WO2022034843A1 - 成形装置、及び金属パイプ - Google Patents

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metal pipe
molding
pipe material
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公宏 野際
章博 井手
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住友重機械工業株式会社
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/02—Rigid pipes of metal

Definitions

  • the present invention relates to a molding apparatus and a metal pipe.
  • Patent Document 1 includes a molding die having a lower die and an upper die paired with each other, and a fluid supply unit for supplying a fluid into a metal pipe material held between the molding dies.
  • the molding apparatus is disclosed.
  • a molding device such as the above-mentioned prior art may form a metal pipe with a flange by crushing both sides of the metal pipe material in the width direction with an upper die and a lower die.
  • a molding apparatus has a problem that it is difficult to mold the flange portion into a desired size because the spread cannot be regulated when the flange portion expands in the width direction.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is a molding apparatus capable of reducing variation in the size of the flange portion, and reduction in variation in the size of the flange portion. Is to provide metal pipes.
  • the molding apparatus is a molding apparatus for forming a metal pipe with a flange, and includes a molding die for forming the metal pipe, and the molding die is oriented in the first direction in a cross-sectional view. It has a first mold and a second mold facing each other, and also has a third mold for regulating the flange scheduled portion of the metal pipe material, and the third mold is the first mold and the first mold. Continue to correct the misalignment of the planned flange portion until the mold is tightened by the mold 2.
  • the molding dies have a first mold and a second mold facing each other in the first direction in a cross-sectional view. Further, the molding die has a third die for regulating the planned flange portion of the metal pipe. This third mold continues to correct the deviation of the planned flange portion between the first mold and the mold clamping by the second mold. Therefore, the third mold corrects the deviation of the planned flange portion even in the state where the mold closing operation of the first mold and the second mold progresses and the crushing of the planned flange portion progresses. You can continue. From the above, it is possible to reduce the variation in the size of the flange portion after completion.
  • the third mold is placed on at least one side of the metal pipe material in the second direction intersecting the first direction, the third mold as the first mold and the second mold approach each other. , Stay away from metal pipe material.
  • This third mold can regulate that the flange portion of the metal pipe material crushed by the first mold and the second mold spreads too much in the second direction.
  • the third mold moves away from the metal pipe material as the first mold and the second mold approach each other. Therefore, the third mold can continue to regulate the flange portion even in a state where the mold closing operation of the first mold and the second mold is progressing and the flange portion is being crushed. .. From the above, it is possible to reduce the variation in the size of the flange portion.
  • the third mold is a metal pipe as the first mold and the second mold approach each other due to the tapered structure formed between the first mold and at least one of the second molds. You may move away from the material. In this case, the simple structure allows the third mold to be kept away from the metal pipe material.
  • the molding die may be a metal pipe that is curved when viewed from the first direction.
  • the size of the flange portion tends to vary between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the curve, but by adopting the configuration of the present invention, the variation can be reduced.
  • the metal pipe has flanges on both sides in a second direction that intersects the first direction, and the mold has a pair of third molds that are placed on both sides of the metal pipe material in the second direction. May have. In this case, it is possible to reduce the variation in the size of the flange portions on both sides of the metal pipe.
  • the pair of third molds may be arranged so that the flange portions on both sides have the same size in the second direction. In this case, the sizes of the flanges on both sides of the metal pipe can be the same.
  • the pair of third molds may be arranged so that the sizes of the flange portions on both sides in the second direction are predetermined sizes different from each other.
  • the flange portions on both sides of the metal pipe can each have a desired size.
  • the molding apparatus may further include a fluid supply unit that supplies a fluid to the heated metal pipe material.
  • a fluid supply unit that supplies a fluid to the heated metal pipe material.
  • the size of the flange portion tends to vary due to temperature variation and the like, but by adopting the configuration of the present invention, the variation can be reduced.
  • the molding apparatus may further include an elastic mechanism for applying an elastic force to the metal pipe material side in the second direction intersecting the first direction with respect to the third mold.
  • the third mold can be returned to the original position when the first mold and the second mold are opened without providing an expensive actuator or the like.
  • the metal pipe according to one aspect of the present invention has a hollow pipe portion and a pair of flange portions protruding from the pipe portion on both sides in the width direction, and the sizes of the pair of flange portions in the width direction are different from each other. It will be a different predetermined size.
  • the sizes of the pair of flanges in the width direction are different from each other.
  • the processing is performed so that each flange portion has a predetermined size at the time of molding, it is possible to reduce the variation in the size of the flange portion.
  • the molding apparatus is a molding apparatus for forming a metal pipe with a flange, and includes a molding die for forming the metal pipe, and the molding die is oriented in the first direction in a cross-sectional view. It has a first mold facing each other, a second mold, and a third mold disposed on at least one side of the metal pipe material in a second direction intersecting the first direction. The mold 3 moves away from the metal pipe material as the first mold and the second mold approach each other.
  • the molding mold has a first mold and a second mold facing each other in the first direction in a cross-sectional view.
  • the mold also has a third mold that is disposed on at least one side of the metal pipe material in a second direction that intersects the first direction.
  • This third mold can regulate that the flange portion of the metal pipe material crushed by the first mold and the second mold spreads too much in the second direction.
  • the third mold moves away from the metal pipe material as the first mold and the second mold approach each other. Therefore, the third mold can continue to regulate the flange portion even in a state where the mold closing operation of the first mold and the second mold is progressing and the flange portion is being crushed. .. From the above, it is possible to reduce the variation in the size of the flange portion.
  • the present invention it is possible to provide a molding apparatus capable of reducing the variation in the size of the flange portion and a metal pipe in which the variation in the size of the flange portion is reduced.
  • FIG. 1 is a schematic view of the molding apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the molding apparatus 1 is an apparatus for forming a metal pipe having a hollow shape by blow molding.
  • the molding apparatus 1 is installed on a horizontal plane.
  • the molding apparatus 1 includes a molding die 2 (molding die), a drive mechanism 3, a holding unit 4, a heating unit 5, a fluid supply unit 6, a cooling unit 7, and a control unit 8.
  • the metal pipe refers to a hollow article after the molding is completed in the molding device 1
  • the metal pipe material 40 refers to a hollow article before the molding is completed in the molding device 1.
  • the metal pipe material 40 is a pipe material of a steel grade that can be hardened. Further, among the horizontal directions, the direction in which the metal pipe material 40 extends at the time of molding may be referred to as "longitudinal direction", and the direction orthogonal to the longitudinal direction may be referred to as "width direction (second direction)".
  • the molding die 2 is a mold for molding the metal pipe material 40 into a metal pipe, and is a lower mold 11 (first mold) and an upper mold 12 facing each other in the vertical direction (first direction). (Second type) is provided. Further, the molding die 2 includes a pair of lateral dies 14 and 15 (third dies) facing each other in the width direction (see FIG. 3). The detailed shapes of the molds 11, 12, 14, and 15 will be described later.
  • the lower mold 11 and the upper mold 12 are made of steel blocks.
  • the lower mold 11 is fixed to the base 13 via a die holder or the like.
  • the upper mold 12 is fixed to the slide of the drive mechanism 3 via a die holder or the like.
  • the drive mechanism 3 is a mechanism for moving at least one of the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the drive mechanism 3 has a configuration in which only the upper mold 12 is moved.
  • the drive mechanism 3 includes a slide 21 that moves the upper mold 12 so that the lower mold 11 and the upper mold 12 meet each other, and a pull-back cylinder as an actuator that generates a force for pulling the slide 21 upward.
  • a 22 is provided, a main cylinder 23 as a drive source for downwardly pressurizing the slide 21, and a drive source 24 for applying a driving force to the main cylinder 23.
  • the holding portion 4 is a mechanism for holding the metal pipe material 40 arranged between the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the holding portion 4 includes a lower electrode 26 and an upper electrode 27 that hold the metal pipe material 40 on one end side in the longitudinal direction of the molding die 2, and a metal pipe material on the other end side in the longitudinal direction of the molding die 2.
  • a lower electrode 26 and an upper electrode 27 holding the 40 are provided.
  • the lower electrodes 26 and the upper electrodes 27 on both sides in the longitudinal direction hold the metal pipe material 40 by sandwiching the vicinity of the end portion of the metal pipe material 40 from the vertical direction.
  • Grooves having a shape corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 40 are formed on the upper surface of the lower electrode 26 and the lower surface of the upper electrode 27.
  • the lower electrode 26 and the upper electrode 27 are provided with a drive mechanism (not shown), and can move independently in the vertical direction.
  • the heating unit 5 heats the metal pipe material 40.
  • the heating unit 5 is a mechanism for heating the metal pipe material 40 by energizing the metal pipe material 40.
  • the heating unit 5 is the metal pipe material in a state where the metal pipe material 40 is separated from the lower mold 11 and the upper mold 12 between the lower mold 11 and the upper mold 12. 40 is heated.
  • the heating unit 5 includes the lower electrodes 26 and the upper electrodes 27 on both sides in the longitudinal direction described above, and a power supply 28 for passing an electric current through the electrodes 26 and 27 to the metal pipe material.
  • the heating unit 5 may be arranged in the pre-process of the molding apparatus 1 and heated externally.
  • the fluid supply unit 6 is a mechanism for supplying a high-pressure fluid into the metal pipe material 40 held between the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the fluid supply unit 6 supplies a high-pressure fluid to the metal pipe material 40 which has become hot due to being heated by the heating unit 5, and expands the metal pipe material 40.
  • the fluid supply unit 6 is provided on both ends of the molding die 2 in the longitudinal direction.
  • the fluid supply unit 6 is a nozzle 31 that supplies fluid from the opening at the end of the metal pipe material 40 to the inside of the metal pipe material 40, and a drive that moves the nozzle 31 forward and backward with respect to the opening of the metal pipe material 40.
  • a mechanism 32 and a supply source 33 for supplying a high-pressure fluid into the metal pipe material 40 via the nozzle 31 are provided.
  • the nozzle 31 is brought into close contact with the end of the metal pipe material 40 in a state where the sealing property is ensured during fluid supply and exhaust (see FIG. 2), and at other times, the nozzle 31 is brought into close contact with the end of the metal pipe material 40.
  • the fluid supply unit 6 may supply a gas such as high-pressure air or an inert gas as the fluid. Further, the fluid supply unit 6 may be the same device including the heating unit 5 together with the holding unit 4 having a mechanism for moving the metal pipe material 40 in the vertical direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state when the nozzle 31 seals the metal pipe material 40.
  • the nozzle 31 is a cylindrical member into which the end portion of the metal pipe material 40 can be inserted.
  • the nozzle 31 is supported by the drive mechanism 32 so that the center line of the nozzle 31 coincides with the reference line SL1.
  • the inner diameter of the supply port 31a at the end of the nozzle 31 on the metal pipe material 40 side substantially coincides with the outer diameter of the metal pipe material 40 after expansion molding.
  • the nozzle 31 supplies a high-pressure fluid to the metal pipe material 40 from the internal flow path 36.
  • An example of a high-pressure fluid is gas or the like.
  • the cooling unit 7 is a mechanism for cooling the molding die 2. By cooling the molding die 2, the cooling unit 7 can rapidly cool the metal pipe material 40 when the expanded metal pipe material 40 comes into contact with the molding surface of the molding die 2.
  • the cooling unit 7 includes a flow path 36 formed inside the lower mold 11 and the upper mold 12, and a water circulation mechanism 37 that supplies and circulates cooling water to the flow path 36.
  • the control unit 8 is a device that controls the entire molding device 1.
  • the control unit 8 controls the drive mechanism 3, the holding unit 4, the heating unit 5, the fluid supply unit 6, and the cooling unit 7.
  • the control unit 8 repeatedly performs an operation of molding the metal pipe material 40 with the molding die 2.
  • control unit 8 controls, for example, the transfer timing from a transfer device such as a robot arm, and puts the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12 in the open state. Deploy. Alternatively, the control unit 8 may wait for the operator to manually arrange the metal pipe material 40 between the lower mold 11 and the upper mold 12. Further, the control unit 8 supports the metal pipe material 40 with the lower electrodes 26 on both sides in the longitudinal direction, and then lowers the upper electrode 27 to sandwich the metal pipe material 40, such as an actuator of the holding unit 4. Control. Further, the control unit 8 controls the heating unit 5 to energize and heat the metal pipe material 40. As a result, an axial current flows through the metal pipe material 40, and the electric resistance of the metal pipe material 40 itself causes the metal pipe material 40 itself to generate heat due to Joule heat.
  • a transfer device such as a robot arm
  • the control unit 8 controls the drive mechanism 3 to lower the upper mold 12 and bring it closer to the lower mold 11 to close the mold 2.
  • the control unit 8 controls the fluid supply unit 6 to seal the openings at both ends of the metal pipe material 40 with the nozzle 31 and supply the fluid.
  • the metal pipe material 40 softened by heating expands and comes into contact with the molding surface of the molding die 2.
  • the metal pipe material 40 is molded so as to follow the shape of the molding surface of the molding die 2.
  • the metal pipe material 40 is quenched by quenching with the molding die 2 cooled by the cooling unit 7.
  • the metal pipe 41 molded by the molding die 2 will be described with reference to FIG. 4 (b).
  • the metal pipe 41 has a hollow pipe portion 41a and flange portions 41b and 41c protruding from both sides in the width direction.
  • the pipe portion 41a has a rectangular tubular shape.
  • the shape of the pipe portion 41a is not particularly limited, and may be any shape depending on the intended use.
  • the flange portions 41b and 41c are configured by crushing both ends of the metal pipe material 40 in the width direction with the dies 11 and 12.
  • flange planned portions 40b and 40c the portions scheduled to become the flange portions 41b and 41c after completion are referred to as flange planned portions 40b and 40c (FIG. 4A).
  • the protruding portion of the metal pipe 41 after the molding is completed is referred to as a “flange portion”.
  • the portion to be the flange portion after completion is referred to as a “planned flange portion”.
  • the shape of the "planned flange portion” changes depending on the degree of progress of molding.
  • the metal pipe 41 is curved so as to project to one side in the width direction when viewed from the vertical direction.
  • the flange portion 41b is arranged on the inner peripheral side
  • the flange portion 41c is arranged on the outer peripheral side.
  • the lower mold 11 has a flat surface portion 51 extending in the width direction, a recess 52 formed at the center position in the width direction of the flat surface portion 51, and both outer ends in the width direction.
  • a support portion 53, 54 formed in the portion is provided.
  • the recess 52 is a portion for forming the lower portion of the pipe portion 41a of the metal pipe 41 (see FIG. 4B).
  • both sides of the recess 52 in the width direction are configured as molding surfaces for molding the flange portions 41b and 41c (see FIG. 4B).
  • the support portions 53 and 54 are portions that protrude upward from the flat surface portion 51.
  • the support portion 53 is a portion that supports the lateral mold 14, and the support portion 54 is a portion that supports the lateral mold 15.
  • the upper mold 12 includes a flat surface portion 61 extending in the width direction and a molding main body portion 62 protruding downward at the center position in the width direction of the flat surface portion 61.
  • the molding main body portion 62 has a substantially trapezoidal cross-sectional shape that narrows downward.
  • the molding main body portion 62 has a recess 63 on the lower surface 62a.
  • the recess 63 is a portion for forming the upper portion of the pipe portion 41a of the metal pipe 41 (see FIG. 4B).
  • the lower surface 62a of the molding main body 62 is configured as a molding surface for molding the flange portions 41b and 41c on both sides of the concave portion 63 in the width direction (see FIG. 4B).
  • the molding main body portion 62 has tapered surfaces 62b and 62c that extend outward in the width direction toward the upper flat surface portion 61 from the lower surface portion 62a.
  • the mold 14 on the lateral side is arranged on one side of the metal pipe material 40 in the width direction.
  • the lateral mold 15 is arranged on the other side of the metal pipe material 40 in the width direction.
  • the molds 14 and 15 are molds that regulate the expansion of the planned flange portions 40b and 40c when the planned flange portions 40b and 40c of the metal pipe material 40 expand outward in the width direction.
  • the molds 14 and 15 have regulating surfaces 14a and 15a that regulate the spread of the planned flange portions 40b and 40c on the inner side in the width direction.
  • tapered surfaces 14b and 15b are formed which are inclined so as to spread outward in the width direction toward the upper side.
  • the mold 14 is connected to a gas damper 66 (elastic mechanism) provided on the support portion 53 of the mold 11.
  • the gas damper 66 extends inward in the width direction from the support portion 53 and is connected to the mold 14.
  • the mold 15 is connected to a gas damper 67 (elastic mechanism) provided on the support portion 54 of the mold 11.
  • the gas damper 67 extends inward in the width direction from the support portion 54 and is connected to the mold 15.
  • the gas dampers 66 and 67 are elastic mechanisms that apply an elastic force to the molds 14 and 15 on the metal pipe material 40 side in the width direction, that is, inward.
  • the molds 14 and 15 are configured so that the lower mold 11 and the upper mold 12 move away from the metal pipe material 40 as they approach each other.
  • the molds 14 and 15 move outward in the width direction.
  • the molds 14 and 15 move away from the metal pipe material 40 as the mold 11 and the mold 12 approach each other due to the tapered structures 71 and 72 formed between the molds 14 and 15 and the upper mold 12. As such, it moves outward in the width direction.
  • the molds 11, 12, 14, and 15 are arranged at positions separated from the metal pipe material 40.
  • the molds 14 and 15 are arranged so that the flange portions 41b and 41c (see FIG. 4B) on both sides have the same size in the width direction.
  • the molds 14 and 15 are arranged at positions symmetrical with respect to the center position in the width direction of the molding mold 2.
  • the inner regulation surfaces 14a and 15a of the molds 14 and 15 in the width direction are arranged at the same distance from the center position in the width direction of the molding mold 2.
  • the control unit 8 heats the metal pipe material 40 in this state.
  • the control unit 8 lowers the mold 12 downward.
  • the mold 12 is lowered to a position where the tapered surfaces 62b and 62c of the mold 12 come into contact with the tapered surfaces 14b and 15b of the molds 14 and 15.
  • the control unit 8 controls the fluid supply unit 6 to supply the fluid into the metal pipe material 40 to perform blow molding (primary blow).
  • the portions of the flanges 40b and 40c on both sides of the metal pipe material 40 in the width direction expand so as to enter between the flat surface portion 51 of the mold 11 and the lower surface 62a of the mold 12.
  • the planned flange portions 40b and 40c come into contact with the regulation surfaces 14a and 15a of the molds 14 and 15, and further deformation to the outside in the width direction is restricted. In this way, when the molds 14 and 15 regulate the flange scheduled portions 40b and 40c on the regulation surfaces 14a and 15a, the deviation of the flange scheduled portions 40b and 40c can be corrected.
  • the control unit 8 further lowers the mold 12.
  • the tapered surfaces 62b and 62c of the mold 12 also move downward.
  • the tapered surfaces 14b and 15b of the molds 14 and 15 are guided by the tapered surfaces 62b and 62c of the mold 12 and move outward in the width direction. Therefore, the regulation surfaces 14a and 15a of the molds 14 and 15 also move outward in the width direction.
  • the molds 14 and 15 are maintained in a state of being pressed against the tapered surfaces 62b and 62c of the mold 12 by the elastic force of the gas dampers 66 and 67.
  • the planned flange portions 40b and 40c of the metal pipe material 40 are further crushed between the flat surface portion 51 of the mold 11 and the lower surface 62a of the mold 12, so that the dimensions in the width direction are reduced to the mold 12. It gradually increases as the temperature drops.
  • the planned flange portions 40b and 40c try to protrude greatly outward in the width direction due to variations, they are regulated by the regulation surfaces 14a and 15a of the molds 14 and 15, and do not become larger than that.
  • the planned flange portions 40b and 40c (planned flange portions 40b and 40c that are about to protrude significantly) are formed on the regulation surfaces 14a and 15a. ) Is regulated, it can be said that the deviation of the planned flange portions 40b and 40c is corrected.
  • the control unit 8 further lowers the mold 12 so that the molds 11 and 12 are completely closed (bottom dead center) as shown in FIG. 4 (b). At this time, the planned flange portions 40b and 40c are completely crushed, and in this state, the control unit 8 shares the fluid with the metal pipe material 40 by the fluid supply unit 6 so that the recess 52
  • the metal pipe 41 is completed by forming the pipe portion 41a corresponding to the shapes of, 63. After that, when the control unit 8 moves the mold 12 upward to open the mold, the molds 14 and 15 return to the positions shown in FIG. 3A due to the restoring force of the gas dampers 66 and 67.
  • the state in which the molds 11 and 12 are completely closed corresponds to the state in which the molds 11 and 12 are used to fasten the mold.
  • the molds 14 and 15 continue to correct the deviation of the flange scheduled portions 40b and 40c until the mold is tightened.
  • the molding die 2 has molds 11 and 12 facing each other in the vertical direction (first direction) in a cross-sectional view. Further, the molding die 2 has molds 14 and 15 arranged on both sides of the metal pipe material 40 in the width direction (second direction) intersecting the vertical direction. The molds 14 and 15 can regulate that the flange scheduled portions 40b and 40c crushed by the molds 11 and 12 among the metal pipe materials 40 spread too much in the width direction. Here, the molds 14 and 15 move away from the metal pipe material 40 as the mold 11 and the mold 12 approach each other.
  • the molds 14 and 15 move away from the metal pipe material 40 as the mold 11 and the mold 12 approach each other due to the tapered structures 71 and 72 formed between the molds 14 and 15 and the upper mold 12.
  • the molds 14 and 15 can be kept away from the metal pipe material 40 by a simple structure in which the tapered structures 71 and 72 are provided.
  • the metal pipe 41 has flange portions 41b and 41c on both sides in the width direction, and the molding die 2 has a pair of dies 14 and 15 arranged on both sides of the metal pipe material 40 in the width direction. In this case, it is possible to reduce variations in the sizes of the flange portions 41b and 41c on both sides of the metal pipe 41.
  • the molding apparatus 1 further includes gas dampers 66 and 67 that apply an elastic force to the metal pipe material 40 side in the width direction with respect to the molds 14 and 15.
  • the molds 14 and 15 can be returned to their original positions when the molds 11 and 12 are opened without providing an expensive actuator or the like.
  • the pair of molds 14 and 15 are arranged so that the flange portions 41b and 41c on both sides have the same size in the width direction. In this case, the sizes of the flange portions 41b and 41c on both sides of the metal pipe 41 can be made the same.
  • the molding die 2 molds a metal pipe 41 that is curved when viewed from the vertical direction.
  • the sizes of the flange portions 41b and 41c tend to vary between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the curve, but the variation can be reduced by adopting the configuration of the present embodiment.
  • the molding apparatus 1 further includes a fluid supply unit 6 that supplies a fluid to the heated metal pipe material 40.
  • a fluid supply unit 6 that supplies a fluid to the heated metal pipe material 40.
  • the sizes of the flange portions 41b and 41c tend to vary due to temperature variations and the like, but by adopting the configuration of the present embodiment, the variations can be reduced.
  • the relationship between the curvature of the metal pipe 41 (metal pipe material 40) and the temperature will be explained in more detail.
  • FIG. 9A when the metal pipe material 40 is energized and heated, the current density is higher on the inner peripheral side than on the outer peripheral side, and the temperature is higher on the inner peripheral side, so that the heating temperature difference is increased. Occurs. Then, the amount of thermal expansion of the metal pipe material 40 is larger on the inner peripheral side than on the outer peripheral side.
  • FIG. 9B when the molds 11 and 12 are closed to form the flange portions 41b and 41c, a compressive force acts on the inner peripheral side and a tensile force acts on the outer peripheral side.
  • the flange portion 41b on the inner peripheral side is in a state of excess meat. Therefore, as shown in FIG. 9 (c), the metal pipe 41 is deformed to reduce the bending angle due to the influence of the expansion and contraction in the longitudinal direction and the difference in the amount of thermal expansion, and the center of the pipe is displaced toward the outer peripheral side. It will be easier. Therefore, when the molds 14 and 15 as in the present embodiment are not provided, the flange portion 41b on the inner peripheral side tends to have a larger size in the width direction.
  • the molding apparatus 1 since the variations of the flange portions 41b and 41c can be reduced in the molds 14 and 15, the size of the flange portion 41b on the inner peripheral side and the flange portion on the outer peripheral side are reduced.
  • the size of 41c can be made uniform. Further, by appropriately adjusting the operation of the molds 14 and 15, the degree of freedom in forming the corner R of the metal pipe 41 having a complicated shape can be improved.
  • the molds 14 and 15 continue to correct the deviation of the planned flange portions 40b and 40c until the molds 11 and the molds 12 are used to fasten the molds. Therefore, in the molds 14 and 15, the flange scheduled portions 40b and 40c are displaced even when the mold closing operation of the molds 11 and 12 is progressing and the flange scheduled portions 40b and 40c are being crushed. Can continue to be corrected. From the above, it is possible to reduce variations in the sizes of the flange portions 41b and 41c after completion.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the molds 14 and 15 are arranged so that the size of the flange portion 41b in the width direction and the size of the flange portion 41c in the width direction are the same.
  • the pair of molds 14 and 15 may be arranged so that the flange portions 41b and 41c on both sides have predetermined sizes different from each other in the width direction.
  • the flange portions 41b and 41c on both sides of the metal pipe 41 can be made into desired sizes, respectively.
  • the flange portion 41b may be formed larger than the flange portion 41c.
  • the regulation surface 14a of the mold 14 in the initial state, the regulation surface 14a of the mold 14 is outside the regulation surface 15a of the mold 15 with respect to the center position in the width direction of the molding mold 2. Just place it.
  • the planned flange portion 40c at the stage of performing the primary blow, the planned flange portion 40c is in contact with the regulation surface 15a, while the planned flange portion 40b is in a state of being separated from the regulation surface 14a. Therefore, the planned flange portion 40c can be expanded while being restricted by the regulation surface 15a, while the planned flange portion 40b can be expanded without being restricted.
  • the metal pipe 41 shown in FIG. 6B has a hollow pipe portion 41a and a pair of flange portions 41b, 41c protruding from the pipe portion 41a on both sides in the width direction, and is a pair.
  • the sizes of the flange portions 41b and 41c in the width direction are predetermined sizes different from each other.
  • the sizes of the pair of flange portions 41b and 41c in the width direction are predetermined sizes different from each other.
  • the processing is performed so that the flange portions 41b and 41c have a predetermined size at the time of molding, it is possible to reduce the variation in the sizes of the flange portions 41b and 41c.
  • the molds 14 and 15 have the flange scheduled portions 40b and 40c before the molds are tightened by the molds 11 and 12 (FIG. 6 (b)). Continue to correct the deviation.
  • the metal pipe 41 has a pair of flange portions 41b, 41c.
  • the metal pipe 41 may have a flange portion on only one side in the width direction.
  • the metal pipe 41 may have only the flange portion 41b on one side.
  • the regulation surface 14a of the mold 14 in the initial state, is more than the regulation surface 15a of the mold 15 with respect to the center position in the width direction of the molding die 2. May be placed on the outside. Further, the recesses 52 and 63 are formed so as to be closer to the right side than the center position.
  • the regulation surface 15a is arranged at the position of the right end portion of the recesses 52 and 63.
  • the flange scheduled portion 40b comes into contact with the regulation surface 14a, while the right end portion of the pipe portion 40a comes into contact with the regulation surface 15a. Therefore, the flange scheduled portion is not formed on the right side.
  • FIG. 8A when the control unit 8 further moves the mold 12 downward, the molds 14 and 15 move outward. The state in which the planned flange portion is not formed on the right side of the pipe portion 40a continues.
  • the control unit 8 further moves the mold 12 downward, the flange portion 41b is completed as shown in FIG. 8B.
  • the mold 14 corrects the deviation of the planned flange portion 40b before the mold 11 and the mold 12 are used to fasten the mold (FIG. 8 (b)). Continue to do.
  • the regulatory molds are provided on both sides in the width direction, but they may be provided on only one side in the width direction.
  • the tapered structures 71 and 72 are formed between the molds 14 and 15 and the upper mold 12.
  • the tapered structure may be formed between the molds 14 and 15 and the lower mold 11 or between both the molds 11 and 12.
  • the gas damper is adopted as the elastic mechanism, but it may be configured by an elastic member or the like as long as it generates an elastic force. Further, the molds 14 and 15 may have a configuration in which the position in the width direction can be controlled by an actuator or the like.
  • the mold used in the molding apparatus for STAF has been described as an example.
  • the type of the molding apparatus in which the mold according to the present invention is adopted is not particularly limited, and any molding apparatus may be used as long as it supplies a fluid to expand the metal pipe material.
  • Molding device 1 ... Molding device, 2 ... Molding mold (molding mold), 6 ... Fluid supply unit, 11 ... Mold (first mold), 12 ... Mold (second mold), 14, 15 ... Mold ( Third type), 40 ... Metal pipe material, 40b, 40c ... Flange planned part, 41b, 41c ... Flange part, 41 ... Metal pipe, 66,67 ... Gas damper (elastic mechanism), 71,72 ... Tapered structure.

Abstract

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、金属パイプ材料のフランジ予定部を規制するための第３の型を有し、第３の型は、第１の型と前記第２の型による型締めに至るまでの間に、フランジ予定部のズレを矯正し続ける。

Description

成形装置、及び金属パイプ
　本発明は、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、金属パイプ材料の幅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。しかしながら、このような成形装置は、フランジ部が幅方向に広がるときに当該広がりを規制することができないため、フランジ部を所望の大きさに成形することが難しいという問題がある。
　本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、本発明の目的は、フランジ部の大きさのばらつきを低減できる成形装置、及びフランジ部の大きさのばらつきが低減された金属パイプを提供することである。
　本発明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、金属パイプ材料のフランジ予定部を規制するための第３の型を有し、第３の型は、第１の型と前記第２の型による型締めに至るまでの間に、フランジ予定部のズレを矯正し続ける。
　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。また、成形型は、金属パイプのフランジ予定部を規制するための第３の型を有する。この第３の型は、第１の型と前記第２の型による型締めに至るまでの間に、フランジ予定部のズレを矯正し続ける。従って、第３の型は、第１の型と第２の型の型閉動作が進行して、フランジ予定部の潰れが進行していく途中の状態においても、フランジ予定部のズレを矯正し続けることができる。以上より、完成後のフランジ部の大きさのばらつきを低減することができる。
　第３の型は、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、第３の型は、第１の型と第２の型とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料から遠ざかる。この第３の型は、金属パイプ材料のうち、第１の型と第２の型とで押し潰されるフランジ部が、第２の方向へ広がり過ぎることを規制することができる。ここで、第３の型は、第１の型と第２の型とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料から遠ざかる。従って、第３の型は、第１の型と第２の型の型閉動作が進行して、フランジ部の潰れが進行していく途中の状態においても、フランジ部を規制し続けることができる。以上より、フランジ部の大きさのばらつきを低減することができる。
　第３の型は、第１の型との間、及び第２の型との間の少なくとも一方に形成されたテーパー構造により、第１の型と第２の型とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料から遠ざかってよい。この場合、シンプルな構造にて、第３の型を金属パイプ材料から遠ざけることができる。
　成形型は、第１の方向から見て湾曲する金属パイプを成形してよい。この場合、湾曲の内周側と外周側とで、フランジ部の大きさがばらつき易くなるが、本発明の構成を採用することで、当該ばらつきを低減することができる。
　金属パイプは、第１の方向と交差する第２の方向における両側にフランジ部を有し、成形型は、第２の方向において、金属パイプ材料の両側に配置される一対の第３の型を有してよい。この場合、金属パイプの両側のフランジ部の大きさのばらつきを低減することができる。
　一対の第３の型は、両側のフランジ部の第２の方向における大きさを同じにするように、それぞれ配置されてよい。この場合、金属パイプの両側のフランジ部の大きさを同じにすることができる。
　一対の第３の型は、両側のフランジ部の第２の方向における大きさが、互いに異なる所定の大きさとなるように、それぞれ配置されてよい。この場合、金属パイプの両側のフランジ部をそれぞれ所望の大きさとすることができる。
　成形装置は、加熱された金属パイプ材料に流体を供給する流体供給部を更に備えてよい。加熱された金属パイプ材料は、温度のばらつきなどによってフランジ部の大きさがばらつき易くなるが、本発明の構成を採用することで、当該ばらつきを低減することができる。
　成形装置は、第３の型に対して、第１の方向と交差する第２の方向における金属パイプ材料側へ弾性力を付与する弾性機構を更に備えてよい。この場合、高価なアクチュエータなどを設けることなく、第１の型及び第２の型を型開したときに、第３の型を元の位置に復帰させることができる。
　本発明の一態様に係る金属パイプは、中空のパイプ部と、パイプ部から幅方向の両側へ突出する一対のフランジ部と、を有し、一対のフランジ部の幅方向における大きさが、互いに異なる所定の大きさとなる。
　金属パイプにおいて、一対のフランジ部の幅方向における大きさが、互いに異なる所定の大きさとなる。この場合、成形時において各フランジ部が所定の大きさとなるような処理を行うため、フランジ部の大きさのばらつきを低減することができる。
　本発明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３の型は、第１の型と第２の型とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料から遠ざかる。
　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。また、成形型は、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。この第３の型は、金属パイプ材料のうち、第１の型と第２の型とで押し潰されるフランジ部が、第２の方向へ広がり過ぎることを規制することができる。ここで、第３の型は、第１の型と第２の型とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料から遠ざかる。従って、第３の型は、第１の型と第２の型の型閉動作が進行して、フランジ部の潰れが進行していく途中の状態においても、フランジ部を規制し続けることができる。以上より、フランジ部の大きさのばらつきを低減することができる。
　本発明によれば、フランジ部の大きさのばらつきを低減できる成形装置、及びフランジ部の大きさのばらつきが低減された金属パイプを提供することができる。
本発明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。 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。 金属パイプ材料及び金属パイプの湾曲の様子を示す模式図である。
　以下、本発明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が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向（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、幅方向に互いに対向する一対の横側の金型１４，１５（第３の型）を備える（図３参照）。金型１１，１２，１４，１５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の長手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の長手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。長手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、上述の長手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の長手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に示すように、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３６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、長手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及び図４を参照して、成形装置１の成形金型２の詳細な構成について説明する。まず、成形金型２によって成形される金属パイプ４１について図４（ｂ）を参照して説明する。金属パイプ４１は、中空のパイプ部４１ａと、幅方向の両側へ突出するフランジ部４１ｂ，４１ｃと、を有する。パイプ部４１ａは、矩形管状の形状を有している。ただし、パイプ部４１ａの形状は特に限定されず、用途に応じて任意の形状にしてよい。フランジ部４１ｂ，４１ｃは、金属パイプ材料４０の幅方向の両端部を金型１１，１２で押し潰すことによって構成される。なお、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、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃと称する（図４（a））。以降の説明においても、特に注記の無い場合は、成形完成後の金属パイプ４１における突出部を「フランジ部」と称する。また、成形完成前の状態の金属パイプ材料４０において、完成後のフランジ部となる予定の箇所を「フランジ予定部」と称する。「フランジ予定部」は、成形の進行度合いによって形状が変化する。また、図９（ａ）に示すように、金属パイプ４１は、上下方向から見て、幅方向の一方側へ突出するように湾曲している。図９（ａ）に示す例では、フランジ部４１ｂが内周側に配置され、フランジ部４１ｃが外周側に配置される。
　図３（ａ）に示すように、下側の金型１１は、幅方向に広がる平面部５１と、平面部５１の幅方向における中央位置に形成された凹部５２と、幅方向における外側の両端部に形成された支持部５３，５４と、を備える。凹部５２は、金属パイプ４１のパイプ部４１ａの下側部分を成形する部分である（図４（ｂ）参照）。平面部５１のうち、凹部５２の幅方向の両側は、フランジ部４１ｂ，４１ｃを成形するための成形面として構成される（図４（ｂ）参照）。支持部５３，５４は、平面部５１から上方に突出した部分である。支持部５３は横側の金型１４を支持する部分であり、支持部５４は、横側の金型１５を支持する部分である。
　上側の金型１２は、幅方向に広がる平面部６１と、平面部６１の幅方向における中央位置にて下方へ突出する成形本体部６２と、を備える。成形本体部６２は、下方へ向かって細くなる略台形の断面形状を有している。成形本体部６２は、下面６２ａに凹部６３を有する。凹部６３は、金属パイプ４１のパイプ部４１ａの上側部分を成形する部分である（図４（ｂ）参照）。成形本体部６２の下面６２ａは、凹部６３の幅方向の両側において、フランジ部４１ｂ，４１ｃを成形するための成形面として構成される（図４（ｂ）参照）。成形本体部６２は、下面６２ａから上方の平面部６１へ向かうに従って、幅方向における外側へ広がるようなテーパー面６２ｂ，６２ｃを有する。
　横側の金型１４は、幅方向において、金属パイプ材料４０の一方側に配置される。横側の金型１５は、幅方向において、金属パイプ材料４０の他方側に配置される。金型１４，１５は、金属パイプ材料４０のフランジ予定部４０ｂ，４０ｃが幅方向の外側へ広がる際に、当該フランジ予定部４０ｂ，４０ｃの広がりを規制する金型である。金型１４，１５は、幅方向における内側に、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃの広がりを規制する規制面１４ａ，１５ａを有する。規制面１４ａ，１５ａの上側には、上方へ向かうに従って幅方向の外側へ広がるように傾斜するテーパー面１４ｂ，１５ｂが形成されている。
　金型１４は、金型１１の支持部５３に設けられたガスダンパ６６（弾性機構）に接続されている。ガスダンパ６６は、支持部５３から幅方向における内側へ延びて、金型１４に接続される。金型１５は、金型１１の支持部５４に設けられたガスダンパ６７（弾性機構）に接続されている。ガスダンパ６７は、支持部５４から幅方向における内側へ延びて、金型１５に接続される。ガスダンパ６６，６７は、金型１４，１５に対して、幅方向における金属パイプ材料４０側、すなわち内側へ弾性力を付与する弾性機構である。
　ここで、金型１４，１５は、下側の金型１１と上側の金型１２とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料４０から遠ざかるように構成されている。本実施形態では、上側の金型１２が下降するに従って、金型１４，１５は、幅方向における外側へ移動する。具体的には、金型１４，１５は、上側の金型１２との間に形成されたテーパー構造７１，７２により、金型１１と金型１２とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料４０から遠ざかるように、幅方向における外側へ移動する。
　次に、成形金型２による成形の手順について説明する。図３（ａ）に示すように、成形初期状態においては、各金型１１，１２，１４，１５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。ここで、本実施形態では、金型１４，１５は、両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃ（図４（ｂ）参照）の幅方向における大きさを同じにするように配置される。具体的には、金型１４，１５は、成形金型２の幅方向における中央位置に対して左右対称な位置に配置される。これにより、金型１４，１５の幅方向の内側の規制面１４ａ，１５ａが、成形金型２の幅方向における中央位置に対して同じ距離に配置される。制御部８は、当該状態にて、金属パイプ材料４０を加熱する。
　次に、図３（ｂ）に示すように、制御部８は、金型１２を下方へ降ろす。ここでは、金型１２のテーパー面６２ｂ，６２ｃが金型１４，１５のテーパー面１４ｂ，１５ｂと接触する位置まで、金型１２が下降している。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の幅方向の両側のフランジ予定部４０ｂ，４０ｃの部分は、金型１１の平面部５１と金型１２の下面６２ａとの間に入り込むように膨張する。このとき、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃは、金型１４，１５の規制面１４ａ，１５ａと接触することで、それ以上の幅方向外側への変形が規制される。このように、金型１４，１５が規制面１４ａ，１５ａにてフランジ予定部４０ｂ，４０ｃを規制している状態では、当該フランジ予定部４０ｂ，４０ｃのズレを矯正することができる。
　次に、図４（ａ）に示すように、制御部８は、更に金型１２を下方へ降ろす。このとき、金型１２のテーパー面６２ｂ，６２ｃも下方へ移動する。すると、金型１４，１５のテーパー面１４ｂ，１５ｂが金型１２のテーパー面６２ｂ，６２ｃにガイドされることで、幅方向の外側へ移動する。従って、金型１４、１５の規制面１４ａ，１５ａも、幅方向の外側へ移動する。なお、金型１４，１５は、ガスダンパ６６，６７の弾性力により、金型１２のテーパー面６２ｂ，６２ｃに押し付けられた状態が維持される。
　その一方、金属パイプ材料４０のフランジ予定部４０ｂ，４０ｃは、金型１１の平面部５１と金型１２の下面６２ａとの間で更に押し潰されることによって、幅方向の寸法が、金型１２の下降と共に徐々に大きくなっていく。ただし、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃがばらつきによって、幅方向の外側に大きく突出しようとしても、金型１４、１５の規制面１４ａ，１５ａで規制されて、それ以上は大きくならない。このように、金型１４，１５が、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃと接触していない状態でも、規制面１４ａ，１５ａにてフランジ予定部４０ｂ，４０ｃ（大きく突出しようとするフランジ予定部４０ｂ，４０ｃ）を規制している状態は、当該フランジ予定部４０ｂ，４０ｃのズレを矯正している状態と言える。
　制御部８は、更に金型１２を下方へ下ろし、図４（ｂ）に示すように、完全に金型１１、１２が閉じた状態とする（下死点）。このとき、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃは完全に潰され、完成したフランジ部４１ｂ，４１ｃこの状態で、制御部８は、流体供給部６によって金属パイプ材料４０に流体を共有することで、凹部５２，６３の形状に対応するパイプ部４１ａを成形することで、金属パイプ４１を完成させる。この後、制御部８が金型１２を上方へ移動させて型開とすると、金型１４、１５は、ガスダンパ６６，６７の復元力によって、図３（ａ）の位置まで戻る。ここで、完全に金型１１，１２が閉じた状態は、金型１１，１２による型締めに至った状態に該当する。金型１４，１５は、型締めに至るまでの間に、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃのズレを矯正し続ける。
　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（第１の方向）に互いに対向する金型１１，１２を有する。また、成形金型２は、上下方向と交差する幅方向（第２の方向）において、金属パイプ材料４０の両側に配置される金型１４，１５を有する。この金型１４、１５は、金属パイプ材料４０のうち、金型１１，１２とで押し潰されるフランジ予定部４０ｂ，４０ｃが、幅方向へ広がり過ぎることを規制することができる。ここで、金型１４，１５は、金型１１と金型１２とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料４０から遠ざかる。従って、金型１４，１５は、金型１１と金型１２の型閉動作が進行して、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃの潰れが進行していく途中の状態においても、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃを規制し続けることができる。以上より、完成後のフランジ部４１ｂ，４１ｃの大きさのばらつきを低減することができる。
　金型１４，１５は、上側の金型１２との間に形成されたテーパー構造７１，７２により、金型１１と金型１２とが互いに近づくに従って、金属パイプ材料４０から遠ざかる。この場合、テーパー構造７１，７２を設けるだけのシンプルな構造にて、金型１４，１５を金属パイプ材料４０から遠ざけることができる。
　金属パイプ４１は、幅方向における両側にフランジ部４１ｂ，４１ｃを有し、成形金型２は、幅方向において、金属パイプ材料４０の両側に配置される一対の金型１４，１５を有する。この場合、金属パイプ４１の両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃの大きさのばらつきを低減することができる。
　成形装置１は、金型１４，１５に対して、幅方向における金属パイプ材料４０側へ弾性力を付与するガスダンパ６６，６７を更に備える。この場合、高価なアクチュエータなどを設けることなく、金型１１，１２を型開したときに、金型１４，１５を元の位置に復帰させることができる。
　一対の金型１４，１５は、両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃの幅方向における大きさを同じにするように、それぞれ配置されている。この場合、金属パイプ４１の両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃの大きさを同じにすることができる。
　成形金型２は、上下方向から見て湾曲する金属パイプ４１を成形する。この場合、湾曲の内周側と外周側とで、フランジ部４１ｂ，４１ｃの大きさがばらつき易くなるが、本実施形態の構成を採用することで、当該ばらつきを低減することができる。
　成形装置１は、加熱された金属パイプ材料４０に流体を供給する流体供給部６を更に備える。加熱された金属パイプ材料４０は、温度のばらつきなどによってフランジ部４１ｂ，４１ｃの大きさがばらつき易くなるが、本実施形態の構成を採用することで、当該ばらつきを低減することができる。
　金属パイプ４１（金属パイプ材料４０）の湾曲と温度の関係について、より詳細に説明する。図９（ａ）に示すように、金属パイプ材料４０に通電加熱を行うと、外周側よりも内周側の方が電流密度が高くなり、内周側が高温となることで、加熱温度差が生じる。すると、金属パイプ材料４０には、外周側に比して内周側の方が、熱膨張量が大きくなる。更に、図９（ｂ）に示すように、金型１１、１２を閉じてフランジ部４１ｂ，４１ｃを成形すると、内周側には圧縮力、外周側には引張力が作用する。これにより、内周側のフランジ部４１ｂの方が肉余りの状態になる。従って、図９（ｃ）に示すように、金属パイプ４１には、長手方向の伸縮と熱膨張量の差の影響により、湾曲角度を小さくするような変形が働き、パイプ中心が外周側にずれ易くなる。そのため、本実施形態のような金型１４，１５を設けない場合、内周側のフランジ部４１ｂの方が幅方向の大きさが大きくなる傾向にある。これに対し、本実施形態に係る成形装置１は、金型１４，１５でフランジ部４１ｂ，４１ｃのばらつきを低減することができるため、内周側のフランジ部４１ｂの大きさと外周側のフランジ部４１ｃの大きさとを均一にすることができる。また、金型１４，１５の動作を適切に調整することにより、複雑な形状の金属パイプ４１の角Ｒの成形自由度を向上することができる。
　成形装置１において、金型１４，１５は、金型１１と金型１２による型締めに至るまでの間に、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃのズレを矯正し続ける。従って、金型１４，１５は、金型１１，１２の型閉動作が進行して、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃの潰れが進行していく途中の状態においても、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃのズレを矯正し続けることができる。以上より、完成後のフランジ部４１ｂ，４１ｃの大きさのばらつきを低減することができる。
　本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
　例えば、上述の実施形態では、フランジ部４１ｂの幅方向における大きさとフランジ部４１ｃの幅方向における大きさとは同一となるように、金型１４，１５が配置されていた。これに代えて、一対の金型１４，１５は、両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃの幅方向における大きさが互いに異なる所定の大きさとなるように、それぞれ配置されてよい。この場合、金属パイプ４１の両側のフランジ部４１ｂ，４１ｃをそれぞれ所望の大きさとすることができる。
　例えば、図６（ｂ）に示すように、フランジ部４１ｂをフランジ部４１ｃよりも大きく成形してよい。この場合、図５（ａ）に示すように、初期状態において、成形金型２の幅方向の中央位置に対して、金型１４の規制面１４ａを金型１５の規制面１５ａよりも外側に配置すればよい。この場合、図５（ｂ）に示すように、一次ブローを行う段階では、フランジ予定部４０ｃが規制面１５ａに接触する一方、フランジ予定部４０ｂは規制面１４ａからは離間した状態にある。従って、フランジ予定部４０ｃは規制面１５ａに規制されながら広がる一方、フランジ予定部４０ｂは規制されることなく広がることができる。図６（ａ）に示すように、制御部８が更に金型１２を下方へ移動させると、金型１５は外側へ移動する一方、金型１４は、テーパー面６２ｂと接触するまで移動しない。その一方、フランジ予定部４０ｂは、押し潰されて外側へ広がることで、規制面１４ａと接触する。これにより、フランジ予定部４０ｂが規制面１４ａに規制される。制御部８が更に金型１２を下方へ移動させることで、図６（ｂ）に示すように、フランジ部４１ｂ，４１ｃが完成する。
　上述のように、図６（ｂ）に示す金属パイプ４１は、中空のパイプ部４１ａと、パイプ部４１ａから幅方向の両側へ突出する一対のフランジ部４１ｂ，４１ｃと、を有し、一対のフランジ部４１ｂ，４１ｃの幅方向における大きさが、互いに異なる所定の大きさとなる。
　金属パイプ４１において、一対のフランジ部４１ｂ，４１ｃの幅方向における大きさが、互いに異なる所定の大きさとなる。この場合、成形時において各フランジ部４１ｂ，４１ｃが所定の大きさとなるような処理を行うため、フランジ部４１ｂ，４１ｃの大きさのばらつきを低減することができる。
　また、図５～図６に示す形態においても、金型１４，１５は、金型１１と金型１２による型締め（図６（ｂ））に至るまでの間に、フランジ予定部４０ｂ，４０ｃのズレを矯正し続ける。
　上述の実施形態では、金属パイプ４１が一対のフランジ部４１ｂ，４１ｃを有していた。これに代えて、金属パイプ４１が、幅方向の一方側だけにフランジ部を有してもよい。例えば、図８（ｂ）に示すように、金属パイプ４１は、一方側のフランジ部４１ｂだけを有していてよい。この場合、この場合、図７（ａ）に示すように、初期状態において、成形金型２の幅方向の中央位置に対して、金型１４の規制面１４ａを金型１５の規制面１５ａよりも外側に配置すればよい。また、凹部５２，６３を中央位置よりも右側へ寄せて形成する。この場合、規制面１５ａは、凹部５２，６３の右側の端部の位置に配置される。この場合、図７（ｂ）に示すように、一次ブローを行う段階では、フランジ予定部４０ｂが規制面１４ａに接触する一方、パイプ部４０ａの右側の端部が規制面１５ａに接触する。従って、右側にはフランジ予定部が形成されない。図８（ａ）に示すように、制御部８が更に金型１２を下方へ移動させると、金型１４，１５は外側へ移動する。パイプ部４０ａの右側にはフランジ予定部が形成されていない状態が継続する。制御部８が更に金型１２を下方へ移動させることで、図８（ｂ）に示すように、フランジ部４１ｂが完成する。
　また、図７～図８に示す形態においても、金型１４は、金型１１と金型１２による型締め（図８（ｂ））に至るまでの間に、フランジ予定部４０ｂのズレを矯正し続ける。
　なお、上述の実施形態では、規制用の金型が幅方向の両側に設けられていたが、幅方向の一方だけに設けられてもよい。
　上述の実施形態では、テーパー構造７１，７２は、金型１４，１５と上側の金型１２との間に形成されていた。これに代えて、テーパー構造は、金型１４，１５と下側の金型１１との間に形成されてもよいし、金型１１，１２の両方との間に形成されてよい。
　上述の実施形態では、弾性機構としてガスダンパが採用されていたが、弾性力を発生するものであればよく、弾性部材などによって構成されてよい。また、金型１４，１５は、アクチュエータなどによって幅方向の位置を制御可能な構成となっていてもよい。
　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、本発明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。
　１…成形装置、２…成形金型（成形型）、６…流体供給部、１１…金型（第１の型）、１２…金型（第２の型）、１４，１５…金型（第３の型）、４０…金属パイプ材料、４０ｂ，４０ｃ…フランジ予定部、４１ｂ，４１ｃ…フランジ部、４１…金属パイプ、６６，６７…ガスダンパ（弾性機構）、７１，７２…テーパー構造。

Claims (11)

  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の型を有すると共に、
    　前記金属パイプ材料のフランジ予定部を規制するための第３の型を有し、
    　前記第３の型は、前記第１の型と前記第２の型による型締めに至るまでの間に、前記フランジ予定部のズレを矯正し続ける、成形装置。
  2. 　前記第３の型は、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、
    　前記第３の型は、前記第１の型と前記第２の型とが互いに近づくに従って、前記金属パイプ材料から遠ざかる、請求項１に記載の成形装置。
  3. 　前記第３の型は、前記第１の型との間、及び前記第２の型との間の少なくとも一方に形成されたテーパー構造により、前記第１の型と前記第２の型とが互いに近づくに従って、前記金属パイプ材料から遠ざかる、請求項１又は２に記載の成形装置。
  4. 　前記成形型は、前記第１の方向から見て湾曲する前記金属パイプを成形する、請求項１～３の何れか一項に記載の成形装置。
  5. 　前記金属パイプは、前記第１の方向と交差する第２の方向における両側にフランジ部を有し、
    　前記成形型は、前記第２の方向において、前記金属パイプ材料の両側に配置される一対の前記第３の型を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の成形装置。
  6. 　一対の前記第３の型は、両側の前記フランジ部の前記第２の方向における大きさを同じにするように、それぞれ配置される、請求項５に記載の成形装置。
  7. 　一対の前記第３の型は、両側の前記フランジ部の前記第２の方向における大きさが、互いに異なる所定の大きさとなるように、それぞれ配置される、請求項５に記載の成形装置。
  8. 　加熱された前記金属パイプ材料に流体を供給する流体供給部を更に備える、請求項１～７の何れか一項に記載の成形装置。
  9. 　前記第３の型に対して、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記金属パイプ材料側へ弾性力を付与する弾性機構を更に備える、請求項１～８の何れか一項に記載の成形装置。
  10. 　中空のパイプ部と、前記パイプ部から幅方向の両側へ突出する一対のフランジ部と、を有し、
    　一対の前記フランジ部の前記幅方向における大きさが、互いに異なる所定の大きさとなる、金属パイプ。
  11. 　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３の型は、前記第１の型と前記第２の型とが互いに近づくに従って、前記金属パイプ材料から遠ざかる、成形装置。
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