JP6309480B2

JP6309480B2 - 成形装置

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Publication number: JP6309480B2
Application number: JP2015072089A
Authority: JP
Inventors: 雅之雑賀; 正之石塚; 紀条上野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: CN111496061A; EP3563944A1; KR102360266B1; CA2980996C; US20180015520A1; CN107405671A; US20210101199A1; CN111496061B; WO2016159134A1; CN107405671B; EP3278900A1; CA2980996A1; KR20170132751A; JP2016190260A; EP3278900A4; EP3278900B1; US11779987B2

Description

本発明は、成形装置に関する。

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、以下の特許文献１に記載の成形装置が知られている。この特許文献１に記載の成形装置では、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た金属パイプ材料内に気体である高圧ガスを供給する気体供給部と、を備え、上型及び下型が合わさることによって、上型と下型との間に、パイプ部を成形するためのメインキャビティ部、及び、メインキャビティ部に連通しフランジ部を成形するためのサブキャビティ部が構成される。そして、この成形装置では、上型及び下型を閉じる際に金属パイプ材料内に気体を供給し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することができる。

具体的には、上型及び下型の分割面（合わせ面）は、外側から中央へ向かって階段状に形成され、上型と下型を型閉じしたときに、上型及び下型の中央の分割面同士の間に成形空間としてのメインキャビティ部が形成されると共に、上型と下型の分割面同士の間でメインキャビティ部の側方に当該メインキャビティ部に連通する成形空間としてのサブキャビティ部が形成される。このサブキャビティ部は、上型及び下型の階段状の分割面によって閉じられ、型内で閉空間となっている。

特開２０１２−０００６５４号公報

ここで、上記成形装置にあっては、前述のように、フランジ部の形状（厚み及び長さ）に対応したサブキャビティ部が型内で閉空間になっているため、高圧ガスの供給によるフランジ部の成形に際し当該フランジ部が変形する虞があり、所望の形状のフランジ部を成形できない可能性がある。

そこで、フランジ部の変形を防止すべく、成形空間であるサブキャビティ部を型外へ延ばし外部開放にすることが考えられる。しかしながら、このように外部開放にすると、材料自体の強度が低く高圧ガスにより型内で金属パイプが破裂することを想定した場合、その破片等の異物が型外に飛び出し周囲に飛散する虞がある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、型内で生じた破片等の異物が、型外の周囲に飛散することを防止できる成形装置を提供することを目的とする。

本発明による成形装置は、金属パイプ材料を膨張させ金属パイプを成形する成形装置であって、対向する面にて、金属パイプの本体部を成形するメインキャビティ部と金属パイプのフランジ部を成形するサブキャビティ部とを形成する上型及び下型と、メインキャビティ部又はサブキャビティ部から放出される異物の飛散を防ぐシールド部材と、を備え、サブキャビティ部は、金属パイプ材料の延伸方向と交差する方向に型外へ開放されるように延伸して形成され、シールド部材は、金属パイプ材料を膨張させる際に、サブキャビティ部が延伸する線上に設けられることを特徴としている。

このような成形装置によれば、上型と下型との間で金属パイプ材料を膨張成形するにあたって、メインキャビティ部又はサブキャビティ部で破片等の異物が生じた場合、金属パイプ材料の延伸方向と交差するサブキャビティ部の延伸方向外方へ向かう異物は、金属パイプ材料を膨張させる際にサブキャビティ部の延伸線上に設けられたシールド部材により、進行を遮られる。このため、メインキャビティ部又はサブキャビティ部から放出される異物が型外の周囲に飛散することを防止できる。

ここで、シールド部材は、サブキャビティ部をサブキャビティ部が延伸する方向から塞ぐことが好ましい。このような構成を採用した場合、サブキャビティ部が、サブキャビティ部の延伸方向から塞がれるため、異物が型外に出ることはなく、型外の周囲に飛散することを確実に防止できる。

また、シールド部材は、上型又は下型の側面に接して設けられると共に、上型又は下型の移動に伴い移動し、型閉じする際にサブキャビティ部をサブキャビティ部が延伸する方向から塞ぐことが好ましい。このような構成を採用した場合、型を保持する型ホルダをシールド部材として利用でき、別途シールド部材を設ける必要がない。また、シールド部材が上型の側面に接して設けられている場合、離型した状態では、シールド部材は上型と共に下型から上方に離間しているため、例えば、金属パイプ材料を下型へ挿入する場合や成形した金属パイプを下型から取り出す場合に、シールド部材が邪魔になることはない。

このように本発明によれば、型内で生じた破片等の異物が、型外の周囲に飛散することを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る成形装置を示す概略構成図である。図１のII-II線に沿うブロー成形金型及び上型、下型保持部の横断面図である。電極周辺の拡大図であって、（ａ）は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図、（ｂ）は電極にシール部材が当接した状態を示す図、（ｃ）は電極の正面図である。成形装置による製造工程を示す図であって、（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、（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。図４に続く製造行程を示す図である。ブロー成形金型及び上型ホルダの動作と金属パイプ材料の形状の変化を示す図である。図６に続く図である。図７に続く図である。本発明の第２実施形態に係る成形装置の要部を示す概略構成図である。本発明の第３実施形態に係る成形装置の要部を示す概略構成図である。

以下、本発明による成形装置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。

〈成形装置の構成〉
図１は、成形装置の概略構成図、図２は、図１のII-II線に沿うブロー成形金型及び上型、下型保持部の横断面図である。図１に示されるように、金属パイプ１００（図５参照）を成形する成形装置１０は、互いに対となる下型１１及び上型１２からなるブロー成形金型１３と、下型１１を保持するための下型保持部９１及び上型１２を保持するための上型保持部９２と、下型１１を保持した下型保持部９１及び上型１２を保持した上型保持部９２の少なくとも一方（ここでは、上型保持部９２）を移動させる駆動機構８０と、下型１１と上型１２との間で仮想線で示す金属パイプ材料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、下型１１及び上型１２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、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４内に気体供給部６０からの気体を供給するための一対の気体供給機構４０，４０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、及び上記気体供給部６０の気体供給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。

下型１１は、下型保持部９１を介して大きな基台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（上型１２との分割面）に凹部１６を備える。図１及び図２に示されるように、下型１１を保持する下型保持部９１は、上から順に、下型１１を保持する下型ホルダ９３、下型ホルダ９３を保持する下ダイホルダ９４、下ダイホルダ９４を保持する下ダイベースプレート９５を重ねて備え、この下ダイベースプレート９５が基台１５に固定される。そして、図１に示されるように、下型ホルダ９３及び下ダイホルダ９４の軸線方向長（図１の左右方向長）は、下型１１の軸線方向長とほぼ同程度の長さとなっている。

さらに、下型１１の左右端（図１における左右端）近傍には電極収納スペース１１ａが設けられ、当該電極収納スペース１１ａ内に、アクチュエータ（図示しない）によって上下に進退動可能に構成された第１電極１７及び第２電極１８を備えている。これら第１電極１７、第２電極１８の上面には、金属パイプ材料１４の下側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ，１８ａが形成されていて（図３（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ，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。また、第１，第２電極１７，１８の正面（金型の外側方向の面）は凹溝１７ａ，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１７ｂ，１８ｂが形成されている。また、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。

なお、下型１１側に位置する一対の第１，第２電極１７，１８はパイプ保持機構３０を構成しており、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。

上型１２は、その下面（下型１１との分割面）に凹部２４を備え、冷却水通路２５を内蔵した大きな鋼鉄製ブロックである。図１及び図２に示されるように、上型１２を保持する上型保持部９２は、下から順に、上型１２を保持する上型ホルダ９６、上型ホルダ９６を保持する上ダイホルダ９７、上ダイホルダ９７を保持する上ダイベースプレート９８を重ねて備え、この上ダイベースプレート９８がスライド８２に固定される。そして、図１に示されるように、上型ホルダ９６及び上ダイホルダ９７の軸線方向長（図１の左右方向長）は、上型１２の軸線方向長とほぼ同程度の長さとなっている。また、上型保持部９２が固定されたスライド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。

上型１２の左右端（図１における左右端）近傍には、下型１１と同様な電極収納スペース１２ａが設けられ、この電極収納スペース１２ａ内には、下型１１と同じく、アクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に構成された第１電極１７と第２電極１８を備えている。これら第１、第２電極１７，１８の下面には、金属パイプ材料１４の上側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ，１８ａが形成されていて（図３（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ，１８ａに丁度金属パイプ材料１４が嵌合可能とされている。また、第１，第２電極１７，１８の正面（金型の外側方向の面）は凹溝１７ａ，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１７ｂ，１８ｂが形成されている。よって、上型１２側に位置する一対の第１，第２電極１７，１８もパイプ保持機構３０を構成しており、上下一対の第１，第２電極１７，１８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。なお、可動部である第１電極１７、第２電極１８を上下動させる各アクチュエータの固定部は、下型保持部９１、上型保持部９２にそれぞれ保持・固定されている。

駆動機構８０は、上型１２及び下型１１同士が合わさるように上型１２及び上型保持部９２を移動させるスライド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。

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。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２に示されるように、下型１１の上端面及び上型１２の下端面には、いずれも段差が設けられている。具体的には、下型１１の上端面の中央には、断面矩形状の凹部１６が形成され、上型１２の下端面の中央で、下型１１の凹部１６に対向する位置には、断面矩形状の凹部２４が形成されている。

下型保持部９１を構成し下型１１を保持する下型ホルダ９３は、直方体の上端面９３ｅの中央に、断面矩形状の凹部９３ａを備えるものであり、この凹部９３ａの底面９３ｄの中央に設けられた断面矩形状の凹部９３ｃ内に、下型１１の略下半分を嵌入するようにして保持する。下型ホルダ９３の凹部９３ａを形成する両脇の各凸部９３ｂ，９３ｂと、下型ホルダ９３の底面９３ｄより上方に突出する下型１１の略上半分の側面との間には空間Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ設けられ、この空間Ｓ１，Ｓ２が、ブロー成形金型１３を型閉じした際に、上型ホルダ９６の後述する凸部９６ｂが進入する空間とされる。

上型保持部９２を構成し上型１２を保持する上型ホルダ９６は、直方体の両側において上側から下側に向けて階段状の段差を２段形成することにより、下方に向けて直方体が段階的に小さくなる段付きブロック状に構成される。この上型ホルダ９６の下端面９６ｄの中央には、断面矩形状の凹部９６ａが形成され、この凹部９６ａ内に、上型１２を収容するようにして保持する。従って、上型ホルダ９６の凹部９６ａを形成する両脇の各凸部９６ｂ，９６ｂは、その内側面が、上型１２の側面に接するようになっている。また、凸部９６ｂ，９６ｂは、上型１２の下端面より下方に所定長突出し、ブロー成形金型１３を型閉じした際に、下型ホルダ９３の空間Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ進入する部分となっている。また、ブロー成形金型１３を型閉じした際に、上型ホルダ９６の凸部９６ｂの下端面（先端面）９６ｄが、下型ホルダ９３の凹部９３ａの底面９３ｄに当接し、上型ホルダ９６の凸部９６ｂの両脇で凸部９６ｂを形成し当該凸部９６ｂの上方に位置する段差面９６ｅが、下型ホルダ９３の凸部９３ｂの上端面９３ｅに当接するようになっている。

図１に示されるように、加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１からそれぞれ延びて第１電極１７及び第２電極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。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。

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。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が形成されており、第１，第２電極１７，１８のテーパー凹面１７ｂ，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３参照）。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。

図１に示されるように、気体供給部６０は、高圧ガス源６１と、この高圧ガス源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。

制御部７０は、気体供給部６０の圧力制御弁６８を制御することにより、金属パイプ材料１４内に所望の作動圧力のガスを供給することができる。また、制御部７０は、図１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。

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。図４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。より具体的には、図４（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、（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。また、図５は、図４に続く製造行程を示す図である。

先ず、焼入れ可能な鋼種の金属パイプ材料１４を準備する。図４（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側に備わる第１，第２電極１７，１８上に載置（投入）する。第１，第２電極１７，１８には凹溝１７ａ，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（図１参照）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４（ｂ）のように、第１電極１７、第２電極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、各上下に位置する第１，第２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、上下から第１，第２電極１７，１８によって挟持される。また、この挟持は、第１，第２電極１７，１８に形成される凹溝１７ａ，１８ａ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。

続いて、図１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）。このとき、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、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）。

図６は、ブロー成形金型及び上型ホルダの動作と金属パイプ材料の形状の変化を示す図、図７は、図６に続く図、図８は、図７に続く図である。

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が型閉じされていく。このとき、下型ホルダ９３の空間Ｓ１，Ｓ２に上型ホルダ９６の凸部９６ｂ，９６ｂが進入し、下型１１の凹部１６と上型１２の凹部２４との間に、パイプ部（本体部）１００ａを形成するための隙間である略断面矩形状のメインキャビティ部ＭＣが形成されると共に、下型１１の上端面と上型１２の下端面との間でメインキャビティ部ＭＣの両脇に、メインキャビティ部ＭＣに連通しフランジ部１００ｂ，１００ｃを形成するための隙間であるサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２がそれぞれ形成される。

ここで、下型１１の上端面と上型１２の下端面との間のサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２は、型外へ開放されるように延びている一方で、このサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２は、上型ホルダ９６の凸部９６ｂ，９６ｂの内側面９６ｆにより外側から塞がれた状態となっている。この上型ホルダ９６のサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を型外から塞ぐ凸部９６ｂ，９６ｂは、型内で例えば金属パイプが破裂したときに生じる破片等の異物が、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を通り型外へ進行することを遮り放出されないように働く。従って、凸部９６ｂ，９６ｂを有する上型ホルダ９６は、シールド部材としての機能も兼ねる。

そして、この状態、すなわちブロー成形金型が完全に型閉じする前の状態で、金属パイプ材料１４が、メインキャビティ部ＭＣ内に収まり、概ね、下型１１の凹部１６の底面及び上型１２の凹部２４の底面に接触した状態から、金属パイプ材料１４内に気体供給部６０によって高圧ガスを供給し、ブロー成形を開始する。

ここで、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ることができる。

これと並行してブロー成形金型１３がさらに型閉じしていき、図７に示されるように、メインキャビティ部ＭＣ及びサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２が下型１１と上型１２との間でさらに狭められていく。

従って、金属パイプ材料１４は、メインキャビティ部ＭＣ内で凹部１６，２４に倣うように膨張すると共に、金属パイプ材料１４の一部（両側部）１４ａ，１４ｂが、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２内にそれぞれ入り込むように膨張する。

そして、図８に示されるように、ブロー成形金型１３がさらに型閉じしていき、下型ホルダ９３の凹部９３ａの底面９３ｄに、上型ホルダ９６の凸部９６ｂの下端面９６ｄが当接すると共に、下型ホルダ９３の凸部９３ｂの上端面９３ｅに、上型ホルダ９６の段差面９６ｅが当接し、且つ、下型ホルダ９３の凸部９３ｂの内側面と上型ホルダ９６の凸部９６ｂの外側面が当接し、下型ホルダ９３と上型ホルダ９６が密着した状態で、ブロー成形金型１３の型閉じが完了する。

このとき、メインキャビティ部ＭＣ及びサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２は、図７に示す状態よりさらに狭められた状態とされ、この状態で、前述したように、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２は、上型ホルダ９６の凸部９６ｂ，９６ｂの内側面９６ｆにより外側から塞がれた状態となっている。

従って、加熱により軟化し高圧ガスが供給された金属パイプ材料１４は、メインキャビティ部ＭＣにおいて、当該メインキャビティ部ＭＣの断面矩形状に合わせた断面矩形状のパイプ部１００ａとして成形されると共に、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２において、金属パイプ材料１４の一部が折り畳まれた断面長方形状のフランジ部１００ｂ，１００ｃとして形成される。

このブロー成形時にあっては、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の凹部１６に接触して急冷されると同時に、上型１２の凹部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１００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。

そして、以上のような成形方法により、図５に示されるように、パイプ部１００ａ及びフランジ部１００ｂ，１００ｃを有する金属パイプ１００を成形品として得ることができる。なお、本実施形態では、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良い。

そして、本実施形態によれば、ブロー成形金型１３内のメインキャビティ部ＭＣ及び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ＳＣ１，ＳＣ２において金属パイプ材料１４を膨張成形するにあたって、材料自体の強度が低く高圧ガスによりブロー成形金型１３内（メインキャビティ部ＳＣ又はサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２）で金属パイプが破裂し破片等の異物が生じた場合、金属パイプ材料１４の延伸方向と交差するサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸方向（図８の左右方向）外方へ向かう異物は、金属パイプ材料１４を膨張させる際のサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸線上に設けられ上型１２の側面に接するシールド部材である上型ホルダ９６の凸部９６ｂによって、進行を遮られる。このため、メインキャビティ部ＭＣ又はサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２から放出される異物が型外に出ることはなく、型外の周囲に飛散することを確実に防止できる。

また、上型ホルダ９６の凸部９６ｂは、上型１２の側面に接して設けられると共に、上型１２の移動に伴い移動しブロー成形金型１３を型閉じする際に、下型１１と上型１２との間に形成されるサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸方向から塞ぐため、上型ホルダ９６がシールド部材として機能し、別途シールド部材を設ける必要がない。また、上型ホルダ９６がシールド部材とされ、離型した状態では、上型ホルダ９６は上型１２と共に下型１１から上方に離間しているため、例えば、金属パイプ材料１４を下型１１へ挿入する場合や成形した金属パイプ１００を下型１１から取り出す場合に、上型ホルダ９６の凸部９６ｂが邪魔にならないという利点を有する。なお、このように特に効果的であるとして、凸部９６ｂを有する上型ホルダ９６をシールド部材としているが、上型ホルダ９６の凸部９６ｂをなくし、下型ホルダ９３に、下型１１の側面に接し上方に凸になる凸部を設け、型閉じの際に下型１１と上型１２との間に形成されるサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸方向から塞ぐシールド部材としても良い。

図９は、本発明の第２実施形態に係る成形装置の要部を示す概略構成図である。この第２実施形態が第１実施形態と違う点は、上型ホルダ９６に代えて、凸部９６ｂのない上型ホルダ１９６を用いると共に、下型ホルダ９３に代えて、凸部９３ｂのない下型ホルダ１９３を用いることにより、ブロー成形金型１３を型閉じする際に、型ホルダ１９３，１９６によりサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２をサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸方向から塞がない構成にする一方で、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸線上の位置で型側面から離間する位置に、シールド部材を構成する遮蔽板２００を設けた点である。

遮蔽板２００は、その軸線方向長（図９の紙面垂直方向長）が、ブロー成形金型１３の軸線方向長とほぼ同程度の長さを有し、下ダイホルダ９４に立設されて上方に延びる下側遮蔽板２０１と、上ダイホルダ９７に立設されて下方に延びる上側遮蔽板２０２と、を備える。

ブロー成形を開始する前の状態では、上型１２は下型１１から上方に大きく離間し（図２参照）、下側遮蔽板２０１の上部と上側遮蔽板２０２の下部とは、金属パイプ材料１４を横断する図示左右方向にラップしていないが、ブロー成形を開始すべく上型１２が下方に移動した図示の状態では、下側遮蔽板２０１の上部と上側遮蔽板２０２の下部とは、金属パイプ材料１４を横断する図示左右方向にラップして側面同士が当接し、この当接した状態で、上型１２が下方にさらに移動すると、上側遮蔽板２０２の下部が、下側遮蔽板２０１の上部にラップしたままさらに下方に移動するようになっている。

このような第２実施形態によれば、ブロー成形金型１３内のメインキャビティ部ＭＣ及び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ＳＣ１，ＳＣ２において金属パイプ材料１４を膨張成形するにあたって、破片等の異物が生じた場合、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸方向（図９の左右方向）外方へ向かう異物は、金属パイプ材料１４を膨張させる際のサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸線上に設けられ型側面から離間した遮蔽板２００により進行を遮られる。このため、メインキャビティ部ＭＣ又はサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２から放出される異物が型外の周囲、具体的には、遮蔽板２００より外側の領域に飛散することを防止でき、遮蔽板２００より内側の領域（運転時に作業者が進入しない領域）内での飛散に留めることができる。

図１０は、本発明の第３実施形態に係る成形装置の要部を示す概略構成図である。この第３実施形態が第２実施形態と違う点は、遮蔽板同士がラップする下側遮蔽板２０１及び上側遮蔽板２０２を有する遮蔽板２００に代えて、遮蔽板の端部同士が当接する下側遮蔽板３０１及び上側遮蔽板３０２を有する遮蔽板（シールド部材）３００を用いた点である。

下側遮蔽板３０１は、圧縮コイルバネ３０３により上方に付勢されるようにして下ダイホルダ９４に上下動可能に支持され、上側遮蔽板３０２は、圧縮コイルバネ３０４により下方に付勢されるようにして上ダイホルダ９７に上下動可能に支持されている。

ブロー成形を開始する前の状態では、上型１２は下型１１から上方に大きく離間し（図２参照）、下側遮蔽板３０１の上端部と上側遮蔽板３０２の下端部とは離間しているが、ブロー成形を開始すべく上型１２が下方に移動した図示の状態では、下側遮蔽板３０１の上端部の凸部３０５が、上側遮蔽板３０２の下端部の凹部３０６に進入し密着した状態となっている。従って、ブロー成形金型１３を型閉じすべく、図示の状態から上型１２及び上側遮蔽板３０２が下方に移動しても、圧縮コイルバネ３０３，３０４が軸線方向に縮み、下側遮蔽板３０１の上端部の凸部３０５が、上側遮蔽板３０２の下端部の凹部３０６に進入し密着した状態を維持するようになっている。

このような第３実施形態によれば、ブロー成形金型１３内のメインキャビティ部ＭＣ及び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ＳＣ１，ＳＣ２において金属パイプ材料１４を膨張成形するにあたって、破片等の異物が生じた場合、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸方向（図１０の左右方向）外方へ向かう異物は、金属パイプ材料１４を膨張させる際のサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２の延伸線上に設けられ型側面から離間した遮蔽板３００により進行を遮られる。このため、メインキャビティ部ＭＣ又はサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２から放出される異物が型外の周囲、具体的には、遮蔽板３００より外側の領域に飛散することを防止でき、遮蔽板３００より内側の領域（運転時に作業者が進入しない領域）内での飛散に留めることができる。

なお、第２、第３実施形態の遮蔽板２００，３００に代えて遮蔽ブロック等のシールド部材を、ブロー成形金型１３を型閉じする際に、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を型外（金属パイプ材料１４の延伸方向と交差する方向）から塞ぐように配置してもよい。遮蔽ブロック等のシールド部材は、型閉じする前はサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を塞がずに、金型１１，１２から離れた位置に設けられ、型閉じする際にサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を塞ぐ位置に移動させられる。また、遮蔽ブロック等のシールド部材の一部又は全部を、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２に進入させて塞ぐようにしてもよい。

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に何ら限定されるものではない。例えば、成形装置は加熱機構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、上記実施形態においては、上型１２を移動させているが、上型１２に加えて、又は、上型１２に代えて、下型１１が移動するものであってもよい。下型１１が移動する場合、当該下型１１及び下型保持部９１は基台１５に固定されず、駆動機構に取り付けられることになる。

１…成形装置、１１…下型、１２…上型、１３…ブロー成形金型、１４…金属パイプ材料、４０…気体供給機構、８０…駆動機構、９６…上型ホルダ（シールド部材）、９６ｂ…凸部、１００…金属パイプ、１００ａ…パイプ部、１００ｂ，１００ｃ…フランジ部、２００，３００…遮蔽板（シールド部材）、ＭＣ…メインキャビティ部、ＳＣ１，ＳＣ２…サブキャビティ部（隙間）。

Claims

金属パイプ材料を膨張させ金属パイプを成形する成形装置であって、
対向する面にて、前記金属パイプの本体部を成形するメインキャビティ部と前記金属パイプのフランジ部を成形するサブキャビティ部とを形成する上型及び下型と、
前記メインキャビティ部又は前記サブキャビティ部から放出される異物の飛散を防ぐシールド部材と、を備え、
前記サブキャビティ部は、前記金属パイプ材料の延伸方向と交差する方向に型外へ開放されるように延伸して形成され、
前記シールド部材は、前記金属パイプ材料を膨張させる際に、前記サブキャビティ部が延伸する線上に設けられることを特徴とする成形装置。
前記シールド部材は、前記サブキャビティ部を前記サブキャビティ部が延伸する方向から塞ぐことを特徴とする請求項１記載の成形装置。
前記シールド部材は、前記上型又は前記下型の側面に接して設けられると共に、前記上型又は前記下型の移動に伴い移動し、型閉じする際に前記サブキャビティ部を前記サブキャビティ部が延伸する方向から塞ぐことを特徴とする請求項２記載の成形装置。