JP6285082B2 - 成形装置及び成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形装置及び成形方法に関する。

従来、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプの成形を行う成形装置として、例えば特許文献１に示す成形装置が知られている。この特許文献１の成形装置は、互いに対になる上型及び下型と、上型及び下型の間に保持され加熱された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、を備え、当該上型及び下型が合わせられることによって、パイプ部を成形する第１のキャビティ部（メインキャビティ）、及び第１のキャビティ部に連通しフランジ部を成形する第２のキャビティ部（サブキャビティ）が構成される。そして、この成形装置では、金型同士を閉じると共に金属パイプ材料内に気体を供給し、該金属パイプ材料を膨張させることによって、上記パイプ部と上記フランジ部とを同時に成形できる。

特許第４９２０７７２号公報

上記成形装置では、フランジ部となる金属パイプ材料の一部の過剰な膨張を防ぐための突出部が上型に設けられる。この場合、パイプ部及びフランジ部を成形する際にフランジ部の膨張が突出部によって過剰に制御され、当該フランジ部が撓むことがある。したがって、所望の形状の金属パイプを得られなくなる問題がある。

一方で上記突出部が設けられない場合、フランジ部となる金属パイプ材料の一部が過剰に膨張することがある。この場合、パイプ部の軸方向に直交する方向のフランジ部の長さが大きくなりすぎてしまい、所望の形状の金属パイプを得られなくなる。これにより、フランジ部の厚さが薄くなりすぎること、フランジ部が撓むこと、及びパイプ部の厚さが薄くなること等の問題が発生する。

本発明は、所望の形状のフランジ部及びパイプ部を容易に成形可能な成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る成形装置は、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプを成形する成形装置であって、互いに対となる第１の金型及び第２の金型の間に保持され加熱された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、第１の金型及び第２の金型の少なくとも一方を、金型同士が合わせられる方向に移動させる駆動機構と、第１の金型及び第２の金型の間に形成され、パイプ部を成形するための第１のキャビティ部、及び第１のキャビティ部と連通しフランジ部を成形するための第２のキャビティ部と、第２のキャビティ部内に進入可能かつ第２のキャビティ部内から退避可能であり、パイプ部の軸方向に交差する方向である交差方向のフランジ部の長さを調整するフランジ調整部材と、気体供給部の気体供給、駆動機構の駆動、及びフランジ調整部材の進退をそれぞれ制御する制御部と、を備え、制御部は、フランジ調整部材を第２のキャビティ部内に進入させる第１の制御と、フランジ調整部材によって長さが調整されたフランジ部を仮成形するため、気体供給部に気体を供給させる第２の制御と、フランジ調整部材を第２のキャビティ部内から退避させる第３の制御と、を金属パイプの成形時に順番に行う。

このような成形装置によれば、制御部の第１の制御及び第２の制御によって、フランジ調整部材によって長さが調整されたフランジ部を仮成形することができる。そして、制御部の第３の制御によって、フランジ調整部材を第２のキャビティ部内から退避させることができる。この第３の制御の後にパイプ部及びフランジ部の本成形を行うことにより、パイプ部の軸方向に交差する方向である交差方向のフランジ部の長さを良好に調整できる。加えて、本成形時に第２のキャビティ部にはフランジ調整部材が存在しないことから、フランジ部の撓みを抑制できる。したがって、所望の形状のフランジ部及びパイプ部を容易に成形可能である。

また、フランジ調整部材は、交差方向に進退してもよい。この場合、フランジ調整部材は金型外に容易に退避できるので、フランジ調整部材の交換等のメンテナンスが簡単になる。加えて、金属パイプの本成形の際にフランジ調整部材が金型外に退避するので、高温のフランジ部とフランジ調整部材との接触時間は短くなる。このため、フランジ調整部材の熱による劣化等が抑制される。加えて、第２のキャビティ部内におけるフランジ調整部材の位置を容易に変化できるので、フランジ部の長さを容易に調整できる。

また、上記成形装置は、制御部による第２の制御中にフランジ調整部材に当接し、フランジ調整部材の交差方向への移動を妨げる抑止部材をさらに備えてもよい。この場合、金属パイプ材料の仮成形時にフランジ調整部材の位置がずれにくくなり、フランジ部の長さの調整精度を向上できる。

また、フランジ調整部材は、第１の金型及び第２の金型の少なくとも一方に収容可能に設けられ、金型同士が合わせられる方向に進退する。この場合、金属パイプ材料の成形装置内への投入と、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプの成形装置からの取り出しとが、フランジ調整部材によって阻害されない。

また、第１の金型が上型であり、第２の金型が凹部を有する下型であり、下型に設けられるフランジ調整部材は、基部と、基部よりも上型側の先端部とを有し、先端部の交差方向の幅は、基部の交差方向の幅よりも大きく、先端部は、フランジ調整部材が退避する際に凹部に収容されてもよい。これにより、フランジ調整部材が下型内に収容される場合、先端部及び凹部によってフランジ調整部材の位置決めが可能になる。したがって、先端部及び凹部の形状を定めることにより、退避時のフランジ調整部材の位置調整が容易になる。

本発明の一態様に係る金属パイプの成形方法は、上記段落のいずれかに記載される成形装置を用いた金属パイプの成形方法であって、第１の金型及び第２の金型の少なくとも一方を金型同士が合わせられる方向に移動させることによって、第１のキャビティ部及び第２のキャビティ部を第１の金型及び第２の金型の間に形成する工程と、第２のキャビティ部内にフランジ調整部材を進入させる工程と、第１のキャビティ部に位置する金属パイプ材料内に気体を供給することによって、第１のキャビティ部内にパイプ部を仮成形すると共に、第２のキャビティ部内に長さが調整されたフランジ部を仮成形する工程と、フランジ調整部材を第２のキャビティ部内から退避させる工程と、第１の金型及び第２の金型の少なくとも一方を、金型同士が合わせられる方向に移動させて、仮成形されたパイプ部及びフランジ部を本成形する工程と、を備える。

このような成形方法によれば、フランジ調整部材によって長さが調整されたフランジ部を第２のキャビティ部内に仮成形できる。そして、フランジ調整部材を第２のキャビティ部内から退避させた後に、パイプ部及びフランジ部を本成形することができる。このようにフランジ調整部材を用いた仮成形を行った後にパイプ部及びフランジ部の本成形を行うことにより、パイプ部の軸方向に交差する方向である交差方向のフランジ部の長さを良好に調整できる。加えて、本成形時に第２のキャビティ部にはフランジ調整部材が存在しないことから、フランジ部の撓みを抑制できる。したがって、所望の形状のフランジ部及びパイプ部を容易に成形可能である。

このように本発明によれば、所望の形状のフランジ部及びパイプ部を容易に成形可能な成形装置及び成形方法を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る成形装置の概略平面図である。 成形装置の概略構成図である。 電極周辺の拡大図であって、図３（ａ）は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図、図３（ｂ）は電極にシール部材が当接した状態を示す図、図３（ｃ）は電極の正面図である。 図２に示すIV-IV線に沿ったブロー成形金型の断面図である。 成形装置による製造工程を示す図であって、図５（ａ）は金型内に金属パイプ材料がセットされた状態を示す図、図５（ｂ）は金属パイプ材料が電極に保持された状態を示す図である。 成形装置によるブロー成形工程の概要とその後の流れを示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態において上型及び下型による具体的な成形の様子を説明する図である。 図８（ａ），（ｂ）は、第１実施形態において上型及び下型による具体的な成形の様子を説明する図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態の変形例において上型及び下型による具体的な成形の様子を説明する図である。 図１０（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態において上型及び下型による具体的な成形の様子を説明する図である。 図１１（ａ），（ｂ）は、第２実施形態において上型及び下型による具体的な成形の様子を説明する図である。 図１２（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態において上型及び下型による具体的な成形の様子を説明する図である。 図１３（ａ），（ｂ）は、第３実施形態において上型及び下型による具体的な成形の様子を説明する図である。

以下、本発明による成形装置及び成形方法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。

まず、図１〜図４を用いながら、第１実施形態に係る成形装置の構成を説明する。本明細書における成形装置とは、供給された金属パイプ材料を、金型を用いて所望の形状に変形させることによって、所望の形状の金属パイプを得る装置である。金属パイプ材料とは、金属製又は合金製の筒状部材であり、金属パイプとは成形された後の金属パイプ材料である。なお、以下では仮成形時の金属パイプを金属パイプ１００とし（図７（ｃ）を参照）、成形後の金属パイプを金属パイプ１０１とする（図８（ｂ）を参照）。

〈成形装置の構成〉
図１は、第１実施形態に係る成形装置の概略平面図である。図２は、成形装置の概略構成図である。図１及び図２に示されるように、成形装置１０は、互いに対となる上型（第１の金型）１２及び下型（第２の金型）１１からなるブロー成形金型１３と、上型１２及び下型１１の少なくとも一方を移動させる駆動機構８０と、上型１２と下型１１との間で金属パイプ材料１４を保持するパイプ保持機構３０と、パイプ保持機構３０で保持されている金属パイプ材料１４に通電して加熱する加熱機構５０と、上型１２及び下型１１の間に保持され加熱された金属パイプ材料１４内に高圧ガス（気体）を供給するための気体供給部６０と、気体供給部６０からの気体を金属パイプ材料１４内に供給するための一対の気体供給機構４０，４０と、金属パイプ１００のフランジ部１００ｂの長さを調整するための一対のフランジ調整機構９０，９０と、ブロー成形金型１３を強制的に水冷する水循環機構７２とを備えると共に、上記駆動機構８０の駆動、上記パイプ保持機構３０の駆動、上記加熱機構５０の駆動、上記気体供給部６０の気体供給、及び上記一対のフランジ調整機構９０，９０の駆動をそれぞれ制御する制御部７０と、を備えて構成されている。

図１に示されるように、成形装置１０は、ブロー成形金型１３、駆動機構８０、パイプ保持機構３０、加熱機構５０、水循環機構７２、及び制御部７０によって本体部Ｍが構成されている。また、平面視において本体部Ｍを挟むように一対の気体供給機構４０，４０、及び一対のフランジ調整機構９０，９０が設けられる。気体供給機構４０，４０に接続される気体供給部６０は、本体部Ｍ等と離間して配置されている。気体供給部６０と本体部Ｍとの間には、壁が設けられてもよい。

以下では説明のため、平面視において互いに直交する方向をそれぞれ方向Ｘ及び方向Ｙとし、便宜上方向Ｘを左右方向とし、方向Ｙを前後方向とする。また、方向Ｘ及び方向Ｙに直交する方向を方向Ｚとし、便宜上方向Ｚを上下方向とする。図１に示されるように、平面視において、一対の気体供給機構４０，４０は成形装置１０を挟んで方向Ｘに沿って配置されており、一対のフランジ調整機構９０，９０は、成形装置１０を挟んで方向Ｙに沿って配置されている。金属パイプ材料１４は、その軸方向が方向Ｘに沿うように本体部Ｍ内に配置される。したがって、方向Ｙ及び方向Ｚは、金属パイプ材料１４及び金属パイプ１００，１０１の軸方向に交差する方向とも呼称できる。本実施形態では、方向Ｙを交差方向とも呼称する。

図２に示されるように、ブロー成形金型１３の一方である下型１１は、基台１５に固定されている。下型１１は、大きな鋼鉄製ブロックで構成され、その上面に矩形状のキャビティ面１６を備える。下型１１には冷却水通路１９が形成され、略中央に下から差し込まれた熱電対２１を備えている。この熱電対２１はスプリング２２により上下移動自在に支持されている。更に、下型１１の左右端近傍にはスペース１１ａが設けられており、当該スペース１１ａ内には、パイプ保持機構３０の可動部である後述する電極１７，１８（下側の電極）等が、アクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に配置されている。下型１１と下側の電極１７との間及び下側の電極１７の下部、並びに下型１１と下側の電極１８との間及び下側の電極１８の下部には、通電を防ぐための絶縁材Ｉ１がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材Ｉ１は、下側の電極１７，１８と同様にアクチュエータによって固定されている。

下型の電極１７，１８は、金属パイプ材料１４を上型１２と下型１１との間で昇降可能に支えることができる。また、熱電対２１は測温手段の一例を示したに過ぎず、輻射温度計又は光温度計のような非接触型温度センサであってもよい。なお、通電時間と温度との相関が得られれば、測温手段は省いて構成することも十分可能である。

ブロー成形金型１３の他方である上型１２は、駆動機構８０を構成する後述のスライド８２に固定されている。上型１２は、大きな鋼鉄製ブロックで構成され、内部に冷却水通路２５が形成されると共に、その下面に矩形状のキャビティ面２４を備える。このキャビティ面２４は、下型１１のキャビティ面１６に対向する位置に設けられる。上型１２の左右端近傍には、下型１１と同様に、スペース１２ａが設けられており、当該スペース１２ａ内には、パイプ保持機構３０の可動部である後述する電極１７，１８（上側の電極）等が、アクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に配置されている。上型１２と上側の電極１７との間及び上側の電極１７の上部、並びに上型１２と上側の電極１８との間及び上側の電極１８の上部には、通電を防ぐための絶縁材Ｉ２がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材Ｉ２は、上側の電極１７，１８と同様にアクチュエータによって固定されている。

パイプ保持機構３０の右側部分において、電極１８，１８が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝１８ａが形成されていて（図３（ｃ）参照）、当該凹溝１８ａの部分に丁度金属パイプ材料１４が嵌り込むように載置可能とされている。パイプ保持機構３０の右側部分において、絶縁材Ｉ１，Ｉ２が互いに対向する露出面には、上記凹溝１８ａと同様に、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝（図示しない）が形成されている。また、各電極１８の正面（金型の外側方向の面）には、凹溝１８ａに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面１８ｂが形成されている。よって、パイプ保持機構３０の右側部分で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の右側端部の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。

パイプ保持機構３０の左側部分において、電極１７，１７が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａが形成されていて（図３（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａの部分に丁度金属パイプ材料１４が嵌り込むように載置可能とされている。パイプ保持機構３０の左側部分において、絶縁材Ｉ１，Ｉ２が互いに対向する露出面には、上記凹溝１８ａと同様に、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝（図示しない）が形成されている。また、各電極１７の正面（金型の外側方向の面）には、凹溝１７ａに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面１７ｂが形成されている。よって、パイプ保持機構３０の左側部分で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の左側端部の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。

一対の気体供給機構４０の各々は、シリンダユニット４２と、シリンダユニット４２の作動に合わせて進退動するシリンダロッド４３と、シリンダロッド４３におけるパイプ保持機構３０側の先端に連結されたシール部材４４とを有する。シリンダユニット４２はブロック４１を介して基台１５上に載置固定されている。各シール部材４４の先端には先細となるようにテーパー面４５が形成されている。一方のテーパー面４５は、各電極１８のテーパー凹面１８ｂに丁度嵌合当接することができる形状に構成されている（図３（ｂ）参照）。同様に、他方のテーパー面４５は、各電極１７のテーパー凹面１７ｂに丁度嵌合当接することができる形状に構成されている。シール部材４４には、シリンダユニット４２側から先端に向かって延在し、詳しくは図３（ａ），（ｂ）に示されるように、気体供給部６０から供給された高圧ガスが流れるガス通路４６が設けられている。このガス通路４６は、成形装置１０内に載置された金属パイプ材料１４の内部に連通し得る。

気体供給部６０は、ガス源６１と、このガス源６１によって供給されたガスを溜めるアキュムレータ６２と、このアキュムレータ６２から気体供給機構４０のシリンダユニット４２まで延びている第１チューブ６３と、この第１チューブ６３に介設されている圧力制御弁６４及び切替弁６５と、アキュムレータ６２からシール部材４４内に形成されたガス通路４６まで延びている第２チューブ６７と、この第２チューブ６７に介設されている圧力制御弁６８及び逆止弁６９とからなる。圧力制御弁６４は、シール部材４４の金属パイプ材料１４に対する押力に適応した作動圧力のガスをシリンダユニット４２に供給する役割を果たす。逆止弁６９は、第２チューブ６７内で高圧ガスが逆流することを防止する役割を果たす。なお、第２チューブ６７には特定の気体を通過させるフィルター、又は特定の気体を通過させないフィルターが設けられてもよい。例えば、窒素のみを通過させるフィルター、又は酸素等の金属を酸化させるガスを通過させないフィルターが第２チューブ６７に設けられることにより、金属パイプ１００，１０１のスケールの発生が抑制される。

圧力制御弁６４は、シール部材４４側から要求される押力に適応した作動圧力の高圧ガスをシリンダユニット４２に供給する役割を果たす。圧力制御弁６８は、ガス通路４６を介して所望の圧力を有する高圧ガスを金属パイプ材料１４に供給する役割を果たす。圧力制御弁６４，６８、切替弁６５、及び逆止弁６９等は、制御部７０によって制御される。

加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１からそれぞれ延びて各電極１７，１８に接続している導線５２と、この導線５２に介設したスイッチ５３とを有してなる。

駆動機構８０は、上型１２を固定するスライド８２と、上記スライド８２を移動させるための駆動力を発生する駆動部８１と、上記駆動部８１に対する流体量を制御するサーボモータ８３とを備えている。駆動部８１は、加圧シリンダ２６を駆動させる流体（加圧シリンダ２６として油圧シリンダを採用する場合は動作油）を当該加圧シリンダ２６へ供給する流体供給部によって構成されている。駆動部８１及びサーボモータ８３の駆動により、スライド８２は、上型１２及び下型１１同士が合わせられるように上型１２を移動させる。スライド８２は、加圧シリンダ２６によって吊られる構成とされ、ガイドシリンダ２７によって横振れしないようにガイドされている。

なお、駆動部８１は、上述のように加圧シリンダ２６を介してスライド８２に駆動力を付与するものに限られず、例えば、スライド８２に駆動部を機械的に接続させてサーボモータ８３が発生する駆動力を直接的に又は間接的にスライド８２へ付与するものであってもよい。例えば、偏心軸（又は偏心クランク）と、偏心軸を回転させる回転力を付与する駆動源（例えば、サーボモータ及び減速機等）と、偏心軸の回転運動を直線運動に変換してスライドを移動させる変換部（例えば、コネクティングロッド又は偏心スリーブ等）と、を有する駆動機構を採用してもよい。なお、本実施形態では、駆動部８１がサーボモータ８３を備えていなくともよい。

図４は、図２のIV-IV線に沿った断面図であり、ブロー成形金型１３を側面方向から見た概略断面図である。図４に示されるように、下型１１の上面にはキャビティ面１６が形成され、上型１２の下面には下型１１のキャビティ面１６と対向するキャビティ面２４が形成されている。これらのキャビティ面１６，２４が組み合わされることによって矩形状の空間であるメインキャビティ部（第１のキャビティ部）ＭＣが形成される。また、下型１１と上型１２との間には、メインキャビティ部ＭＣと連通するようにサブキャビティ部（第２のキャビティ部）ＳＣが形成される。サブキャビティ部ＳＣは、方向Ｙにおいてメインキャビティ部ＭＣの両側に形成される。

サブキャビティ部ＳＣ内には、金属パイプ１００のフランジ部１００ｂの長さを調整するためのフランジ調整部材９１，９２が配置されている。フランジ調整部材９１，９２は、方向Ｙに沿って対向する金属製、合金製又はセラミックス製の板状部材である。フランジ調整部材９１，９２は、方向Ｘに沿った辺が最も長い略直方体形状を有する。フランジ調整部材９１，９２の方向Ｘに沿った長さは、例えば金属パイプ材料１４の長さと同程度、もしくは金属パイプ材料１４の長さ未満に設定される。また、フランジ調整部材９１，９２の上下方向の厚さ（方向Ｚに沿った厚さ）は、金属パイプ材料１４の径より小さくなっている。

フランジ調整部材９１は、棒状のロッド９３を介して一方のフランジ調整機構９０に取り付けられており、メインキャビティ部ＭＣの前側のサブキャビティ部ＳＣ内に位置し得る。本実施形態では、フランジ調整部材９１のロッド９３側の面９１ａは、下型１１及び上型１２のロッド９３側の面と面一又は略面一になっているが、これに限られない。フランジ調整部材９１は、一方のフランジ調整機構９０内に設けられるアクチュエータ（図示しない）等によって方向Ｙに沿って進退可能になっている。図４ではフランジ調整部材９１はサブキャビティ部ＳＣ内に配置されており、この際のフランジ調整部材９１とメインキャビティ部ＭＣとの方向Ｙに沿った距離は、最終的に成形されるフランジ部１０１ｂの長さよりも短くなるように調整される。なお、フランジ調整部材９１はサブキャビティ部ＳＣ外へ退避可能である。すなわち、フランジ調整部材９１は、方向Ｙにおいてサブキャビティ部ＳＣよりも前側へ移動可能である。

フランジ調整部材９２は、棒状のロッド９４を介して他方のフランジ調整機構９０に取り付けられており、メインキャビティ部ＭＣの後側のサブキャビティ部ＳＣ内に位置し得る。本実施形態では、フランジ調整部材９２のロッド９４側の面９２ａは、下型１１及び上型１２のロッド９４側の面と面一又は略面一になっているが、これに限られない。フランジ調整部材９２は、他方のフランジ調整機構９０内に設けられるアクチュエータ（図示しない）等によって方向Ｙに沿って進退可能になっている。フランジ調整部材９２がサブキャビティ部ＳＣ内に配置される場合、フランジ調整部材９２とメインキャビティ部ＭＣとの方向Ｙに沿った距離は、最終的に成形されるフランジ部１０１ｂの長さよりも短くなるように調整される。なお、フランジ調整部材９２は、フランジ調整部材９１と同様にサブキャビティ部ＳＣ外へ退避可能である。すなわち、フランジ調整部材９２は、方向Ｙにおいてサブキャビティ部ＳＣよりも後側へ移動可能である。

制御部７０は、一対の気体供給機構４０，４０及び気体供給部６０を制御することによって、金属パイプ材料１４内に高圧ガスを供給することができる。この高圧ガスの供給を制御することによって、制御部７０は、金属パイプ材料１４の仮成形及び成形を制御できる。ここで高圧ガスの供給の制御とは、高圧ガスの圧力、高圧ガスの供給時間又は供給量、及び高圧ガスの供給タイミングを制御することである。制御部７０は、上記加熱機構５０を制御することによって、金属パイプ材料１４を焼入れ温度（ＡＣ３変態点温度以上）まで加熱することができる。制御部７０は、駆動部８１のサーボモータ８３を制御することによって、加圧シリンダ２６へ供給する流体の量を制御することにより、スライド８２の移動を制御することができる。また、制御部７０は、図２に示す（Ａ）から情報が伝達されることによって、熱電対２１から温度情報を取得し、加圧シリンダ２６及びスイッチ５３等を制御する。

また、制御部７０は、一対のフランジ調整機構９０を制御することによって、ブロー成形金型１３によって形成されるサブキャビティ部ＳＣにフランジ調整部材９１，９２を進入させること、及びサブキャビティ部ＳＣからフランジ調整部材９１，９２を退避させることができる。

水循環機構７２は、水を溜める水槽７３と、この水槽７３に溜まっている水を汲み上げ、加圧して下型１１の冷却水通路１９及び上型１２の冷却水通路２５へ送る水ポンプ７４と、配管７５とからなる。省略したが、水温を下げるクーリングタワーや水を浄化する濾過器を配管７５に介在させることは差し支えない。

〈成形装置を用いた金属パイプの成形方法〉
次に、成形装置１を用いた金属パイプの成形方法について説明する。まず、図５（ａ），（ｂ）及び図６を用いながら、金属パイプ材料１４の成形方法の概略を説明する。図５（ａ），（ｂ）は材料としての金属パイプ材料１４を投入するパイプ投入工程から、金属パイプ材料１４に通電して加熱する通電加熱工程までを示す。最初に焼入れ可能な鋼種の金属パイプ材料１４を準備する。本実施形態では、鋼鉄製の金属パイプ材料を準備する。図５（ａ）に示すように、この金属パイプ材料１４を、例えばロボットアーム等を用いて、下型１１側に備わる電極１７，１８上に載置（投入）する。電極１７には凹溝１７ａが形成されており、電極１８には凹溝１８ａが形成されているので、当該凹溝１７ａ，１８ａによって金属パイプ材料１４が位置決めされる。

次に、制御部７０は、パイプ保持機構３０を制御することによって、当該パイプ保持機構３０に金属パイプ材料１４を保持させる。具体的には、図５（ｂ）のように、各電極１７,１８を進退動可能としているアクチュエータ（図示しない）を作動させ、各上下に位置する電極１７，１８を接近・当接させる。この当接によって、金属パイプ材料１４の両方の端部は、上下から電極１７，１８によって挟持される。また、この挟持は各電極１７に形成される凹溝１７ａ、各電極１８に形成される凹溝１８ａ、及び絶縁材Ｉ１，Ｉ２に設けられる凹溝の存在によって、金属パイプ材料１４の全周に渡って密着するような態様で挟持されることとなる。ただし、金属パイプ材料１４の全周に渡って密着する構成に限られず、金属パイプ材料１４の周方向における一部に各電極１７，１８が当接するような構成であってもよい。

続いて、図５（ｂ）に示されるように、制御部７０は、加熱機構５０を制御することによって、金属パイプ材料１４を加熱する。具体的には、制御部７０は、加熱機構５０のスイッチ５３をＯＮにする。そうすると、電源５１から電力が、金属パイプ材料１４を挟持する各電極１７，１８に供給され、金属パイプ材料１４に存在する抵抗により、金属パイプ材料１４自体が発熱する（ジュール熱）。この時、熱電対２１の測定値が常に監視され、この結果に基づいて通電が制御される。

図６は、成形装置によるブロー成形工程の概要とその後の流れを示している。図６に示されるように、加熱後の金属パイプ材料１４に対してブロー成形金型１３を閉じるように移動させ、金属パイプ材料１４を当該ブロー成形金型１３のメインキャビティ部ＭＣ内に配置する。このブロー成形金型１３の移動の前に、フランジ調整部材９１，９２をサブキャビティ部ＳＣ内に移動させておく（詳細については後述する）。その後、気体供給機構４０のシリンダユニット４２を作動させることによってシール部材４４で金属パイプ材料１４の両端をシールする（図３も併せて参照）。これにより、ブロー成形金型１３、フランジ調整部材９１，９２、及びシール部材４４によって、金属パイプ材料１４を密閉する。金属パイプ材料１４の密閉完了後、ガスを金属パイプ材料１４内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料１４をキャビティの形状に沿うように仮成形する。仮成形後、制御部７０の制御によりフランジ調整部材９１，９２をサブキャビティ部ＳＣから退避させる。フランジ調整部材９１，９２の退避後、ブロー成形金型１３を閉じて再びガスを供給することにより、金属パイプ１００の成形（本成形）を行う。

金属パイプ材料１４は高温（９５０℃前後）に加熱されて軟化しているので、金属パイプ材料１４内に供給されたガスは、熱膨張する。このため、例えば供給するガスを圧縮空気とし、９５０℃の金属パイプ材料１４を熱膨張した圧縮空気によって容易に膨張させ、金属パイプ１００，１０１を得ることができる。

ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料１４の外周面が下型１１のキャビティ面１６に接触して急冷されると同時に、上型１２のキャビティ面２４に接触して急冷（上型１２と下型１１は熱容量が大きく且つ低温に管理されているため、金属パイプ材料１４が接触すればパイプ表面の熱が一気に金型側へと奪われる。）されて焼き入れが行われる。このような冷却法は、金型接触冷却又は金型冷却と呼ばれる。急冷された直後はオーステナイトがマルテンサイトに変態する（以下、オーステナイトがマルテンサイトに変態することをマルテンサイト変態とする）。冷却の後半は冷却速度が小さくなったので、復熱によりマルテンサイトが別の組織（トルースタイト、ソルバイトなど）に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。また、本実施形態においては、金型冷却に代えて、あるいは金型冷却に加えて、冷却媒体を金属パイプ１０１に供給することによって冷却が行われてもよい。例えば、マルテンサイト変態が始まる温度までは金型（上型１２及び下型１１）に金属パイプ材料１４を接触させて冷却を行い、その後型開きすると共に冷却媒体（冷却用気体）を金属パイプ材料１４へ吹き付けることにより、マルテンサイト変態を発生させてもよい。

次に、図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ），（ｂ）を参照して、上型１２及び下型１１による具体的な成形の様子の一例について詳細に説明する。図７（ａ）に示されるように、金属パイプ材料１４を上型１２と下型１１との間であって、キャビティ面１６上に保持する。そして、制御部７０の制御（第１の制御）により、フランジ調整部材９１，９２をサブキャビティ部ＳＣ内に進入させるように方向Ｙに沿って移動させる。フランジ調整部材９１，９２の移動後、駆動機構８０によって上型１２を下型１１に近づけるように移動させ、上型１２とフランジ調整部材９１，９２とを接触させる。これにより、図７（ｂ）に示されるように、方向Ｘから見て下型１１、上型１２、及びフランジ調整部材９１，９２によって金属パイプ材料１４を密閉する。金属パイプ材料１４が密閉される空間は、メインキャビティ部ＭＣと、フランジ調整部材９１，９２によって狭められたサブキャビティ部ＳＣとによって形成される。

次に、制御部７０の制御（第２の制御）により、気体供給機構４０及び気体供給部６０によって金属パイプ材料１４の内部にガスが注入される。加熱機構５０による加熱により軟化し、且つ、高圧ガスが注入された金属パイプ材料１４は、図７（ｃ）に示されるように、メインキャビティ部ＭＣ内で膨張すると共に、当該メインキャビティ部ＭＣに連通するサブキャビティ部ＳＣ内に入り込んで膨張する。これにより、金属パイプ材料１４は仮成形され、金属パイプ１００になる。メインキャビティ部ＭＣに金属パイプ１００のパイプ部１００ａが仮成形されると共に、サブキャビティ部ＳＣに金属パイプ１００のフランジ部１００ｂが仮成形される。仮成形されたフランジ部１００ｂの方向Ｙに沿った長さは、サブキャビティ部ＳＣ内におけるフランジ調整部材９１，９２の位置によって調整される。具体的には、方向Ｙにおいてメインキャビティ部ＭＣとフランジ調整部材９１，９２との間の距離が小さくなるにしたがって、フランジ部１００ｂの方向Ｙに沿った長さが小さくなる。また、方向Ｙにおいてメインキャビティ部ＭＣとフランジ調整部材９１，９２との間の距離が大きくなるにしたがって、フランジ部１００ｂの方向Ｙに沿った長さが大きくなる。

図７（ｃ）に示される例では、メインキャビティ部ＭＣは断面矩形状に構成されているため、金属パイプ材料１４は当該形状に合わせてブロー成形されることにより、パイプ部１００ａは矩形筒状に仮成形される。ただし、メインキャビティ部ＭＣの形状は特に限定されず、所望の形状に合わせて断面円形、断面楕円形、断面多角形等あらゆる形状を採用してもよい。

次に、図８（ａ）に示されるように、制御部７０による制御（第３の制御）により、サブキャビティ部ＳＣ内からフランジ調整部材９１，９２を退避させる。これにより、上型１２をさらに下型１１側へ移動させることが可能になる。この際、パイプ部１００ａ及びフランジ部１００ｂの形状が変化しないように気体供給部６０によるガスの供給を一時停止する。

次に、図８（ｂ）に示されるように、制御部７０による制御（第４の制御）により、駆動機構８０によって上型１２をさらに下型１１側に移動させると共に気体供給部６０によるガスの供給を再開することにより、仮成形された金属パイプ１００を本成形する。この本成形では、下型１１及び上型１２によって金属パイプ１００のパイプ部１００ａ及びフランジ部１００ｂを押しつぶし、パイプ部１０１ａ及びフランジ部１０１ｂを有する金属パイプ１０１を成形する。金属パイプ１００の押しつぶしの際に、気体供給部６０によってパイプ部１００ａ内へ気体を供給することで、押しつぶされたフランジ部１０１ｂの一部がメインキャビティ部ＭＣ側に侵入することを抑制できると共に、弛み及び捩れのない金属パイプ１０１を仕上げることができる。なお、これら金属パイプ材料１４のブロー成形から金属パイプ１０１の成形完了までに至るまでの時間は、金属パイプ材料１４の種類にもよるが概ね数秒から数十秒程度で完了する。

以上説明したように、本実施形態に係る成形装置１０を用いた金属パイプ１０１の成形方法によれば、制御部７０の第１の制御及び第２の制御によって、フランジ調整部材９１，９２によって長さが調整されたフランジ部１００ｂを仮成形することができる。そして、制御部７０の第３の制御によって、フランジ調整部材９１，９２をサブキャビティ部ＳＣ内から退避させることができる。この第３の制御の後にパイプ部１００ａ及びフランジ部１００ｂの本成形を行うことにより、本成形された金属パイプ１０１においてパイプ部１０１ａの軸方向に交差する方向（つまり、方向Ｙ）のフランジ部１０１ｂの長さを良好に調整できる。加えて、本成形時にサブキャビティ部ＳＣにはフランジ調整部材９１，９２が存在しないことから、フランジ部１０１ｂの撓みを抑制できる。したがって本実施形態によれば、所望の形状のフランジ部１０１ｂ及びパイプ部１０１ａを容易に成形可能である。

また、フランジ調整部材９１，９２は、フランジ部１０１ｂの長さに沿った方向に進退する。この場合、フランジ調整部材９１，９２はブロー成形金型１３外に容易に退避できるので、フランジ調整部材９１，９２の交換等のメンテナンスが簡単になる。加えて、金属パイプ１００を本成形する際にフランジ調整部材９１，９２がブロー成形金型１３外に退避するので、高温のフランジ部１００ｂとフランジ調整部材９１，９２との接触時間は短くなる。このため、フランジ調整部材９１，９２の熱による劣化等が抑制される。加えて、サブキャビティ部ＳＣ内におけるフランジ調整部材９１，９２の位置を容易に変化できるので、フランジ部１０１ｂの方向Ｙに沿った長さを容易に調整できる。

次に、第１実施形態の変形例について図９（ａ）〜（ｃ）を用いながら説明する。本変形例では、図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、成形装置は、フランジ調整部材９１のロッド９３側の面９１ａに当接し、フランジ調整部材９１の方向Ｙへの移動を妨げる抑止部材１１１と、フランジ調整部材９２のロッド９４側の面９２ａに当接し、フランジ調整部材９２の方向Ｙへの移動を妨げる抑止部材１１２と、方向Ｙにおいて抑止部材１１１よりもロッド９３側に位置し、抑止部材１１１の方向Ｙへの移動を妨げる一対の固定部材１１３ａ，１１３ｂと、方向Ｙにおいて抑止部材１１２よりもロッド９４側に位置し、抑止部材１１１の方向Ｙへの移動を妨げる一対の固定部材１１４ａ，１１４ｂとを備える。

抑止部材１１１，１１２は、方向Ｚに沿って移動可能な金属製、合金製又はセラミックス製の略板状部材である。図９（ｃ）に示されるように、抑止部材１１１には、側面視にてＵ字型の溝１１１ａが設けられる。この溝１１１ａは、ロッド９３の数及び位置に対応して抑止部材１１１に設けられており、当該溝１１１ａにはロッド９３が挿入可能になっている。本変形例では、フランジ調整部材９１に取り付けられるロッド９３の位置及び数に対応して、２つの溝１１１ａが設けられる。抑止部材１１２には、抑止部材１１１と同様に、フランジ調整部材９１に取り付けられるロッド９３の位置及び数に対応した溝が設けられる。

一対の固定部材１１３ａ，１１３ｂは、方向Ｚにおいて互いに離間しており、フランジ調整部材９１及びロッド９３の移動を阻害しないように配置されている。方向Ｚにおいて、固定部材１１３ａは、フランジ調整部材９１よりも上型１２側に位置しており、固定部材１１３ｂは、フランジ調整部材９１よりも下型１１側に位置している。同様に、一対の固定部材１１４ａ，１１４ｂは、方向Ｚにおいて互いに離間しており、フランジ調整部材９２及びロッド９４の移動を阻害しないように配置されている。方向Ｚにおいて、固定部材１１４ａは、フランジ調整部材９２よりも上型１２側に位置しており、固定部材１１４ｂは、フランジ調整部材９２よりも下型１１側に位置している。固定部材１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂのそれぞれは平板状であるが、これに限定されず任意の形状でもよい。

以下では、本変形例の上型１２及び下型１１による具体的な成形の様子の一例について詳細に説明する。まず、図９（ａ）に示されるように、方向Ｘから見て下型１１、上型１２、及びフランジ調整部材９１，９２によって金属パイプ材料１４を密閉した後、抑止部材１１１を方向Ｚに沿って上側に移動させることにより、フランジ調整部材９１のロッド９３側の面９１ａに当接する位置に抑止部材１１１を固定する。この際にロッド９３が溝１１１ａ内に位置することにより、抑止部材１１１の移動がロッド９３によって阻害されない。同様に、抑止部材１１２を方向Ｚに沿ってロッド９４側に移動させることにより、フランジ調整部材９２のロッド９４側の面９２ａに当接する位置に抑止部材１１２を固定する。抑止部材１１１，１１２の固定後、制御部７０の第２の制御により、気体供給機構４０及び気体供給部６０によって金属パイプ材料１４の内部にガスが注入され、金属パイプ材料１４は仮成形されて金属パイプ１００になる。

次に、図９（ｂ），（ｃ）に示されるように、気体供給部６０によるガスの供給を一時停止した後、抑止部材１１１，１１２を方向Ｚに沿って下側に移動させることにより、抑止部材１１１とフランジ調整部材９１との当接を解除させると共に、抑止部材１１２とフランジ調整部材９２との当接を解除させる。そして制御部７０による制御により、サブキャビティ部ＳＣ内からフランジ調整部材９１，９２を退避させる。フランジ調整部材９１，９２を退避させた後、第１実施形態と同様に金属パイプ１００に対して本成形を行う。

上記変形例によれば、成形装置１０は、制御部７０による第２の制御中に、フランジ調整部材９１の面９１ａに当接する位置に固定される抑止部材１１１を備えると共に、フランジ調整部材９２の面９２ａに当接する位置に固定される抑止部材１１２を備える。金属パイプ材料１４の仮成形においては、金属パイプ材料１４内に供給されるガスの圧力によってフランジ調整部材９１，９２がサブキャビティ部ＳＣの外側へ向かって押されることがある。しかしながら、本変形例では、抑止部材１１１，１１２が、方向Ｙに沿ったフランジ調整部材９１，９２のサブキャビティ部ＳＣの外側への移動を抑止できる。したがって、上記変形例によれば、第１実施形態によって奏される作用効果に加えて、金属パイプ材料１４の仮成形時にフランジ調整部材９１，９２の位置がずれにくくなるので、仮成形されるフランジ部１００ｂの長さの調整精度を向上できる。

なお本変形例では、フランジ調整部材９１のロッド９３側の面９１ａは、下型１１及び上型１２のロッド９３側の面と面一になっている。これにより、面９１ａと下型１１及び上型１２のロッド９３側の面との間に段差が形成されないので、抑止部材１１１の移動が阻害されない。したがって、下型１１、上型１２、フランジ調整部材９１、及び抑止部材１１１の破損が抑制される。同様に、フランジ調整部材９２のロッド９４側の面９２ａは、下型１１及び上型１２のロッド９４側の面と面一になっている。これにより、抑止部材１１２の動きが阻害されないので、下型１１、上型１２、フランジ調整部材９２、及び抑止部材１１２の破損が抑制される。

次に、第２実施形態に係る成形装置について、図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１（ａ），（ｂ）を用いながら説明する。図１０（ａ）に示されるように、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、方向Ｚに沿って延在する孔１２ｂ，１２ｃが設けられる上型１２Ａが用いられる。孔１２ｂ，１２ｃは、方向Ｙにおいてメインキャビティ部ＭＣを挟むように設けられている。孔１２ｂとメインキャビティ部ＭＣとは、方向Ｙにおいて所定の距離離れており、孔１２ｃとメインキャビティ部ＭＣとは、方向Ｙにおいて所定の距離離れている。孔１２ｂ内にはフランジ調整部材１９１が収容されており、孔１２ｃ内にはフランジ調整部材１９２が収容されている。換言すれば、フランジ調整部材１９１，１９２は、上型１２Ａ内に収容可能に設けられる。

フランジ調整部材１９１，１９２は、サブキャビティ部ＳＣ内に進退可能に方向Ｚに沿って移動する金属製又は合金製の部材であり、例えばピストンである。フランジ調整部材１９１，１９２は、方向Ｘに沿って延びる略直方体の板状部材である。フランジ調整部材１９１，１９２の方向Ｘに沿った長さは、金属パイプ材料１４の長さよりも短く、上型１２Ａの方向Ｘに沿った長さ以下である。フランジ調整部材１９１の上端部及びフランジ調整部材１９２の上端部は、図示しないフランジ調整機構に取り付けられている。フランジ調整部材１９１，１９２は、当該フランジ調整機構によってサブキャビティ部ＳＣ内に進入するように移動すると共に、サブキャビティ部ＳＣ内から退避するように移動する。第２実施形態に係るフランジ調整機構は、例えばスライド８２（図２参照）の上部等の本体部Ｍ内に設けられる（図１参照）。したがって、第２実施形態では、本体部Ｍは方向Ｙにおいてフランジ調整機構に挟まれない。

以下では、第２実施形態の上型１２Ａ及び下型１１による具体的な成形の様子の一例について詳細に説明する。まず、図１０（ａ）に示されるように、金属パイプ材料１４をメインキャビティ部ＭＣのキャビティ面１６上に保持する。次に、図１０（ｂ）に示されるように、方向Ｚにおいて上型１２Ａを下型１１側に接近させると共に、フランジ調整部材１９１，１９２を方向Ｚに沿ってサブキャビティ部ＳＣ内に進入させて下型１１に当接させる。これにより、方向Ｘから見て下型１１、上型１２、及びフランジ調整部材１９１，１９２によって金属パイプ材料１４を密閉する。

次に、図１０（ｃ）に示されるように、金属パイプ材料１４内にガスを注入し、パイプ部１００ａ及びフランジ部１００ｂを有する金属パイプ１００を仮成形する。金属パイプ１００の仮成形後、図１１（ａ）に示されるように、フランジ調整部材１９１，１９２を、サブキャビティ部ＳＣ内から孔１２ｂ，１２ｃ内にそれぞれ退避させる。そして、上型１２Ａをさらに下型１１側に移動させると共に気体供給部６０によるガスの供給を再開する。これにより、図１１（ｂ）に示されるように、仮成形された金属パイプ１００から、パイプ部１０１ａ及びフランジ部１０１ｂを有する金属パイプ１０１を本成形する。

第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏し得る。また、第２実施形態におけるフランジ調整部材１９１，１９２は、上型１２Ａに収容可能に設けられ、方向Ｚに沿って進退する。この場合、第１実施形態と比較して、サブキャビティ部ＳＣ内を方向Ｙに沿って移動するフランジ調整部材９１，９２と、方向Ｙにおいて本体部Ｍを挟むと共にフランジ調整部材９１，９２を駆動させるためのフランジ調整機構９０，９０を設ける必要がない。換言すれば、金属パイプ１００の仮成形後に、方向Ｙに沿ったサブキャビティ部ＳＣの外側にフランジ調整部材１９１，１９２を配置しなくてもよい。このため、第２実施形態では第１実施形態と異なり、金属パイプ材料１４の成形装置１０内への投入と、パイプ部１０１ａ及びフランジ部１０１ｂを有する金属パイプ１０１の成形装置１０からの取り出しとが、フランジ調整部材９１，９２及びフランジ調整機構９０，９０によって阻害されない。

次に、第３実施形態に係る成形装置について、図１２（ａ）〜（ｃ）及び図１３（ａ），（ｂ）を用いながら説明する。図１２（ａ）に示されるように、第３実施形態では、第１実施形態と異なり下型１１Ａには、方向Ｚに沿って延在する孔１１ｂ及び孔１１ｂの上端に連通する凹部１１ｃと、方向Ｚに沿って延在する孔１１ｄ及び孔１１ｄの上端に連通する凹部１１ｅとが設けられる。

孔１１ｂの方向Ｚに沿った中心軸と凹部１１ｃの方向Ｚに沿った中心軸とは互いに重なっており、孔１１ｂの方向Ｙに沿った幅は、凹部１１ｃの方向Ｙに沿った幅よりも小さい。同様に、孔１１ｄの方向Ｚに沿った中心軸と凹部１１ｅの方向Ｚに沿った中心軸とは互いに重なっており、孔１１ｄの方向Ｙに沿った幅は、凹部１１ｅの方向Ｙに沿った幅よりも小さい。

凹部１１ｃ，１１ｅは、方向Ｙにおいてメインキャビティ部ＭＣを挟むように設けられており、方向Ｘに沿って延在している。凹部１１ｃとメインキャビティ部ＭＣとは、方向Ｙにおいて所定の距離離れており、凹部１１ｅとメインキャビティ部ＭＣとは、方向Ｙにおいて所定の距離離れている。孔１１ｂ及び凹部１１ｃ内にはフランジ調整部材２９１が収容されており、孔１１ｄ及び凹部１１ｅ内にはフランジ調整部材２９２が収容されている。換言すれば、フランジ調整部材２９１，２９２は、下型１１Ａ内に収容可能に設けられる。

フランジ調整部材２９１，２９２は、サブキャビティ部ＳＣ内に進退可能に方向Ｚに沿って移動する金属製又は合金製の柱状部材であり、例えばピストンである。フランジ調整部材２９１の下端部及びフランジ調整部材２９２の下端部は、図示しないフランジ調整機構に取り付けられている。フランジ調整部材２９１，２９２は、当該フランジ調整機構によってサブキャビティ部ＳＣ内に進入するように移動すると共に、サブキャビティ部ＳＣ内から退避するように移動する。第３実施形態に係るフランジ調整機構は、第２実施形態と同様に成形装置１０の本体部Ｍ内に設けられる（図１参照）。

フランジ調整部材２９１は、基部２９１ａと、基部２９１ａよりも上型１２側の先端部２９１ｂを有する。基部２９１ａ及び先端部２９１ｂは、方向Ｘに沿って延びる略直方体の板状部材であり、方向Ｘに沿った長さは、金属パイプ材料１４の長さよりも短く、下型１１Ａの方向Ｘに沿った長さ以下である。先端部２９１ｂの方向Ｙに沿った幅は基部２９１ａの方向Ｙに沿った幅よりも大きい。また、基部２９１ａの幅は孔１１ｂの幅未満であり、先端部２９１ｂの幅は凹部１１ｃの幅と略同一である。先端部２９１ｂは、フランジ調整部材２９１が下型１１Ａ側に退避する際に凹部１１ｃに隙間なく収容される。なお、基部２９１ａの一部には空洞が形成されてもよい。また、基部２９１ａは、複数の柱状部材から構成されてもよい。

フランジ調整部材２９２は、基部２９２ａと、基部２９２ａよりも上型１２側の先端部２９２ｂを有する。基部２９２ａ及び先端部２９２ｂは、方向Ｘに沿って延びる略直方体の板状部材であり、方向Ｘに沿った長さは、例えば金属パイプ材料１４の長さと同程度である。先端部２９２ｂの方向Ｙに沿った幅は基部２９２ａの方向Ｙに沿った幅よりも大きい。また、基部２９２ａの幅は孔１１ｄの幅未満であり、先端部２９２ｂの幅は凹部１１ｅの幅と略同一である。先端部２９２ｂは、フランジ調整部材２９２が下型１１Ａ側に退避する際に凹部１１ｅに隙間なく収容される。なお、基部２９２ａの一部には空洞が形成されてもよい。また、基部２９２ａは、複数の柱状部材から構成されてもよい。

以下では、第３実施形態の上型１２及び下型１１Ａによる具体的な成形の様子の一例について詳細に説明する。まず、図１２（ａ）に示されるように、金属パイプ材料１４をメインキャビティ部ＭＣのキャビティ面１６上に保持する。また、フランジ調整部材２９１，２９２を方向Ｚに沿ってサブキャビティ部ＳＣ内に進入させる。この際、先端部２９１ｂ，２９２ｂのみをサブキャビティ部ＳＣ内に進入させる。

次に、図１２（ｂ）に示されるように、方向Ｚにおいて上型１２を下型１１Ａ側に接近させて、上型１２を先端部２９１ｂ，２９２ｂに当接させる。これにより、方向Ｘから見て下型１１、上型１２、フランジ調整部材２９１の先端部２９１ｂ、及びフランジ調整部材２９２の先端部２９２ｂによって金属パイプ材料１４を密閉する。

次に、図１２（ｃ）に示されるように、金属パイプ材料１４内にガスを注入し、パイプ部１００ａ及びフランジ部１００ｂを有する金属パイプ１００を仮成形する。金属パイプ１００の仮成形後、図１３（ａ）に示されるように、フランジ調整部材２９１，２９２を、サブキャビティ部ＳＣ内から孔１１ｂ，１１ｃ内にそれぞれ退避させ、先端部２９１ｂを凹部１１ｃ内に収容させると共に先端部２９２ｂを凹部１１ｅ内に収容させる。そして、上型１２をさらに下型１１Ａ側に移動させると共に気体供給部６０によるガスの供給を再開する。これにより、図１３（ｂ）に示されるように、仮成形された金属パイプ１００を本成形し、パイプ部１０１ａ及びフランジ部１０１ｂを有する金属パイプ１０１を成形する。

第３実施形態によっても、第２実施形態と同様の作用効果を奏し得る。また、第３実施形態においては、先端部２９１ｂの方向Ｙに沿った幅が孔１１ｂの方向Ｙに沿った幅よりも大きく、先端部２９２ｂの方向Ｙに沿った幅が孔１１ｄの方向Ｙに沿った幅よりも大きい。これにより、フランジ調整部材２９１，２９２が下型１１Ａ内に退避したとき、先端部２９１ｂが凹部１１ｃに引っ掛かると共に先端部２９２ｂが凹部１１ｅに引っ掛かる。これにより、フランジ調整部材２９１が下型１１Ａ内に収容される場合、先端部２９１ｂ及び凹部１１ｃによってフランジ調整部材２９１の位置決めが可能になる。同様に、フランジ調整部材２９２が下型１１Ａ内に収容される場合、先端部２９２ｂ及び凹部１１ｅによってフランジ調整部材２９２の位置決めが可能になる。したがって、先端部２９１ｂ，２９２ｂ及び凹部１１ｃ，１１ｅの形状を定めることにより、退避時のフランジ調整部材２９１，２９２の位置調整が容易になる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例に何ら限定されるものではない。上記実施形態及び変形例における成形装置１０は加熱機構５０を必ずしも有していなくてもよく、金属パイプ材料１４はすでに加熱されていてもよい。

また、上記実施形態及び変形例に係る駆動機構８０は、上型のみを移動させているが、上型に加えて、または上型に代えて下型が移動するものであってもよい。下型が移動する場合、当該下型は基台に固定されず、駆動機構のスライドに取り付けられる。

また、上記実施形態及び変形例に係る金属パイプ１０１は、その片側のみにフランジ部１０１ｂを有していてもよい。この場合、上型１２及び下型１１によって形成されるサブキャビティ部は一つとなり、フランジ調整部材も一つとなる。

また、上記実施形態及び変形例に係る金属パイプ１０１のフランジ部１０１ｂは、金属パイプ１０１の一部のみに成形されてもよい。この場合、各フランジ調整部材のメインキャビティ側の面は、フランジ部が成形される箇所に対応して方向Ｙに沿って窪んでもよい。また、上記面にて窪んでいない領域は、金属パイプ材料の仮成形時にメインキャビティ部ＭＣを画成する面の一部になってよい。このようなフランジ調整部材を用いることにより、金属パイプ材料の仮成形時にメインキャビティ部ＭＣの密閉性を維持すると共に、所望の領域のみにフランジ部を成形できる。

また、第１実施形態においてフランジ調整部材９１，９２は略直方体形状であるが、これに限られない。例えば、フランジ調整部材のメインキャビティ部ＭＣに対向する面が、当該メインキャビティ部ＭＣを密閉する形状である限り、フランジ調整部材の形状は限定されない。例えば、フランジ調整部材は平面視にて三角形状でもよいし、半円状であってもよい。

また、第１実施形態において、上型１２の移動によって上型１２とフランジ調整部材９１，９２とを接触させているが、これに限られない。例えば、上型１２とフランジ調整部材９１，９２との間に僅かな隙間が設けられるように、上型１２を下型１１に近づけてもよい。

また、第１実施形態の変形例において、固定部材１１３ａ，１１３ｂは互いに一体化してもよく、固定部材１１４ａ，１１４ｂは互いに一体化してもよい。この場合、一体化された固定部材１１３ａ，１１３ｂには、フランジ調整部材９１及びロッド９３が挿通可能な開口部が設けられる。同様に、一体化された固定部材１１４ａ，１１４ｂには、フランジ調整部材９２及びロッド９４が挿通可能な開口部が設けられる。本変形例において、固定部材１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂは、必ずしも設けられなくともよい。

また、第２実施形態においてフランジ調整部材１９１，１９２は上型１２Ａ側に設けられることに代え、下型１１側に設けられてもよい。また、第２実施形態において、フランジ調整部材１９１，１９２は上型１２Ａ側及び下型１１側の両方に設けられてもよい。

また、第３実施形態においてフランジ調整部材２９１，２９２は下型１１Ａ側に設けられることに代え、上型１２側に設けられてもよい。また、第３実施形態において、フランジ調整部材２９１，２９２は上型１２側及び下型１１Ａ側の両方に設けられてもよい。

また、上型１２及び下型１１の間に準備される金属パイプ材料１４は、上下方向の径よりも左右方向の径の方が長い断面楕円形状を有してもよい。

１０…成形装置、１１，１１Ａ…下型、１１ｃ，１１ｅ…凹部、１２，１２Ａ…上型、１３…ブロー成形金型（金型）、１４…金属パイプ材料、３０…パイプ保持機構、４０…気体供給機構、５０…加熱機構、６０…気体供給部、７０…制御部、８０…駆動機構、９１，９２，１９１，１９２，２９１，２９２…フランジ調整部材、１００，１０１…金属パイプ、１００ａ，１０１ａ…パイプ部、１００ｂ，１０１ｂ…フランジ部，２９１ａ，２９２ａ…基部、２９１ｂ，２９２ｂ…先端部、ＭＣ…メインキャビティ部、ＳＣ…サブキャビティ部。

Claims (6)

1. パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプを成形する成形装置であって、
   互いに対となる第１の金型及び第２の金型の間に保持され加熱された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、
   前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方を、金型同士が合わせられる方向に移動させる駆動機構と、
   前記第１の金型及び前記第２の金型の間に形成され、前記パイプ部を成形するための第１のキャビティ部、及び前記第１のキャビティ部と連通し前記フランジ部を成形するための第２のキャビティ部と、
   前記第２のキャビティ部内に進入可能かつ前記第２のキャビティ部内から退避可能であり、前記パイプ部の軸方向に交差する方向である交差方向の前記フランジ部の長さを調整するフランジ調整部材と、
   前記気体供給部の気体供給、前記駆動機構の駆動、及び前記フランジ調整部材の進退をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記フランジ調整部材を前記第２のキャビティ部内に進入させる第１の制御と、
   前記フランジ調整部材によって長さが調整された前記フランジ部を仮成形するため、前記気体供給部に気体を供給させる第２の制御と、
   前記フランジ調整部材を前記第２のキャビティ部内から退避させる第３の制御と、
   を前記金属パイプの成形時に順番に行う、
   成形装置。
2. 前記フランジ調整部材は、前記交差方向に進退する、請求項１に記載の成形装置。
3. 前記制御部による前記第２の制御中に前記フランジ調整部材に当接し、前記フランジ調整部材の前記交差方向への移動を妨げる抑止部材をさらに備える、請求項２に記載の成形装置。
4. 前記フランジ調整部材は、前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方に収容可能に設けられ、金型同士が合わせられる方向に進退する、請求項１に記載の成形装置。
5. 前記第１の金型が上型であり、前記第２の金型が凹部を有する下型であり、
   前記下型に収容可能に設けられる前記フランジ調整部材は、基部と、前記基部よりも前記上型側の先端部とを有し、
   前記先端部の前記交差方向の幅は、前記基部の前記交差方向の幅よりも大きく、
   前記先端部は、前記フランジ調整部材が退避する際に前記凹部に収容される、請求項４に記載の成形装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形装置を用いた金属パイプの成形方法であって、
   前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方を金型同士が合わせられる方向に移動させることによって、前記第１のキャビティ部及び前記第２のキャビティ部を前記第１の金型及び前記第２の金型の間に形成する工程と、
   前記第２のキャビティ部内に前記フランジ調整部材を進入させる工程と、
   前記第１のキャビティ部に位置する前記金属パイプ材料内に気体を供給することによって、前記第１のキャビティ部内に前記パイプ部を仮成形すると共に、前記第２のキャビティ部内に長さが調整された前記フランジ部を仮成形する工程と、
   前記フランジ調整部材を前記第２のキャビティ部内から退避させる工程と、
   前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方を、金型同士が合わせられる方向に移動させて、仮成形された前記パイプ部及び前記フランジ部を本成形する工程と、
   を備える成形方法。

Images