WO2021182349A1 - 成形システム、及び成形方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a molding system and a molding method.
- Patent Document 1 a molding system described in Patent Document 1 is known.
- This molding system has a heating unit for heating the metal material and a molding mold for molding the heated metal material.
- the molding apparatus makes the shape of the metal material correspond to the molding surface by bringing the molding surface of the molding die into contact with the heated metal material.
- the molding system described in Patent Document 1 described above molds a heated metal material by a molding die. Therefore, scale (oxidation scale) is generated on the surface of the molded product. Therefore, it is required to suitably remove the scale on the surface of the molded product. Further, the molded product taken out from the molding die is in a high temperature state. If processing is performed in the high temperature state, the processing accuracy will decrease due to the influence of cooling shrinkage when the temperature decreases. Therefore, it is required to improve the cooling efficiency of the molded product before processing. On the other hand, by providing a separate device for removing the scale and a separate device for cooling, each process can be performed individually. However, in this case, there is a problem that the required equipment and equipment are increased.
- the present invention has been made to solve such a problem, and while suppressing an increase in necessary equipment and facilities, the scale of the molded product is suitably removed, and the molded product is before processing.
- An object of the present invention is to provide a molding system and a molding method capable of improving cooling efficiency.
- the molding system according to the present invention is a molding apparatus for molding a heated metal material with a molding die, and a first scale removing for removing scale from a molded product removed from the molding die and cooling the molded product.
- a portion and a processing portion for processing a molded product whose scale is removed and cooled by the first scale removing portion are provided.
- the molding system is equipped with a molding device that molds a heated metal material with a molding die. Since a heated metal material is used, the molded product molded by the molding apparatus may generate scale due to oxidation.
- the molding system includes a first scale removing portion that removes scale from the molded product removed from the molding die and cools the molded product. Therefore, the first scale removing portion can remove the scale from the molded product.
- the processing section processes the molded product whose scale is removed and cooled by the first scale removing section. That is, the first scale removing portion removes the scale from the molded product before the processing in the processed portion is performed.
- the first scale removing unit can cool the molded product at the same time as the scale is removed.
- the first scale removing portion can improve the cooling efficiency of the molded product before processing. Further, in the molding system, since the first scale removing unit can perform the scale removing and cooling at the same time, the required equipment and equipment can be reduced. From the above, it is possible to suitably remove the scale of the molded product and improve the cooling efficiency of the molded product before processing, while suppressing the increase in the required equipment and equipment.
- the molding apparatus may include a fluid supply unit that supplies a fluid to the metal pipe material as the metal material, and a molding mold that molds the molded product by bringing the expanded metal pipe material into contact with the molding surface.
- a molding device is a device that performs so-called STAF molding.
- the molded product immediately after the STAF molding may be in a high temperature state and scale may be generated, but the first scale removing portion can suitably remove the scale from the molded product and cool the molded product.
- the molding system may further include a second scale removing portion that removes scale from the molded product processed by the processed portion. For example, if there is a portion of the molded product in which the scale cannot be completely removed by the first scale removing portion, the second scale removing portion can remove the scale of the portion.
- the first scale removing unit and the second scale removing unit may be configured by a common device. In this case, the number of devices in the molding system can be reduced.
- the molding method according to the present invention includes a molding step of molding a heated metal material with a molding die, a scale removing step of removing scale from a molded product removed from the molding die, and a scale removing step of cooling the molded product. It includes a processing step of processing a molded product whose scale is removed and cooled in the removing step.
- the present invention it is possible to provide a molding system and a molding method capable of suitably removing scale of a molded product and cooling the molded product before processing.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the molding system 100 according to the first embodiment.
- the molding system 100 includes a molding device 1, a blasting device 50 (first scale removing unit), and a laser processing device 70 (processing unit).
- the molding device 1 is a device for molding a heated metal material with a molding die.
- a STAF molding apparatus that performs molding and quenching by supplying a fluid to a heated metal pipe material and bringing it into contact with the molding surface of a molding die is adopted. The detailed configuration of the molding apparatus 1 will be described with reference to FIG.
- FIG. 2 is a schematic view of the molding apparatus 1 used in the molding system 100 according to the present embodiment.
- the molding apparatus 1 is an apparatus for forming a metal pipe having a hollow shape by blow molding.
- the molding apparatus 1 is installed on a horizontal plane.
- the molding apparatus 1 includes a molding die 2, a drive mechanism 3, a holding unit 4, a heating unit 5, a fluid supply unit 6, a cooling unit 7, and a control unit 8.
- the metal pipe material 40 refers to a hollow article before the completion of molding by the molding apparatus 1.
- the metal pipe material 40 is a hardenable steel type pipe material.
- the direction in which the metal pipe material 40 extends at the time of molding may be referred to as "longitudinal direction”
- the direction orthogonal to the longitudinal direction may be referred to as "width direction”.
- the molding die 2 is a mold for molding a metal pipe 140 from a metal pipe material 40, and includes a lower mold 11 and an upper mold 12 facing each other in the vertical direction.
- the lower mold 11 and the upper mold 12 are made of steel blocks.
- Each of the lower mold 11 and the upper mold 12 is provided with a recess for accommodating the metal pipe material 40.
- the lower mold 11 and the upper mold 12 are in close contact with each other (mold closed state), and each recess forms a space having a target shape in which the metal pipe material is to be formed. Therefore, the surface of each recess becomes the molding surface of the molding die 2.
- the lower mold 11 is fixed to the base 13 via a die holder or the like.
- the upper mold 12 is fixed to the slide of the drive mechanism 3 via a die holder or the like.
- the drive mechanism 3 is a mechanism for moving at least one of the lower mold 11 and the upper mold 12.
- the drive mechanism 3 has a configuration in which only the upper mold 12 is moved.
- the drive mechanism 3 includes a slide 21 for moving the upper mold 12 so that the lower mold 11 and the upper mold 12 are aligned with each other, and a pull-back cylinder as an actuator for generating a force for pulling the slide 21 upward.
- a 22 is provided, a main cylinder 23 as a drive source for lowering and pressurizing the slide 21, and a drive source 24 for applying a driving force to the main cylinder 23.
- the holding portion 4 is a mechanism for holding the metal pipe material 40 arranged between the lower mold 11 and the upper mold 12.
- the holding portion 4 includes a lower electrode 26 and an upper electrode 27 that hold the metal pipe material 40 on one end side in the longitudinal direction of the molding die 2, and a metal pipe material on the other end side in the longitudinal direction of the molding die 2.
- a lower electrode 26 and an upper electrode 27 holding the 40 are provided.
- the lower electrodes 26 and the upper electrodes 27 on both sides in the longitudinal direction hold the metal pipe material 40 by sandwiching the vicinity of the end portion of the metal pipe material 40 from the vertical direction.
- Grooves having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 40 are formed on the upper surface of the lower electrode 26 and the lower surface of the upper electrode 27.
- the lower electrode 26 and the upper electrode 27 are provided with a drive mechanism (not shown), and can move independently in the vertical direction.
- the heating unit 5 heats the metal pipe material 40.
- the heating unit 5 is a mechanism for heating the metal pipe material 40 by energizing the metal pipe material 40.
- the metal pipe material 40 is separated from the lower mold 11 and the upper mold 12 between the lower mold 11 and the upper mold 12. 40 is heated.
- the heating unit 5 includes the lower electrodes 26 and the upper electrodes 27 on both sides in the longitudinal direction described above, and a power supply 28 for passing an electric current through the electrodes 26 and 27 to the metal pipe material 40.
- the heating unit may be arranged in the previous step of the molding apparatus 1 and heated externally.
- the fluid supply unit 6 is a mechanism for supplying a high-pressure fluid into the metal pipe material 40 held between the lower mold 11 and the upper mold 12.
- the fluid supply unit 6 supplies a high-pressure fluid to the metal pipe material 40 which has become hot due to being heated by the heating unit 5, and expands the metal pipe material 40.
- the fluid supply unit 6 is provided on both end sides of the molding die 2 in the longitudinal direction.
- the fluid supply unit 6 is a nozzle 31 that supplies fluid from the opening at the end of the metal pipe material 40 to the inside of the metal pipe material 40, and a drive that moves the nozzle 31 forward and backward with respect to the opening of the metal pipe material 40.
- a mechanism 32 and a supply source 33 for supplying a high-pressure fluid into the metal pipe material 40 via the nozzle 31 are provided.
- the drive mechanism 32 brings the nozzle 31 into close contact with the end of the metal pipe material 40 while ensuring the sealing property during fluid supply and exhaust, and separates the nozzle 31 from the end of the metal pipe material 40 at other times.
- the fluid supply unit 6 may supply a gas such as high-pressure air or an inert gas as the fluid. Further, the fluid supply unit 6 may be the same device including the heating unit 5 together with the holding unit 4 having a mechanism for moving the metal pipe material 40 in the vertical direction.
- the cooling unit 7 is a mechanism for cooling the molding die 2. By cooling the molding die 2, the cooling unit 7 can rapidly cool the metal pipe material 40 when the expanded metal pipe material 40 comes into contact with the molding surface of the molding die 2.
- the cooling unit 7 includes a flow path 36 formed inside the lower mold 11 and the upper mold 12, and a water circulation mechanism 37 that supplies and circulates cooling water to the flow path 36.
- the control unit 8 is a device that controls the entire molding device 1.
- the control unit 8 controls the drive mechanism 3, the holding unit 4, the heating unit 5, the fluid supply unit 6, and the cooling unit 7.
- the control unit 8 repeatedly performs an operation of molding the metal pipe material 40 with the molding die 2.
- control unit 8 controls, for example, the transfer timing from a transfer device such as a robot arm, and puts the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12 in the open state. Deploy. Alternatively, the control unit 8 may manually arrange the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12. Further, the control unit 8 supports the metal pipe material 40 with the lower electrodes 26 on both sides in the longitudinal direction, and then lowers the upper electrode 27 to sandwich the metal pipe material 40, such as an actuator of the holding unit 4. Control. Further, the control unit 8 controls the heating unit 5 to energize and heat the metal pipe material 40. As a result, an axial current flows through the metal pipe material 40, and the metal pipe material 40 itself generates heat due to Joule heat due to the electrical resistance of the metal pipe material 40 itself.
- the control unit 8 controls the drive mechanism 3 to lower the upper mold 12 and bring it closer to the lower mold 11 to close the molding mold 2.
- the control unit 8 controls the fluid supply unit 6 to seal the openings at both ends of the metal pipe material 40 with the nozzle 31 and supply the fluid.
- the metal pipe material 40 softened by heating expands and comes into contact with the molding surface of the molding die 2.
- the metal pipe material 40 is molded so as to follow the shape of the molding surface of the molding die 2.
- a part of the metal pipe material 40 is inserted into the gap between the lower mold 11 and the upper mold 12, and then the mold is further closed. The entrance portion is crushed to form a flange portion.
- the metal pipe material 40 comes into contact with the molding surface, the metal pipe material 40 is quenched by quenching with the molding die 2 cooled by the cooling unit 7.
- the control unit 8 closes the molding die 2 and supplies a fluid to the metal pipe material 40 by the fluid supply unit 6 to perform blow molding (primary blow). ..
- the control unit 8 forms the pipe portion 43 at the main cavity portion MC and causes the portion corresponding to the flange portion 44 to enter the sub-cavity portion SC.
- the control unit 8 forms the flange portion 44 by further closing the molding die 2 and further crushing the portion that has entered the subcavity portion SC.
- the control unit 8 raises the upper mold 12 and separates it from the metal pipe material 40 to open the mold. As a result, the molded product 41 is molded.
- the molded product 41 will be described with reference to FIG. 4 (a).
- the molded product 41 includes a molded main body 45 having a pipe portion 43 and a flange portion 44, held portions 46 on both ends in the longitudinal direction, and a gradual change portion 47 between the molded main body 45 and the held portion 46.
- the molding main body portion 45 is a portion that becomes a final product by being laser-processed.
- the pipe portion 43 is a hollow portion.
- the flange portion 44 is a plate-shaped portion that protrudes from the pipe portion 43 by crushing a part of the metal pipe material 40.
- the held portion 46 is a cylindrical portion held by the electrodes 26 and 27.
- the nozzle 31 is inserted into the held portion 46.
- the gradual change portion 47 is a transition portion that changes from the shape of the held portion 46 to the shape of the molding main body portion 45.
- the molded product 41 molded by the molding device 1 is supplied to the blasting device 50.
- the molded product 41 may be sequentially supplied to the blasting device 50 in order from the one molded by the molding device 1. Alternatively, after a certain number of molded products 41 have been accumulated at the accumulation location, they may be collectively supplied to the blasting apparatus 50.
- the blasting device 50 is a device that removes scale from the molded product 41 removed from the molding die 2 of the molding device 1.
- the scale is an oxide film formed on the surface of the metal pipe material 40 by heating the metal pipe material 40 in the molding apparatus 1.
- the blasting device 50 injects particles onto the surface of the molded product 41.
- the blasting device 50 removes the scale from the surface of the molded product 41 by the impact caused by the collision of the particles.
- the blasting device 50 also blows air to the molded product 41 as the particles are injected.
- the metal pipe material 40 is heated and expanded. Therefore, the molded product 41 taken out from the molding die 2 of the molding apparatus 1 is in a state of being higher than the room temperature unless it is naturally cooled by being left at room temperature for a long time. Therefore, the blasting device 50 also functions as a cooling means for positively cooling the molded product 41.
- the positive cooling means that the molded product 41 is cooled with a higher cooling capacity than that of leaving it at room temperature by performing an active treatment on the molded product 41.
- FIG. 5A is a schematic view showing the blasting device 50 of the present embodiment.
- the blasting device 50 according to the present embodiment removes the scale on the outer peripheral surface of the molded product 41.
- the blasting device 50 does not inject particles onto the inner peripheral surface so as not to leave particles inside the molded product 41.
- the molded product 41 has a flange portion 44 by crushing a part of the metal pipe material 40. In the internal space of the molded product 41, particles tend to remain in such a flange portion 44. Therefore, the blasting device 50 injects particles only on the outer peripheral surface of the molded product 41.
- the blasting device 50 has an installation portion 51, a nozzle 52, and a shielding wall 53.
- the installation portion 51 is a portion for installing the molded product 41 at a position facing the nozzle 52.
- the installation portion 51 has a support portion (not shown), and the support portion supports the molded product 41.
- the molded product 41 is installed in the installation portion 51 at a position and posture suitable for blasting.
- the installation portion 51 is installed in a posture in which the molded product 41 is suspended and extends in the vertical direction.
- the nozzle 52 is a member that irradiates the molded product 41 with the particles 55.
- the particles for example, materials such as sand, plastic, dry ice, and iron pieces are adopted.
- the nozzle 52 is arranged around the molded product 41 installed in the installation portion 51.
- the nozzle 52 is arranged so that the injection port faces the outer peripheral surface of the molded product 41. As a result, the nozzle 52 can inject the particles 55 onto the outer peripheral surface of the molded product 41.
- the shielding wall 53 is a wall body that shields the particles 55.
- the shielding wall 53 is arranged so as to surround the installation portion 51 and the nozzle 52.
- the shielding wall 53 can prevent the particles 55 from scattering around the blasting device 50. That is, the shielding wall 53 can prevent the particles 55 from scattering to the molding apparatus 1 and the laser processing apparatus 70.
- a wall portion that partitions the space between the blasting device 50 and the molding device 1 and a wall portion that partitions the space between the blasting device 50 and the laser processing device 70 may be provided. ..
- the molded product 41 whose scale has been removed by the blasting device 50 is supplied to the laser processing device 70.
- the molded product 41 may be sequentially supplied to the laser processing apparatus 70 from the one from which the scale has been removed by the blasting apparatus 50. Alternatively, after a certain number of molded products 41 have been accumulated at the accumulation location, they may be collectively supplied to the laser processing apparatus 70.
- the temperature of the molded products 41 can be lowered before laser processing due to the cooling effect of natural heat dissipation.
- the laser processing device 70 is a device that laser-processes the molded product 41 whose scale has been removed by the blasting device 50.
- the laser processing apparatus 70 irradiates the molded product 41 with a laser to perform processing such as cutting, drilling, and forming a notch.
- FIG. 4 is a perspective view showing a state of laser processing by the laser processing device 70.
- the laser processing apparatus 70 includes an installation portion 71 and a laser head 72.
- the installation portion 71 is a portion for installing the molded product 41 at a position facing the laser head 72.
- the installation portion 71 has a support portion (not shown), and the support portion supports the molded product 41.
- the molded product 41 is installed in the installation portion 51 at a position and posture suitable for laser processing.
- the laser head 72 is a portion for processing the molded product 41 by irradiating the molded product 41 with a laser.
- the laser head 72 removes the gradual change portion 47 and the held portion 46 from the molding main body 45 by cutting the vicinity of both ends of the molding main body 45, as shown in FIG. 4 (b). Further, the laser head 72 forms a hole 49 at a predetermined position of the molding main body 45.
- FIG. 6 is a process diagram showing a molding method according to the present embodiment.
- the molding method includes a molding step S10, a blasting step S20 (scale removing step), and a laser processing step S30 (processing step).
- the molding step S10 is a step of molding the heated metal pipe material 40 with the molding die 2.
- the molded product 41 is molded using the molding apparatus 1 shown in FIG.
- the blasting step S20 is a step of removing the scale from the molded product 41 removed from the molding mold 2 and cooling the molded product 41.
- the laser processing step S30 is a step of processing the molded product 41 whose scale is removed and cooled in the blasting step S20.
- the laser processing apparatus 70 shown in FIG. 4 processes the molded product 41.
- the molding system 100 includes a molding device 1 that molds the heated metal pipe material 40 with the molding die 2. Since the heated metal pipe material 40 is used, the molded product 41 molded by the molding apparatus 1 may generate scale due to oxidation.
- the molding system 100 includes a blasting device 50 that removes scale from the molded product 41 removed from the molding mold 2 and cools the molded product 41. Therefore, the blasting device 50 can remove the scale from the molded product 41.
- the laser processing device 70 processes the molded product 41 whose scale is removed and cooled by the blasting device 50. That is, the blasting apparatus 50 removes the scale from the molded product 41 before the processing by the laser processing apparatus 70 is performed.
- the blasting device 50 can simultaneously cool the molded product 41 as the scale is removed.
- the blasting device 50 can improve the cooling efficiency of the molded product 41 before processing. Further, in the molding system 100, since the blasting device 50 can collectively remove the scale and cool the scale, the number of required devices and equipment can be reduced. From the above, it is possible to suitably remove the scale of the molded product 41 and improve the cooling efficiency of the molded product 41 before processing while suppressing the increase in the required equipment and equipment.
- the molding apparatus 1 includes a fluid supply unit 6 that supplies a fluid to the metal pipe material 40 as a metal material, a molding mold 2 that molds a molded product 41 by bringing the expanded metal pipe material 40 into contact with a molding surface. May be equipped.
- a molding device 1 is a device that performs so-called STAF molding.
- the molded product 41 immediately after the STAF molding may be in a high temperature state and scale may be generated, but the blasting device 50 can suitably remove the scale from the molded product 41 and cool the molded product 41.
- the molding system 100 Since the molded product 41 molded by STAF molding may be welded to other parts and may be subjected to rust prevention treatment (ED coating), it is necessary to remove the scale from at least the outer peripheral surface. Further, the molded product 41 is cut to remove an unnecessary portion, or is processed to form a hole, a notch, or the like.
- ED coating rust prevention treatment
- the molded product 41 is cut to remove an unnecessary portion, or is processed to form a hole, a notch, or the like.
- blasting is performed on the outer peripheral surface of the molded product 41 after the drilling process is performed, particles enter through the holes. In that case, particles may enter the R portion of the flange portion 44. Particles that have entered such a portion may be difficult to remove even by performing air blow or the like.
- this embodiment is effective when it is not necessary to remove the scale of the inner peripheral surface of the molded product 41.
- the molding system 100 can obtain a cooling effect by blasting. For example, even when the cooling step is executed before the laser processing, the time of the cooling step can be shortened due to the cooling effect of the blast.
- the molding system 200 in addition to the first blasting device 50 arranged in front of the laser processing device 70, the molding system 200 is a second blasting device that removes scale from the molded product 41 processed by the laser processing device 70. 80 (second scale removing unit) is provided.
- the second blasting device 80 injects particles 55 from the blast hose 56 onto the inner peripheral surface of the molded product 41.
- the blast hose 56 is inserted into the molded product 41 and ejects particles toward the inner peripheral surface inside the molded product 41.
- the blast hose 56 may inject dry ice as the particles 55.
- the dry ice collides with the inner peripheral surface of the molded product 41 as a solid and removes the scale, but it becomes a gas and disappears with the passage of time. Therefore, it is possible to prevent the particles 55 from remaining on the flange portion 44.
- dross may adhere to the inner peripheral surface of the molded product 41 or burrs may appear on the inner peripheral side.
- the second blasting apparatus 80 can also remove these dross and burrs by performing blasting after laser processing.
- the molding system 200 further includes a second blasting device 80 that removes scale from the molded product 41 machined by the laser processing device 70.
- the first blasting device 50 cannot completely remove the scale of the inner peripheral surface of the molded product 41, but the second blasting device 80 can remove the scale of the portion.
- the first blasting device 50 and the second blasting device 80 may be configured by a common device.
- the blast hose 56 of FIG. 5 (b) may be added to the blast device 50 of FIG. 5 (a).
- the blast hose 56 blasts the inner peripheral surface of the molded product 41. From the above, the number of devices of the molding system 200 can be reduced.
- the molding system according to the third embodiment has the same system configuration as the molding system 100 according to the first embodiment.
- the blasting device in the front stage of the laser processing device 70 blasts with the particles of dry ice.
- dry ice becomes a gas and disappears. Therefore, the blasting device simultaneously injects dry ice onto the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the molded product 41. Further, when the blasting device blasts with dry ice before laser processing, a higher cooling effect than blasting with abrasive grains such as sand can be obtained.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment.
- the blasting device was exemplified as the scale removing unit.
- any device may be adopted as the scale removing unit as long as it can remove the scale.
- one that injects a fluid onto a molded product or removes scale by ultrasonic cleaning may be adopted.
- Such a scale removing portion also has a cooling effect.
- the molding method is not particularly limited as long as it is a molding method using a heated metal material.
- a molding method using hot stamping may be adopted. Therefore, the metal material does not necessarily have to be a metal pipe material, and may be a plate material or a pillar material.
- the processing unit is not limited to the laser processing apparatus, and an apparatus by another processing method may be adopted.
- the molding apparatus 1 is not limited to the configuration shown in FIG. 2, for example, the molding apparatus 1 may adopt the configuration shown in FIG. In the molding apparatus 1 shown in FIG. 8, the thermal expansion unit 150 as shown in FIG. 9 may be adopted.
- FIG. 9A is a schematic side view showing a heating expansion unit 150 in which the components of the holding unit 4, the heating unit 5, and the fluid supply unit 6 are unitized.
- FIG. 9B is a cross-sectional view showing a state when the nozzle 31 seals the metal pipe material 40.
- the thermal expansion unit 150 includes the lower electrode 26 and the upper electrode 27 described above, an electrode mounting unit 151 on which the electrodes 26 and 27 are mounted, the nozzle 31 described above, and the drive mechanism 32. , Elevating unit 152 and unit base 153.
- the electrode mounting unit 151 includes an elevating frame 154 and electrode frames 156 and 157.
- the electrode frames 156 and 157 function as a part of a drive mechanism 60 that supports and moves the electrodes 26 and 27.
- the drive mechanism 32 drives the nozzle 31 and moves up and down together with the electrode mounting unit 151.
- the drive mechanism 32 includes a piston 61 that holds the nozzle 31 and a cylinder 62 that drives the piston.
- the elevating unit 152 includes an elevating frame base 64 attached to the upper surface of the unit base 153, and an elevating actuator 66 that imparts an elevating operation to the elevating frame 154 of the electrode mounting unit 151 by these elevating frame bases 64. ing.
- the elevating frame base 64 has guide portions 64a and 64b that guide the elevating operation of the elevating frame 154 with respect to the unit base 153.
- the elevating unit 152 functions as a part of the drive mechanism 60 of the holding unit 4.
- the thermal expansion unit 150 has a plurality of unit bases 153 having different inclination angles on the upper surface, and by exchanging these, the lower electrode 26 and the upper electrode 27, the nozzle 31, the electrode mounting unit 151, the drive mechanism 32, and the elevating mechanism 32 are moved up and down. It is possible to change and adjust the tilt angle of the unit 152 at once.
- the nozzle 31 is a cylindrical member into which the end of the metal pipe material 40 can be inserted.
- the nozzle 31 is supported by the drive mechanism 32 so that the center line of the nozzle 31 coincides with the reference line SL1.
- the inner diameter of the supply port 31a at the end of the nozzle 31 on the metal pipe material 40 side substantially matches the outer diameter of the metal pipe material 40 after expansion molding.
- the nozzle 31 supplies a high-pressure fluid to the metal pipe material 40 from the internal flow path 63.
- An example of a high-pressure fluid is gas or the like.
- Molding device 1 ... Molding device, 2 ... Molding mold, 40 ... Metal pipe material (metal material), 41 ... Molded product, 50 ... Blasting device (first scale removing part), 70 ... Laser processing device (processing part), 80 ... second blasting device (second scale remover), 100 ... molding system.
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Abstract
成形システムは、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置と、成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に前記成形品を冷却する第1のスケール除去部と、第1のスケール除去部でスケールが除去されると共に冷却された成形品を加工する加工部と、を備える。
Description
本発明は、成形システム、及び成形方法に関する。
従来、成形システムとして、特許文献1に記載されたものが知られている。この成形システムは、金属材料を加熱する加熱部と、加熱された金属材料を成形する成形金型と、を有する。成形装置は、加熱された金属材料に成形金型の成形面を接触させることで、金属材料の形状を成形面に対応する形状とする。
ここで、上述の特許文献1に記載の成形システムは、加熱された金属材料を成形金型によって成形する。従って、成形品の表面には、スケール(酸化スケール)が発生する。従って、成形品の表面のスケールを好適に除去することが求められる。また、成形金型から取り出された成形品は、高温状態である。当該高温状態のままで加工を行った場合、温度低下時に冷却収縮の影響で、加工精度が低下してしまう。そのため、加工前に成形品の冷却効率を向上することが求められる。これに対し、スケールの除去のための別途の装置、及び冷却のための別途の装置を設けることで、各処理を個別に行うことが可能である。しかし、この場合、必要な装置、及び設備が増加してしまうという問題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、必要な装置、及び設備の増加を抑制しながら、成形品のスケールを好適に除去し、且つ、成形品の加工前の冷却効率を向上することができる成形システム、及び成形方法を提供することを目的とする。
本発明に係る成形システムは、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置と、成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に前記成形品を冷却する第1のスケール除去部と、第1のスケール除去部でスケールが除去されると共に冷却された成形品を加工する加工部と、を備える。
成形システムは、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置を備える。加熱された金属材料が用いられるため、成形装置で成形された成形品には、酸化によるスケールが発生する場合がある。これに対し、成形システムは、成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に成形品を冷却する第1のスケール除去部を備える。従って、第1のスケール除去部が、成形品からスケールを除去することができる。ここで、加工部は、第1のスケール除去部でスケールが除去されると共に冷却された成形品を加工する。すなわち、第1のスケール除去部は、加工部での加工が行われる前段階で、成形品からスケールを除去する。第1のスケール除去部は、スケールを除去することに伴って、成形品を同時に冷却することができる。従って、第1のスケール除去部は、加工前に成形品の冷却効率を向上することができる。更に、成形システムは、第1のスケール除去部がスケールの除去と冷却をまとめて行うことができるので、必要な装置、及び設備を少なくすることができる。以上より、必要な装置、及び設備の増加を抑制しながら、成形品のスケールを好適に除去し、且つ、成形品の加工前の冷却効率を向上することができる。
成形装置は、金属材料としての金属パイプ材料に流体を供給する流体供給部と、膨張した金属パイプ材料を成形面に接触させることで成形品を成形する成形金型と、を備えてよい。このような成形装置は、いわゆるSTAF成形を行う装置である。当該STAF成形直後の成形品は高温状態となり、且つ、スケールが発生する場合があるが、第1のスケール除去部が、成形品からスケールを好適に除去し、成形品を冷却することができる。
成形システムは、加工部で加工された成形品からスケールを除去する第2のスケール除去部を更に備えてよい。例えば、成形品の中に、第1のスケール除去部でスケールを除去し切れなかった箇所があった場合、第2のスケール除去部が当該箇所のスケールを除去することができる。
第1のスケール除去部及び第2のスケール除去部は、共通の装置によって構成されてよい。この場合、成形システムの装置の数を減らすことができる。
本発明に係る成形方法は、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形工程と、成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に成形品を冷却するスケール除去工程と、スケール除去工程でスケールが除去されと共に冷却された成形品を加工する加工工程と、を備える。
この成形方法によれば、上述の成形システムと同趣旨の作用・効果を得ることができる。
本発明によれば、成形品のスケールを好適に除去し、且つ、成形品の加工前に冷却を行うことができる成形システム、及び成形方法を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る成形システム100の構成を示す概略構成図である。図1に示すように、成形システム100は、成形装置1と、ブラスト装置50(第1のスケール除去部)と、レーザー加工装置70(加工部)と、を備える。
図1は、第1実施形態に係る成形システム100の構成を示す概略構成図である。図1に示すように、成形システム100は、成形装置1と、ブラスト装置50(第1のスケール除去部)と、レーザー加工装置70(加工部)と、を備える。
成形装置1は、加熱された金属材料を成形金型で成形する装置である。本実施形態では、成形装置1として、加熱された金属パイプ材料に流体を供給して成形金型の成形面に接触させることで成形及び焼き入れを行うSTAF成形装置が採用されている。この成形装置1の詳細な構成について、図2を参照して説明する。
図2は、本実施形態に係る成形システム100で用いられている成形装置1の概略図である。図2に示すように、成形装置1は、ブロー成形によって中空形状を有する金属パイプを成形する装置である。本実施形態では、成形装置1は、水平面上に設置される。成形装置1は、成形金型2と、駆動機構3と、保持部4と、加熱部5と、流体供給部6と、冷却部7と、制御部8と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプ材料40(金属材料)は、成形装置1での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料40は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料40が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向」と称する場合がある。
成形金型2は、金属パイプ材料40から金属パイプ140を成形する型であり、上下方向に互いに対向する下側の金型11及び上側の金型12を備える。下側の金型11及び上側の金型12は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型11及び上側の金型12のそれぞれには、金属パイプ材料40が収容される凹部が設けられる。下側の金型11と上側の金型12は、互いに密接した状態(型閉状態)で、各々の凹部が金属パイプ材料を成形すべき目標形状の空間を形成する。従って、各々の凹部の表面が成形金型2の成形面となる。下側の金型11は、ダイホルダ等を介して基台13に固定される。上側の金型12は、ダイホルダ等を介して駆動機構3のスライドに固定される。
駆動機構3は、下側の金型11及び上側の金型12の少なくとも一方を移動させる機構である。図2では、駆動機構3は、上側の金型12のみを移動させる構成を有する。駆動機構3は、下側の金型11及び上側の金型12同士が合わさるように上側の金型12を移動させるスライド21と、上記スライド21を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ22と、スライド21を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ23と、メインシリンダ23に駆動力を付与する駆動源24と、を備えている。
保持部4は、下側の金型11及び上側の金型12の間に配置される金属パイプ材料40を保持する機構である。保持部4は、成形金型2の長手方向における一端側にて金属パイプ材料40を保持する下側電極26及び上側電極27と、成形金型2の長手方向における他端側にて金属パイプ材料40を保持する下側電極26及び上側電極27と、を備える。長手方向の両側の下側電極26及び上側電極27は、金属パイプ材料40の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料40を保持する。なお、下側電極26の上面及び上側電極27の下面には、金属パイプ材料40の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。下側電極26及び上側電極27には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。
加熱部5は、金属パイプ材料40を加熱する。加熱部5は、金属パイプ材料40へ通電することで当該金属パイプ材料40を加熱する機構である。加熱部5は、下側の金型11及び上側の金型12の間にて、下側の金型11及び上側の金型12から金属パイプ材料40が離間した状態にて、当該金属パイプ材料40を加熱する。加熱部5は、上述の長手方向の両側の下側電極26及び上側電極27と、これらの電極26,27を介して金属パイプ材料40へ電流を流す電源28と、を備える。なお、加熱部は、成形装置1の前工程に配置し、外部で加熱をするものであっても良い。
流体供給部6は、下側の金型11及び上側の金型12の間に保持された金属パイプ材料40内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部6は、加熱部5で加熱されることで高温状態となった金属パイプ材料40に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料40を膨張させる。流体供給部6は、成形金型2の長手方向の両端側に設けられる。流体供給部6は、金属パイプ材料40の端部の開口部から当該金属パイプ材料40の内部へ流体を供給するノズル31と、ノズル31を金属パイプ材料40の開口部に対して進退移動させる駆動機構32と、ノズル31を介して金属パイプ材料40内へ高圧の流体を供給する供給源33と、を備える。駆動機構32は、流体供給時及び排気時にはノズル31を金属パイプ材料40の端部にシール性を確保した状態で密着させ、その他の時にはノズル31を金属パイプ材料40の端部から離間させる。なお、流体供給部6は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部6は、金属パイプ材料40を上下方向へ移動する機構を有する保持部4とともに、加熱部5を含めて同一装置としても良い。
冷却部7は、成形金型2を冷却する機構である。冷却部7は、成形金型2を冷却することで、膨張した金属パイプ材料40が成形金型2の成形面と接触したときに、金属パイプ材料40を急速に冷却することができる。冷却部7は、下側の金型11及び上側の金型12の内部に形成された流路36と、流路36へ冷却水を供給して循環させる水循環機構37と、を備える。
制御部8は、成形装置1全体を制御する装置である。制御部8は、駆動機構3、保持部4、加熱部5、流体供給部6、及び冷却部7を制御する。制御部8は、金属パイプ材料40を成形金型2で成形する動作を繰り返し行う。
具体的に、制御部8は、例えば、ロボットアーム等の搬送装置からの搬送タイミングを制御して、開いた状態の下側の金型11及び上側の金型12の間に金属パイプ材料40を配置する。あるいは、制御部8は、作業者が手動で下側の金型11及び上側の金型12の間に金属パイプ材料40を配置してよい。また、制御部8は、長手方向の両側の下側電極26で金属パイプ材料40を支持し、その後に上側電極27を降ろして当該金属パイプ材料40を挟むように、保持部4のアクチュエータ等を制御する。また、制御部8は、加熱部5を制御して、金属パイプ材料40を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料40に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料40自身の電気抵抗により、金属パイプ材料40自体がジュール熱によって発熱する。
制御部8は、駆動機構3を制御して上側の金型12を降ろして下側の金型11に近接させ、成形金型2の型閉を行う。その一方、制御部8は、流体供給部6を制御して、ノズル31で金属パイプ材料40の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料40が膨張して成形金型2の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料40は、成形金型2の成形面の形状に沿うように成形される。なお、フランジ付きの金属パイプを形成する場合、下側の金型11と上側の金型12との間の隙間に金属パイプ材料40の一部を進入させた後、更に型閉を行って、当該進入部を押しつぶしてフランジ部とする。金属パイプ材料40が成形面に接触すると、冷却部7で冷却された成形金型2で急冷されることによって、金属パイプ材料40の焼き入れが実施される。
図3を参照して、成形装置1の成形の手順について説明する。図3(a)に示すように、制御部8は、成形金型2を型閉すると共に、流体供給部6で金属パイプ材料40に流体を供給することで、ブロー成形を行う(一次ブロー)。一次ブローでは、制御部8は、メインキャビティ部MCでパイプ部43を成形すると共に、フランジ部44に対応する部分をサブキャビティ部SCへ進入させる。そして、図3(b)に示すように、制御部8は、成形金型2を更に型閉することで、サブキャビティ部SCに進入した部分を更に潰すことで、フランジ部44を成形する。次に、制御部8は、上側の金型12を上昇させて金属パイプ材料40から離間させることで、型開を行う。これにより、成形品41が成形される。
図4(a)を参照して、成形品41について説明する。成形品41は、パイプ部43及びフランジ部44を有する成形本体部45と、長手方向の両端側の被保持部46と、成形本体部45と被保持部46との間の徐変部47と、を備える。成形本体部45は、レーザー加工がなされることによって最終的な製品となる部分である。パイプ部43は中空の部分である。フランジ部44は、金属パイプ材料40の一部を押しつぶすことによってパイプ部43から突出する、板状部分である。被保持部46は、電極26,27に保持される円筒状の部分である。被保持部46には、ノズル31が挿入される。徐変部47は、被保持部46の形状から、成形本体部45の形状へ変化する移行部分である。
図1に戻り、成形装置1で成形された成形品41は、ブラスト装置50へ供給される。成形品41は、成形装置1で成形されたものから順次、ブラスト装置50に供給されてよい。あるいは、集積場所にある程度の数量の成形品41が集積された後に、まとめてブラスト装置50へ供給されてもよい。
ブラスト装置50は、成形装置1の成形金型2から取り外された成形品41からスケールを除去する装置である。スケールとは、成形装置1において金属パイプ材料40を加熱することによって、材料の表面に形成された酸化被膜である。ブラスト装置50は、成形品41の表面に粒子を噴射する。ブラスト装置50は、粒子を衝突させることによる衝撃によって成形品41の表面からスケールを除去する。
また、ブラスト装置50は、粒子の噴射に伴って成形品41に対して送風も行うこととなる。ここで、成形装置1では、金属パイプ材料40を加熱して膨張させている。従って、成形装置1の成形金型2から取り出された成形品41は、常温で長時間放置することで自然冷却を行わない限り、常温よりも温度が高い状態にある。そのため、ブラスト装置50は、成形品41を積極的に冷却する冷却手段としても機能する。なお、積極的な冷却とは、成形品41に対する積極的な処理を行うことで、常温で放置するよりも高い冷却能力で、成形品41を冷却することである。
図5(a)は、本実施形態のブラスト装置50を示す概略図である。本実施形態に係るブラスト装置50は、成形品41の外周面のスケールを除去する。その一方、ブラスト装置50は、成形品41の内部に粒子を残存させないように、内周面には粒子を噴射しない。例えば図4に示すように、成形品41は、金属パイプ材料40の一部を押しつぶすことによってフランジ部44を有する。成形品41の内部空間において、このようなフランジ部44には粒子が残存し易い。従って、ブラスト装置50は、成形品41の外周面にだけ粒子を噴射する。
図5(a)に示すように、ブラスト装置50は、設置部51と、ノズル52と、遮蔽壁53と、を有する。設置部51は、成形品41をノズル52と対向する位置に設置する部分である。設置部51は、図示されない支持部を有しており、当該支持部で成形品41を支持する。これにより、成形品41は、ブラストに適した位置、及び姿勢で、設置部51に設置される。設置部51は、成形品41を吊り下げて、上下方向に延びるような姿勢で設置する。ノズル52は、成形品41に粒子55を照射する部材である。粒子としては、例えば、砂、プラスチック、ドライアイス、鉄片などの材料が採用される。ノズル52は、設置部51に設置された成形品41の周囲に配置される。ノズル52は、噴射口が成形品41の外周面へ向くように配置される。これにより、ノズル52は、成形品41の外周面に粒子55を噴射することができる。
遮蔽壁53は、粒子55を遮蔽する壁体である。遮蔽壁53は、設置部51及びノズル52の周囲を取り囲むように配置される。これにより、遮蔽壁53は、ブラスト装置50の周囲に粒子55が飛散することを防止することができる。すなわち、遮蔽壁53は、粒子55が成形装置1やレーザー加工装置70へ飛散することを防止することができる。なお、遮蔽壁53に加えて、ブラスト装置50と成形装置1との間の空間を仕切る壁部、及びブラスト装置50とレーザー加工装置70との間の空間を仕切る壁部が設けられてもよい。
図1に戻り、ブラスト装置50でスケールが除去された成形品41は、レーザー加工装置70へ供給される。成形品41は、ブラスト装置50でスケールが除去されたものから順次、レーザー加工装置70へ供給されてよい。あるいは、集積場所にある程度の数量の成形品41が集積された後に、まとめてレーザー加工装置70へ供給されてもよい。成形品41を集積させた場合、自然放熱による冷却効果により、レーザー加工前に成形品41の温度を下げておくことができる。
レーザー加工装置70は、ブラスト装置50でスケールが除去された成形品41をレーザーで加工する装置である。レーザー加工装置70は、レーザーを成形品41に照射することで、切断、穴あけ、切欠き形成などの加工を行う。
図4は、レーザー加工装置70によるレーザー加工の様子を示す斜視図である。図4(a)に示すように、レーザー加工装置70は、設置部71と、レーザーヘッド72と、を備える。設置部71は、成形品41をレーザーヘッド72と対向する位置に設置する部分である。設置部71は、図示されない支持部を有しており、当該支持部で成形品41を支持する。これにより、成形品41は、レーザー加工に適した位置、及び姿勢で、設置部51に設置される。レーザーヘッド72は、成形品41にレーザーを照射することによって、成形品41を加工する部分である。
レーザーヘッド72は、成形本体部45の両端部付近を切断することで、図4(b)に示すように、徐変部47及び被保持部46を成形本体部45から除去する。また、レーザーヘッド72は、成形本体部45の所定の位置に穴49を形成する。
次に、図6を参照して、本実施形態に係る成形方法について説明する。図6は、本実施形態に係る成形方法を示す工程図である。図6に示すように、成形方法は、成形工程S10と、ブラスト工程S20(スケール除去工程)と、レーザー加工工程S30(加工工程)と、を備える。成形工程S10は、加熱された金属パイプ材料40を成形金型2で成形する工程である。成形工程S10では、図2に示す成形装置1を用いて成形品41の成形が行われる。ブラスト工程S20は、成形金型2から取り外された成形品41からスケールを除去すると共に成形品41を冷却する工程である。ブラスト工程S20では、図5(a)に示すブラスト装置50がブラスト処理を行うことにより、成形品41からスケールを除去する。レーザー加工工程S30は、ブラスト工程S20でスケールが除去されると共に冷却された成形品41を加工する工程である。レーザー加工工程S30では、図4に示すレーザー加工装置70が成形品41の加工を行う。
次に、本実施形態に係る成形システム100及び成形方法の作用・効果について説明する。
成形システム100は、加熱された金属パイプ材料40を成形金型2で成形する成形装置1を備える。加熱された金属パイプ材料40が用いられるため、成形装置1で成形された成形品41には、酸化によるスケールが発生する場合がある。これに対し、成形システム100は、成形金型2から取り外された成形品41からスケールを除去すると共に成形品41を冷却するブラスト装置50を備える。従って、ブラスト装置50が、成形品41からスケールを除去することができる。ここで、レーザー加工装置70は、ブラスト装置50でスケールが除去されると共に冷却された成形品41を加工する。すなわち、ブラスト装置50は、レーザー加工装置70での加工が行われる前段階で、成形品41からスケールを除去する。ブラスト装置50は、スケールを除去することに伴って、成形品41を同時に冷却することができる。従って、ブラスト装置50は、加工前に成形品41の冷却効率を向上することができる。更に、成形システム100は、ブラスト装置50がスケールの除去と冷却をまとめて行うことができるので、必要な装置、及び設備を少なくすることができる。以上より、必要な装置、及び設備の増加を抑制しながら、成形品41のスケールを好適に除去し、且つ、成形品41の加工前の冷却効率を向上することができる。
成形装置1は、金属材料としての金属パイプ材料40に流体を供給する流体供給部6と、膨張した金属パイプ材料40を成形面に接触させることで成形品41を成形する成形金型2と、を備えてよい。このような成形装置1は、いわゆるSTAF成形を行う装置である。当該STAF成形直後の成形品41は高温状態となり、且つ、スケールが発生する場合があるが、ブラスト装置50が、成形品41からスケールを好適に除去し、成形品41を冷却することができる。
本実施形態に係る成形システム100の作用・効果についてより詳細に説明する。STAF成形によって成形された成形品41は、他部品と溶接される場合があり、防錆処理(ED塗装)が行われる場合があるため、少なくとも外周面からはスケールを除去する必要がある。また、成形品41は、不要な部分を除去するために切断加工されたり、穴あけや切欠きなどを形成するための加工がなされる。ここで、穴あけ加工がなされた後の成形品41の外周面に対してブラストを行うと、当該穴から粒子が入り込む。その場合、フランジ部44のR部に粒子が入り込む可能性がある。このような箇所に入り込んだ粒子は、エアブローなどを行っても除去し難い場合がある。
これに対し、成形システム100では、レーザー加工の前段階で、ブラスト装置50がブラストを行うため、穴あけ加工によって形成される穴から粒子が入り込むことを回避できる。なお、本実施形態は、成形品41の内周面のスケールを除去しなくとも良い場合に有効である。
成形システム100は、ブラストによって冷却効果を得ることができる。例えば、レーザー加工前に冷却工程を実行する場合であっても、ブラストによる冷却効果により、冷却工程の時間を短縮することができる。
[第2実施形態]
次に、図7を参照して、第2実施形態に係る成形システム200について説明する。図7に示すように、成形システム200は、レーザー加工装置70の前段に配置される第1ブラスト装置50に加え、レーザー加工装置70で加工された成形品41からスケールを除去する第2ブラスト装置80(第2のスケール除去部)を備える。
次に、図7を参照して、第2実施形態に係る成形システム200について説明する。図7に示すように、成形システム200は、レーザー加工装置70の前段に配置される第1ブラスト装置50に加え、レーザー加工装置70で加工された成形品41からスケールを除去する第2ブラスト装置80(第2のスケール除去部)を備える。
第2ブラスト装置80は、図5(b)に示すように、成形品41の内周面にブラストホース56から粒子55を噴射する。ブラストホース56は、成形品41の内部に挿入されて、当該内部にて内周面に向けて粒子を噴出する。このとき、ブラストホース56は、粒子55としてドライアイスを噴射してよい。ドライアイスは、固形物として成形品41の内周面に衝突してスケールを除去するが、時間の経過と共に気体となって消滅する。従って、粒子55がフランジ部44に残存することを抑制できる。
なお、レーザー加工装置70が加工を行う場合、成形品41の内周面にドロスが付着したり、バリが内周側に出る場合がある。第2ブラスト装置80は、レーザー加工後にブラストを行うことで、これらのドロスやバリも除去することができる。
以上より、成形システム200は、レーザー加工装置70で加工された成形品41からスケールを除去する第2ブラスト装置80を更に備える。第1ブラスト装置50は成形品41の内周面のスケールを除去し切れないが、第2ブラスト装置80は、当該箇所のスケールを除去することができる。
ここで、第1ブラスト装置50及び第2ブラスト装置80は、共通の装置によって構成されてよい。例えば、図5(a)のブラスト装置50に対して、図5(b)のブラストホース56を追加してよい。このようなブラスト装置は、1回目のブラスト工程ではノズル52から成形品41の外周面にブラストを行い、二回目のブラスト工程ではブラストホース56から成形品41の内周面にブラストを行う。以上より、成形システム200の装置の数を減らすことができる。
[第3実施形態]
第3実施形態に係る成形システムは、システム構成としては第1実施形態に係る成形システム100と同様である。第3実施形態に係る成形システムは、レーザー加工装置70の前段のブラスト装置が、ドライアイスの粒子でブラストを行う。上述のように、ドライアイスはスケールを除去した後は、気体となって消滅する。従って、ブラスト装置は、成形品41の外周面及び内周面に対して同時にドライアイスを噴射する。また、ブラスト装置が、レーザー加工前にドライアイスでブラストを行う場合、砂などの砥粒によるブラストよりも高い冷却効果を得ることができる。
第3実施形態に係る成形システムは、システム構成としては第1実施形態に係る成形システム100と同様である。第3実施形態に係る成形システムは、レーザー加工装置70の前段のブラスト装置が、ドライアイスの粒子でブラストを行う。上述のように、ドライアイスはスケールを除去した後は、気体となって消滅する。従って、ブラスト装置は、成形品41の外周面及び内周面に対して同時にドライアイスを噴射する。また、ブラスト装置が、レーザー加工前にドライアイスでブラストを行う場合、砂などの砥粒によるブラストよりも高い冷却効果を得ることができる。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、スケール除去部として、ブラスト装置が例示されていた。しかし、スケール除去部はスケールを除去できるものであればどのような装置が採用されてもよい。例えば、流体を成形品に噴射したり、超音波洗浄によりスケールを除去するものが採用されてもよい。このようなスケール除去部も、冷却効果を奏する。
例えば、成形装置としてSTAF成形を行うものを例示したが、加熱した金属材料を用いる成形方法であれば、特に限定されない。例えばホットスタンプによる成形方法が採用されてもよい。従って、金属材料も必ずしも金属パイプ材料である必要はなく板材や柱材であってもよい。
加工部は、レーザー加工装置に限定されず、他の加工方法による装置が採用されてもよい。
成形装置1は、図2に示すような構成に限定されない、例えば、成形装置1として、図8に示すような構成が採用されてよい。図8に示す成形装置1では、図9に示すような加熱膨張ユニット150が採用されてよい。図9(a)は、保持部4、加熱部5、及び流体供給部6の構成要素をユニット化した加熱膨張ユニット150を示す概略側面図である。図9(b)は、ノズル31が金属パイプ材料40をシールした時の様子を示す断面図である。
図9(a)に示すように、加熱膨張ユニット150は、上述の下側電極26及び上側電極27と、各電極26,27を搭載した電極搭載ユニット151、上述のノズル31及び駆動機構32と、昇降ユニット152と、ユニットベース153と、を備える。電極搭載ユニット151は、昇降フレーム154と、電極フレーム156,157と、を備える。電極フレーム156,157は、各電極26,27を支持して移動させる駆動機構60の一部として機能する。駆動機構32は、ノズル31を駆動させ、電極搭載ユニット151と共に昇降する。駆動機構32は、ノズル31を保持するピストン61と、ピストンを駆動させるシリンダ62とを備えている。昇降ユニット152は、ユニットベース153の上面に取り付けられる昇降フレームベース64と、これらの昇降フレームベース64によって、電極搭載ユニット151の昇降フレーム154に対して昇降動作を付与する昇降用アクチュエータ66とを備えている。昇降フレームベース64は、ユニットベース153に対する昇降フレーム154の昇降動作をガイドするガイド部64a,64bを有する。昇降ユニット152は、保持部4の駆動機構60の一部として機能する。加熱膨張ユニット150は、上面の傾斜角度が異なる複数のユニットベース153を有し、これらを交換することにより、下側電極26及び上側電極27、ノズル31、電極搭載ユニット151、駆動機構32、昇降ユニット152の傾斜角度を一括的に変更調節することを可能としている。
ノズル31は、金属パイプ材料40の端部を挿入可能な円筒部材である。ノズル31は、当該ノズル31の中心線が基準線SL1と一致するように、駆動機構32に支持されている。金属パイプ材料40側のノズル31の端部の供給口31aの内径は、膨張成形後の金属パイプ材料40の外径に略一致している。この状態で、ノズル31は、内部の流路63から高圧の流体を金属パイプ材料40に供給する。なお、高圧流体の一例としては、ガスなどが挙げられる。
1…成形装置、2…成形金型、40…金属パイプ材料(金属材料)、41…成形品、50…ブラスト装置(第1のスケール除去部)、70…レーザー加工装置(加工部)、80…第2ブラスト装置(第2のスケール除去部)、100…成形システム。
Claims (5)
- 加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置と、
前記成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に前記成形品を冷却する第1のスケール除去部と、
前記第1のスケール除去部で前記スケールが除去されると共に冷却された前記成形品を加工する加工部と、を備える成形システム。 - 前記成形装置は、
前記金属材料としての金属パイプ材料に流体を供給する流体供給部と、
膨張した前記金属パイプ材料を成形面に接触させることで前記成形品を成形する前記成形金型と、を備える、請求項1に記載の成形システム。 - 前記加工部で加工された前記成形品から前記スケールを除去する第2のスケール除去部を更に備える、請求項1又は2に記載の成形システム。
- 前記第1のスケール除去部及び前記第2のスケール除去部は、共通の装置によって構成される、請求項3に記載の成形システム。
- 加熱された金属材料を成形金型で成形する成形工程と、
前記成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に前記成形品を冷却するスケール除去工程と、
前記スケール除去工程で前記スケールが除去されると共に冷却された前記成形品を加工する加工工程と、を備える成形方法。
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