JP2019038039A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形材料の種類にかかわらず、突起付きパイプを容易に成形することができる成形装置を提供する。【解決手段】成形装置は、突起付きパイプの外側面に対応する成形面１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃを有する上型１０及び下型２０と、上型１０及び下型２０の成形面１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃ同士の間に突起付きパイプを成形するための成形空間を画成するように、上型１０及び下型２０を移動させる移動機構と、突起付きパイプの基となる成形材料１００に気体を供給して成形材料１００を膨張させる気体供給部とを備え、制御部により、成形空間内で成形材料１００が突起付きパイプに成形されるように、移動機構による上型１０及び下型２０の移動及び気体供給部による成形材料１００への気体供給を制御する。【選択図】図１０

Description

本発明は、成形装置に関する。

従来の成形装置として、押出形材を押出成形する押出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような押出装置によって押出成形された押出形材は、角筒状の本体部分と、当該本体部分の角部から外側へ突出するフランジとを有するフランジ付き押出形材となっている。

特開平７−８０９２５号公報

ここで、上記の成形装置では、アルミニウム合金等の柔らかい成形材料しか用いることができない。すなわち、鉄等の硬い成形材料は、所望の精度を確保することができないため、用いることができない。したがって、成形材料の種類にかかわらず、パイプ本体の側面から突起が外側へ突出する所謂突起付きパイプを容易に成形できる成形装置が求められている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、成形材料の種類にかかわらず、突起付きパイプを容易に成形することができる成形装置を提供することを目的とする。

本発明による成形装置は、筒状のパイプ本体と、パイプ本体の外側面から外側へ突出すると共にパイプ本体の軸心に平行な方向に延びる突起とを有する突起付きパイプを成形する成形装置であって、突起付きパイプの外側面に対応する成形面を有する、少なくとも３つ以上からなる複数の金型と、複数の金型の成形面同士の間に突起付きパイプを成形するための成形空間を画成するように、複数の金型を移動させる移動機構と、突起付きパイプの基となる成形材料に気体を供給して成形材料を膨張させる気体供給部と、成形空間内で成形材料が突起付きパイプに成形されるように、移動機構による複数の金型の移動及び気体供給部による成形材料への気体供給を制御する制御部と、を備えることを特徴としている。

このような成形装置によれば、制御部は、各金型の成形面同士の間に画成される成形空間内で成形材料が突起付きパイプに成形されるように、移動機構による複数の金型の移動及び気体供給部による成形材料への気体供給を制御し、これにより、成形材料が、成形空間内で膨張して各金型の成形面に押し当てられ、突起付きパイプが成形される。このように、成形材料を成形空間内で膨張させて成形する手法を用いているため、成形材料の種類（より具体的には、成形材料の硬さ等）にかかわらず、突起付きパイプを容易に成形することができる。

また、複数の金型は、第１上型と、第１上型に対して移動可能な第２上型と、第１下型と、第１下型に対して移動可能な第２下型と、を有し、第１上型及び第１下型の少なくとも一方は、移動可能なスライドに取り付けられ、第２上型を、パイプ本体の軸心に直交する方向であり且つスライドが移動する方向と交差する方向に移動させる第２上型用駆動部と、第２下型を、パイプ本体の軸心に直交する方向であり且つスライドが移動する方向と交差する方向に移動させる第２下型用駆動部と、を更に備えてもよい。このように、第２上型及び第２下型のみをパイプ本体の軸心に直交する方向であり且つスライドが移動する方向と交差する所定方向に移動させることにより、少なくとも３つ以上の突起を容易に成形することができる。

また、第１上型及び第２上型と、第１下型及び第２下型とは、パイプ本体の軸心に対して点対称に配置されていてもよい。これによれば、第１上型及び第２上型と、第１下型及び第２下型との共通化が図られ、低コスト化を実現することができる。

本発明によれば、成形材料の種類にかかわらず、突起付きパイプを成形することができる。

本発明の実施形態に係る成形装置を示す概略構成図である。 図１のII−II線に沿う金型の横断面図である。 電極周辺の拡大図であって、（ａ）は電極が成形材料を保持した状態を示す図、（ｂ）は電極にシール部材が当接した状態を示す図、（ｃ）は電極の正面図である。 成形装置による製造工程を示す図であって、（ａ）は金型内に成形材料がセットされた状態を示す図、（ｂ）は成形材料が電極に保持された状態を示す図である。 図４に続く製造工程を示す図である。 成形装置による製造工程を示す断面図である。 図６に続く製造工程を示す断面図である。 図７に続く製造工程を示す断面図である。 図８に続く製造工程を示す断面図である。 図９に続く製造工程を示す断面図である。 図１０に続く製造工程を示す断面図である。 図１１に続く製造工程を示す断面図である。

以下、本発明による成形装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

［成形装置の構成］
図１は、成形装置の概略構成図であり、この成形装置は、図５に示されるように、成形材料１００から突起付きパイプ２００を成形する装置である。成形された突起付きパイプ２００は、筒状（この例では、断面矩形の角筒状）のパイプ本体２０１と、パイプ本体２０１の外側面（この例では、隣接する外側面が成す角部）から外側へ突出すると共にパイプ本体２０１の軸心Ｏ（図１２参照）に平行な方向に延びる突起２０２と、両端部２０３と、を有している。なお、両端部２０３は、後工程によって不要部分として切断される。

図１に示されるように、成形装置１は、上型（金型）１０及び下型（金型）２０と、移動機構３０と、気体供給部４０と、パイプ保持機構６０と、加熱機構７０と、水循環機構８０と、を備えている。移動機構３０は、上型１０及び下型２０の成形面同士の間に突起付きパイプ２００を成形するための成形空間を画成するように、上型１０及び下型２０を移動させる。気体供給部４０は、突起付きパイプ２００の基となる成形材料１００に気体を供給して成形材料１００を膨張させる。パイプ保持機構６０は、成形材料１００を上下方向に昇降可能に保持する。加熱機構７０は、パイプ保持機構６０で保持されている成形材料１００に通電して加熱する。水循環機構８０は、上型１０及び下型２０に形成された冷却水通路１３，２３を介して、上型１０及び下型２０を強制的に水冷する。

図２は、図１のII-II線に沿う金型の横断面図である。上型１０は、図２に示されるように、第１上型１１と、第２上型１２と、を有している。下型２０は、第１下型２１と、第２下型２２と、を有している。本実施形態では、第１上型１１と第１下型２１とは、同一の型である。また、第２上型１２と第２下型２２とは、同一の型である。第１上型１１及び第２上型１２と、第１下型２１及び第２下型２２とは、図５に示すパイプ本体２０１の軸心Ｏ（図１１、図１２参照）に対して点対称に配置されている。

再び図２に戻って、第１上型１１は、スライド１４の下面に固定されている。スライド１４は、図１に示されるように、横揺れしないようにガイドシリンダ１５によってガイドされている。スライド１４は、加圧シリンダ３３によって吊るされ、上下方向（以下、「Ｚ方向」とする）に移動可能となっている。

第１上型１１は、図２に示されるように、スライド１４の下面に固定された板状のベース１１ａと、ベース１１ａから略中央下方に突出した成形部１１ｂと、ベース１１ａの図示右側端部から下方に突出し、第２上型１２を図示左右方向に移動可能に収容し支持する支持部１１ｃと、を有している。ベース１１ａ、成形部１１ｂ及び支持部１１ｃは、鋼鉄等で一体形成されている。なお、第１上型１１は、スライド１４に例えばボルダ等を介して間接的に取付けられていてもよい。

成形部１１ｂは、パイプ本体２０１の軸心Ｏに平行な方向（以下、「Ｙ方向」とする）に延びている。成形部１１ｂは、突起付きパイプ２００の外側面に対応する成形面１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有している。成形面１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、互いに連続しており、上方から順に、成形面１７ａ，成形面１７ｂ及び成形面１７ｃと並んでいる。成形面１７ａは、Ｚ方向に平行な面であって、成形面１７ｃは、パイプ本体２０１の軸心Ｏに直交する方向のうちの左右方向（以下、「Ｘ方向」とする）に平行な面であって、成形面１７ｂは、成形面１７ａ，１７ｃにつながる傾斜面である。

そして、ベース１１ａと支持部１１ｃとにより、凹形状の凹部１１ｄが形成されている。凹部１１ｄは、Ｘ方向の一方端（図２の左側の端）が開放されており、Ｙ方向に延在している。したがって、凹部１１ｄは、開放端を成形部１１ｂの成形面１７ａ，１７ｂに向けるように位置している。

第２上型１２は、第１上型１１の凹部１１ｄに収容されており、Ｘ方向に摺動可能に支持されている。すなわち、第２上型１２は、第１上型１１に支持されている。第２上型１２の先端部１２ａは、凹部１１ｄの開放端側に位置し、第２上型１２の後端部１２ｂは、凹部１１ｄの底側に位置している。

第２上型１２の先端部１２ａは、突起付きパイプ２００の外側面に対応する成形面１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有している。成形面１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、互いに連続しており、上方から順に、成形面１８ａ、成形面１８ｂ及び成形面１８ｃと並んでいる。成形面１８ａは、Ｚ方向に平行な面であって、成形面１８ｃは、Ｘ方向に平行な面であって、成形面１８ｂは、成形面１８ａ，１８ｃにつながる傾斜面である。成形面１８ａ，１８ｂ，１８ｃと成形面１７ａ，１７ｂ，１７ｃとは、Ｚ方向に平行な仮想線に対して線対称となっている。

第２上型１２の後端部１２ｂと凹部１１ｄの底側との間には、第１空間Ｃが形成されている。第１空間Ｃには、後述の流体タンク３６（図１参照）から作動流体が供給される。なお、作動流体は、ここでは作動油とされているが、他の作動流体が用いられてもよい。第１空間Ｃは、作動油が漏れない程度に密閉されている。後述の流体タンク３６から作動油が流入すると、第２上型１２が、凹部１１ｄの開放端側（図２の左側）に移動する。その一方で、第１空間Ｃから作動油が流出すると、第２上型１２が、凹部１１ｄの底側（図２の右側）に移動する。

第１下型２１は、金型取付台２５を介して基台２４（図１参照）上に載置されている。本実施形態では、第１下型２１は、Ｚ方向に移動しない。第１下型２１は、金型取付台２５上に固定された板状のベース２１ａと、ベース２１ａから略中央上方に突出し、第２下型２２を図示左右方向に移動可能に収容し支持する支持部２１ｃと、を有している。ベース２１ａ、成形部２１ｂ及び支持部２１ｃは、鋼鉄等で一体形成されている。なお、第１下型２１は、金型取付台２５に例えばボルダ等を介して間接的に取付けられていてもよい。

成形部２１ｂは、Ｙ方向に延びており、突起付きパイプ２００の外側面に対応する成形面２７ａ，２７ｂ，２７ｃを有している。成形面２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、互いに連続しており、下方から順に、成形面２７ａ，成形面２７ｂ及び成形面２７ｃと並んでいる。成形面２７ａは、Ｚ方向に平行な面であって、成形面２７ｃは、Ｘ方向に平行な面であって、成形面２７ｂは、成形面２７ａ，２７ｃにつながる傾斜面である。成形面２７ａ，２７ｂ，２７ｃと成形面１７ａ，１７ｂ，１７ｃとは、パイプ本体２０１の軸心Ｏに対して点対称に配置されている。

そして、ベース２１ａと支持部２１ｃとにより、凹形状の凹部２１ｄが形成されている。凹部２１ｄは、Ｘ方向の他方端（図２の右側の端）が開放された凹形状となっており、Ｙ方向に延在している。凹部２１ｄは、開放端を成形部２１ｂの成形面２７ａ，２７ｂに向けるように位置している。

第２下型２２は、第１下型２１の凹部２１ｄに収容されており、Ｘ方向に摺動可能に支持されている。すなわち、第２下型２２は、第１下型２１に支持されている。第２下型２２の先端部２２ａは、凹部２１ｄの開放端側に位置し、第２下型２２の後端部２２ｂは、凹部２１ｄの底側に位置している。

第２下型２２の先端部２２ａは、突起付きパイプ２００の外側面に対応する成形面２８ａ，２８ｂ，２８ｃを有している。成形面２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、互いに連続しており、下方から順に、成形面２８ａ，成形面２８ｂ及び成形面２８ｃと並んでいる。成形面２８ａは、Ｚ方向に平行な面であって、成形面２８ｃは、Ｘ方向に平行な面であって、成形面２８ｂは、成形面２８ａ，２８ｃにつながる傾斜面である。成形面２８ａ，２８ｂ，２８ｃと成形面１８ａ，１８ｂ，１８ｃとは、パイプ本体２０１の軸心Ｏに対して点対称に配置されている。

第２下型２２の後端部２２ｂと凹部２１ｄの底側との間には、第２空間Ｄが形成されている。第２空間Ｄには、後述の流体タンク３６から作動油が流入する。第２空間Ｄは、作動油が漏れない程度に密閉されている。流体タンク３６から作動油が流入すると、第２下型２２が、凹部２１ｄの開放端側（図２の右側）に移動する。その一方で、第２空間Ｄから作動油が流出すると、第２下型２２が、凹部２１ｄの底側（図２の左側）に移動する。

図１に示されるように、移動機構３０は、スライド１４を介して第１上型１１をＺ方向に移動させる第１駆動部３１と、第２上型１２及び第２下型２２を左右方向に移動させる第２駆動部（第２上型用駆動部、第２下型用駆動部）３２と、を有している。

第１駆動部３１は、加圧シリンダ３３と、加圧シリンダ３３に作動油を供給する流体供給部３４と、流体供給部３４の供給動作を制御するサーボモータ３５と、を有している。サーボモータ３５は、流体供給部３４が加圧シリンダ３３に供給する作動油の量を制御することにより、スライド１４の移動を制御する。

なお、第１駆動部３１は、上述のように加圧シリンダ３３を介してスライド１４に駆動力を付与するものに限られず、例えば、スライド１４に機械的に接続させてサーボモータ３５が発生する駆動力を直接的に又は間接的にスライド１４へ付与するものであってもよい。例えば、スライド１４を偏心軸に取り付けると共に、この偏心軸をサーボモータ等で回転させる機構も採用できる。また、第１駆動部３１が、サーボモータ３５を備えていなくともよい。

第２駆動部３２は、作動油を収容する流体タンク３６と、流体タンク３６に収容された作動油を第１空間Ｃ及び第２空間Ｄのそれぞれに流入又は流出させる流体ポンプ３７と、を有している。すなわち、第２駆動部３２は、第２上型用駆動部として機能し、第２上型１２をＸ方向に移動させる。更に、第２駆動部３２は、第２下型用駆動部として機能し、第２下型２２をＸ方向に移動させる。

気体供給部４０は、一対の気体供給機構５０と、高圧ガス源４１と、アキュムレータ４２と、を有している。

一対の気体供給機構５０は、Ｙ方向における上型１０及び下型２０の両端側にそれぞれ配置されている。気体供給機構５０は、シリンダユニット５１と、シリンダロッド５２と、シール部材５３と、を有している。シリンダユニット５１は、ブロック４３を介して基台２４上に載置固定されている。シリンダロッド５２は、シリンダユニット５１の作動に合わせてＹ方向に進退動する。シール部材５３は、シリンダロッド５２の先端部（上型１０及び下型２０側の端部）に連結されている。シール部材５３の先端には、先細り形状となるようにテーパ面５３ａが形成されている。テーパ面５３ａは、後述する第１電極６１及び第２電極６２のテーパ凹面６１ｂ，６２ｂに丁度嵌合当接することができる形状となっている。シール部材５３には、ガス通路５３ｂが設けられている。ガス通路５３ｂは、シリンダユニット５１側から先端側に向かって延在し、高圧ガス源４１から供給された高圧ガスが流れる（図３（ａ），（ｂ）参照）。

高圧ガス源４１は、高圧ガスを供給する。アキュムレータ４２は、高圧ガス源４１によって供給されたガスを溜める。アキュムレータ４２とシリンダユニット５１とは、第１チューブ４４で連通されている。第１チューブ４４には、圧力制御弁４５及び切替弁４６が介設されている。アキュムレータ４２とシール部材５３内のガス通路５３ｂとは、第２チューブ４７で連通されている。第２チューブ４７には、圧力制御弁４８及び逆止弁４９が介設されている。圧力制御弁４５は、シール部材５３の成形材料１００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５１に供給する役割を果たす。逆止弁４９は、第２チューブ４７内で高圧ガスが逆流することを防止する役割を果たす。

パイプ保持機構６０は、一対の第１電極６１と、一対の第２電極６２と、を有している。一対の第１電極６１は、上型１０及び下型２０のＹ方向の一端側（図１の左側）において、Ｚ方向に互いに対向するようにそれぞれ位置している。一対の第２電極６２は、上型１０及び下型２０のＹ方向の他端側（図１の右側）において、Ｚ方向で互いに対向するようにそれぞれ位置している。第１電極６１及び第２電極６２には、成形材料１００の外周面に対応した半円弧状の凹溝６１ａ，６２ａがそれぞれ形成されている（図３（ｃ）参照）。凹溝６１ａ，６２ａには、載置された成形材料１００が嵌り込む。また、第１電極６１及び第２電極６２には、テーパ状に傾斜して窪んだテーパ凹面６１ｂ，６２ｂが凹溝６１ａ，６２ａの外側の縁につながるように形成されている。テーパ凹面６１ｂ，６２ｂは、シール部材５３のテーパ面５３ａと嵌合当接する形状となっている（図３（ｂ）参照）。上型１０及び下型２０のＹ方向の両端側には、電極収納スペース６３が設けられている。第１電極６１及び第２電極６２は、電極収納スペース６３内をアクチュエータ（図示しない）によってＺ方向に進退する。

加熱機構７０は、電源７１と、電源７１からそれぞれ延びて第１電極６１及び第２電極６２に接続している導線７２と、導線７２に介設したスイッチ７３とを有している。加熱機構７０は、成形材料１００を焼入れ温度（ＡＣ３変態点温度以上）まで加熱する。なお、図１では、導線７２のうち、下型２０側の第１電極６１及び第２電極６２につながる部分は、省略されている。

水循環機構８０は、水を溜める水槽８１と、この水槽８１に溜まっている水を汲み上げ、加圧して上型１０の冷却水通路１３及び下型２０の冷却水通路２３へ送る水ポンプ８２と、配管８３と、を有している。なお、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８３に介在させてもよい。

また、下型２０の中央部には、下方から熱電対９１が差し込まれている。熱電対９１は、成形材料１００の温度を測定する。熱電対９１は、スプリング９２により上下移動自在に支持されている。熱電対９１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。

成形装置１は、制御部９３を備えている。制御部９３は、成形面１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃが画成する成形空間内で成形材料１００が突起付きパイプ２００に成形されるように、移動機構３０による第１上型１１、第２上型１２、第２下型２２の移動を制御する。また、制御部９３は、気体供給部４０による気体供給を制御する。更に、制御部９３は、スイッチ７３、圧力制御弁４５，４８及び切替弁４６を制御する。制御部９３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９１から温度情報を取得し、各部を制御する。具体的な制御については、以下の成形方法にて説明する。

［突起付きパイプの成形方法］
次に、成形装置１を用いた突起付きパイプ２００の成形方法について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、焼入れ可能な鋼種の成形材料１００を準備する。この成形材料１００を、例えばロボットアーム等を用いて、下型２０側に位置する第１電極６１及び第２電極６２上に載置（投入）する。続いて、制御部９３は、成形材料１００を保持するパイプ保持機構６０を制御する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、第１電極６１及び第２電極６２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電極６１及び第２電極６２を接近させる。この接近によって、Ｙ方向における成形材料１００の両端部は、上下から第１電極６１及び第２電極６２によって挟持される。また、この挟持は、成形材料１００の全周に渡って密着するような態様で挟持される。このとき、成形材料１００は、図６に示されるように、第１上型１１、第２上型１２、第１下型２１、及び第２下型２２の各成形面１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃから離間している。

続いて、制御部９３は、成形材料１００を加熱するように加熱機構７０を制御する。具体的には、制御部９３は、加熱機構７０のスイッチ７３をＯＮにする。そうすると、電源７１から電力が成形材料１００に供給され、成形材料１００に存在する抵抗により、成形材料１００自体が発熱する。このとき、熱電対９１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。続いて、気体供給機構５０のシリンダユニット５１を作動させることによって、シール部材５３で成形材料１００の両端をシールする（図３（ｂ）参照）。

続いて、制御部９３は、図７に示されるように、成形材料１００が下方に移動するように、成形材料１００を挟持した状態で第１電極６１及び第２電極６２を移動させる。

続いて、制御部９３は、図８及び図９に示されるように、成形空間内で成形材料１００が突起付きパイプ２００に成形されるように、移動機構３０による第１上型１１、第２上型１２、及び第２下型２２の移動を制御する（図５参照）。すなわち、制御部９３は、第１の型閉じ動作を実行する。具体的には、制御部９３は、図８に示されるように、流体供給部３４から作動油が加圧シリンダ３３に供給されるようにサーボモータ３５を制御する。これにより、第１上型１１がスライド１４を介して下方に移動する。続いて、制御部９３は、図９に示されるように、第１空間Ｃ及び第２空間Ｄのそれぞれに作動油が供給されるように流体ポンプ３７を制御する。これにより、第２上型１２が、Ｘ方向の一方側（図９の左側）に移動し、第２下型２２がＸ方向の他方側（図９の右側）に同量移動する。

第１の型閉じ動作によって、互いに対向する成形面１７ｂ，２７ｂと、互いに対向する成形面１８ｂ，２８ｂとの間に、パイプ本体２０１を成形するための成形空間が画成される。また、互いに対向する成形面１７ａ，１８ａの間に突起２０２を形成するための成形空間が画成される。また、互いに対向する成形面１７ｃ，２８ｃの間に突起２０２を形成するための成形空間が画成される。また、互いに対向する成形面２７ａ，２８ａの間に突起２０２を形成するための成形空間が画成される。また、互いに対向する成形面１８ｃ，２７ｃの間に突起２０２を形成するための成形空間が画成される。

続いて、制御部９３は、図１０に示されるように、成形材料１００に高圧ガスを供給して成形材料１００を膨張させる。ここで、成形材料１００は高温（９５０℃前後）に加熱されて軟化しているので、成形材料１００内に供給されたガスは、熱膨張する。このため、例えば供給するガスを圧縮空気とし、９５０℃の成形材料１００を熱膨張した圧縮空気によって容易に膨張させることができる。これにより、成形材料１００は、成形空間内で膨張して各成形面１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃに押し当てられる。

続いて、制御部９３は、図１１に示されるように、第２の型閉じ動作を実行し、第１の型閉じ動作による型閉じ位置から更なる型閉じを行う。具体的には、制御部９３は、第１上型１１がスライド１４を介して更に下方に移動するように、サーボモータ３５を制御すると共に、制御部９３は、第２上型１２がＸ方向の一方側（図１１の左側）に更に移動し、第２下型２２がＸ方向の他方側（図１１の右側）に更に同量移動するように流体ポンプ３７を制御する。

これにより、加熱により軟化し高圧ガスが供給された成形材料１００は、成形空間において、突起付きパイプ２００に成形される。すなわち、成形材料１００は、成形空間の断面矩形状に合わせた断面矩形状のパイプ本体２０１と、成形材料１００の一部が折り畳まれた突起２０２とに成形される（図５参照）。

続いて、制御部９３は、図１２に示されるように、型開き動作を実行する。具体的には、制御部９３は、第１空間Ｃ及び第２空間Ｄからそれぞれ作動油が流出されるように流体ポンプ３７を制御する。これにより、第２上型１２が、Ｘ方向の他方側（図１２の右側）に移動し、第２下型２２がＸ方向の一方側（図１２の左側）に移動する。制御部９３は、加圧シリンダ３３から流体供給部３４に作動油が回収されるようにサーボモータ３５を制御する。これにより、第１上型１１がスライド１４を介して上方に移動する。

続いて、制御部９３は、突起付きパイプ２００が上方に持ち上がるようにパイプ保持機構６０を制御する。これにより、突起付きパイプ２００が回収可能な状態となる。

以上のような成形方法により、図５に示されるように、突起付きパイプ２００を成形品として得ることができる。

なお、この成形時にあっては、成形されて膨らんだ成形材料１００の外周面が下型２０に接触して急冷されると同時に、上型１０に接触して急冷（上型１０と下型２０は熱容量が大きく且つ低温に管理されているため、成形材料１００が接触すれば材料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、冷却媒体を成形材料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に成形材料１００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）を成形材料１００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。

以上により、成形装置１によれば、制御部９３は、第１上型１１、第２上型、第１下型２１及び第２下型２２の成形面１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃ同士の間に画成された成形空間内で成形材料１００が突起付きパイプ２００に成形されるように、移動機構３０による上型１０及び下型２０の移動及び気体供給部４０による気体供給を制御し、これにより、成形材料１００が、成形空間内で膨張して成形面１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃに押し当てられ、突起付きパイプ２００が成形される。このように、成形材料１００を成形空間内で膨張させて成形する手法を用いているため、成形材料１００の種類（より具体的には、成形材料１００の硬さ等）にかかわらず、突起付きパイプ２００を容易に成形することができる。

また、上型１０及び下型２０は、第１上型１１と、第１上型１１に移動可能に支持された第２上型１２と、第１下型２１と、第１下型２１に移動可能に支持された第２下型２２と、を有し、第１上型１１は、Ｚ方向に移動可能であり、第２上型１２及び第２下型２２は、Ｘ方向に移動可能である。このように、第２上型１２及び第２下型２２のみをＸ方向に移動させることにより、少なくとも３つ以上の突起２０２を容易に成形することができる。また、第１上型１１及び第２上型１２をＺ方向に移動させる場合、第２上型１２を独立してＺ方向に移動させる移動機構を設ける必要がない。同様に、第１下型２１及び第２下型２２をＺ方向に移動させる場合、第２下型２２を独立してＺ方向に移動させる移動機構を設ける必要がない。また、第２上型１２及び第２下型２２のみをＸ方向に移動させることにより、第１上型１１及び第１下型２１をＸ方向に移動させる移動機構を設ける必要がない。したがって、移動機構３０の簡易化を図ることができる。

また、第１上型１１及び第２上型１２と、第１下型２１及び第２下型２２とは、パイプ本体２０１の軸心Ｏに対して点対称に配置されているため、第１上型１１及び第２上型１２と、第１下型２１及び第２下型２２との共通化が図られ、低コスト化を実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、成形装置１は加熱機構７０を必ずしも有していなくてもよく、成形材料１００はすでに加熱されていてもよい。

また、上記実施形態では、第２上型１２は第１上型１１に支持され、第２下型２２は第１下型２１に支持されているので、第２上型１２及び第２下型２２を独立してＺ方向に移動させる移動機構を設ける必要がない。しかしながら、例えば、第２上型１２及び第２下型２２を第１上型１１及び第１下型２１に支持させず、その代わりに、第２上型１２及び第２下型２２を独立してＺ方向に移動させる移動機構を設けてもよい。この場合、当該移動機構が、第２上型１２及び第２下型２２をＺ方向に移動させ、第２駆動部３２が、第２上型１２及び第２下型２２をＸ方向に移動させる。また、このような、第２上型１２及び第２下型２２の駆動源（第２駆動部３２を含む）は、油圧ではなく、他の方式（電動シリンダ、ボールねじ等）であってもよい。

また、上記実施形態では、第１上型１１をＺ方向に移動可能としているが、第１上型１１及び第１下型２１の少なくとも一方が、Ｚ方向に移動可能であればよい。したがって、第１上型１１に加えて、又は、第１上型１１に代えて、第１下型２１がＺ方向へ移動するものであってもよい。また、第１上型１１及び第１下型２１の移動方向は、厳密にＺ方向でなく、Ｚ方向よりも傾いた方向であってもよい。

また、上記実施形態では、第２駆動部３２は、第２上型１２をＸ方向に移動させるが、これに限らず、第２上型１２を、パイプ本体２０１の軸心Ｏに直交する方向であり且つスライド１４が移動する方向と交差する方向に移動させてもよい。

また、上記実施形態では、第１下型２１は、Ｚ方向に移動しないが、これに限らず、例えば金型取付台２５をスライドとして機能させ、第１下型２１を移動させてもよい。

また、第１下型２１が移動しない場合、第２駆動部３２は、第２下型２２を、パイプ本体２０１の軸心Ｏに直交する方向であり且つスライド１４が移動する方向と交差する方向に移動させてもよい。また、第１下型２１が移動する場合、第２駆動部３２は、第２下型２２を、パイプ本体２０１の軸心Ｏに直交する方向であり且つ金型取付台２５をスライドとして機能させた場合の当該金型取付台２５が移動する方向と交差する方向に移動させてもよい。

また、パイプ本体２０１は、断面形状が三角形、五角形等の矩形以外の多角形の角パイプ本体であってもよいし、断面形状が円形の丸パイプ本体であってもよい。

また、上記実施形態では、パイプ本体２０１のすべての角部から突起２０２が突出しているが、少なくともいずれかの角部から突起２０２が突出していればよい。また、突起２０２は、角部以外の外側面から外側へ突出していてもよい。また、成形材料１００の断面形状は、矩形、三角形、五角形、円形、楕円形等、いずれの形状であってもよい。

金型の数及び形状等は、上記の設計条件に応じて適宜変更すればよい。本実施形態では、金型の数は４個としているが、３個（例えば、第２上型１２又は第２下型２２のどちらかが無い状態）以上であればよい。

また、成形装置１は、第１上型１１、第２上型１２、第１下型２１及び第２下型２２を備えているが、これらの代わりに、Ｚ方向に互いに対向する上型及び下型と、Ｚ方向において上型と下型との間の側方に位置し、Ｘ方向に互いに対向する一対の側型と、を備えていてもよい。この場合、上型及び下型の少なくとも一方がＺ方向のみに移動し且つ一対の側型の少なくとも一方がＸ方向のみに移動することにより、容易に外側面に突起を成形することができる。

１…成形装置、１０…上型（金型）、１７ａ〜１７ｃ，１８ａ〜１８ｃ，２７ａ〜２７ｃ，２８ａ〜２８ｃ…成形面、２０…下型（金型）、３０…移動機構、４０…気体供給部、９３…制御部、２００…突起付きパイプ、２０１…パイプ本体、２０２…突起。

Claims (3)

1. 筒状のパイプ本体と、前記パイプ本体の外側面から外側へ突出すると共に前記パイプ本体の軸心に平行な方向に延びる突起とを有する突起付きパイプを成形する成形装置であって、
   前記突起付きパイプの前記外側面に対応する成形面を有する、少なくとも３つ以上からなる複数の金型と、
   前記複数の金型の前記成形面同士の間に前記突起付きパイプを成形するための成形空間を画成するように、前記複数の金型を移動させる移動機構と、
   前記突起付きパイプの基となる成形材料に気体を供給して前記成形材料を膨張させる気体供給部と、
   前記成形空間内で前記成形材料が前記突起付きパイプに成形されるように、前記移動機構による前記複数の金型の移動及び前記気体供給部による前記成形材料への気体供給を制御する制御部と、を備えることを特徴とする成形装置。
2. 前記複数の金型は、第１上型と、前記第１上型に対して移動可能な第２上型と、第１下型と、前記第１下型に対して移動可能な第２下型と、を有し、
   前記第１上型及び前記第１下型の少なくとも一方は、移動可能なスライドに取り付けられ、
   前記第２上型を、前記パイプ本体の前記軸心に直交する方向であり且つ前記スライドが移動する方向と交差する方向に移動させる第２上型用駆動部と、
   前記第２下型を、前記パイプ本体の前記軸心に直交する方向であり且つ前記スライドが移動する方向と交差する方向に移動させる第２下型用駆動部と、を更に備えることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
3. 前記第１上型及び前記第２上型と、前記第１下型及び前記第２下型とは、前記パイプ本体の前記軸心に対して点対称に配置されていることを特徴とする請求項２記載の成形装置。

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