成型系统及成型方法与流程

本发明涉及一种成型金属管的成型系统及成型方法。

背景技术：

以往，已知有通过向金属管材料内供给流体而使其膨胀来进行成型的成型系统。例如，专利文献1所示的成型系统具备：彼此成对的上模及下模；在上模与下模之间保持金属管材料的保持部；及向保持于保持部的金属管材料内供给流体的流体供给部。该成型装置中，通过向保持于上模与下模之间的状态的金属管材料内供给流体，能够使金属管材料膨胀而成型为与模具的形状相对应的形状。这种成型方法被称作液压成型。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-337898号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

在此，上述成型系统中，对由保持部保持的金属管材料的端部插入流体供给部的喷嘴来向金属管材料的内部供给流体。此时，通过由喷嘴将金属管材料的端部压向保持部来扩开金属管材料的端部。由此，确保喷嘴与保持部之间的密封性。然而，在上述成型系统中，通过喷嘴的按压，无法良好地扩开金属管材料的端部，并且有时无法确保充分的密封性。

本发明是为了解决如上所述的课题而完成的，其目的在于提供一种向金属管材料供给流体时能够提高密封性的成型系统及成型方法。

用于解决技术课题的手段

本发明的一方式所涉及的成型系统，使金属管在模具内膨胀而进行成型，所述成型系统具备：加热部，至少对金属管材料的端部进行加热；流体供给部，向金属管材料内供给流体而使其膨胀；及控制部，控制加热部及流体供给部，流体供给部具有从金属管材料的端部向内部供给流体的喷嘴，控制部控制加热部，以便至少在比通过流体供给部供给流体的之前的阶段对金属管材料的端部进行加热，并且控制流体供给部，以利用由将喷嘴压向金属管材料的端部而产生的按压力、或利用由喷嘴向金属管材料的端部供给流体而产生的膨胀力来扩开金属管材料的端部。

本发明的一方式所涉及的成型系统中，控制部控制加热部，以便至少在比通过流体供给部供给流体的之前的阶段对金属管材料的端部进行加热。因此，至少在比通过流体供给部供给流体的之前的阶段，金属管材料的端部通过被加热部加热而成为容易变形的状态。通过设为这种状态，能够利用由将喷嘴压向金属管材料的端部而产生的按压力、或利用由喷嘴向金属管材料的端部供给流体而产生的膨胀力来轻松地扩开金属管材料的端部。因此，喷嘴能够通过金属管材料的扩张部确保充分的气密性。通过以上，根据本发明的一方式，能够提高向金属管材料供给流体时的密封性。

并且，本发明所涉及的成型系统可以为，还具备保持金属管材料的端部的保持部，控制部可以控制流体供给部，以利用由通过喷嘴将金属管材料的端部压向保持部而产生的按压力来扩开金属管材料的端部。根据该结构，能够通过金属管材料的扩张部来密封喷嘴与保持部之间。

并且，在本发明的一方式所涉及的成型系统中可以为，控制部控制流体供给部，以利用由喷嘴向金属管材料的端部供给流体而产生的膨胀力来扩开金属管材料的端部，喷嘴具有收容部，在供给流体时，所述收容部从外周侧包围金属管材料的端部，并且收容所扩开的金属管材料的端部。根据该结构，通过由喷嘴的收容部收容金属管材料的扩张部，能够利用该收容部及扩张部进行密封。

本发明的一方式所涉及的成型方法中，使金属管在模具内膨胀而进行成型，所述成型方法具备如下工序：加热工序，至少对金属管材料的端部进行加热；扩张工序，扩开金属管材料的端部；流体供给工序，向金属管材料内供给流体而使其膨胀；及成型工序，使膨胀的金属管材料与模具接触而成型金属管，至少在比扩张工序及流体供给工序之前的阶段执行加热工序，在扩张工序中，利用由将向金属管材料的端部供给流体的喷嘴压向该端部而产生的按压力、或利用由喷嘴向金属管材料的端部供给流体而产生的膨胀力来扩开金属管材料的端部。

根据本发明的一方式所涉及的成型方法，能够得到与上述成型系统相同的作用和效果。

发明效果

根据本发明，能够提高向金属管材料供给流体时的密封性。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的成型系统的概略结构图。

图2是沿图1所示的II-II线的剖视图，是吹塑成型模具的概略剖视图。

图3是表示通过成型系统进行的制造工序的图，图3(a)是表示在模具内设置并保持有金属管材料的状态的图，图3(b)是表示向金属管材料的端部按压喷嘴的状态的图，图3(c)是表示进行吹塑成型后的状态的图。

图4是喷嘴周边的放大图。

图5是变形例所涉及的喷嘴的放大图。

图6是表示变形例所涉及的喷嘴的动作的图。

具体实施方式

＜成型系统的结构＞

如图1～图3所示，成型金属管的成型系统100构成为具备：包括上模3及下模2的吹塑成型模具(模具)1；在上模3与下模2之间将金属管材料14保持为水平的保持部4；对金属管材料14进行加热的加热部6；向金属管材料14内供给流体而使其膨胀的流体供给部10；及控制吹塑成型模具1的动作、保持部4、加热部6及流体供给部10的控制部20。另外，在以下说明中，将成型后的管称作金属管80(参考图2(b))，将直至完成的中途阶段的管称作金属管材料14。

下模2由较大的钢铁制块材构成，在其上表面具备凹部2a。下模2例如可以固定于未图示的基座等。上模3由较大的钢铁制块材构成，在其上表面具备凹部3a。上模3的上端部可以固定在通过未图示的驱动部驱动的滑座等。

图2是从侧面方向观察吹塑成型模具1的概略剖面。其为沿图1中的II-II线的吹塑成型模具1的剖视图，示出吹塑成型时的模具位置的状态。如图2所示，在下模2的上表面形成有矩形的凹部2a。在上模3的下表面，在与下模2的凹部2a对置的位置形成有矩形的凹部3a。在吹塑成型模具1被关闭的状态下，通过下模2的凹部2a和上模3的凹部3a组合而形成剖面为矩形状的空间即主型腔部MC。如图2(a)所示，配置于主型腔部MC内的金属管材料14通过膨胀而如图2(b)所示那样与主型腔部MC的内壁面接触，从而成型为该主型腔部MC的形状(在此为剖面矩形)。

保持部4具备设置于下模2的左右端(图1中为左右端)附近的第1电极11及第2电极12、以及设置于上模3的左右端(图1中为左右端)附近的第1电极11和第2电极12。第1电极11及第2电极12构成为能够通过未图示的致动器上下进退移动。在下侧的第1电极11、第2电极12的上表面形成有与金属管材料14的下侧外周面相对应的半圆弧状的凹槽11a、12a，恰好能够在该凹槽11a、12a部分以嵌入的方式载置金属管材料14。并且，在第1电极11的正面(模具的外侧方向的面)形成有周围朝向凹槽11a而以锥形状倾斜地凹陷的锥形凹面11b，在第2电极12的正面(模具的外侧方向的面)形成有周围朝向凹槽12a而以锥形状倾斜地凹陷的锥形凹面12b。并且，在上侧的第1电极11、第2电极12的下表面形成有与金属管材料14的上侧外周面相对应的半圆弧状的凹槽11a、12a，金属管材料14恰好能够嵌合于该凹槽11a、12a中。并且，在第1电极11的正面(模具的外侧方向的面)形成有周围朝向凹槽11a而以锥形状倾斜地凹陷的锥形凹面11b，在第2电极12的正面(模具的外侧方向的面)形成有周围朝向凹槽12a而以锥形状倾斜地凹陷的锥形凹面12b。即，构成为若由上下一对第1电极11、第2电极12从上下方向夹持金属管材料14，则第1电极11、第2电极12恰好能够遍及全周以密合的方式包围金属管材料14的外周。

并且，在本实施方式中，第1电极11及第2电极12还作为对金属管材料14进行加热的加热部6发挥作用。具体而言，第1电极11及第2电极12与电源(未图示)连接，通过向金属管材料14供给电力而对该金属管材料14进行加热。加热部6至少能够对金属管材料14的端部14a、14b进行加热。

流体供给部10具备从金属管材料14的端部14a、14b向内部供给流体的喷嘴7、8。喷嘴7、8通过未图示的活塞杆(cylinder rod)与气缸单元(cylinder unit)连结，从而能够配合该气缸单元的工作而进退移动。喷嘴7、8的前端部分别从金属管材料14的端部14a、14b被插入，并向金属管材料14的内部供给流体。由此，能够使配置于吹塑成型模具13内部的金属管材料14膨胀。另外，作为由喷嘴7、8供给的流体，可以采用水或油等流体。喷嘴7、8以朝向前端部7a、8a而前端变细的方式具备圆锥状的锥形面7b、8b。另外，关于喷嘴7、8的详细结构，结合基于后述的控制部20的动作说明而进行说明。

＜成型系统的作用＞

接着，对成型系统100的作用进行说明。图3示出从投入作为材料的金属管材料14的管投入工序至将该金属管材料膨胀成型而形成金属管80的工序。如图3(a)所示，准备金属管材料14，将该金属管材料14通过机械手臂等(未图示)载置于下模2侧所具备的第1电极11、第2电极12上。由于在第1电极11、第2电极12上分别形成有凹槽11a、12a，因此通过该凹槽11a、12a对金属管材料14进行定位。接着，控制部20(参考图1)通过控制保持部4而将金属管材料14保持于该保持部4。具体而言，如图3(a)那样，启动能够使第1电极11、第2电极12进退移动的致动器，使分别位于上下的第1电极11、第2电极12靠近并抵接。通过该抵接，金属管材料14的两端部从上下被第1电极11、第2电极12夹持。并且，该夹持通过形成于第1电极11、第2电极12的凹槽11a、12a的存在而成为以遍及金属管材料14的全周而密合的方式被夹持。但是，并不限于遍及金属管材料14的全周而密合的结构，也可以是第1电极11、第2电极12与金属管材料14的周向上的一部分抵接的结构。并且，在由第1电极11、第2电极12保持金属管材料14的状态下，金属管材料14的端部14a、14b侧的一部分至少从凹槽11a、12a的外侧的端部向外部分别突出。即，以在金属管材料14的端部14a、14b侧的一部分与锥形凹面11b、12b之间分别形成有间隙的状态，金属管材料14被保持于保持部4。

接着，控制部20通过控制加热部6而对金属管材料14进行加热(加热工序)。具体而言，控制部20将加热部6的开关设为ON。如此一来，电力从电源(未图示)通过第1电极11、第2电极12而被供给至金属管材料14，通过存在于金属管材料14的电阻，金属管材料14本身会发热(焦耳热)。由此，加热部6至少能够对金属管材料14的端部14a、14b(本实施方式中为整个金属管材料14)进行加热。并且，至少在比通过流体供给部10供给流体之前的阶段进行通过加热部6进行的加热工序。接着，对于加热后的金属管材料14，关闭吹塑成型模具1，将金属管材料14配置并密闭于该吹塑成型模具1的型腔内。

然后，如图3(b)所示，控制部20控制流体供给部10的喷嘴7、8，以利用由将流体供给部10的喷嘴7、8分别压向金属管材料14的端部14a、14b而产生的按压力来扩开金属管材料14的端部14a、14b(扩张工序)。并且，控制部20控制流体供给部10，以利用由通过喷嘴将金属管材料14的端部14a、14b压向保持部4而产生的按压力来扩开金属管材料14的端部14a、14b。

在此，参考图4对喷嘴8的结构进行详细说明。另外，喷嘴7具有与喷嘴8相同的结构，因此省略说明。并且，图1及图3是成型系统100的概略结构图，而图4是更详细地示出喷嘴8的结构的图，因此存在一部分形状不同的部分。另外，在以下说明中，设为使金属管材料14与喷嘴8的中心轴一致的状态。如图4所示，喷嘴8具备：形成于基端侧(相对于吹塑成型模具1的外侧)的大径部8A；从大径部8A朝向前端侧(吹塑成型模具1侧)而前端变细的锥形部8B；及从锥形部8B向前端侧延伸的小径部8C。小径部8C的直径被设定为小于进行吹塑成型或扩张的前阶段中的金属管材料14的内径及凹槽12a的内径。大径部8A的直径被设定为大于锥形凹面12b的外侧的端部(内径最大的部分)的内径。锥形部8B的锥形面8b以与第2电极12的锥形凹面12b大致平行的方式倾斜。

通过这种结构，若使喷嘴8以喷嘴8的小径部8C从扩张前(图3(a)的状态)的金属管材料14的端部14b插入到内部的方式移动，则端部14b抵接于喷嘴8的锥形面8b。此时，金属管材料14的端部14b处于已被加热部6加热的状态，因此成为容易变形的状态。因此，若使喷嘴8进一步移动，则金属管材料14的端部14b侧的一部分以直径沿着锥形面8b的形状扩大的方式变形。并且，通过锥形面8b的按压而扩张的金属管材料14的扩张部14d成为通过喷嘴8的锥形面8b被压在第2电极12的锥形凹面12b的状态。即，喷嘴8的锥形面8b成为通过金属管材料14的扩张部14d被压在第2电极12的锥形凹面12b的状态。由此，可确保喷嘴8的锥形面8b与第2电极12的锥形凹面12b之间的密封性。

如图3(b)所示，金属管材料14两侧的端部14a、14b成为由喷嘴7、8密封的状态。密封完成后，控制部20通过控制流体供给部10而向金属管材料14内吹入高压流体(流体供给工序)。由此，使膨胀的金属管材料14与吹塑成型模具1接触而使金属管材料14以沿吹塑成型模具1的形状的方式变形，由此成型金属管80(成型工序)。

另外，通过加热部6的加热而使金属管材料14软化，从而容易膨胀成型。

接着，对本实施方式所涉及的成型系统100的作用和效果进行说明。

在此，作为比较例所涉及的成型系统，对通过第1电极11的锥形凹面11b和喷嘴7的锥形面7b直接接触且第2电极12的锥形凹面12b和喷嘴8的锥形面8b直接接触而确保密封性的成型系统进行说明。在该情况下，由保持部4保持金属管材料14时，端部14a、14b不从第1电极11、第2电极12向外侧分别突出。该比较例所涉及的成型系统中，第1电极11、第2电极12和喷嘴7、8分别直接接触，因此为了确保充分的密封性，要求两者的耐久性。即，当锥形凹面11b和锥形面7b、及锥形凹面12b和锥形面8b中的至少一方产生了磨耗等时，有可能无法确保充分的密封性。

并且，作为其他比较例所涉及的成型系统，对与本实施方式所涉及的成型系统100同样地利用由通过喷嘴7、8将金属管材料14的端部14a、14b分别压向保持部4而产生的按压力来扩开金属管材料14，但不具有加热部6的成型系统进行说明。这种比较例所涉及的成型系统中，通过喷嘴7、8的按压，金属管材料14的端部14a、14b无法被良好地扩开，有时无法确保充分的密封性。

相对于这些，本实施方式所涉及的成型系统100中，控制部20控制加热部6，以便至少在比通过流体供给部10供给流体的之前的阶段对金属管材料14的端部14a、14b进行加热。因此，至少在通过流体供给部10供给流体的前阶段，金属管材料14的端部14a、14b通过被加热部6加热而成为容易变形的状态。通过设为这种状态，能够利用由将喷嘴7、8分别压向金属管材料14的端部14a、14b而产生的按压力来轻松地扩开金属管材料14的端部14a、14b。因此，喷嘴7、8能够分别通过金属管材料14的扩张部14c、14d来确保充分的气密性。通过以上，根据本实施方式所涉及的成型系统100，能够提高向金属管材料14供给流体时的密封性。

并且，本实施方式所涉及的成型系统100还具备保持金属管材料14的端部14a、14b侧的保持部4。控制部20控制流体供给部10，以利用由通过喷嘴7、8将金属管材料14的端部14a、14b分别压向保持部4而产生的按压力来扩开金属管材料14的端部14a、14b。根据该结构，能够通过金属管材料14的扩张部14c来密封喷嘴7与保持部4之间，并且能够通过金属管材料14的扩张部14d来密封喷嘴8与保持部4之间。并且，当使用这种结构来确保密封性时，通过在锥形凹面11b与锥形面7b、及锥形凹面12b与锥形面8b之间使被加热而变柔软的金属管材料14密合而进行按压，由此能够与锥形凹面11b及锥形面7b的磨耗和锥形凹面12b及锥形面8b的磨耗等状况无关地确保充分的密封性。并且，能够在简单地设定喷嘴7、8的形状的状态下确保充分的密封性。并且，能够在进行吹塑成型后轻松地拔出喷嘴7、8。

另外，例如可以采用如图5及图6所示的成型系统200。在该成型系统200中，控制部(未图示)控制加热部6，以便至少在比通过流体供给部10供给流体之前的阶段对金属管材料14的端部14a、14b进行加热，并且控制流体供给部10，以利用由喷嘴208向金属管材料14的端部14b供给流体而产生的膨胀力来扩开金属管材料14的端部14b。变形例所涉及的成型系统200中，喷嘴208具有收容部210，在供给流体时，所述收容部将金属管材料14的端部14b从外周侧包围，并且收容所扩开的金属管材料14的端部14b。收容部210以与被插入到金属管材料14内部的小径部209的外周面分离并包围该小径部209的方式形成。并且，控制部控制流体供给部10，以利用由喷嘴208向金属管材料14的端部14b供给流体而产生的膨胀力来扩开金属管材料14的端部14b。由此，可通过收容部210收容金属管材料14的扩张后的端部14b来确保密封性。在该结构中，同时进行扩张工序和流体供给工序。

如图6(a)所示，在供给流体时，将喷嘴208的小径部209插入到金属管材料14内部。此时，将喷嘴208插入至收容部210的前端面210c与电极212的端面212a抵接的位置。此时，金属管材料14的端部14b与收容部210的底面210b被分离，以免发生干渉。并且，在该状态下，收容部210的收容面210a(收容面)与金属管材料14的外周面分离。接着，如图6(b)所示，若喷嘴208向金属管材料14供给流体，则金属管材料14的端部14b附近因膨胀力而扩开，从而与收容部210的收容面210a接触。由此，通过金属管材料14的扩张部14d与收容部21的收容面210a的密合而确保密封性。并且，根据这种结构，能够实现吹塑成型所伴随的金属管材料14向轴向的自然追随及追随控制(例如，如图4的结构那样，金属管材料14的端部14a、14b附近的位置未被固定)。并且，能够利用吹塑压力来提高密合性。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式的任何限定。

上述实施方式中，具备在上下模之间能够进行加热处理的加热部6，利用通过通电而产生的焦耳热来对金属管材料14进行了加热，但并不限定于此。例如，成型系统也可以具备加热炉等，将利用该加热炉进行加热之后的金属制管输送到模具之间。并且，除了利用通过通电而产生的焦耳热以外，也可以利用加热器等的辐射热，还可以利用高频感应电流进行加热。例如，可以在关闭模具的前阶段，在金属管材料14附近配置加热器并进行加热。此时，至少能够对金属管材料14的端部14a、14b进行加热即可。

并且，上述实施方式中，作为由喷嘴7、8供给的流体，设为水或油等液体，但也可以供给压缩空气等或惰性气体等气体。

符号说明

1-吹塑成型模具(模具)，2-下模(模具)，3-上模(模具)，4-保持部，6-加热部，7、8-喷嘴，10-流体供给部，14-金属管材料，20-控制部，80-金属管，100、200-成型系统。