(57)【要約】【課題】    ブロー成型金型でブロー成形し、引き続き同じ金型（ブロー成形金型）を利用して成形品をプレスすることにより必要なフランジを形成する。【解決手段】  長手方向に沿ってフランジが形成された金属製パイプの製造装置であって、上下金型１１、１２を有してなるブロー成形金型１３と、金属製パイプ１４を所定の温度にまで加熱する加熱機構５０と、加熱された金属製パイプ１４の両端をシールすると共に、当該金属製パイプ１４内に高圧ガスを吹き込むブロー機構６０と、を備え、ブロー成形金型１３は、ブロー成形時の金型位置により形成されるキャビティＭＣの一部にフランジ形成用サブキャビティＳＣを有し、ブロー成型金型１３をブロー成形時の金型位置よりも更に閉じると、サブキャビティＳＣが、当該サブキャビティＳＣ内にブロー成形された金属製パイプ１４を押し潰してフランジ１４ａを形成する。【選択図】図６
2012000654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿ってフランジが形成された金属製パイプの製造装置であって、
第１、第２の金型を有してなるブロー成形金型と、
金属製パイプを所定の温度にまで加熱する加熱機構と、
加熱された前記金属製パイプの両端をシールすると共に、当該金属製パイプ内に高圧ガスを吹き込むブロー機構と、を備え、
前記ブロー成形金型は、ブロー成形時の金型位置により形成されるキャビティの一部にフランジ形成用サブキャビティを有し、当該ブロー成型金型をブロー成形時の金型位置よりも更に閉じると、前記サブキャビティが、当該サブキャビティ内にブロー成形された前記金属製パイプを押し潰して前記フランジを形成する
ことを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記加熱機構は、前記第１、第２の金型表面からそれぞれ相手金型方向に進退動可能に配置された一対の第１、第２電極と、当該第１、第２電極に対して電流を供給する電源と、を備える
ことを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記一対の第１、第２電極が、前記金属製パイプの外周面全周に渡って密着することによりブロー成形時の密閉性を保持する
ことを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記金属製パイプが、高張力鋼である
ことを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造装置。
【請求項５】
長手方向に沿ってフランジが形成された金属製パイプの製造方法であって、
金属製パイプを加熱する工程と、
当該加熱された金属製パイプをブロー成形金型内に配置すると共に、当該金属製パイプの両端をシールする工程と、
前記金属製パイプ内に高圧ガスを注入してブロー成形する工程と、
当該ブロー成形後若しくはブロー成形の途中に更に前記ブロー成形金型を閉じることによって、当該ブロー成形金型のキャビティ内周面の一部で前記ブロー成形された金属製パイプの一部を押し潰す工程と、を経る
ことを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記加熱後の金属製パイプを所定の形状に屈曲させる工程を経て前記ブロー成形金型内に配置する
ことを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造方法。
【請求項７】
長手方向に沿ってフランジが形成された金属製パイプの製造装置に用いるブロー成形金型であって、
ブロー成形時の金型位置により形成されるキャビティの一部にフランジ形成用サブキャビティを有し、当該ブロー成型金型をブロー成形時の金型位置よりも更に閉じると、前記サブキャビティが、当該サブキャビティ内にブロー成形された前記金属製パイプを押し潰して前記フランジを形成する
ことを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造装置に用いるブロー成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製パイプの熱間ブロー成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のピラー部材は車両転倒時の安全性の確保、車体剛性の確保といった様々な観点から強度の高い部材であると共に、搭載位置が高いことから特に軽量な部材であることが強く求められている。
【０００３】
発明者は、こういった要望を高い次元で満たすべく、高張力鋼などの金属製のパイプを通電により焼き入れ温度付近まで加熱した後、ブロー成形金型でブロー成形すると同時に表面の焼き入れ処理を行うことが可能な装置及びその方法を発明している（特許文献１参照）。
【０００４】
図９〜図１０を参照しつつ、この特許文献１で開示されている製造装置と略同様の製造装置１００を用いたブロー成形について説明する。この製造装置１００は、金属製パイプ２００に高圧ガスを吹込んでブロー成形することで所望の形状に成形された（ここでは中間付近が膨らんでいる）パイプ製品２００（図１０（ｂ）参照）を得る製造装置であって、上型１０２及び下型１０４からなるブロー成形金型１０１と、上型１０２と下型１０４との間に金属製パイプ２００を昇降可能に水平に支えるパイプ支持機構１０６と、このパイプ支持機構１０６で支えられているパイプ２００に通電して加熱する加熱機構１２０と、加熱されたパイプ２００に高圧ガスを吹込むガス吹込み機構１３０と、パイプ２００が焼入れ温度に加熱されたときにブロー成形金型１０１を閉じるとともに加熱されたパイプ２００に高圧ガスを吹込ませる一連の制御を行う制御部（図示しない）と、からなることを特徴とするパイプ製品の製造装置である。
【０００５】
加熱機構１２０にはパイプ２００の端面に嵌合してシール可能な電極１２２が設けられており、更に当該電極１２２には高圧ガスの通り道となるガス通路１２２ａが形成されている。また電極１２２は絶縁体１２３を介してガス吹込み機構１３０に連通している。またこのガス吹込み機構１３０はアクチュエータ１３４と一体化されており、必要に応じて加熱機構１２０（電極１２２）をパイプ２００の端面に対して進退動させることが可能とされている。
【０００６】
製造手順としては、パイプ２００を準備してブロー成形金型１０１には接触させないようにしつつ上型１０２と下型１０４との間にこのパイプ２００を配置し（図９（ａ））、通電してパイプを焼入れ温度に加熱し（図９（ｂ））、更に加熱されたパイプを上型１０２と下型１０４で挟んだ上でパイプ２００に高圧ガスを吹込んでブロー成形し（図１０（ａ））、成形品としてのパイプ製品２００を得る（図１０（ｂ））というものである。こういった装置及び手順でブロー成形することによって、ブロー成形されると同時に高圧ガスにより膨らんだパイプが金型表面（低温に維持されている）に接触して焼き入れが行われる。即ち、高張力鋼を利用した表面処理済み且つ継ぎ目の無い所望形状のピラー部材を作り出すことが可能となっている。
【０００７】
一方、こうして作られたピラー部材であっても、それ単独で使用されることは稀である。即ち実際の使用においては、他の部品との連結用（溶接用）のフランジの存在が必要となる。そこで今までは、例えば、特許文献１の装置でブロー成形したパイプ材Ｙに対して必要なブランク部材Ｘ、Ｚを溶接してフランジαを形成し、そのフランジαを利用して他の部品との連結等を実現している（図１１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２２０１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の装置（方法）で作成されたパイプはシームレスに形成された高張力鋼であるため、ブランク部材を容易に溶接することができない。即ちブランク部材をピラー部材（パイプ製品）に当接してブランク部材側（外側）から溶接することはできても、パイプ製品の内側から同時に挟み込んで溶接することは非常に困難である。一方、外側からのみの溶接では十分な溶接強度を確保できないばかりか、溶接強度を確保するべく溶接時の温度を上げると今度はパイプ製品に歪みが生じるといった問題がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解決するべくなされたものであって、ブロー成型金型でブロー成形し、引き続き同じ金型（ブロー成形金型）を利用して必要なフランジを形成することができるフランジ付金属製パイプ製造装置及びその製造方法並びにブロー成形金型を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するべく、請求項１に記載の発明は、長手方向に沿ってフランジが形成された金属製パイプの製造装置であって、第１、第２の金型を有してなるブロー成形金型と、金属製パイプを所定の温度にまで加熱する加熱機構と、加熱された前記金属製パイプの両端をシールすると共に、当該金属製パイプ内に高圧ガスを吹き込むブロー機構と、を備え、前記ブロー成形金型は、ブロー成形時の金型位置により形成されるキャビティの一部にフランジ形成用サブキャビティを有し、当該ブロー成型金型をブロー成形時の金型位置よりも更に閉じると、前記サブキャビティが、当該サブキャビティ内にブロー成形された前記金属製パイプを押し潰して前記フランジを形成する。
【００１２】
即ち、ブロー成形時の金型の位置は、第１、第２の金型が完全に閉じた位置ではなく、所定の離間状態を保った位置とされる。その状態では、キャビティの一部に凹状に窪んだサブキャビティが形成されているので、加熱され高圧ガスが注入された金属製パイプはこのサブキャビティ内にも入り込む。その後、一定の離間状態を保っている第１、第２の金型を当接する方向に移動させると、形成されていたサブキャビティ部分の容積が小さくなると同時に当該サブキャビティ内に入り込んでいる金属製パイプを押し潰す。この押し潰しによって金属製パイプにフランジが一体的に形成されるのである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に加えて、前記加熱機構が、前記第１、第２の金型表面からそれぞれ相手金型方向に進退動可能に配置された一対の第１、第２電極と、当該第１、第２電極に対して電流を供給する電源と、を備える。この電極によって、金型間での金属製パイプの把持、加熱を実現しており、別途金型外部に加熱機構を設ける必要がない。即ち、装置全体のフットプリントを小さく構成できると共に、加熱後の金属製パイプを金型間に運び入れる手間がかからないので、金属製パイプの温度管理をより精細に行うことができ、完成品の品質を高めることが可能となっている。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２の発明に加えて、前記一対の第１、第２電極が、前記金属製パイプの外周面全周に渡って密着することによりブロー成形時の密閉性を保持することを特徴としている。ブロー成形時の金型は完全に閉じていないので特に金属製パイプの両端部周辺での密閉が困難であるが、金型内でパイプを支持する電極が金属製パイプの外周面全周に渡って密着することで必要なレベルでの密閉性を担保している。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明に加えて、前記金属製パイプが、高張力鋼であることを特徴としている。即ち、加熱による熱間ブロー成形が前提となっているため、高張力鋼などの強度の高い金属性パイプであっても取り扱うことが可能となっている。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１の発明を異なる観点から捉えた発明であって、長手方向に沿ってフランジが形成された金属製パイプの製造方法であって、金属製パイプを加熱する工程と、当該加熱された金属製パイプをブロー成形金型内に配置すると共に、当該金属製パイプの両端をシールする工程と、前記金属製パイプ内に高圧ガスを注入してブロー成形する工程と、当該ブロー成形後若しくはブロー成形の途中に更に前記ブロー成形金型を閉じることによって、当該ブロー成形金型のキャビティ内周面の一部で前記ブロー成形された金属製パイプの一部を押し潰す工程と、を経ることを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造方法の発明である。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５の発明に加えて、前記加熱後の金属製パイプを所定の形状に屈曲させる工程を経て前記ブロー成形金型内に配置することを特徴としている。即ち、例えば、強度の高い高張力鋼であっても通電により加熱され軟化しているので所望の形状（完成品の大概的な形状）に容易に屈曲させてからブロー成形を行うことができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１の発明を異なる観点から捉えた発明であって、長手方向に沿ってフランジが形成された金属製パイプの製造装置に用いるブロー成形金型であって、ブロー成形時の金型位置により形成されるキャビティの一部にフランジ形成用サブキャビティを有し、当該ブロー成型金型をブロー成形時の金型位置よりも更に閉じると、前記サブキャビティが、当該サブキャビティ内にブロー成形された前記金属製パイプを押し潰して前記フランジを形成することを特徴とするフランジ付金属製パイプの製造装置に用いるブロー成形金型の発明である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、ブロー成形金型を用いて金属製パイプをブロー成形すると共にそのブロー成形金型をそのままプレス金型として利用することで、フランジが形成された金属製パイプを同じ装置内で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の一例としてのフランジ付金属製パイプ製造装置の概略構成図である。
【図２】図１における矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿う方向からのブロー成形金型の概略断面図（ブロー成形時の金型位置）である。
【図３】本発明に係る製造装置の製造工程を示した図であって、（ａ）は金型内に金属製パイプがセットされた状態を示した図、（ｂ）は金属製パイプが電極に挟持された状態を示した図である。
【図４】本発明に係る製造装置のブロー成形工程とその後の流れを示した図である。
【図５】電極周辺の拡大図であって、（ａ）は電極が金属製パイプを挟持した状態を示した図、（ｂ）は電極にブロー機構が当接した状態を示した図、（ｃ）は電極の正面図である。
【図６】ブロー成形金型の動きと金属製パイプの形状の変化に着目した状態図であって、（ａ）が金属製パイプを金型にセットした時点での状態、（ｂ）がブロー成形時の状態、（ｃ）がプレスによりフランジが形成された状態を示した図である。
【図７】ブロー成形金型（第２の例）の動きと金属製パイプの形状の変化に着目した状態図であって、（ａ）が金属製パイプを金型にセットした時点での状態、（ｂ）がブロー成形時の状態、（ｃ）がプレスによりフランジが形成された状態を示した図である。
【図８】ブロー成形金型（第３の例）の動きと金属製パイプの形状の変化に着目した状態図であって、（ａ）が金属製パイプを金型にセットした時点での状態、（ｂ）がブロー成形時の状態、（ｃ）がプレスによりフランジが形成された状態を示した図である。
【図９】従来の製造装置の概略構成図であって、（ａ）が材料（パイプ）が投入された状態、（ｂ）が通電して加熱されている状態を示した図である。
【図１０】従来の製造装置におけるブロー成形工程とその後の流れを示した図である。
【図１１】従来の製造装置で製造されたパイプ製品が車両のピラー部材として利用される例を示した図であって、（ａ）が斜視図、（ｂ）がβ−β線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例としてフランジ付金属製パイプ製造装置１０について詳細に説明する。なお理解容易等の為、部分的に大きさや厚み等を誇張して表現している場合があり、実際の製品と必ずしも一致しない場合がある。
【００２２】
〈製造装置の構成〉
図１に示しているように、フランジ付金属製パイプ製造装置１０は、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と下型１１との間に金属製パイプ（以下単に「パイプ」という場合がある。）１４を水平に支えるパイプ支持機構３０と、このパイプ支持機構３０で支えられているパイプ１４に通電して加熱する加熱機構５０と、加熱されたパイプ１４に高圧ガスを吹込むガス吹込み機構６０と、パイプ１４が焼入れ温度（ＡＣ３変態点温度以上）に加熱されたときにブロー成形金型１３を閉じるとともに加熱されたパイプ１４に高圧ガスを吹込む等の一連の制御を行う制御部７０と、ブロー成形金型１３を強制的に水冷する水循環機構７２とを備えて構成
されている。
【００２３】
下型１１は、大きな基台１５に固定されている。また下型１１は、大きな鋼鉄製ブロックで構成されて、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において左右端）近傍には電極収納スペース１１ａが設けられ、当該スペース１１ａ内にアクチュエータ（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の上面には、パイプ１４の下側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ、１８ａが形成されていて（図５（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ、１８ａの部分に丁度パイプ１４が嵌り込むように載置可能とされている。また、第１、第２電極１７、１８の正面（金型の外側方向の面）は凹溝１７ａ、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１７ｂ、１８ｂが形成されている。なお、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で上下移動自在に支持されている。
【００２４】
なお、下型１１側に位置する一対の第１、第２電極１７、１８はパイプ支持機構３０を兼ねており、パイプ１４を、上型１２と下型１１との間に昇降可能に水平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、輻射温度計や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。
【００２５】
上型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。そして、上型１２は加圧シリンダ２６で吊され、ガイドシリンダ２７で横振れしないようにガイドされる。また上型１２の左右端（図１において左右端）近傍に設けられた電極収納スペース１２ａ内には、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、パイプ１４の上側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ、１８ａが形成されていて（図５（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ、１８ａに丁度パイプ１４が嵌合可能とされている。また、第１、第２電極１７、１８の正面（金型の外側方向の面）は凹溝１７ａ、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１７ｂ、１８ｂが形成されている。即ち、上下一対の第１、第２電極１７、１８でパイプ１４を上下方向から挟持すると、丁度パイプ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。  
【００２６】
次に、ブロー成形金型１３を側面方向から見た概略断面を図２に示している。これは図１における矢視ＩＩ−ＩＩ線に沿うブロー成形金型１３の断面図であって、ブロー成形時の金型位置の状態を示している。側面視した場合、上型１２と下型１１はいずれもその表面に複雑な段差が形成されている。
【００２７】
上型１２の表面には、上型１２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）に最も突出した第１突起１２ｂが形成され、キャビティ２４の左側（図２において左側）に階段状に第２突起１２ｃ及び第３突起１２ｄが形成されている。一方、下型１１の表面は、下型１１のキャビティ１６表面を基準ラインＬＶ２とすると、キャビティ１６の右側（図２において右側）に第１凹部１１ｂ、キャビティ１６の左側（図２において左側）に第１突起１１Ｃが形成されている。
【００２８】
また、上型１２の第１突起１２ｂは丁度下型１１の第１凹部１１ｂと嵌合可能とされている。また上型１２の第２突起１２ｃと第３突起１２ｄの段差部分に、下型１１の第１突起１１ｂが嵌合可能とされている。このように構成されている結果として、図２に示している通り、ブロー成形時の金型位置においては、メインキャビティＭＣの横に容積の小さなサブキャビティＳＣが形成される構成となっている。
【００２９】
加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１から延びて第１電極１７と第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。
【００３０】
ガス吹込み機構６０は、高圧ガス源６１と、この高圧ガス源６１で供給された高圧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に介設されているオンオフ弁６８及び逆止弁６９とからなる。なお、シール部材４４の先端は先細となるようにテーパ面４５が形成されており、第１、第２電極のテーパ凹部１７ｂ、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５参照）。なお、シール部材４４は、シリンダロッド４３を介してシリンダユニット４２に連結されていて、シリンダユニット４２の作動に合わせて進退動することが可能となっている。また、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。
【００３１】
圧力制御弁６４は、シール部材４４側から要求される押力に適応した作動圧力の高圧ガスをシリンダユニット４２に供給する役割を果たす。逆止弁６９は、第２チューブ６７内で高圧ガスが逆流することを防止する役割を果たす。制御部７０は、（Ａ）から（Ａ）へ情報が伝達されることで、熱電対２１から温度情報を取得し、加圧シリンダ２６、スイッチ５３、切替弁６５及びオンオフ弁６８等を制御する。
【００３２】
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や上型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。
【００３３】
〈製造装置の作用〉
次に、フランジ付金属製パイプ製造装置１０の作用について説明する。図３は材料としてのパイプ投入工程から通電加熱工程までを示している。図３（ａ）に示すように、焼入れ可能な鋼種のパイプ１４を準備し、このパイプ１４を、ロボットアーム等（図示しない）により、下型１１側に備わる第１、第２電極１７、１８上に載置する。第１、第２電極１７、１８には凹溝１７ａ、１８ａが形成されているので、当該凹溝１７ａ、１８ａによってパイプ１４が位置決めされる。次に、図３（ｂ）のように、各電極１７、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、パイプ１４の両端部は、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に形成される凹溝１７ａ、１８ａの存在によって、パイプ１４の全周に渡って密着するような態様で挾持されることとなる。
【００３４】
続いて、加熱機構５０のスイッチ５３をＯＮにする。そうすると、電源５１から電力がパイプ１４に供給され、パイプ１４に存在する抵抗により、パイプ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。
【００３５】
図４は、ブロー成形後にパイプ１４に対してプレスによりフランジ１４ａを成型して完成品としてのフランジ１４ａ付パイプ１４を得る流れを示している。最初に図４（ａ）に示しているように、加熱後のパイプ１４に対してブロー成形金型１３を閉じ、パイプ１４を当該金型１３のキャビティ内に配置密閉する。その後、シリンダユニット４２を作動させてブロー機構６０の一部であるシール部材４４でパイプ１４の両端をシールする（図５も併せて参照）。なおこのシールは、シール部材４４が直接パイプ１４の両端面に当接してシールするのではなく、第１、第２電極１７、１８に形成されたテーパ凹面１７ｂ、１８ｂを介して間接的に行われる。こうすることによって広い面積でシールできることからシール性能を向上させることができる上、繰り返しのシール動作によるシール部材の摩耗を防止し、更に、パイプ１４両端面の潰れ等を効果的に防止している。シール完了後、高圧ガスをパイプ１４内へ吹き込んで、加熱により軟化したパイプ１４をキャビティの形状に沿うように変形させる。その後、（ｂ）で示すようにブロー成形後のパイプ１４にフランジ１４ａを形成するためのプレス動作を行い（この点詳細は別途後述する。）、型開きを行うと完成品としてのフランジ１４ａ付金属製パイプ１４ができ上がる。
【００３６】
パイプ１４は高温（１０００℃前後）に加熱されて軟化しており、比較的低圧でブロー成形することができる。具体的には、高圧ガスとして、４ＭＰａで常温（２５℃）の圧縮空気を採用した場合、この圧縮空気は、密閉したパイプ１４内で結果的に１０００℃付近まで加熱される。圧縮空気は熱膨張し、ボイル・シャルルの法則に基づき、約１６〜１７ＭＰａにまで達する。即ち、１０００℃のパイプ１４を容易にブロー成形することができる。
【００３７】
そして、ブロー成形されて膨らんだパイプ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パイプ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。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。
【００３８】
なお、図６に示しているように、本発明に係る装置１０において、ブロー成形は上型１２と下型１１とが完全に閉じた（クランプした）状態で行われているのでは無い。即ち一定の離間状態が保たれていることによって、メインキャビティＭＣの横にサブキャビティＳＣが形成されている状態でブロー成形が行われる。その結果、加熱により軟化し且つ高圧ガスが注入されたパイプ１４は、メインキャビティＭＣのみならずサブキャビティＳＣの部分にまで入り込んで膨張する（図６（ｂ））。
【００３９】
そしてブロー成形後若しくはブロー成形の途中の段階で、離間している上型１２と下型１１とを接近させる。この動作によって、サブキャビティＳＣの容積が小さくなり最終的には消滅する。即ち、当該上下金型１１、１２の接近によって、サブキャビティＳＣ内に入り込んでいるパイプ１４の一部がプレスされ押し潰される（図６（ｃ））。その結果、パイプ１４の外周面に、当該パイプ１４の長手方向に沿うようにフランジ１４ａが形成される。なお、これらブロー成形からフランジ形成に至るまでの時間は、金属パイプ１４の種類にもよるが概ね１〜２秒程度で完了する。
【００４０】
また、ブロー成形後の上下金型１１、１２の接近によって、サブキャビティＳＣ内に入り込んでいる金属パイプ１４のみならず、メインキャビティＭＣ部分の金属パイプ１４も押し潰されることとなるが、加熱されて軟化しているので型閉じするスピードや圧縮ガス等を調節することによって、弛みや捩れのない製品に仕上げることができる。
【００４１】
なお、上記では金属パイプの片側にのみフランジが形成される例を説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示しているように、ブロー成形時に２つのサブキャビティＳＣが形成され、それに伴いプレス時に２つのフランジ２１４ａが形成されるようにブロー成形金型２１１、２１２を構成することもできる。
【００４２】
また、上記では完成した金属製パイプの断面が矩形とされ、且つ、断面の一辺略中央にフランジが形成される例として説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示しているように、フランジ３１４ａの形成位置を、金属製パイプ３１４の断面の１つの角部とすることも可能である。
【００４３】
また、上記製造装置１０では、上下金型の間で加熱処理できる加熱機構５０を備え、通電によるジュール熱を利用して金属製パイプ１４を加熱していたが、これらに限定されるものではない。例えば、加熱処理が上下金型の間以外の場所で行われ、加熱後の金属製パイプを金型間に運び込んでもよい。また、通電によるジュール熱を利用する以外にも、ヒータ等の輻射熱を利用してもよいし、高周波誘導電流を利用して加熱することも可能である。
【００４４】
高圧ガスは、窒素ガス、アルゴンガスなどの非酸化性ガスを主に採用できるが、これらは高価である。この点、圧縮空気であれば、安価であり、大気中に漏れても実害はなく、取扱いが極めて容易である。したがって、ブロー工程を円滑に実行することができる。
【００４５】
ブロー成形金型は無水冷金型と水冷金型の何れでもよい。ただし、無水冷金型は、ブロー成形終了後に金型を常温付近まで下げるときに、長時間を要する。この点、水冷金型であれば、短時間で冷却が完了する。したがって、生産性向上の観点からは、水冷金型が望ましい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…リブ付金属製パイプ製造装置
１１…下型
１２…上型
１３…ブロー成形金型
１４…金属製パイプ
１４ａ…フランジ
１７…第１電極
１８…第２電極
４２…シリンダユニット
４３…シリンダロッド
４４…シール部材
４６…ガス通路
５０…加熱機構
６０…ブロー機構
ＭＣ…メインキャビティ
ＳＣ…サブキャビティ
【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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