(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間鍛造された成形パイプ（７０）を形成するための装置において、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を加圧するパンチ（５２）と、
中央に押し込み方向へ貫通するテーパー穴（１２）を設け、その壁面を前記パンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）としたダイ（１０）と、
テーパー穴（１２）へ挿入され、中央に素管パイプ（７０ａ）を挿入するためのパイプ挿入穴（２５）がプレス方向へ貫通形成された割り型（２０）と、
を備えるとともに、
前記割り型（２０）は、周方向へ複数に分割され、
外周面が前記テーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）をなし、
さらに、前記素管パイプ（７０ａ）の軸穴（７１）内に挿入され、軸方向を部分的に細径部（３４）とした芯金（３０）を備えたことを特徴とする金属パイプの成形装置。
【請求項２】
冷間鍛造された成形パイプ（７０）を形成するための装置において、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を加圧するパンチ（５２）と、
中央に押し込み方向へ貫通するテーパー穴（１２）を設け、その壁面を前記パンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）としたダイ（１０）と、
テーパー穴（１２）へ挿入され、中央に素管パイプ（７０ａ）を挿入するためのパイプ挿入穴（２５）がプレス方向へ貫通形成された割り型（２０）と、
を備えるとともに、
前記割り型（２０）は、周方向へ複数に分割され、
外周面が前記テーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）をなし、
さらに、前記割り型（２０）と前記パンチ（５２）を支持するパンチホルダ（５０）間にバネ（６０）を配置したことを特徴とする金属パイプの成形装置。
【請求項３】
冷間鍛造された成形パイプ（７０）を形成するための装置において、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を加圧するパンチ（５２）と、
中央に押し込み方向へ貫通するテーパー穴（１２）を設け、その壁面を前記パンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）としたダイ（１０）と、
テーパー穴（１２）へ挿入され、中央に素管パイプ（７０ａ）を挿入するためのパイプ挿入穴（２５）がプレス方向へ貫通形成された割り型（２０）と、
を備えるとともに、
前記割り型（２０）は、周方向へ複数に分割され、
外周面が前記テーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）をなし、
さらに、前記割り型（２０）は軸方向へ複数に分割された分割部（２９Ａ・２９Ｂ・２９Ｃ）からなることを特徴とする金属パイプの成形装置。
【請求項４】
前記各分割部（２９Ａ・２９Ｂ・２９Ｃ）の外周面（２８ａ・２８ｂ・２８ｃ）は、それぞれ押し込み方向に対して傾斜する傾斜角（α・β・γ）を備えるとともに、
各傾斜角（α・β・γ）のうち少なくとも一部が他と不同であることを特徴とする請求項３に記載した金属パイプの成形装置。
【請求項５】
前記割り型（２０）もしくは前記割り型（２０）及びその内側へ収容されている成形パイプ（７０）を押し込み方向と反対方向へ押し出すノックアウト機構（４４・４６）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載した金属パイプの成形装置。
【請求項６】
ダイ（１０）の中央にテーパー穴（１２）を設け、その壁面をパンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）とし、
このテーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）を外周に有するとともに周方向へ複数に分割された割り型（２０）をテーパー穴（１２）へ挿入して、割り型外周面（２８）をテーパー面（１４）へ摺接させ、
割り型（２０）の中央に形成されたストレートのパイプ挿入穴（２５）へ素管パイプ（７０ａ）を挿入し、
この素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部（７４ａ）をパンチ（５２）で加圧して冷間鍛造することを特徴とする金属パイプの成形方法。
【請求項７】
前記素管パイプ（７０ａ）の軸穴（７１）内へ、軸方向を部分的に細径部（３４）とした芯金（３０）を挿入し、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部（７４ａ）をパンチ（５２）で加圧して冷間鍛造し、
前記細径部（３４）に対応する前記素管パイプ（７０ａ）の一部を、径方向内方へ膨出させて増肉させることを特徴とする請求項６に記載した金属パイプの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
金属パイプの軸端を軸方向から冷間鍛造することにより外径を高精度に均一化するとともに脱型を容易にした金属パイプの成形装置及び金属パイプの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属パイプの外径や内径を変化させたり、肉厚を部分的に変化させたい場合がある。金属パイプの縮径は、絞り加工により可能である（一例として、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６９０３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、絞り加工は装置が大型化したり、工程が複雑になって時間がかかるなどによりコストが高くなる。また、肉厚を内径側へ部分的に増肉するような場合には不適である。
そこで、金属パイプの軸端を軸方向から冷間鍛造することが考えられる。
特に、外径を高精度で一定にしたい場合、さらには、外径を一定にしたままで内径側を部分的に増肉させる場合には、短時間で成形できる可能性がある。
そこで、本発明者は、パイプの軸端を軸方向からプレスする冷間鍛造で成形することを着想した。
【０００５】
図１５はこの着想に基づく第１参考例を示す図であり、Ａはダイの平面視図、Ｂはプレス成形前における成形装置の軸方向に沿う断面図（以下、縦断面図という）、Ｃはプレス成形された後における成形装置の縦断面図である。
ダイ１００は中央にパイプ挿入穴１１２を備える。パイプ挿入穴１１２は、素管パイプ７０ａの外径と同じ内径（実際は、素管パイプ７０ａを挿入できる程度に微小寸法だけ大きい）を有するストレートの縦穴である。Ｂに示すように、このパイプ挿入穴１１２に、素管パイプ７０ａを入れ、さらにこの素管パイプ７０ａ内に芯金３００を挿入する。芯金３００の上端部は細径部３４０をなす。この状態で、素管パイプ７０ａの上端をパンチ５２０にて軸方向から加圧する。すると、素管パイプ７０ａの上部である素管加工対象部７５ａがパンチ５２０により前方押し出しされ、細径部３４０との間の空間を埋めるように径方向内方へ膨出して、図１５のＣに示すように内径増肉部７８となる。
図１５のＣにおいて、符号７０は素管パイプ７０ａの成形された状態である成形パイプ、７５は素管加工対象部７５ａが成形された状態である加工部である。
【０００６】
このように、軸端部を軸方向からパンチ５２０により加圧し、前方押し出して冷間鍛造するプレス成形により、内径増肉部７８を形成できる。
しかし、素管パイプ７０ａは軸方向から加圧されると、まず最初に径方向外側へ拡径しようとするため、成形パイプ７０の外周がパイプ挿入穴１１２の内周面へ強く圧接されて密着してしまう。このため、成形パイプ７０を脱型する際に時間がかかり、コスト高を招くことになる。
これに着目して、脱型を容易にするように改良したものが図１６に示す第２参考例である。Ａはプレス成形した状態の縦断面図であり、Ｂはパイプの外周を固定する割り型を軸方向から示す平面図である。
【０００７】
成形パイプ７０における加工部７５の外周は、水平方向へスライド自在の割り型２００で固定される。割り型２００は、Ｂに示すように、周方向に４分割されたカム型の構造をなす。Ａに示すように、割り型２００はテーパー面２２８を有し、このテーパー面２２８に当接するテーパー面２９８を有する押圧部材２９０を押し下げると、割り型２００が径方向内方へスライドし、素管加工対象部７５ａの外周へ密接して固定し、プレス成形時における素管加工対象部７５ａの外周が拡径することを阻止する。成形後に押圧部材２９０を上昇させ、割り型２００を径方向外方へスライドさせると、割り型２００は加工部７５の外周から速やかに離れるため、成形パイプ７０が迅速に脱型される。
【０００８】
このように、割り型２００を用いれば、成形パイプ７０の迅速な脱型を可能にすると同時に、素管パイプ７０ａの軸端を前方押し出しして内径増肉部７８が形成されるはずである。
しかし、実際は、素管加工対象部７５ａがパンチ５２０の加圧によりまず拡径しようとし、割り型２００を強く径方向外方へ押すため、押圧部材２９０を押し上げ又は径方向外方へ開かせる等して割り型２００が径方向外方へ逃げる。このため、素管加工対象部７５ａが拡径して外径が広がる（以下、外径の逃げという）。その結果、内径増肉部７８ができないか、できてもパイプ外径の寸法精度が悪くなってしまう。
したがって、素管加工対象部７５ａの外周を割り型で固定する場合は、パンチ５２０の加圧により外径が逃げないように強固に固定することが重要になる。
【０００９】
なお、外径の僅かな逃げで、内径増肉部が形成されなかったり、寸法精度が悪くなってしまうことについて、図１７のモデルケースで説明する。
図１７のＡは素管パイプ７０ａのモデル（縦断面）であり、外径３０φ、穴径２４φ、肉厚３ｍｍ、素管加工対象部７５ａの長さ１０ｍｍ、全長２５２ｍｍとする。図中に斜体数字で示す寸法の単位はｍｍである（以下同じ）。
図１７のＢは、この素管パイプ７０ａの軸端を軸方向へ加圧して冷間鍛造した成形パイプ７０のモデル（縦断面）であり、全長２５０ｍｍに圧縮し、加工部７５の長さを８ｍｍ（素管加工対象部７５ａを軸方向へ２ｍｍ圧縮）、内径増肉部７８を、厚さ０．４ｍｍ、長さ８ｍｍにする。
【００１０】
このモデルにおいて素管加工対象部７５ａの断面積Ｓ１＝（１５×１５×π）−（１２×１２×π）＝２５４．４７ｍｍ２（平方ミリメートル；以下同じ）
パンチにより圧縮される体積Ｖ１＝Ｓ１×２ｍｍ＝５０８．９４ｍｍ３（立方ミリメートル；以下同じ）
内径増肉部７８の体積Ｖ２＝内径増肉部７８の断面積Ｓ２×８ｍｍ
内径増肉部７８の断面積Ｓ２＝（１２×１２×π）−（１１．６×１１．６×π）
＝２９．６６ｍｍ２
Ｖ２＝Ｓ２×８ｍｍ＝２３７．２５ｍｍ３
これより、圧縮分の体積（Ｖ１）全てが内径増肉部７８（体積Ｖ２）とならず、Ｖ１＞Ｖ２であることが判る。この差分Ｖ１−Ｖ２は、材料の圧縮に消費され、増肉に寄与していないことを意味する。
【００１１】
一方、図１７のＣに示すように、全長で２ｍｍ短縮するとともに、パイプ外径が全長において０．０１ｍｍ拡径した場合、すなわち外径が逃げた場合について考える。このときの逃げ部分の体積Ｖ３＝Ｓ３（拡大断面積）×２５０ｍｍ（成形後の全長）である。
ここで、成形後の拡径した成形パイプの断面積Ｓ４＝（１５．００５×１５．００５×π）−（１２．００５×１２．００５×π）＝２５４．５６ｍｍ２
したがって、Ｓ３＝Ｓ４−Ｓ１＝拡大断面積＝０．０９ｍｍ２
逃げ部分の体積Ｖ３＝Ｓ３×２５０ｍｍ＝２２．５ｍｍ３
となる。なお、図１７（Ｃ）における寸法０．００５は、それぞれ内径及び外径の差分０．０１ｍｍの１／２に相当する（半径相当分）。
これより、成形パイプの外径が０．０１ｍｍ拡がる（逃げる）ことによる、増肉量に対する影響は、
Ｖ３／Ｖ２×１００＝９．５％
となる。
【００１２】
すなわち、パイプ外径が０．０１ｍｍ拡がる（逃げる）と、増肉量の約１割（９．５）％に影響（マイナス）する。したがって、１０倍の０．１ｍｍに拡がると、影響がほぼ１０割になるから、ほとんど増肉しないか、増肉できたとしても、必要な寸法精度が得られないことになる。
しかも、上記第２参考例では、押圧部材２９０によりスライドさせる構造上、割り型２００に０．１ｍｍ程度の逃げが不可避的に発生すると考えられ、その結果、内径増肉部７８が形成されないか寸法精度の低いものになる。
【００１３】
また、内径増肉部を形成しない場合でも、上記のような僅かな外径逃げを生じさせずに、外形寸法を長さ方向均一かつ高精度に形成することを求められる場合もある。
そこで本願発明は、プレス成形（冷間鍛造）により、外径の逃げを防ぎつつ金属パイプの外形寸法を長さ方向均一かつ高精度に形成すると同時に短時間で成形できかつ脱型を容易にすることを目的とする。また、外径を均一に維持した状態で内径側の一部に内径増肉部を形成できるようにすることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため金属パイプの成形装置に係る請求項１に記載した発明は、冷間鍛造された成形パイプ（７０）を形成するための装置において、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を加圧するパンチ（５２）と、
中央に押し込み方向へ貫通するテーパー穴（１２）を設け、その壁面を前記パンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）としたダイ（１０）と、
テーパー穴（１２）へ挿入され、中央に素管パイプ（７０ａ）を挿入するためのパイプ挿入穴（２５）がプレス方向へ貫通形成された割り型（２０）と、
を備えるとともに、
前記割り型（２０）は、周方向へ複数に分割され、
外周面が前記テーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）をなし、
さらに、前記素管パイプ（７０ａ）の軸穴（７１）内に挿入され、軸方向を部分的に細径部（３４）とした芯金（３０）を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載した発明は、冷間鍛造された成形パイプ（７０）を形成するための装置において、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を加圧するパンチ（５２）と、
中央に押し込み方向へ貫通するテーパー穴（１２）を設け、その壁面を前記パンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）としたダイ（１０）と、
テーパー穴（１２）へ挿入され、中央に素管パイプ（７０ａ）を挿入するためのパイプ挿入穴（２５）がプレス方向へ貫通形成された割り型（２０）と、
を備えるとともに、
前記割り型（２０）は、周方向へ複数に分割され、
外周面が前記テーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）をなし、
さらに、前記割り型（２０）と前記パンチ（５２）を支持するパンチホルダ（５０）間にバネ（６０）を配置したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載した発明は、冷間鍛造された成形パイプ（７０）を形成するための装置において、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を加圧するパンチ（５２）と、
中央に押し込み方向へ貫通するテーパー穴（１２）を設け、その壁面を前記パンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）としたダイ（１０）と、
テーパー穴（１２）へ挿入され、中央に素管パイプ（７０ａ）を挿入するためのパイプ挿入穴（２５）がプレス方向へ貫通形成された割り型（２０）と、
を備えるとともに、
前記割り型（２０）は、周方向へ複数に分割され、
外周面が前記テーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）をなし、
さらに、前記割り型（２０）は軸方向へ複数に分割された分割部（２９Ａ・２９Ｂ・２９Ｃ）からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載した発明は、上記請求項３において、前記各分割部（２９Ａ・２９Ｂ・２９Ｃ）の外周面（２８ａ・２８ｂ・２８ｃ）は、それぞれ押し込み方向に対して傾斜する傾斜角（α・β・γ）を備えるとともに、
各傾斜角（α・β・γ）のうち少なくとも一部が他と不同であることを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項において、前記割り型（２０）もしくは前記割り型（２０）及びその内側へ収容されている成形パイプ（７０）を押し込み方向と反対方向へ押し出すノックアウト機構（４４・４６）を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載した金属パイプの成形方法に係る発明は、ダイ（１０）の中央にテーパー穴（１２）を設け、その壁面をパンチ（５２）へ向かって拡開するテーパー面（１４）とし、
このテーパー面（１４）と摺接するテーパー状の割り型外周面（２８）を外周に有するとともに周方向へ複数に分割された割り型（２０）をテーパー穴（１２）へ挿入して、割り型外周面（２８）をテーパー面（１４）へ摺接させ、
割り型（２０）の中央に形成されたストレートのパイプ挿入穴（２５）へ素管パイプ（７０ａ）を挿入し、
この素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部（７４ａ）をパンチ（５２）で加圧して冷間鍛造することを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載した発明は、上記請求項６において、前記素管パイプ（７０ａ）の軸穴（７１）内へ、軸方向を部分的に細径部（３４）とした芯金（３０）を挿入し、
素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部（７４ａ）をパンチ（５２）で加圧して冷間鍛造し、
前記細径部（３４）に対応する前記素管パイプ（７０ａ）の一部を、径方向内方へ膨出させて増肉させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載した発明によれば、テーパー穴（１２）の中へ割り型（２０）を嵌合し、割り型（２０）のパイプ挿入穴（２５）へ素管パイプ（７０ａ）を挿入し、さらに素管パイプ（７０ａ）の軸穴（７１）内へ芯金（３０）を挿入した状態で、素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部（７４ａ）をパンチ（５２）で軸方向へ冷間鍛造すると、テーパー穴（１２）のテーパー面（１４）が押し込み方向へ収束する傾斜面をなし、割り型（２０）の外周面である割り型外周面（２８）もテーパー状をなしてテーパー面（１４）へ摺接するため、割り型（２０）が、素管パイプ（７０ａ）とダイ（１０）の間へくさび状に食い込む。同時に割り型（２０）は周方向へ複数に分割された分割体（２１）からなるため、各分割体（２１）が径方向内側へ移動し、パイプ挿入穴（２５）を縮径させて素管パイプ（７０ａ）の外周面（７３）を締め付ける。
このため、素管パイプ（７０ａ）は外周側へ拡径できず、外径の逃げを防ぐことができ、
成形パイプ（７０）全体の外径の各寸法精度を高くすることができる。
そのうえ、押し出し成形後に、割り型（２０）を押し込み方向と反対側へ押し出すと、テーパー面（１４）と割り型外周面（２８）はそれぞれパンチ（５２）側へ拡開しているから、割り型外周面（２８）がテーパー面（１４）から容易に離れ、割り型（２０）は速やかに脱型される。このため、脱型を容易かつ迅速にでき、成形をコストダウンできる。
【００２３】
また、素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部（７４ａ）をパンチ（５２）で軸方向へ冷間鍛造すると、割り型（２０）の各分割体（２１）が径方向内側へ移動し、パイプ挿入穴（２５）を縮径させて素管パイプ（７０ａ）の外周面（７３）を締め付けるため、素管パイプ（７０ａ）は外周側へ拡径できず、細径部（３４）に対応する内径側の一部を径方向内側へ膨出させて内径増肉部（７８）を形成する。
このため、外径の逃げを防ぐことにより、内径増肉部（７８）を確実に形成でき、しかも内径増肉部（７８）の内径及び成形パイプ（７０）全体の外径の各寸法精度を高くすることができる。
【００２４】
請求項５に記載した発明によれば、パンチ（５２）のプレスに先立って、ノックアウト機構により割り型（２０）を上昇させると、割り型（２０）のパイプ挿入穴（２５）を拡大させることができる。このためパイプ挿入穴（２５）へ素管パイプ（７０ａ）を容易に挿入でき、素管パイプ（７０ａ）のセットを容易にする。
押し出し成形後には、ノックアウト機構により割り型（２０）及びその内側へ収容されている成形パイプ（７０）を押し出すと、割り型（２０）は、その内側へ収容されている成形パイプ（７０）及びさらにその内側へ収容されている芯金（３０）を一体にして容易にテーパー穴（１２）からエジェクトできる。その後、割り型（２０）を成形パイプ（７０）から分離する。このとき、割り型（２０）は周方向へ分割された複数の分割体（２１）からなるので、各分割体（２１）を成形パイプ（７０）から簡単に分離させることができる。また、芯金（３０）は成形パイプ（７０）の軸穴（７１）から軸方向へ容易に突き出すことができる。したがって、成形パイプ（７０）を容易に取り出すことができる。
【００２５】
請求項２に記載した発明によれば、割り型（２０）とパンチホルダ（５０）の間にバネ（６０）を配置したので、パンチ（５２）で加圧するとき、同時にパンチホルダ（５０）で押圧されたバネ（６０）により割り型（２０）を押さえ、加圧方向と反対側への逃げ出しを阻止するので、外径の逃げをより確実に阻止できる。
【００２６】
請求項３に記載した発明によれば、割り型（２０）を軸方向へ複数に分割したので、各分割部（２９Ａ・２９Ｂ・２９Ｃ）の軸方向長さを短くでき、この短くなった分だけ加工誤差を少なくできるので、割り型（２０）の加工が容易になる。
【００２７】
請求項４に記載した発明によれば、各分割部（２９Ａ・２９Ｂ・２９Ｃ）の外周面（２８ａ・２８ｂ・２８ｃ）に対する加工条件を緩和して、それぞれの寸法誤差をある程度大きくなるように許容することにより、各傾斜角（α・β・γ）のうち少なくとも一部を異ならせることになっても、割り型全体としての寸法誤差を所定の範囲内に維持できる。したがって、厳しい寸法管理を緩和できるので、加工が容易になる。
【００２８】
請求項６に記載した発明によれば、割り型（２０）のくさび効果により、素管パイプ（７０ａ）の外周面（７３）を締め付けるので、冷間鍛造時における外径の逃げを防ぐことができる。したがって、素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を軸方向へパンチ（５２）で加圧するだけで、外径を寸法精度良く形成できる。
しかも、割り型（２０）の外周面である割り型外周面（２８）がテーパー状をなしてテーパー穴（１２）のテーパー面（１４）へ摺接するため、冷間鍛造後に割り型（２０）を簡単かつ迅速にエジェクトでき、成形を簡単に低コストにできる。
【００２９】
請求項７に記載した発明によれば、割り型（２０）のくさび効果により、素管パイプ（７０ａ）の外周面（７３）を締め付けるので、冷間鍛造時における外径の逃げを防ぐことができ、芯金（３０）の細径部（３４）に対応する素管パイプ（７０ａ）の一部を、径方向内側へ膨出させて内径増肉部（７８）を形成できる。したがって、素管パイプ（７０ａ）の軸方向一端部を軸方向へパンチ（５２）で加圧するだけで、内径増肉部（７８）を確実かつ寸法精度良く形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明に係る素管パイプ及びパイプ(各実施例に共通）の斜視図
【図２】第１実施例（図１〜９）に係る成形装置の縦断面図（成形前の状態）
【図３】ダイの平面図
【図４】割り型の平面図と縦断面図
【図５】芯金の縦断面図
【図６】パイプのセット工程を示す縦断面図
【図７】プレス工程を示す縦断面図
【図８】エジェクト工程を示す縦断面図
【図９】製品取出工程を示す縦断面図
【図１０】第２実施例（図１０〜１２）に係る割り型の縦断面図
【図１１】図１０の割り型の一部を示す図
【図１２】図１１の割り型を、分割部毎に分解して示す図
【図１３】第３実施例に係る成形方法の説明図
【図１４】第４実施例に係る成形方法の説明図
【図１５】第１参考例の説明図
【図１６】第２参考例の説明図
【図１７】外径の逃げによる影響を計算するためのモデル図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図１〜９により、第１実施例を説明する。
図１は、パイプの斜視図であり、Ａは成形前の素管パイプ、Ｂは成形後のパイプを示す。図２は成形装置の縦断面図（成形前状態）、図３はダイの平面図、図４は（Ａ）に割り型の平面図、（Ｂ）にその縦断面を示す図、図５は芯金の縦断面図、図６はパイプのセット工程を示す縦断面図、図７はプレス工程を示す縦断面図、図８はエジェクト工程を示す縦断面図、図９は製品取出工程を示す縦断面図である。
【００３２】
図１はパイプの斜視図である。Ａは成形前の素管パイプ、Ｂは成形後の成形パイプを示す。Ａにおいて、素管パイプ７０ａは、直管の金属パイプであり、軸方向へ貫通する軸穴７１を有する。軸穴７１は全長で穴径一定である。軸穴７１の周囲は軸部７２をなす。軸部７２は外径も全長で一定である。軸部７２の表面は、外周面７３と、軸方向両端の素管上端面７４ａ及び下端面７６からなる。
また、軸部７２の上端部は、プレス成形で肉厚が変化する部分である素管加工対象部７５ａをなす。但し、素管加工対象部７５ａはプレス成形前のため、軸方向へ長く、かつ肉厚もまだ内径増肉部が形成されていない状態のため、他の部分と同じである。
【００３３】
素管パイプ７０ａは、電縫管や引き抜き管等の市販されている鋼管パイプ等が適宜用いられる。材質は例えばＳＴＫＭ１３Ｃが用いられる。但し、鋼管に限らず各種の金属製パイプを使用可能である。各部の寸法を、外径をａ、内径をｂ、肉厚をｄ、全長（軸方向寸法）をｈ１とする。このような寸法の具体例は、例えば、図１７のＡと同じであり、ａ＝３０φ、ｂ＝２４φ、ｄ＝３ｍｍ、ｈ１＝２５２ｍｍである。
【００３４】
Ｂは成形後の成形パイプ７０を示し、素管加工対象部７５ａの軸端部を軸方向へ加圧すると、この部分が前方押し出しで圧縮され、軸方向長さが短くなった加工部７５となり、同時にこの押し出された体積分の一部が径方向内側へ膨出形成されて内径増肉部７８となる。内径増肉部７８は、加工部７５以外の部分における肉厚と同じ一般肉厚ｄから、さらに径方向内側へ膨出した厚肉部である。
なお加工部７５の内径をｃ、肉厚をｅ、加工部７５の長さ（軸方向寸法）をｆとする。
軸穴７１の加工部７５における部分である上部７１ａは内径増肉部７８の形成による増肉分だけ縮径されて小さな内径ｃの縮径部７１ｂをなす。
【００３５】
また、内径増肉部７８の形成に伴い、上面７４は、素管上端面７４ａよりも径方向内方へ拡大し、加工部７５の肉厚ｅ＝一般肉厚ｄ＋内径増肉部７８の肉厚となる。
内径増肉部７８の肉厚は（ｂ−ｃ）／２である。内径増肉部７８が形成される分だけ、内径ｃはｂよりも小さくなり、肉厚ｅはｄよりも大きくなっている。
但し、加工部７５の外径は、加工部７５以外の部分の外径である一般外径ａと同じである。すなわち、加工部７５及びそれ以外の部分を含め、軸方向にて一定であり、プレス成形によっても変化しない。
【００３６】
また、成形パイプ７０の全長ｈ２は、プレス成形により軸方向へ圧縮されるため、素管パイプ７０ａの全長ｈ１より短くなる。短縮される長さはｈ１−ｈ２である。
上記寸法ｅ、ｆ、ｈ２の具体例は、例えば、図１７のＢと同じであり、ｅ＝３．４ｍｍ、ｆ＝８ｍｍ、ｈ２＝２５０ｍｍである。
なお、これらの寸法は一例であり、成形パイプの使用目的に応じて自由に設定される。
【００３７】
図２は成形装置の縦断面（成形前状態）を示す。この装置は、略円筒状のダイ１０と、このダイ１０に形成されたテーパー穴１２へ嵌合される割り型２０と、その中央に軸方向へ貫通形成されたストレート形状のパイプ挿入穴２５と、このパイプ挿入穴２５へ収容された素管パイプ７０ａの軸穴７１内へ挿入される芯金３０と、ダイ１０の下端部を固定するダイホルダ４０と、素管パイプ７０ａの上端部を加圧するパンチ５２と、割り型２０の上面２２上に置かれパンチ５２を支持するパンチホルダ５０により押圧されるバネ６０とを備える。
【００３８】
ダイ１０は円筒形であり、図３に示すように、中央に形成されるテーパー穴１２を囲んで同心円状に形成されている。また後述するように、周方向へ複数に分割されている割り型２０と異なり、周方向に分割されず一体になっている単一のブロック状部材である。
図２に示すように、テーパー穴１２の表面は押し込み方向（中心線ＣＴに沿ってパンチ５２で加圧する方向、図の下方）に向かって収束するように傾斜するテーパー面１４をなす。
【００３９】
なお、中心線ＣＴは、成形パイプ７０（素管パイプ７０ａ）の中心軸線であり、成形装置の中心線でもある。また、中心線ＣＴと平行する方向を軸方向という。さらに、中心線ＣＴに沿ってパンチ５２が下方へ向かって加圧される。したがって、中心線ＣＴに沿ってその下方へ向かう方向はパンチ５２による押し込み方向でもある。
【００４０】
テーパー穴１２はダイ１０の中央部に軸方向へ貫通形成され、その表面がテーパー面１４をなすことにより、パンチ方向へ向かってテーパー穴１２の穴径が次第に小さくなるように変化する。テーパー面１４は、中心線ＣＴに平行な垂線Ｖに対して所定の傾斜角θをなす。傾斜角θは鋭角であり、１０°以下にすることが好ましい。垂線Ｖはパンチ５２による押し込み方向とも平行している。なお、テーパー面１４は上方のパンチ５２に向かって拡開するように傾斜している。逆に、押し込み方向に対しては収束するように傾斜する。
ここで、ダイ１０の外径をａ１、テーパー穴１２の上端内径（最大径）をｂ１、下端内径（最小径）をｂ２、高さをｈ３とする。ダイ１０の高さｈ３は、素管パイプ７０ａの全長ｈ１より若干長くなっている（ｈ２＜ｈ１＜ｈ３）。
【００４１】
割り型２０は、図４のＡに示すように、周方向へ４分割された４個の分割体２１で構成される。この４個の分割体２１が周方向へ並ぶことによって、中央部にパイプ挿入穴２５が形成される。このパイプ挿入穴２５に臨む各分割体２１の面が内周面２６である。
各分割体２１は径方向へスライドでき、径方向内側へ最もスライドすると、各分割体２１は隣接するものが互いに周方向へ密に接続して、平面視では周方向へ連続して全体で１つの略ドーナツ状の円形をなし、素管パイプ７０ａの外周面に密接する状態（締め付け状態）になる。
また、各分割体２１が径方向外側へスライドすると、周方向にて隣接するもの相互の間に間隙が形成され、素管パイプ７０ａの外周面から離れる状態（非締め付け状態）になる。図４のＡにて実線で示すものはこの非締め付け状態であり、図４のＢは締め付け状態である。
【００４２】
パイプ挿入穴２５の内径は、各分割体２１の径方向スライド位置により変化し、その最小径は、締め付け状態にて生じる。図４のＡではこの状態のパイプ挿入穴２５を仮想線で示してある。パイプ挿入穴２５の内径（最小径）は、成形パイプ７０（素管パイプ７０ａ）の外径ａとほぼ同じであり、各分割体２１の内周面２６が軸部外周面７３へ密接する。但し、実際のパイプ挿入穴２５における最小径は、素管パイプ７０ａをパイプ挿入穴２５内へ挿入可能な程度にごく僅かに大きく、素管パイプ７０ａとの間に微小間隙を形成するようになっている（素管パイプ７０ａの公差によりこのような微小間隙が形成されない場合もある）。このような嵌合又は挿入部材間の寸法について、「等しい」もしくは「同じ」とは、この程度の僅かな寸法差がある状態を含めるものとする（以下、同じ）。
【００４３】
図４のＢは、締め付け状態にある割り型２０の軸方向断面を示し、この図に示すように、
割り型２０は締め付け状態にて、各分割体２１が周方向へ連続することにより、全体として１つの略円錐台形状をなし、中央部に軸方向へ貫通するパイプ挿入穴２５が形成されている。パイプ挿入穴２５に臨む内周面２６は、軸方向でストレート（軸方向断面にて軸線と平行な状態）である。
【００４４】
割り型２０（分割体２１）の外周面はテーパー状の割り型外周面２８をなし、割り型２０をテーパー穴１２へ嵌合すると、割り型外周面２８がテーパー面１４に摺接するようになっている。割り型外周面２８も上方のパンチ５２に向かって拡開するように傾斜し、逆に、押し込み方向に対しては収束するように傾斜する。
割り型外周面２８は、ストレートの内周面２６に対して傾斜角θで傾斜し、押し込み方向へ向かって鋭角に交わっている。この傾斜角θはダイ１０のテーパー穴１２におけるテーパー面１４の傾斜角θと同じであり、傾斜角をθとなるように精密加工される。
【００４５】
この割り型外周面２８により、割り型２０の軸方向断面は、パンチ方向へ厚み寸法が次第に小さくなるように肉厚変化し、一種のくさび状断面をなす。
割り型２０の上面２２は径方向幅が最大になり、その外径は最大径となって内径ｂ１にほぼ等しい。割り型２０の下面２４は径方向幅が最小となり、その外径は最小径となって内径ｂ２にほぼ等しい。割り型２０の高さはほぼｈ３に等しい。
【００４６】
芯金３０は、図２に示すように、パイプ挿入穴２５の中に挿入された素管パイプ７０ａの軸穴７１の中に挿入され、素管パイプ７０ａ及び成形パイプ７０の各内周面を成形する。
図５に示すように、芯金３０は、鋼材等からなる中実丸棒状をなし、軸方向に太径部３２と細径部３４が段付状に形成される。全長はｈ２であり、そのうち上端部から軸方向へ寸法ｆに相当する部分が細径部３４をなす。太径部３２の外径は内径ｂに等しく、細径部３４の外径は内径ｃに等しい。
【００４７】
ダイホルダ４０は、図２に示すように、ダイ１０の下端部を支持する部材であり、ダイ１０はボルト４２でダイホルダ４０上に固定されている。ダイホルダ４０にはノックアウトプレート４４が昇降自在に設けられ、割り型２０、もしくは割り型２０とその内側へ挿入されている素管パイプ７０ａ（成形パイプ７０）及び芯金３０の各下端を当接支持し、これらを一体に昇降させるようになっている。ノックアウトプレート４４は上下方向に伸縮するノックアウトロッド４６により昇降する。
【００４８】
パンチ５２は、図２に示すように、ダイ１０の上方に配置されたパンチホルダ５０に固定され、中心が中心線ＣＴに一致している。パンチ５２は中心線ＣＴ上を上下移動し、下降すると割り型２０のパイプ挿入穴２５に嵌合し、素管パイプ７０ａの素管加工対象部７５ａをプレス成形し、素管加工対象部７５ａの材料を、割り型２０の内面２６と細径部３４の間へ前方押し出しする。
パンチ５２には、細径部３４の上端を逃げる逃げ凹部５４が中央に設けられ、その周囲を囲む部分の下端面がパンチ面５６をなす。パンチ面５６は上面７４とほぼ同形・同寸である。
【００４９】
バネ６０は、図２に示すように、割り型２０の上面に置かれ、プレス成形時にパンチホルダ５０により押圧されて、割り型２０の抜け出しを抑制するために用いられる。バネ６０は公知の種々の弾性部材を利用でき、例えばコイルスプリングが利用できる。また、バネの強さは適宜に調整される。
【００５０】
次に、この成形装置を用いて冷間鍛造で素管パイプに内径増肉部を形成する方法を説明する。
図６は、素管パイプ７０ａのセット工程を示す。まず、素管パイプ７０ａのセットに先だって、予めテーパー穴１２内へ嵌合されている割り型２０を、ノックアウトプレート４４により押し上げる。すると、割り型２０（分割体２１）の割り型外周面２８からテーパー面１４が離れるため、各分割体２１は周方向に緩みが生じ、非締め付け状態になって、パイプ挿入穴２５が拡径する。
【００５１】
この拡径したパイプ挿入穴２５内へ素管パイプ７０ａを挿入してセットする。このセットは、パイプ挿入穴２５が拡径しているため、抵抗なくスムーズかつ迅速におこなわれる。また、素管パイプ７０ａの軸穴７１内には芯金３０を挿入する。
その後、ノックアウトプレート４４を下げ、上面２２にバネ６０を置く。この状態が図２となる。
【００５２】
次に、プレス工程をおこなう。図２において、パンチ５２を下降させ、パイプ挿入穴２５の上端部内へ挿入させる。すると、パンチ５２が素管パイプ７０ａにおける素管加工対象部７５ａの上端面（上面７４ａ）を加圧し、素管加工対象部７５ａを含む素管パイプ７０ａ全体を軸方向へ押す。
【００５３】
同時に割り型２０はバネ６０を介してパンチホルダ５０により下方へ押し込まれ、ダイ１０と素管パイプ７０ａの外周の間へくさび状に入り込む。割り型２０の各分割体２１はその外周面である割り型外周面２８がテーパー面１４と摺接することにより、ダイ１０で固定されているため、径方向外方へ逃げることができず、逆に、径方向内方へ移動してパイプ挿入穴２５を最小径ａまで縮径して、素管パイプ７０ａの外周面７３（図１のＡ）へ密接する締め付け状態（図４のＢ参照）になる。このくさび状をなす割り型２０による素管パイプ７０ａの外周面に対する締め付けをくさび効果ということにする。
【００５４】
パンチ５２の加圧により、素管パイプ７０ａは前方へ押し出されることにより、まず拡径しようとする。しかし、素管パイプ７０ａの外周面７３は割り型２０により締め付けられ、かつ割り型２０は割り型外周面２８がテーパー面１４と摺接することにより、ダイ１０で固定されているため、径方向外方へ逃げることができない。しかも、仮に割り型２０がテーパー面１４上を割り型外周面２８が摺動することにより、上方へ逃げて抜け出そうとしても、バネ６０で押さえられているため上方へも逃げられない。
【００５５】
したがって、素管パイプ７０ａは拡径できず、外径の逃げが阻止される。その結果、径方向内方へ膨出しようとする。
しかし、素管加工対象部７５ａより下方の部分は、割り型２０の内周面２６と芯金３０の太径部３２で内外を挟まれ、かつ下端面７６がノックアウトプレート４４により固定されているため、材料の押し出しができない非成形部分である。一方、素管加工対象部７５ａの内側には、芯金３０の細径部３４が位置するので、素管加工対象部７５ａの材料は、前方押し出しによって一部が径方向内側へ膨出可能になる。
したがって、素管加工対象部７５ａのみが押し出し可能部となり、前方押し出しされた素管加工対象部７５ａの材料が芯金３０の細径部３４との間の空間を埋めるようにして内径増肉部７８を形成する（図７）。
【００５６】
図７はパンチ直後の状態であり、内径増肉部７８は芯金３０の細径部３４によって形成され、加工部７５の軸方向長さは細径部３４の長さｆ（図５参照）となり、素管加工対象部７５ａよりも短くなっている。なお、成形パイプ７０の外周は、割り型２０のストレートな内周面２６で形成されるので全長で外径が一定である。また、成形パイプ７０の加工部７５より下方の部分は、内周が芯金３０の太径部３２によって形成される。このため、成形パイプ７０の加工部７５より下方の部分は増肉部が形成されず、軸方向で肉厚は一定であり、かつ内外径とも一定になる。
【００５７】
このプレス成形により、図１に示すように、素管パイプ７０ａの上面７４ａは径方向内方へ拡大し、加工された成形パイプ７０の広い上面７４（図１のＢ）になる。また、軸穴７１のうち素管加工対象部７５ａにおける部分である上部７１ａも縮径された細径部７１ｂとなる。
このように、割り型２０のくさび効果により、加工部７５を含む成形パイプ７０の外径を全長において拡径させないから、確実に内径増肉部７８を形成でき、かつ寸法精度が高くなる。また、成形パイプ７０全体の外径の寸法精度を高くできる。
【００５８】
図８はエジェクト工程を示す。プレス成形後、再び、ノックアウトプレート４４を押し上げ、割り型２０、芯金３０及び成形パイプ７０を上方へ押し上げる。すると、割り型２０とダイ１０は、テーパー面１４と割り型外周面２８がテーパー接触しており、かつテーパー面１４と割り型外周面２８がそれぞれ上方へ拡開するから、割り型２０は上方へ押し上げられることにより、割り型外周面２８がテーパー面１４上を上方へ摺動するにしたがって次第に摺接面間の摩擦力が減少するため、割り型２０は速やかに押し上げ可能になり、割り型２０を芯金３０及び成形パイプ７０と一体にしてダイ１０から容易に脱型できる。
【００５９】
図９は製品取出工程を示す。割り型２０を成形パイプ７０及び芯金３０と共にダイ１０から取り出すと、割り型２０は周方向へ分割されているから、矢示するように、各分割体２１を径方向外側へ引き離すことにより、成形パイプ７０の外周から容易に剥がすことができる。また、芯金３０は、割り型２０を外すことにより成形パイプ７０の軸部７２に対する締め付けがなくなっているため、下方へ押すことにより、容易に取り出すことができる。したがって、プレス成形された成形パイプ７０を容易かつ迅速に取り出すことができる。なお、図８のエジェクト工程と図９の製品取出工程とで脱型工程を構成する。
【００６０】
次に、第２実施例を図１０〜１２により説明する。なお、この実施例は、割り型を軸方向へ３分割にした点のみが前実施例と異なる。したがって、図２の成形装置等は共通であるため、共通部に関する説明は省略し、相違点である割り型を中心に説明する。また、前実施例と共通する部分については共通符号を用いるものとする。
【００６１】
図１０は、図２と対応する成形装置の縦断面図であり、パンチによる加圧直後の状態を示す。但しパンチは省略してある。割り型２０は前実施例と同様に周方向へ４分割された４つの分割体２１Ａからなり、さらに各分割体２１Ａはそれぞれ軸方向にて３分割（分割数は任意）された、上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃからなる分割部で構成される。各分割体２１Ａを周方向へ密に接続した状態は、前実施例における割り型２０の締め付け状態とほぼ同じとなり、その縦断面は図４のＢとほぼ同じである。
【００６２】
分割部のうち上部２９Ａは、芯金３０の細径部３４及びその上方並びに細径部３４より若干太径部３２側へかかる位置までを囲んでおり、上部２９Ａと中間部２９Ｂの接合面は、細径部３４より下方の太径部３２と重なる位置にある。中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃは、上部２９Ａが囲む位置より下方の太径部３２全体を囲んでいる。
【００６３】
ダイ１０の上部外周は、リング状の補強型である補強リング型８０で覆われる。この補強リング型８０が覆う位置は、上部２９Ａ及び中間部２９Ｂとの接続部を含む部分である。これにより、ダイ１０の上部をさらに強固に固定し、パンチ時にダイ１０の上部が径方向外側へ変形して逃げることを防ぎ、割り型２０Ａの上部における拡径を防ぐことができる。
【００６４】
図１１は、分割体２１Ａの一部を示し、上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃが積み上がって分割体２１Ａが構成される。各分割部は前実施例の分割体２１を軸方向へ３分割したものに相当する。したがって、各分割部を積み上げて一体化した状態（集合状態という）の分割体２１Ａは、全体として前実施例の分割体２１と同じになり、断面は同様のくさび状をなす。また、分割体２１Ａの集合内周面２６Ａは、各分割部の内周面２６ａ、２６ｂ及び２６ｃが連続して形成するストレート面をなし、この集合内周面２６Ａに囲まれてパイプ挿入穴２５Ａが形成される。
【００６５】
分割体２１Ａの外周面は各分割部の分割部外周面２８ａ、２８ｂ、２８ｃからなる集合外周面２８Ａをなす。この集合外周面２８Ａは、ダイ１０のテーパー面１４に沿い、少なくとも一部が摺接するようになっている。集合外周面２８Ａの断面は、連続する一直線状（理想状態）をなすばかりでなく、屈曲した階段形状をなすこともある。この屈曲した階段形状は、各分割部の分割部外周面２８ａ、２８ｂ、２８ｃを形成する際の加工誤差によって生じる。
【００６６】
割り型２０Ａにおける最大外径は、上部２９Ａにおける最外周部２７ａにおける外径であって、ｂ１（図４のＢ参照）に相当する。最小外径は下部２９Ｃの下面２４ｃの外径に相当し、ｂ２（同上）と同じか僅かに小さくなっている。
【００６７】
図１２は各分割部の断面を分解して示す。上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃの各分割部外周面２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、垂線Ｖに対して傾斜角α、β、γをなす。各傾斜角α、β、γは、テーパー面１４の傾斜角θと同じか微小角だけ相違する。これらの傾斜角α、β、γは、加工精度によってバラツキがあるが、θと相違する場合は、いずれもθより大きくなるようにすることが好ましい。
すなわち、α・β・γは、それぞれθと同じか、それ以上になるように配慮され、θ未満となることがないよう加工を管理されている。
【００６８】
また、各分割部における上面２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの外径はテーパー面１４に接するように厳密に管理される。すなわち、各上面２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの各最外周部２７ａ、２７ｂ及び２７ｃは、それぞれテーパー面１４に当接するよう寸法管理されて加工される。
但し、各分割部における各最外周部が全てテーパー面１４へ当接する必要はなく、この例では、中間部２９Ｂの最外周部２７ｂもしくは、中間部２９Ｂの最外周部２７ｂ及び下部２９Ｃの最外周部２７ｃは当接しない状態が許容される場合がある。
逆に、各下面２４ａ、２４ｂ、２４ｃの外径寸法は、それほど厳密に管理する必要がなく、テーパー面１４から若干離れていてもよい。
【００６９】
図１０において、パイプ挿入穴２５Ａ内へ挿入した素管パイプ７０ａの上端をプレスすると、同時に割り型２０はパンチによって、上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃ が一体になり、１つのくさび状をなして、ダイ１０と素管パイプ７０ａの間を下方へ押し込まれる。このとき、各上面２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの最外周部２７ａ、２７ｂ及び２７ｃは、それぞれテーパー面１４上を摺動する。これに伴って、分割部である上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃからなる各分割体２１Ａはそれぞれ径方向内側へ移動し、パイプ挿入穴２５Ａを縮径し、素管パイプ７０ａの外周面７３を締め付ける。
【００７０】
このため、素管パイプ７０ａの拡径を阻止して、前実施例同様に内径増肉部７８を確実に形成でき、内径の寸法精度も高くできる。
また、上部２９Ａ及び中間部２９Ｂとの接続部を含む部分における固定枠部１０の外周をリング型８０で覆うことにより、ダイ１０の上部をより一層拡径しにくくするため、内径増肉部７８の形成に必要な、素管パイプ７０ａの拡径をより確実に阻止して外径の逃げを防ぐことができ、成形パイプ７０全体の外径の寸法精度を高くできる。
【００７１】
そのうえ、本実施例では、割り型２０を軸方向３分割にしたことにより、割り型２０を容易に形成できるという効果が加重される。
すなわち、各分割部外周面２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、それぞれ傾斜角をθとなるように精密加工されるが、加工誤差により、それぞれの傾斜角がα、β、γとなり、バラつくことがある。
【００７２】
しかし、このような加工誤差によるバラつきが生じても、各上面２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの最大外径が厳密に管理されていれば、この最大外径部でテーパー面１４へ摺接できるから、傾斜角θのテーパー面１４に対して、同じ傾斜角の割り型外周面２８で摺接する場合と同様に拡径阻止の効果がある。したがって、軸方向へ分割することにより、短くされた分割部外周面２８ａ、２８ｂ及び２８ｃを個々別々に加工すればよいので加工が容易になる。
【００７３】
特に、前実施例のように、各分割部外周面２８ａ、２８ｂ、２８ｃを合わせた３個分に相当する長い割り型外周面２８を加工する場合と比べれば、それぞれが約１／３の長さであるから、加工が容易になり、それぞれの加工による寸法誤差も約１／３になる。
【００７４】
したがって、各分割部、上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃを積み上げてできた割り型２０Ａと、軸方向非分割の割り型２０（図４のＢ参照）を比較したとき、それぞれの下面２４ｃ及び下面２４に加工誤差が集約され、割り型２０Ａ及び割り型２０における各全体の寸法誤差は、軸方向３分割されたものにおける下面２４ｃに対して、軸方向非分割のものにおける下面２４の寸法誤差が約３倍となる。
【００７５】
すなわち、軸方向へ複数に分割した場合、各分割部の加工誤差は積み上がらず、全体の寸法誤差は最下層の分割部だけのものとなる。このため、軸方向非分割で軸方向全体が単一のものと、軸方向で３分割したものと比較すれば、同じ寸法誤差を実現する場合、軸方向非分割のものの方が、約３倍の加工精度を要求され、厳しく高度な加工が要求される。逆に、３分割したものは、約１／３に加工精度を低くすることができ、加工が容易になる。
【００７６】
また、高い寸法管理が要求される各上面２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの外径のうちでも、最も厳密に寸法管理することが要求されるものは上面２２ａの外径であり、他はそれほど厳密な管理を要しない。したがって、各分割部、上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃのうち、上部２９Ａのみを特に厳密に寸法管理するだけでよく、他の、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃに対する寸法管理を緩和でき、分割部全体を均一に寸法管理せず、管理条件に差別を付けることができるので、さらに加工が容易になる。
【００７７】
また、上部２９Ａ、中間部２９Ｂ及び下部２９Ｃにおける各分割部外周面２８ａ、２８ｂ及び２８ｃの傾斜角α、β及びγを、θより若干大きくすれば、脱型をよりスムーズにできる可能性がある。また、α＜β＜γなどのように個々に変化させれば、さらに調整の幅を広げることができる。
【００７８】
図１３は第３実施例に係る図２と同様な成形装置の縦断面であり、Ａは成形前、Ｂは成形後を示す。この装置において、ダイ１０及び割り型２０は第１実施例（図４）と同じである。但し、割り型２０は第２実施例（図１０）のものとすることもできる。
この例では、パンチ５２Ａが軸方向へ複数段に形成されている。以下、３段の例について説明する。上段５７、中段５８、下段５９と、上から外径が順に縮小し、例えば、素管パイプ７０ａの内径をｂとするとき、上段５７の外径をｂ、中段５８の外径をｂより小さいｂ３、下段５９の外径をｂ３より小さいｂ４とする（ｂ４＜ｂ３＜ｂ）。
なお、芯金は省略される。
【００７９】
この状態で、パンチ５２Ａにより素管パイプ７０ａの上端を加圧すると、素管パイプ７０ａは軸方向へ圧縮されて、短縮されるとともに、成形パイプ７０の内径は、軸方向へ多段に変化し、上段５７によって形成される肉厚不変部７０ｂ（内径ｂ）、中段５８によって形成される内径増肉部７８ａ（内径ｂ３）、下段５９によって形成される内径増肉部７９ａ（内径ｂ４）となる。増肉部の肉厚は、内径増肉部７８ａ＜内径増肉部７９ａである。
このようにしても、割り型２０のくさび効果により、成形パイプ７０（素管パイプ７０ａ）の外径が高精度で均一に保たれているため、内径側における自由な肉厚変化を複数段で可能にすることができる。
【００８０】
図１４は第４実施例に係る図７と同様な成形装置の縦断面（成形後）である。この例では、芯金３０Ａが段付き状でなく、全長で外径一定のストレートな丸棒状である。
この芯金３０Ａを用いて、パンチ５２Ｂ（図２のものに対してパンチ面５６Ｂの幅が狭くなり、成形パイプ７０の端面幅と同じになっている）により素管パイプの上端を加圧して軸方向へ所定寸法圧縮すると、成形パイプ７０は割り型２０の内周面２６と芯金３０Ａの間で、肉厚を全長で一定に形成される。
【００８１】
この例では、内径側の肉厚変化を伴わないが、外径及び内径が全長で一定になることに特徴がある。すなわちこの例でも、割り型２０のくさび効果により、成形パイプ７０（素管パイプ）の外径が高精度で均一に保たれる。このため、ある程度の寸法誤差を有する市販パイプを用いて、外径寸法を特別に均一高精度にしたい場合に効果がある。しかも、内径も同時に高精度で形成できる。
【００８２】
なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。
例えば、割り型２０の周方向分割数は２分割以上であればいくつでも可能である。また、割り型２０Ａの軸方向分割数も２分割以上であればいくつでも可能である。但し、軸方向の分割は任意であって、実施例１のように分割せず単一にしても良い。分割しなければ
外径の逃げ阻止をより確実にできる。
【００８３】
さらに、テーパー面１４及び割り型外周面２８（２８Ａ）の傾斜角θは、くさび効果を発揮できる程度の鋭角であれば任意に設定できる。傾斜角θを小さくすれば、締め付け力を増大させることができる反面、脱型しにくくなる。逆に、傾斜角θを大きくすれば、ダイ１０の径方向外方における要求剛性を下げてダイを小型化できるとともに脱型を容易にすることができる。傾斜角θはこれらの兼ね合いにより決定し、好ましくは、３°〜１０°程度の鋭角にする。
【００８４】
また、素管パイプ７０ａの材質は、金属であれば任意であり、加工部７５の長さｆや、増肉量（径方向内方への突出量；ｅ−ｄ）も任意である。例えば、素管加工対象部７５ａの長さや肉厚ｄ、加工長さ（ｈ１−ｈ２）並びに押し出し条件等を調整することにより、加工部７５の肉厚ｅを、例えば、３．２〜５ｍｍなど適宜に調整できる。
【００８５】
さらに、芯金３０の細径部３４は、軸方向のいずれか一端側もしくは中間部へ設けることができる。図１における成形パイプ７０及び図５における芯金３０をそれぞれ上下に配置した状態において、細径部３４を芯金３０の上端側に設ければ、内径増肉部７８を成形パイプ７０の上端側に形成でき、逆に細径部３４を芯金３０の下端側に設ければ、内径増肉部７８を成形パイプ７０の下端側に形成できる。また、細径部３４を芯金３０の軸方向中間部に設ければ、内径増肉部７８を成形パイプ７０の軸方向中間部に形成できる。但し、細径部３４を芯金３０の軸方向中間部に設ける場合は、芯金３０を軸方向へ分割し、この分割部に細径部３４を設けることになる。
さらにまた、第２実施例の補強リング型８０を第１実施例に適用することも自由にできる。
【符号の説明】
【００８６】
１０：ダイ、１２：テーパー穴、１４：テーパー面、２０：割り型、２１：分割体、２５：パイプ挿入穴、２８：割り型外周面、３０：芯金、３４：細径部、４０：ダイホルダ、４４：ノックアウトプレート、５２：パンチ、７０：成形パイプ、７０ａ：素管パイプ、７１：軸穴、７５：加工部、７５ａ：加工対象部、７８：内径増肉部、８０：補強リング型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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