 공기, 또는 고압의 질소 등이 이용된다.

벽(5)은, 방향 X에 있어서 성형장치(10)와 기체공급원(4)의 사이에 설치되어, 방향 Y를 따라 뻗어 있는 콘크리트제의 벽이다. 성형장치(10)를 사이에 두고 예비성형장치(2)와 절단장치(3)의 반대측에 벽(5)을 배치함으로써, 벽(5)과 성형장치(10)의 방향 X에 있어서의 거리를 가깝게 할 수 있다. 벽(5)은, 예를 들면 성형장치(10) 또는 기체공급원(4)에 지장이 발생했을 때의 방호벽으로서도 활용될 수 있다.

제1 핸들링장치(6)는, 금속파이프재료(14A)를 예비성형장치(2)로부터 성형장치(10)로 반송하는 장치이다. 제1 핸들링장치(6)로서, 예를 들면 다축을 갖는 로봇 암, 또는 트랜스퍼 피더 등이 이용된다. 본 실시형태에서는, 성형장치(10) 내의 소정 위치에 금속파이프재료(14A)를 설치하는 관점에서, 로봇 암이 이용된다. 제1 핸들링장치(6)는, 금속파이프재료(14A)의 반송 시에, 당해 금속파이프재료(14A)가 성형장치(10)의 일방의 기체공급기구(40)와 접촉 또는 간섭하지 않도록 배치된다.

제2 핸들링장치(7)는, 금속파이프(80)를 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송하는 장치이다. 제2 핸들링장치(7)로서, 예를 들면 다축을 갖는 로봇 암, 또는 트랜스퍼 피더 등이 이용된다. 본 실시형태에서는, 절단장치(3) 내의 소정 위치에 금속파이프(80)를 설치하는 관점에서, 로봇 암이 이용된다. 제2 핸들링장치(7)는, 성형장치(10)의 타방의 기체공급기구(40)가 반송되는 금속파이프(80)의 방해가 되지 않도록 배치된다.

〈성형장치 및 블로기구의 구성〉

도 2는, 성형장치 및 블로기구의 개략 구성도이다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 금속파이프(80)를 성형하는 성형장치(10)는, 상형(12) 및 하형(11)으로 이루어지는 블로성형금형(13)과, 상형(12) 및 하형(11) 중 적어도 일방을 이동시키는 슬라이드(82)와, 슬라이드(82)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부(81)와, 상형(12)과 하형(11)의 사이에서 금속파이프재료(14A)를 지지하는 파이프지지기구(30)와, 파이프지지기구(30)에 의하여 지지되고 있는 금속파이프재료(14A) 내부에 고압가스(기체)를 공급하는 한 쌍의 기체공급기구(40)와, 파이프지지기구(30)로 지지되고 있는 금속파이프재료(14A)에 통전하여 가열하는 가열기구(가열부)(50)와, 상기 구동부(81), 상기 파이프지지기구(30), 상기 블로성형금형(13)의 동작, 상기 가열기구(50)를 제어하는 제어부(70)와, 블로성형금형(13)을 강제적으로 수랭하는 물순환기구(72)를 구비하여 구성되어 있다. 또, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)는, 고압가스를 공급하는 블로기구(60)에 접속되어 있다.

제어부(70)는, 금속파이프재료(14A)가 담금질온도(AC3 변태점 온도 이상)로 가열되었을 때에 블로성형금형(13)을 폐쇄함과 함께 가열된 금속파이프재료(14A)에 고압가스를 취입하는 등의 일련의 제어를 행한다. 따라서, 제어부(70)는, 파이프지지기구(30) 및 가열기구(50) 등에 더하여, 블로기구(60)의 동작을 제어한다.

하형(11)은, 큰 기대(15)에 고정되어 있다. 하형(11)은, 큰 강철제 블록으로 구성되어, 그 상면에 캐비티(오목부)(16)를 구비한다. 또한 하형(11)의 좌우단(도 1에 있어서 좌우단) 근방에는 전극수납 스페이스(11a)가 마련되어, 당해 전극수납 스페이스(11a) 내에 액추에이터(도시하지 않음)에 의하여 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)을 구비하고 있다. 이들 제1 전극(17), 제2 전극(18)의 상면에는, 금속파이프재료(14A)의 하측 외주면에 대응한 반원호형상의 홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있으며(도 4(c) 참조), 당해 홈(17a, 18a)의 부분에 정확히 금속파이프재료(14A)가 끼워 넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 또, 제1 전극(17)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는 홈(17a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼 오목면(17b)이 형성되며, 제2 전극(18)의 정면에는 홈(18a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼 오목면(18b)이 형성되어 있다. 다만, 하형(11)에는 냉각수통로(19)가 형성되어, 대략 중앙에 하측으로부터 삽입된 열전대(21)를 구비하고 있다. 이 열전대(21)는 스프링(22)에 의하여 상하이동 가능하게 지지되어 있다.

다만, 하형(11)측에 위치하는 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)은 파이프지지기구(30)를 구성하고 있으며, 금속파이프재료(14A)를, 상형(12)과 하형(11)의 사이에서 승강 가능하게 지탱할 수 있다. 또, 열전대(21)는 측온수단의 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 복사온도계나 광온도계와 같은 비접촉형 온도센서여도 된다. 다만, 통전시간과 온도의 상관관계가 얻어지면, 측온수단은 생략하고 구성하는 것도 충분히 가능하다.

상형(12)은, 하면에 캐비티(오목부)(24)를 구비하고, 냉각수통로(25)를 내장한 큰 강철제 블록이다. 상형(12)은, 상단부가 슬라이드(82)에 고정되어 있다. 그리고, 상형(12)이 고정된 슬라이드(82)는, 가압실린더(26)에 의하여 매달리고, 가이드실린더(27)에 의하여 요동하지 않도록 가이드되어 있다. 본 실시형태에 관한 구동부(81)는, 슬라이드(82)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 서보모터(83)를 구비하고 있다. 구동부(81)는, 가압실린더(26)를 구동시키는 유체(가압실린더(26)로서 유압실린더를 채용하는 경우는, 동작유)를 당해 가압실린더(26)에 공급하는 유체공급부에 의하여 구성되어 있다.

상술한 바와 같이, 블로성형금형(13)은 본체부(100)에 장착되어 있는 점에서, 성형장치(10)의 본체부(100)는, 기대(15) 및 슬라이드(82)를 적어도 갖는다.

제어부(70)는, 구동부(81)의 서보모터(83)를 제어함으로써, 가압실린더(26)로 공급하는 유체의 양을 제어한다. 이로써, 슬라이드(82)의 이동을 제어할 수 있다. 다만, 구동부(81)는, 상술과 같이 가압실린더(26)를 통하여 슬라이드(82)에 구동력을 부여하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면, 슬라이드(82)에 구동부를 기계적으로 접속시켜 서보모터(83)가 발생하는 구동력을 직접적으로 또는 간접적으로 슬라이드(82)로 부여하는 것이어도 된다. 예를 들면, 편심축과, 편심축을 회전시키는 회전력을 부여하는 구동원(예를 들면, 서보모터 및 감속기 등)과, 편심축의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 슬라이드를 이동시키는 변환부(예를 들면, 커넥팅로드 또는 편심슬리브 등)를 갖는 구동기구를 채용해도 된다. 다만, 본 실시형태에서는, 상형(12)만이 이동하는 것이지만, 상형(12)에 더하여, 또는 상형(12) 대신에 하형(11)이 이동하는 것이어도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 구동부(81)가 서보모터(83)를 구비하고 있지 않아도 된다.

또, 상형(12)의 좌우단(도 2에 있어서의 좌우단) 근방에 마련된 전극수납 스페이스(12a) 내에는, 하형(11)과 마찬가지로, 액추에이터(도시하지 않음)로 상하로 진퇴이동 가능하게 구성된 제1 전극(17)과 제2 전극(18)을 구비하고 있다. 이들 제1, 제2 전극(17, 18)의 하면에는, 금속파이프재료(14A)의 상측 외주면에 대응한 반원호형상의 홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있으며(도 4(c) 참조), 당해 홈(17a, 18a)에 정확히 금속파이프재료(14A)가 끼워 맞춤 가능하게 되어 있다. 또, 제1 전극(17)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는 홈(17a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼 오목면(17b)이 형성되며, 제2 전극(18)의 정면에는 홈(18a)을 향하여 주위가 테이퍼형상으로 경사져 파인 테이퍼 오목면(18b)이 형성되어 있다. 따라서, 상형(12)측에 위치하는 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)도 파이프지지기구(30)를 구성하고 있어, 상하 한 쌍의 제1, 제2 전극(17, 18)으로 금속파이프재료(14A)를 상하 방향으로부터 협지하면, 정확히 금속파이프재료(14A)의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착되게 둘러쌀 수 있도록 구성되어 있다.

도 3은, 블로성형금형(13)을 측면방향으로부터 본 개략 단면이다. 이것은 도 2에 있어서의 III-III선을 따르는 블로성형금형(13)의 단면도로서, 블로성형 시의 금형 위치의 상태를 나타내고 있다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 하형(11)의 상면에는 직사각형상의 캐비티(16)가 형성되어 있다. 상형(12)의 하면에는, 하형(11)의 캐비티(16)와 대향하는 위치에 직사각형상의 캐비티(24)가 형성되어 있다. 블로성형금형(13)이 폐쇄된 상태에 있어서는, 하형(11)의 캐비티(16)와 상형(12)의 캐비티(24)가 조합됨으로써 직사각형상의 공간인 메인캐비티부(MC)가 형성된다. 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 메인캐비티부(MC) 내에 배치된 금속파이프재료(14A)는, 팽창함으로써 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 메인캐비티부(MC)의 내벽면과 접촉하여, 당해 메인캐비티부(MC)의 형상(여기에서는 단면 직사각형상)으로 성형된다.

도 2에 나타나는 바와 같이, 한 쌍의 기체공급기구(40)의 각각은, 실린더유닛(42)과, 실린더유닛(42)의 작동에 맞추어 진퇴이동하는 실린더로드(43)와, 실린더로드(43)에 있어서의 파이프지지기구(30)측의 선단에 연결된 씰부재(44)를 갖는다. 실린더유닛(42)은 블록(41)을 통하여 기대(15) 상에 재치 고정되어 있다. 각각의 씰부재(44)의 선단에는 테이퍼가 되도록 테이퍼면(45)이 형성되어 있다. 일방의 테이퍼면(45)은, 제1 전극(17)의 테이퍼 오목면(17b)에 정확히 끼워 맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되고, 타방의 테이퍼면(45)은, 제2 전극(18)의 테이퍼 오목면(18b)에 정확히 끼워 맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되어 있다(도 4 참조). 씰부재(44)에는, 실린더유닛(42)측으로부터 선단을 향하여 뻗어 있고, 블로기구(60)로부터 공급된 고압가스가 흐르는 가스통로(46)가 마련되어 있다.

가열기구(50)는, 전원(51)과, 이 전원(51)으로부터 뻗어 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)에 접속하고 있는 도선(52)과, 이 도선(52)을 개재하여 마련된 스위치(53)를 갖고 이루어진다. 제어부(70)는, (A)로부터 정보가 전달됨으로써, 열전대(21)로부터 온도정보를 취득하여, 가압실린더(26) 및 스위치(53) 등을 제어한다.

물순환기구(72)는, 물을 저장하는 수조(73)와, 이 수조(73)에 저장되어 있는 물을 퍼올려, 가압하여 하형(11)의 냉각수통로(19) 및 상형(12)의 냉각수통로(25)로 보내는 물펌프(74)와, 배관(75)으로 이루어진다. 생략했지만, 수온을 낮추는 쿨링타워나 물을 정화하는 여과기를 배관(75)에 개재시키는 것은 상관없다.

블로기구(60)는, 고압가스원(61)과, 이 고압가스원(61)에 의하여 공급된 고압가스를 저장하는 어큐뮬레이터(62)와, 이 어큐뮬레이터(62)로부터 실린더유닛(42)까지 뻗어 있는 제1 튜브(63)와, 이 제1 튜브(63)를 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(64) 및 전환밸브(65)와, 어큐뮬레이터(62)로부터 씰부재(44) 내에 형성된 가스통로(46)까지 뻗어 있는 제2 튜브(67)와, 이 제2 튜브(67)를 개재하여 마련되어 있는 온오프밸브(68) 및 역지밸브(69)로 이루어진다. 그리고, 블로기구(60)에 있어서의 고압가스원(61) 및 어큐뮬레이터(62)에 의하여, 도 1에 나타나는 기체공급원(4)이 구성되어 있다. 또, 블로기구(60)에 있어서의 제2 튜브(67), 온오프밸브(68) 및 역지밸브(69)에 의하여, 도 1에 나타나는 경로(8)가 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 경로(8)는, 제1 튜브(63), 압력제어밸브(64) 및 전환밸브(65)를 포함하고 있다.

압력제어밸브(64)는, 씰부재(44)측으로부터 요구되는 압력에 적응한 작동압력의 고압가스를 실린더유닛(42)에 공급하는 역할을 한다. 역지밸브(69)는, 제2 튜브(67) 내에서 고압가스가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다. 전환밸브(65) 및 온오프밸브(68) 등은, 제어부(70)에 의하여 제어된다.

〈성형시스템의 작용〉

다음으로, 성형시스템(1)의 작용에 대하여 설명한다. 도 5는 재료로서의 금속파이프재료(14A)를 투입하는 파이프투입공정부터, 금속파이프재료(14A)에 통전하여 가열하는 통전가열공정까지를 나타낸다. 최초로 담금질 가능한 강종(鋼種)의 금속파이프재료(14)(도 7(a) 참조)를 준비한다. 이 금속파이프재료(14)를 예비성형장치(2)에 있어서 지지하여, 금속파이프재료(14)에 굽힘가공을 실시함으로써, 금속파이프재료(14A)를 얻는다(도 7(b) 참조). 이 금속파이프재료(14A)를, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 제1 핸들링장치(6)(도 1 참조)에 의하여, 하형(11)측에 구비되는 제1, 제2 전극(17, 18) 상에 재치(투입)한다. 제1, 제2 전극(17, 18)에는 홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있으므로, 당해 홈(17a, 18a)에 의하여 금속파이프재료(14A)가 위치 결정된다. 다음으로, 제어부(70)(도 2 참조)는, 파이프지지기구(30)를 제어함으로써, 당해 파이프지지기구(30)에 금속파이프재료(14A)를 지지시킨다. 구체적으로는, 도 5(b)와 같이, 제1 전극(17), 제2 전극(18)을 진퇴이동 가능하게 하고 있는 액추에이터(도시하지 않음)를 작동시켜, 각 상하에 위치하는 제1, 제2 전극(17, 18)을 접근시키고 맞닿게 한다. 이 맞닿음에 의하여, 금속파이프재료(14A)의 양방의 단부는, 상하로부터 제1, 제2 전극(17, 18)에 의하여 협지된다. 또, 이 협지는 제1, 제2 전극(17, 18)에 각각 형성되는 홈(17a, 18a)의 존재에 의하여, 금속파이프재료(14A)의 전체둘레에 걸쳐 밀착되는 양태로 협지되게 된다. 단, 금속파이프재료(14A)의 전체둘레에 걸쳐 밀착되는 구성에 한정되지 않고, 금속파이프재료(14A)의 둘레방향에 있어서의 일부에 제1, 제2 전극(17, 18)이 맞닿는 구성이어도 된다.

계속해서, 도 2에 나타나는 바와 같이, 제어부(70)는, 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14A)를 가열한다. 구체적으로는, 제어부(70)는, 가열기구(50)의 스위치(53)를 ON으로 한다. 그렇게 하면, 전원(51)으로부터 전력이 금속파이프재료(14A)에 공급되어, 금속파이프재료(14A)에 존재하는 저항에 의하여, 금속파이프재료(14A) 자체가 발열한다(줄(Joule)열). 이때, 열전대(21)의 측정값이 항상 감시되어, 이 결과에 근거하여 통전이 제어된다.

도 6은, 성형장치에 의한 블로성형공정과 그 후의 흐름을 나타내고 있다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 가열 후의 금속파이프재료(14A)에 대하여 블로성형금형(13)을 폐쇄하고, 금속파이프재료(14A)를 당해 블로성형금형(13)의 캐비티 내에 배치 밀폐한다. 그 후, 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)을 작동시킴으로써 씰부재(44)로 금속파이프재료(14A)의 양단을 시일한다(도 4도 아울러 참조). 시일 완료 후, 고압가스를 금속파이프재료(14A) 내로 취입하여, 가열에 의하여 연화된 금속파이프재료(14A)를 캐비티의 형상을 따르도록 변형시켜, 금속파이프재료(14B)를 얻는다.

금속파이프재료(14A)는 고온(950℃ 전후)으로 가열되어 연화되어 있어, 비교적 저압으로 블로성형할 수 있다. 구체적으로는, 고압가스로서, 4MPa로 상온(25℃)의 압축공기를 채용한 경우, 이 압축공기는, 밀폐된 금속파이프재료(14A) 내에서 결과적으로 950℃ 부근까지 가열된다. 압축공기는 열팽창하여, 보일·샤를의 법칙에 근거하여, 약 16~17MPa에까지 달한다. 즉, 950℃의 금속파이프재료(14A)를 열팽창한 압축공기에 의하여 용이하게 팽창시켜, 금속파이프재료(14B)를 거쳐 금속파이프(80)를 얻을 수 있다.

블로성형되어 팽창한 금속파이프재료(14B)의 외주면이 하형(11)의 캐비티(16)에 접촉하여 급랭됨과 동시에, 상형(12)의 캐비티(24)에 접촉하여 급랭(상형(12)과 하형(11)은 열용량이 크고 또한 저온으로 관리되고 있기 때문에, 금속파이프재료(14B)가 접촉하면 파이프 표면의 열이 단번에 금형측으로 빼앗김)되어 담금질이 행해진다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후에는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태한다. 냉각의 후반은 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 다른 조직(트루스타이트, 소바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도로 템퍼링처리를 행할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 금형냉각 대신에, 혹은 금형냉각에 더하여, 냉각매체를 금속파이프(80)로 공급함으로써 냉각이 행해진다.

상술과 같이 금속파이프재료(14A)에 대하여 블로성형을 행한 후에 냉각을 행하여, 형개방을 행함으로써, 대략 직사각형 통형상의 파이프부(80a) 및 평판형상의 플랜지부(80b)를 갖는 금속파이프(80)를 얻는다(도 7(d) 참조).

다음으로, 도 8을 참조하여, 상형(12) 및 하형(11)에 의한 성형의 모습에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 이하의 설명에 있어서는, 성형 도중의 금속파이프재료(14B) 및 블로성형금형(13)의 형개방 전에 있어서의 금속파이프(80)의 파이프부(80a)에 대응하는 부분을 “제1 성형부분(14a)”이라고 칭하고, 플랜지부(80b)에 대응하는 부분을 “제2 성형부분(14b)”이라고 칭한다.

도 8(a), (b)에 나타나는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 성형장치(10)에 있어서, 블로성형은 상형(12)과 하형(11)이 완전히 폐쇄된(클램프된) 상태로 행해지고 있는 것은 아니다. 즉 일정한 이간상태가 유지되고 있음으로써, 메인캐비티부(MC)의 측면에 서브캐비티부(SC1, SC2)가 형성되어 있는 상태로 블로성형이 행해진다. 당해 상태에서는, 캐비티(24)의 기준라인(LV1)에 있어서의 표면과 캐비티(16)의 기준라인(LV2)에 있어서의 표면의 사이에 메인캐비티부(MC)가 형성된다. 또, 상형(12)에 있어서 메인캐비티부(MC)보다 외측의 제1 돌기(12b)의 표면과, 하형(11)에 있어서 메인캐비티부(MC)보다 외측의 제1 돌기(11b)의 표면의 사이에는 서브캐비티부(SC1)가 형성된다. 마찬가지로, 상형(12)에 있어서 메인캐비티부(MC)보다 외측인 제2 돌기(12c)의 표면과, 하형(11)에 있어서 메인캐비티부(MC)보다 외측인 제2 돌기(11c)의 표면의 사이에는 서브캐비티부(SC2)가 형성된다. 메인캐비티부(MC)와 서브캐비티부(SC1, SC2)는 서로 연통한 상태로 되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 서브캐비티부(SC1)를 구성하는 상형(12)의 제1 돌기(12b)의 표면과 하형(11)의 제1 돌기(11b)의 표면은, 서로 상하 방향으로 이간된 상태로 상형(12) 및 하형(11)의 폭방향(도 8에 있어서는 지면(紙面) 우측)에 있어서의 단부까지 뻗어 있다. 마찬가지로, 서브캐비티부(SC2)를 구성하는 상형(12)의 제2 돌기(12c)의 표면과 하형(11)의 제2 돌기(11c)의 표면의 각각은, 서로 상하 방향으로 이간된 상태로 상형(12) 및 하형(11)의 폭방향에 있어서의 단부(도 8에 있어서는 지면 좌측)까지 뻗어 있다. 따라서, 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 금형 외부와 연통하고 있다. 그 결과, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 가열에 의하여 연화되고 또한 고압가스가 주입된 금속파이프재료(14B)는, 메인캐비티부(MC)뿐만 아니라 서브캐비티부(SC1, SC2)의 부분까지 들어가 팽창한다.

도 8에 나타내는 예에서는, 메인캐비티부(MC)는 단면 직사각형상으로 구성되어 있기 때문에, 금속파이프재료(14A)는 당해 형상에 맞추어 블로성형됨으로써, 단면 직사각형 통형상으로 성형된다. 또한, 당해 부분이, 파이프부(80a)가 되는 제1 성형부분(14a)에 대응한다. 단, 메인캐비티부(MC)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 원하는 형상에 맞추어 단면원형, 단면타원형, 단면다각형 등 모든 형상을 채용해도 된다. 또, 메인캐비티부(MC)와 서브캐비티부(SC1, SC2)가 연통하고 있기 때문에, 금속파이프재료(14B)의 일부는, 서브캐비티부(SC1, SC2)로 들어간다. 당해 부분이, 눌려 밀려나오는 것에 의하여 플랜지부(80b)가 되는 제2 성형부분(14b)에 해당한다.

도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 블로성형 후 혹은 블로성형의 도중의 단계에서, 이간되어 있는 상형(12)과 하형(11)을 접근시킨다. 이 동작에 의하여, 서브캐비티부(SC1, SC2)의 용적이 작아지고, 제2 성형부분(14b)의 내부공간이 소멸하여, 접힌 상태가 된다. 즉, 당해 상형(12)과 하형(11)의 접근에 의하여, 서브캐비티부(SC1, SC2) 내에 들어가 있는 금속파이프재료(14B)의 제2 성형부분(14b)이 프레스되어 눌려 밀려나온다. 그 결과, 금속파이프재료(14B)의 외주면에, 당해 금속파이프재료(14B)의 길이방향을 따르도록 눌려 밀려나온 제2 성형부분(14b)이 성형된다. 다만, 이들 블로성형부터 플랜지부(80b)의 프레스 성형완료에 이를 때까지의 시간은, 금속파이프재료(14)의 종류에 따라서도 다르지만 대략 1~2초 정도로 완료된다.

도 8에 나타내는 예에서는, 서브캐비티부(SC1)를 구성하는 상형(12)의 제1 돌기(12b)의 표면과 하형(11)의 제1 돌기(11b)의 표면의 사이에는, 눌려 밀려나온 제2 성형부분(14b)(즉 플랜지부(80b))의 두께에 대응하는 간극이 형성되어 있다. 마찬가지로, 서브캐비티부(SC2)를 구성하는 상형(12)의 제2 돌기(12c)의 표면과 하형(11)의 제2 돌기(11c)의 표면의 사이에는, 눌려 밀려나온 제2 성형부분(14b)(즉 플랜지부(80b))의 두께에 대응하는 간극이 형성되어 있다. 당해 상태에 있어서도, 서브캐비티부(SC1, SC2)는 금형 외부와 연통한 상태로 되어 있다. 즉, 도 8에 나타내는 예에서는, 서브캐비티부(SC1, SC2)는, 금속파이프(80)의 플랜지부(80b)(금속파이프재료(14B)의 제2 성형부분(14b))의 성형 시에 있어서, 성형개시부터 성형완료에 이를 때까지, 금형 외부와 연통하고 있다. 이로써, 성형개시부터 성형완료에 이를 때까지, 서브캐비티부(SC1, SC2)의 공기가 금형 외부로 빠질 수 있기 때문에, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또, 블로성형 후의 상형(12)과 하형(11)의 접근에 의하여, 서브캐비티부(SC1, SC2) 내에 들어가 있는 금속파이프재료(14B)의 제2 성형부분(14b)뿐만 아니라, 메인캐비티부(MC)부분의 금속파이프재료(14B)의 제1 성형부분(14a)도 눌려 밀려나오게 된다. 금속파이프재료(14B)는 가열되어 연화되어 있으므로, 형폐쇄하는 스피드 또는 압축가스 등을 조절함으로써, 늘어짐이나 비틀림이 없는 금속파이프(80)로 마무리할 수 있다.

그리고, 이와 같이 얻어진 금속파이프(80)는, 제2 핸들링장치(7)를 이용하여 금속파이프(80)를 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송된다. 절단장치(3)에 있어서, 금속파이프(80)에 있어서의 팽창하지 않았던 양방의 단부(80c, 80d)가 절단됨으로써, 성형품인 금속파이프(90)를 얻는다(도 7(e) 참조).

이와 같이 일련의 처리를 실시하는 성형시스템(1)에 의하면, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)의 양방은, 평면에서 보았을 때 예비성형장치(2)와 성형장치(10)의 본체부(100)를 연결하는 제1 직선(L1) 상, 및 평면에서 보았을 때 절단장치(3)와 본체부(100)를 연결하는 제2 직선(L2) 상에 배치되지 않도록 마련된다. 이로써, 예비성형된 금속파이프재료(14A)를 예비성형장치(2)로부터 본체부(100)로 반송하는 경우, 금속파이프재료(14A)의 반송경로의 일부인 제1 직선(L1) 상에 기체공급기구(40, 40)가 배치되지 않는다. 이로 인하여, 성형장치(10)의 기체공급기구(40, 40)가, 예비성형장치(2)로부터 성형장치(10)로 반송되는 금속파이프재료(14A)의 방해가 되지 않게 된다. 또한, 성형된 금속파이프(80)를 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송하는 경우, 금속파이프(80)의 반송경로의 일부인 제2 직선(L2) 상에 기체공급기구(40, 40)가 배치되지 않는다. 이로 인하여, 성형장치(10)의 기체공급기구(40, 40)가, 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송되는 금속파이프(80)의 방해가 되지 않게 된다. 따라서, 성형시스템(1)에 의하면, 기체공급기구(40, 40)를 이동시키기 위한 이동기구인 실린더유닛(42) 등을 대형화하는 것, 및 기체공급기구(40, 40)의 실린더로드(43) 등의 이동을 크게 이동시키는 것이 불필요해지므로, 성형장치(10)의 기체공급기구(40, 40)가, 예비성형장치(2)로부터 성형장치(10)로 반송되는 금속파이프재료(14A) 및 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송되는 금속파이프(80)의 방해가 되지 않게 된다.

또, 예비성형장치(2) 및 절단장치(3)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치되어 있고, 예비성형장치(2)는, 성형장치(10)보다 방향 Y의 일방측에 배치되어 있으며, 절단장치(3)는, 성형장치(10)보다 방향 Y의 타방측에 배치되어 있다. 이 경우, 예비성형장치(2)와, 성형장치(10)와, 절단장치(3)는, 수평방향에 있어서 일렬로 배치되어 있지 않고, 평면에서 보았을 때 예를 들면 V자형 또는 U자형 등으로 배치되어 있다. 구체예로서, 예비성형장치(2)와, 성형장치(10)와, 절단장치(3)를 단순히 일렬로 배치하는 경우, 평면에서 보았을 때의 성형시스템이 점유하는 영역의 긴 길이방향(방향 Y)의 최대 길이는 약 21m가 되고, 당해 영역의 짧은 길이방향(방향 X)의 최대 길이는 약 13m가 되며, 이들의 길이를 곱하여 구해진 면적은 약 273m²가 된다. 한편, 평면에서 보았을 때 본 실시형태에 관한 성형시스템(1)이 점유하는 영역의 긴 길이방향의 최대 길이는 약 17.5m가 되고, 당해 영역의 짧은 길이방향의 최대 길이는 약 14m가 되며, 면적은 약 245m²가 된다. 즉, 예비성형장치(2)와, 성형장치(10)와, 절단장치(3)를 단순히 일렬로 배치하는 경우에 비하여, 성형시스템(1)의 부지면적을 작게 할 수 있다.

또, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)는, 성형장치(10)의 중심을 사이에 두고 방향 Y를 따라 마련되어 있다. 이로써, 금속파이프재료(14A)가 예비성형장치(2)로부터 성형장치(10)로 반송될 때에, 당해 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)가 금속파이프재료(14A)와 간섭하지 않도록, 성형장치(10)에 대하여 예비성형장치(2)를 배치할 수 있다.

또, 성형시스템(1)은, 금속파이프재료(14A)를 예비성형장치(2)로부터 성형장치(10)로 반송하는 제1 핸들링장치(6)를 구비하고, 제1 핸들링장치(6)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 예비성형장치(2)와 절단장치(3)의 사이에 배치되어 있다. 이로 인하여, 반송되는 금속파이프재료(14A)가 성형장치(10)의 일방의 기체공급기구(40)에 간섭하지 않도록, 금속파이프재료(14A)를 반송하는 제1 핸들링장치(6)를 배치할 수 있다. 마찬가지로, 성형시스템(1)은, 금속파이프(80)를 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송하는 제2 핸들링장치(7)를 구비하고, 제2 핸들링장치(7)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 제1 핸들링장치(6)와 절단장치(3)의 사이에 배치되어 있다. 이로 인하여, 성형장치(10)의 타방의 기체공급기구(40)가 반송되는 금속파이프(80)의 방해가 되지 않도록, 제2 핸들링장치(7)를 배치할 수 있다.

또, 성형시스템(1)은, 성형장치(10)보다 방향 X의 타방측에 마련되는 벽(5)과, 벽(5)보다 방향 X의 타방측에 마련되어, 기체공급기구(40)에 기체를 공급하는 기체공급원(4)을 구비하고 있다. 이로 인하여, 성형장치(10)를 사이에 두고 예비성형장치(2)와 절단장치(3)의 반대측에 벽(5)을 배치할 수 있어, 벽(5)과 성형장치(10)의 방향 X에 있어서의 거리를 가깝게 할 수 있다. 따라서, 성형시스템(1)의 부지면적을 더 작게 할 수 있다.

〈다른 실시형태에 관한 성형시스템의 구성〉

도 9는 다른 실시형태에 관한 성형시스템의 개략 평면도이다. 도 9에 나타나는 바와 같이, 다른 실시형태에 관한 성형시스템(1A)에서는, 도 1에 나타나는 성형시스템(1)과 비교하여, 예비성형장치(2), 성형장치(10), 절단장치(3), 제1 핸들링장치(6), 제2 핸들링장치(7), 및 경로(8)의 위치관계가 상이하다.

예비성형장치(2), 성형장치(10), 및 절단장치(3)는, 방향 Y를 따라 이 순서로 배치되어 있다. 즉, 성형장치(10)는, 방향 Y에 있어서 예비성형장치(2)와 절단장치(3)에 의하여 끼워져 있다. 보다 자세하게는, 예비성형장치(2)는 성형장치(10)보다 방향 Y의 일방측에 배치되어 있고, 절단장치(3)는 성형장치(10)보다 방향 Y의 타방측에 배치되어 있다. 따라서, 예비성형장치(2)와 성형장치(10)의 사이의 영역은, 방향 Y를 따라 뻗어 있는 직선형상의 금속파이프재료(14A)의 반송경로가 되고, 성형장치(10)와 절단장치(3)의 사이의 영역은, 방향 Y를 따라 뻗어 있는 직선형상의 금속파이프(80)의 반송경로가 된다. 여기에서, 예비성형장치(2)와 성형장치(10)를 연결하는 제1 직선(L1), 및 성형장치(10)와 절단장치(3)를 연결하는 제2 직선(L2)은, 방향 Y를 따른 동일 선으로 되어 있다. 즉, 제1 직선(L1)은 금속파이프재료(14A)의 반송경로가 되고, 제2 직선(L2)은 금속파이프(80)의 반송경로가 된다.

제1 핸들링장치(6)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 예비성형장치(2)와 성형장치(10)의 사이에 배치되어 있다. 보다 자세하게는, 제1 핸들링장치(6)는 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 방향 Y의 일방측에 배치되어 있다. 제2 핸들링장치(7)는, 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 성형장치(10)와 절단장치(3)의 사이에 배치되어 있다. 보다 자세하게는, 제2 핸들링장치(7)는 성형장치(10)보다 방향 X의 일방측에 배치됨과 함께, 방향 Y의 타방측에 배치되어 있다.

성형장치(10)에 포함되는 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)는, 성형장치(10)의 중심을 사이에 두고 방향 X를 따라 배치되어 있다. 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)는, 금속파이프재료(14A)의 반송경로인 예비성형장치(2)와 성형장치(10)의 사이의 영역, 및 금속파이프(80)의 반송경로인 성형장치(10)와 절단장치(3)의 사이의 영역에 배치되어 있지 않다. 즉, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)의 각각은, 제1 직선(L1), 제2 직선(L2) 상에 배치되어 있지 않다.

이와 같은 다른 실시형태에 관한 성형시스템(1A)에 의하면, 예비성형장치(2), 성형장치(10) 및 절단장치(3)가 방향 Y를 따라 이 순서로 배치되며, 성형장치(10)에 포함되는 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)는, 성형장치(10)의 중심을 사이에 두고 방향 Y에 대하여 직교하는 방향 X를 따라 배치되어 있다. 이로써, 금속파이프재료(14A)의 반송경로 상에 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)가 배치되지 않고, 또한, 금속파이프(80)의 반송경로 상에 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)가 배치되지 않기 때문에, 당해 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)가, 성형장치(10)로부터 절단장치(3)로 반송되는 금속파이프(80)의 방해가 더 되지 않게 된다. 또한, 방향 X에 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)를 나열할 수 있음과 함께, 방향 Y에 예비성형장치(2)와, 성형장치(10)와, 절단장치(3)를 나열할 수 있어, 성형시스템(1a)의 부지면적을 작게 할 수 있다.

또, 예비성형장치(2)와, 성형장치(10)와, 절단장치(3)는, 방향 Y를 따라 이 순서로 배치되어 있기 때문에, 일련의 예비성형공정, 성형공정, 및 절단공정을 금속파이프재료(14A)(금속파이프(80))에 차례로 연속적으로 실시할 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에 있어서의 성형장치(10)는 가열기구(50)를 반드시 갖고 있지 않아도 된다. 금속파이프재료(14A)는, 성형장치(10)에 설치되었을 때에 이미 가열되어 있어도 된다. 이 경우, 파이프지지기구(30)는 제1 전극(17) 및 제2 전극(18)으로 구성되어 있지 않아도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서의 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)의 양방이 기체공급원(4)과 접속되지 않아도 되고, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)의 편방이 기체공급원(4)과 접속되어 있어도 된다. 이들의 경우, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40) 중 어느 일방이, 고압가스를 배출하는 기구로 되어 있어도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)가 성형장치(10)의 중심을 사이에 두고 방향 Y를 따라 마련된다. 상기 다른 실시형태에 있어서는, 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)가 성형장치(10)의 중심을 사이에 두고 방향 X를 따라 마련된다. 그러나, 당해 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)를 하나로 할 수도 있다. 즉, 이 기체공급기구(40)는, 성형장치(10)의 중심으로부터 이간됨과 함께, 방향 X 또는 Y를 따라 마련되게 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서의 금속파이프(80, 90)에는 플랜지부가 마련되어 있지만, 성형시스템(1, 1A)은, 플랜지부가 마련되지 않는 금속파이프를 성형하는 경우에도 적용할 수 있다.

1, 1A…성형시스템
2…예비성형장치
3…절단장치
4…기체공급원
5…벽
6…제1 핸들링장치(핸들링장치)
7…제2 핸들링장치
10…성형장치
11…하형
12…상형
13…블로성형금형(금형)
14, 14A, 14B…금속파이프재료
30…파이프지지기구
40…기체공급기구(기체공급부)
50…가열기구
60…블로기구
70…제어부
80, 90…금속파이프
80a…파이프부
80b…플랜지부
80c, 80d…단부
100…본체부
L1…제1 직선
L2…제2 직선
MC…메인캐비티부
SC1, SC2…서브캐비티부
X…방향(제1 방향)
Y…방향(제2 방향)

Claims

금속파이프를 금형 내에서 팽창시켜 성형하는 성형시스템으로서,
금속파이프재료를 예비성형하는 예비성형장치와,
예비성형되어 가열된 상기 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시키는 기체공급부, 및 상기 금형이 장착되는 본체부를 갖는 성형장치와,
성형 후의 상기 금속파이프의 적어도 일부를 절단하는 절단장치를 구비하고,
상기 기체공급부는, 평면에서 보았을 때 상기 예비성형장치와 상기 본체부를 연결하는 제1 직선 상, 및 평면에서 보았을 때 상기 절단장치와 상기 본체부를 연결하는 제2 직선 상에 배치되지 않도록 마련되는 성형시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 성형장치의 중심에서 서로 직교하는 수평방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 하는 경우, 상기 예비성형장치 및 상기 절단장치는, 상기 성형장치보다 상기 제1 방향의 일방측에 배치되어 있고,
상기 예비성형장치는, 상기 성형장치보다 상기 제2 방향의 일방측에 배치되어 있으며,
상기 절단장치는, 상기 성형장치보다 상기 제2 방향의 타방측에 배치되어 있는 성형시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 기체공급부는, 상기 성형장치의 중심을 사이에 두고 상기 제2 방향을 따라 한 쌍 마련되어 있는 성형시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 금속파이프재료를 상기 예비성형장치로부터 상기 성형장치로 반송하는 핸들링장치를 구비하고,
상기 핸들링장치는, 상기 성형장치보다 상기 제1 방향의 일방측에 배치됨과 함께, 상기 예비성형장치와 상기 절단장치의 사이에 배치되어 있는 성형시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 성형장치의 중심에서 서로 직교하는 수평방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 한 경우, 상기 기체공급부는, 상기 성형장치의 중심으로부터 이간됨과 함께 상기 제1 방향을 따라 마련되어 있으며,
상기 예비성형장치와, 상기 성형장치와, 상기 절단장치는, 상기 제2 방향을 따라 배치되어 있는 성형시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 기체공급부는, 상기 성형장치의 중심을 사이에 두고 상기 제1 방향을 따라 한 쌍 마련되어 있는 성형시스템.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 예비성형장치와, 상기 성형장치와, 상기 절단장치는, 상기 제2 방향을 따라 이 순서대로 배치되어 있는 성형시스템.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형장치보다 상기 제1 방향의 타방측에 마련되는 벽과,
상기 벽보다 상기 제1 방향의 타방측에 마련되며, 상기 기체공급부에 상기 기체를 공급하는 기체공급원을 구비하는 성형시스템.