KR20210142087A

KR20210142087A - 성형시스템

Info

Publication number: KR20210142087A
Application number: KR1020217019776A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 이시즈카; 기미히로 노기와; 아키히로 이데
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-11-24
Also published as: WO2020195277A1; EP3944909A1; JP7403531B2; US20210346934A1; CN113646105A; CA3126762A1; JPWO2020195277A1; CA3126762C; EP3944909A4

Abstract

성형시스템은, 중공형상을 나타내는 금속파이프를 성형하는 성형시스템으로서, 금속파이프를 성형할 때, 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부, 및, 성형된 금속파이프 내의 기체를 배출하는 배출부를 갖는 성형장치를 구비하고, 배출부의 배기구는, 내부공간을 갖는 구조물의 내부공간에 위치한다.

Description

성형시스템

본 개시는, 성형시스템에 관한 것이다.

종래, 가열한 금속파이프재료 내에 기체를 공급하여 팽창시킴으로써, 파이프부 및 플랜지부를 갖는 금속파이프의 성형을 행하는 성형장치가 알려져 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는, 서로 쌍이 되는 상하금형과, 상하금형의 사이에 지지된 금속파이프재료 내에 고압의 기체를 공급하는 기체공급부와, 당해 금속파이프재료를 가열하는 가열기구와, 상기 상하금형이 합쳐짐으로써 형성되는 캐비티부를 구비하는 성형장치가 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-654호

상기 특허문헌 1에 나타나는 바와 같은 성형장치로 성형되는 금속파이프의 생산성을 향상시키기 위해서는, 금속파이프로부터 고압의 기체를 신속하게 배출할 필요가 있다. 이 경우, 기체의 배출음이 커져 버리므로, 당해 배출음이 성형장치의 작업자 등에 대한 소음이 될 수 있다. 따라서, 상기 배출음에 대한 대책이 요구되고 있다.

본 개시는, 배출음에 대한 대책 가능한 성형시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 측면에 관한 성형시스템은, 중공(中空)형상을 나타내는 금속파이프를 성형하는 성형시스템으로서, 금속파이프를 성형할 때, 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부, 및, 성형된 금속파이프 내의 기체를 배출하는 배출부를 갖는 성형장치를 구비하고, 배출부의 배기구는, 내부공간을 갖는 구조물의 내부공간에 위치한다.

이 성형시스템에 의하면, 배출부의 배기구는, 내부공간을 갖는 구조물의 내부공간에 위치한다. 따라서, 배기구로부터 고압의 기체가 배출될 때에 발생하는 배출음은, 구조물 내에서 발생한다. 이 경우, 구조물이 배출음에 대한 사일런서로서 기능한다. 이 때문에 당해 배출음은, 성형장치의 주위에서 작업하는 작업자 등에 대하여, 소음이 되기 어려워진다. 따라서 상기 성형시스템을 이용함으로써, 배출음에 대한 대책이 가능하게 된다.

성형시스템은, 성형장치가 재치되는 바닥면과, 바닥면의 하부에 마련되는 지하피트를 구비한다. 배출부는, 구조물로서의 지하피트에 위치함과 함께 배기구가 마련되는 배기관을 가져도 된다.

이 성형시스템에 의하면, 배출부에 포함됨과 함께 배기구가 마련되는 배기관은, 바닥면의 하부에 마련되는 지하피트에 위치한다. 이로써, 배기구로부터 고압의 기체가 배출될 때에 발생하는 배출음은, 지하피트 내에서 발생한다. 이 때문에 당해 배출음은, 바닥면 상이며 성형장치의 주위에서 작업하는 작업자 등에 대하여, 소음이 되기 어려워진다. 따라서 상기 성형시스템을 이용함으로써, 배출음에 대한 대책이 가능하게 된다. 또, 사일런서로서 기능하는 구조물을 지하피트에 마련함으로써, 성형장치 전체의 공간축소에 기여한다.

성형장치는, 금속파이프재료를 가열하기 위한 전극과, 전극에 접속되는 급전라인을 더 갖고, 급전라인은, 지하피트에 수용되는 도체를 가지며, 지하피트에서는, 배기구는, 도체에 대향해도 된다. 이 경우, 전극으로의 통전에 따라 가열된 도체를, 배기구로부터 배출되는 기체로 냉각할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 의하면, 배출음에 대한 대책 가능한 성형시스템을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 성형시스템이 갖는 성형장치의 개략구성도이다.
도 2의 (a)는 전극이 금속파이프재료를 지지한 상태를 나타내는 도이고, 도 2의 (b)는 전극에 기체공급노즐이 맞닿은 상태를 나타내는 도이며, 도 2의 (c)는 전극의 정면도이다.
도 3은, 성형시스템의 모식평면도이다.
도 4는, 성형시스템의 주요부 개략사시도이다.
도 5의 (a), (b)는, 버스바와 선단부의 상관관계를 나타내는 모식도이고, 도 5의 (c)는, 버스바와 선단부를 이간시킨 상태를 나타내는 도이다.
도 6은, 변형예에 관한 성형시스템의 배기기구 주변의 구조를 나타내는 개념도이다.

이하, 본 개시의 일 측면에 관한 성형시스템의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 각 도면에 있어서 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

<성형장치의 구성>

도 1은, 본 실시형태에 관한 성형시스템이 갖는 성형장치의 개략구성도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 금속파이프를 성형하는 성형장치(10)는, 상형(12) 및 하형(11)을 갖는 성형금형(13)과, 상형(12) 및 하형(11) 중 적어도 일방을 이동시키는 구동기구(80)와, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 배치되는 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 지지되고 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, 성형금형(13)을 강제적으로 수랭하는 물순환기구(72)를 구비함과 함께, 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 구비한다. 다만 이하에서는, 금속파이프재료(14)는 성형 전의 중공구조체이며, 금속파이프는 성형 후의 중공구조체이다. 이 때문에, 금속파이프재료(14)와 금속파이프의 각각은, 중공형상을 나타낸다.

성형금형(13)의 일방인 하형(11)은, 기대(15)(基臺)에 고정되어 있다. 하형(11)은, 큰 강철제 블록으로 구성되고, 그 상면에 예를 들면 직사각형상의 캐비티(오목부)(16)를 구비한다. 하형(11)에는 냉각수통로(19)가 형성되어 있다. 또, 하형(11)은, 대략 중앙에 아래로부터 삽입된 열전대(熱電對)(21)를 구비하고 있다. 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 있고, 당해 스페이스(11a) 내에는, 파이프지지기구(30)의 가동부인 후술하는 전극(17, 18)(하측 전극) 등이, 상하로 진퇴이동 가능하게 배치되어 있다. 그리고, 하측 전극(17, 18) 상에 금속파이프재료(14)가 재치됨으로써, 하측 전극(17, 18)은, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 배치되는 금속파이프재료(14)에 접촉한다. 이로써, 하측 전극(17, 18)은 금속파이프재료(14)에 전기적으로 접속된다.

하형(11)과 하측 전극(17)의 사이 및 하측 전극(17)의 하부, 및 하형(11)과 하측 전극(18)의 사이 및 하측 전극(18)의 하부에는, 통전을 방지하기 위한 절연재(絶緣材)(91)가 각각 마련되어 있다. 각각의 절연재(91)는, 파이프지지기구(30)를 구성하는 액추에이터(도시하지 않음)의 가동부인 진퇴로드(95)에 고정되어 있다. 이 액추에이터는, 하측 전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 것이며, 액추에이터의 고정부는, 하형(11)과 함께 기대(15)측에 지지되어 있다.

성형금형(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 예를 들면 직사각형상의 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 동일하게, 스페이스(12a)가 마련되어 있고, 당해 스페이스(12a) 내에는, 파이프지지기구(30)의 가동부인 후술하는 전극(17, 18)(상측 전극) 등이, 상하로 진퇴이동 가능하게 배치되어 있다. 그리고, 하측 전극(17, 18) 상에 금속파이프재료(14)가 재치된 상태에 있어서, 상측 전극(17, 18)은, 하방으로 이동함으로써, 상형(12)과 하형(11)의 사이에 배치된 금속파이프재료(14)에 접촉한다. 이로써, 상측 전극(17, 18)은 금속파이프재료(14)에 전기적으로 접속된다.

상형(12)과 상측 전극(17)의 사이 및 상측 전극(17)의 상부, 및 상형(12)과 상측 전극(18)의 사이 및 상측 전극(18)의 상부에는, 통전을 방지하기 위한 절연재(92)가 각각 마련되어 있다. 각각의 절연재(92)는, 파이프지지기구(30)를 구성하는 액추에이터(도시하지 않음)의 가동부인 진퇴로드(96)에 고정되어 있다. 이 액추에이터는, 상측 전극(17, 18) 등을 상하이동시키기 위한 것이며, 액추에이터의 고정부는, 상형(12)과 함께 구동기구(80)의 슬라이드(81)측에 지지되어 있다.

파이프지지기구(30)의 우측 부분에 있어서, 전극(18, 18)이 서로 대향하는 면의 각각에는, 금속파이프재료(14)의 외주면(外周面)에 대응한 반원호상의 오목홈(18a)이 형성되어 있다(도 2의 (c)를 참조). 당해 오목홈(18a)의 부분에는, 금속파이프재료(14)가 끼워 넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 파이프지지기구(30)의 우측 부분에 있어서, 절연재(91, 92)가 서로 대향하는 노출면에는, 상기 오목홈(18a)과 동일하게, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈이 형성되어 있다. 또, 전극(18)의 정면(금형의 외측 방향의 면)에는, 오목홈(18a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(18b)이 형성되어 있다. 따라서, 파이프지지기구(30)의 우측 부분에서 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 정확히 금속파이프재료(14)의 우측 단부의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착되도록 둘러쌀 수 있도록 구성되어 있다.

파이프지지기구(30)의 좌측 부분에 있어서, 전극(17, 17)이 서로 대향하는 면의 각각에는, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈(17a)이 형성되어 있다(도 2의 (c)를 참조). 당해 오목홈(17a)의 부분에는, 금속파이프재료(14)가 끼워 넣어지도록 재치 가능하게 되어 있다. 파이프지지기구(30)의 좌측 부분에 있어서, 절연재(91, 92)가 서로 대향하는 노출면에는, 상기 오목홈(18a)과 동일하게, 금속파이프재료(14)의 외주면에 대응한 반원호상의 오목홈이 형성되어 있다. 또, 전극(17)의 정면(금형의 외측 방향의 면)에는, 오목홈(17a)을 향하여 주위가 테이퍼상으로 경사져 파인 테이퍼오목면(17b)이 형성되어 있다. 따라서, 파이프지지기구(30)의 좌측 부분에서 금속파이프재료(14)를 상하방향으로부터 협지하면, 정확히 금속파이프재료(14)의 좌측 단부의 외주를 전체둘레에 걸쳐 밀착되도록 둘러쌀 수 있도록 구성되어 있다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 구동기구(80)는, 상형(12) 및 하형(11)끼리가 맞춰지도록 상형(12)을 이동시키는 슬라이드(81)와, 상기 슬라이드(81)를 이동시키기 위한 구동력을 발생하는 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 있고, 그 축심으로부터 이간된 위치에서 좌우단으로부터 돌출되어 좌우방향으로 뻗어 있는 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 샤프트(82)의 회전을 제어함으로써 편심크랭크(82a)의 상하방향의 높이를 변화시키고, 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(搖動)(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.

가열기구(50)는, 전력공급부(55), 및, 전력공급부(55)와 전극(17, 18)을 전기적으로 접속하는 전력공급라인(52)을 구비한다. 전력공급부(55)는, 직류전원 및 스위치를 포함하고, 전극(17, 18)이 금속파이프재료(14)에 전기적으로 접속된 상태에 있어서, 전력공급라인(52), 전극(17, 18)을 통하여 금속파이프재료(14)에 통전 가능하게 되어 있다. 전력공급라인(52)은, 하측 전극(17)에 접속되는 급전라인(52A)과, 하측 전극(18)에 접속되는 급전라인(52B)을 갖는다.

이 가열기구(50)에서는, 전력공급부(55)로부터 출력된 직류전류는, 급전라인(52A)에 의하여 전송되어, 전극(17)에 입력된다. 계속해서, 직류전류는, 금속파이프재료(14)를 통과하여, 전극(18)에 입력된다. 그리고, 직류전류는, 급전라인(52B)에 의하여 전송되어 전력공급부(55)에 입력된다.

도 1로 되돌아가, 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 재치고정되어 있다. 시일부재(44)의 선단에는 끝이 좁아지도록 테이퍼면(45)이 형성되어 있고, 전극(17, 18)의 테이퍼오목면(17b, 18b)에 맞춰지는 형상으로 구성되어 있다(도 2 참조). 시일부재(44)에는, 실린더유닛(42)측으로부터 선단을 향하여 뻗어 있고, 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)부터 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)부터 시일부재(44) 내에 형성된 가스통로(46)까지 뻗어 있는 제2 튜브(67)와, 이 제2 튜브(67)에 개재하여 마련되어 있는 압력제어밸브(68) 및 역지(逆止)밸브(69)로 이루어진다. 압력제어밸브(64)는, 시일부재(44)의 금속파이프재료(14)에 대한 압력에 적응한 작동압력의 가스를 실린더유닛(42)에 공급하는 역할을 한다. 역지밸브(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. 다만, 제2 튜브(67)는, 역지밸브(69)로부터 두 갈래로 분기되어 있고, 일방의 기체공급기구(40)까지 뻗는 가스공급라인(L1)과, 타방의 기체공급기구(40)까지 뻗는 가스공급라인(L2)을 갖는다.

성형장치(10)는, 성형된 금속파이프 내의 기체를 배기하는 배기기구(배출부)(200A, 200B)를 구비한다. 배기기구(200A)는 가스공급라인(L1)에 접속되어 있고, 배기기구(200B)는 가스공급라인(L2)에 접속되어 있다. 이 때문에, 배기기구(200A)는, 가스공급라인(L1)과 일방의 기체공급기구(40)의 가스통로(46)를 통하여 금속파이프 내의 기체를 배기한다. 또, 배기기구(200B)는, 가스공급라인(L2)과 타방의 기체공급기구(40)의 가스통로(46)를 통하여 금속파이프 내의 기체를 배기한다. 배기기구(200A, 200B)의 각각은, 예를 들면 각 공급라인으로부터 분기함과 함께 배기구가 마련되는 배기관(상세는 후술)을 갖는다. 배기기구(200A, 200B)의 각각은, 제어부(70)에 의하여 개폐가 제어되는 압력제어밸브, 안전밸브 등을 갖는다. 압력제어밸브, 안전밸브 등이 마련되는 위치는, 특별히 한정되지 않는다.

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 전력공급부(55) 등을 제어한다.

물순환기구(72)는, 물을 저류하는 수조(73)와, 이 수조(73)에 저류되어 있는 물을 퍼 올리고, 가압하여 하형(11)의 냉각수통로(19) 및 상형(12)의 냉각수통로(25)로 보내는 물펌프(74)와, 배관(75)을 갖는다. 생략했지만, 수온을 낮추는 쿨링타워나 물을 정화하는 여과기를 배관(75)에 개재시키는 것은 무방하다.

<성형장치를 이용한 금속파이프의 성형방법>

다음으로, 성형장치(10)를 이용한 금속파이프의 성형방법에 대하여 설명한다. 먼저, 담금질 가능한 강종(鋼種)의 원통상의 금속파이프재료(14)를 준비한다. 이 금속파이프재료(14)를, 예를 들면 로봇암 등을 이용하여, 하형(11)측에 구비되는 전극(17, 18) 상에 재치(투입)한다. 전극(17, 18)에는 오목홈(17a, 18a)이 형성되어 있으므로, 당해 오목홈(17a, 18a)에 의하여 금속파이프재료(14)가 위치결정된다.

다음으로, 제어부(70)는, 구동기구(80) 및 파이프지지기구(30)를 제어함으로써, 당해 파이프지지기구(30)에 금속파이프재료(14)를 지지시킨다. 구체적으로는, 구동기구(80)의 구동에 의하여 슬라이드(81)측에 지지되어 있는 상형(12) 및 상측 전극(17, 18) 등이 하형(11)측으로 이동함과 함께, 파이프지지기구(30)에 포함되는 상측 전극(17, 18) 등 및 하측 전극(17, 18) 등을 진퇴이동 가능하게 하고 있는 액추에이터를 작동시킴으로써, 금속파이프재료(14)의 양방의 단부 부근을 상하로부터 파이프지지기구(30)에 의하여 협지한다. 이 협지는 전극(17, 18)에 형성되는 오목홈(17a, 18a), 및 절연재(91, 92)에 형성되는 홈의 존재에 의하여, 금속파이프재료(14)의 양 단부 부근의 전체둘레에 걸쳐 밀착되는 것 같은 양태로 협지되게 된다.

이때, 도 2의 (a)에 나타나는 바와 같이, 금속파이프재료(14)의 전극(18)측의 단부는, 금속파이프재료(14)의 연장방향에 있어서, 전극(18)의 오목홈(18a)과 테이퍼오목면(18b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있다. 동일하게, 금속파이프재료(14)의 전극(17)측의 단부는, 금속파이프재료(14)의 연장방향에 있어서, 전극(17)의 오목홈(17a)과 테이퍼오목면(17b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있다. 또, 상측 전극(17, 18)의 하면과 하측 전극(17, 18)의 상면은, 각각 서로 접촉하고 있다. 단, 금속파이프재료(14)의 양 단부 전체둘레에 걸쳐 밀착되는 구성에 한정되지 않고, 금속파이프재료(14)의 둘레방향에 있어서의 일부에 전극(17, 18)이 맞닿은 것 같은 구성이어도 된다.

계속해서, 제어부(70)는, 가열기구(50)를 제어함으로써, 금속파이프재료(14)를 가열한다. 구체적으로는, 제어부(70)는, 가열기구(50)의 전력공급부(55)를 제어하여 전력을 공급한다. 그러면, 전력공급라인(52)을 통하여 하측 전극(17, 18)에 전달되는 전력이, 금속파이프재료(14)를 협지하고 있는 상측 전극(17, 18) 및 금속파이프재료(14)에 공급되어, 금속파이프재료(14)에 존재하는 저항에 의하여, 금속파이프재료(14) 자체가 줄(Joule)열에 의하여 발열한다. 즉, 금속파이프재료(14)는 통전가열상태가 된다.

계속해서, 제어부(70)에 의한 구동기구(80)의 제어에 의하여, 가열 후의 금속파이프재료(14)에 대하여 성형금형(13)을 닫는다. 이로써, 하형(11)의 캐비티(16)와 상형(12)의 캐비티(24)가 조합되고, 하형(11)과 상형(12)의 사이의 캐비티부 내에 금속파이프재료(14)가 배치밀폐된다.

그 후, 기체공급기구(40)의 실린더유닛(42)을 작동시킴으로써 시일부재(44)를 전진시켜 금속파이프재료(14)의 양단(兩端)을 시일링한다. 이때, 도 2의 (b)에 나타나는 바와 같이, 금속파이프재료(14)의 전극(18)측의 단부에 시일부재(44)가 눌림으로써, 전극(18)의 오목홈(18a)과 테이퍼오목면(18b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있는 부분이, 테이퍼오목면(18b)을 따르도록 깔때기상으로 변형된다. 동일하게, 금속파이프재료(14)의 전극(17)측의 단부에 시일부재(44)가 눌림으로써, 전극(17)의 오목홈(17a)과 테이퍼오목면(17b)의 경계보다 시일부재(44)측으로 돌출되어 있는 부분이, 테이퍼오목면(17b)을 따르도록 깔때기상으로 변형된다. 시일 완료 후, 고압가스를 금속파이프재료(14) 내에 분사하여, 가열에 의하여 연화(軟化)된 금속파이프재료(14)를 캐비티부의 형상을 따르도록 성형한다.

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

블로성형되어 부푼 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 단숨에 금형측에 빼앗긴다.)되어 담금질이 행해진다. 이와 같은 냉각법은, 금형접촉냉각 또는 금형냉각이라고 불린다. 급랭된 직후는 오스테나이트가 마텐자이트로 변태한다(이하, 오스테나이트가 마텐자이트로 변태하는 것을 마텐자이트변태라고 한다). 냉각의 후반은 냉각속도가 작아졌으므로, 복열(復熱)에 의하여 마텐자이트가 별개의 조직(트루스타이트, 소바이트 등)으로 변태한다. 따라서, 별도 템퍼링 처리를 행할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 금형냉각 대신에, 혹은 금형냉각에 더하여, 냉각매체를 예를 들면 캐비티(24) 내에 공급함으로써 냉각이 행해져도 된다. 예를 들면, 마텐자이트변태가 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, 마텐자이트변태를 발생시켜도 된다.

상술한 바와 같이 금속파이프재료(14)에 대하여 블로성형을 행한 후에 냉각을 행하고, 형개방을 행함으로써, 예를 들면 대략 직사각형 통형상의 본체부를 갖는 금속파이프를 얻는다.

<성형시스템의 구성>

다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시형태에 관한 성형시스템(1)에 대하여 설명한다. 도 3은, 성형시스템(1)의 모식평면도이다. 도 4는, 성형시스템(1)의 주요부 개략사시도이다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 성형시스템(1)은, 성형장치(10)와, 금속파이프재료(14)가 재치되는 제1 재치부(101)와, 성형 후의 금속파이프가 재치되는 제2 재치부(102)와, 금속파이프재료(14) 혹은 금속파이프를 반송하는 반송기구(103)와, 제어부(70)를 구비한다. 또, 도 4에 나타나는 바와 같이, 성형시스템(1)은, 성형장치(10)의 일부가 재치되는 바닥면(300)과, 바닥면(300)의 하부에 마련되는 지하피트(400)(구조물)를 더 구비한다. 다만, 도 4에 있어서는 설명을 위하여, 성형장치(10)의 일부와 바닥면(300)의 일부가 생략되어 있다. 이하에서는, 수평방향에 있어서 전극(17)과 전극(18)이 대향하는 방향을 "X축방향"이라고 하고, 수평방향에 있어서의 X축방향과 직교하는 방향을 "Y축방향"이라고 하며, 상하방향을 "Z축방향"이라고 한다.

제1 재치부(101)는, 방향 X에 있어서 성형장치(10)의 중심보다 일방측에 위치하고 있고, 또한, 방향 Y에 있어서 성형장치(10)의 중심보다 일방측에 위치하고 있다. 또, 제2 재치부(102)는, 방향 X에 있어서 성형장치(10)의 중심보다 타방측에 위치하고 있고, 또한, 방향 Y에 있어서 성형장치(10)의 중심보다 일방측에 위치하고 있다. 반송기구(103)는, 성형장치(10)에 대한 금속파이프재료(14)의 설치와, 성형 후의 금속파이프의 취출을 실시하는 기구이며, 본체부(103a) 및 로봇암(103b)을 갖는다. 반송기구(103)는, 방향 X에 있어서 제1 재치부(101)와 제2 재치부(102)의 사이에 위치하고 있다. 방향 Y에 있어서, 본체부(103a)는, 제1 재치부(101) 및 제2 재치부(102)보다 성형장치(10)와 이간되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.

바닥면(300)은, 성형장치(10)의 기대(15), 성형금형(13), 기체공급기구(40), 및 구동기구(80) 등이 재치되는 재치면이다. 바닥면(300)은, 예를 들면 공장 등의 바닥 자체여도 되고, 당해 바닥 상에 마련되는 받침대의 표면이어도 된다. 바닥면(300)에는, 급전라인(52A, 52B) 등이 삽통(揷通)하는 개구(301)가 마련된다. 또, 지하피트(400)는, 성형장치(10)의 일부를 수용하기 위한 수용공간이다. 지하피트(400)의 적어도 일부는, 성형장치(10)에 있어서 바닥면(300) 상에 위치하는 부분과 겹쳐져 있다. 바닥면(300) 상의 공간과, 지하피트(400)는, 개구(301)를 통하여 연결되어 있다. 도시는 하지 않지만, 지하피트(400)의 출입구는, 방향 Z에 있어서 성형장치(10)와 겹치지 않는 개소에 마련된다. 다만, 개구(301)는, 덮개 등에 의하여 덮여도 된다.

가열기구(50)에 있어서의 전력공급부(55)는, 급전라인(52A, 52B)을 통하여 전극(17, 18)에 전력을 공급하는 장치이다. 전력공급부(55)는, 방향 Y에 있어서 성형장치(10)의 중심보다 타방측에 위치하고 있고, 지하피트(400)에 수용되어 있다. 전력공급부(55)는, 방향 Z에 있어서 기대(15)와 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다.

급전라인(52A)은, 복수의 전선(52a)과, 버스바(52b)(도체)를 갖는다. 복수의 전선(52a)은, 전극(17)과 버스바(52b)를 접속하기 위한 배선이다. 이 때문에, 전선(52a)에 있어서의 일방의 단자는 전극(17)에 접속되고, 전선(52a)에 있어서의 타방의 단자는 버스바(52b)에 접속된다. 전선(52a)의 대부분은, 바닥면(300) 상으로 끌어 당겨져 있다. 전선(52a)의 타방의 단자를 포함하는 일부는, 바닥면(300)에 마련되는 개구(301)를 통하여 지하피트(400) 내에 배치되어 있다. 버스바(52b)는, 전력공급부(55)와 전선(52a)을 연결하는 도전구조체이며, 지하피트(400)에 수용되어 있다. 버스바(52b)는, 예를 들면 구리 등의 금속제 혹은 합금제의 도전체이며, 급전라인(52A)에 있어서 가장 발열할 수 있는 개소이다. 버스바(52b)는, 예를 들면 지하피트(400) 내에 고정되는 대좌(臺座)(401) 상에 재치된다. 버스바(52b)는, 방향 Z에 있어서 기대(15)와 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다. 버스바(52b)는, 대략 L자형의 본체부(56)와, 전선(52a)이 장착되는 단자부(57)를 갖는다. 단자부(57)는, 방향 Z에 있어서 본체부(56)의 바닥면(300)측에 장착되어 있다.

급전라인(52B)은, 복수의 전선(52c)과, 버스바(52d)(도체)를 갖는다. 복수의 전선(52c)은, 전극(18)과 버스바(52d)를 접속하기 위한 배선이다. 이 때문에, 전선(52c)에 있어서의 일방의 단자는 전극(18)에 접속되고, 전선(52c)에 있어서의 타방의 단자는 버스바(52d)에 접속된다. 각 전선(52c)의 대부분은, 바닥면(300) 상으로 끌어 당겨져 있다. 전선(52c)의 타방의 단자를 포함하는 일부는, 바닥면(300)에 마련되는 개구(301)를 통하여 지하피트(400) 내에 배치되어 있다. 버스바(52d)는, 전력공급부(55)와 전선(52c)을 연결하는 도전구조체이며, 버스바(52b)와 동일하게 지하피트(400)에 수용되어 있다. 버스바(52d)는, 예를 들면 구리 등의 금속제 혹은 합금제의 도전체이며, 급전라인(52B)에 있어서 가장 발열할 수 있는 개소이다. 버스바(52d)도 또, 예를 들면 지하피트(400) 내에 고정되는 대좌(401) 상에 재치된다. 버스바(52d)는, 방향 Z에 있어서 기대(15)와 겹치지 않는 위치에 배치되어 있다. 버스바(52d)는, 대략 L자형의 본체부(58)와, 전선(52c)이 장착되는 단자부(59)를 갖는다. 단자부(59)는, 방향 Z에 있어서 본체부(58)의 바닥면(300)측에 장착되어 있다.

도 4에 나타나는 바와 같이, 급전라인(52A)이 접속되는 기체공급기구(40)에는 배기관(210)이 장착되어 있고, 급전라인(52B)이 접속되는 기체공급기구(40)에는 배기관(220)이 장착되어 있다. 배기관(210)은 배기기구(200A)의 구성요건의 하나이며, 주부(211) 및 선단부(212)를 갖는다. 배기관(220)은 배기기구(200B)의 구성요건의 하나이며, 주부(主部)(221) 및 선단부(222)를 갖는다. 주부(211, 221)의 각각은, 바닥면(300) 상으로 끌어 당겨져 있다. 선단부(212, 222)의 각각은, 개구(301)를 통하여 지하피트(400)에 수용되어 있다. 지하피트(400)에서, 선단부(212)는 버스바(52b)의 외주면을 따르도록 배치되어 있고, 선단부(222)는 버스바(52d)의 외주면을 따르도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 선단부(212)는, 버스바(52b)의 본체부(56)에 있어서 방향 Z를 따라 뻗어 있는 부분과, 본체부(56)에 있어서 방향 X를 따라 뻗어 있는 부분의 양방을 따르도록 배치되어 있다. 선단부(222)는, 선단부(212)와 동일하게, 버스바(52d)의 본체부(58)에 있어서 방향 Z를 따라 뻗어 있는 부분과, 본체부(58)에 있어서 방향 X를 따라 뻗어 있는 부분의 양방을 따르도록 배치되어 있다. 도 3에서는 생략되어 있지만, 배기관(210)은 가스공급라인(L1)으로부터 분기되어 있고, 배기관(220)은 가스공급라인(L2)으로부터 분기되어 있다.

배기관(210, 220)은, 고압가스에 견딜 수 있는 재질로 구성되고, 예를 들면 금속제 또는 합금제의 파이프이다. 이 경우, 배기관(210, 220)은, 도전성을 나타낼 수 있다. 급전라인(52A)의 저항증가 등을 억제하는 관점에서, 선단부(212)는, 버스바(52b)에 대하여 이간되어 있다. 선단부(212)와 버스바(52b)의 접촉을 방지하는 관점에서, 선단부(212)와 버스바(52b)의 사이에는 절연재 등이 마련되어도 된다. 동일하게, 선단부(222)는, 버스바(52d)에 대하여 이간되어 있다.

여기에서, 도 5의 (a)~(c)를 참조하면서, 지하피트(400) 내에 있어서의 버스바(52b, 52d)와, 선단부(212, 222)의 배치에 대하여 설명한다. 도 5의 (a), (b)는, 버스바(52b, 52d)와, 선단부(212, 222)의 상관관계를 나타내는 모식도이다. 도 5의 (c)는, 버스바(52b)와 선단부(212)를 보다 이간시킨 상태를 나타내는 도이다. 다만, 도 5의 (a)~(c)에 있어서는, 선단부(212, 222)의 각각은, 안전밸브(213, 223)가 장착되어 있다. 안전밸브(213, 223)는, 지하피트(400) 내에 마련되어도 되고, 바닥면(300) 상에 마련되어도 된다.

상술한 바와 같이, 선단부(212)는 버스바(52b)를 따라 배치되어 있고, 선단부(222)는 버스바(52b)를 따라 배치되어 있다. 또한, 선단부(212)에 마련되는 배기구(214)는, 버스바(52b)에 대향하도록 마련되어 있다. 이로써, 배기구(214)로부터 배출되는 기체는, 버스바(52b)에 분사된다. 본 실시형태에서는, 선단부(212)에는 복수의 배기구(214)가 마련되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 다만, 도시는 하지 않지만, 선단부(222)에 마련되는 배기구는, 버스바(52d)에 대향하도록 마련되어 있다.

성형시스템(1)에 있어서, 제어부(70)는, 예를 들면 고정된 제어반(制御盤)에 도입되어 있고, 방향 Y에 있어서 성형장치(10)의 중심보다 일방측에 위치한다. 이 때문에, 제어부(70)는, 방향 Y에 있어서 성형장치(10)를 사이에 두고 가열기구(50)의 반대측에 위치한다. 또한, 제어부(70)는, 방향 Y에 있어서 성형장치(10)를 사이에 두고 배기관(210, 220)의 선단부(212, 222)의 반대측에 위치한다. 이로써, 작업자가 제어반을 이용하는 경우, 가열기구(50)로부터 발생하는 열, 및 배기기구(200A, 200B)로부터 배출되는 기체의 영향을 받기 어려워진다. 또, 제어부(70)는, 방향 Y에 있어서 반송기구(103)를 사이에 두고 성형장치(10)의 반대측에 위치한다. 이로써, 작업자가 제어반을 이용하는 경우, 반송기구(103)의 동작이 작업자에 의하여 저해되지 않는다.

<작용효과>

다음으로, 본 실시형태에 관한 성형시스템(1)의 작용효과에 대하여 설명한다. 성형시스템(1)에 의하면, 배기기구(200A)의 배기구(214)는, 내부공간을 갖는 구조물인 지하피트(400)의 내부공간에 위치한다. 따라서, 배기구(214)로부터 고압의 기체가 배출될 때에 발생하는 배출음은, 지하피트(400) 내에서 발생한다. 이 경우, 지하피트(400)가 배출음에 대한 사일런서로서 기능한다. 이 때문에 당해 배출음은, 성형장치(10)의 주위에서 작업하는 작업자 등에 대하여, 소음이 되기 어려워진다. 따라서 상기 성형시스템(1)을 이용함으로써, 배출음에 대한 대책이 가능하게 된다. 또, 사일런서로서 기능하는 구조물을 지하피트에 마련함으로써, 성형장치 전체의 공간축소에 기여한다.

상술한 성형시스템(1)에 의하면, 배기기구(200A)에 포함됨과 함께 배기구(214)가 마련되는 배기관(210)의 선단부(212)는, 바닥면(300)의 하부에 마련되는 지하피트(400)에 위치한다. 이로써, 배기구(214)로부터 고압의 기체가 배출될 때에 발생하는 배출음은, 지하피트(400) 내에서 발생한다. 또한, 배기기구(200B)에 포함됨과 함께 배기구가 마련되는 배기관(220)의 선단부(222)도 또, 지하피트(400)에 위치한다. 이로써, 선단부(222)에 마련되는 배기구로부터 고압의 기체가 배출될 때에 발생하는 배출음도, 지하피트(400) 내에서 발생한다. 이 때문에, 상기 배출음은, 바닥면(300) 상이며 성형장치(10)의 주위에서 작업하는 작업자 등에 대하여, 소음이 되기 어려워진다. 따라서 성형시스템(1)을 이용함으로써, 배출음에 대한 대책이 가능하게 된다.

본 실시형태의 성형시스템(1)에서는, 성형장치(10)는, 금속파이프재료(14)를 가열하기 위한 전극(17, 18)과, 전극(17, 18)에 접속되는 급전라인(52A, 52B)을 갖고, 급전라인(52A)은, 지하피트(400)에 수용되는 버스바(52b)를 가지며, 지하피트(400)에서는, 배기구(214)는, 버스바(52b)를 대향하고 있다. 이 때문에, 전극(17)으로의 통전에 따라 가열된 버스바(52b)를, 배기구(214)로부터 배출되는 기체로 냉각할 수 있다. 또한, 급전라인(52B)은, 지하피트(400)에 수용되는 버스바(52d)를 갖고, 지하피트(400)에서는, 선단부(222)에 마련되는 배기구가 버스바(52d)에 대향하고 있다. 이 때문에, 전극(18)으로의 통전에 따라 가열된 버스바(52d)도 또, 상기 배기구로부터 배출되는 기체로 냉각할 수 있다.

이상, 본 개시의 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시형태에 결코 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 각 급전라인은, 버스바를 갖지 않아도 된다. 또, 선단부는, 버스바의 외주면을 따라 배치되어 있지만, 버스바의 내주면을 따라 배치되어도 된다.

상기 실시형태에서는, 지하피트에서, 배기관의 배기구는, 버스바에 대향하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 수랭식의 케이블 등을 이용하여 버스바가 냉각되는 경우, 배기관의 배기구는, 버스바에 대향하지 않아도 된다. 즉, 배기구로부터 배출되는 가스에서, 버스바를 냉각하지 않아도 된다.

상술한 실시형태에서는, 사일런서로서 기능하는 구조물로서, 바닥 아래의 지하피트가 이용되었다. 그러나, 구조물은, 배기부를 배치 가능한 내부공간을 갖고, 당해 내부공간에서 발생한 소리가 외부로 새는 것을 차단할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 성형시스템이, 구조물로서 탱크(500)를 가져도 된다. 배기기구(200A, 200B)의 배기구(214)가, 당해 탱크(500)의 내부공간에 위치한다. 탱크(500)를 이용하는 경우, 당해 탱크(500)의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 탱크(500)는, 지하피트가 아닌, 바닥면(300) 상에 배치되어도 된다.

예를 들면, 비교예에 관한 구조로서, 배기부의 선단에 머플러를 마련하여 방음을 행하는 구조를 들 수 있다. 그러나, 이와 같은 머플러는, 배기압이 높은 경우에, 배기압을 견딜 수 없어, 손상될 가능성이 있다. 이에 대하여, 탱크(500)는, 충분한 넓이의 내부공간을 갖고 있기 때문에, 배기압이 높은 경우여도 손상될 가능성이 낮아, 장기간 이용할 수 있다. 이와 같은 효과는, 지하피트로 방음한 경우도 동일하게 얻을 수 있다.

상기 실시형태에서는, 성형시스템은, 성형장치에 더하여, 제1 재치부, 제2 재치부, 반송기구 등을 구비하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 성형시스템은, 제1 재치부, 제2 재치부, 및 반송기구 중 적어도 어느 하나를 구비하지 않아도 된다. 또, 제1 재치부, 제2 재치부, 및 반송기구 등은, 상기 실시형태에서 나타나는 구성에 한정되지 않는다.

예를 들면, 상기 실시형태에 있어서의 성형장치는 가열기구를 반드시 갖고 있지 않아도 되고, 금속파이프재료는 미리 가열되어 있어도 된다.

1…성형시스템
10…성형장치
13…성형금형
14…금속파이프재료
17, 18…전극
40…기체공급기구
50…가열기구
52…전력공급라인
52A, 52B…급전라인
52b, 52d…버스바(도체)
55…전력공급부
60…기체공급부
80…구동기구
103…반송기구
200A, 200B…배기기구
210, 220…배기관
212, 222…선단부
214…배기구
300…바닥면
301…개구
400…지하피트(구조물)
500…탱크(구조물)
L1, L2…가스공급라인

Claims

중공형상을 나타내는 금속파이프를 성형하는 성형시스템으로서,
상기 금속파이프를 성형할 때, 가열된 금속파이프재료 내에 기체를 공급하는 기체공급부, 및, 성형된 상기 금속파이프 내의 상기 기체를 배출하는 배출부를 갖는 성형장치를 구비하고,
상기 배출부의 배기구는, 내부공간을 갖는 구조물의 상기 내부공간에 위치하는, 성형시스템.
제1항에 있어서,
상기 성형장치가 재치되는 바닥면과,
상기 바닥면의 하부에 마련되는 지하피트를 더 구비하고,
상기 배출부는, 상기 구조물로서의 상기 지하피트에 위치함과 함께 상기 배기구가 마련되는 배기관을 갖는, 성형시스템.
제2항에 있어서,
상기 성형장치는, 상기 금속파이프재료를 가열하기 위한 전극과, 상기 전극에 접속되는 급전라인을 더 갖고,
상기 급전라인은, 상기 지하피트에 수용되는 도체를 가지며,
상기 지하피트에서는, 상기 배기구는, 상기 도체에 대향하고 있는, 성형시스템.