WO2018179857A1 - 成形装置 - Google Patents

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WO2018179857A1
WO2018179857A1 PCT/JP2018/003961 JP2018003961W WO2018179857A1 WO 2018179857 A1 WO2018179857 A1 WO 2018179857A1 JP 2018003961 W JP2018003961 W JP 2018003961W WO 2018179857 A1 WO2018179857 A1 WO 2018179857A1
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metal pipe
pipe material
molding
corner
advance
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PCT/JP2018/003961
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English (en)
French (fr)
Inventor
正之 石塚
公宏 野際
章博 井手
紀条 上野
雅之 雑賀
伴好 白石
Original Assignee
住友重機械工業株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/047—Mould construction

Definitions

  • the present invention relates to a molding apparatus.
  • the molding apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a molding die and a gas supply unit that supplies gas into the metal pipe material.
  • the heated metal pipe material is placed in a molding die, and the metal pipe material is expanded by supplying gas from the gas supply unit to the metal pipe material with the molding die closed. Is formed into a shape corresponding to the shape of the molding die.
  • a portion where the thickness is reduced occurs depending on the shape of the metal pipe, and the strength at the portion may be insufficient.
  • the thickness of the portion corresponding to the corner is reduced during expansion molding, and the strength at the corner may be insufficient.
  • an object of the present invention is to provide a forming apparatus capable of suppressing a decrease in strength in a part of a corner portion of a metal pipe.
  • a forming apparatus is a forming apparatus for forming a metal pipe by expanding a heated metal pipe material, and supplying a fluid into a forming die for forming the metal pipe and the metal pipe material.
  • a fluid supply section that expands and a control section, the molding die is provided at a position corresponding to the corner of the metal pipe, and includes a corner advance / retreat section that can advance and retreat, and the control section includes the corner section.
  • the advance / retreat portion is made to enter the metal pipe material side, and after the entry, the corner advance / retreat portion is made to retreat from the metal pipe material side, and the fluid is supplied from the fluid supply portion to the metal pipe material.
  • the molding die is provided with a corner advance / retreat portion that can advance and retract at a position corresponding to the corner of the metal pipe.
  • the control part is making the corner
  • the control unit retreats the corner portion advancement / retraction portion from the metal pipe material side to arrange the corner portion advancement / retraction portion at a position for expansion molding of the metal pipe, and transfers the fluid from the fluid supply portion to the metal pipe material
  • the metal pipe is expanded by supplying it.
  • a portion corresponding to a corner portion that has been partially cooled in advance is less likely to be deformed than a high-temperature portion. Therefore, the portion corresponding to the corner is less likely to be thin during expansion molding. Thereby, it can suppress that the corner
  • a forming apparatus is a forming apparatus for forming a metal pipe by expanding a heated metal pipe material, and supplying a fluid into a forming die for forming the metal pipe and the metal pipe material.
  • a fluid supply part that expands and a control part, and the molding die is provided at a position corresponding to the first part that is a part in the circumferential direction of the metal pipe, and includes an advance / retreat part that can advance and retreat.
  • the control unit causes the advance / retreat portion to enter the metal pipe material side, and after the entry, causes the advance / retreat portion to retreat from the metal pipe material side and supplies fluid from the fluid supply unit to the metal pipe material.
  • the same operation and effect as the above-described molding apparatus can be obtained. That is, it can suppress that the part corresponding to the 1st part cooled beforehand among metal pipe materials becomes thin at the time of expansion molding. As described above, it is possible to suppress a decrease in strength in a part of the metal pipe.
  • a forming apparatus is a forming apparatus for forming a metal pipe by expanding a heated metal pipe material, and a molding die for forming the metal pipe, and a support portion for supporting the metal pipe material.
  • a fluid supply unit that supplies the fluid into the metal pipe material and expands the fluid, and a control unit.
  • the control unit brings a part of the metal pipe material into contact with the molding die, and the fluid supply unit.
  • the metal pipe material is rotated by rotating the support portion, and after the rotation, the fluid is supplied from the fluid supply portion to the metal pipe material.
  • the control unit makes a part of the heated metal pipe material contact the molding die before rotating the support part of the fluid supply unit. Thereby, the contacted part can be partially cooled in advance. And a control part rotates a metal pipe material by rotating the support part of a fluid supply part. Thereby, the part cooled beforehand is arrange
  • the forming apparatus further includes an electrode that contacts the metal pipe material and heats the metal pipe material by energization, and the control unit retracts the electrode from the metal pipe material when rotating the support part of the fluid supply unit. It's okay. Thereby, when rotating a metal pipe material with the support part of a fluid supply part, it can prevent that a metal pipe material interferes with an electrode.
  • the forming apparatus and the forming method of the present invention it is possible to suppress the strength from being lowered at a part of the corner of the metal pipe.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the shaping
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus according to the present embodiment.
  • a molding apparatus 10 for molding a metal pipe includes a molding die 13 including an upper die 12 and a lower die 11, and a drive mechanism 80 that moves at least one of the upper die 12 and the lower die 11.
  • the pipe holding mechanism 30 that holds the metal pipe material 14 disposed between the upper mold 12 and the lower mold 11, and the heating mechanism 50 that energizes and heats the metal pipe material 14 held by the pipe holding mechanism 30.
  • a gas supply unit 60 for supplying a high-pressure gas (fluid) into the heated metal pipe material 14 held between the upper mold 12 and the lower mold 11 and the metal pipe material held by the pipe holding mechanism 30 14 includes a pair of gas supply mechanisms (fluid supply units) 40 and 40 for supplying gas from the gas supply unit 60 and a water circulation mechanism 72 for forcibly cooling the molding die 13 with water.
  • mechanism 0 driving, driving of the pipe holding mechanism 30 is configured to include the driving of the heating mechanism 50, and a control unit 70 for controlling each of the gas supply of the gas supply unit 60, a.
  • the lower mold 11 which is one of the molding dies 13 is fixed to the base 15.
  • the lower mold 11 is composed of a large steel block, and includes, for example, a rectangular cavity (concave portion) 16 on the upper surface thereof.
  • a cooling water passage 19 is formed in the lower mold 11 and is provided with a thermocouple 21 inserted from below at a substantially central position.
  • the thermocouple 21 is supported by a spring 22 so as to be movable up and down.
  • a space 11a is provided in the vicinity of the left and right ends (left and right ends in FIG. 1) of the lower mold 11, and electrodes 17 and 18 (lower portions), which are movable parts of the pipe holding mechanism 30, described later, are provided in the space 11a.
  • Side electrodes) and the like are arranged so as to be movable up and down. Then, by placing the metal pipe material 14 on the lower electrodes 17 and 18, the lower electrodes 17 and 18 are in contact with the metal pipe material 14 disposed between the upper mold 12 and the lower mold 11. To do. Thus, the lower electrodes 17 and 18 are electrically connected to the metal pipe material 14.
  • An insulating material 91 for preventing energization is provided between the lower mold 11 and the lower electrode 17 and under the lower electrode 17, and between the lower mold 11 and the lower electrode 18 and under the lower electrode 18. Each is provided. Each insulating material 91 is fixed to an advance / retreat rod 95 which is a movable portion of an actuator (not shown) constituting the pipe holding mechanism 30. This actuator is for moving the lower electrodes 17, 18 and the like up and down, and the fixed portion of the actuator is held on the base 15 side together with the lower mold 11.
  • the upper mold 12, which is the other of the molding dies 13, is fixed to a later-described slide 81 that constitutes the drive mechanism 80.
  • the upper mold 12 is composed of a large steel block, and has a cooling water passage 25 formed therein, and is provided with, for example, a rectangular cavity (recess) 24 on the lower surface thereof.
  • the cavity 24 is provided at a position facing the cavity 16 of the lower mold 11.
  • the molding die 13 includes side molds 102A and 102B and corner portion advancing / retreating portions 101A, 101B, 101C, and 101D (see FIG. 3). A more detailed description of the molding die 13 will be described later. To do.
  • a space 12a is provided in the vicinity of the left and right ends (left and right ends in FIG. 1) of the upper mold 12 in the same manner as the lower mold 11, and a movable portion of the pipe holding mechanism 30 will be described later in the space 12a.
  • Electrodes 17 and 18 (upper electrodes) and the like are arranged so as to be movable up and down. Then, in a state where the metal pipe material 14 is placed on the lower electrodes 17 and 18, the upper electrodes 17 and 18 are arranged between the upper mold 12 and the lower mold 11 by moving downward. Contact the metal pipe material 14. Thereby, the upper electrodes 17 and 18 are electrically connected to the metal pipe material 14.
  • Insulating materials 101 for preventing energization are provided between the upper mold 12 and the upper electrode 17 and above the upper electrode 17, and between the upper mold 12 and the upper electrode 18 and above the upper electrode 18, respectively. Yes.
  • Each insulating material 101 is fixed to an advance / retreat rod 96 which is a movable portion of an actuator constituting the pipe holding mechanism 30. This actuator is for moving the upper electrodes 17, 18 and the like up and down, and the fixed portion of the actuator is held on the slide 81 side of the drive mechanism 80 together with the upper mold 12.
  • a semicircular arc-shaped groove 18a corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on each of the surfaces where the electrodes 18, 18 face each other (see FIG. 2).
  • the metal pipe material 14 can be placed so as to fit into the concave groove 18a.
  • a semicircular arc-shaped groove corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on the exposed surface where the insulating materials 91 and 101 face each other, like the groove 18a.
  • a tapered concave surface 18b is formed on the front surface of the electrode 18 (the surface in the outer direction of the mold).
  • the outer periphery of the right end portion of the metal pipe material 14 can be surrounded so as to be in close contact over the entire circumference. ing.
  • a semicircular arc-shaped groove 17a corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on each of the surfaces where the electrodes 17 and 17 face each other (see FIG. 2).
  • the metal pipe material 14 can be placed so as to fit into the concave groove 17a.
  • a semicircular arc-shaped groove corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on the exposed surface where the insulating materials 91 and 101 face each other, like the groove 18a.
  • a tapered concave surface 17b is formed on the front surface of the electrode 17 (surface in the outer direction of the mold). Therefore, when the metal pipe material 14 is sandwiched from above and below by the left portion of the pipe holding mechanism 30, the outer periphery of the left end portion of the metal pipe material 14 can be surrounded so as to be in close contact over the entire circumference. ing.
  • the drive mechanism 80 includes a slide 81 that moves the upper mold 12 so that the upper mold 12 and the lower mold 11 are aligned with each other, and a shaft 82 that generates a driving force for moving the slide 81. And a connecting rod 83 for transmitting the driving force generated by the shaft 82 to the slide 81.
  • the shaft 82 extends in the left-right direction above the slide 81 and is rotatably supported.
  • An eccentric crank 82a that protrudes from the left and right ends and extends in the left-right direction at a position away from the axis. Have.
  • the eccentric crank 82 a and a rotating shaft 81 a provided in the upper part of the slide 81 and extending in the left-right direction are connected by a connecting rod 83.
  • the height of the eccentric crank 82a is changed by controlling the rotation of the shaft 82 by the control unit 70, and the change in the position of the eccentric crank 82a is transmitted to the slide 81 via the connecting rod 83.
  • the vertical movement of the slide 81 can be controlled.
  • the swinging (rotating motion) of the connecting rod 83 that occurs when the position change of the eccentric crank 82a is transmitted to the slide 81 is absorbed by the rotating shaft 81a.
  • the shaft 82 rotates or stops according to the driving of a motor or the like controlled by the control unit 70, for example.
  • the heating mechanism 50 includes a power supply unit 55 and a bus bar 52 that electrically connects the power supply unit 55 and the electrodes 17 and 18.
  • the power supply unit 55 includes a direct current power source and a switch, and can energize the metal pipe material 14 via the bus bar 52 and the electrodes 17 and 18 in a state where the electrodes 17 and 18 are electrically connected to the metal pipe material 14. Has been.
  • the bus bar 52 is connected to the lower electrodes 17 and 18 here.
  • the direct current output from the power supply unit 55 is transmitted by the bus bar 52 and input to the electrode 17.
  • the direct current passes through the metal pipe material 14 and is input to the electrode 18.
  • the direct current C is transmitted by the bus bar 52 and input to the power supply unit 55.
  • each of the pair of gas supply mechanisms 40 is connected to a cylinder unit 42, a cylinder rod 43 that moves forward and backward in accordance with the operation of the cylinder unit 42, and a tip of the cylinder rod 43 on the pipe holding mechanism 30 side. And a sealing member 44.
  • the cylinder unit 42 is mounted and fixed on the block 41.
  • a tapered surface 45 is formed at the tip of the seal member 44 so as to be tapered, and is configured to fit the tapered concave surfaces 17b, 18b of the electrodes 17, 18 (see FIG. 2).
  • the seal member 44 extends from the cylinder unit 42 toward the tip, and as shown in detail in FIGS. 2A and 2B, a gas passage through which the high-pressure gas supplied from the gas supply unit 60 flows. 46 is provided.
  • the gas supply unit 60 includes a gas source 61, an accumulator 62 that stores the gas supplied by the gas source 61, a first tube 63 that extends from the accumulator 62 to the cylinder unit 42 of the gas supply mechanism 40, A pressure control valve 64 and a switching valve 65 provided in one tube 63; a second tube 67 extending from the accumulator 62 to a gas passage 46 formed in the seal member 44; The pressure control valve 68 and the check valve 69 are provided.
  • the pressure control valve 64 serves to supply the cylinder unit 42 with a gas having an operating pressure adapted to the pressing force of the seal member 44 against the metal pipe material 14.
  • the check valve 69 serves to prevent the high pressure gas from flowing back in the second tube 67.
  • the pressure control valve 68 provided in the second tube 67 serves to supply a gas having an operating pressure for expanding the metal pipe material 14 to the gas passage 46 of the seal member 44 under the control of the control unit 70. Fulfill.
  • the control unit 70 can supply a gas having a desired operating pressure into the metal pipe material 14 by controlling the pressure control valve 68 of the gas supply unit 60. Moreover, the control part 70 acquires temperature information from the thermocouple 21 by information being transmitted from (A) shown in FIG. 1, and controls the drive mechanism 80, the power supply part 55, and the like.
  • the water circulation mechanism 72 includes a water tank 73 that stores water, a water pump 74 that pumps up and pressurizes the water stored in the water tank 73 and sends the water to the cooling water passage 19 of the lower mold 11 and the cooling water passage 25 of the upper mold 12. It consists of a pipe 75. Although omitted, a cooling tower for lowering the water temperature and a filter for purifying water may be interposed in the pipe 75.
  • a method for forming a metal pipe using the forming apparatus 10 will be described.
  • a cylindrical metal pipe material 14 of a hardenable steel type is prepared.
  • the metal pipe material 14 is placed (input) on the electrodes 17 and 18 provided on the lower mold 11 side using, for example, a robot arm or the like. Since the grooves 17a and 18a are formed in the electrodes 17 and 18, the metal pipe material 14 is positioned by the grooves 17a and 18a.
  • control unit 70 controls the drive mechanism 80 and the pipe holding mechanism 30 to cause the pipe holding mechanism 30 to hold the metal pipe material 14. Specifically, the upper die 12 and the upper electrodes 17 and 18 held on the slide 81 side by the driving mechanism 80 move to the lower die 11 side, and the upper electrode 17 and the upper electrode 17 included in the pipe holding mechanism 30 are moved. By actuating an actuator that allows the 18 and the like and the lower electrodes 17 and 18 to move forward and backward, the vicinity of both ends of the metal pipe material 14 is sandwiched by the pipe holding mechanism 30 from above and below.
  • This clamping is caused to closely adhere to the entire circumference of the metal pipe material 14 near both ends due to the presence of the concave grooves 17a and 18a formed in the electrodes 17 and 18 and the concave grooves formed in the insulating materials 91 and 101. It will be clamped in such a manner.
  • the end of the metal pipe material 14 on the electrode 18 side has a groove 18 a and a taper concave surface 18 b of the electrode 18 in the extending direction of the metal pipe material 14. It protrudes to the seal member 44 side from the boundary. Similarly, the end of the metal pipe material 14 on the electrode 17 side protrudes more toward the seal member 44 than the boundary between the concave groove 17a and the tapered concave surface 17b of the electrode 17 in the extending direction of the metal pipe material 14.
  • the lower surfaces of the upper electrodes 17 and 18 and the upper surfaces of the lower electrodes 17 and 18 are in contact with each other.
  • the configuration is not limited to the configuration in which the metal pipe material 14 is in close contact with the entire periphery of the both ends, and a configuration in which the electrodes 17 and 18 are in contact with part of the metal pipe material 14 in the circumferential direction may be employed.
  • the control unit 70 heats the metal pipe material 14 by controlling the heating mechanism 50. Specifically, the control unit 70 controls the power supply unit 55 of the heating mechanism 50 to supply power. Then, the electric power transmitted to the lower electrodes 17 and 18 via the bus bar 52 is supplied to the upper electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 sandwiching the metal pipe material 14 and exists in the metal pipe material 14. Due to the resistance, the metal pipe material 14 itself generates heat due to Joule heat. That is, the metal pipe material 14 is in an electrically heated state.
  • the molding die 13 is closed with respect to the heated metal pipe material 14 by the control of the drive mechanism 80 by the control unit 70.
  • the cavity 16 of the lower mold 11 and the cavity 24 of the upper mold 12 are combined, and the metal pipe material 14 is disposed and sealed in the cavity portion between the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the cylinder unit 42 of the gas supply mechanism 40 is operated to advance the seal member 44 to seal both ends of the metal pipe material 14.
  • the seal member 44 is pressed against the end portion of the metal pipe material 14 on the electrode 18 side, so that the boundary between the concave groove 18a and the tapered concave surface 18b of the electrode 18 is exceeded.
  • a portion protruding toward the seal member 44 is deformed in a funnel shape so as to follow the tapered concave surface 18b.
  • the gas supplied into the metal pipe material 14 is thermally expanded.
  • the supplied gas is compressed air, and the metal pipe material 14 at 950 ° C. can be easily expanded by the thermally expanded compressed air.
  • austenite transforms to martensite (hereinafter, austenite transforms to martensite is referred to as martensite transformation).
  • cooling may be performed by supplying a cooling medium into the cavity 24, for example, instead of or in addition to mold cooling.
  • the metal pipe material 14 is brought into contact with the mold (upper mold 12 and lower mold 11) until the temperature at which martensitic transformation begins, and then the mold is opened and the cooling medium (cooling gas) is used as the metal pipe material.
  • the martensitic transformation may be generated by spraying on 14.
  • the metal pipe material 14 is blow-molded, cooled, and then opened to obtain a metal pipe having a substantially rectangular cylindrical main body, for example.
  • the molding die 13 in a state immediately after the molding of the metal pipe 150 according to the finished product is completed will be described.
  • the molding die 13 has a rectangular annular cross section as the metal pipe 150 according to the finished product, and has an upper side 151, a lower side 152, side sides 153A and 153B, and curved four sides.
  • a material having corners 154A, 154B, 154C, and 154D is formed.
  • the side portion 153A is formed on one side in the horizontal direction
  • the side portion 153B is formed on the other side in the horizontal direction.
  • the corner 154A is formed between the upper side 151 and the side 153A.
  • the corner 154B is formed between the lower side 152 and the side 153A.
  • the corner portion 154C is formed between the upper side portion 151 and the side portion 153B.
  • the corner 154D is formed between the lower side 152 and the side 153B.
  • the cross-sectional shape of the metal pipe material 14 before forming is a rectangular tube, which is smaller than the cross-sectional shape of the metal pipe 150. That is, the metal pipe 150 is formed by increasing the size of the cross-sectional shape of the metal pipe material 14. In the state of FIG.
  • the horizontal direction in which the side portions 153A and 153B are opposed is the X-axis direction
  • the horizontal direction orthogonal to the X-axis direction is the Y-axis direction
  • the vertical direction is the Z-axis direction.
  • the side portion 153B side is a positive side in the X-axis direction
  • the side portion 153A side is a negative side in the X-axis direction.
  • One side in the Y-axis direction (the back side in FIG. 3) is the positive side
  • the other side (the front side in FIG. 3) is the negative side.
  • the upper side is the positive side in the Z-axis direction
  • the lower side is the negative side in the Z-axis direction.
  • the molding mold 13 in addition to the lower mold 11 and the upper mold 12, the molding mold 13 includes corner advance / retreat parts 101A, 101B, 101C, and 101D arranged at four corners, and a pair of side molds. Molds 102A and 102B. Each mold forms a portion of the metal pipe 150 as described above. Specifically, the upper mold 12 forms the upper side portion 151. The lower mold 11 forms the lower side portion 152. The side mold 102A forms the side part 153A. The side mold 102B forms the side part 153B. The corner advancing / retreating portion 101A forms a corner 154A. The corner advancing / retreating portion 101B forms a corner 154B. The corner advancing / retreating portion 101C forms a corner 154C. Corner part advance / retreat part 101D forms corner part 154D.
  • the upper mold 12 has a molding surface 12d that forms the upper side portion 151 of the metal pipe 150 and extends in the horizontal direction on the lower surface side. Further, the upper mold 12 has mating surfaces 12b and 12c that extend obliquely upward from both ends of the molding surface 12d in the X-axis direction.
  • the mating surface 12b extends obliquely upward from the molding surface 12d toward the negative side in the X-axis direction, and is mated with the corner portion advance / retreat portion 101A when the mold is closed.
  • the mating surface 12c extends obliquely upward from the molding surface 12d toward the positive side in the X-axis direction, and is mated with the corner portion advance / retreat portion 101C when the mold is closed.
  • the upper mold 12 is moved forward and backward by the drive mechanism 80 shown in FIG. Thereby, the molding surface 12d can be close to and separated from the metal pipe material 14 before molding.
  • the lower mold 11 has a molding surface 11d that forms the lower side portion 152 of the metal pipe 150 and extends in the horizontal direction on the lower surface side.
  • type 11 has the mating surfaces 11b and 11c which spread respectively diagonally downward from the edge part of the both sides of the X-axis direction of the molding surface 11d.
  • the mating surface 11b extends obliquely downward from the molding surface 11d toward the negative side in the X-axis direction, and is mated with the corner portion advance / retreat portion 101B when the mold is closed.
  • the mating surface 11c extends obliquely downward toward the positive side in the X-axis direction, and is mated with the corner portion advancing / retreating portion 101D when the mold is closed.
  • the lower mold 11 does not have a drive mechanism and may be fixed to the base 15.
  • the proximity and separation between the molding surface 12d and the metal pipe material 14 are adjusted.
  • a drive mechanism 130 that moves the lower die 11 in the vertical direction without fixing the lower die 11 to the base 15 may be provided.
  • the molding surface 11d can be close to and separated from the metal pipe material 14 before molding.
  • the side mold 102A has a molding surface 102Aa that forms the side portion 153A of the metal pipe 150 and extends in the vertical direction on the positive side in the X-axis direction.
  • the side mold 102A has a mating surface 102Ab that extends obliquely upward from the upper end of the molding surface 102Aa and a mating surface 102Ac that extends obliquely downward from the lower end of the molding surface 102Aa.
  • the mating surface 102Ab extends obliquely upward from the molding surface 102Aa toward the negative side in the X-axis direction, and is mated with the corner portion advance / retreat portion 101A when the mold is closed.
  • the mating surface 102Ac extends obliquely downward toward the negative side in the molding surface 102AaX axial direction, and is mated with the corner portion advance / retreat portion 101B when the mold is closed.
  • a drive mechanism 131A for moving the side mold 102A forward and backward in the horizontal direction is provided for the side mold 102A.
  • the forming surface 102Aa can be close to and separated from the metal pipe material 14 before forming.
  • the side mold 102B has a molding surface 102Ba that forms the side part 153B of the metal pipe 150 and extends in the vertical direction on the negative side in the X-axis direction.
  • the side mold 102B has a mating surface 102Bb that extends obliquely upward from the upper end of the molding surface 102Ba, and a mating surface 102Bc that extends obliquely downward from the lower end of the molding surface 102Ba.
  • the mating surface 102Bb extends obliquely upward from the molding surface 102Ba toward the positive side in the X-axis direction, and is mated with the corner portion advance / retreat portion 101C when the mold is closed.
  • the mating surface 102Bc extends obliquely downward from the molding surface 102Ba toward the positive side in the X-axis direction, and is mated with the corner portion advance / retreat portion 101D when the mold is closed.
  • a drive mechanism 131B that moves the side mold 102B forward and backward in the horizontal direction is provided for the side mold 102B. As a result, the forming surface 102Ba can be moved closer to and away from the metal pipe material 14 before being formed.
  • the corner portion advance / retreat portion 101A has a curved molding surface 101Aa that forms the corner portion 154A of the metal pipe 150 on the positive side in the X-axis direction. Further, the corner portion advancing / retreating portion 101A has mating surfaces 101Ab and 101Ac that extend obliquely upward from both ends of the molding surface 102Aa. The mating surface 101Ab extends obliquely upward from the molding surface 101Aa toward the negative side in the X-axis direction, and is mated with the mating surface 12b of the upper mold 12 when the mold is closed.
  • the mating surface 101Ac extends obliquely upward from the molding surface 101Aa toward the negative side in the X-axis direction, and is mated with the mating surface 102Ab of the side mold 102A when the mold is closed.
  • a drive mechanism 132A that moves the corner portion advance / retreat portion 101A forward and backward in an oblique direction with respect to the corner portion advance / retreat portion 101A is provided. As a result, the molding surface 101Aa can be moved closer to and away from the metal pipe material 14 before molding.
  • the corner advance / retreat parts 101B, 101C, 101D have the same concept as the corner advance / retreat part 101A, except that the arrangement is different. That is, the corner advancing / retreating portion 101B includes a molding surface 101Ba for the corner portion 154B, a mating surface 101Bb for the mating surface 102Ac of the side mold 102A, and a mating surface 101Bc for the mating surface 11b of the lower mold 11. In addition, a drive mechanism 132B that moves the corner portion advance / retreat portion 101B in an oblique direction with respect to the corner portion advance / retreat portion 101B is provided.
  • the corner portion advancing / retreating portion 101C includes a molding surface 101Ca for the corner portion 154C, a mating surface 101Cb for the mating surface 12c of the upper mold 12, and a mating surface 101Cc for the mating surface 102Bb of the side mold 102B.
  • a drive mechanism 132C that moves the corner portion advance / retreat portion 101C in an oblique direction with respect to the corner portion advance / retreat portion 101C is provided.
  • the corner portion advancing / retracting portion 101D includes a molding surface 101Da for the corner portion 154D, a mating surface 101Db for the mating surface 102Bc of the side mold 102B, and a mating surface 101Dc for the mating surface 11c of the lower mold 11.
  • a drive mechanism 132D that moves the corner portion advance / retreat portion 101D in an oblique direction with respect to the corner portion advance / retreat portion 101D is provided.
  • each component is performed by the control unit 70 controlling each component.
  • the drive mechanisms 130, 131A, 131B, 132A, 132B, 132C, and 132D are connected to the control unit 70 (see FIG. 1). Therefore, the control unit 70 can advance and retract each mold with respect to the metal pipe material 14 by controlling each drive mechanism.
  • the control part 70 supplies gas to the metal pipe material 14 by predetermined timing by controlling the gas supply mechanism 40 (refer FIG. 1). Further, the control unit 70 can heat the metal pipe material 14 by controlling the electrodes 17 and 18.
  • the control unit 70 moves each mold to the metal pipe material 14 side as shown in FIG.
  • the corner advance / retreat parts 101A, 101C move in the vertical direction together with the upper mold 12, and the corner advance / retreat parts 101C, 101D move in the vertical direction together with the lower mold 11.
  • the corner advancing / retreating part may be configured to be able to advance / retreat in a state independent of the upper mold 12 or the lower mold 11.
  • the control unit 70 arranges the molding surfaces of the respective molds at positions separated from the metal pipe material 14 in a state where the molds are completely opened. In this state, the controller 70 heats the metal pipe material 14 through the electrodes 17 and 18.
  • the control unit 70 closes the upper mold 12 and the lower mold 11 to bring the molding die 13 into the state during expansion molding (the state shown in FIG. 3), and then, as shown in FIG. 101A, 101B, 101C, 101D is made to enter the metal pipe material 14 side.
  • the control part 70 presses corner
  • the controller 70 partially cools the corners of the metal pipe material 14 by continuing the pressed state for a predetermined time.
  • the control unit 70 supplies the gas from the gas supply mechanism 40 into the metal pipe material 14 so that the corners of the metal pipe material 14 are formed on the forming surfaces of the corner portion advance / retreat portions 101A, 101B, 101C, 101D. And may be molded into a shape along the molding surface. Thereby, the contact area with respect to the corner
  • the control unit 70 may simply contact the corner portion of the metal pipe material 14 with the corner portion advance / retreat portion 101A, 101B, 101C, 101D without supplying the gas. For example, if the corner portion of the metal pipe material 14 is curved in advance, a wide contact area can be secured.
  • the control unit 70 causes the corner portion advance / retreat portions 101A, 101B, 101C, 101D to retreat from the metal pipe material 14 side.
  • the control unit 70 supplies the gas from the gas supply mechanism 40 at a low pressure (low pressure blow).
  • the controller 70 may retreat the corner advancing / retreating portions 101A, 101B, 101C, 101D by driving the drive mechanisms 132A, 132B, 132C, 132D in accordance with the timing when the metal pipe material 14 expands due to the low pressure blow. .
  • the controller 70 moves the drive mechanism 132A, 132B, 132C, 132D in a free state, that is, when a force is applied to the corner advance / retreat parts 101A, 101B, 101C, 101D, the angle advance / retreat is performed according to the force.
  • the units 101A, 101B, 101C, and 101D may be movable. In this case, the corner advancing / retreating portions 101A, 101B, 101C, and 101D are pushed back by the corners of the metal pipe material 14 as the metal pipe material 14 expands.
  • the control unit 70 further supplies gas from the gas supply mechanism 40 into the metal pipe material 14 at a high pressure as shown in FIG. (High pressure blow), the respective parts of the metal pipe material 14 are pressed against the molding surfaces of the upper mold 12, the lower mold 11, the side molds 102A and 102B, and the corner advancing and retracting parts 101A, 101B, 101C and 101D.
  • the metal pipe material 14 has a shape along the molding surface of each mold, and the metal pipe 150 is completed.
  • the corner 13 advancing and retracting portions 101A and 101B that can be advanced and retracted obliquely at positions corresponding to the corners 154A, 154B, 154C, and 154D of the metal pipe 150. , 101C, 101D.
  • the control part 70 is making the corner
  • angular part 154A, 154B, 154C, 154D among the heated metal pipe materials 14 can contact with corner
  • the said contacted part is previously made. Can be partially cooled.
  • the control unit 70 retracts the corner portion advancing / retreating portions 101A, 101B, 101C, and 101D from the metal pipe material 14 side (see FIG. 6), thereby causing the corner portion advancing / retreating portions 101A, 101B, 101C, and 101D to move to the metal pipe.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the molding die 13 is provided with the corner advancing / retreating portion, but instead, a configuration in which the metal pipe material 14 is rotated may be employed.
  • the molding die 213 shown in FIGS. 8 to 14 has only the upper die 12, the lower die 11, and the side dies 102A and 102B, and has the corner advancing / retreating portions 101A, 101B, 101C, and 101D.
  • the gas supply mechanism 40 includes a support portion 170 that supports the metal pipe material 14, and includes a rotation mechanism 171 for rotating the support portion 170.
  • the support portion 170 of the gas supply mechanism 40 supports the metal pipe material 14 by pressing the seal member 44 against the end portion of the metal pipe material 14.
  • the rotation mechanism 171 includes a gear 172 provided on the outer periphery of the cylinder, a motor 174 having a rotation shaft 173, and a gear 176 provided on the rotation shaft 173. As the motor 174 and the gear 176 rotate based on the control of the control unit 70, the support unit 170 can be rotated via the gear 172.
  • control unit 70 controls the drive mechanisms 80, 130, 131A, and 131B to open the upper mold 12, the lower mold 11, and the side molds 102A and 102B.
  • the metal pipe material 14 is electrically heated through the electrodes 17 and 18.
  • the control unit 70 controls the drive mechanisms 80, 130, 131 ⁇ / b> A, 131 ⁇ / b> B, thereby forming the molding surfaces of the upper mold 12, the lower mold 11, and the side molds 102 ⁇ / b> A, 102 ⁇ / b> B.
  • a portion of the metal pipe material 14 is contacted.
  • the control unit 70 supplies the gas from the gas supply mechanism 40, so that the upper mold 12, the lower mold 11, and the side molds 102 ⁇ / b> A and 102 ⁇ / b> B of the metal pipe material 14.
  • the contact area is increased by forming the portion in contact with the molding surface into a shape along the molding surface.
  • the temperature of the four contact parts of the metal pipe material 14 falls to become the low temperature part 14a, and the non-contact parts at the four corners become the high temperature part 14b by maintaining the temperature.
  • a part of the metal pipe material 14 is brought into contact with the molding die 213, there may be a case where no gas is supplied from the gas supply mechanism 40 to the metal pipe material 14.
  • the control unit 70 opens the respective molds to retract the molding surface from the metal pipe material 14.
  • the control unit 70 controls the rotation mechanism 171 to rotate the support unit 170 of the gas supply mechanism 40 (see FIG. 15), thereby rotating the metal pipe material 14.
  • the control unit 70 retracts the electrodes 17 and 18 from the metal pipe material 14 when rotating the support unit 170 of the gas supply mechanism 40.
  • the control unit 70 rotates the metal pipe material 14 by 45 °.
  • the low temperature part 14a is arrange
  • the control unit 70 controls the drive mechanisms 80, 130, 131A, and 131B to close the upper mold 12, the lower mold 11, and the side molds 102A and 102B. State.
  • the control unit 70 further expands the metal pipe material 14 by supplying gas from the gas supply mechanism 40 to the metal pipe material 14. Thereby, the metal pipe material 14 is molded into a shape along the molding surface of each mold. At this time, the low temperature part 14a becomes a corner part of the metal pipe 150, and the high temperature part 14b becomes a side part of the metal pipe.
  • the control unit 70 maintains the state, thereby cooling the metal pipe 150 and obtaining a finished product.
  • the control unit 70 supplies gas from the gas supply mechanism 40 to the metal pipe material 14 before the support unit 170 rotates. Thereby, a part of the heated metal pipe material 14 is brought into contact with the molding die. Therefore, the contacted part (low temperature part 14a) can be partially cooled in advance. Then, the control unit 70 rotates the metal pipe material 14 by rotating the support unit 170 of the gas supply mechanism 40. Thereby, the low-temperature part 14a cooled beforehand is arrange
  • the low temperature portion 14a cooled in advance is less likely to be deformed than the other high temperature portions 14b. Accordingly, the pre-cooled low temperature portion 14a is unlikely to be thin during expansion molding. Therefore, by previously cooling a portion that tends to be thin, such as a corner portion of the metal pipe 150, it is possible to prevent the portion from becoming too thin during expansion molding. As described above, it is possible to suppress a decrease in strength in a part of the metal pipe 150 such as a corner.
  • a metal pipe having a corner is created.
  • a metal pipe having a shape having no corner for example, a circle, an ellipse, etc.
  • a forward / backward movement portion provided at a position corresponding to a part (first portion) in the circumferential direction of the metal pipe is provided. May be.
  • the current heating is performed using the electrodes 17 and 18, but a metal pipe material heated in advance may be set in the molding die.
  • the gas supply mechanism is employed as the fluid supply unit.
  • the fluid is not limited to gas, and liquid may be supplied.

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Abstract

成形装置は、加熱された金属パイプ材料を膨張させて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金型と、金属パイプ材料内に流体を供給して膨張させる流体供給部と、制御部と、を備え、成形金型は、金属パイプの角部に対応する位置に設けられ、進退可能な角部進退部を備え、制御部は、角部進退部を金属パイプ材料側へ進入させ、当該進入後、角部進退部を金属パイプ材料側から後退させ、流体供給部から流体を金属パイプ材料へ供給する。

Description

成形装置
　本発明は、成形装置に関する。
　従来、金属パイプを成形金型により型閉してブロー成形する成形装置が知られている。例えば、特許文献１に開示された成形装置は、成形金型と、金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、を備えている。この成形装置では、加熱された金属パイプ材料を成形金型内に配置し、成形金型を型閉した状態で金属パイプ材料に気体供給部から気体を供給して膨張させることによって、金属パイプ材料を成形金型の形状に対応する形状に成形する。
特開２０１５－１１２６０８号公報
　従来の成形装置では、金属パイプの形状によって、厚みが薄くなる部分が発生し、当該部分での強度が不十分となる場合があった。例えば、金属パイプが角部を有する場合は、膨張成形時に当該角部に対応する部分の厚みが薄くなり、当該角部における強度が不十分となる場合があった。
　そこで、本発明は、金属パイプの角部などの一部分において、強度が低下することを抑制できる成形装置を提供することを目的とする。
　本発明の一形態に係る成形装置は、加熱された金属パイプ材料を膨張させて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金型と、金属パイプ材料内に流体を供給して膨張させる流体供給部と、制御部と、を備え、成形金型は、金属パイプの角部に対応する位置に設けられ、進退可能な角部進退部を備え、制御部は、角部進退部を金属パイプ材料側へ進入させ、当該進入後、角部進退部を金属パイプ材料側から後退させ、流体供給部から流体を金属パイプ材料へ供給する。
　この成形装置によれば、成形金型が、金属パイプの角部に対応する位置に、進退可能な角部進退部を備えている。そして、制御部は、角部進退部を金属パイプ材料側へ進入させている。これにより、加熱された金属パイプ材料のうち、角部に対応する部分は、角部進退部と接触可能となり、当該接触した部分を予め部分的に冷却できる。そして、制御部は、角部進退部を金属パイプ材料側から後退させることで、当該角部進退部を金属パイプの膨張成形のための位置に配置し、流体供給部から流体を金属パイプ材料へ供給することで金属パイプの膨張成形を行う。金属パイプ材料のうち、予め部分的に冷却された角部に対応する部分は、高温の部分に比して変形し難い。従って、当該角部に対応する部分は、膨張成形時に厚みが薄くなり難い。これにより、金属パイプの角部が薄くなりすぎることを抑制できる。以上により、金属パイプの角部などの一部分において、強度が低下することを抑制できる。
　本発明の一形態に係る成形装置は、加熱された金属パイプ材料を膨張させて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金型と、金属パイプ材料内に流体を供給して膨張させる流体供給部と、制御部と、を備え、成形金型は、金属パイプの周方向における一部である第１の部分に対応する位置に設けられ、進退可能な進退部を備え、制御部は、進退部を前記金属パイプ材料側へ進入させ、当該進入後、進退部を金属パイプ材料側から後退させ、流体供給部から流体を金属パイプ材料へ供給する。
　この成形装置によれば、上述の成形装置と同様の作用・効果を得ることができる。すなわち、金属パイプ材料のうち、予め冷却された第１の部分に対応する部分が、膨張成形時に薄くなることを抑制できる。以上により、金属パイプの 一部分において、強度が低下することを抑制できる。
　本発明の一形態に係る成形装置は、加熱された金属パイプ材料を膨張させて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金型と、金属パイプ材料を支持する支持部を有し、当該金属パイプ材料内に流体を供給して膨張させる流体供給部と、制御部と、を備え、制御部は、金属パイプ材料の一部を成形金型に接触させ、流体供給部の支持部を回転させることで、金属パイプ材料を回転させ、当該回転後、流体供給部から流体を金属パイプ材料へ供給する。
　この成形装置によれば、制御部は、流体供給部の支持部を回転させる前に、加熱された金属パイプ材料のうち、一部を成形金型に接触させている。これにより、当該接触させた部分を予め部分的に冷却できる。そして、制御部は、流体供給部の支持部を回転させることで、金属パイプ材料を回転させる。これにより、予め冷却された部分は、成形金型のうち、先に接触した部分とは異なる部分と対向するように配置される。当該状態で、制御部は、回転後、流体供給部から流体を金属パイプ材料へ供給する。金属パイプ材料のうち、予め冷却された部分は、他の高温の部分に比して変形し難い。従って、当該予め冷却された部分は、膨張成形時に厚みが薄くなり難い。従って、金属パイプの角部などのように、薄くなり易い部分を予め冷却しておくことで、膨張成形時に当該部分が薄くなりすぎることを抑制できる。以上により、金属パイプの角部などの一部分において強度が低下することを抑制できる。
　成形装置は、金属パイプ材料と接触し、通電することによって金属パイプ材料を加熱する電極を更に備え、制御部は、流体供給部の支持部を回転させるときに、電極を金属パイプ材料から退避させてよい。これにより、金属パイプ材料を流体供給部の支持部と共に回転させる時に、金属パイプ材料が電極と干渉することを防止できる。
　本発明の成形装置及び成形方法によれば、金属パイプの角部などの一部分において強度が低下することを抑制できる。
本実施形態に係る通電加熱装置で加熱した金属パイプ材料が用いられる成形装置を示す概略構成図である。 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を押し付けた状態を示す図、（ｃ）は電極の正面図である。 本実施形態に係る成形装置の成形金型を型閉じ状態とし、完成品に係る金属パイプの成形が完了した直後の状態の成形金型を示す概略断面図である。 本実施形態に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 本実施形態に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 本実施形態に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 本実施形態に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置による成形の手順を説明するための概略断面図である。 変形例に係る成形装置の気体供給機構の概略断面図である。
　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、本実施形態に係る成形装置の概略構成図である。図１に示されるように、金属パイプを成形する成形装置１０は、上型１２及び下型１１からなる成形金型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との間に配置される金属パイプ材料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（流体）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（流体供給部）４０，４０と、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。
　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、その上面に例えば矩形状のキャビティ（凹部）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（図１における左右端）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（下側電極）等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、下側電極１７，１８上に金属パイプ材料１４が載置されることで、下側電極１７，１８は、上型１２と下型１１との間に配置される金属パイプ材料１４に接触する。これにより、下側電極１７，１８は金属パイプ材料１４に電気的に接続される。
　下型１１と下側電極１７との間及び下側電極１７の下部、並びに下型１１と下側電極１８との間及び下側電極１８の下部には、通電を防ぐための絶縁材９１がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材９１は、パイプ保持機構３０を構成するアクチュエータ（不図示）の可動部である進退ロッド９５に固定されている。このアクチュエータは、下側電極１７，１８等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、下型１１と共に基台１５側に保持されている。
　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８１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、その下面に例えば矩形状のキャビティ（凹部）２４を備える。このキャビティ２４は、下型１１のキャビティ１６に対向する位置に設けられる。なお、成形金型１３は、側部金型１０２Ａ，１０２Ｂ及び角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを備えている（図３参照）が、成形金型１３の更に詳細な説明については後述する。
　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（上側電極）等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、下側電極１７，１８上に金属パイプ材料１４が載置された状態において、上側電極１７，１８は、下方に移動することで、上型１２と下型１１との間に配置された金属パイプ材料１４に接触する。これにより、上側電極１７，１８は金属パイプ材料１４に電気的に接続される。
　上型１２と上側電極１７との間及び上側電極１７の上部、並びに上型１２と上側電極１８との間及び上側電極１８の上部には、通電を防ぐための絶縁材１０１がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材１０１は、パイプ保持機構３０を構成するアクチュエータの可動部である進退ロッド９６に固定されている。このアクチュエータは、上側電極１７，１８等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、上型１２と共に駆動機構８０のスライド８１側に保持されている。
　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２参照）、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９１，１０１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が形成されている。また、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２参照）、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９１，１０１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が形成されている。また、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。
　図１に示されるように、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を移動させるスライド８１と、上記スライド８１を移動させるための駆動力を発生するシャフト８２と、該シャフト８２で発生した駆動力をスライド８１に伝達するためのコネクティングロッド８３とを備えている。シャフト８２は、スライド８１上方にて左右方向に延在していると共に回転自在に支持されており、その軸心から離間した位置にて左右端から突出して左右方向に延在する偏心クランク８２ａを有している。この偏心クランク８２ａと、スライド８１の上部に設けられると共に左右方向に延在している回転軸８１ａとは、コネクティングロッド８３によって連結されている。駆動機構８０では、制御部７０によってシャフト８２の回転を制御することにより偏心クランク８２ａの上下方向の高さを変化させ、この偏心クランク８２ａの位置変化をコネクティングロッド８３を介してスライド８１に伝達することにより、スライド８１の上下動を制御できる。ここで、偏心クランク８２ａの位置変化をスライド８１に伝達する際に発生するコネクティングロッド８３の揺動（回転運動）は、回転軸８１ａによって吸収される。なお、シャフト８２は、例えば制御部７０によって制御されるモータ等の駆動に応じて回転又は停止する。
　加熱機構５０は、電力供給部５５と、電力供給部５５と電極１７，１８とを電気的に接続するブスバー５２と、を備える。電力供給部５５は、直流電源及びスイッチを含み、電極１７，１８が金属パイプ材料１４に電気的に接続された状態において、ブスバー５２、電極１７，１８を介して金属パイプ材料１４に通電可能とされている。なお、ブスバー５２は、ここでは、下側電極１７，１８に接続されている。
　この加熱機構５０では、電力供給部５５から出力された直流電流は、ブスバー５２によって伝送され、電極１７に入力される。そして、直流電流は、金属パイプ材料１４を通過して、電極１８に入力される。そして、直流電流Ｃは、ブスバー５２によって伝送されて電力供給部５５に入力される。
　図１に戻り、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、電極１７，１８のテーパー凹面１７ｂ，１８ｂに合わさる形状に構成されている（図２参照）。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２（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。
　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。第２チューブ６７に介設されている圧力制御弁６８は、制御部７０の制御により、金属パイプ材料１４を膨張させるための作動圧力を有するガスを、シール部材４４のガス通路４６に供給する役割を果たす。
　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、駆動機構８０及び電力供給部５５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１０を用いた金属パイプの成形方法について説明する。最初に、焼入れ可能な鋼種の円筒状の金属パイプ材料１４を準備する。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１７，１８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は、駆動機構８０及びパイプ保持機構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、駆動機構８０の駆動によりスライド８１側に保持されている上型１２及び上側電極１７，１８等が下型１１側に移動すると共に、パイプ保持機構３０に含まれる上側電極１７，１８等及び下側電極１７，１８等を進退動可能としているアクチュエータを作動させることによって、金属パイプ材料１４の両方の端部付近を上下からパイプ保持機構３０により挟持する。この挟持は電極１７，１８に形成される凹溝１７ａ，１８ａ、及び絶縁材９１，１０１に形成される凹溝の存在によって、金属パイプ材料１４の両端部付近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。
　なお、このとき、図２（ａ）に示されるように、金属パイプ材料１４の電極１８側の端部は、金属パイプ材料１４の延在方向において、電極１８の凹溝１８ａとテーパー凹面１８ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している。同様に、金属パイプ材料１４の電極１７側の端部は、金属パイプ材料１４の延在方向において、電極１７の凹溝１７ａとテーパー凹面１７ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している。また、上側電極１７，１８の下面と下側電極１７，１８の上面とは、それぞれ互いに接触している。ただし、金属パイプ材料１４の両端部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電極１７，１８が当接するような構成であってもよい。
　続いて、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の電力供給部５５を制御し電力を供給する。すると、ブスバー５２を介して下側電極１７，１８に伝達される電力が、金属パイプ材料１４を挟持している上側電極１７，１８及び金属パイプ材料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自体がジュール熱によって発熱する。すなわち、金属パイプ材料１４は通電加熱状態となる。
　続いて、制御部７０による駆動機構８０の制御によって、加熱後の金属パイプ材料１４に対して成形金型１３を閉じる。これにより、下型１１のキャビティ１６と上型１２のキャビティ２４とが組み合わされ、下型１１と上型１２との間のキャビティ部内に金属パイプ材料１４が配置密閉される。
　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を前進させて金属パイプ材料１４の両端をシールする。このとき、図２（ｂ）に示されるように、金属パイプ材料１４の電極１８側の端部にシール部材４４が押し付けられることによって、電極１８の凹溝１８ａとテーパー凹面１８ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している部分が、テーパー凹面１８ｂに沿うように漏斗状に変形する。同様に、金属パイプ材料１４の電極１７側の端部にシール部材４４が押し付けられることによって、電極１７の凹溝１７ａとテーパー凹面１７ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している部分が、テーパー凹面１７ｂに沿うように漏斗状に変形する。シール完了後、高圧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をキャビティ部の形状に沿うように成形する。
　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。
　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１６に接触して急冷されると同時に、上型１２のキャビティ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、ソルバイト等）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、冷却媒体を例えばキャビティ２４内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。
　上述のように金属パイプ材料１４に対してブロー成形を行った後に冷却を行い、型開きを行うことにより、例えば略矩形筒状の本体部を有する金属パイプを得る。
　次に、図３を参照して、本実施形態に係る成形装置１０の特徴的部分について説明する。まず、成形金型１３を型閉じ状態とし、完成品に係る金属パイプ１５０の成形が完了した直後の状態の成形金型１３について説明する。なお、本実施形態では、成形金型１３は、完成品に係る金属パイプ１５０として、断面が矩形環状であって、上辺部１５１、下辺部１５２、側辺部１５３Ａ，１５３Ｂ、及び湾曲した四方の角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ、１５４Ｄを有するものを成形することとする。成形直後において、側辺部１５３Ａは水平方向における一方側に形成され、側辺部１５３Ｂは水平方向における他方側に形成されるものとする。角部１５４Ａは、上辺部１５１と側辺部１５３Ａとの間に形成される。角部１５４Ｂは、下辺部１５２と側辺部１５３Ａとの間に形成される。角部１５４Ｃは、上辺部１５１と側辺部１５３Ｂとの間に形成される。角部１５４Ｄは、下辺部１５２と側辺部１５３Ｂとの間に形成される。また、成形前の金属パイプ材料１４の断面形状は、矩形管状をなしており、当該金属パイプ１５０の断面形状より小さいものとする。すなわち、金属パイプ材料１４の断面形状のサイズを大きくすることで金属パイプ１５０が成形される。なお、図３の状態において、側辺部１５３Ａ，１５３Ｂが対向する水平方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と直交する水平方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。また、側辺部１５３Ｂ側をＸ軸方向における正側とし、側辺部１５３Ａ側をＸ軸方向における負側とする。Ｙ軸方向における一方側（図３では紙面裏側）を正側とし、他方側（図３では紙面表側）を負側とする。上側をＺ軸方向における正側とし、下側をＺ軸方向における負側とする。これらのＸＹＺ軸座標系を用いて、各部位の説明を行う場合がある。
　本実施形態に係る成形装置１０において、成形金型１３は、下型１１及び上型１２に加えて、四隅に配置される角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄと、一対の側部金型１０２Ａ，１０２Ｂと、を備えている。各金型は、前述のような金属パイプ１５０の各部分を形成する。具体的には、上型１２が上辺部１５１を形成する。下型１１が下辺部１５２を形成する。側部金型１０２Ａが側辺部１５３Ａを形成する。側部金型１０２Ｂが側辺部１５３Ｂを形成する。角部進退部１０１Ａが角部１５４Ａを形成する。角部進退部１０１Ｂが角部１５４Ｂを形成する。角部進退部１０１Ｃが角部１５４Ｃを形成する。角部進退部１０１Ｄが角部１５４Ｄを形成する。
　上型１２は、金属パイプ１５０の上辺部１５１を形成する、水平方向に広がる成形面１２ｄを下面側に有する。また、上型１２は、成形面１２ｄのＸ軸方向の両側の端部からそれぞれ斜め上方へ広がる合わせ面１２ｂ，１２ｃを有する。合わせ面１２ｂは、成形面１２ｄからＸ軸方向の負側へ向かって斜め上方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ａと合わせられる。合わせ面１２ｃは、成形面１２ｄからＸ軸方向の正側へ向かって斜め上方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ｃと合わせられる。上型１２は、図１において示された駆動機構８０によって上下方向に進退する。これにより、成形面１２ｄは、成形前の金属パイプ材料１４に対して近接及び離間が可能である。
　下型１１は、金属パイプ１５０の下辺部１５２を形成する、水平方向に広がる成形面１１ｄを下面側に有する。また、下型１１は、成形面１１ｄのＸ軸方向の両側の端部からそれぞれ斜め下方へ広がる合わせ面１１ｂ，１１ｃを有する。合わせ面１１ｂは、成形面１１ｄからＸ軸方向の負側へ向かって斜め下方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ｂと合わせられる。合わせ面１１ｃは、Ｘ軸方向の正側へ向かって斜め下方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ｄと合わせられる。下型１１は、図１に示すように駆動機構を有さず、基台１５に固定されていてよい。この場合、金属パイプ材料１４が上下方向に移動することにより、成形面１２ｄと金属パイプ材料１４との近接及び離間が調整される。ただし、図３に示すように、下型１１を基台１５に固定せずに、下型１１を上下方向に進退させる駆動機構１３０が設けられてもよい。この場合、成形面１１ｄは、成形前の金属パイプ材料１４に対して近接及び離間が可能である。なお、後述の成形の手順に関する説明においては、理解を容易とするために、駆動機構１３０によって下型１１が進退可能であることを前提として説明を行う。
　側部金型１０２Ａは、金属パイプ１５０の側辺部１５３Ａを形成する、鉛直方向に広がる成形面１０２ＡａをＸ軸方向の正側に有する。また、側部金型１０２Ａは、成形面１０２Ａａの上側の端部から斜め上方へ広がる合わせ面１０２Ａｂと、成形面１０２Ａａの下側の端部から斜め下方へ広がる合わせ面１０２Ａｃを有する。合わせ面１０２Ａｂは、成形面１０２ＡａからＸ軸方向の負側へ向かって斜め上方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ａと合わせられる。合わせ面１０２Ａｃは、成形面１０２ＡａＸ軸方向の負側へ向かって斜め下方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ｂと合わせられる。側部金型１０２Ａに対して、当該側部金型１０２Ａを水平方向に進退させる駆動機構１３１Ａが設けられている。これにより、成形面１０２Ａａは、成形前の金属パイプ材料１４に対して近接及び離間が可能である。
　側部金型１０２Ｂは、金属パイプ１５０の側辺部１５３Ｂを形成する、鉛直方向に広がる成形面１０２ＢａをＸ軸方向の負側に有する。また、側部金型１０２Ｂは、成形面１０２Ｂａの上側の端部から斜め上方へ広がる合わせ面１０２Ｂｂと、成形面１０２Ｂａの下側の端部から斜め下方へ広がる合わせ面１０２Ｂｃを有する。合わせ面１０２Ｂｂは、成形面１０２ＢａからＸ軸方向の正側へ向かって斜め上方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ｃと合わせられる。合わせ面１０２Ｂｃは、成形面１０２ＢａからＸ軸方向の正側へ向かって斜め下方へ広がり、型閉時に角部進退部１０１Ｄと合わせられる。側部金型１０２Ｂに対して、当該側部金型１０２Ｂを水平方向に進退させる駆動機構１３１Ｂが設けられている。これにより、成形面１０２Ｂａは、成形前の金属パイプ材料１４に対して近接及び離間が可能である。
　角部進退部１０１Ａは、金属パイプ１５０の角部１５４Ａを形成する、湾曲した成形面１０１ＡａをＸ軸方向の正側に有する。また、角部進退部１０１Ａは、成形面１０２Ａａの両側の端部から斜め上方へ広がる合わせ面１０１Ａｂ，１０１Ａｃを有する。合わせ面１０１Ａｂは、成形面１０１ＡａからＸ軸方向の負側へ向かって斜め上方へ広がり、型閉時に上型１２の合わせ面１２ｂと合わせられる。合わせ面１０１Ａｃは、成形面１０１ＡａからＸ軸方向の負側へ向かって斜め上方へ広がり、型閉時に側部金型１０２Ａの合わせ面１０２Ａｂと合わせられる。角部進退部１０１Ａに対して、当該角部進退部１０１Ａを斜め方向に進退させる駆動機構１３２Ａが設けられている。これにより、成形面１０１Ａａは、成形前の金属パイプ材料１４に対して近接及び離間が可能である。
　角部進退部１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄは、配置が異なる点以外は角部進退部１０１Ａと同趣旨の構成を有している。すなわち、角部進退部１０１Ｂは、角部１５４Ｂに対する成形面１０１Ｂａと、側部金型１０２Ａの合わせ面１０２Ａｃに対する合わせ面１０１Ｂｂと、下型１１の合わせ面１１ｂに対する合わせ面１０１Ｂｃと、を備える。また、角部進退部１０１Ｂに対して、当該角部進退部１０１Ｂを斜め方向に進退させる駆動機構１３２Ｂが設けられている。角部進退部１０１Ｃは、角部１５４Ｃに対する成形面１０１Ｃａと、上型１２の合わせ面１２ｃに対する合わせ面１０１Ｃｂと、側部金型１０２Ｂの合わせ面１０２Ｂｂに対する合わせ面１０１Ｃｃと、を備える。また、角部進退部１０１Ｃに対して、当該角部進退部１０１Ｃを斜め方向に進退させる駆動機構１３２Ｃが設けられている。角部進退部１０１Ｄは、角部１５４Ｄに対する成形面１０１Ｄａと、側部金型１０２Ｂの合わせ面１０２Ｂｃに対する合わせ面１０１Ｄｂと、下型１１の合わせ面１１ｃに対する合わせ面１０１Ｄｃと、を備える。また、角部進退部１０１Ｄに対して、当該角部進退部１０１Ｄを斜め方向に進退させる駆動機構１３２Ｄが設けられている。
　次に、図４～７を参照して、成形装置１０による成形の手順について説明する。以降の説明においては、制御部７０が各構成要素を制御することによって、各構成要素の動作が行われる。なお、駆動機構１３０，１３１Ａ，１３１Ｂ，１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄは、制御部７０（図１参照）に接続されている。従って、制御部７０は、各駆動機構を制御することによって、各金型を金属パイプ材料１４に対して進退させることができる。また、制御部７０は、気体供給機構４０（図１参照）を制御することによって、所定のタイミングで金属パイプ材料１４に気体を供給する。また、制御部７０は、電極１７，１８を制御することによって、金属パイプ材料１４を加熱することができる。
　金属パイプ材料１４が電極１７，１８に挟持されると共に気体供給機構４０で支持されると、図４に示すように、制御部７０は、各金型を金属パイプ材料１４側へ移動させる。なお、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｃは上型１２と共に上下方向への移動を行い、角部進退部１０１Ｃ，１０１Ｄは下型１１と共に上下方向への移動を行う。ただし、角部進退部は、上型１２又は下型１１から独立した状態で進退可能に構成されてもよい。この時、制御部７０は、各金型が完全に開いた状態から、各金型の成形面を金属パイプ材料１４に近接した状態で離間した位置に配置する。当該状態で、制御部７０は電極１７，１８を介して金属パイプ材料１４の通電加熱を行う。
　次に、制御部７０は、上型１２及び下型１１を閉じて成形金型１３を膨張成形時の状態（図３に示す状態）にした後、図５に示すように、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを金属パイプ材料１４側へ進入させる。これにより、制御部７０は、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを金属パイプ材料１４の角部（角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄに対応する部分）に押し当てる。制御部７０は、当該押し当て状態を所定時間継続することで、金属パイプ材料１４の角部を部分的に冷却する。なお、このとき、制御部７０は、気体供給機構４０から金属パイプ材料１４内に気体を供給することで、金属パイプ材料１４の角部を角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄの成形面に接触させて、当該成形面に沿った形状に成形してよい。これにより、金属パイプ材料１４の角部の角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄに対する接触面積を増加することができる。なお、制御部７０は、当該気体の供給を行うことなく、金属パイプ材料１４の角部へ角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄへ接触させるだけでもよい。例えば、金属パイプ材料１４の角部が予め湾曲している状態であれば、接触面積を広く確保することができる。
　次に、図６に示すように、制御部７０は、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを金属パイプ材料１４側から後退させる。この時、制御部７０は、気体供給機構４０から気体を低圧で供給する（低圧ブロー）。制御部７０は、低圧ブローによって金属パイプ材料１４が膨張するタイミングに合わせて、駆動機構１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄを駆動させることで角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを後退させてよい。あるいは、低圧ブロー中、制御部７０は、駆動機構１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄをフリーな状態、すなわち角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄに力が作用した場合に当該力に従って角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄが移動可能な状態にしてもよい。この場合、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄは、金属パイプ材料１４が膨張するに従って、金属パイプ材料１４の角部に押されて後退する。
　角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄが最終成形位置まで後退したら、図７に示すように、制御部７０は、気体供給機構４０から更に気体を金属パイプ材料１４内へ高圧で供給することで（高圧ブロー）、金属パイプ材料１４の各部分を上型１２、下型１１、側部金型１０２Ａ，１０２Ｂ、及び角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄの各成形面に押し付ける。これによって、金属パイプ材料１４が各金型の成形面に沿った形状となり、金属パイプ１５０が完成する。なお、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄの後退と高圧ブローを同時に行ってもよい。
　次に、本実施形態に係る成形装置１０の作用・効果について説明する。
　本実施形態に係る成形装置１０によれば、成形金型１３が、金属パイプ１５０の角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄに対応する位置に、斜め方向に進退可能な角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを備えている。そして、制御部７０は、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを金属パイプ材料１４側へ進入させている（図５参照）。これにより、加熱された金属パイプ材料１４のうち、角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄに対応する部分は、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄと接触可能となり、当該接触した部分を予め部分的に冷却できる。そして、制御部７０は、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを金属パイプ材料１４側から後退させることで（図６参照）、当該角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを金属パイプ１５０の膨張成形のための位置に配置し、気体供給機構４０から気体を金属パイプ材料１４へ供給することで金属パイプ１５０の膨張成形を行う（図７参照）。金属パイプ材料１４のうち、予め部分的に冷却された角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄに対応する部分は、高温の部分に比して変形し難い。従って、当該角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄに対応する部分は、膨張成形時に厚みが薄くなり難い。これにより、金属パイプ１５０の角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄが薄くなりすぎることを抑制できる。以上により、金属パイプ１５０の角部１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄなどの一部分において強度が低下することを抑制できる。
　本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
　上述の実施形態では、成形金型１３が角部進退部を備えていたが、これに代えて、金属パイプ材料１４を回転させる構成を採用してもよい。例えば、図８～図１４に示す成形金型２１３は、上型１２、下型１１、及び側部金型１０２Ａ，１０２Ｂのみを有し、角部進退部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄを有していない。また、図１５に示すように、気体供給機構４０は、金属パイプ材料１４を支持する支持部１７０を有し、且つ、当該支持部１７０を回転させるための回転機構１７１を備えている。気体供給機構４０の支持部１７０は、シール部材４４を金属パイプ材料１４の端部に押し付けることで、当該金属パイプ材料１４を支持している。回転機構１７１は、シリンダの外周部に設けられた歯車１７２と、回転軸１７３を有するモータ１７４と、回転軸１７３に設けられた歯車１７６と、を備えている。制御部７０の制御に基づいてモータ１７４及び歯車１７６が回転することで、歯車１７２を介して支持部１７０を回転させることができる。
　まず、図８に示すように、制御部７０は、駆動機構８０，１３０，１３１Ａ，１３１Ｂを制御することで、上型１２、下型１１、及び側部金型１０２Ａ，１０２Ｂを開型として、金属パイプ材料１４から離間させた状態にて、電極１７，１８を介して金属パイプ材料１４の通電加熱を行う。
　次に、図９に示すように、制御部７０は、駆動機構８０，１３０，１３１Ａ，１３１Ｂを制御することで、上型１２、下型１１、及び側部金型１０２Ａ，１０２Ｂの成形面を金属パイプ材料１４の一部に接触させる。また、図１０に示すように、制御部７０は、気体供給機構４０から気体を供給することで、金属パイプ材料１４のうち、上型１２、下型１１、及び側部金型１０２Ａ，１０２Ｂの成形面に接触している部分を当該成形面に沿った形状とすることで、接触面積を増加させる。これにより、金属パイプ材料１４の四方の接触部の温度が低下して低温部１４ａとなり、四隅の非接触部は温度が維持されることで高温部１４ｂとなる。なお、金属パイプ材料１４の一部を成形金型２１３に接触させる際に、気体供給機構４０から気体を金属パイプ材料１４に供給しない場合があってもよい。
　次に、図１１に示すように、制御部７０は、各金型を開くことで、成形面を金属パイプ材料１４から後退させる。次に、図１２に示すように、制御部７０は、回転機構１７１を制御して気体供給機構４０の支持部１７０を回転させることで（図１５参照）、金属パイプ材料１４を回転させる。このとき、制御部７０は、気体供給機構４０の支持部１７０を回転させるときに、電極１７，１８を金属パイプ材料１４から退避させる。ここでは、制御部７０は、金属パイプ材料１４を４５°回転させる。これにより、低温部１４ａが斜め方向に配置される。
　次に、図１３に示すように、制御部７０は、駆動機構８０，１３０，１３１Ａ，１３１Ｂを制御することで、上型１２、下型１１、及び側部金型１０２Ａ，１０２Ｂを型閉の状態とする。また、制御部７０は、気体供給機構４０から更に金属パイプ材料１４へ気体を供給することで、当該金属パイプ材料１４を膨張させる。これによって、金属パイプ材料１４は、各金型の成形面に沿った形状に成形される。このとき、低温部１４ａが金属パイプ１５０の角部となり、高温部１４ｂが金属パイプの辺部となる。図１４に示すように、制御部７０は、当該状態を保持することで、金属パイプ１５０を冷却して、完成品を得る。
　この成形装置によれば、制御部７０は、支持部１７０の回転前に、気体供給機構４０から気体を金属パイプ材料１４へ供給している。これにより、加熱された金属パイプ材料１４のうち、一部を成形金型に接触させている。従って、当該接触させた部分（低温部１４ａ）を予め部分的に冷却できる。そして、制御部７０は、気体供給機構４０の支持部１７０を回転させることで、金属パイプ材料１４を回転させる。これにより、予め冷却された低温部１４ａは、成形金型２１３のうち、先に接触した部分とは異なる部分（金属パイプ１５０の角部を形成する部分）と対向するように配置される。当該状態で、制御部７０は、気体供給機構４０から気体を金属パイプ材料１４へ供給する。金属パイプ材料１４のうち、予め冷却された低温部１４ａは、他の高温部１４ｂに比して変形し難い。従って、当該予め冷却された低温部１４ａは、膨張成形時に厚みが薄くなり難い。従って、金属パイプ１５０の角部などのように、薄くなり易い部分を予め冷却しておくことで、膨張成形時に当該部分が薄くなりすぎることを抑制できる。以上により、金属パイプ１５０の角部などの一部分において強度が低下することを抑制できる。
　上述の実施形態では、角部を有する金属パイプを作成する場合の例について説明した。ただし、金属パイプとして角部を有さない形状（例えば円形、楕円など）のものを作成してもよい。すなわち、金属パイプの角部に対応する位置に設けられる角部進退部に代えて、金属パイプの周方向における一部分（第１の部分）に対応する位置に設けられ、進退可能な進退部を備えてもよい。
　なお、上述の実施形態では、電極１７，１８を用いて通電加熱を行っていたが、予め加熱した金属パイプ材料を成形金型にセットしてもよい。
　なお、上述の実施形態では、流体供給部として気体供給機構が採用されていたが、流体は気体に限定されず、液体を供給してもよい。
　また、上述の実施形態のように、断面が四角形状の金属パイプを成形する構成に限らず、三角形状、又は五角以上の多角形状を成形する構成を採用してもよい。
　１０…成形装置、１３，２１３…成形金型、１７，１８…電極、４０…気体供給機構（流体供給部）、７０…制御部、１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ…角部進退部（進退部）、１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄ…角部（第１の部分）、１７０…支持部。

Claims (4)

  1. 　加熱された金属パイプ材料を膨張させて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金型と、
    　前記金属パイプ材料内に流体を供給して膨張させる流体供給部と、
    　制御部と、を備え、
    　前記成形金型は、
    　　前記金属パイプの角部に対応する位置に設けられ、進退可能な角部進退部を備え、
    　前記制御部は、
    　　前記角部進退部を前記金属パイプ材料側へ進入させ、
    　　当該進入後、前記角部進退部を前記金属パイプ材料側から後退させ、
    　　前記流体供給部から流体を前記金属パイプ材料へ供給する、成形装置。
  2. 　加熱された金属パイプ材料を膨張させて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金型と、
    　前記金属パイプ材料内に流体を供給して膨張させる流体供給部と、
    　制御部と、を備え、
    　前記成形金型は、
    　　前記金属パイプの周方向における一部である第１の部分に対応する位置に設けられ、進退可能な進退部を備え、
    　前記制御部は、
    　　前記進退部を前記金属パイプ材料側へ進入させ、
    　　当該進入後、前記進退部を前記金属パイプ材料側から後退させ、
    　　前記流体供給部から流体を前記金属パイプ材料へ供給する、成形装置。
  3. 　加熱された金属パイプ材料を膨張させて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金型と、
    　前記金属パイプ材料を支持する支持部を有し、当該金属パイプ材料内に流体を供給して膨張させる流体供給部と、
    　制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　　前記金属パイプ材料の一部を前記成形金型に接触させ、
    　　前記流体供給部の前記支持部を回転させることで、前記金属パイプ材料を回転させ、
    　　当該回転後、前記流体供給部から流体を前記金属パイプ材料へ供給する、成形装置。
  4. 　前記金属パイプ材料と接触し、通電することによって前記金属パイプ材料を加熱する電極を更に備え、
    　前記制御部は、前記流体供給部の前記支持部を回転させるときに、前記電極を前記金属パイプ材料から退避させる、請求項３に記載の成形装置。
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