1.本发明涉及一种成型系统及成型方法。
背景技术：2.以往，作为成型系统，已知有专利文献1所记载的成型系统。该成型系统具备成型装置。成型装置具有对被加热的金属管材料供给流体的流体供给部及使膨胀后的金属管材料与成型面接触从而成型出成型品的成型模具。如此，成型系统能够使被加热的金属管材料与成型模具接触从而进行成型的同时进行淬火。
3.以往技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2009-220141号公报
技术实现要素：6.发明要解决的技术课题
7.在此，在上述专利文献1中记载的成型系统中，利用成型模具对被加热的金属管材料进行淬火的同时进行成型，因此在成型品上会产生氧化皮(oxided scale)。成型系统有时会为了从成型品去除这样的氧化皮而具备氧化皮去除部。要求提高基于该氧化皮去除部的氧化皮去除效率。
8.本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够提高氧化皮去除效率的成型系统及成型方法。
9.用于解决技术课题的手段
10.本发明所涉及的成型系统具备：成型装置，具备对被加热的金属管材料供给流体的流体供给部及使膨胀后的金属管材料与成型面接触从而成型出成型品的成型模具；加工部，对从成型模具取出的成型品进行加工；及氧化皮去除部，从由加工部加工后的成型品去除氧化皮。
11.在成型系统中，成型装置向被加热的金属管材料供给流体来使其膨胀并利用成型模具进行成型。因此，在成型品的表面会产生氧化皮。对此，加工部对从成型模具取出的成型品进行加工。并且，氧化皮去除部从由加工部加工后的成型品去除氧化皮。如此，加工部在去除氧化皮之前的阶段对成型品进行加工。此时，与刚成型之后的成型品相比，加工部能够减少氧化皮去除对象的面积。因此，氧化皮去除部能够对氧化皮去除对象的面积变小的成型品进行氧化皮去除处理。由此，与对刚成型之后的成型品进行的氧化皮去除处理相比，氧化皮去除部能够以更小的装置在更短的时间内进行氧化皮去除。由此，能够提高氧化皮去除效率。
12.氧化皮去除部可以使粒子与成型品碰撞从而从成型品去除氧化皮。此时，氧化皮去除部通过粒子的碰撞能够去除伴随加工而产生的毛刺、飞溅物、浮渣等或能够实现表面的平坦化等。
13.成型系统还可以具备冷却部，所述冷却部积极冷却从成型模具取出的成型品，加工部对被冷却部冷却的成型品进行加工。例如，加工部利用激光进行加工时，需要事先将成型品的温度降低至室温。由于冷却部积极冷却成型品，因此与自然散热的情况相比，能够减少加工为止所需时间。
14.成型方法具备如下工序：成型工序，对被加热的金属管材料供给流体，并且使膨胀后的所述金属管材料与成型模具的成型面接触，从而成型出成型品；加工工序，对从成型模具取出的成型品进行加工；及氧化皮去除工序，从在加工工序中加工后的成型品去除氧化皮。
15.根据该成型方法，也能够获得与上述成型系统相同的作用效果。
16.发明效果
17.根据本发明，提供一种能够提高氧化皮去除效率的成型系统及成型方法。
附图说明
18.图1是表示第1实施方式所涉及的成型系统的结构的概略结构图。
19.图2是本实施方式所涉及的成型系统中使用的成型装置1的概略图。
20.图3是表示吹塑成型时的金属管材料及成型模具的状态的放大剖视图。
21.图4是表示由激光加工装置进行激光加工的状态的立体图。
22.图5是表示由喷砂装置进行喷砂的状态的示意图。
23.图6是表示第1实施方式所涉及的成型方法的工序图。
24.图7是表示第2实施方式所涉及的成型系统的结构的概略结构图。
25.图8是表示第3实施方式所涉及的成型系统的结构的概略结构图。
26.图9是变形例所涉及的成型装置的概略图。
27.图10中(a)及(b)是表示气体供给用喷嘴周边的结构的一例的图。
具体实施方式
28.以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，在各附图中，对相同部分或相应部分标注相同符号，并省略重复说明。
29.[第1实施方式]
[0030]
图1是表示第1实施方式所涉及的成型系统100的结构的概略结构图。如图1所示，成型系统100具备成型装置1、激光加工装置70(加工部)及喷砂装置50(氧化皮去除部)。
[0031]
成型装置1是利用成型模具对被加热的金属材料进行成型的装置。在本实施方式中，作为成型装置1，采用对被加热的金属管材料供给流体以使其与成型模具的成型面接触，从而进行成型及淬火的staf成型装置。参考图2，对该成型装置1的详细结构进行说明。
[0032]
图2是本实施方式所涉及的成型系统100中使用的成型装置1的概略图。如图2所示，成型装置1是通过吹塑成型来成型出具有空心形状的金属管的装置。在本实施方式中，成型装置1设置于水平面上。成型装置1具备成型模具2、驱动机构3、保持部4、加热部5、流体供给部6、冷却部7及控制部8。另外，在本说明书中，金属管材料40(金属材料)是指成型装置1成型完成之前的空心物品。金属管材料40是可淬火钢类的管材料。并且，有时将水平方向上的进行成型时的金属管材料40的延伸方向称为“长度方向”，将与长度方向正交的方向称
为“宽度方向”。
[0033]
成型模具2是将金属管材料40成型为金属管140的模具，其具备在上下方向上彼此对置的下侧模具11及上侧模具12。下侧模具11及上侧模具12由钢铁制块构成。在下侧模具11及上侧模具12上分别设置有容纳金属管材料40的凹部。在下侧模具11和上侧模具12彼此紧贴在一起的状态(闭模状态)下，各个凹部形成金属管材料的成型目标形状的空间。因此，各个凹部的表面成为成型模具2的成型面。下侧模具11经由模座等固定于基台13上。上侧模具12经由模座等固定于驱动机构3的滑动件上。
[0034]
驱动机构3是使下侧模具11及上侧模具12中的至少一个移动的机构。在图2中，驱动机构3具有仅使上侧模具12移动的结构。驱动机构3具备：滑动件21，其使上侧模具12朝向下侧模具11及上侧模具12彼此合拢的方向移动；作为致动器的回拉缸22，产生将上述滑动件21拉向上侧的力量；作为驱动源的主缸23，使滑动件21下降并进行加压；及驱动源24，对主缸23赋予驱动力。
[0035]
保持部4是保持配置于下侧模具11与上侧模具12之间的金属管材料40的机构。保持部4具备：下侧电极26及上侧电极27，在成型模具2的长度方向上的一端侧保持金属管材料40；及下侧电极26及上侧电极27，在成型模具2的长度方向上的另一端侧保持金属管材料40。长度方向两侧的下侧电极26及上侧电极27从上下方向夹持金属管材料40的端部附近从而保持该金属管材料40。另外，在下侧电极26的上表面及上侧电极27的下表面形成有与金属管材料40的外周面形状相对应的形状的槽部。在下侧电极26及上侧电极27上设置有未图示的驱动机构，因此下侧电极26及上侧电极27能够分别独立地向上下方向移动。
[0036]
加热部5对金属管材料40进行加热。加热部5是对金属管材料40进行通电从而对该金属管材料40进行加热的机构。加热部5在金属管材料40在下侧模具11与上侧模具12之间且金属管材料40与下侧模具11及上侧模具12分开的状态下对该金属管材料40进行加热。加热部5具备上述的长度方向两侧的下侧电极26及上侧电极27、以及使电流经由这些电极26、27流向金属管材料40的电源28。另外，加热部也可以配置于成型装置1的前工序，从而在外部进行加热。
[0037]
流体供给部6是用于向保持在下侧模具11与上侧模具12之间的金属管材料40内供给高压流体的机构。流体供给部6向被加热部5加热而成为高温状态的金属管材料40供给高压流体，从而使金属管材料40膨胀。流体供给部6设置于成型模具2的长度方向上的两端侧。流体供给部6具备：喷嘴31，从金属管材料40的端部的开口部向该金属管材料40的内部供给流体；驱动机构32，使喷嘴31相对于金属管材料40的开口部进退移动；及供给源33，经由喷嘴31向金属管材料40内供给高压流体。驱动机构32在流体供给时及排气时使喷嘴31以确保密封性的状态紧贴于金属管材料40的端部，而在其他时间则使喷嘴31与金属管材料40的端部分开。另外，流体供给部6也可以供给高压空气或惰性气体等气体作为流体。并且，流体供给部6与具有使金属管材料40向上下方向移动的机构的保持部4及加热部5可以设为同一装置。
[0038]
冷却部7是对成型模具2进行冷却的机构。冷却部7对成型模具2进行冷却，由此，若膨胀后的金属管材料40与成型模具2的成型面接触，则能够快速冷却金属管材料40。冷却部7具备形成于下侧模具11及上侧模具12的内部的流路36及向流路36供给冷却水并使其循环的水循环机构37。
[0039]
控制部8是控制成型装置1整体的装置。控制部8控制驱动机构3、保持部4、加热部5、流体供给部6及冷却部7。控制部8重复进行由成型模具2对金属管材料40进行成型的动作。
[0040]
具体而言，控制部8例如控制机械臂等搬运装置的搬运时机，从而将金属管材料40配置在打开状态的下侧模具11与上侧模具12之间。或者，控制部8也可以等待操作者手动将金属管材料40配置于下侧模具11与上侧模具12之间。并且，控制部8控制保持部4的致动器等，以便由长度方向两侧的下侧电极26支承金属管材料40，之后使上侧电极27下降以夹住该金属管材料40。并且，控制部8控制加热部5对金属管材料40进行通电加热。由此，在金属管材料40中沿轴向流过电流，由于金属管材料40自身的电阻，金属管材料40自身基于焦耳热而发热。
[0041]
控制部8控制驱动机构3以使上侧模具12下降而靠近下侧模具11，从而使成型模具2闭模。另一方面，控制部8控制流体供给部6，利用喷嘴31密封金属管材料40的两端的开口部并且供给流体。由此，通过加热而被软化的金属管材料40膨胀而与成型模具2的成型面接触。而且，金属管材料40成型为与成型模具2的成型面的形状相同的形状。另外，在形成带凸缘的金属管时，使金属管材料40的一部分进入到下侧模具11与上侧模具12之间的间隙，之后继续进行闭模，从而压扁该进入部来形成凸缘部。若金属管材料40与成型面接触，则被冷却部7冷却的成型模具2会快速冷却金属管材料40，由此实施金属管材料40的淬火。
[0042]
参考图3，对成型装置1的成型步骤进行说明。如图3中(a)所示，控制部8使成型模具2闭模，并且使流体供给部6向金属管材料40供给流体，由此进行吹塑成型(一次吹塑)。在一次吹塑中，控制部8利用主型腔部mc成型出管部43并且使与凸缘部44相对应的部分进入副型腔部sc。然后，如图3中(b)所示，控制部8使成型模具2继续闭模从而进一步压扁进入到副型腔部sc的部分，由此成型出凸缘部44。接着，控制部8使上侧模具12上升以使其从金属管材料40分开，由此进行开模。由此，成型出成型品41。
[0043]
参考图4中(a)，对成型品41进行说明。成型品41具备：具有管部43及凸缘部44的成型主体部45、长度方向上的两端侧的被保持部46、及成型主体部45与被保持部46之间的渐变部47。成型主体部45是通过进行激光加工而成为最终产品的部分。管部43是空心部分。凸缘部44是通过压扁金属管材料40的一部分而从管部43突出的板状部分。被保持部46是被电极26、27保持的圆筒状部分。喷嘴31插入于被保持部46。渐变部47是从被保持部46的形状向成型主体部45的形状变化的过渡部分。
[0044]
返回到图1，由成型装置1成型出的成型品41供给至激光加工装置70。成型品41可以从成型装置1按照成型完毕顺序依次供给至激光加工装置70。或者，也可以在集聚位置集聚一定程度的数量的成型品41之后，集中供给至激光加工装置70。在集聚了成型品41的情况下，可以通过基于自然散热的冷却效果在激光加工之前降低成型品41的温度。
[0045]
激光加工装置70是利用激光对从成型模具2取出的成型品41进行加工的装置。激光加工装置70向成型品41照射激光来进行切割、钻孔、切口形成等加工。
[0046]
图4是表示由激光加工装置70进行激光加工的状态的立体图。如图4中(a)所示，激光加工装置70具备设置部71及激光头72。设置部71是用于将成型品41设置于与激光头72相向的位置的部分。设置部71具有未图示的支承部，利用该支承部支承成型品41。由此，成型品41以适于激光加工的位置及姿势设置于设置部71。激光头72是向成型品41照射激光来对
成型品41进行加工的部分。
[0047]
激光头72切割成型主体部45的两端部附近，由此如图4中(b)所示从成型主体部45去除渐变部47及被保持部46。并且，激光头72在成型主体部45的规定位置形成孔49。
[0048]
返回到图1，由激光加工装置70进行加工后的成型品41供给至喷砂装置50。成型品41可以从激光加工装置70按照加工完毕顺序依次供给至喷砂装置50。或者，也可以在集聚位置集聚一定程度的数量的成型品41之后，集中供给至喷砂装置50。
[0049]
喷砂装置50是从由激光加工装置70加工后的成型品41去除氧化皮的装置。氧化皮是指：通过在成型装置1中对金属管材料40进行加热而形成于材料表面的氧化膜。喷砂装置50向成型品41的表面喷射粒子。喷砂装置50通过粒子碰撞的冲击从成型品41的表面去除氧化皮。
[0050]
图5中(a)是表示本实施方式的喷砂装置50的概略图。本实施方式所涉及的喷砂装置50去除成型品41的外周面上的氧化皮。另一方面，喷砂装置50不向内周面喷射粒子，以免粒子残留在成型品41的内部。例如，如图4所示，成型品41具有压扁金属管材料40的一部分而形成的凸缘部44。在成型品41的内部空间，粒子容易残留在这样的凸缘部44。因此，喷砂装置50仅向成型品41的外周面喷射粒子。
[0051]
如图5中(a)所示，喷砂装置50具有设置部51、喷嘴52及屏蔽壁53。设置部51是将成型品41设置于与喷嘴52相向的位置的部分。设置部51具有未图示的支承部，利用该支承部支承成型品41。由此，成型品41以适于喷砂的位置及姿势设置于设置部51。设置部51悬吊成型品41并将其设置成沿上下方向延伸的姿势。喷嘴52是向成型品41喷射粒子55的部件。作为粒子，例如使用砂、塑料、干冰、铁片等材料。喷嘴52配置于设置在设置部51的成型品41的周围。喷嘴52配置成喷射口朝向成型品41的外周面。由此，喷嘴52能够向成型品41的外周面喷射粒子55。
[0052]
屏蔽壁53是屏蔽粒子55的壁体。屏蔽壁53配置成包围设置部51及喷嘴52的周围。由此，屏蔽壁53能够防止粒子55朝向喷砂装置50的周围飞散。即，屏蔽壁53能够防止粒子55朝向成型装置1和激光加工装置70飞散。另外，除了屏蔽壁53以外，还可以设置分隔喷砂装置50与激光加工装置70之间的空间的壁部。
[0053]
接着，参考图6对本实施方式所涉及的成型方法进行说明。图6是表示本实施方式所涉及的成型方法的工序图。如图6所示，成型方法具备成型工序s10、激光加工工序s20(加工工序)及喷砂工序s30(氧化皮去除工序)。在成型工序s10中，向被加热的金属管材料40供给流体，使膨胀后的金属管材料40与成型模具2的成型面接触，由此成型出成型品41。在成型工序s10中，利用图2所示的成型装置1进行成型品41的成型。激光加工工序s20是对从成型模具2取出的成型品41进行加工的工序。在激光加工工序s20中，由图4所示的激光加工装置70进行成型品41的加工。喷砂工序s30是从在激光加工工序s20中加工后的成型品41去除氧化皮的工序。在喷砂工序s30中，由图5中(a)所示的喷砂装置50进行喷砂处理，从而从成型品41去除氧化皮。
[0054]
接着，对本实施方式所涉及的成型系统100及成型方法的作用效果进行说明。
[0055]
在成型系统100中，成型装置1向被加热的金属管材料40供给流体来使其膨胀并利用成型模具2进行成型。因此，在成型品41的表面会产生氧化皮。对此，激光加工装置70对从成型模具2取出的成型品41进行加工。并且，喷砂装置50从由激光加工装置70加工后的成型
品41去除氧化皮。如此，激光加工装置70在去除氧化皮之前的阶段对成型品41进行加工。此时，与刚成型之后的成型品41相比，激光加工装置70能够减少氧化皮去除对象的面积。因此，喷砂装置50能够对氧化皮去除对象的面积变小的成型品41进行氧化皮去除处理。由此，与对刚成型之后的成型品41进行的氧化皮去除处理相比，喷砂装置50能够以更小的装置在更短的时间内进行氧化皮去除。由此，能够提高氧化皮去除效率。
[0056]
例如，若在由激光加工装置70进行加工之前进行喷砂，则喷砂装置50将会对渐变部47及被保持部46等不会成为产品的部分也要进行喷砂。如图5所示那样以吊架方式悬吊成型品41时，需要将成型主体部45的两端的不会成为产品的部分也考虑在内来设定喷砂装置50的高度和宽度。并且，对成型品41的内周面进行喷砂时，需要将喷砂软管56的长度设为将不会成为产品的部分也考虑在内的长度。相对于此，本实施方式所涉及的成型系统100在预先切割不会成为产品的部分之后进行喷砂，因此能够使喷砂装置50小型化，并且还能够减小喷砂范围，由此能够缩短喷砂时间。
[0057]
喷砂装置50可以通过粒子与成型品41的碰撞从成型品41去除氧化皮。此时，喷砂装置50通过粒子的碰撞能够去除伴随加工而产生的毛刺、飞溅物、浮渣等或和能够实现表面的平坦化等。
[0058]
并且，在成型品41中，存在通过激光加工而被切割的部位的周边受到热影响而被回火或由于激光加工而表面变得粗糙的可能性。对此，通过由喷砂装置50在激光加工之后进行喷砂，能够通过喷砂使表面平坦或达到基于加工硬化的喷丸硬化效果。并且，从形状的冻结性的观点出发，也能够抑制形状从已进行喷砂的形状微妙地发生变化的情况，从而能够抑制成型品41的最终形状的品质偏差。并且，例如，有时会对成型品41标注为了示出用于激光加工的基准位置的标记。若在进行激光加工之间进行了喷砂，则该标记有可能会变淡而难以读取。相对于此，由于激光加工装置70在喷砂之前的阶段进行加工，因此能够在容易读取的状态下读取标记。因此，激光加工装置70的加工精确度得到提高。
[0059]
[第2实施方式]
[0060]
接着，参考图7对第2实施方式所涉及的成型系统200进行说明。如图7所示，成型系统200具备冷却部90，所述冷却部90在激光加工装置70的前级积极冷却从成型模具2取出的成型品41。
[0061]
积极冷却是指：对成型品41积极进行处理，从而与在常温下放置的情况相比以更高的冷却能力对成型品41进行冷却。作为这样的冷却部90，可以采用将冷风、冷水、冰及干冰等冷却介质供给至成型品41的机构。例如，在存在到达激光加工装置70的输送设备的情况下，冷却部90可以向传送带上的成型品41吹送冷风。冷却部90也可以喷射干冰。或者，作为冷却部90，也可以采用例如冰箱等将成型品41容纳在低温气氛中的装置。
[0062]
从成型模具2取出的成型品41处于高温状态。若在该高温状态下直接进行加工，则由于受到温度降低时的冷却收缩的影响，加工精确度会降低。因此，需要在加工之前降低成型品41的温度。对此，成型系统200还具备积极冷却从成型模具2取出的成型品41的冷却部90，激光加工装置70对被冷却部90冷却后的成型品41进行加工。由于冷却部90积极冷却成型品41，因此与自然散热的情况相比，能够减少加工为止所需的时间。
[0063]
[第3实施方式]
[0064]
接着，参考图8对第3实施方式所涉及的成型系统300进行说明。如图8所示，成型系
统300具备：第1喷砂装置50，配置于激光加工装置70的前级；及第2喷砂装置80，从由激光加工装置70加工后的成型品41去除氧化皮。另外，在此，第1喷砂装置50对应于权利要求书中的“冷却部”，第2喷砂装置80对应于权利要求书中的“氧化皮去除部”。此时的第1喷砂装置50可以喷射干冰作为粒子55。第1喷砂装置50喷射除了干冰以外的粒子55也能够通过送风的影响而获得冷却效果，但是喷射干冰能够获得更高的冷却效果。
[0065]
如图5中(b)所示，第2喷砂装置80从喷砂软管56向成型品41的内周面喷射粒子55。喷砂软管56插入到成型品41的内部，并在该内部朝向内周面喷出粒子。此时，喷砂软管56可以喷射干冰作为粒子55。干冰作为固体物与成型品41的内周面碰撞从而去除氧化皮，但随着时间的经过，其会变成气体而消失。因此，能够抑制粒子55残留在凸缘部44。
[0066]
另外，第1喷砂装置50及第2喷砂装置80也可以由共同的装置构成。例如，可以对图5中(a)的喷砂装置50追加图5中(b)的喷砂软管56。这样的喷砂装置在第一次喷砂工序中从喷嘴52朝向成型品41的外周面进行喷砂，在第二次喷砂工序中从喷砂软管56朝向成型品41的内周面进行喷砂。由此，能够减少成型系统200的装置数量。
[0067]
本发明并不只限于上述实施方式。
[0068]
在上述实施方式中，作为氧化皮去除部例示了喷砂装置。但是，只要能够去除氧化皮，则氧化皮去除部可以采用任意装置。例如，也可以采用对成型品喷射流体或通过超声波清洗来去除氧化皮的装置。这样的氧化皮去除部也发挥冷却效果。
[0069]
加工部并不只限于激光加工装置，也可以采用基于其他加工方法的装置。
[0070]
成型装置1并不只限于图2所示的结构，例如也可以采用图9所示的结构作为成型装置1。在图9所示的成型装置1中，可以采用图10所示的加热膨胀单元150。图10中(a)是表示将保持部4、加热部5及流体供给部6的构成要件单元化而得的加热膨胀单元150的示意侧视图。图10中(b)是表示由喷嘴31密封金属管材料40时的状态的剖视图。
[0071]
如图10中(a)所示，加热膨胀单元150具备：上述的下侧电极26及上侧电极27；搭载有各电极26、27的电极搭载单元151；上述的喷嘴31及驱动机构32；升降单元152；及单元基座153。电极搭载单元151具备升降框架154及电极框架156、157。电极框架156、157作为支承并移动各电极26、27的驱动机构60的一部分而发挥作用。驱动机构32驱动喷嘴31，并且与电极搭载单元151一同升降。驱动机构32具备保持喷嘴31的活塞61及驱动活塞的缸体62。升降单元152具备：升降框架基座64，安装于单元基座153的上表面；及升降用致动器66，通过这些升降框架基座64对电极搭载单元151的升降框架154赋予升降动作。升降框架基座64具有引导升降框架154相对于单元基座153的升降动作的引导部64a、64b。升降单元152作为保持部4的驱动机构60的一部分而发挥作用。加热膨胀单元150具有上表面的倾斜角度互不相同的多个单元基座153，通过更换这些单元基座153，能够统一变更调整下侧电极26及上侧电极27、喷嘴31、电极搭载单元151、驱动机构32、升降单元152的倾斜角度。
[0072]
喷嘴31是能够插入到金属管材料40的端部的圆筒部件。喷嘴31以使该喷嘴31的中心线与基准线sl1一致的方式支承于驱动机构32。金属管材料40侧的喷嘴31的端部的供给口31a的内径与膨胀成型后的金属管材料40的外径大致一致。在该状态下，喷嘴31从内部的流路63朝向金属管材料40供给高压流体。另外，作为高压流体的一例，可以举出气体等。
[0073]
符号说明
[0074]
1-成型装置，2-成型模具，40-金属管材料，41-成型品，50-喷砂装置(氧化皮去除
部、冷却部)，70-激光加工装置(加工部)，80-第2喷砂装置(氧化皮去除部)，90-冷却部，100、200、300-成型系统。