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WO2017150110A1 - 成形装置及び成形方法 - Google Patents

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WO2017150110A1
WO2017150110A1 PCT/JP2017/004546 JP2017004546W WO2017150110A1 WO 2017150110 A1 WO2017150110 A1 WO 2017150110A1 JP 2017004546 W JP2017004546 W JP 2017004546W WO 2017150110 A1 WO2017150110 A1 WO 2017150110A1
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WO
WIPO (PCT)
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metal pipe
gas
pressure
mold
pipe material
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/004546
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English (en)
French (fr)
Inventor
正之 石塚
公宏 野際
紀条 上野
雅之 雑賀
Original Assignee
住友重機械工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友重機械工業株式会社 filed Critical 住友重機械工業株式会社
Priority to CA3015996A priority Critical patent/CA3015996C/en
Priority to CN201780014553.4A priority patent/CN108698106B/zh
Priority to EP17759581.6A priority patent/EP3424607B1/en
Priority to JP2018502981A priority patent/JP6860548B2/ja
Publication of WO2017150110A1 publication Critical patent/WO2017150110A1/ja
Priority to US16/115,034 priority patent/US11267034B2/en

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    • B21D26/045—Closing or sealing means

Definitions

  • the present invention relates to a molding apparatus and a molding method.
  • a forming apparatus for forming a metal pipe having a pipe part and a flange part by supplying a gas into a heated metal pipe material and expanding it.
  • a molding apparatus shown in Patent Document 1 includes an upper mold and a lower mold that are paired with each other, a gas supply unit that supplies gas into a metal pipe material held between the upper mold and the lower mold, an upper mold, A first cavity part (main cavity) for forming the pipe part and a second cavity part (subcavity) for communicating with the first cavity part and forming a flange part are formed. Yes.
  • the pipe part and the flange part can be molded simultaneously by closing the molds and supplying gas into the heated metal pipe material to expand the metal pipe material.
  • the metal pipe material is quenched by bringing the expanded metal pipe material into contact with the parts constituting the first cavity portion in the upper mold and the lower mold.
  • the adhesion between the metal pipe and the upper mold and the lower mold may be lowered, and there is a problem that the hardenability of the metal pipe varies.
  • An object of the present invention is to provide a forming apparatus and a forming method that can suppress the variation in the hardenability of the metal pipe.
  • molds the metal pipe which has a pipe part which concerns on 1 side of this invention makes a pair mutually,
  • a heating mechanism that moves at least one of the first mold and the second mold in a direction in which the molds are combined with each other and the first mold and the second mold that are held and heated.
  • a gas supply unit configured to supply gas into the metal pipe material; and a control unit configured to control driving of the drive mechanism and gas supply of the gas supply unit.
  • the control unit includes a first mold and a second mold.
  • the control unit causes gas to be supplied from the gas supply unit into the metal pipe material and the metal pipe material is formed into the pipe portion in the first cavity portion
  • the gas supply is controlled to maintain the pressure at the first pressure.
  • die which forms a 1st cavity part, and a pipe part can be prevented.
  • the pressure drop in the pipe portion it is possible to suppress a drop in the force pressing the pipe portion against the first and second molds. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the adhesion between the pipe portion and the first and second molds when the metal pipe is formed, and to suppress the occurrence of hardenability variations in the pipe portion of the metal pipe.
  • the first mold and the second mold communicate with the first cavity part in addition to the first cavity part, and constitute a second cavity part for molding the flange part of the metal pipe
  • the control unit may control the gas supply of the gas supply unit so as to expand a part of the metal pipe material in the second cavity portion when the flange portion is formed from the metal pipe material before the pipe portion is formed. Good.
  • a part of the metal pipe material is expanded in the second cavity part before the pipe part is molded, and a part of the expanded metal pipe material is pressed by the first mold and the second mold to be flanged.
  • the part can be molded. Thereby, the flange part and pipe part of a desired shape can be shape
  • the control unit controls the gas supply of the gas supply unit so as to expand a part of the metal pipe material so as to form the flange portion
  • the control unit sets the gas pressure in the metal pipe material to be lower than the first pressure.
  • the gas supply by the gas supply unit may be controlled to maintain the pressure of 2.
  • the expansion amount of a part of the metal pipe material can be easily adjusted by the low-pressure gas, and the flange portion can be formed to a desired size.
  • a pipe portion having a desired shape can be formed with a high-pressure gas regardless of the flange portion. Therefore, the flange portion and the pipe portion having a desired shape can be formed more easily.
  • the control unit may control the gas supply unit so that the gas is intermittently supplied when the gas is supplied from the gas supply unit into the metal pipe material.
  • the pressure of the gas in the metal pipe material can be easily maintained at a predetermined pressure.
  • the gas supply unit has gas accumulation means for accumulating gas, and the control unit supplies the gas accumulated in the gas accumulation means so as to maintain the gas pressure in the metal pipe material at the first pressure.
  • the metal pipe material may be supplied. In this case, the pressure of the gas in the metal pipe material can be easily maintained at the first pressure.
  • a forming method for forming a metal pipe having a pipe portion wherein a heated metal pipe material is prepared between a first mold and a second mold, By moving at least one of the mold and the second mold in the direction in which the molds are combined, the first cavity part for molding the pipe part is formed between the first mold and the second mold.
  • a pipe part is formed in the first cavity part by forming a gas and supplying a gas so as to maintain the pressure in the metal pipe material at the first pressure.
  • the pipe part is formed in the first cavity part by supplying gas so that the pressure in the metal pipe material is maintained at the first pressure.
  • die which forms a 1st cavity part, and a pipe part can be prevented.
  • the pressure drop in the pipe portion it is possible to suppress a drop in the force pressing the pipe portion against the first and second molds. Therefore, a metal pipe can be formed while suppressing a decrease in adhesion between the pipe portion and the first and second molds, and occurrence of variation in hardenability in the pipe portion of the metal pipe can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the blow mold along the line II-II shown in FIG. 3A is a view showing a state where the electrode holds the metal pipe material
  • FIG. 3B is a view showing a state where the seal member is in contact with the electrode
  • FIG. 3C is a view showing the state of the electrode. It is a front view.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the accumulator of the gas supply unit.
  • FIG. 5A is a diagram showing a state in which the metal pipe material is set in the mold in the manufacturing process by the molding apparatus
  • FIG. 5B is a diagram in which the metal pipe material is used as the electrode in the manufacturing process by the molding apparatus.
  • FIG. 6 is a diagram showing an outline of the blow molding process by the molding apparatus and the subsequent flow.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the relationship between the pressure detected by the pressure sensor and the gas supply in the blow molding process by the molding apparatus.
  • 8 (a) to 8 (d) are diagrams showing the operation of the blow molding die and the change in the shape of the metal pipe material.
  • FIG. 9 is a timing chart showing the relationship between the pressure detected by the pressure sensor and the gas supply in the blow molding process according to the comparative example.
  • FIG. 10 is a timing chart showing the relationship between the pressure detected by the pressure sensor and the gas supply in the blow molding process according to another example.
  • FIGS. 11A to 11C are diagrams showing the operation of the blow molding die and the change in the shape of the metal pipe material according to another example.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus.
  • a molding apparatus 10 that molds a metal pipe 100 includes an upper mold (first mold) 12 and a lower mold (second mold) 11 that are paired with each other.
  • a blow molding die 13 a driving mechanism 80 for moving at least one of the upper die 12 and the lower die 11, and a pipe holding mechanism (holding portion) for holding the metal pipe material 14 between the upper die 12 and the lower die 11.
  • the molding apparatus 10 includes a controller 70 that controls the driving mechanism 80, the pipe holding mechanism 30, the heating mechanism 50, and the gas supply of the gas supply unit 60. ing.
  • the lower mold (second mold) 11 is fixed to a large base 15.
  • the lower mold 11 is composed of a large steel block and includes a cavity (concave portion) 16 on the upper surface thereof. Further, an electrode storage space 11a is provided in the vicinity of the left and right ends of the lower mold 11 (left and right ends in FIG. 1).
  • the molding apparatus 10 includes a first electrode 17 and a second electrode 18 that are configured to be movable up and down by an actuator (not shown) in the electrode storage space 11a.
  • semicircular arc-shaped concave grooves 17a and 18a corresponding to the lower outer peripheral surface of the metal pipe material 14 are formed, respectively (see FIG. 3C).
  • the metal pipe material 14 can be placed so as to fit into the concave grooves 17a and 18a.
  • a tapered concave surface 17b is formed on the front surface (surface in the outer side of the mold) of the first electrode 17 so that the periphery thereof is inclined in a tapered shape toward the concave groove 17a, and the front surface of the second electrode 18 is formed.
  • a taper concave surface 18b is formed on the outer surface of the mold.
  • 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.
  • the pair of first and second electrodes 17 and 18 located on the lower mold 11 side constitute a pipe holding mechanism 30, and the metal pipe material 14 can be moved up and down between the upper mold 12 and the lower mold 11. Can support you.
  • the thermocouple 21 is merely an example of a temperature measuring unit, and may be a non-contact temperature sensor such as a radiation thermometer or an optical thermometer. If a correlation between the energization time and the temperature can be obtained, the temperature measuring means can be omitted and configured sufficiently.
  • the upper mold (first mold) 12 is a large steel block having a cavity (recess) 24 on the lower surface and a cooling water passage 25 built therein.
  • the upper end portion of the upper mold 12 is fixed to the slide 82.
  • the slide 82 to which the upper die 12 is fixed is configured to be suspended by the pressure cylinder 26 and is guided by the guide cylinder 27 so as not to sway laterally.
  • the molding apparatus 10 includes a first electrode 17 and a second electrode 18 that can be moved up and down by an actuator (not shown) in the electrode housing space 12a in the same manner as the lower mold 11.
  • the lower surfaces of the first and second electrodes 17 and 18 are respectively formed with semicircular arc-shaped concave grooves 17a and 18a corresponding to the upper outer peripheral surface of the metal pipe material 14 (see FIG. 3C).
  • the metal pipe material 14 can be fitted into the concave grooves 17a and 18a.
  • the front surface of the first electrode 17 (surface in the outer direction of the mold) is formed with a tapered concave surface 17b whose periphery is inclined in a tapered shape toward the concave groove 17a, and the front surface of the second electrode 18 ( A taper concave surface 18b is formed on the outer surface of the mold). Therefore, the pair of first and second electrodes 17 and 18 located on the upper mold 12 side also constitute the pipe holding mechanism 30, and the metal pipe material 14 is moved up and down by the pair of upper and lower first and second electrodes 17 and 18. When sandwiched from the direction, the outer circumference of the metal pipe material 14 can be surrounded so as to be in close contact with the entire circumference.
  • the drive mechanism 80 includes a slide 82 that moves the upper mold 12 so that the upper mold 12 and the lower mold 11 are aligned with each other, a drive unit 81 that generates a drive force for moving the slide 82, and the drive unit 81. And a servo motor 83 for controlling the amount of fluid.
  • the drive unit 81 is configured by a fluid supply unit that supplies a fluid for driving the pressure cylinder 26 (operating oil when a hydraulic cylinder is used as the pressure cylinder 26) to the pressure cylinder 26.
  • the control unit 70 can control the movement of the slide 82 by controlling the amount of fluid supplied to the pressurizing cylinder 26 by controlling the servo motor 83 of the driving unit 81.
  • the drive part 81 is not restricted to what provides a drive force to the slide 82 via the pressurization cylinder 26 as mentioned above.
  • the drive unit 81 may mechanically connect a drive mechanism to the slide 82 and apply the drive force generated by the servo motor 83 directly or indirectly to the slide 82.
  • an eccentric shaft For example, an eccentric shaft, a drive source (for example, a servo motor and a reducer) that applies a rotational force that rotates the eccentric shaft, and a conversion unit that converts the rotational motion of the eccentric shaft into a linear motion and moves the slide (for example, Or a connecting rod or an eccentric sleeve).
  • the drive unit 81 may not include the servo motor 83.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the blow molding die 13 taken along the line II-II shown in FIG. As shown in FIG. 2, both the upper surface of the lower mold 11 and the lower surface of the upper mold 12 are provided with steps.
  • a step is formed by the first protrusion 11b, the second protrusion 11c, the third protrusion 11d, and the fourth protrusion 11e.
  • a first protrusion 11b and a second protrusion 11c are formed on the right side of the cavity 16 (the right side in FIG. 2 and the back side in FIG. 1), and the first protrusion 11b and the second protrusion 11c are formed on the left side (left side in FIG. 2, front side in FIG. 1).
  • Three protrusions 11d and a fourth protrusion 11e are formed.
  • the second protrusion 11c is located between the cavity 16 and the first protrusion 11b.
  • the third protrusion 11d is located between the cavity 16 and the fourth protrusion 11e.
  • Each of the second protrusion 11c and the third protrusion 11d protrudes closer to the upper mold 12 than the first protrusion 11b and the fourth protrusion 11e.
  • the first protrusion 11b and the fourth protrusion 11e have substantially the same amount of protrusion from the reference line LV2
  • the second protrusion 11c and the third protrusion 11d have substantially the same amount of protrusion from the reference line LV2.
  • a step is formed on the lower surface of the upper mold 12 by the first protrusion 12b, the second protrusion 12c, the third protrusion 12d, and the fourth protrusion 12e.
  • a first protrusion 12b and a second protrusion 12c are formed on the right side (right side in FIG. 2) of the cavity 24, and a third protrusion 12d and a fourth protrusion 12e are formed on the left side (left side in FIG. 2) of the cavity 24.
  • the second protrusion 12c is located between the cavity 24 and the first protrusion 12b.
  • the third protrusion 12d is located between the cavity 24 and the fourth protrusion 12e.
  • first protrusion 12b and the fourth protrusion 12e protrudes closer to the lower mold 11 than the second protrusion 12c and the third protrusion 12d.
  • the first protrusion 12b and the fourth protrusion 12e have substantially the same amount of protrusion from the reference line LV1
  • the second protrusion 12c and the third protrusion 12d have substantially the same amount of protrusion from the reference line LV1.
  • the first protrusion 12b of the upper mold 12 is opposed to the first protrusion 11b of the lower mold 11, and the second protrusion 12c of the upper mold 12 is opposed to the second protrusion 11c of the lower mold 11.
  • the cavity 24 is opposed to the cavity 16 of the lower mold 11
  • the third protrusion 12d of the upper mold 12 is opposed to the third protrusion 11d of the lower mold 11
  • the fourth protrusion 12e of the upper mold 12 is the lower mold. 11 is opposed to the fourth protrusion 11e.
  • the amount of protrusion of the first protrusion 12b relative to the second protrusion 12c in the upper mold 12 is the amount of protrusion of the second protrusion 11c relative to the first protrusion 11b in the lower mold 11. It is larger than the amount of protrusion of the third protrusion 11d with respect to the fourth protrusion 11e.
  • a main cavity portion (first cavity portion) MC is formed between the surface that becomes the line LV1 and the surface of the cavity 16 of the lower mold 11 (the surface that becomes the reference line LV2). Further, a sub-cavity portion (second cavity) communicating with the main cavity portion MC and having a smaller volume than the main cavity portion MC is provided between the second protrusion 12c of the upper die 12 and the second protrusion 11c of the lower die 11. Cavity part) SC1 is formed.
  • the third protrusion 12d of the upper mold 12 and the third protrusion 11d of the lower mold 11 communicates with the main cavity part MC and has a sub-cavity part (second cavity) having a smaller volume than the main cavity part MC.
  • Cavity part) SC2 is formed.
  • the main cavity portion MC is a portion for forming the pipe portion 100a in the metal pipe 100
  • the sub-cavity portions SC1 and SC2 are portions for forming the flange portions 100b and 100c in the metal pipe 100, respectively (FIGS. 8C and 8C). d)).
  • FIGS. 8C and 8D when the lower mold 11 and the upper mold 12 are combined and completely closed (when fitted), the main cavity portion MC and the subcavity portion SC1. , SC2 are sealed in the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the heating mechanism 50 includes a power source 51, a lead wire 52 extending from the power source 51 and connected to the first electrode 17 and the second electrode 18, and a switch interposed in the lead wire 52. 53.
  • the control unit 70 can heat the metal pipe material 14 to the quenching temperature (AC3 transformation point temperature or higher) by controlling the heating mechanism 50.
  • Each of the pair of gas supply mechanisms 40 includes 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 seal member 44 that is coupled to the tip of the cylinder rod 43 on the pipe holding mechanism 30 side.
  • the cylinder unit 42 is mounted and fixed on the base 15 via a block 41.
  • a tapered surface 45 is formed at the tip of each seal member 44 so as to be tapered.
  • One tapered surface 45 is configured to be able to be fitted and contacted with the tapered concave surface 17b of the first electrode 17, and the other tapered surface 45 is just fitted and contacted with the tapered concave surface 18b of the second electrode 18. It is comprised in the shape which can be performed (refer FIG. 3).
  • the seal member 44 extends from the cylinder unit 42 side toward the tip. Specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, a gas passage 46 through which the high-pressure gas supplied from the gas supply unit 60 flows 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, and a first extending from the accumulator 62 to the cylinder unit 42 of the gas supply mechanism 40.
  • a tube 63, a pressure control valve 64 and a switching valve 65 interposed in the first tube 63, a second tube 67 extending from the accumulator 62 to the gas passage 46 formed in the seal member 44, and A pressure control valve 68 and a check valve 69 provided in the second tube 67 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 gas from flowing back in the second tube 67.
  • the accumulator 62 has gas tanks 111A to 111D which are gas storage means for storing gas, and on / off valves 112A to 112D whose on / off is controlled by the control unit 70.
  • the gas tank 111A is connected to the gas source 61 and connected to the second tube 67 via the on / off valve 112A.
  • each of the gas tanks 111B to 111D is connected to the gas source 61 and is connected to the second tube 67 via the corresponding on / off valves 112B to 112D.
  • the supply of the gas supplied from the gas source 61 and accumulated in the gas tanks 111A to 111D to the second tube 67 is controlled by the corresponding on / off valves 112A to 112D.
  • the on / off valves 112A to 112D are independently controlled by the control unit 70.
  • the gas pressures accumulated in the gas tanks 111A and 111B are the same, and the gas pressures accumulated in the gas tanks 111C and 111D are the same.
  • the gas accumulated in the gas tanks 111 ⁇ / b> A and 111 ⁇ / b> B is a gas (hereinafter referred to as a low-pressure gas) having an operating pressure for expanding the portions 14 a and 14 b (see FIG. 8B) of the metal pipe material 14.
  • the gas accumulated in the gas tanks 111C and 111D is a gas (hereinafter referred to as a high pressure gas) having an operating pressure for forming the pipe portion 100a (see FIG. 8D) of the metal pipe 100.
  • the pressure of the high-pressure gas (first pressure P1, see FIG. 7) is about 2 to 5 times the pressure of the low-pressure gas (second pressure P2, see FIG. 7), for example.
  • Each of the first pressure P1 and the second pressure P2 may not be a pressure value indicating a certain point.
  • each of the first pressure P1 and the second pressure P2 is preferably within a range of 80% to 120% from the reference pressure value.
  • the first pressure P1 is preferably in the range of 8 MPa to 12 MPa.
  • the second tube 67 has a first supply line L1 that bifurcates from the check valve 69 and extends to one gas supply mechanism 40, and a second supply line L2 that extends to the other gas supply mechanism 40.
  • a pressure sensor 91 that detects the pressure of the gas flowing through the lines L1 and L2 is attached to each of the first supply line L1 and the second supply line L2.
  • the control unit 70 controls the on / off of the on / off valves 112A to 112D of the accumulator 62 and the on / off of the pressure control valve 68 in accordance with the gas pressure change detected by the pressure sensor 91. At this time, the control unit 70 intermittently switches on / off of the on / off valves 112A to 112D based on the detection result of the pressure sensor 91, and controls the gas supply of the gas supply unit 60. Thus, the control part 70 controls the gas supply of the gas supply part 60, and the pressure of the gas in the metal pipe material 14 at the time of expansion
  • the control unit 70 controls the pressure control valve 68 to be turned off. Then, when the pressure of the gas in the metal pipe material 14 reaches the minimum value within the range defined as the first pressure P1, the control unit 70 controls the pressure control valve 68 to be turned on.
  • the control unit 70 acquires temperature information from the thermocouple 21 by transmitting information from (A) shown in FIG. 1, and controls the pressurizing cylinder 26, the switch 53, 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.
  • FIG. 5 shows a process from a pipe feeding process in which a metal pipe material 14 as a material is fed to an energization heating process in which the metal pipe material 14 is energized and heated.
  • a hardened metal pipe material 14 of a steel type is prepared.
  • the metal pipe material 14 is placed (introduced) on the first and second electrodes 17 and 18 provided on the lower mold 11 side using, for example, a robot arm or the like.
  • the control unit 70 controls the pipe holding mechanism 30 to cause the pipe holding mechanism 30 to hold the metal pipe material 14.
  • an actuator (not shown) that allows the first electrode 17 and the second electrode 18 to move forward and backward is operated, and the first and second electrodes 17 positioned above and below each other. , 18 are brought into close contact with each other. By this contact, both ends of the metal pipe material 14 are sandwiched by the first and second electrodes 17 and 18 from above and below.
  • this clamping is performed in such a manner that the metal pipe material 14 is in close contact with each other due to the presence of the concave grooves 17a and 18a formed in the first and second electrodes 17 and 18, respectively.
  • the configuration is not limited to the configuration in which the metal pipe material 14 is in close contact with the entire circumference, and may be a configuration in which the first and second electrodes 17 and 18 are in contact with a part of the metal pipe material 14 in the circumferential direction. .
  • the controller 70 heats the metal pipe material 14 by controlling the heating mechanism 50. Specifically, the control unit 70 turns on the switch 53 of the heating mechanism 50. If it does so, electric power will be supplied to the metal pipe material 14 from the power supply 51, and metal pipe material 14 itself heat
  • FIG. 6 shows the outline of the blow molding process by the molding apparatus and the subsequent flow.
  • the blow molding die 13 is closed with respect to the heated metal pipe material 14, and the metal pipe material 14 is disposed and sealed in the cavity of the blow molding die 13.
  • the cylinder unit 42 of the gas supply mechanism 40 is operated to seal both ends of the metal pipe material 14 with the seal member 44 (see also FIG. 3).
  • the blow molding die 13 is closed and gas is blown into the metal pipe material 14 to form the metal pipe material 14 softened by heating so as to conform to the shape of the cavity (specific metal pipe material 14 Will be described later).
  • the gas supplied into the metal pipe material 14 is thermally expanded. Therefore, for example, the supplied gas is compressed air or compressed nitrogen gas, and the metal pipe material 14 at 950 ° C. is easily expanded by the thermally expanded compressed air, whereby the metal pipe 100 can be obtained.
  • austenite transforms to martensite (hereinafter, austenite transforms to martensite is referred to as martensite transformation).
  • cooling may be performed by supplying a cooling medium to the metal pipe 100 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.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the pressure detected by the pressure sensor and the gas supply in the blow molding process by the molding apparatus.
  • (a) shows the time change of the detected pressure of the pressure sensor 91
  • (b) shows the supply timing of the low pressure gas
  • (c) shows the supply timing of the high pressure gas.
  • the heated metal pipe material 14 is prepared between the cavity 24 of the upper mold 12 and the cavity 16 of the lower mold 11 in the period T1 of FIG.
  • the metal pipe material 14 is supported by the second protrusion 11 c and the third protrusion 11 d of the lower mold 11. Note that the distance between the second protrusion 12c of the upper mold 12 and the second protrusion 11c of the lower mold 11 in the period T1 is D1 (see FIG. 8A).
  • the upper mold 12 is moved in a direction to match the lower mold 11 by the drive mechanism 80. Accordingly, in the period T3 after the period T2 shown in FIG. 7, the upper mold 12 and the lower mold 11 are not completely closed as shown in FIG. 8B, and the second protrusion 12c of the upper mold 12 The distance from the second protrusion 11c of the lower mold 11 is set to D2 (D2 ⁇ D1).
  • a main cavity portion MC is formed between the surface of the cavity 24 at the reference line LV1 and the surface of the cavity 16 at the reference line LV2.
  • a subcavity SC1 is formed between the second protrusion 12c of the upper mold 12 and the second protrusion 11c of the lower mold 11, and the third protrusion 12d of the upper mold 12 and the third protrusion 11d of the lower mold 11 are formed.
  • a sub cavity portion SC2 is formed therebetween.
  • the main cavity portion MC and the subcavity portions SC1 and SC2 are in communication with each other.
  • the inner edge of the first protrusion 12b of the upper mold 12 and the outer edge of the second protrusion 11c of the lower mold 11 are in contact with each other, and the inner edge of the fourth protrusion 12e of the upper mold 12 and the third protrusion of the lower mold 11 are contacted.
  • the main edge MC and the subcavities SC1 and SC2 are hermetically sealed with respect to the outside.
  • a space (gap) is provided between the first protrusion 12b of the upper mold 12 and the first protrusion 11b of the lower mold 11, and between the fourth protrusion 12e of the upper mold 12 and the fourth protrusion 11e of the lower mold 11, A space (gap) is provided between the first protrusion 12b of the upper mold 12 and the first protrusion 11b of the lower mold 11, and between the fourth protrusion 12e of the upper mold 12 and the fourth protrusion 11e of the lower mold 11, A space (gap) is provided.
  • the low pressure gas is supplied by the gas supply unit 60 into the metal pipe material 14 softened by the heating by the heating mechanism 50.
  • This low-pressure gas is gas accumulated in the gas tanks 111 ⁇ / b> A and 111 ⁇ / b> B included in the accumulator 62 of the gas supply unit 60.
  • the supply of low-pressure gas by the gas supply unit 60 is controlled by the on / off valves 112A and 112B and the pressure control valve 68.
  • the gas supply unit 60 intermittently supplies the low pressure gas into the metal pipe material 14 so as to maintain the pressure of the low pressure gas detected by the pressure sensor 91 at the second pressure P2. Supply.
  • the metal pipe material 14 expands in the main cavity portion MC as shown in FIG. 8B. Further, a part (both side portions) 14a and 14b of the metal pipe material 14 expands so as to enter the subcavity portions SC1 and SC2 communicating with the main cavity portion MC, respectively.
  • the upper mold 12 is moved by the drive mechanism 80, and the distance between the second protrusion 12c of the upper mold 12 and the second protrusion 11c of the lower mold 11 is shown in FIG. 8C.
  • the upper mold 12 and the lower mold 11 are fitted (clamped) such that D3 (D3 ⁇ D2).
  • D3 D3 ⁇ D2
  • the first protrusion 12b of the upper mold 12 and the first protrusion 11b of the lower mold 11 are in close contact with each other without a gap
  • the fourth protrusion 12e of the upper mold 12 and the fourth protrusion 11e of the lower mold 11 are spaced from each other. Adhere closely.
  • the parts 14a and 14b of the expanded metal pipe material 14 are pressed by the upper mold 12 and the lower mold 11, and the flange portion 100b of the metal pipe 100 is formed in the subcavity SC1, and the sub The flange portion 100c of the metal pipe 100 is formed in the cavity portion SC2.
  • the flange portions 100b and 100c are formed by folding a part of the metal pipe material 14 along the longitudinal direction of the metal pipe 100 (see FIG. 6).
  • high-pressure gas is supplied by the gas supply part 60 into the metal pipe material 14 after the flange parts 100b and 100c are formed.
  • This high-pressure gas is gas accumulated in the gas tanks 111 ⁇ / b> C and 111 ⁇ / b> D included in the accumulator 62 of the gas supply unit 60.
  • Supply of the high-pressure gas by the gas supply unit 60 is controlled by the on / off valves 112 ⁇ / b> C and 112 ⁇ / b> D and the pressure control valve 68.
  • the gas supply unit 60 intermittently supplies the high-pressure gas into the metal pipe material 14 so as to maintain the pressure of the high-pressure gas detected by the pressure sensor 91 at the first pressure P1.
  • Supply By supplying such a high-pressure gas, the metal pipe material 14 in the main cavity part MC expands, and the pipe part 100a of the metal pipe 100 is formed as shown in FIG. Note that the high-pressure gas supply time in the period T5 is longer than the low-pressure gas supply time in the period T3.
  • the metal pipe material 14 sufficiently expands to reach every corner of the main cavity portion MC, and the pipe portion 100a conforms to the shape of the main cavity portion MC defined by the upper mold 12 and the lower mold 11. become.
  • the metal pipe 100 having the pipe portion 100a and the flange portions 100b and 100c can be finished by passing through the periods T1 to T5 described above.
  • the time from the blow molding of the metal pipe material 14 to the completion of the molding of the metal pipe 100 is approximately several seconds to several tens of seconds although it depends on the type of the metal pipe material 14.
  • the main cavity portion MC is configured to have a rectangular cross section. Therefore, the metal pipe material 14 is blow-molded according to the shape, so that the pipe portion 100a is a rectangular tube. It is formed into a shape.
  • the shape of the main cavity portion MC is not particularly limited, and any shape such as a circular cross section, an elliptical cross section, or a polygonal cross section may be employed in accordance with a desired shape.
  • the amount of expansion of the portions 14a and 14b of the metal pipe material 14 entering the subcavities SC1 and SC2, respectively, is smaller than that of the molding method of the present embodiment.
  • the portions 14a and 14b of the metal pipe material 14 expanded in this way are pressed by the upper mold 12 and the lower mold 11, the flange portions 100b and 100c do not have a sufficient size.
  • the pressure in the metal pipe material 14 is temporarily set to the first pressure P1, and then the gas supply in the gas supply unit is stopped. That is, once the pressure in the metal pipe material 14 is set to the first pressure P1, even if the pressure in the metal pipe material 14 falls outside the range of the first pressure P1, the gas supply unit supplies the gas again. Do not do.
  • the first and first pipe portions are formed by the gas as the pressure of the gas in the pipe portion 100a of the metal pipe 100 formed in the main cavity portion MC decreases. The pressing force against the mold 2 is reduced. Thereby, when the pipe part 100a is quenched by the upper mold 12 and the lower mold 11, the adhesion between the metal pipe 100 and the upper mold 12 and the lower mold 11 is lowered, and the hardenability of the metal pipe 100 varies. Will occur.
  • the control unit 70 supplies the high-pressure gas from the gas supply unit 60 into the metal pipe material 14 and pipes the metal pipe material 14 in the main cavity portion MC.
  • the gas supply is controlled so that the pressure in the metal pipe material 14 is maintained at the first pressure P1.
  • type 11 which form the main cavity part MC, and the pipe part 100a can be prevented.
  • the pressure drop in the pipe part 100a it is possible to suppress a reduction in the force pressing the pipe part 100a against the upper mold 12 and the lower mold 11. Therefore, when the metal pipe 100 is formed, it is possible to suppress a decrease in adhesion between the pipe portion 100a and the upper mold 12 and the lower mold 11, and to suppress occurrence of variation in hardenability in the pipe portion 100a of the metal pipe 100.
  • the upper die 12 and the lower die 11 communicate with the main cavity portion MC in addition to the main cavity portion MC, and constitute sub-cavity portions SC1 and SC2 for forming the flange portions 100b and 100c of the metal pipe 100, and are controlled.
  • the portion 70 expands the portions 14 and 14b of the metal pipe material 14 into the subcavities SC1 and SC2 when the flange portions 100b and 100c are formed from the metal pipe material 14 before the pipe portion 100a is formed.
  • parts 14a and 14b of the metal pipe material 14 are expanded in the subcavities SC1 and SC2, respectively, before the pipe part 100a is molded.
  • the flange portions 100b and 100c are formed by pressing the portions 14a and 14b with the upper die 12 and the lower die 11. It is possible. Thereby, the flange parts 100b and 100c of a desired shape and the pipe part 100a can be shape
  • the control unit 70 controls the gas supply of the gas supply unit 60 so as to expand the portions 14a and 14b of the metal pipe material 14 so as to form the flange portions 100b and 100c
  • the low-pressure gas in the metal pipe material 14 is controlled. Since the gas supply by the gas supply unit 60 is controlled so as to maintain the second pressure P2 lower than the first pressure P1, the expansion of the portions 14a and 14b of the metal pipe material 14 by the stable low-pressure gas The amount can be easily adjusted, and the flange portions 100b and 100c can be formed to a desired size.
  • the pipe portion 100a having a desired shape can be formed with high-pressure gas regardless of the flange portions 100b and 100c. Therefore, the flange portions 100b and 100c and the pipe portion 100a having desired shapes can be formed more easily.
  • control unit 70 controls the gas supply unit 60 so as to supply gas intermittently when supplying the low pressure gas or the high pressure gas from the gas supply unit 60 into the metal pipe material 14,
  • the gas pressure can be easily maintained at the first pressure P1 or the second pressure P2.
  • the gas supply unit 60 includes gas tanks 111A to 111D, which are gas storage means for storing gas, and the control unit 70 maintains the pressure of the gas in the metal pipe material 14 at the first pressure P1. Since the gas accumulated in at least one of the gas tanks 111C and 111D is supplied into the metal pipe material 14, the pressure of the gas in the metal pipe material 14 can be easily maintained at the first pressure P1.
  • the metal pipe 100A without the flange portions 100b and 100c will be described with reference to FIGS. 10 and 11A to 11C.
  • the first protrusion 11b, the second protrusion 11c, the third protrusion 11d, and the fourth protrusion 11e are not provided.
  • the lower mold 11 and the upper mold 12 on which the first protrusion 12b, the second protrusion 12c, the third protrusion 12d, and the fourth protrusion 12e are not provided are used. Since the metal pipe 100A is not provided with a flange portion, the accumulator 62 may not have the gas tanks 111A and 111B and the on / off valves 112A and 112B.
  • the heated metal pipe material 14 is prepared between the cavity 24 of the upper mold 12 and the cavity 16 of the lower mold 11 in the period T1 of FIG. .
  • the metal pipe material 14 is placed on the cavity 24 of the lower mold 11.
  • the upper mold 12 is moved in a direction to match the lower mold 11 by the drive mechanism 80.
  • the upper mold 12 and the lower mold 11 are brought into close contact with each other to form a sealed main cavity portion MC.
  • high-pressure gas is supplied into the metal pipe material 14 by the gas supply unit 60.
  • the high-pressure gas is intermittently supplied into the metal pipe material 14 so as to maintain the pressure in the metal pipe material 14 at the first pressure P1.
  • the metal pipe material 14 in the main cavity portion MC expands, and a metal pipe 100A having no flange portion is formed as shown in FIG.
  • the high pressure gas is intermittently supplied into the metal pipe material 14, thereby preventing a pressure drop in the metal pipe 100A. It is possible to suppress a decrease in the force pressed against the lower mold 11. Therefore, it is possible to suppress occurrence of variation in hardenability in the metal pipe 100A.
  • the molding apparatus 10 in the above embodiment does not necessarily have the heating mechanism 50, and the metal pipe material 14 may already be heated.
  • the gas supply of the gas supply unit 60 may not be intermittently controlled by the control unit 70, or may be continuous.
  • the control unit 70 it is preferable to control the pressure in the pipe part 100a by the pressure control valve 68 grade
  • the pressure of the low-pressure gas in the metal pipe material 14 need not be maintained at the second pressure P2.
  • the gas supply of the gas supply unit 60 may be controlled similarly to the comparative example. That is, in the period T3, the control unit 70 may perform control so that the gas supply from the gas supply unit 60 is performed until the gas reaches a predetermined value.
  • the gas source 61 may include both a high-pressure gas source for supplying high-pressure gas and a low-pressure gas source for supplying low-pressure gas.
  • the gas may be supplied from the high pressure gas source or the low pressure gas source to the gas supply mechanism 40 according to the situation by the control of the gas source 61 of the gas supply unit 60 by the control unit 70.
  • the gas source 61 includes a high-pressure gas source and a low-pressure gas source
  • the accumulator 62 (or the gas tanks 111A to 111D) may not be included in the gas supply unit 60.
  • the accumulator 62 includes four gas tanks 111A to 111D, the number of gas tanks included in the accumulator 62 may be three or less, or five or more. Further, all the pressures of the gas accumulated in the gas tanks 111A to 111D may be the first pressure P1. In this case, in the period T3, the portions 14a and 14b of the metal pipe material 14 may be expanded using, for example, a low-pressure gas source.
  • the drive mechanism 80 moves only the upper mold 12, but the lower mold 11 may move in addition to the upper mold 12 or instead of the upper mold 12.
  • the lower mold 11 moves, the lower mold 11 is not fixed to the base 15 but attached to the slide of the drive mechanism 80.
  • the metal pipe 100 according to the above embodiment may have a flange portion on one side thereof.
  • the number of subcavities formed by the upper mold 12 and the lower mold 11 is one.
  • the metal pipe material 14 prepared between the upper mold 12 and the lower mold 11 may have an oval cross-sectional shape having a longer diameter in the left-right direction than in the vertical direction. Thereby, a part of the metal pipe material 14 may easily enter the subcavities SC1 and SC2.
  • the metal pipe material 14 may be subjected to a bending process (pre-bending process) in advance along the axial direction.
  • the molded metal pipe 100 has a flanged and bent cylindrical shape.

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Abstract

金属パイプの焼き入れ性のばらつきを抑制できる成形装置及び成形方法を提供する。制御部７０は、上型１２及び下型１１が互いに合わさった状態において、気体供給部６０から金属パイプ材料１４内に気体を供給させてメインキャビティ部内における金属パイプ材料１４をパイプ部に成形させる際に、金属パイプ材料１４内の圧力を第１の圧力に維持するように気体供給部の気体供給を制御する。これにより、上型１２及び下型１１とパイプ部との接触に起因したパイプ部の冷却に伴うパイプ部内の圧力低下を防ぐことができる。このパイプ部内の圧力低下の防止により、パイプ部を上型１２及び下型１１へ押し付ける力の低下を抑制できる。したがって、金属パイプの成形時にパイプ部と上型１２及び下型１１との密着性低下を抑制でき、金属パイプのパイプ部における焼き入れ性のばらつきの発生を抑制できる。

Description

成形装置及び成形方法
　本発明は、成形装置及び成形方法に関する。
　従来、加熱した金属パイプ材料内に気体を供給して膨張させることによって、パイプ部及びフランジ部を有する金属パイプの成形を行う成形装置が知られている。例えば、特許文献１に示す成形装置は、互いに対になる上型及び下型と、上型及び下型の間に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、上型及び下型が合わさることによって形成され、パイプ部を成形する第１のキャビティ部（メインキャビティ）、及び第１のキャビティ部に連通しフランジ部を成形する第２のキャビティ部（サブキャビティ）を備えている。この成形装置では、金型同士を閉じると共に加熱した金属パイプ材料内に気体を供給し金属パイプ材料を膨張させることによって、上記パイプ部と上記フランジ部とを同時に成形可能である。
特開２０１２－０００６５４号公報
　上述の成形装置では、上型及び下型において第１のキャビティ部を構成する部分に、膨張させた金属パイプ材料を接触させることにより、金属パイプの焼き入れが行われる。この焼き入れの際に、金属パイプと上型及び下型との密着性が低下することがあり、当該金属パイプの焼き入れ性にばらつきが発生する問題がある。
　本発明は、金属パイプの焼き入れ性のばらつきを抑制できる成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係るパイプ部を有する金属パイプを成形する成形装置は、互いに対となり、パイプ部を成形するための第１のキャビティ部を構成する第１の金型及び第２の金型と、第１の金型及び第２の金型の少なくとも一方を、金型同士が合わさる方向に移動させる駆動機構と、第１の金型及び第２の金型の間に保持され加熱された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、駆動機構の駆動及び気体供給部の気体供給をそれぞれ制御する制御部と、を備え、制御部は、第１の金型及び第２の金型が互いに合わさった状態において、気体供給部から金属パイプ材料内に気体を供給させて第１のキャビティ部内における金属パイプ材料をパイプ部に成形させる際に、金属パイプ材料内の圧力を第１の圧力に維持するように気体供給部の気体供給を制御する。
　このような成形装置によれば、制御部は、気体供給部から金属パイプ材料内に気体を供給させて第１のキャビティ部内において金属パイプ材料をパイプ部に成形させる際に、金属パイプ材料内の圧力を第１の圧力に維持するように気体供給を制御する。これにより、第１のキャビティ部を形成する第１及び第２の金型と、パイプ部との接触に起因したパイプ部の冷却に伴うパイプ部内の圧力低下を防ぐことができる。このパイプ部内の圧力低下の防止により、パイプ部を第１及び第２の金型へ押し付ける力の低下を抑制できる。したがって、金属パイプの成形時にパイプ部と第１及び第２の金型との密着性低下を抑制でき、金属パイプのパイプ部における焼き入れ性のばらつきの発生を抑制できる。
　第１の金型及び第２の金型は、第１のキャビティ部に加えて、第１のキャビティ部と連通し、金属パイプのフランジ部を成形するための第２のキャビティ部を構成し、制御部は、パイプ部の成形前に金属パイプ材料からフランジ部を成形する際に、第２のキャビティ部内に金属パイプ材料の一部を膨張させるように気体供給部の気体供給を制御してもよい。この場合、第２のキャビティ部内に金属パイプ材料の一部をパイプ部の成型前に膨張させ、膨張した金属パイプ材料の一部を第１の金型及び第２の金型で押圧してフランジ部を成形することができる。これにより、所望の形状のフランジ部及びパイプ部を容易に成形可能である。
　制御部は、フランジ部を成形すべく金属パイプ材料の一部を膨張させるように気体供給部の気体供給を制御する際に、金属パイプ材料内の気体の圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力に維持するように気体供給部による気体供給を制御してもよい。この場合、低圧の気体により金属パイプ材料の一部の膨張量を容易に調節可能になり、フランジ部を所望の大きさに成形できる。加えて、フランジ部に関係なく高圧の気体で所望の形状のパイプ部を成形できる。したがって、所望の形状のフランジ部及びパイプ部を一層容易に成形可能である。
　制御部は、気体供給部から金属パイプ材料内に気体を供給させる際に、断続的に気体供給するように気体供給部を制御してもよい。この場合、金属パイプ材料内の気体の圧力を所定の圧力に容易に維持できる。
　気体供給部は、気体を蓄積する気体蓄積手段を有しており、制御部は、金属パイプ材料内の気体の圧力を第１の圧力に維持するように、気体蓄積手段に蓄積された気体を金属パイプ材料内に供給させてもよい。この場合、金属パイプ材料内の気体の圧力を第１の圧力に容易に維持できる。
　本発明の他の一側面に係るパイプ部を有する金属パイプを成形する成形方法は、加熱された金属パイプ材料を、第１の金型及び第２の金型の間に準備し、第１の金型及び第２の金型の少なくとも一方を金型同士が合わさる方向に移動させることによって、パイプ部を成形するための第１のキャビティ部を第１の金型と第２の金型との間に形成し、金属パイプ材料内の圧力を第１の圧力に維持するように気体を供給することによって、第１のキャビティ部内にパイプ部を成形する。
　このような成形方法によれば、金属パイプ材料内の圧力を第１の圧力に維持するように気体を供給することによって、第１のキャビティ部内にパイプ部を成形する。これにより、第１のキャビティ部を形成する第１及び第２の金型と、パイプ部との接触に起因したパイプ部の冷却に伴うパイプ部内の圧力低下を防ぐことができる。このパイプ部内の圧力低下の防止により、パイプ部を第１及び第２の金型へ押し付ける力の低下を抑制できる。したがって、パイプ部と第１及び第２の金型との密着性低下を抑制しつつ金属パイプを成形でき、金属パイプのパイプ部における焼き入れ性のばらつきの発生を抑制できる。
　このように本発明によれば、金属パイプのパイプ部における焼き入れ性のばらつきの発生を抑制できる成形装置及び成形方法を提供できる。
図１は、成形装置の概略構成図である。 図２は、図１に示すII-II線に沿ったブロー成形金型の断面図である。 図３（ａ）は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図であり、図３（ｂ）は電極にシール部材が当接した状態を示す図であり、図３（ｃ）は電極の正面図である。 図４は、気体供給部のアキュムレータの構成を説明する概略図である。 図５（ａ）は、成形装置による製造工程において金型内に金属パイプ材料がセットされた状態を示す図であり、図５（ｂ）は、成形装置による製造工程において金属パイプ材料が電極に保持された状態を示す図である。 図６は、成形装置によるブロー成形工程の概要とその後の流れを示す図である。 図７は、成形装置によるブロー成形工程において、圧力センサの検知圧力とガス供給の関係性を示すタイミングチャートである。 図８（ａ）～（ｄ）は、ブロー成形金型の動作と金属パイプ材料の形状の変化を示す図である。 図９は、比較例に係るブロー成形工程において、圧力センサの検知圧力とガス供給の関係性を示すタイミングチャートである。 図１０は、他の例に係るブロー成形工程において、圧力センサの検知圧力とガス供給の関係性を示すタイミングチャートである。 図１１（ａ）～（ｃ）は、他の例に係るブロー成形金型の動作と金属パイプ材料の形状の変化を示す図である。
　以下、本発明による成形装置及び成形方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　〈成形装置の構成〉
　図１は、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１００（図６参照）を成形する成形装置１０は、互いに対となる上型（第１の金型）１２及び下型（第２の金型）１１からなるブロー成形金型１３と、上型１２及び下型１１の少なくとも一方を移動させる駆動機構８０と、上型１２と下型１１との間で金属パイプ材料１４を保持するパイプ保持機構（保持部）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（加熱部）５０と、上型１２及び下型１１の間に保持され加熱された金属パイプ材料１４内に高圧ガス（気体）を供給するための気体供給部６０と、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４内に気体供給部６０からの気体を供給するための一対の気体供給機構４０，４０と、ブロー成形金型１３を強制的に水冷する水循環機構７２とを備える。また、成形装置１０は、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を備えて構成されている。
　下型（第２の金型）１１は、大きな基台１５に固定されている。下型１１は、大きな鋼鉄製ブロックで構成され、その上面にキャビティ（凹部）１６を備える。更に下型１１の左右端（図１における左右端）近傍には電極収納スペース１１ａが設けられる。成形装置１０は、当該電極収納スペース１１ａ内に、アクチュエータ（図示しない）によって上下に進退動可能に構成された第１電極１７及び第２電極１８を備えている。これら第１電極１７、第２電極１８の上面には、金属パイプ材料１４の下側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ，１８ａがそれぞれ形成されていて（図３（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ，１８ａの部分に丁度金属パイプ材料１４が嵌り込むように載置可能とされている。また、第１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が形成されており、第２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。下型１１には冷却水通路１９が形成され、略中央に下から差し込まれた熱電対２１を備えている。この熱電対２１はスプリング２２により上下移動自在に支持されている。
　なお、下型１１側に位置する一対の第１，第２電極１７，１８はパイプ保持機構３０を構成しており、金属パイプ材料１４を、上型１２と下型１１との間で昇降可能に支えることができる。また、熱電対２１は測温手段の一例を示したに過ぎず、輻射温度計又は光温度計のような非接触型温度センサであってもよい。なお、通電時間と温度との相関が得られれば、測温手段は省いて構成することも十分可能である。
　上型（第１の金型）１２は、下面にキャビティ（凹部）２４を備え、冷却水通路２５を内蔵した大きな鋼鉄製ブロックである。上型１２の上端部は、スライド８２に固定されている。そして、上型１２が固定されたスライド８２は、加圧シリンダ２６によって吊られる構成とされ、ガイドシリンダ２７によって横振れしないようにガイドされている。
　上型１２の左右端（図１における左右端）近傍には、下型１１と同様な電極収納スペース１２ａが設けられる。成形装置１０は、この電極収納スペース１２ａ内に、下型１１と同じく、アクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に構成された第１電極１７と第２電極１８を備えている。これら第１、第２電極１７，１８の下面には、金属パイプ材料１４の上側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ，１８ａがそれぞれ形成されていて（図３（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ，１８ａに丁度金属パイプ材料１４が嵌合可能とされている。また、第１電極１７の正面（金型の外側方向の面）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が形成されており、第２電極１８の正面（金型の外側方向の面）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、上型１２側に位置する一対の第１，第２電極１７，１８もパイプ保持機構３０を構成しており、上下一対の第１，第２電極１７，１８で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。
　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８２と、上記スライド８２を移動させるための駆動力を発生する駆動部８１と、上記駆動部８１に対する流体量を制御するサーボモータ８３とを備えている。駆動部８１は、加圧シリンダ２６を駆動させる流体（加圧シリンダ２６として油圧シリンダを採用する場合は動作油）を当該加圧シリンダ２６へ供給する流体供給部によって構成されている。
　制御部７０は、駆動部８１のサーボモータ８３を制御することによって、加圧シリンダ２６へ供給する流体の量を制御することにより、スライド８２の移動を制御することができる。なお、駆動部８１は、上述のように加圧シリンダ２６を介してスライド８２に駆動力を付与するものに限られない。例えば、駆動部８１は、スライド８２に駆動機構を機械的に接続させてサーボモータ８３が発生する駆動力を直接的に又は間接的にスライド８２へ付与するものであってもよい。例えば、偏心軸と、偏心軸を回転させる回転力を付与する駆動源（例えば、サーボモータ及び減速機等）と、偏心軸の回転運動を直線運動に変換してスライドを移動させる変換部（例えば、コネクティングロッド又は偏心スリーブ等）と、を有する駆動機構を採用してもよい。なお、本実施形態では、駆動部８１がサーボモータ８３を備えていなくともよい。
　図２は、図１に示すII-II線に沿ったブロー成形金型１３の断面図である。図２に示されるように、下型１１の上面及び上型１２の下面には、いずれも段差が設けられている。
　下型１１の上面には、下型１１の中央のキャビティ１６表面を基準ラインＬＶ２とすると、第１突起１１ｂ、第２突起１１ｃ、第３突起１１ｄ、第４突起１１ｅによる段差が形成されている。キャビティ１６の右側（図２において右側、図１において紙面奥側）に第１突起１１ｂ及び第２突起１１ｃが形成され、キャビティ１６の左側（図２において左側、図１において紙面手前側）に第３突起１１ｄ及び第４突起１１ｅが形成されている。第２突起１１ｃは、キャビティ１６と第１突起１１ｂとの間に位置している。第３突起１１ｄは、キャビティ１６と第４突起１１ｅとの間に位置している。第２突起１１ｃ及び第３突起１１ｄのそれぞれは、第１突起１１ｂ及び第４突起１１ｅよりも上型１２側に突出している。第１突起１１ｂ及び第４突起１１ｅにおいて基準ラインＬＶ２からの突出量は略同一であり、第２突起１１ｃ及び第３突起１１ｄにおいて基準ラインＬＶ２からの突出量は略同一である。
　一方、上型１２の下面には、上型１２の中央のキャビティ２４表面を基準ラインＬＶ１とすると、第１突起１２ｂ、第２突起１２ｃ、第３突起１２ｄ、第４突起１２ｅによる段差が形成されている。キャビティ２４の右側（図２において右側）に第１突起１２ｂ及び第２突起１２ｃが形成され、キャビティ２４の左側（図２において左側）に第３突起１２ｄ及び第４突起１２ｅが形成されている。第２突起１２ｃは、キャビティ２４と第１突起１２ｂとの間に位置している。第３突起１２ｄは、キャビティ２４と第４突起１２ｅとの間に位置している。第１突起１２ｂ及び第４突起１２ｅのそれぞれは、第２突起１２ｃ及び第３突起１２ｄよりも下型１１側に突出している。第１突起１２ｂ及び第４突起１２ｅにおいて基準ラインＬＶ１からの突出量は略同一であり、第２突起１２ｃ及び第３突起１２ｄにおいて基準ラインＬＶ１からの突出量は略同一である。
　上型１２の第１突起１２ｂは下型１１の第１突起１１ｂと対向しており、上型１２の第２突起１２ｃは下型１１の第２突起１１ｃと対向しており、上型１２のキャビティ２４は下型１１のキャビティ１６と対向しており、上型１２の第３突起１２ｄは、下型１１の第３突起１１ｄと対向しており、上型１２の第４突起１２ｅは下型１１の第４突起１１ｅと対向している。そして、上型１２において第２突起１２ｃに対する第１突起１２ｂの突出量（第３突起１２ｄに対する第４突起１２ｅの突出量）は、下型１１において第１突起１１ｂに対する第２突起１１ｃの突出量（第４突起１１ｅに対する第３突起１１ｄの突出量）よりも大きくなっている。これにより、上型１２の第２突起１２ｃと下型１１の第２突起１１ｃとの間、及び上型１２の第３突起１２ｄと下型１１の第３突起１１ｄとの間のそれぞれには、上型１２及び下型１１が嵌合した際に空間が形成される（図８（ｃ）参照）。また、上型１２のキャビティ２４と、下型１１のキャビティ１６との間には、上型１２及び下型１１が嵌合した際に空間が形成される（図８（ｃ）参照）。
　より詳細に説明すると、ブロー成形時に下型１１と上型１２とが合わさっていき嵌合する前の時点で、図８（ｂ）に示されるように、上型１２のキャビティ２４の表面（基準ラインＬＶ１となる表面）と、下型１１のキャビティ１６の表面（基準ラインＬＶ２となる表面）との間には、メインキャビティ部（第１のキャビティ部）ＭＣが形成される。また、上型１２の第２突起１２ｃと下型１１の第２突起１１ｃとの間には、メインキャビティ部ＭＣに連通し、当該メインキャビティ部ＭＣよりも容積が小さいサブキャビティ部（第２のキャビティ部）ＳＣ１が形成される。同様に、上型１２の第３突起１２ｄと下型１１の第３突起１１ｄとの間には、メインキャビティ部ＭＣに連通し、当該メインキャビティ部ＭＣよりも容積が小さいサブキャビティ部（第２のキャビティ部）ＳＣ２が形成される。メインキャビティ部ＭＣは金属パイプ１００におけるパイプ部１００ａを成形する部分であり、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２は金属パイプ１００におけるフランジ部１００ｂ，１００ｃをそれぞれ成形する部分である（図８（ｃ），（ｄ）参照）。そして、図８（ｃ），（ｄ）に示されるように、下型１１と上型１２とが合わさって完全に閉じられた場合（嵌合した場合）、メインキャビティ部ＭＣ及びサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２は、下型１１及び上型１２内に密閉される。
　図１に示されるように、加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１からそれぞれ延びて第１電極１７及び第２電極１８に接続している導線５２と、この導線５２に介設したスイッチ５３とを有してなる。制御部７０は、上記加熱機構５０を制御することによって、金属パイプ材料１４を焼入れ温度（ＡＣ３変態点温度以上）まで加熱することができる。
　一対の気体供給機構４０の各々は、シリンダユニット４２と、シリンダユニット４２の作動に合わせて進退動するシリンダロッド４３と、シリンダロッド４３におけるパイプ保持機構３０側の先端に連結されたシール部材４４とを有する。シリンダユニット４２はブロック４１を介して基台１５上に載置固定されている。それぞれのシール部材４４の先端には、先細となるようにテーパー面４５が形成されている。一方のテーパー面４５は、第１電極１７のテーパー凹面１７ｂに丁度嵌合当接することができる形状に構成され、他方のテーパー面４５は、第２電極１８のテーパー凹面１８ｂに丁度嵌合当接することができる形状に構成されている（図３参照）。シール部材４４は、シリンダユニット４２側から先端に向かって延在する。詳しくは図３（ａ），（ｂ）に示されるように、気体供給部６０から供給された高圧ガスが流れるガス通路４６が設けられている。
　図１に戻って、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とを備えている。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内で気体が逆流することを防止する役割を果たす。
　図４に示されるように、アキュムレータ６２は、気体を蓄積する気体蓄積手段であるガスタンク１１１Ａ～１１１Ｄと、制御部７０によってオンオフが制御されるオンオフ弁１１２Ａ～１１２Ｄとを有している。ガスタンク１１１Ａは、ガス源６１に接続されていると共に、オンオフ弁１１２Ａを介して第２チューブ６７に接続されている。同様に、ガスタンク１１１Ｂ～１１１Ｄのそれぞれは、ガス源６１に接続されていると共に、対応するオンオフ弁１１２Ｂ～１１２Ｄを介して第２チューブ６７に接続されている。このため、ガス源６１から供給されガスタンク１１１Ａ～１１１Ｄに蓄積された気体の第２チューブ６７への供給は、対応するオンオフ弁１１２Ａ～１１２Ｄによって制御される。なお、オンオフ弁１１２Ａ～１１２Ｄは、制御部７０によってそれぞれ独立して制御される。
　ガスタンク１１１Ａ，１１１Ｂに蓄積される気体の圧力は同一であり、ガスタンク１１１Ｃ，１１１Ｄに蓄積される気体の圧力は同一となっている。ガスタンク１１１Ａ，１１１Ｂに蓄積される気体は、金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂ（図８（ｂ）参照）を膨張させるための作動圧力を有するガス（以下、低圧ガスとする）である。一方、ガスタンク１１１Ｃ，１１１Ｄに蓄積される気体は、金属パイプ１００のパイプ部１００ａ（図８（ｄ）参照）を成形するための作動圧力を有するガス（以下、高圧ガスとする）である。高圧ガスの圧力（第１の圧力Ｐ１、図７参照）は、例えば低圧ガスの圧力（第２の圧力Ｐ２、図７参照）の約２倍～５倍である。なお、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２とのそれぞれは、ある一点を指す圧力値でなくてもよい。例えば、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２のそれぞれは、基準となる圧力値から８０％～１２０％の範囲内とすることが好ましい。具体例としては、パイプ部１００ａを成形するための圧力の基準を１０ＭＰａとした場合、第１の圧力Ｐ１は８ＭＰａ～１２ＭＰａの範囲とすることが好ましい。
　第２チューブ６７は、逆止弁６９から二股に分岐して一方の気体供給機構４０まで延びる第１の供給ラインＬ１と、他方の気体供給機構４０まで延びる第２の供給ラインＬ２と、を有する。第１の供給ラインＬ１と第２の供給ラインＬ２のそれぞれには、当該ラインＬ１，Ｌ２を流れる気体の圧力を検知する圧力センサ９１が取り付けられている。
　制御部７０は、圧力センサ９１によって検知された気体の圧力変化に応じて、アキュムレータ６２のオンオフ弁１１２Ａ～１１２Ｄのオンオフと、圧力制御弁６８のオンオフとを制御する。このとき、制御部７０は、圧力センサ９１の検知結果に基づいてオンオフ弁１１２Ａ～１１２Ｄのオンオフを断続的に切り替え、気体供給部６０の気体供給を制御する。このように制御部７０が気体供給部６０の気体供給を制御することで、膨張時における金属パイプ材料１４内の気体の圧力は、第１の圧力Ｐ１又は第２の圧力Ｐ２に維持される。例えば、金属パイプ材料１４内の気体の圧力が、第１の圧力Ｐ１と規定される範囲の最大値に到達したとき、制御部７０は圧力制御弁６８をオフに制御する。そして、金属パイプ材料１４内の気体の圧力が、第１の圧力Ｐ１と規定される範囲の最小値に到達したとき、制御部７０は圧力制御弁６８をオンに制御する。
　制御部７０は、図１に示す（Ａ）から情報が伝達されることによって、熱電対２１から温度情報を取得し、加圧シリンダ２６及びスイッチ５３等を制御する。水循環機構７２は、水を溜める水槽７３と、この水槽７３に溜まっている水を汲み上げ、加圧して下型１１の冷却水通路１９及び上型１２の冷却水通路２５へ送る水ポンプ７４と、配管７５とからなる。省略したが、水温を下げるクーリングタワーや水を浄化する濾過器を配管７５に介在させることは差し支えない。
　〈成形装置を用いた金属パイプの成形方法〉
　次に、成形装置１０を用いた金属パイプの成形方法について説明する。図５は材料としての金属パイプ材料１４を投入するパイプ投入工程から、金属パイプ材料１４に通電して加熱する通電加熱工程までを示す。最初に焼入れ可能な鋼種の金属パイプ材料１４を準備する。図５（ａ）に示すように、この金属パイプ材料１４を、例えばロボットアーム等を用いて、下型１１側に備わる第１，第２電極１７，１８上に載置（投入）する。第１，第２電極１７，１８には凹溝１７ａ，１８ａがそれぞれ形成されているので、当該凹溝１７ａ，１８ａによって金属パイプ材料１４が位置決めされる。次に、制御部７０（図１参照）は、パイプ保持機構３０を制御することによって、当該パイプ保持機構３０に金属パイプ材料１４を保持させる。具体的には、図５（ｂ）のように、第１電極１７、第２電極１８を進退動可能としているアクチュエータ（図示しない）を作動させ、各上下に位置する第１，第２電極１７，１８を接近・当接させる。この当接によって、金属パイプ材料１４の両方の端部は、上下から第１，第２電極１７，１８によって挟持される。また、この挟持は第１，第２電極１７，１８にそれぞれ形成される凹溝１７ａ，１８ａの存在によって、金属パイプ材料１４の全周に渡って密着するような態様で挟持されることとなる。ただし、金属パイプ材料１４の全周に渡って密着する構成に限られず、金属パイプ材料１４の周方向における一部に第１，第２電極１７，１８が当接するような構成であってもよい。
　続いて、図１に示されるように、制御部７０は、加熱機構５０を制御することによって、金属パイプ材料１４を加熱する。具体的には、制御部７０は、加熱機構５０のスイッチ５３をＯＮにする。そうすると、電源５１から電力が金属パイプ材料１４に供給され、金属パイプ材料１４に存在する抵抗により、金属パイプ材料１４自体が発熱する（ジュール熱）。この時、熱電対２１の測定値が常に監視され、この結果に基づいて通電が制御される。
　図６は、成形装置によるブロー成形工程の概要とその後の流れを示している。図６に示されるように、加熱後の金属パイプ材料１４に対してブロー成形金型１３を閉じ、金属パイプ材料１４を当該ブロー成形金型１３のキャビティ内に配置密閉する。その後、気体供給機構４０のシリンダユニット４２を作動させることによってシール部材４４で金属パイプ材料１４の両端をシールする（図３も併せて参照）。シール完了後、ブロー成形金型１３を閉じると共に、ガスを金属パイプ材料１４内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料１４をキャビティの形状に沿うように成形する（具体的な金属パイプ材料１４の成形方法については後述する）。
　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又は圧縮窒素ガスとし、９５０℃の金属パイプ材料１４を、熱膨張した圧縮空気によって容易に膨張させ、金属パイプ１００を得ることができる。
　具体的には、ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料１４の外周面が下型１１のキャビティ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、ソルバイトなど）に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。また、本実施形態においては、金型冷却に代えて、あるいは金型冷却に加えて、冷却媒体を金属パイプ１００に供給することによって冷却が行われてもよい。例えば、マルテンサイト変態が始まる温度までは金型（上型１２及び下型１１）に金属パイプ材料１４を接触させて冷却を行い、その後型開きすると共に冷却媒体（冷却用気体）を金属パイプ材料１４へ吹き付けることにより、マルテンサイト変態を発生させてもよい。
　次に、図７及び図８（ａ）～（ｄ）を参照して、上型１２及び下型１１による具体的な成形の様子の一例について詳細に説明する。図７は、成形装置によるブロー成形工程において、圧力センサの検知圧力とガス供給の関係性を示す図である。図７において、（ａ）は、圧力センサ９１の検知圧力の時間変化を示し、（ｂ）は、低圧ガスの供給タイミングを示し、（ｃ）は高圧ガスの供給タイミングを示している。図７及び図８（ａ）に示されるように、図７の期間Ｔ１において、加熱された金属パイプ材料１４を上型１２のキャビティ２４と下型１１のキャビティ１６との間に準備する。例えば、金属パイプ材料１４を下型１１の第２突起１１ｃ及び第３突起１１ｄによって支持する。なお、期間Ｔ１における上型１２の第２突起１２ｃと下型１１の第２突起１１ｃとの間の距離は、Ｄ１である（図８（ａ）参照）。
　次に、図７に示される期間Ｔ１後の期間Ｔ２において、駆動機構８０によって上型１２を下型１１に合わせる方向に移動させる。これにより、図７に示される期間Ｔ２後の期間Ｔ３では、図８（ｂ）に示されるように、上型１２と下型１１とを完全に閉じず、上型１２の第２突起１２ｃと下型１１の第２突起１１ｃとの間の距離をＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）にする。キャビティ２４の基準ラインＬＶ１における表面とキャビティ１６の基準ラインＬＶ２における表面との間にメインキャビティ部ＭＣが形成される。また、上型１２の第２突起１２ｃと下型１１の第２突起１１ｃとの間にサブキャビティ部ＳＣ１が形成され、上型１２の第３突起１２ｄと下型１１の第３突起１１ｄとの間にサブキャビティ部ＳＣ２が形成される。メインキャビティ部ＭＣとサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２とは互いに連通した状態となっている。このとき、上型１２の第１突起１２ｂの内縁と下型１１の第２突起１１ｃの外縁とが接触・密着すると共に、上型１２の第４突起１２ｅの内縁と下型１１の第３突起１１ｄの外縁とが接触・密着し、メインキャビティ部ＭＣ及びサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２は外部に対して密閉される。加えて、上型１２の第１突起１２ｂと下型１１の第１突起１１ｂとの間、及び上型１２の第４突起１２ｅと下型１１の第４突起１１ｅとの間のそれぞれには、空間（隙間）が設けられる。
　そして、期間Ｔ３中に、加熱機構５０による加熱により軟化した金属パイプ材料１４内部に気体供給部６０によって低圧ガスを供給する。この低圧ガスは、気体供給部６０のアキュムレータ６２が有するガスタンク１１１Ａ，１１１Ｂに蓄積された気体である。気体供給部６０による低圧ガスの供給は、オンオフ弁１１２Ａ，１１２Ｂと、圧力制御弁６８とによって制御されている。このとき、制御部７０の制御により、圧力センサ９１によって検知される低圧ガスの圧力を第２の圧力Ｐ２に維持するように、気体供給部６０が低圧ガスを断続的に金属パイプ材料１４内に供給する。このような低圧ガスの供給により、金属パイプ材料１４は、図８（ｂ）に示されるように、メインキャビティ部ＭＣ内で膨張する。また、金属パイプ材料１４の一部（両側部）１４ａ，１４ｂは、当該メインキャビティ部ＭＣに連通するサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２内にそれぞれ入り込むように膨張する。
　次に、図７に示される期間Ｔ３後の期間Ｔ４において、駆動機構８０によって上型１２を移動させる。具体的には、駆動機構８０で上型１２を移動させて、図８（ｃ）に示されるように、上型１２の第２突起１２ｃと下型１１の第２突起１１ｃとの間の距離をＤ３（Ｄ３＜Ｄ２）にするように、上型１２と下型１１とを嵌合する（クランプする）。このとき、上型１２の第１突起１２ｂと下型１１の第１突起１１ｂとは互いに隙間なく密着すると共に、上型１２の第４突起１２ｅと下型１１の第４突起１１ｅとは互いに隙間なく密着する。この駆動機構８０の駆動によって、膨張した金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂを上型１２及び下型１１によって押圧し、サブキャビティ部ＳＣ１に金属パイプ１００のフランジ部１００ｂを成形すると共に、サブキャビティ部ＳＣ２に金属パイプ１００のフランジ部１００ｃを成形する。フランジ部１００ｂ，１００ｃは、当該金属パイプ１００の長手方向に沿って、金属パイプ材料１４の一部が折り畳まれて成形されている（図６参照）。
　次に、図７に示される期間Ｔ４後の期間Ｔ５中に、フランジ部１００ｂ，１００ｃが成形された後の金属パイプ材料１４内部に気体供給部６０によって高圧ガスを供給する。この高圧ガスは、気体供給部６０のアキュムレータ６２が有するガスタンク１１１Ｃ，１１１Ｄに蓄積された気体である。気体供給部６０による高圧ガスの供給は、オンオフ弁１１２Ｃ，１１２Ｄと、圧力制御弁６８とによって制御されている。このとき、制御部７０の制御により、圧力センサ９１によって検知される高圧ガスの圧力を第１の圧力Ｐ１に維持するように、気体供給部６０が高圧ガスを断続的に金属パイプ材料１４内に供給する。このような高圧ガスの供給により、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４が膨張し、図８（ｄ）に示されるように金属パイプ１００のパイプ部１００ａが成形される。なお、期間Ｔ５における高圧ガスの供給時間は、期間Ｔ３における低圧ガスの供給時間よりも長い。これにより金属パイプ材料１４が十分に膨張してメインキャビティ部ＭＣの隅々まで行きわたり、パイプ部１００ａは、上型１２及び下型１１によって画成されるメインキャビティ部ＭＣの形状に沿ったものになる。
　以上に説明した期間Ｔ１～Ｔ５を経ることによって、パイプ部１００ａ及びフランジ部１００ｂ，１００ｃを有する金属パイプ１００を仕上げることができる。これら金属パイプ材料１４のブロー成形から金属パイプ１００の成形完了までに至るまでの時間は、金属パイプ材料１４の種類にもよるが概ね数秒から数十秒程度で完了する。なお、図８（ｄ）に示す例では、メインキャビティ部ＭＣは断面矩形状に構成されているため、金属パイプ材料１４は当該形状に合わせてブロー成形されることにより、パイプ部１００ａは矩形筒状に成形される。ただし、メインキャビティ部ＭＣの形状は特に限定されず、所望の形状に合わせて断面円形、断面楕円形、断面多角形等あらゆる形状を採用してもよい。
　次に、本実施形態に係る成形装置１０、及び当該成形装置１０を用いた成形方法の作用・効果について比較例と比較しながら説明する。
　まず、図９を参照して、比較例に係る成形装置を用いた成形方法を説明する。比較例に係る成形装置の制御部は、気体供給部による低圧ガス及び高圧ガスの供給をそれぞれ所定値に達するまで行うように制御する。よって、図９に示されるように、比較例における期間Ｔ３では、金属パイプ材料１４内の圧力を一旦第２の圧力Ｐ２にし、その後気体供給部の気体供給を停止する。すなわち、その後金属パイプ材料１４内の圧力が第２の圧力Ｐ２の範囲外まで低下したとしても、気体供給部による再度の気体供給は行わない。この場合、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２にそれぞれ入り込む金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂの膨張量は、本実施形態の成形方法と比較して小さくなる。このように小さく膨張した金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂを上型１２及び下型１１によって押圧すると、フランジ部１００ｂ，１００ｃが十分な大きさを有さなくなってしまう。
　比較例における期間Ｔ５では期間Ｔ３と同様に、金属パイプ材料１４内の圧力を一旦第１の圧力Ｐ１にし、その後気体供給部の気体供給を停止する。すなわち、金属パイプ材料１４内の圧力を一旦第１の圧力Ｐ１にした後、金属パイプ材料１４内の圧力が第１の圧力Ｐ１の範囲外まで低下したとしても、気体供給部による再度の気体供給は行わない。この場合、気体供給部の気体供給が停止した後、メインキャビティ部ＭＣ内に成形された金属パイプ１００のパイプ部１００ａ内の気体の圧力低下に伴って、当該気体によるパイプ部を第１及び第２の金型へ押し付ける力が低下する。これにより、上型１２及び下型１１によるパイプ部１００ａの焼き入れの際に、金属パイプ１００と上型１２及び下型１１との密着性が低下し、金属パイプ１００の焼き入れ性にばらつきが発生してしまう。
　これに対して本実施形態に係る成形装置１０によれば、制御部７０は、気体供給部６０から金属パイプ材料１４内に高圧ガスを供給させてメインキャビティ部ＭＣ内において金属パイプ材料１４をパイプ部１００ａに成形させる際に、金属パイプ材料１４内の圧力を第１の圧力Ｐ１に維持するように気体供給を制御する。これにより、メインキャビティ部ＭＣを形成する上型１２及び下型１１と、パイプ部１００ａとの接触に起因したパイプ部１００ａの冷却に伴うパイプ部１００ａ内の圧力低下を防ぐことができる。このパイプ部１００ａ内の圧力低下の防止により、パイプ部１００ａを上型１２及び下型１１へ押し付ける力の低下を抑制できる。したがって、金属パイプ１００の成形時にパイプ部１００ａと上型１２及び下型１１との密着性低下を抑制でき、金属パイプ１００のパイプ部１００ａにおける焼き入れ性のばらつきの発生を抑制できる。
　上型１２及び下型１１は、メインキャビティ部ＭＣに加えて、メインキャビティ部ＭＣと連通し、金属パイプ１００のフランジ部１００ｂ，１００ｃを成形するためのサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２を構成し、制御部７０は、パイプ部１００ａの成形前に金属パイプ材料１４からフランジ部１００ｂ，１００ｃを成形する際に、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２内に金属パイプ材料１４の一部１４，１４ｂをそれぞれ膨張させるように気体供給部６０の気体供給を制御するため、サブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２内に金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂをパイプ部１００ａの成型前にそれぞれ膨張させ、膨張した金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂを上型１２及び下型１１で押圧してフランジ部１００ｂ，１００ｃを成形することができる。これにより、所望の形状のフランジ部１００ｂ，１００ｃ及びパイプ部１００ａを容易に成形可能である。
　制御部７０は、フランジ部１００ｂ，１００ｃを成形すべく金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂを膨張させるように気体供給部６０の気体供給を制御する際に、金属パイプ材料１４内の低圧ガスの圧力を第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２に維持するように気体供給部６０による気体供給を制御するので、安定した低圧ガスにより金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂの膨張量を容易に調節可能になり、フランジ部１００ｂ，１００ｃを所望の大きさに成形できる。加えて、フランジ部１００ｂ，１００ｃに関係なく高圧ガスで所望の形状のパイプ部１００ａを成形できる。したがって、所望の形状のフランジ部１００ｂ，１００ｃ及びパイプ部１００ａを一層容易に成形可能である。
　制御部７０は、気体供給部６０から金属パイプ材料１４内に低圧ガス又は高圧ガスを供給させる際に、断続的に気体供給するように気体供給部６０を制御するので、金属パイプ材料１４内の気体の圧力を第１の圧力Ｐ１又は第２の圧力Ｐ２に容易に維持できる。
　気体供給部６０は、気体を蓄積する気体蓄積手段であるガスタンク１１１Ａ～１１１Ｄを有しており、制御部７０は、金属パイプ材料１４内の気体の圧力を第１の圧力Ｐ１に維持するように、ガスタンク１１１Ｃ，１１１Ｄの少なくとも何れかに蓄積された気体を金属パイプ材料１４内に供給させるので、金属パイプ材料１４内の気体の圧力を第１の圧力Ｐ１に容易に維持できる。
　次に、図１０及び図１１（ａ）～（ｃ）を参照して、フランジ部１００ｂ，１００ｃを有さない金属パイプ１００Ａ（図１１（ｃ）参照）の成形方法について説明する。この金属パイプ１００Ａを成形するために、図１１（ａ）～（ｃ）に示されるように、第１突起１１ｂ、第２突起１１ｃ、第３突起１１ｄ、及び第４突起１１ｅが設けられていない下型１１と、第１突起１２ｂ、第２突起１２ｃ、第３突起１２ｄ、及び第４突起１２ｅが設けられていない上型１２とを用いる。なお、金属パイプ１００Ａにフランジ部を設けないことから、アキュムレータ６２はガスタンク１１１Ａ，１１１Ｂ及びオンオフ弁１１２Ａ，１１２Ｂを有さなくてもよい。
　まず、図１０及び図１１（ａ）に示されるように、図１０の期間Ｔ１において、加熱された金属パイプ材料１４を上型１２のキャビティ２４と下型１１のキャビティ１６との間に準備する。例えば、金属パイプ材料１４を下型１１のキャビティ２４上に載置する。次に、図１０に示される期間Ｔ１後の期間Ｔ１１において、駆動機構８０によって上型１２を下型１１に合わせる方向に移動させる。これにより、図１１（ｂ）に示されるように上型１２と下型１１とを密着させ、密閉されたメインキャビティ部ＭＣを形成する。
　次に、図１０に示される期間Ｔ１１後の期間Ｔ１２中に、金属パイプ材料１４内部に気体供給部６０によって高圧ガスを供給する。この高圧ガスは、金属パイプ材料１４内の圧力を第１の圧力Ｐ１に維持するように、断続的に金属パイプ材料１４内に供給される。このような高圧ガスの供給により、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４が膨張し、図１１（ｃ）に示されるようにフランジ部を有さない金属パイプ１００Ａが成形される。このように金属パイプ１００Ａを成形する際に、高圧ガスを金属パイプ材料１４内に断続的に供給することによって、金属パイプ１００Ａ内の圧力低下を防ぐことができ、金属パイプ１００Ａを上型１２及び下型１１へ押し付ける力の低下を抑制できる。したがって、金属パイプ１００Ａにおける焼き入れ性のばらつきの発生を抑制できる。
　以上、本発明の一態様の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態における成形装置１０は加熱機構５０を必ずしも有していなくてもよく、金属パイプ材料１４はすでに加熱されていてもよい。
　上記実施形態において、期間Ｔ３や期間Ｔ５において、制御部７０の制御により気体供給部６０の気体供給を断続的にしなくてもよく、連続的でもよい。このように気体供給部６０の気体供給を連続的にする場合、圧力制御弁６８等によりパイプ部１００ａ内の圧力を制御することが好ましい。
　上記実施形態において、金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂを膨張する際に、金属パイプ材料１４内の低圧ガスの圧力を第２の圧力Ｐ２に維持しなくてもよい。例えば、期間Ｔ３においては、比較例と同様に気体供給部６０の気体供給が制御されてもよい。すなわち、期間Ｔ３において、制御部７０は、気体供給部６０の気体供給を所定値に達するまで行うように制御してもよい。
　上記実施形態に係るガス源６１は、高圧ガスを供給するための高圧ガス源と、低圧ガスを供給するための低圧ガス源との両方を有してもよい。この場合、制御部７０による気体供給部６０のガス源６１の制御によって、状況に応じて高圧ガス源又は低圧ガス源から気体供給機構４０に気体が供給されてもよい。なお、ガス源６１が高圧ガス源及び低圧ガス源を有する場合、アキュムレータ６２（若しくはガスタンク１１１Ａ～１１１Ｄ）が気体供給部６０に含まれなくてもよい。
　上記実施形態に係るアキュムレータ６２は４つのガスタンク１１１Ａ～１１１Ｄを有しているが、アキュムレータ６２が有するガスタンクの数は３つ以下でもよいし５つ以上でもよい。また、ガスタンク１１１Ａ～１１１Ｄに蓄積される気体の圧力は、全て第１の圧力Ｐ１でもよい。この場合、期間Ｔ３においては、例えば低圧ガス源を用いて金属パイプ材料１４の一部１４ａ，１４ｂを膨張してもよい。
　上記実施形態に係る駆動機構８０は、上型１２のみを移動させているが、上型１２に加えて、または上型１２に代えて下型１１が移動するものであってもよい。下型１１が移動する場合、当該下型１１は基台１５に固定されず、駆動機構８０のスライドに取り付けられる。
　上記実施形態に係る金属パイプ１００は、その片側にフランジ部を有していてもよい。この場合、上型１２及び下型１１によって形成されるサブキャビティ部は一つとなる。
　上記実施形態において、上型１２及び下型１１の間に準備される金属パイプ材料１４は、上下方向の径よりも左右方向の径の方が長い断面楕円形状を有してもよい。これにより、金属パイプ材料１４の一部をサブキャビティ部ＳＣ１，ＳＣ２内に入り込みやすくしてもよい。加えて、上記金属パイプ材料１４は、予め軸線方向に沿って曲げ加工（プリベンド加工）が施されてもよい。この場合、成形された金属パイプ１００は、フランジ部を有すると共に屈曲した筒形状となる。
　１０…成形装置、１１…下型、１２…上型、１３…ブロー成形金型（金型）、１４…金属パイプ材料、３０…パイプ保持機構、４０…気体供給機構、５０…加熱機構、６０…気体供給部、６８…圧力制御弁、７０…制御部、８０…駆動機構、９１…圧力センサ、１００…金属パイプ、１００ａ…パイプ部、１００ｂ，１００ｃ…フランジ部、１１１Ａ～１１１Ｄ…ガスタンク、１１２Ａ～１１２Ｄ…オンオフ弁、ＭＣ…メインキャビティ部、ＳＣ１，ＳＣ２…サブキャビティ部。

Claims (6)

  1. 　パイプ部を有する金属パイプを成形する成形装置であって、
    　互いに対となり、前記パイプ部を成形するための第１のキャビティ部を構成する第１の金型及び第２の金型と、
    　前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方を、金型同士が合わさる方向に移動させる駆動機構と、
    　前記第１の金型及び前記第２の金型の間に保持され加熱された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、
    　前記駆動機構の駆動及び前記気体供給部の気体供給をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記第１の金型及び前記第２の金型が互いに合わさった状態において、前記気体供給部から前記金属パイプ材料内に気体を供給させて前記第１のキャビティ部内における前記金属パイプ材料を前記パイプ部に成形させる際に、前記金属パイプ材料内の圧力を第１の圧力に維持するように前記気体供給部の気体供給を制御する、
    成形装置。
  2. 　前記第１の金型及び前記第２の金型は、前記第１のキャビティ部に加えて、前記第１のキャビティ部と連通し、前記金属パイプのフランジ部を成形するための第２のキャビティ部を構成し、
    　前記制御部は、前記パイプ部の成形前に前記金属パイプ材料から前記フランジ部を成形する際に、前記第２のキャビティ部内に前記金属パイプ材料の一部を膨張させるように前記気体供給部の気体供給を制御する、請求項１記載の成形装置。
  3. 　前記制御部は、前記フランジ部を成形すべく前記金属パイプ材料の一部を膨張させるように前記気体供給部の気体供給を制御する際に、前記金属パイプ材料内の気体の圧力を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力に維持するように前記気体供給部の気体供給を制御する、請求項２記載の成形装置。
  4. 　前記制御部は、前記気体供給部から前記金属パイプ材料内に気体を供給させる際に、断続的に気体供給するように前記気体供給部を制御する、請求項１～３のいずれか一項記載の成形装置。
  5. 　前記気体供給部は、気体を蓄積する気体蓄積手段を有しており、
    　前記制御部は、前記金属パイプ材料内の気体の圧力を前記第１の圧力に維持するように、前記気体蓄積手段に蓄積された気体を前記金属パイプ材料内に供給させる、請求項１～４のいずれか一項記載の成形装置。
  6. 　パイプ部を有する金属パイプを成形する成形方法であって、
    　加熱された金属パイプ材料を第１の金型及び第２の金型の間に準備し、
    　前記第１の金型及び前記第２の金型の少なくとも一方を金型同士が合わさる方向に移動させることによって、前記パイプ部を成形するための第１のキャビティ部を前記第１の金型と前記第２の金型との間に形成し、
    　前記金属パイプ材料内の圧力を第１の圧力に維持するように気体を供給することによって、前記第１のキャビティ部内に前記パイプ部を成形する、
    　成形方法。
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