本發(fā)明涉及一種成型金屬管的成型系統(tǒng)及成型方法。

背景技術(shù)：

以往，已知有通過向金屬管材料內(nèi)供給流體而使其膨脹來進行成型的成型系統(tǒng)。例如，專利文獻1所示的成型系統(tǒng)具備：彼此成對的上模及下模；在上模與下模之間保持金屬管材料的保持部；及向保持于保持部的金屬管材料內(nèi)供給流體的流體供給部。該成型裝置中，通過向保持于上模與下模之間的狀態(tài)的金屬管材料內(nèi)供給流體，能夠使金屬管材料膨脹而成型為與模具的形狀相對應(yīng)的形狀。這種成型方法被稱作液壓成型。

以往技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-337898號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

在此，上述成型系統(tǒng)中，對由保持部保持的金屬管材料的端部插入流體供給部的噴嘴來向金屬管材料的內(nèi)部供給流體。此時，通過由噴嘴將金屬管材料的端部壓向保持部來擴開金屬管材料的端部。由此，確保噴嘴與保持部之間的密封性。然而，在上述成型系統(tǒng)中，通過噴嘴的按壓，無法良好地擴開金屬管材料的端部，并且有時無法確保充分的密封性。

本發(fā)明是為了解決如上所述的課題而完成的，其目的在于提供一種向金屬管材料供給流體時能夠提高密封性的成型系統(tǒng)及成型方法。

用于解決技術(shù)課題的手段

本發(fā)明的一方式所涉及的成型系統(tǒng)，使金屬管在模具內(nèi)膨脹而進行成型，所述成型系統(tǒng)具備：加熱部，至少對金屬管材料的端部進行加熱；流體供給部，向金屬管材料內(nèi)供給流體而使其膨脹；及控制部，控制加熱部及流體供給部，流體供給部具有從金屬管材料的端部向內(nèi)部供給流體的噴嘴，控制部控制加熱部，以便至少在比通過流體供給部供給流體的之前的階段對金屬管材料的端部進行加熱，并且控制流體供給部，以利用由將噴嘴壓向金屬管材料的端部而產(chǎn)生的按壓力、或利用由噴嘴向金屬管材料的端部供給流體而產(chǎn)生的膨脹力來擴開金屬管材料的端部。

本發(fā)明的一方式所涉及的成型系統(tǒng)中，控制部控制加熱部，以便至少在比通過流體供給部供給流體的之前的階段對金屬管材料的端部進行加熱。因此，至少在比通過流體供給部供給流體的之前的階段，金屬管材料的端部通過被加熱部加熱而成為容易變形的狀態(tài)。通過設(shè)為這種狀態(tài)，能夠利用由將噴嘴壓向金屬管材料的端部而產(chǎn)生的按壓力、或利用由噴嘴向金屬管材料的端部供給流體而產(chǎn)生的膨脹力來輕松地擴開金屬管材料的端部。因此，噴嘴能夠通過金屬管材料的擴張部確保充分的氣密性。通過以上，根據(jù)本發(fā)明的一方式，能夠提高向金屬管材料供給流體時的密封性。

并且，本發(fā)明所涉及的成型系統(tǒng)可以為，還具備保持金屬管材料的端部的保持部，控制部可以控制流體供給部，以利用由通過噴嘴將金屬管材料的端部壓向保持部而產(chǎn)生的按壓力來擴開金屬管材料的端部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過金屬管材料的擴張部來密封噴嘴與保持部之間。

并且，在本發(fā)明的一方式所涉及的成型系統(tǒng)中可以為，控制部控制流體供給部，以利用由噴嘴向金屬管材料的端部供給流體而產(chǎn)生的膨脹力來擴開金屬管材料的端部，噴嘴具有收容部，在供給流體時，所述收容部從外周側(cè)包圍金屬管材料的端部，并且收容所擴開的金屬管材料的端部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過由噴嘴的收容部收容金屬管材料的擴張部，能夠利用該收容部及擴張部進行密封。

本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法中，使金屬管在模具內(nèi)膨脹而進行成型，所述成型方法具備如下工序：加熱工序，至少對金屬管材料的端部進行加熱；擴張工序，擴開金屬管材料的端部；流體供給工序，向金屬管材料內(nèi)供給流體而使其膨脹；及成型工序，使膨脹的金屬管材料與模具接觸而成型金屬管，至少在比擴張工序及流體供給工序之前的階段執(zhí)行加熱工序，在擴張工序中，利用由將向金屬管材料的端部供給流體的噴嘴壓向該端部而產(chǎn)生的按壓力、或利用由噴嘴向金屬管材料的端部供給流體而產(chǎn)生的膨脹力來擴開金屬管材料的端部。

根據(jù)本發(fā)明的一方式所涉及的成型方法，能夠得到與上述成型系統(tǒng)相同的作用和效果。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提高向金屬管材料供給流體時的密封性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施方式所涉及的成型系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖2是沿圖1所示的II-II線的剖視圖，是吹塑成型模具的概略剖視圖。

圖3是表示通過成型系統(tǒng)進行的制造工序的圖，圖3(a)是表示在模具內(nèi)設(shè)置并保持有金屬管材料的狀態(tài)的圖，圖3(b)是表示向金屬管材料的端部按壓噴嘴的狀態(tài)的圖，圖3(c)是表示進行吹塑成型后的狀態(tài)的圖。

圖4是噴嘴周邊的放大圖。

圖5是變形例所涉及的噴嘴的放大圖。

圖6是表示變形例所涉及的噴嘴的動作的圖。

具體實施方式

＜成型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)＞

如圖1～圖3所示，成型金屬管的成型系統(tǒng)100構(gòu)成為具備：包括上模3及下模2的吹塑成型模具(模具)1；在上模3與下模2之間將金屬管材料14保持為水平的保持部4；對金屬管材料14進行加熱的加熱部6；向金屬管材料14內(nèi)供給流體而使其膨脹的流體供給部10；及控制吹塑成型模具1的動作、保持部4、加熱部6及流體供給部10的控制部20。另外，在以下說明中，將成型后的管稱作金屬管80(參考圖2(b))，將直至完成的中途階段的管稱作金屬管材料14。

下模2由較大的鋼鐵制塊材構(gòu)成，在其上表面具備凹部2a。下模2例如可以固定于未圖示的基座等。上模3由較大的鋼鐵制塊材構(gòu)成，在其上表面具備凹部3a。上模3的上端部可以固定在通過未圖示的驅(qū)動部驅(qū)動的滑座等。

圖2是從側(cè)面方向觀察吹塑成型模具1的概略剖面。其為沿圖1中的II-II線的吹塑成型模具1的剖視圖，示出吹塑成型時的模具位置的狀態(tài)。如圖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，在與下模2的凹部2a對置的位置形成有矩形的凹部3a。在吹塑成型模具1被關(guān)閉的狀態(tài)下，通過下模2的凹部2a和上模3的凹部3a組合而形成剖面為矩形狀的空間即主型腔部MC。如圖2(a)所示，配置于主型腔部MC內(nèi)的金屬管材料14通過膨脹而如圖2(b)所示那樣與主型腔部MC的內(nèi)壁面接觸，從而成型為該主型腔部MC的形狀(在此為剖面矩形)。

保持部4具備設(shè)置于下模2的左右端(圖1中為左右端)附近的第1電極11及第2電極12、以及設(shè)置于上模3的左右端(圖1中為左右端)附近的第1電極11和第2電極12。第1電極11及第2電極12構(gòu)成為能夠通過未圖示的致動器上下進退移動。在下側(cè)的第1電極11、第2電極12的上表面形成有與金屬管材料14的下側(cè)外周面相對應(yīng)的半圓弧狀的凹槽11a、12a，恰好能夠在該凹槽11a、12a部分以嵌入的方式載置金屬管材料14。并且，在第1電極11的正面(模具的外側(cè)方向的面)形成有周圍朝向凹槽11a而以錐形狀傾斜地凹陷的錐形凹面11b，在第2電極12的正面(模具的外側(cè)方向的面)形成有周圍朝向凹槽12a而以錐形狀傾斜地凹陷的錐形凹面12b。并且，在上側(cè)的第1電極11、第2電極12的下表面形成有與金屬管材料14的上側(cè)外周面相對應(yīng)的半圓弧狀的凹槽11a、12a，金屬管材料14恰好能夠嵌合于該凹槽11a、12a中。并且，在第1電極11的正面(模具的外側(cè)方向的面)形成有周圍朝向凹槽11a而以錐形狀傾斜地凹陷的錐形凹面11b，在第2電極12的正面(模具的外側(cè)方向的面)形成有周圍朝向凹槽12a而以錐形狀傾斜地凹陷的錐形凹面12b。即，構(gòu)成為若由上下一對第1電極11、第2電極12從上下方向夾持金屬管材料14，則第1電極11、第2電極12恰好能夠遍及全周以密合的方式包圍金屬管材料14的外周。

并且，在本實施方式中，第1電極11及第2電極12還作為對金屬管材料14進行加熱的加熱部6發(fā)揮作用。具體而言，第1電極11及第2電極12與電源(未圖示)連接，通過向金屬管材料14供給電力而對該金屬管材料14進行加熱。加熱部6至少能夠?qū)饘俟懿牧?4的端部14a、14b進行加熱。

流體供給部10具備從金屬管材料14的端部14a、14b向內(nèi)部供給流體的噴嘴7、8。噴嘴7、8通過未圖示的活塞桿(cylinder rod)與氣缸單元(cylinder unit)連結(jié)，從而能夠配合該氣缸單元的工作而進退移動。噴嘴7、8的前端部分別從金屬管材料14的端部14a、14b被插入，并向金屬管材料14的內(nèi)部供給流體。由此，能夠使配置于吹塑成型模具13內(nèi)部的金屬管材料14膨脹。另外，作為由噴嘴7、8供給的流體，可以采用水或油等流體。噴嘴7、8以朝向前端部7a、8a而前端變細的方式具備圓錐狀的錐形面7b、8b。另外，關(guān)于噴嘴7、8的詳細結(jié)構(gòu)，結(jié)合基于后述的控制部20的動作說明而進行說明。

＜成型系統(tǒng)的作用＞

接著，對成型系統(tǒng)100的作用進行說明。圖3示出從投入作為材料的金屬管材料14的管投入工序至將該金屬管材料膨脹成型而形成金屬管80的工序。如圖3(a)所示，準(zhǔn)備金屬管材料14，將該金屬管材料14通過機械手臂等(未圖示)載置于下模2側(cè)所具備的第1電極11、第2電極12上。由于在第1電極11、第2電極12上分別形成有凹槽11a、12a，因此通過該凹槽11a、12a對金屬管材料14進行定位。接著，控制部20(參考圖1)通過控制保持部4而將金屬管材料14保持于該保持部4。具體而言，如圖3(a)那樣，啟動能夠使第1電極11、第2電極12進退移動的致動器，使分別位于上下的第1電極11、第2電極12靠近并抵接。通過該抵接，金屬管材料14的兩端部從上下被第1電極11、第2電極12夾持。并且，該夾持通過形成于第1電極11、第2電極12的凹槽11a、12a的存在而成為以遍及金屬管材料14的全周而密合的方式被夾持。但是，并不限于遍及金屬管材料14的全周而密合的結(jié)構(gòu)，也可以是第1電極11、第2電極12與金屬管材料14的周向上的一部分抵接的結(jié)構(gòu)。并且，在由第1電極11、第2電極12保持金屬管材料14的狀態(tài)下，金屬管材料14的端部14a、14b側(cè)的一部分至少從凹槽11a、12a的外側(cè)的端部向外部分別突出。即，以在金屬管材料14的端部14a、14b側(cè)的一部分與錐形凹面11b、12b之間分別形成有間隙的狀態(tài)，金屬管材料14被保持于保持部4。

接著，控制部20通過控制加熱部6而對金屬管材料14進行加熱(加熱工序)。具體而言，控制部20將加熱部6的開關(guān)設(shè)為ON。如此一來，電力從電源(未圖示)通過第1電極11、第2電極12而被供給至金屬管材料14，通過存在于金屬管材料14的電阻，金屬管材料14本身會發(fā)熱(焦耳熱)。由此，加熱部6至少能夠?qū)饘俟懿牧?4的端部14a、14b(本實施方式中為整個金屬管材料14)進行加熱。并且，至少在比通過流體供給部10供給流體之前的階段進行通過加熱部6進行的加熱工序。接著，對于加熱后的金屬管材料14，關(guān)閉吹塑成型模具1，將金屬管材料14配置并密閉于該吹塑成型模具1的型腔內(nèi)。

然后，如圖3(b)所示，控制部20控制流體供給部10的噴嘴7、8，以利用由將流體供給部10的噴嘴7、8分別壓向金屬管材料14的端部14a、14b而產(chǎn)生的按壓力來擴開金屬管材料14的端部14a、14b(擴張工序)。并且，控制部20控制流體供給部10，以利用由通過噴嘴將金屬管材料14的端部14a、14b壓向保持部4而產(chǎn)生的按壓力來擴開金屬管材料14的端部14a、14b。

在此，參考圖4對噴嘴8的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。另外，噴嘴7具有與噴嘴8相同的結(jié)構(gòu)，因此省略說明。并且，圖1及圖3是成型系統(tǒng)100的概略結(jié)構(gòu)圖，而圖4是更詳細地示出噴嘴8的結(jié)構(gòu)的圖，因此存在一部分形狀不同的部分。另外，在以下說明中，設(shè)為使金屬管材料14與噴嘴8的中心軸一致的狀態(tài)。如圖4所示，噴嘴8具備：形成于基端側(cè)(相對于吹塑成型模具1的外側(cè))的大徑部8A；從大徑部8A朝向前端側(cè)(吹塑成型模具1側(cè))而前端變細的錐形部8B；及從錐形部8B向前端側(cè)延伸的小徑部8C。小徑部8C的直徑被設(shè)定為小于進行吹塑成型或擴張的前階段中的金屬管材料14的內(nèi)徑及凹槽12a的內(nèi)徑。大徑部8A的直徑被設(shè)定為大于錐形凹面12b的外側(cè)的端部(內(nèi)徑最大的部分)的內(nèi)徑。錐形部8B的錐形面8b以與第2電極12的錐形凹面12b大致平行的方式傾斜。

通過這種結(jié)構(gòu)，若使噴嘴8以噴嘴8的小徑部8C從擴張前(圖3(a)的狀態(tài))的金屬管材料14的端部14b插入到內(nèi)部的方式移動，則端部14b抵接于噴嘴8的錐形面8b。此時，金屬管材料14的端部14b處于已被加熱部6加熱的狀態(tài)，因此成為容易變形的狀態(tài)。因此，若使噴嘴8進一步移動，則金屬管材料14的端部14b側(cè)的一部分以直徑沿著錐形面8b的形狀擴大的方式變形。并且，通過錐形面8b的按壓而擴張的金屬管材料14的擴張部14d成為通過噴嘴8的錐形面8b被壓在第2電極12的錐形凹面12b的狀態(tài)。即，噴嘴8的錐形面8b成為通過金屬管材料14的擴張部14d被壓在第2電極12的錐形凹面12b的狀態(tài)。由此，可確保噴嘴8的錐形面8b與第2電極12的錐形凹面12b之間的密封性。

如圖3(b)所示，金屬管材料14兩側(cè)的端部14a、14b成為由噴嘴7、8密封的狀態(tài)。密封完成后，控制部20通過控制流體供給部10而向金屬管材料14內(nèi)吹入高壓流體(流體供給工序)。由此，使膨脹的金屬管材料14與吹塑成型模具1接觸而使金屬管材料14以沿吹塑成型模具1的形狀的方式變形，由此成型金屬管80(成型工序)。

另外，通過加熱部6的加熱而使金屬管材料14軟化，從而容易膨脹成型。

接著，對本實施方式所涉及的成型系統(tǒng)100的作用和效果進行說明。

在此，作為比較例所涉及的成型系統(tǒng)，對通過第1電極11的錐形凹面11b和噴嘴7的錐形面7b直接接觸且第2電極12的錐形凹面12b和噴嘴8的錐形面8b直接接觸而確保密封性的成型系統(tǒng)進行說明。在該情況下，由保持部4保持金屬管材料14時，端部14a、14b不從第1電極11、第2電極12向外側(cè)分別突出。該比較例所涉及的成型系統(tǒng)中，第1電極11、第2電極12和噴嘴7、8分別直接接觸，因此為了確保充分的密封性，要求兩者的耐久性。即，當(dāng)錐形凹面11b和錐形面7b、及錐形凹面12b和錐形面8b中的至少一方產(chǎn)生了磨耗等時，有可能無法確保充分的密封性。

并且，作為其他比較例所涉及的成型系統(tǒng)，對與本實施方式所涉及的成型系統(tǒng)100同樣地利用由通過噴嘴7、8將金屬管材料14的端部14a、14b分別壓向保持部4而產(chǎn)生的按壓力來擴開金屬管材料14，但不具有加熱部6的成型系統(tǒng)進行說明。這種比較例所涉及的成型系統(tǒng)中，通過噴嘴7、8的按壓，金屬管材料14的端部14a、14b無法被良好地擴開，有時無法確保充分的密封性。

相對于這些，本實施方式所涉及的成型系統(tǒng)100中，控制部20控制加熱部6，以便至少在比通過流體供給部10供給流體的之前的階段對金屬管材料14的端部14a、14b進行加熱。因此，至少在通過流體供給部10供給流體的前階段，金屬管材料14的端部14a、14b通過被加熱部6加熱而成為容易變形的狀態(tài)。通過設(shè)為這種狀態(tài)，能夠利用由將噴嘴7、8分別壓向金屬管材料14的端部14a、14b而產(chǎn)生的按壓力來輕松地擴開金屬管材料14的端部14a、14b。因此，噴嘴7、8能夠分別通過金屬管材料14的擴張部14c、14d來確保充分的氣密性。通過以上，根據(jù)本實施方式所涉及的成型系統(tǒng)100，能夠提高向金屬管材料14供給流體時的密封性。

并且，本實施方式所涉及的成型系統(tǒng)100還具備保持金屬管材料14的端部14a、14b側(cè)的保持部4?？刂撇?0控制流體供給部10，以利用由通過噴嘴7、8將金屬管材料14的端部14a、14b分別壓向保持部4而產(chǎn)生的按壓力來擴開金屬管材料14的端部14a、14b。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過金屬管材料14的擴張部14c來密封噴嘴7與保持部4之間，并且能夠通過金屬管材料14的擴張部14d來密封噴嘴8與保持部4之間。并且，當(dāng)使用這種結(jié)構(gòu)來確保密封性時，通過在錐形凹面11b與錐形面7b、及錐形凹面12b與錐形面8b之間使被加熱而變?nèi)彳浀慕饘俟懿牧?4密合而進行按壓，由此能夠與錐形凹面11b及錐形面7b的磨耗和錐形凹面12b及錐形面8b的磨耗等狀況無關(guān)地確保充分的密封性。并且，能夠在簡單地設(shè)定噴嘴7、8的形狀的狀態(tài)下確保充分的密封性。并且，能夠在進行吹塑成型后輕松地拔出噴嘴7、8。

另外，例如可以采用如圖5及圖6所示的成型系統(tǒng)200。在該成型系統(tǒng)200中，控制部(未圖示)控制加熱部6，以便至少在比通過流體供給部10供給流體之前的階段對金屬管材料14的端部14a、14b進行加熱，并且控制流體供給部10，以利用由噴嘴208向金屬管材料14的端部14b供給流體而產(chǎn)生的膨脹力來擴開金屬管材料14的端部14b。變形例所涉及的成型系統(tǒng)200中，噴嘴208具有收容部210，在供給流體時，所述收容部將金屬管材料14的端部14b從外周側(cè)包圍，并且收容所擴開的金屬管材料14的端部14b。收容部210以與被插入到金屬管材料14內(nèi)部的小徑部209的外周面分離并包圍該小徑部209的方式形成。并且，控制部控制流體供給部10，以利用由噴嘴208向金屬管材料14的端部14b供給流體而產(chǎn)生的膨脹力來擴開金屬管材料14的端部14b。由此，可通過收容部210收容金屬管材料14的擴張后的端部14b來確保密封性。在該結(jié)構(gòu)中，同時進行擴張工序和流體供給工序。

如圖6(a)所示，在供給流體時，將噴嘴208的小徑部209插入到金屬管材料14內(nèi)部。此時，將噴嘴208插入至收容部210的前端面210c與電極212的端面212a抵接的位置。此時，金屬管材料14的端部14b與收容部210的底面210b被分離，以免發(fā)生干渉。并且，在該狀態(tài)下，收容部210的收容面210a(收容面)與金屬管材料14的外周面分離。接著，如圖6(b)所示，若噴嘴208向金屬管材料14供給流體，則金屬管材料14的端部14b附近因膨脹力而擴開，從而與收容部210的收容面210a接觸。由此，通過金屬管材料14的擴張部14d與收容部21的收容面210a的密合而確保密封性。并且，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)吹塑成型所伴隨的金屬管材料14向軸向的自然追隨及追隨控制(例如，如圖4的結(jié)構(gòu)那樣，金屬管材料14的端部14a、14b附近的位置未被固定)。并且，能夠利用吹塑壓力來提高密合性。

以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不受上述實施方式的任何限定。

上述實施方式中，具備在上下模之間能夠進行加熱處理的加熱部6，利用通過通電而產(chǎn)生的焦耳熱來對金屬管材料14進行了加熱，但并不限定于此。例如，成型系統(tǒng)也可以具備加熱爐等，將利用該加熱爐進行加熱之后的金屬制管輸送到模具之間。并且，除了利用通過通電而產(chǎn)生的焦耳熱以外，也可以利用加熱器等的輻射熱，還可以利用高頻感應(yīng)電流進行加熱。例如，可以在關(guān)閉模具的前階段，在金屬管材料14附近配置加熱器并進行加熱。此時，至少能夠?qū)饘俟懿牧?4的端部14a、14b進行加熱即可。

并且，上述實施方式中，作為由噴嘴7、8供給的流體，設(shè)為水或油等液體，但也可以供給壓縮空氣等或惰性氣體等氣體。

符號說明

1-吹塑成型模具(模具)，2-下模(模具)，3-上模(模具)，4-保持部，6-加熱部，7、8-噴嘴，10-流體供給部，14-金屬管材料，20-控制部，80-金屬管，100、200-成型系統(tǒng)。