KR20170132750A

KR20170132750A - 성형장치

Info

Publication number: KR20170132750A
Application number: KR1020177026789A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 사이카; 마사유키 이시즈카; 노리에다 우에노
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-12-04
Also published as: CA2980991A1; ES2945282T3; WO2016158778A1; US20180015519A1; US10967413B2; EP3278899A1; JP2016190247A; CA2980991C; CN107427892A; EP3278899A4; CN110014066B; KR102362771B1; JP6745090B2; EP3520920A1; CN110014066A; EP3520920B1

Abstract

소형화가 가능한 성형장치를 제공한다. 금속파이프재료(14)를 서로 쌍이 되는 금형인 상형(12) 및 하형(11)의 사이에서 가열팽창시켜 금속파이프를 성형하는 성형장치(10)는, 금속파이프재료(14)의 양단부를 상하로부터 각각 사이에 끼워, 금속파이프재료(14)를 가열하기 위한 상측전극(17, 18) 및 하측전극(17, 18)과, 하측전극(17, 18)에 접속되어, 전원(51)으로부터의 전력을 공급하기 위한 버스바(52)를 구비하도록 하여, 상측전극(17, 18)에 접속되고 있던 버스바(52)를 필요로 하지 않고, 상기 버스바 전체가 차지하는 영역을 작게 하여, 성형장치(10)의 소형화를 도모한다.

Description

성형장치

본 발명은, 성형장치에 관한 것이다.

종래, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프의 성형을 행하는 성형장치로서, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 성형장치가 알려져 있다. 이 특허문헌 1의 성형장치는, 서로 쌍이 되는 상형 및 하형과, 상형 및 하형의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부를 구비하고, 상기 상형 및 하형이 합쳐짐으로써, 파이프부를 성형하는 제1 캐비티부(메인캐비티), 및 제1 캐비티부에 연통하여 플랜지부를 성형하는 제2 캐비티부(서브캐비티)가 구성된다. 그리고, 이 성형장치에서는, 금형끼리를 폐쇄함과 함께 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여, 그 금속파이프재료를 팽창시킴으로써, 상기 파이프부와 상기 플랜지부를 동시에 성형할 수 있다.

일본 공개특허공보 2012-000654호

상기 성형장치에 있어서의 금속파이프재료는, 그 양단부를 상하방향으로부터 지지하는 전극에 의하여 통전가열된다. 이 전극은, 상형의 단부옆 및 하형의 단부옆에서 상하방향으로 구동 가능하게 각각 배치되어 있다. 일방의 상하전극은 각각 전원의 +전극에 접속됨과 함께 타방의 상하전극은 각각 전원의 -전극에 접속되어 있다. 이 경우, 전극과 전원을 접속하는 버스바는, 금속파이프재료의 성형에 따른 금형 및 전극의 상하이동에 추종한다. 이로 인하여, 성형장치에 있어서 각 버스바가 이동 가능한 영역을 확보할 필요가 있어, 그 성형장치가 대형화하는 경향이 있다.

본 발명은, 소형화가 가능한 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 관한 성형장치는, 금속파이프재료를 서로 쌍이 되는 금형인 상형 및 하형의 사이에서 가열팽창시켜 금속파이프를 성형하는 성형장치이며, 금속파이프재료의 양단부를 상하로부터 각각 사이에 끼워, 금속파이프재료를 가열하기 위한 상측전극 및 하측전극과, 상측전극 또는 하측전극 중 어느 일방에만 접속되어, 전원으로부터의 전력을 공급하기 위한 버스바를 구비한다.

이와 같은 성형장치에 의하면, 버스바는, 상측전극 또는 하측전극 중 어느 일방에만 접속되어 있다. 이로써, 상측전극 또는 하측전극의 타방에 접속되어야 할 버스바는 불필요해져, 버스바 전체가 차지하는 영역이 작아지므로, 성형장치의 소형화가 가능해진다.

여기에서, 상기 성형장치는, 상형 및 하형 중 적어도 일방을, 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시키는 구동기구를 구비하고, 이동하는 금형측의 전극은, 그 금형의 이동과 함께 이동하며, 버스바는, 상형 또는 하형 중, 구동기구에 의한 이동량이 작은 쪽의 금형측의 전극에만 접속되어도 된다. 이와 같이 버스바가 이동량이 작은 쪽(이동량이 0인 경우를 포함함)의 금형측의 전극에만 접속됨으로써, 그 버스바가 이동하는 영역이 보다 작아져, 추가적인 성형장치의 소형화가 가능해진다.

또, 버스바는, 하측전극에만 접속되어도 된다. 이 경우, 버스바의 접속위치는, 상측전극에 접속되는 경우에 비하여 낮아지므로, 버스바의 점유영역을 작게 할 수 있다. 또, 버스바의 대부분을 바닥에 배치할 수 있으므로, 성형장치에 있어서의 누전이 억제되어, 안전성이 향상된다.

또, 버스바는, 성형장치의 배면측에 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 성형장치 내로의 금속파이프재료의 삽입, 및 성형된 금속파이프의 성형장치로부터의 회수 등의 작업 시에, 버스바가 장애물이 되는 일은 없다. 또한, 버스바가 다른 물체에 접촉할 기회를 최대한 저감할 수 있다.

또, 상측전극 및 하측전극이 금속파이프재료의 양단부를 상하로부터 각각 사이에 끼울 때, 상측전극의 하면과 하측전극의 상면은, 서로 접촉해도 된다. 이 경우, 버스바로부터 공급되는 전력은, 금속파이프재료의 양단부를 상하로부터 각각 사이에 끼울 때에 하측전극 또는 상측전극의 일방으로부터 타방으로 직접적으로 공급되므로, 상기 금속파이프재료를 열불균일이 발생하는 일 없이 균일하게 가열할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 소형화가 가능한 성형장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 성형장치의 개략구성도이다.
도 2는, 전극 주변의 확대도로서, 도 2의 (a)는 전극이 금속파이프재료를 지지한 상태를 나타내는 도, 도 2의 (b)는 전극에 시일부재가 맞닿은 상태를 나타내는 도, 도 2의 (c)는 전극의 정면도이다.
도 3은, 성형장치의 가열기구의 배치를 나타내는 평면개략도이다.
도 4는, 성형장치에 의한 제조공정을 나타내는 도로서, 도 4의 (a)는 금형 내에 금속파이프재료가 세팅된 상태를 나타내는 도, 도 4의 (b)는 금속파이프재료가 전극에 지지된 상태를 나타내는 도이다.
도 5는, 성형장치에 의한 블로성형공정의 개요와 그 후의 흐름을 나타내는 도이다.
도 6은, 도 1에 나타내는 VI-VI선을 따른 블로성형금형의 형폐쇄한 상태의 단면도이며, 도 6의 (a)는 가스공급 전의 도, 도 6의 (b)는 가스공급 시의 도이다.

이하, 본 발명의 일 양태에 의한 성형장치의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일 부호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.

<성형장치의 구성>

도 1은, 성형장치의 개략구성도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 금속파이프(P)(도 6의 (b) 참조)를 성형하는 성형장치(10)는, 상형(12) 및 하형(11)으로 이루어지는 블로성형금형(13)과, 상형(12) 및 하형(11) 중 적어도 일방을 이동시키는 구동기구(80)와, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 금속파이프재료(14)를 지지하는 파이프지지기구(30)와, 파이프지지기구(30)로 지지되어 있는 금속파이프재료(14)에 통전하여 가열하는 가열기구(50)와, 상형(12) 및 하형(11)의 사이에 지지되어 가열된 금속파이프재료(14) 내에 고압가스(기체)를 공급하기 위한 기체공급부(60)와, 파이프지지기구(30)로 지지된 금속파이프재료(14) 내에 기체공급부(60)로부터의 기체를 공급하기 위한 한 쌍의 기체공급기구(40, 40)와, 블로성형금형(13)을 강제적으로 수랭하는 물순환기구(72)를 구비한다. 또, 성형장치(10)는, 상기 구동기구(80)의 구동, 상기 파이프지지기구(30)의 구동, 상기 가열기구(50)의 구동, 및 상기 기체공급부(60)의 기체공급을 각각 제어하는 제어부(70)를 구비하여 구성되어 있다.

블로성형금형(13)의 일방인 하형(11)은, 기대(基臺)(15)에 고정되어 있다. 하형(11)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 상면에 직사각형의 캐비티(오목부)(16)를 구비한다. 하형(11)에는 냉각수통로(19)가 형성되고, 대략 중앙에 아래로부터 삽입된 열전대(21)를 구비하고 있다. 이 열전대(21)는 스프링(22)에 의하여 상하이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 하형(11)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는 스페이스(11a)가 마련되어 있다. 당해 스페이스(11a) 내에는, 파이프지지기구(30)의 가동부인 후술하는 전극(17, 18)(하측전극) 등이, 상하로 진퇴이동 가능하게 배치되어 있다. 하형(11)과 하측전극(17)의 사이 및 하측전극(17)의 하부와, 하형(11)과 하측전극(18)의 사이 및 하측전극(18)의 하부에는, 통전을 막기 위한 절연재(91)가 각각 마련되어 있다. 각각의 절연재(91)는, 파이프지지기구(30)를 구성하는 하측전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 액추에이터의 가동부인 진퇴로드(95)에 고정되어 있다. 이 진퇴로드(95)를 갖는 액추에이터의 고정부는, 하형(11)과 함께 기대(15)측에 지지되어 있다.

블로성형금형(13)의 타방인 상형(12)은, 구동기구(80)를 구성하는 후술하는 슬라이드(81)에 고정되어 있다. 상형(12)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 내부에 냉각수통로(25)가 형성됨과 함께, 그 하면에 직사각형의 캐비티(오목부)(24)를 구비한다. 이 캐비티(24)는, 하형(11)의 캐비티(16)에 대향하는 위치에 마련된다. 상형(12)의 좌우단(도 1에 있어서의 좌우단) 근방에는, 하형(11)과 마찬가지로, 스페이스(12a)가 마련되어 있다. 당해 스페이스(12a) 내에는, 파이프지지기구(30)의 가동부인 후술하는 전극(17, 18)(상측전극) 등이, 상하로 진퇴이동 가능하게 배치되어 있다. 상형(12)과 상측전극(17)의 사이 및 상측전극(17)의 상부와, 상형(12)과 상측전극(18)의 사이 및 상측전극(18)의 상부에는, 통전을 막기 위한 절연재(101)가 각각 마련되어 있다. 각각의 절연재(101)는, 파이프지지기구(30)를 구성하는 상측전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 액추에이터의 가동부인 진퇴로드(96)에 고정되어 있다. 이 진퇴로드(96)를 갖는 액추에이터의 고정부는, 상형(12)과 함께 구동기구(80)의 슬라이드(81)측에 지지되어 있다.

파이프지지기구(30)의 우측부분에 있어서, 전극(18, 18)이 서로 대향하는 면의 각각에는, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호형의 오목홈(18a)이 형성되어 있으며(도 2(c) 참조), 당해 오목홈(18a)의 부분에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워넣어지도록 적재 가능하게 되어 있다. 파이프지지기구(30)의 우측부분에 있어서, 절연재(91, 101)가 서로 대향하는 노출면에는, 상기 오목홈(18a)과 마찬가지로, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호형의 오목홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 또, 전극(18)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(18a)을 향하여 주위가 테이퍼형으로 경사져 파인 테이퍼오목면(18b)이 형성되어 있다. 따라서, 파이프지지기구(30)의 우측부분에서 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 사이에 끼우면, 정확히 금속파이프재료(14)의 우측단부의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착하도록 둘러쌀 수 있게 구성되어 있다.

파이프지지기구(30)의 좌측부분에 있어서, 전극(17, 17)이 서로 대향하는 면의 각각에는, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호형의 오목홈(17a)이 형성되어 있으며(도 2(c) 참조), 당해 오목홈(17a)의 부분에 정확히 금속파이프재료(14)가 끼워넣어지도록 적재 가능하게 되어 있다. 파이프지지기구(30)의 좌측부분에 있어서, 절연재(91, 101)가 서로 대향하는 노출면에는, 상기 오목홈(18a)과 마찬가지로, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호형의 오목홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 또, 전극(17)의 정면(금형의 외측방향의 면)에는, 오목홈(17a)을 향하여 주위가 테이퍼형으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b)이 형성되어 있다. 따라서, 파이프지지기구(30)의 좌측부분에서 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 사이에 끼우면, 정확히 금속파이프재료(14)의 좌측단부의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착하도록 둘러쌀 수 있게 구성되어 있다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 구동기구(80)는, 상형(12) 및 하형(11)끼리가 합쳐지도록 상형(12)을 이동시키는 슬라이드(81)와, 상기 슬라이드(81)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 샤프트(82)와, 그 샤프트(82)에서 발생한 구동력을 슬라이드(81)에 전달하기 위한 커넥팅로드(83)를 구비하고 있다. 샤프트(82)는, 슬라이드(81) 상방에서 좌우방향으로 뻗어 있음과 함께 회전 가능하게 지지되어 있으며, 그 중심으로부터 이격된 위치에서 좌우단으로부터 돌출되어 뻗어 있는 편심축(82b)이 마련된 편심크랭크(82a)를 갖고 있다. 이 편심크랭크(82a)와, 슬라이드(81)의 상부에 마련됨과 함께 좌우방향으로 뻗어 있는 회전축(81a)은, 커넥팅로드(83)에 의하여 연결되어 있다. 구동기구(80)에서는, 제어부(70)에 의하여 편심축(82b)을 기축(基軸)으로 한 샤프트(82)의 회전을 제어함으로써 편심크랭크(82a)의 상하방향의 높이를 변화시켜, 이 편심크랭크(82a)의 위치변화를 커넥팅로드(83)를 통하여 슬라이드(81)에 전달함으로써, 슬라이드(81)의 상하이동을 제어할 수 있다. 여기에서, 편심크랭크(82a)의 위치변화를 슬라이드(81)에 전달할 때에 발생하는 커넥팅로드(83)의 요동(회전운동)은, 회전축(81a)에 의하여 흡수된다. 다만, 샤프트(82)는, 예를 들면 제어부(70)에 의하여 제어되는 모터 등의 구동에 따라 회전 또는 정지한다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 가열기구(50)는, 전원(51)과, 이 전원(51)으로부터 각각 뻗어 있는 버스바(52)와, 이 버스바(52)에 개재하여 마련된 스위치(53)를 가져 이루어진다. 버스바(52)는, 하측의 전극(17, 18)에만 각각 접속되어 있으며, 전원(51)으로부터의 전력을, 접속된 전극(17, 18)에 공급하는 도체이다. 제어부(70)는, 상기 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 담금질온도(AC3 변태점온도 이상)까지 가열할 수 있다.

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 시일부재(44)를 갖는다. 실린더유닛(42)은 블록(41) 상에 적재고정되어 있다. 각각의 시일부재(44)의 선단에는, 끝이 좁아지도록 테이퍼면(45)이 형성되어 있다. 일방의 테이퍼면(45)에는, 전극(17)의 테이퍼오목면(17b)에 정확히 끼워맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되고, 타방의 테이퍼면(45)은, 전극(18)의 테이퍼오목면(18b)에 정확히 끼워맞춰 맞닿을 수 있는 형상으로 구성되어 있다(도 3 참조). 시일부재(44)에는, 실린더유닛(42)측으로부터 선단을 향하여 뻗어 있다. 자세하게는 도 3의 (a), (b)에 나타나는 바와 같이, 기체공급부(60)로부터 공급된 고압가스가 흐르는 가스통로(46)가 마련되어 있다.

기체공급부(60)는, 가스원(61)과, 이 가스원(61)에 의하여 공급된 가스를 저류하는 어큐뮬레이터(62)와, 이 어큐뮬레이터(62)로부터 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)까지 뻗어 있는 제1 튜브(63)와, 이 제1 튜브(63)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(64) 및 전환밸브(65)와, 어큐뮬레이터(62)로부터 시일부재(44) 내에 형성된 가스통로(46)까지 뻗어 있는 제2 튜브(67)와, 이 제2 튜브(67)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(68) 및 역류방지밸브(69)로 이루어진다. 압력제어밸브(64)는, 시일부재(44)의 금속파이프재료(14)에 대한 압력에 적응한 작동압력의 가스를 실린더유닛(42)에 공급하는 역할을 한다. 역류방지밸브(69)는, 제2 튜브(67) 내에서 고압가스가 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.

제2 튜브(67)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(68)는, 제어부(70)의 제어에 의하여, 금속파이프재료(14)를 팽창시키기 위한 작동압력을 갖는 가스를, 시일부재(44)의 가스통로(46)에 공급하는 역할을 한다.

제어부(70)는, 기체공급부(60)의 압력제어밸브(68)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14) 내에 원하는 작동압력의 가스를 공급할 수 있다. 또, 제어부(70)는, 도 1에 나타내는 (A)로부터 정보가 전달됨으로써, 열전대(21)로부터 온도정보를 취득하여, 구동기구(80) 및 스위치(53) 등을 제어한다.

물순환기구(72)는, 물을 저류하는 수조(73)와, 이 수조(73)에 저류되어 있는 물을 퍼올리고, 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.

다음으로, 상술한 가열기구(50)의 배치에 대하여 설명한다. 금속파이프재료(14)는, 도 3에 나타나는 바와 같이, 평면에서 보았을 때 그 축선방향에 수직인 방향을 가리키는 방향(A)을 따라 이동됨으로써 성형장치(10) 내에 삽입된다. 그 후, 하측의 전극(17, 18) 및 절연재(91) 상에 적재되고(도 4의 (a) 참조), 한 쌍의 기체공급기구(40)의 시일부재(44)에 의하여 축선방향으로 협지된다(도 5 참조). 또, 성형장치(10)에서 금속파이프재료(14)로부터 성형된 금속파이프(P)(도 6의 (b) 참조)는, 방향(A)을 따라 이동됨으로써, 성형장치(10)로부터 꺼내진다(자세한 것은 후술한다).

그리고, 가열기구(50)의 버스바(52)는, 한 쌍의 기체공급기구(40)의 구동, 성형장치(10) 내로의 금속파이프재료(14)의 삽입, 및 성형장치(10)로부터의 상기 금속파이프(P)의 회수 등을 방해하지 않도록, 성형장치(10)의 배면측(도 1의 지면 깊이방향, 도 3의 지면 좌방향)에 배치되어 하측의 전극(17, 18)에 접속되어 있다.

다만, 가열기구(50)의 버스바(52)보다 성형장치(10)의 배면측에는, 그 성형장치(10)에 어떠한 지장이 발생했을 때의 방호벽으로서 기능하는 벽(X)이 배치되어 있다. 벽(X)은, 예를 들면 콘크리트제의 벽이다.

<성형장치를 이용한 금속파이프의 성형방법>

다음으로, 성형장치(10)를 이용한 금속파이프의 성형방법에 대하여 설명한다. 도 4는 재료로서의 금속파이프재료(14)를 투입하는 파이프투입공정으로부터, 금속파이프재료(14)에 통전하여 가열하는 통전가열공정까지를 나타낸다. 먼저 담금질 가능한 강종의 금속파이프재료(14)를 준비한다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이 금속파이프재료(14)를, 예를 들면 로봇암 등을 이용하여, 하형(11)측에 구비되는 전극(17, 18) 상에 적재(투입)한다. 전극(17, 18)에는 오목홈(17a, 18a)이 각각 형성되어 있으므로, 당해 오목홈(17a, 18a)에 의하여 금속파이프재료(14)가 위치결정된다.

다음으로, 제어부(70)(도 1 참조)는, 구동기구(80)(도 1 참조) 및 파이프지지기구(30)를 제어함으로써, 당해 파이프지지기구(30)에 금속파이프재료(14)를 지지시킨다. 구체적으로는, 도 1에 나타나는 구동기구(80)의 구동에 의하여 슬라이드(81)측에 지지되어 있는 상형(12) 및 상측전극(17, 18) 등이 하형(11)측으로 이동함과 함께, 파이프지지기구(30)에 포함되는 상측전극(17, 18) 등 및 하측전극(17, 18) 등을 진퇴이동 가능하게 하고 있는 액추에이터(도시하지 않음)를 작동시킨다. 이로써, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 금속파이프재료(14)의 양쪽 모두의 단부를 상하로부터 파이프지지기구(30)에 의하여 사이에 끼운다. 이 협지는 전극(17, 18)에 각각 형성되는 오목홈(17a, 18a), 및 절연재(91, 101)에 각각 형성되는 오목홈의 존재에 의하여, 금속파이프재료(14)의 양단부 전체둘레에 걸쳐 밀착하는 양태가 된다. 이때, 상측전극(17, 18)의 하면과 하측전극(17, 18)의 상면은, 각각 서로 접촉한다. 단, 금속파이프재료(14)의 양단부 전체둘레에 걸쳐 밀착하는 구성에 한정되지 않고, 금속파이프재료(14)의 둘레방향에 있어서의 일부에 전극(17, 18)이 맞닿는 구성이어도 된다.

계속해서, 제어부(70)는, 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 가열한다. 구체적으로는, 제어부(70)는, 가열기구(50)의 스위치(53)를 ON으로 한다. 그렇게 하면, 전원(51)으로부터 버스바(52)를 통하여 하측전극(17, 18)에 전달되는 전력이, 금속파이프재료(14)를 사이에 끼우고 있는 상측전극(17, 18) 및 금속파이프재료(14)에 공급되고, 금속파이프재료(14)에 존재하는 저항에 의하여, 금속파이프재료(14) 자체가 발열한다(줄열(Joule Heat)). 이때, 열전대(21)의 측정값이 항상 감시되어, 이 결과에 근거하여 통전이 제어된다.

도 5는, 성형장치에 의한 블로성형공정의 개요와 그 후의 흐름을 나타내고 있다. 도 6은, 도 1에 나타내는 VI-VI선을 따른 블로성형금형의 형폐쇄한 상태의 단면도이며, (a)는 가스공급 전의 도, (b)는 가스공급 시의 도이다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 제어부(70)(도 1 참조)에 의한 구동기구(80)(도 1 참조)의 제어에 의하여, 가열 후의 금속파이프재료(14)에 대하여 블로성형금형(13)을 폐쇄한다. 이로써, 도 6(a)에 나타나는 바와 같이, 하형(11)의 캐비티(16)와 상형(12)의 캐비티(24)가 조합됨으로써 형성되는 직사각형의 공간인 캐비티부(MC) 내에 금속파이프재료(14)를 배치밀폐한다.

그 후, 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)을 작동시킴으로써 시일부재(44)로 금속파이프재료(14)의 양단을 시일한다(도 2도 아울러 참조). 시일완료 후, 블로성형금형(13)을 폐쇄함과 함께, 고압가스를 금속파이프재료(14) 내로 분사하여, 가열에 의하여 연화한 금속파이프재료(14)를 캐비티부(MC)의 형상을 따르도록 성형한다(도 6의 (b) 참조).

금속파이프재료(14)는 고온(950℃ 전후)으로 가열되어 연화하고 있으므로, 금속파이프재료(14) 내에 공급된 가스는 열팽창한다. 이로 인하여, 예를 들면 공급하는 가스를 압축공기로 하여, 950℃의 금속파이프재료(14)를 열팽창한 압축공기에 의하여 용이하게 팽창시킬 수 있다.

블로성형되어 부풀어 오른 금속파이프재료(14)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(14)가 접촉하면 파이프표면의 열이 단번에 금형측으로 빼앗김)되어 담금질이 행해진다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후에는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태한다(이하, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것을 마텐자이트 변태라고 한다). 냉각의 후반에는 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 다른 조직(트루스타이트, 소바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도 템퍼링처리를 행할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 금형냉각 대신에, 혹은 금형냉각에 더하여, 냉각매체를 예를 들면 캐비티(24) 내에 공급함으로써 냉각이 행해져도 된다. 예를 들면, 마텐자이트 변태가 시작되는 온도까지는 금형(상형(12) 및 하형(11))에 금속파이프재료(14)를 접촉시켜 냉각을 행하고, 그 후 형개방함과 함께 냉각매체(냉각용 기체)를 금속파이프재료(14)에 분사함으로써, 마텐자이트 변태를 발생시켜도 된다.

상술과 같이 금속파이프재료(14)에 대하여 블로성형을 행한 후에 냉각을 행하고, 형개방을 행함으로써, 대략 직사각형 통형의 본체부를 갖는 금속파이프(P)를 얻는다(도 6(b) 참조).

이상 설명한 본 실시형태에 관한 성형장치(10)에 의하면, 버스바(52)는, 하측의 전극(17, 18)에만 접속되어 있다. 이로 인하여, 상측의 전극(17, 18)에 접속되어야 할 버스바(52)는 불필요해지며, 버스바 전체가 차지하는 영역이 작아져, 성형장치(10)의 소형화가 가능해진다.

또, 버스바(52)는, 하측전극(17, 18)에만 접속되어 있다. 이로 인하여, 버스바(52)의 접속위치는, 상측전극(17, 18)에 접속되는 경우에 비하여 낮아져, 버스바(52)의 점유영역을 작게 할 수 있다. 또한, 버스바(52)의 대부분을 바닥에 배치할 수 있으므로, 성형장치(10)에 있어서의 누전이 억제되어, 안전성이 향상된다.

또, 버스바(52)는, 성형장치(10)의 배면측에 배치되어 있기 때문에, 성형장치(10) 내로의 금속파이프재료(14)의 삽입, 및 성형된 금속파이프(P)의 성형장치(10)로부터의 회수 등의 작업 시에, 버스바(52)가 장애물이 되지 않는다. 또한, 버스바(52)가 다른 물체에 접촉할 기회를 최대한 저감할 수 있다.

또, 상측전극(17, 18) 및 하측전극(17, 18)이 금속파이프재료(14)의 양단부를 각각 상하로부터 사이에 끼울 때에, 상측전극(17, 18)의 하면과 하측전극(17, 18)의 상면은, 서로 접촉해도 된다. 이 경우, 버스바(52)로부터 공급되는 전력은, 금속파이프재료(14)의 양단부를 상하로부터 각각 사이에 끼울 때에 하측전극(17, 18)으로부터 직접적으로 상측전극(17, 18)에 공급된다. 이로 인하여, 금속파이프재료(14)를 열불균일이 발생하는 일 없이 균일하게 가열할 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에 관한 구동기구(80)는, 상형(12)만을 이동시키고 있지만, 상형(12)에 더하여, 또는 상형(12) 대신에 하형(11)이 이동하는 것이어도 된다. 이들의 경우, 버스바(52)는, 하형(11) 또는 상형(12) 중, 구동기구(80)에 의한 이동량이 작은 쪽(이동량이 0인 경우를 포함함)의 금형측의 전극(17, 18)에만 접속된다. 이와 같이 버스바(52)가 이동량이 작은 쪽의 금형측의 전극(17, 18)에만 접속됨으로써, 상기 버스바(52)가 이동하는 영역이 작아져, 상기 실시형태와 동일한 작용 효과를 나타낸다.

또, 상기 실시형태에 관한 금속파이프(P)는, 하나 또는 복수의 플랜지부를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 상형(12) 및 하형(11)이 서로 끼워맞춰질 때에 캐비티부(MC)에 연통하는 하나 또는 복수의 서브캐비티부가 블로성형금형(13)에 형성된다.

또, 상기 실시형태에 관한 구동기구(80)는, 예를 들면 가압실린더, 가이드실린더 및 서보모터를 샤프트(82) 대신에 이용해도 된다. 이 경우, 슬라이드(81)는 가압실린더에 의하여 매달리며, 가이드실린더에 의하여 요동하지 않도록 가이드된다. 서보모터는, 가압실린더를 구동시키는 유체(가압실린더로서 유압실린더를 채용하는 경우는, 동작유)를 당해 가압실린더에 공급하는 유체공급부로서 기능한다.

10…성형장치
11…하형
12…상형
13…블로성형금형(금형)
14…금속파이프재료
17, 18…전극
30…파이프지지기구
40…기체공급기구
50…가열기구
51…전원
52…버스바
60…기체공급부
68…압력제어밸브
70…제어부
80…구동기구
91, 101…절연재
95, 96…진퇴로드
P…금속파이프
X…벽
MC…캐비티부

Claims

금속파이프재료를 서로 쌍이 되는 금형인 상형 및 하형의 사이에서 가열팽창시켜 금속파이프를 성형하는 성형장치이며,
상기 금속파이프재료의 양단부를 상하로부터 각각 사이에 끼워, 상기 금속파이프재료를 가열하기 위한 상측전극 및 하측전극과,
상기 상측전극 또는 상기 하측전극 중 어느 일방에만 접속되어, 전원으로부터의 전력을 공급하기 위한 버스바를 구비하는 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 상형 및 상기 하형 중 적어도 일방을, 금형끼리가 합쳐지는 방향으로 이동시키는 구동기구를 구비하고,
이동하는 금형측의 전극은, 그 금형의 이동과 함께 이동하며,
상기 버스바는, 상기 상형 또는 상기 하형 중, 상기 구동기구에 의한 이동량이 작은 쪽의 금형측의 전극에만 접속되는, 성형장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 버스바는, 상기 하측전극에만 접속되는, 성형장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버스바는, 상기 성형장치의 배면측에 배치되어 있는, 성형장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상측전극 및 상기 하측전극이 상기 금속파이프재료의 양단부를 상하로부터 각각 사이에 끼울 때, 상기 상측전극의 하면과 상기 하측전극의 상면은, 서로 접촉하는, 성형장치.