JP7650302B2 - 成形装置、及び金属パイプ - Google Patents

Description

本開示は、成形装置、及び金属パイプに関する。

従来、金属パイプの成形に用いられる成形装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、互いに対になる下型及び上型を有する成形金型と、成形金型の間に保持された金属パイプ材料内に流体を供給する流体供給部と、を備える成形装置が開示されている。

特開２００９－２２０１４１号公報

上記従来技術のような成形装置は、金属パイプ材料の横方向の両側を上型及び下型で押し潰すことによって、フランジ付きの金属パイプを成形する場合がある。このような成形装置においては、フランジ付きの金属パイプの強度・剛性を更に向上することが求められていた。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、フランジ付きの金属パイプの強度・剛性を向上できる成形装置、及び強度・剛性を向上できる金属パイプを提供することである。

本開示の一態様に係る成形装置は、フランジ付きの金属パイプを成形する成形装置であって、金属パイプを成形する成形型と、を備え、成形型は、断面視において、第１の方向に互いに対向する第１の型、及び第２の型を有すると共に、第１の方向と交差する第２の方向において、金属パイプ材料の少なくとも一方側に配置される第３の型を有し、第１の型、及び第２の型の少なくとも一方は、第２の方向に分割され、第２の方向に金属パイプ材料の一部を挟むことでフランジ部を形成する。

成形装置において、成形型は、断面視において、第１の方向に互いに対向する第１の型、及び第２の型を有すると共に、第１の方向と交差する第２の方向において、金属パイプ材料の少なくとも一方側に配置される第３の型を有する。第１の型及び第２の型は、金属パイプのうち、第１の方向におけるパイプ部の形状を形成することができる。また、第３の型は、金属パイプのうち、第２の方向におけるパイプ部の形状を形成することができる。ここで、第１の型、及び第２の型の少なくとも一方は、第２の方向に分割され、第２の方向に金属パイプ材料の一部を挟むことでフランジ部を形成する。従って、第１の型と第２の型とが対向する方向である第１の方向に突出するようなフランジ部を成形することが可能となる。これにより、使用時に金属パイプに作用する荷重の方向に合わせて強度・剛性を確保できるフランジ部を形成することが可能となる。以上により、フランジ付きの金属パイプの強度・剛性を向上できる。

第１の型、及び第２の型の少なくとも一方は、第２の方向に金属パイプ材料の一部を挟むことでフランジ部を形成する第１の部分及び第２の部分を有してよい。これにより、第１の型と第２の型とが対向する方向である第１の方向に突出するようなフランジ部を成形することが可能となる。

第１の型、及び第２の型は、いずれも、第１の部分及び第２の部分を有してよい。これにより、パイプ部に対して、第１の方向における両側にフランジ部を形成して、金属パイプの強度・剛性を向上できる。

第１の型における第１の部分及び第２の部分と、第２の型における第１の部分及び第２の部分は、第２の方向において互いに異なる位置にフランジ部を形成してよい。この場合、パイプ部の第１の方向の一方側と他方側にて、第２の方向において、フランジ部で強度・剛性を上げる位置を調整することができる。また、金属パイプに負荷される荷重方向による金属パイプの変形挙動も制御することもできる。

第１の部分及び第２の部分は、金属パイプの第２の方向における一方の側面と同位置にフランジ部を形成してよい。この場合、フランジ部の位置が、位置的に端にしかつかないような形状制限がある場合や、金属パイプに負荷される荷重方向による金属パイプの変形挙動も制御することもできる。

第１の型、及び第２の型の少なくとも一方は、第２の部分との間で金属パイプ材料の他の一部を挟むことで他のフランジ部を形成する第３の部分を有してよい。この場合、フランジ部の数を増加させて強度・剛性を高めることができる。

第１の部分及び第２の部分は、第１の方向に対して傾斜するフランジ部を形成してよい。この場合、剛性を高めることができ、金属パイプに負荷される荷重方向による成形体の変形挙動も、さらに好ましい方向に制御できる。

本開示に係る金属パイプは、断面視において長手方向に広がる中空のパイプ部と、パイプ部から長手方向と直交する短手方向の少なくとも一方へ突出するフランジ部と、を有する。

この金属パイプでは、パイプ部のうち、断面視において長手方向に延びる壁部から、短手方向へ突出するようなフランジ部を形成することができる。従って、長手方向の荷重に対して、金属パイプの強度及び剛性を向上することができる。

金属パイプは、パイプ部から短手方向の両方へ突出する一対のフランジ部を有してよい。これにより、金属パイプの強度・剛性を向上できる。

一対のフランジ部は、長手方向において互いに異なる位置に形成されてよい。この場合、パイプ部の短手方向の一方側と他方側にて、長手方向においてフランジ部で強度・剛性を上げる位置を調整することができる。

フランジ部は、パイプ部の長手方向における一方の側面と同位置に形成されてよい。この場合、対象方向からの負荷（曲げ荷重的な負荷）に対して同一の応力発生状態となり、強度的にバランスの取れた形状とすることができる。

パイプ部には、長手方向において互いに異なる位置に、短手方向の少なくとも一方へ突出するフランジ部が複数形成されてよい。この場合、フランジ部の数を増加させて強度・剛性を高めることができる。

フランジ部は、短手方向に対して傾斜してよい。この場合、垂直方向よりは剛性及び強度的には劣ることがあったとしても、付属部品との接合において、ある傾斜角を有しているほうが利便性が高く、設計的な要求に対応可能となる場合がある。また、荷重の方向とフランジ部の傾斜により変形の挙動を最適化できる可能性もある。

本開示によれば、フランジ付きの金属パイプの強度・剛性を向上できる成形装置、及び強度・剛性を向上できる金属パイプを提供することができる。

本開示の実施形態に係る成形装置の概略図である。 ノズルが金属パイプ材料をシールした時の様子を示す断面図である。 金属パイプの概略斜視図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。 成形金型による成形の様子を示す断面図である。

以下、本開示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。

図１は、本実施形態に係る成形装置１の概略図である。図１に示すように、成形装置１は、ブロー成形によって中空形状を有する金属パイプを成形する装置である。本実施形態では、成形装置１は、水平面上に設置される。成形装置１は、成形金型２（成形型）と、駆動機構３と、保持部４と、加熱部５と、流体供給部６と、冷却部７と、制御部８と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプは、成形装置１での成形完了後の中空物品を指し、金属パイプ材料４０は、成形装置１での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料４０は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料４０が延在する方向を「延在方向」と称し、延在方向と直交する方向を「横方向（第２の方向）」と称する場合がある。

成形金型２は、金属パイプ材料４０を金属パイプに成形する型であり、上下方向（第１の方向）に互いに対向する下側の金型１１（第１の型）及び上側の金型１２（第２の型）を備える。また、成形金型２は、横方向に互いに対向する一対の横側の金型１４Ａ，１４Ｂ（第３の型）を備える（図４参照）。金型１１，１２，１４Ａ，１４Ｂの詳細な形状等については、後述する。下側の金型１１及び上側の金型１２は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型１１は、ダイホルダ等を介して基台１３に固定される。上側の金型１２は、ダイホルダ等を介して駆動機構３のスライドに固定される。

駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２の少なくとも一方を移動させる機構である。図１では、駆動機構３は、上側の金型１２のみを移動させる構成を有する。駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２同士が合わさるように上側の金型１２を移動させるスライド２１と、上記スライド２１を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ２２と、スライド２１を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ２３と、メインシリンダ２３に駆動力を付与する駆動源２４と、を備えている。

保持部４は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に配置される金属パイプ材料４０を保持する機構である。保持部４は、成形金型２の延在方向における一端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、成形金型２の延在方向における他端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、を備える。延在方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７は、金属パイプ材料４０の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料４０を保持する。なお、下側電極２６の上面及び上側電極２７の下面には、金属パイプ材料４０の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。下側電極２６及び上側電極２７には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。

加熱部５は、金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、金属パイプ材料４０へ通電することで当該金属パイプ材料４０を加熱する機構である。加熱部５は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間にて、下側の金型１１及び上側の金型１２から金属パイプ材料４０が離間した状態にて、当該金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、上述の延在方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７と、これらの電極２６，２７を介して金属パイプ材料へ電流を流す電源２８と、を備える。なお、加熱部５は、成形装置１の前工程に配置し、外部で加熱をするものであっても良い。

流体供給部６は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に保持された金属パイプ材料４０内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部６は、加熱部５で加熱されることで高温状態となった金属パイプ材料４０に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料４０を膨張させる。流体供給部６は、成形金型２の延在方向の両端側に設けられる。流体供給部６は、金属パイプ材料４０の端部の開口部から当該金属パイプ材料４０の内部へ流体を供給するノズル３１と、ノズル３１を金属パイプ材料４０の開口部に対して進退移動させる駆動機構３２と、ノズル３１を介して金属パイプ材料４０内へ高圧の流体を供給する供給源３３と、を備える。駆動機構３２は、流体供給時及び排気時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部にシール性を確保した状態で密着させ（図２参照）、その他の時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部から離間させる。なお、流体供給部６は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部６は、金属パイプ材料４０を上下方向へ移動する機構を有する保持部４とともに、加熱部５を含めて同一装置としても良い。

図２（ａ）は、保持部４、加熱部５、及び流体供給部６の構成要素をユニット化した加熱膨張ユニット５０を示す概略側面図である。図２（ｂ）は、ノズル３１が金属パイプ材料４０をシールした時の様子を示す断面図である。

図２（ａ）に示すように、加熱膨張ユニット５０は、上述の下側電極２６及び上側電極２７と、各電極２６，２７を搭載した電極搭載ユニット５１、上述のノズル３１及び駆動機構３２と、昇降ユニット５２と、ユニットベース５３と、を備える。電極搭載ユニット５１は、昇降フレーム５４と、電極フレーム５６，５７と、を備える。電極フレーム５６，５７は、各電極２６，２７を支持して移動させる駆動機構６０の一部として機能する。駆動機構３２は、ノズル３１を駆動させ、電極搭載ユニット５１と共に昇降する。駆動機構３２は、ノズル３１を保持するピストン６１と、ピストンを駆動させるシリンダ６２とを備えている。昇降ユニット５２は、ユニットベース５３の上面に取り付けられる昇降フレームベース６４と、これらの昇降フレームベース６４によって、電極搭載ユニット５１の昇降フレーム５４に対して昇降動作を付与する昇降用アクチュエータ６６とを備えている。昇降フレームベース６４は、ユニットベース５３に対する昇降フレーム５４の昇降動作をガイドするガイド部６４ａ，６４ｂを有する。昇降ユニット５２は、保持部４の駆動機構６０の一部として機能する。加熱膨張ユニット５０は、上面の傾斜角度が異なる複数のユニットベース５３を有し、これらを交換することにより、下側電極２６及び上側電極２７、ノズル３１、電極搭載ユニット５１、駆動機構３２、昇降ユニット５２の傾斜角度を一括的に変更調節することを可能としている。

ノズル３１は、金属パイプ材料４０の端部を挿入可能な円筒部材である。ノズル３１は、当該ノズル３１の中心線が基準線ＳＬ１と一致するように、駆動機構３２に支持されている。金属パイプ材料４０側のノズル３１の端部の供給口３１ａの内径は、膨張成形後の金属パイプ材料４０の外径に略一致している。この状態で、ノズル３１は、内部の流路６３から高圧の流体を金属パイプ材料４０に供給する。なお、高圧流体の一例としては、ガスなどが挙げられる。

図１に戻り、冷却部７は、成形金型２を冷却する機構である。冷却部７は、成形金型２を冷却することで、膨張した金属パイプ材料４０が成形金型２の成形面と接触したときに、金属パイプ材料４０を急速に冷却することができる。冷却部７は、下側の金型１１及び上側の金型１２の内部に形成された流路３６と、流路３６へ冷却水を供給して循環させる水循環機構３７と、を備える。

制御部８は、成形装置１全体を制御する装置である。制御部８は、駆動機構３、保持部４、加熱部５、流体供給部６、及び冷却部７を制御する。制御部８は、金属パイプ材料４０を成形金型２で成形する動作を繰り返し行う。

具体的に、制御部８は、例えば、ロボットアーム等の搬送装置からの搬送タイミングを制御して、開いた状態の下側の金型１１及び上側の金型１２の間に金属パイプ材料４０を配置する。あるいは、制御部８は、作業者が手動で下側の金型１１及び上側の金型１２の間に金属パイプ材料４０を配置することを待機してよい。また、制御部８は、延在方向の両側の下側電極２６で金属パイプ材料４０を支持し、その後に上側電極２７を降ろして当該金属パイプ材料４０を挟むように、保持部４のアクチュエータ等を制御する。また、制御部８は、加熱部５を制御して、金属パイプ材料４０を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料４０に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料４０自身の電気抵抗により、金属パイプ材料４０自体がジュール熱によって発熱する。

制御部８は、駆動機構３を制御して上側の金型１２を降ろして下側の金型１１に近接させ、成形金型２の型閉を行う。その一方、制御部８は、流体供給部６を制御して、ノズル３１で金属パイプ材料４０の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料４０が膨張して成形金型２の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料４０は、成形金型２の成形面の形状に沿うように成形される。金属パイプ材料４０が成形面に接触すると、冷却部７で冷却された成形金型２で急冷されることによって、金属パイプ材料４０の焼き入れが実施される。

図３を参照して、成形装置１によって成形される金属パイプ４１について説明する。金属パイプ４１は、中空のパイプ部４１ａと、フランジ部４１ｂ，４１ｃと、を有する。断面視（図７に示す様子）において、パイプ部４１ａは、長手方向及び短手方向に延びる長方形状を有している。フランジ部４１ｂ，４１ｃは、金属パイプ材料４０の両端部を押し潰すことによって構成される。なお、以降の説明において、金属パイプ材料４０のうち、完成後にフランジ部４１ｂ，４１ｃとなる予定の箇所を、フランジ部４０ｂ，４０ｃと称する（図５及び図６参照）。

本実施形態においては、図４に示すように、金属パイプ材料４０は断面視において長方形状の形状を有している。金属パイプ材料４０は、断面視において、長手方向が成形装置１の横方向と平行をなし、短手方向が成形装置１の上下方向と平行をなすように、成形金型２に対して配置される。従って、完成直後の金属パイプ４１も長手方向が成形装置１の横方向と平行をなし、短手方向が成形装置１の上下方向と平行をなすように、成形金型２に対して配置される（図７参照）。以降の説明においては、金属パイプ４１及び金属パイプ材料４０について「上」「下」「横」の語を用いる場合は、成形金型２に配置したときの姿勢を基準としているものとする。

次に、図４を参照して、成形金型２の構成について詳細に説明する。下側の金型１１は、基台１３（図１参照）に設けられたベース部材１５０に固定される。下側の金型１１は、横方向に分割され、横方向に金属パイプ材料４０の下壁部の一部を挟むことでフランジ部４１ｂを形成する第１の部分１１Ａ及び第２の部分１１Ｂを有する。第１の部分１１Ａ及び第２の部分１１Ｂは、上端部において横方向に平行に広がるパイプ部成形面１１ａと、横方向における内側において上下方向に平行に広がるフランジ部成形面１１ｂと、を備える。パイプ部成形面１１ａは、金属パイプ４１の下壁部を成形する成形面である。フランジ部成形面１１ｂは、金属パイプ４１の下側のフランジ部４１ｂを成形する成形面である。第１の部分１１Ａ及び第２の部分１１Ｂは、横方向に往復移動可能である。

上側の金型１２は、スライド２１（図１参照）に設けられたベース部材１５１に固定される。上側の金型１２は、横方向に分割され、横方向に金属パイプ材料４０の上壁部の一部を挟むことでフランジ部４１ｃを形成する第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂを有する。第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂは、下端部において横方向に平行に広がるパイプ部成形面１２ａと、横方向における内側において上下方向に平行に広がるフランジ部成形面１２ｂと、を備える。パイプ部成形面１２ａは、金属パイプ４１の上壁部を成形する成形面である。フランジ部成形面１２ｂは、金属パイプ４１の上側のフランジ部４１ｃを成形する成形面である。第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂは、横方向に往復移動可能である。また、第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂは、スライド２１（図１参照）と共にベース部材１５１が上下方向に往復移動することに伴って、上下方向へ往復移動可能である。

横側の金型１４Ａは、横方向において、金属パイプ材料４０の一方側に配置される。横側の金型１４Ｂは、横方向において、金属パイプ材料４０の他方側に配置される。金型１４Ａは、上下方向において、第１の部分１１Ａのパイプ部成形面１１ａと、第１の部分１２Ａのパイプ部成形面１２ａとの間に配置される。金型１４Ｂは、上下方向において、第２の部分１１Ｂのパイプ部成形面１１ａと、第２の部分１２Ｂのパイプ部成形面１２ａとの間に配置される。金型１４Ａ，１４Ｂは、横方向における内側において上下方向に平行に広がるパイプ部成形面１４ａを有する。金型１４Ａ，１４Ｂは、横方向に往復移動可能であると共に、上下方向に往復移動可能である。なお、金型１４Ａ，１４Ｂの下面は、下側の金型１１のパイプ部成形面１１ａと面接触する。金型１４Ａ，１４Ｂの上面は、上側の金型１２のパイプ部成形面１２ａと面接触する。

各部分１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ及び金型１４Ａ，１４Ｂの横方向における移動は、同時、またはタイミングをずらして行われる。各部分１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ及び金型１４Ａ，１４Ｂの横方向における移動は、各部材に対して個別に駆動源を設けることによってなされてもよい。または、スライド２１が上側の金型１２を降ろすことに伴って、各部分１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ及び金型１４Ａ，１４Ｂが横方向に閉じるようなウェッジ機構を設けてもよい。この場合、スライド２１が上側の金型１２を上げるとき、各部分１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ及び金型１４Ａ，１４Ｂが横方向に開くようなバネ機構を設けてもよい。

次に、成形金型２による成形の手順について説明する。まず、図４に示すように、成形金型２の内部空間に金属パイプ材料４０をセットする。図４に示すように、成形初期状態においては、各金型１１，１２，１４Ａ，１４Ｂは、金属パイプ材料４０から離間した位置に配置されている。制御部８は、図４に示す状態から上側の金型１２を金属パイプ材料４０から離間した位置まで降ろし、当該状態にて、金属パイプ材料４０を加熱する。

次に、図５に示すように、制御部８は、金型１２、金型１４Ａ，１４Ｂ、及び金属パイプ材料４０を下方へ降ろす。このとき、金型１２のパイプ部成形面１２ａが金属パイプ材料４０の上壁部と接触し、金型１１のパイプ部成形面１１ａが金属パイプ材料４０の下壁部と接触し、金型１４Ａ，１４Ｂのパイプ部成形面１４ａが金属パイプ材料４０の側壁部と接触する。また、制御部８は、流体供給部６を制御して、金属パイプ材料４０内に流体を供給することで、ブロー成形を行う（一次ブロー）。金属パイプ材料４０の上下方向の両側のフランジ部４０ｂ，４０ｃの部分は、金型１１の一対のフランジ部成形面１１ｂ間に入り込み、金型１２の一対のフランジ部成形面１２ｂ間に入り込むように膨張する。このとき、金属パイプ材料４０の両側の側壁部は、金型１４Ａ，１４Ｂのパイプ部成形面１４ａと接触することで、それ以上の横方向外側への変形が規制される。

次に、図６に示すように、制御部８は、更に金型１２及び金型１４Ａ，１４Ｂを下方へ降ろす。これにより、金型１１の部分１１Ａ，１１Ｂと金型１４Ａ，１４Ｂが上下方向に互いに接触し、金型１２の部分１２Ａ，１２Ｂと金型１４Ａ，１４Ｂが上下方向に互いに接触する。

次に、図７に示すように、制御部８は、部分１１Ａ，１１Ｂを横方向の内側へ移動させると共に、部分１２Ａ，１２Ｂを横方向の内側へ移動させる。これにより、部分１１Ａ，１１Ｂのフランジ部成形面１１ｂが、金属パイプ材料４０のフランジ部４０ｂを挟んで押し潰す。部分１２Ａ，１２Ｂのフランジ部成形面１２ｂが、金属パイプ材料４０のフランジ部４０ｃを挟んで押し潰す。これにより、金属パイプ４１のフランジ部４１ｂ，４１ｃが形成される。また、制御部８は、流体供給部６を制御して、金属パイプ材料４０のパイプ部４０ａ内に流体を供給することで、ブロー成形を行う（二次ブロー）。これによって、金属パイプ４１のパイプ部４１ａが形成される。以上より、金属パイプ４１が完成する。

次に、本実施形態に係る成形装置１の作用・効果について説明する。

成形装置１において、成形金型２は、断面視において、上下方向に互いに対向する下側の金型１１、及び上側の金型１２を有すると共に、上下方向と交差する横方向において、金属パイプ材料４０の両側に配置される金型１４Ａ，１４Ｂを有する。金型１１及び金型１２は、金属パイプ４１のうち、上下方向におけるパイプ部４１ａの形状を形成することができる。また、金型１４Ａ，１４Ｂは、金属パイプ４１のうち、横方向におけるパイプ部４１ａの形状を形成することができる。ここで、金型１１及び金型１２は、横方向に分割され、横方向に金属パイプ材料４０の一部を挟むことでフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成する第１の部分１１Ａ，１２Ｂ及び第２の部分１１Ｂ，１２Ｂを有する。従って、金型１１と金型１２とが対向する方向である上下方向に突出するようなフランジ部４１ｂ，４１ｃを成形することが可能となる。これにより、使用時に金属パイプ４１に作用する荷重の方向に合わせて強度・剛性を確保できるフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成することが可能となる。以上により、フランジ付きの金属パイプ４１の強度・剛性を向上できる。

具体的には、本実施形態に係る金属パイプ４１は、断面視において長手方向に広がる中空のパイプ部４１ａと、パイプ部４１ａから長手方向と直交する短手方向の両方へ突出するフランジ部４１ｂ，４１ｃと、を有する。

この金属パイプ４１では、パイプ部４１ａのうち、断面視において長手方向に延びる壁部（長辺を構成する壁部）から、短手方向へ突出するようなフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成することができる。金属パイプ４１は車両の骨格に採用されることがあるため、金属パイプ４１の長辺に荷重が作用する可能性がある。長辺にフランジ部が無いと、容易に変形してしまうが、フランジ部を形成することで、容易に変形せずに強度及び剛性を向上させることができる。また、フランジ部が長手方向に沿って形成されることで、長手方向の荷重に対して、金属パイプ４１の強度及び剛性を向上することができる。

下側の金型１１、及び上側の金型１２は、いずれも、第１の部分１１Ａ，１２Ａ及び第２の部分１１Ｂ，１２Ｂを有してよい。これにより、パイプ部４１ａに対して、上下方向における両側にフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成して、金属パイプ４１の強度・剛性を向上できる。

金属パイプ４１は、パイプ部４１ａから短手方向の両方へ突出する一対のフランジ部４１ｂ，４１ｃを有してよい。これにより、金属パイプ４１の強度・剛性を向上できる。

本開示は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、図８～図１１に示すような成形装置１を採用してよい。また、これによって図１１に示す金属パイプ４１を形成してもよい。具体的には、図８～図１１に示す成形装置１では、下側の金型１１における第１の部分１１Ａ及び第２の部分１１Ｂと、上側の金型１２における第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂは、横方向において互いに異なる位置にフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成している。これにより、図１１に示すように、一対のフランジ部４１ｂ，４１ｃは、長手方向において互いに異なる位置に形成される。この場合、パイプ部４１ａの上下方向（短手方向）の一方側と他方側にて、横方向（長手方向）において、フランジ部４１ｂ，４１ｃで強度・剛性を上げる位置を調整することができる。また、金属パイプに負荷される荷重方向による金属パイプの変形挙動も制御することもできる。

図８～図１１に示すように、横方向において、第１の部分１１Ａの方が第２の部分１１Ｂよりも大きい。従って、図１１に示すように、下側のフランジ部４１ｂは、パイプ部４１ａに対して、横方向（長手方向）における金型１４Ｂ側に寄った位置に形成される。上側のフランジ部４１ｃは、パイプ部４１ａに対して、横方向（長手方向）における金型１４Ａ側に寄った位置に形成される。なお、図８～図１１における成形装置１の動作は、図４～図７の動作と同様である。

また、図１２～図１５に示すような成形装置１を採用してよい。また、これによって図１５に示す金属パイプ４１を形成してもよい。具体的には、図１２～図１５に示す成形装置１では、第１の部分１１Ａ，１２Ａ及び第２の部分１１Ｂ，１２Ｂは、金属パイプ４１の横方向（長手方向）における一方の側面４１ｄと同位置にフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成してよい（図１５参照）。この場合、フランジ部の位置が、位置的に端にしかつかないような形状制限がある場合や、金属パイプに負荷される荷重方向による金属パイプの変形挙動も制御することもできる。また、対象方向からの負荷（曲げ荷重的な負荷）に対して同一の応力発生状態となり、強度的にバランスの取れた形状とすることができる。

図１２～図１５に示すように、横方向において、第１の部分１１Ａ，１２Ａの方が第２の部分１１Ｂ，１２Ｂよりも小さい。従って、図１５に示すように、両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃは、パイプ部４１ａに対して、横方向（長手方向）における金型１４Ａ側に寄った位置に形成される。そして、パイプ部４１ａの横方向（長手方向）の一方の側面４１ｄがそのまま上下方向（短手方向）に延びるようにして、フランジ部４１ｂ，４１ｃが上下方向に突出する。なお、図１２～図１５における成形装置１の動作は、図４～図７の動作と同様である。金型１４Ａが上型１２Ａと一体でも構わないし、反対に下型１１Ａと一体で構成されていてもよい。

また、図１６～図１９に示すような成形装置１を採用してよい。また、これによって図１９に示す金属パイプ４１を形成してもよい。具体的には、図１６～図１９に示す成形装置１では、下側の金型１１、及び上側の金型１２は、第２の部分１１Ｂ，１２Ｂとの間で金属パイプ材料４０の他の一部を挟むことで他のフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成する第３の部分１１Ｃ，１２Ｃを有してよい。この場合、図１９に示すように、パイプ部４１ａには、横方向（長手方向）において互いに異なる位置に、上下方向（短手方向）の両側へ突出するフランジ部４１ｂ，４１ｃが複数（ここではそれぞれ二つ）形成されてよい。この場合、フランジ部４１ｂ，４１ｃの数を増加させて強度・剛性を高めることができる。

図１６～図１９に示すように、横方向において、下側の金型１１が三分割されており、上側の金型１２が三分割されている。第１の部分１１Ａ，１２Ａの方が第２の部分１１Ｂ，１２Ｂよりも小さい。従って、図１９に示すように、一方の組に係るフランジ部４１ｂ，４１ｃは、パイプ部４１ａに対して、横方向（長手方向）における金型１４Ａ側に寄った位置に形成される。そして、パイプ部４１ａの横方向（長手方向）の一方の側面４１ｄがそのまま上下方向（短手方向）に延びるようにして、一方の組に係るフランジ部４１ｂ，４１ｃが上下方向に突出する。また、他方の組に係るフランジ部４１ｂ，４１ｃは、パイプ部４１ａに対して、横方向（長手方向）における金型１４Ｂ側に寄った位置に形成される。そして、パイプ部４１ａの横方向（長手方向）の他方の側面４１ｅがそのまま上下方向（短手方向）に延びるようにして、他方の組に係るフランジ部４１ｂ，４１ｃが上下方向に突出する。なお、図１６～図１９における成形装置１の動作は、図４～図７の動作と同様である。金型１４Ａ及び金型１４Ｂが上型１２Ａ及び１２Ｃと一体でも構わないし、反対に下型１１Ａ及び１１Ｃと一体で構成されていてもよい。

また、図２０～図２３に示すような成形装置１を採用してよい。また、これによって図２３に示す金属パイプ４１を形成してもよい。具体的には、図２０～図２３に示す成形装置１では、第１の部分１１Ａ，１２Ａ及び第２の部分１１Ｂ，１２Ｂは、上下方向に対して傾斜するフランジ部４１ｂ，４１ｃを形成する。この場合、図２３に示すように、フランジ部４１ｂ，４１ｃは、短手方向に対して傾斜するように突出する。この場合、剛性を高めることができ、金属パイプに負荷される荷重方向による成形体の変形挙動も、さらに好ましい方向に制御できる。また、垂直方向よりは剛性及び強度的には劣ることがあったとしても、付属部品との接合において、ある傾斜角を有しているほうが利便性が高く、設計的な要求に対応可能となる場合がある。また、荷重の方向とフランジ部の傾斜により変形の挙動を最適化できる可能性もある。

図２０に示すように、第１の部分１１Ａ及び第２の部分１１Ｂのフランジ部成形面１１ｂは、上下方向に対して傾斜した状態で広がっている。また、第１の部分１２Ａ及び第２の部分１２Ｂのフランジ部成形面１２ｂは、上下方向に対して傾斜した状態で広がっている。従って、図２３に示すように、両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃは、パイプ部４１ａの上下の側面に対して傾斜するように突出する。なお、図２０～図２３における成形装置１の動作は、図４～図７の動作と同様である。

なお、上述の実施形態では、ＳＴＡＦ用の成形装置において採用される金型を例にして説明を行った。しかし、本開示に係る金型が採用される成形装置の種類は特に限定されず、流体を供給して金属パイプ材料を膨張させるタイプの成形装置であればよい。

第１の型と第２の型の対向方向は、上下方向でなくともよく、水平方向であってもよい。

また、各図面に示した成形装置の構成は一例に過ぎず、本願開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。例えば、各金型の動作タイミングや接触状況などは適宜変更してよい。例えば、上述の例では、金型１４Ａ，１４Ｂは、完全に型閉した状態では、金型１１，１２で挟まれるように接触した状態となるが、それまでの間には金型１１，１２に対してどのような接触状態であってもよい。

１…成形装置、２…成形金型（成形型）、１１…金型（第１の型）、１２…金型（第２の型）、１１Ａ，１２Ａ…第１の部分、１１Ｂ，１２Ｂ…第２の部分、１１Ｃ，１２Ｃ…第３の部分、１４Ａ，１４Ｂ…金型（第３の型）、４０…金属パイプ材料、４１…金属パイプ、４１ａ…パイプ部、４１ｂ，４１ｃ…フランジ部。

Claims (7)

1. フランジ付きの金属パイプを成形する成形装置であって、
   前記金属パイプを成形する成形型と、を備え、
   前記成形型は、断面視において、第１の方向に互いに対向する第１の型、及び第２の型を有し、前記第１の型、及び前記第２の型の少なくとも何れか一方の方が前記第１の方向に移動すると共に、前記第１の方向と交差する第２の方向において、金属パイプ材料の少なくとも一方側に配置される第３の型を有し、
   前記第１の型、及び前記第２の型の少なくとも一方は、前記第２の方向に分割され、前記第２の方向に前記金属パイプ材料の一部を挟むことでフランジ部を形成する、成形装置。
2. 前記第１の型、及び前記第２の型の少なくとも一方は、前記第２の方向に前記金属パイプ材料の一部を挟むことでフランジ部を形成する第１の部分及び第２の部分を有する、請求項１に記載の成形装置。
3. 前記第１の型、及び前記第２の型は、いずれも、前記第１の部分及び前記第２の部分を有する、請求項２に記載の成形装置。
4. 前記第１の型における前記第１の部分及び前記第２の部分と、前記第２の型における前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記第２の方向において互いに異なる位置に前記フランジ部を形成する、請求項３に記載の成形装置。
5. 前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記金属パイプの前記第２の方向における一方の側面と同位置に前記フランジ部を形成する、請求項２～４の何れか一項に記載の成形装置。
6. 前記第１の型、及び前記第２の型の少なくとも一方は、前記第２の部分との間で前記金属パイプ材料の他の一部を挟むことで他のフランジ部を形成する第３の部分を有する、請求項２～５の何れか一項に記載の成形装置。
7. 前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記第１の方向に対して傾斜するフランジ部を形成する、請求項２～６の何れか一項に記載の成形装置。

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