特許 7155233 成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 26/033 20110101AFI20221011BHJP

   B21D 26/045 20110101ALI20221011BHJP

【ＦＩ】

B21D26/033

B21D26/045

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020502012

(86)(22)【出願日】2018-10-10

(86)【国際出願番号】 JP2018037754

(87)【国際公開番号】W WO2019163190

(87)【国際公開日】2019-08-29

【審査請求日】2021-06-16

(31)【優先権主張番号】P 2018030848

(32)【優先日】2018-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】山内 啓

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－０８４２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３０８７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１２２９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００２５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５２３３８５６（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７５１８３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００６７１４８（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２６／０４５

Ｂ２１Ｄ ２６／０３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属パイプ材料の端部に配置され、前記端部の開口を介して第１流体を前記金属パイプ材料の内部に供給する流体供給部を備え、
前記流体供給部は、
前記端部の外周面を包囲し、前記外周面と対面する内周面に環状の溝部が形成された包囲部と、
前記溝部に配置された環状の封止部材と、
前記封止部材を前記外周面に向かって加圧する加圧力を発生させる作動部と、を有し、
前記溝部は、前記内周面の中心軸線に沿った方向における一方の側面である第１側面及び他方の側面である第２側面を有し、
前記封止部材は、前記第１側面及び前記第２側面のそれぞれと接するように配置され、前記包囲部に包囲される空間を、前記溝部のうち当該封止部材よりも前記内周面の径方向における外周側である外周側空間、及び、当該封止部材よりも前記内周面の径方向における内周側である内周側空間に隔て、
前記作動部は、第２流体を前記外周側空間に供給し、
前記溝部は、前記中心軸線から前記内周面の径方向に見て前記封止部材が前記外周側空間に露出する面積である外周側露出面積よりも、前記中心軸線から前記内周面の径方向に見て前記封止部材が前記内周側空間に露出する面積である内周側露出面積の方が小さくなるように形成されている、成形装置。

【請求項2】

前記第１側面及び前記第２側面の少なくともいずれかは、前記中心軸線を含む断面において、前記第１側面と前記第２側面との間の前記中心軸線に沿った方向の距離が前記内周面の径方向における外周側から内周側に向かって縮小するように傾斜する傾斜部を有している、請求項１に記載の成形装置。

【請求項3】

前記流体供給部は、共通の流体供給源から互いに同じ圧力の前記第１流体及び前記第２流体を供給される、請求項１又は２に記載の成形装置。

【請求項4】

前記第２流体の圧力は、前記第１流体の圧力よりも高い、請求項１～３のいずれか一項に記載の成形装置。

【請求項5】

前記流体供給部は、別個の流体供給源から、前記第１流体及び前記第２流体をそれぞれ供給される、請求項４に記載の成形装置。

【請求項6】

前記金属パイプ材料の内部に供給された前記第１流体により前記流体供給部が前記金属パイプ材料の延在方向に沿って前記金属パイプ材料から遠ざかる方向に押圧される押圧力を取得する押圧力取得部と、
前記流体供給部を前記金属パイプ材料の延在方向に沿って進退させる進退機構と、
前記進退機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記押圧力取得部により取得された前記押圧力に応じた押付け力で前記流体供給部を前記金属パイプ材料に近づく方向に押し付けるように前記進退機構を制御する、請求項１～５のいずれか一項に記載の成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

加熱した金属パイプ材料の内部に流体を供給して当該金属パイプ材料を膨張させることにより金属パイプを成形する成形装置が知られている。このような成形装置では、金属パイプ材料の内部に流体を供給する際に、流体を噴出するノズルと金属パイプ材料とをシールして流体の漏れを防止する必要がある。例えば、特許文献１には、先細り形状のノズルを金属パイプ材料の端部の開口に押し付け、金属パイプ材料の端部をノズルの形状に沿って漏斗状に変形させることで、ノズルと金属パイプ材料とをシールする成形装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２５７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した成形装置では、金属パイプ材料の端部をノズルの形状に沿って変形させ得るような大きな押付け力でノズルが金属パイプ材料の端部に押し付けられるため、金属パイプ材料が座屈してしまうおそれがある。一方、金属パイプ材料が座屈しないようにするために、例えば金属パイプ材料へのノズルの押付け力を低減すると、ノズルと金属パイプ材料とを確実にシールすることができないおそれがある。

【0005】

そこで、本開示は、金属パイプ材料の座屈を抑制しつつノズルと金属パイプ材料とをシール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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る成形装置は、金属パイプ材料の端部に配置され、端部の開口を介して第１流体を金属パイプ材料の内部に供給する流体供給部を備え、流体供給部は、端部の外周面を包囲し、外周面と対面する内周面に環状の溝部が形成された包囲部と、溝部に配置された環状の封止部材と、封止部材を外周面に向かって加圧する加圧力を発生させる作動部と、を有する。

【0007】

この成形装置によれば、流体供給部の封止部材は、環状を呈し、金属パイプ材料の端部の外周面を包囲する包囲部の内周面に形成された環状の溝部に配置されている。封止部材は、作動部により発生する加圧力によって金属パイプ材料の外周面に向かって加圧される。これにより、封止部材が金属パイプ材料の端部の外周面に対して全周にわたって押し付けられることで、流体供給部と金属パイプ材料とがシールされる。また、このとき、大きな押付け力で流体供給部を金属パイプ材料の端部に押し付ける必要がないため、金属パイプ材料が座屈しにくい。よって、この装置は、金属パイプ材料の座屈を抑制しつつノズルと金属パイプ材料とをシールすることができる。

【0008】

本開示の一態様に係る成形装置では、溝部は、内周面の中心軸線に沿った方向における一方の側面である第１側面及び他方の側面である第２側面を有し、封止部材は、第１側面及び第２側面のそれぞれと接するように配置され、包囲部に包囲される空間を、溝部のうち当該封止部材よりも内周面の径方向における外周側である外周側空間、及び、当該封止部材よりも内周面の径方向における内周側である内周側空間に隔て、作動部は、第２流体を外周側空間に供給してもよい。これによれば、第２流体が外周側空間に供給されることで、包囲部の内周面の径方向における内周側に向かって、外周側空間の内圧に起因して封止部材に働く力を、包囲部の内周面の径方向における外周側に向かって、内周側空間の内圧に起因して封止部材に働く力よりも大きくすることが可能となる。これにより、この装置は、封止部材を金属パイプ材料の端部の外周面に向かって加圧する加圧力を発生させることができる。

【0009】

本開示の一態様に係る成形装置では、溝部は、中心軸線から内周面の径方向に見て封止部材が外周側空間に露出する面積である外周側露出面積よりも、中心軸線から内周面の径方向に見て封止部材が内周側空間に露出する面積である内周側露出面積の方が小さくなるように形成されていてもよい。これによれば、外周側空間の内圧を受ける外周側露出面積よりも内周側空間の内圧を受ける内周側露出面積の方が小さくなるように溝部が形成されることで、包囲部の内周面の径方向における内周側に向かって、外周側空間の内圧に起因して封止部材に働く力を、包囲部の内周面の径方向における外周側に向かって、内周側空間の内圧に起因して封止部材に働く力よりも大きくすることが可能となる。これにより、この装置は、封止部材を金属パイプ材料の端部の外周面に向かって加圧する加圧力を発生させることができる。

【0010】

本開示の一態様に係る成形装置では、第１側面及び第２側面の少なくともいずれかは、中心軸線を含む断面において、第１側面と第２側面との間の中心軸線に沿った方向の距離が内周面の径方向における外周側から内周側に向かって縮小するように傾斜する傾斜部を有していてもよい。これによれば、外周面に向かって加圧する加圧力を受けて封止部材が包囲部の内周面の径方向における内周側に向かって移動した場合、当該封止部材は包囲部の内周面の径方向における外周側に向かって働く反力を傾斜部から受けることとなる。よって、この装置は、流体供給部と金属パイプ材料とのシールをより確実に解除することができる。

【0011】

本開示の一態様に係る成形装置では、流体供給部は、共通の流体供給源から互いに同じ圧力の第１流体及び第２流体を供給されてもよい。これによれば、加熱した金属パイプ材料を膨張させるための第１流体を供給する流体供給部が、封止部材を外周面に向かって加圧するための第２流体を供給する流体供給部を兼ねる。よって、この装置は、第２流体を供給する新たな流体供給部を設ける必要がないため、装置構成の複雑化を抑制することができる。

【0012】

本開示の一態様に係る成形装置では、第２流体の圧力は、第１流体の圧力よりも高くてもよい。これによれば、第１流体が供給される内周側空間の内圧よりも、第２流体が供給される外周側空間の内圧の方が高くなる。これにより、この装置は、封止部材を金属パイプ材料の端部の外周面に向かって加圧する加圧力をより確実に発生させることができる。

【0013】

本開示の一態様に係る成形装置では、流体供給部は、別個の流体供給源から、第１流体及び第２流体をそれぞれ供給されてもよい。これによれば、この装置は、第１流体の圧力及び第２流体の圧力をそれぞれ好適に調節することが可能となる。

【0014】

本開示の一態様に係る成形装置は、金属パイプ材料の内部に供給された第１流体により流体供給部が金属パイプ材料の延在方向に沿って金属パイプ材料から遠ざかる方向に押圧される押圧力を取得する押圧力取得部と、流体供給部を金属パイプ材料の延在方向に沿って進退させる進退機構と、進退機構を制御する制御部と、を備え、制御部は、押圧力取得部により取得された押圧力に応じた押付け力で流体供給部を金属パイプ材料に近づく方向に押し付けるように進退機構を制御してもよい。金属パイプ材料の内部に第１流体が供給されるにつれて、供給された第１流体により流体供給部が金属パイプ材料から遠ざかる方向に押圧される押圧力が増大する。このとき、押圧力取得部により押圧力が取得され、取得された押圧力に応じた押付け力で、進退機構により流体供給部が金属パイプ材料に近づく方向に押し付けられる。これにより、流体供給部が金属パイプ材料の延在方向に沿って移動することが抑制されるため、この装置では、より確実に流体供給部と金属パイプ材料とのシールを維持することができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示の種々の態様によれば、金属パイプ材料の座屈を抑制しつつノズルと金属パイプ材料とをシールすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本実施形態に係る成形装置を示す図である。

【図2】図２は、金属パイプ材料の端部に配置されたノズルを示す断面図である。

【図3】図３は、初期配置状態における封止部材を示す断面図である。

【図4】図４は、初期配置状態から弾性変形して相対突出量を増大させた状態における封止部材を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0018】

〈成形装置の構成〉
図１は、本実施形態に係る成形装置１０を示す図である。図２は、金属パイプ材料１４の端部１４ａに配置されたノズル４４を示す断面図である。図１及び図２に示されるように、金属パイプを成形する成形装置１０は、上型１２及び下型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との間に配置される金属パイプ材料１４を保持するパイプ保持機構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の端部１４ａの開口１４ｂを介して当該金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給される第１高圧ガス（第１流体）Ｇ１を、気体供給機構４０に供給するための気体供給源（流体供給源）６０と、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４の内部１４ｃに気体供給源６０からの第１高圧ガスＧ１を供給するための一対の気体供給機構４０，４０と、一対の気体供給機構４０，４０に作動油を供給する作動油源４５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、を備えると共に、上記駆動機構８０の駆動、上記パイプ保持機構３０の駆動、上記作動油源４５の作動油供給、上記加熱機構５０の駆動、上記気体供給源６０の気体供給、及び上記一対の気体供給機構４０，４０の作動をそれぞれ制御する制御部７０と、を備えて構成されている。なお、図２には図１における右側の気体供給機構４０に含まれるノズル４４が示されている。図１における左側の気体供給機構４０に含まれるノズル４４も図２と同様の構成を備えている。また、駆動機構８０は、上型１２又は下型１１のいずれかを移動させなくてもよい。

【0019】

ブロー成形金型１３の一方である下型１１は、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、その上面に例えば矩形状のキャビティ（凹部）１６を備える。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。熱電対２１は、金属パイプ材料１４の温度を測定する。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、熱電対２１に代えて又は熱電対２１に加えて、例えば、非接触の温度計、電極間電圧による温度推定等を用いて金属パイプ材料１４の温度が測定されてもよい。

【0020】

更に、下型１１の左右端（図１における左右端）近傍にはスペース１１ａが設けられており、当該スペース１１ａ内には、パイプ保持機構３０の可動部である後述する電極１７，１８（下側電極）等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、下側電極１７，１８上に金属パイプ材料１４が載置されることで、下側電極１７，１８は、上型１２と下型１１との間に配置される金属パイプ材料１４に接触する。これにより、下側電極１７，１８は金属パイプ材料１４に電気的に接続される。

【0021】

下型１１と下側電極１７との間及び下側電極１７の下部、並びに下型１１と下側電極１８との間及び下側電極１８の下部には、通電を防ぐための絶縁材９１がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材９１は、パイプ保持機構３０を構成するアクチュエータ（不図示）の可動部である進退ロッド９５に固定されている。このアクチュエータは、下側電極１７，１８等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、下型１１と共に基台１５側に保持されている。

【0022】

ブロー成形金型１３の他方である上型１２は、駆動機構８０を構成する後述のスライド８１に固定されている。上型１２は、大きな鋼鉄製ブロックで構成され、内部に冷却水通路２５が形成されると共に、その下面に例えば矩形状のキャビティ（凹部）２４を備える。このキャビティ２４は、下型１１のキャビティ１６に対向する位置に設けられる。

【0023】

上型１２の左右端（図１における左右端）近傍には、下型１１と同様に、スペース１２ａが設けられており、当該スペース１２ａ内には、パイプ保持機構３０の可動部である後述する電極１７，１８（上側電極）等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、下側電極１７，１８上に金属パイプ材料１４が載置された状態において、上側電極１７，１８は、下方に移動することで、上型１２と下型１１との間に配置された金属パイプ材料１４に接触する。これにより、上側電極１７，１８は金属パイプ材料１４に電気的に接続される。なお、上述したように本実施形態では上側電極１７，１８及び下側電極１７，１８の両方が上下に進退動可能とされているが、上側電極１７，１８又は下側電極１７，１８のいずれか一方のみが上下に進退動可能とされていてもよい。

【0024】

上型１２と上側電極１７との間及び上側電極１７の上部、並びに上型１２と上側電極１８との間及び上側電極１８の上部には、通電を防ぐための絶縁材１０１がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材１０１は、パイプ保持機構３０を構成するアクチュエータの可動部である進退ロッド９６に固定されている。このアクチュエータは、上側電極１７，１８等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、上型１２と共に駆動機構８０のスライド８１側に保持されている。

【0025】

パイプ保持機構３０の右側部分において、電極１８，１８が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝１８ａが形成されていて、当該凹溝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。パイプ保持機構３０の右側部分において、絶縁材９１，１０１が互いに対向する露出面には、上記凹溝１８ａと同様に、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。よって、パイプ保持機構３０の右側部分で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の右側の端部１４ａ付近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】

パイプ保持機構３０の左側部分において、電極１７，１７が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａが形成されていて、当該凹溝１７ａ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。パイプ保持機構３０の左側部分において、絶縁材９１，１０１が互いに対向する露出面には、上記凹溝１８ａと同様に、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。よって、パイプ保持機構３０の左側部分で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の左側の端部１４ａ付近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。

【0027】

金属パイプ材料１４は、パイプ保持機構３０の右側部分で挟持されたときに、当該パイプ保持機構３０の右側部分の電極１８の正面（金型の外側方向の面）よりも、その端部１４ａが突出するように載置される。金属パイプ材料１４は、パイプ保持機構３０の左側部分で挟持されたときに、当該パイプ保持機構３０の左側部分の電極１７の正面（金型の外側方向の面）よりも、その端部が突出するように載置される。

【0028】

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８１と、上記スライド８１を移動させるための駆動力を発生するシャフト８２と、該シャフト８２で発生した駆動力をスライド８１に伝達するためのコネクティングロッド８３とを備えている。シャフト８２は、スライド８１上方にて左右方向に延在していると共に回転自在に支持されており、その中心から離間した位置にて左右端から突出して延在する偏心クランク８２ａを有している。この偏心クランク８２ａと、スライド８１の上部に設けられると共に左右方向に延在している回転軸８１ａとは、コネクティングロッド８３によって連結されている。駆動機構８０では、制御部７０によってシャフト８２の回転を制御することにより偏心クランク８２ａの上下方向の高さを変化させ、この偏心クランク８２ａの位置変化をコネクティングロッド８３を介してスライド８１に伝達することにより、スライド８１の上下動（並進運動）を制御できる。ここで、偏心クランク８２ａの位置変化をスライド８１に伝達する際に発生するコネクティングロッド８３の揺動（回転運動）は、回転軸８１ａによって吸収される。シャフト８２は、例えば制御部７０によって制御されるモータ等の駆動に応じて回転又は停止する。なお、駆動機構８０は、上述したようにシャフト８２の回転による偏心クランク８２ａの位置変化をコネクティングロッド８３及び回転軸８１ａを用いてスライド８１の上下動に変換する機構に限定されず、例えば油圧シリンダを用いてスライド８１を上下動させる機構であってもよい。

【0029】

加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１からそれぞれ延びて電極１７，１８に接続している導線５２と、この導線５２に介設されたスイッチ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。

【0030】

各気体供給機構４０，４０は、押圧力取得部４７と、進退機構４８と、進退機構４８に連結されたノズル（流体供給部）４４とを有する。

【0031】

押圧力取得部４７は、金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給された第１高圧ガスＧ１によりノズル４４が金属パイプ材料１４の延在方向に沿って金属パイプ材料１４から遠ざかる方向に押圧される押圧力を取得する。押圧力取得部４７は、例えば、ノズル４４に対する押戻し荷重を押圧力として取得する。より詳細には、押圧力取得部４７は、例えば、ノズル４４から金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給される第１高圧ガスＧ１の圧力値を測定する圧力計を備え、測定された圧力値に基づいて押圧力を取得する。押圧力取得部４７は、取得した押圧力に関する情報を制御部７０に出力する。なお、押圧力取得部４７は、例えば、金属パイプ材料１４の内部１４ｃにおける圧力を押圧力として取得してもよい。押圧力取得部４７が配置される位置は、図１に示される位置に限定されず、押圧力取得部４７の構成に応じて押圧力を好適に取得することができる位置に配置される。

【0032】

進退機構４８は、ノズル４４を金属パイプ材料１４の延在方向に沿って進退させる。進退機構４８は、制御部７０によって制御される。例えば、進退機構４８は、予め設定された押付け力でノズル４４を金属パイプ材料１４に近づく方向に押し付けるように、制御部７０によって制御される。進退機構４８は、ノズル４４が金属パイプ材料１４の延在方向に沿って移動しないように、押圧力取得部４７により取得された押圧力に応じた押付け力でノズル４４を金属パイプ材料１４に近づく方向に押し付けることも可能である。進退機構４８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、を有している。シリンダユニット４２は、ブロック４１上に載置固定されている。

【0033】

ノズル４４は、金属パイプ材料１４の端部１４ａに配置され、気体供給源６０から供給される第１高圧ガスＧ１を金属パイプ材料１４の端部１４ａの開口１４ｂを介して金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給する。ノズル４４は、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ている。

【0034】

ノズル４４の具体的な構成について説明する。図３は、初期配置状態における封止部材９７を示す断面図である。図４は、初期配置状態から弾性変形して相対突出量Ｈを増大させた状態における封止部材９７を示す断面図である。図３及び図４は、図２における上側の封止部材９７の周辺を示している。図２～図４に示されるように、ノズル４４は、基体部９２、挿入部９３、包囲部９４、封止部材９７、及び作動部９８を含んでいる。基体部９２、挿入部９３、及び包囲部９４は、１個又は複数個の部材により一体的に構成されたブロック体である。本実施形態では、封止部材９７が初期配置状態において溝部９９の内周面９４ａよりも当該内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に配置されている（すなわち、溝部９９からはみ出さずに配置されている）場合が例示されている。「初期配置状態」とは、封止部材９７が後述する作動部９８により金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧力を受けていない状態を意味する。

【0035】

基体部９２は、ノズル４４において、金属パイプ材料１４の端部１４ａの端面１４ｄよりも外側に配置される部分である。図３においては、基体部９２は、金属パイプ材料１４の端面１４ｄに沿って示されている２点鎖線よりも右側の部分である。

【0036】

挿入部９３は、基体部９２の側面から立設された略円筒形状の部分である。挿入部９３の外径は、金属パイプ材料１４の端部１４ａの内径よりも少しだけ小さくなるように形成されている。これにより、挿入部９３が金属パイプ材料１４の端部１４ａの開口１４ｂを介して金属パイプ材料１４の内部１４ｃに進入及び退出可能とされるとともに、後述する第１補助シールが実現される。なお、挿入部９３は、略円筒形状を呈していなくてもよく、他の形状（例えば、中心軸線Ｌに垂直な断面が矩形状を呈する矩形筒形状）であってもよい。

【0037】

基体部９２及び挿入部９３には、第１高圧ガスＧ１が流通する第１ガス流路４６ａが形成されている。第１ガス流路４６ａは、例えば、基体部９２の外面９２ａ及び挿入部９３の先端面９３ａにおいて開口しており、これらの開口からそれぞれ延びる流路が基体部９２内又は挿入部９３内で接続するように形成されている。一例として、図２に示される第１ガス流路４６ａは、基体部９２の外面９２ａから垂直に基体部９２内に設けられた流路と、挿入部９３の先端面９３ａから垂直に挿入部９３内に設けられた流路とが、基体部９２内で接続する形状とされている。これにより、第１高圧ガスＧ１は、基体部９２の外面９２ａの開口を介して第１ガス流路４６ａ内に流入し、基体部９２内の第１ガス流路４６ａから挿入部９３内の第１ガス流路４６ａに進行した後、挿入部９３の先端面９３ａの開口を介して金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給される。

【0038】

包囲部９４は、金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆを包囲するように形成されている。したがって、金属パイプ材料１４の端部１４ａが円筒形状を呈している場合、金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆと対面する包囲部９４の内周面９４ａは、断面円形状を呈している。包囲部９４の内周面９４ａには、環状の溝部９９が当該内周面９４ａを周回するように内周面９４ａの全周にわたって形成されている。

【0039】

溝部９９は、包囲部９４の内周面９４ａに沿った方向（周方向）に見て、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１における一方の側面である第１側面９９ａ及び他方の側面である第２側面９９ｂを有している。すなわち、第２側面９９ｂは、第１側面９９ａと対向した面である。ここでは、第１側面９９ａは、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１における外側（金属パイプ材料１４の延在方向における中央側とは反対側）の側面であり、第２側面９９ｂは、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１における内側（金属パイプ材料１４延在方向における中央側）の側面である。

【0040】

溝部９９の第１側面９９ａは、傾斜部９９ｃを有している。また、溝部９９の第２側面９９ｂは、傾斜部９９ｄを有している。傾斜部９９ｃ，９９ｄは、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌを含む断面において、第１側面９９ａと第２側面９９ｂとの中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１の距離である溝部幅Ｗが、内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側から内周側に向かって縮小するように傾斜している。傾斜部９９ｃ，９９ｄは、例えば、溝部９９の内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に寄った位置に設けられている。

【0041】

封止部材９７は、溝部９９に配置された環状の部材であり、一例として、Ｏリングであってもよい。封止部材９７は、弾性変形可能な材質により構成されている。例えば、封止部材９７は、硬度、耐熱性、圧縮永久歪等の観点からフッ素ゴムにより形成されていてもよく、特に、バイトン系耐摩耗材料により形成されていてもよい。或いは、封止部材９７は、ニトリルゴムにより形成されていてもよい。封止部材９７は、溝部９９の第１側面９９ａ及び第２側面９９ｂのそれぞれと接するように配置されている。これにより、封止部材９７は、包囲部９４に包囲される空間を、溝部９９のうち当該封止部材９７よりも内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側である外周側空間Ｓ１、及び、当該封止部材９７よりも内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側である内周側空間Ｓ２に隔てている。「包囲部９４に包囲される空間」とは、溝部９９と、内周面９４ａよりも当該内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側の空間と、を含む空間を意味する。

【0042】

なお、以下の説明では、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌから内周面９４ａの径方向Ｄ２に見て封止部材９７が外周側空間Ｓ１に露出する面積を外周側露出面積といい、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌから内周面９４ａの径方向Ｄ２に見て封止部材９７が内周側空間Ｓ２に露出する面積を内周側露出面積という。溝部９９は、封止部材９７が初期配置状態にある場合に、外周側露出面積よりも、内周側露出面積の方が小さくなるように形成されている。この場合、溝部９９は、封止部材９７が初期配置状態にある場合に、後述する外周側溝部幅Ｗａよりも内周側溝部幅Ｗｂの方が小さくなるように形成されていてもよい。

【0043】

換言すれば、溝部９９の形状は以下のとおりである。すなわち、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌを含む断面において、封止部材９７が初期配置状態にある場合に、封止部材９７と第１側面９９ａとが接する部分のうち内周面９４ａの径方向Ｄ２における最も外周側の位置（第１外周側位置）Ｐ１と、封止部材９７と第２側面９９ｂとが接する部分のうち内周面９４ａの径方向Ｄ２における最も外周側の位置（第２外周側位置）Ｐ２と、の中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１の距離（すなわち、溝部幅Ｗ）を外周側溝部幅Ｗａとする。また、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌを含む断面において、封止部材９７が初期配置状態にある場合に、封止部材９７と第１側面９９ａとが接する部分のうち内周面９４ａの径方向Ｄ２における最も内周側の位置（第１内周側位置）Ｐ３と、封止部材９７と第２側面９９ｂとが接する部分のうち内周面９４ａの径方向Ｄ２における最も内周側の位置（第２内周側位置）Ｐ４と、の中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１の距離（すなわち、溝部幅Ｗ）を内周側溝部幅Ｗｂとする。このとき、溝部９９は、封止部材９７が初期配置状態にある場合に、外周側溝部幅Ｗａよりも内周側溝部幅Ｗｂの方が小さくなるように形成されている。

【0044】

封止部材９７は、本実施形態においては、弾性変形することにより相対突出量Ｈを増減可能である。「相対突出量Ｈ」とは、封止部材９７が溝部９９から内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に突出する高さであり、より具体的には、封止部材９７が包囲部９４の内周面９４ａから更に内周側に向かって突出する高さである。相対突出量Ｈは、封止部材９７が包囲部９４の内周面９４ａよりも内周側に突出している場合にはプラスの数値で表され、封止部材９７が包囲部９４の内周面９４ａよりも内周側に突出していない場合（すなわち、封止部材９７の全体が溝部９９の内部に収まっている場合）にはマイナスの数値で表される（図３参照）。

【0045】

すなわち、封止部材９７は、溝部９９における初期配置状態から弾性変形することにより、溝部９９から内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に突出する相対突出量Ｈを増大することが可能である。封止部材９７は、初期配置状態において、溝部９９から内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に突出していてもよく（はみ出していてもよく）、突出していなくてもよい（はみ出していなくてもよい）。なお、本実施形態においては、封止部材９７は、初期配置状態において金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに当接していない。また、封止部材９７は、作動部９８により弾性変形させられて相対突出量Ｈを増大することで金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに当接し得る。

【0046】

作動部９８は、封止部材９７を金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧する加圧力を発生させる。ここでは、作動部９８は、封止部材９７を初期配置状態から弾性変形させて、封止部材９７が金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに当接するように、封止部材９７の相対突出量Ｈを増大させる。作動部９８は、例えば、外周側空間Ｓ１の内圧と外周側露出面積との積が内周側空間Ｓ２の内圧と内周側露出面積との積よりも大きくなるように、第２高圧ガス（第２流体）Ｇ２を外周側空間Ｓ１に供給する。第２高圧ガスＧ２とは、封止部材９７を金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧するために供給される気体であり、ここでは、溝部９９内において封止部材９７を弾性変形させるために供給される気体である。

【0047】

作動部９８は、例えば、外周側空間Ｓ１に第２高圧ガスＧ２を供給する第２ガス流路４６ｂである。第２ガス流路４６ｂは、基体部９２内の第１ガス流路４６ａから分岐して外周側空間Ｓ１に至る流路であってもよい。この場合、第２ガス流路４６ｂを流通する第２高圧ガスＧ２は、第１ガス流路４６ａを流通する第１高圧ガスＧ１から分流した気体である。したがって、第１高圧ガスＧ１と第２高圧ガスＧ２とは、互いに同じ圧力となる。

【0048】

作動部９８により第２高圧ガスＧ２を外周側空間Ｓ１に供給することで、以下の理由から、封止部材９７を外周面１４ｆに向かって加圧する（ここでは、より詳細には、封止部材９７を初期配置状態から弾性変形させて相対突出量Ｈを増大させる）ことができる。すなわち、封止部材９７に対して、外周側空間Ｓ１の内圧と外周側露出面積との積に相当する大きさの力が、内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって働く。一方、封止部材９７に対して、内周側空間Ｓ２の内圧と内周側露出面積との積に相当する大きさの力が、内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に向かって働く。したがって、作動部９８が第２高圧ガスＧ２を外周側空間Ｓ１に供給して外周側空間Ｓ１の内圧を高くすることにより、外周側空間Ｓ１の内圧と外周側露出面積との積を、内周側空間Ｓ２の内圧と内周側露出面積との積よりも大きくし、封止部材９７を外周面１４ｆに向かって加圧する（ここでは、封止部材９７を弾性変形させて内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に移動させることで、相対突出量Ｈを増大させる）ことが可能である。

【0049】

ところで、上述したように挿入部９３の外径は金属パイプ材料１４の端部１４ａの内径よりも少しだけ小さくなるように形成されているため、金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給された第１高圧ガスＧ１は、挿入部９３の外周面９３ｂと金属パイプ材料１４の内周面１４ｅとの隙間を通過しにくい。このため、第１高圧ガスＧ１が金属パイプ材料１４の内部１４ｃから漏洩することが抑制される。つまり、挿入部９３の外周面９３ｂと金属パイプ材料１４の内周面１４ｅとの隙間が小さいという構成が、ノズル４４と金属パイプ材料１４との補助的なシール（第１補助シール）として機能する。

【0050】

また、金属パイプ材料１４の端部１４ａにノズル４４が配置される場合には、金属パイプ材料１４の端部１４ａの端面１４ｄが、基体部９２の側面（より具体的には、基体部９２の側面のうち挿入部９３及び包囲部９４に挟まれた突当面９２ｂ）に突き当たる。これにより、第１補助シールを通過した第１高圧ガスＧ１は、金属パイプ材料１４の端部１４ａの端面１４ｄと基体部９２の突当面９２ｂとの隙間を通過しにくい。このため、第１高圧ガスＧ１が金属パイプ材料１４の内部１４ｃから漏洩することが抑制される。つまり、金属パイプ材料１４の端部１４ａの端面１４ｄが基体部９２の突当面９２ｂに突き当てられているという構成が、ノズル４４と金属パイプ材料１４との補助的なシール（第２補助シール）として機能する。

【0051】

気体供給源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、アキュムレータ６２からノズル４４内に形成された第１ガス流路４６ａまで延びているチューブ６７と、このチューブ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。逆止弁６９は、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。チューブ６７に介設されている圧力制御弁６８は、制御部７０の制御により、金属パイプ材料１４を膨張させるための作動圧力を有する第１高圧ガスＧ１を、ノズル４４の第１ガス流路４６ａに供給する役割を果たす。

【0052】

作動油源４５は、ノズル４４の金属パイプ材料１４に対する押付け力に対応した作動圧力の作動油をシリンダユニット４２に供給する。これにより、シリンダユニット４２が作動してシリンダロッド４３を進退させることで、ノズル４４が金属パイプ材料１４の延在方向に沿って進退する。なお、ノズル４４は、作動油源４５から供給される作動油に代えて、気体供給源６０から供給されるガスによって進退してもよい。その場合、気体供給源６０は、アキュムレータ６２からシリンダユニット４２まで延びているチューブと、このチューブに介設されている圧力制御弁及び切替弁とを更に備え、圧力制御弁は、ノズル４４の金属パイプ材料１４に対する押付け力に対応した作動圧力のガスをシリンダユニット４２に供給してもよい。

【0053】

上述したように、第２ガス流路４６ｂが基体部９２内の第１ガス流路４６ａから分岐して外周側空間Ｓ１に至る流路であるため、気体供給源６０は、第１高圧ガスＧ１及び第２高圧ガスＧ２の両方をノズル４４に供給することとなる。換言すれば、ノズル４４は、共通の気体供給源６０から互いに同じ圧力の第１高圧ガスＧ１及び第２高圧ガスＧ２を供給される。

【0054】

制御部７０は、気体供給源６０の圧力制御弁６８を制御することにより、金属パイプ材料１４の内部１４ｃに所望の作動圧力の第１高圧ガスＧ１を供給することができる。また、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、駆動機構８０及びスイッチ５３等を制御する。また、制御部７０は、図１に示す（Ｂ）から情報が伝達されることによって、押圧力取得部４７により取得された押圧力に関する情報を取得し、取得された押圧力に応じた押付け力でノズル４４を金属パイプ材料１４に近づく方向に押し付けるように進退機構４８を制御する。「取得された押圧力に応じた押付け力」とは、例えば、ノズル４４が押圧力によって金属パイプ材料１４の延在方向に沿って移動しないように当該ノズル４４の位置を維持し得る押付け力であり、より具体的には、押圧力と釣り合う大きさの押付け力である。

【0055】

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。

【0056】

〈成形装置を用いた金属パイプの成形方法〉
次に、図１～図４を参照して、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。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。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側に備わる電極１７，１８上に載置（投入）する。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によって金属パイプ材料１４が位置決めされる。

【0057】

次に、制御部７０は、駆動機構８０及びパイプ保持機構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、駆動機構８０の駆動によりスライド８１側に保持されている上型１２及び上側電極１７，１８等が下型１１側に移動すると共に、パイプ保持機構３０に含まれる上側電極１７，１８等及び下側電極１７，１８等を進退動可能としているアクチュエータを作動させることによって、金属パイプ材料１４の両方の端部付近を上下からパイプ保持機構３０により挟持する。この挟持は電極１７，１８に形成される凹溝１７ａ，１８ａ、及び絶縁材９１，１０１に形成される凹溝の存在によって、金属パイプ材料１４の両端部付近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。

【0058】

なお、このとき、金属パイプ材料１４の電極１８側の端部１４ａは、金属パイプ材料１４の延在方向において、電極１８よりもノズル４４側に突出している。同様に、金属パイプ材料１４の電極１７側の端部１４ａは、金属パイプ材料１４の延在方向において、電極１７よりもノズル４４側に突出している。また、上側電極１７，１８の下面と下側電極１７，１８の上面とは、それぞれ互いに接触している。ただし、金属パイプ材料１４の両端部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電極１７，１８が当接するような構成であってもよい。

【0059】

続いて、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から下側電極１７，１８に伝達される電力が、金属パイプ材料１４を挟持している上側電極１７，１８及び金属パイプ材料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自体がジュール熱によって発熱する。また、電極１７，１８は、加熱された金属パイプ材料１４からの熱伝導によっても加熱される。なお、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。

【0060】

続いて、制御部７０による駆動機構８０の制御によって、加熱後の金属パイプ材料１４に対してブロー成形金型１３を閉じる。これにより、下型１１のキャビティ１６と上型１２のキャビティ２４とが組み合わされ、下型１１と上型１２との間のキャビティ部内に金属パイプ材料１４が配置密閉される。

【0061】

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各ノズル４４を前進させて金属パイプ材料１４の各端部１４ａに配置する。そして、ブロー成形金型１３を閉じると共に、第１高圧ガスＧ１をノズル４４に供給する。ノズル４４に供給された第１高圧ガスＧ１は、第１ガス流路４６ａを流通して金属パイプ材料１４の内部１４ｃに吹き込まれる。

【0062】

ここで、ノズル４４内において第１ガス流路４６ａと第２ガス流路４６ｂとは接続しているため、第１ガス流路４６ａを流通する第１高圧ガスＧ１の一部は、第２ガス流路４６ｂに分流する。第２ガス流路４６ｂに分流した第１高圧ガスＧ１は、第２高圧ガスＧ２として、第２ガス流路４６ｂを流通して溝部９９の外周側空間Ｓ１に流入する。第２高圧ガスＧ２が外周側空間Ｓ１に供給されることで、外周側空間Ｓ１の内圧が増大する。その結果、封止部材９７に対して内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって働く力が増大し、封止部材９７に対して内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に向かって働く力よりも大きくなりやすい。しかも、溝部９９は、外周側露出面積よりも内周側露出面積の方が小さくなるように形成されている。このため、封止部材９７に対して内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって働く力は、封止部材９７に対して内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に向かって働く力よりも一層大きくなりやすい。

【0063】

封止部材９７に対して内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって働く力が外周側に向かって働く力よりも大きくなると、封止部材９７は、金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧され、初期配置状態から弾性変形することにより相対突出量Ｈを増大する。そして、封止部材９７が金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆに対して全周にわたって当接することで、ノズル４４と金属パイプ材料１４とがシールされる。なお、このとき、封止部材９７は、初期配置状態から弾性変形することにより相対突出量Ｈを増大するように内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に移動することで、溝部９９の傾斜部９９ｃ，９９ｄに乗り上げて溝部幅Ｗの狭い領域に押し込まれた状態となっている。

【0064】

このようにノズル４４と金属パイプ材料１４とがシールされると同時に、加熱により軟化した金属パイプ材料１４が第１高圧ガスＧ１の内圧によりキャビティ部の形状に沿うように変形する（成形される）。金属パイプ材料１４は高温（９５０℃前後）に加熱されているので、金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給された第１高圧ガスＧ１は、熱膨張する。このとき、金属パイプ材料１４は加熱されることで軟化しているため、熱膨張した圧縮空気によって金属パイプ材料１４を容易に膨張させることができる。

【0065】

このとき、金属パイプ材料１４の内部１４ｃの内圧が高まることで、その反力を受けてノズル４４が金属パイプ材料１４から遠ざかる方向に押圧される。押圧力取得部４７は、ノズル４４が受ける押圧力を取得して、その情報を制御部７０に出力する。制御部７０は、入力された情報に基づく押圧力に応じた押付け力でノズル４４を金属パイプ材料１４に近づく方向に押し付けるように、進退機構４８を制御する。

【0066】

その後、金属パイプ材料１４の内部１４ｃへの第１高圧ガスＧ１の供給が停止し、同時に、溝部９９の外周側空間Ｓ１への第２高圧ガスＧ２の供給が停止する。その結果、内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって、外周側空間Ｓ１の内圧に起因して封止部材９７に働く力と、内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に向かって、内周側空間Ｓ２の内圧に起因して封止部材９７に働く力とが等しくなる。これにより、封止部材９７は、初期配置状態から相対突出量を増大する弾性変形の復元力により、相対突出量を低減して初期配置状態に戻る。なお、封止部材９７は、溝部９９の傾斜部９９ｃ，９９ｄに乗り上げて溝部幅Ｗの狭い領域に押し込まれた状態となっているため、傾斜部９９ｃ，９９ｄの傾斜面に沿って滑らかに且つ確実に初期配置状態に戻ることができる。

【0067】

ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料１４の外周面１４ｆ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、ソルバイト等）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、冷却媒体を例えばキャビティ２４内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。

【0068】

上述のように金属パイプ材料１４に対してブロー成形を行った後に冷却を行い、型開きを行うことにより、例えば略矩形筒状の本体部を有する金属パイプを得る。

【0069】

〈成形装置の作用効果〉
以上説明したように、成形装置１０によれば、ノズル４４の封止部材９７は、環状を呈し、金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆを包囲する包囲部９４の内周面９４ａに形成された環状の溝部９９に配置されている。封止部材９７は、作動部９８により発生する加圧力によって金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧され、その結果、初期配置状態から弾性変形することにより相対突出量Ｈを増大する。これにより、封止部材９７が、金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆに対して全周にわたって当接し、押し付けられることで、ノズル４４と金属パイプ材料１４とがシールされる。また、このとき、大きな押付け力でノズル４４を金属パイプ材料１４の端部１４ａに押し付ける必要がないため、金属パイプ材料１４が座屈しにくい。よって、この成形装置１０は、金属パイプ材料１４の座屈を抑制しつつノズル４４と金属パイプ材料１４とをシールすることができる。

【0070】

成形装置１０では、溝部９９は、包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１における一方の側面である第１側面９９ａ及び他方の側面である第２側面９９ｂを有し、封止部材９７は、第１側面９９ａ及び第２側面９９ｂのそれぞれと接するように配置され、包囲部９４に包囲される空間を、溝部のうち当該封止部材９７よりも内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側である外周側空間Ｓ１、及び、当該封止部材９７よりも内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側である内周側空間Ｓ２に隔て、作動部９８は、第２高圧ガスＧ２を外周側空間Ｓ１に供給する。これにより、第２高圧ガスＧ２が外周側空間Ｓ１に供給されることで、内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって、外周側空間Ｓ１の内圧に起因して封止部材９７に働く力を、内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に向かって、内周側空間Ｓ２の内圧に起因して封止部材９７に働く力よりも大きくすることが可能となる。これにより、成形装置１０は、封止部材９７を金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆに向かって加圧する加圧力を発生させることができる。

【0071】

成形装置１０では、溝部９９は、中心軸線Ｌから包囲部９４の内周面９４ａの径方向に見て封止部材９７が外周側空間Ｓ１に露出する面積である外周側露出面積よりも、中心軸線Ｌから内周面９４ａの径方向Ｄ２に見て封止部材９７が内周側空間Ｓ２に露出する面積である内周側露出面積の方が小さくなるように形成される。これにより、外周側空間Ｓ１の内圧を受ける外周側露出面積よりも内周側空間Ｓ２の内圧を受ける内周側露出面積の方が小さくなるように溝部が形成されることで、内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって、外周側空間Ｓ１の内圧に起因して封止部材９７に働く力を、内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に向かって、内周側空間Ｓ２の内圧に起因して封止部材９７に働く力よりも大きくすることが可能となる。これにより、成形装置１０は、封止部材９７を金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆに向かって加圧する加圧力を発生させることができる。

【0072】

成形装置１０では、第１側面９９ａ及び第２側面９９ｂは、中心軸線Ｌを含む断面において、第１側面９９ａと第２側面９９ｂとの間の中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１の距離が内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側から内周側に向かって縮小するように傾斜する傾斜部９９ｃ，９９ｄを有している。これにより、金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧する加圧力を受けて封止部材９７が包囲部９４の内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に向かって移動した場合、当該封止部材９７は内周面９４ａの径方向Ｄ２における外周側に向かって働く反力を傾斜部９９ｃ，９９ｄから受けることとなる。よって、成形装置１０は、ノズル４４と金属パイプ材料１４とのシールをより確実に解除することができる。

【0073】

成形装置１０では、ノズル４４は、共通の気体供給源６０から互いに同じ圧力の第１高圧ガスＧ１及び第２高圧ガスＧ２を供給される。これにより、加熱した金属パイプ材料１４を膨張させるための第１高圧ガスＧ１を供給するノズル４４が、封止部材９７を金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧するための第２高圧ガスＧ２を供給するノズル４４を兼ねる。よって、成形装置１０は、第２高圧ガスＧ２を供給する新たなノズル４４を設ける必要がないため、装置構成の複雑化を抑制することができる。

【0074】

成形装置１０は、金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給された第１高圧ガスＧ１によりノズル４４が金属パイプ材料１４の延在方向に沿って金属パイプ材料１４から遠ざかる方向に押圧される押圧力を取得する押圧力取得部４７と、ノズル４４を金属パイプ材料１４の延在方向に沿って進退させる進退機構４８と、進退機構４８を制御する制御部７０と、を備え、制御部７０は、押圧力取得部４７により取得された押圧力に応じた押付け力でノズル４４を金属パイプ材料１４に近づく方向に押し付けるように進退機構４８を制御する。金属パイプ材料１４の内部１４ｃに第１高圧ガスＧ１が供給されるにつれて、供給された第１高圧ガスＧ１によりノズル４４が金属パイプ材料１４から遠ざかる方向に押圧される押圧力が増大する。このとき、押圧力取得部４７により押圧力が取得され、取得された押圧力に応じた押付け力で、進退機構４８によりノズル４４が金属パイプ材料１４に近づく方向に押し付けられる。これにより、ノズル４４が金属パイプ材料１４の延在方向に沿って移動することが抑制されるため、成形装置１０では、より確実にノズル４４と金属パイプ材料１４とのシールを維持することができる。

【0075】

上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

【0076】

例えば、封止部材９７は、初期配置状態において、溝部９９の内周面９４ａよりも当該内周面９４ａの径方向Ｄ２における内周側に突出していてもよい（すなわち、溝部９９からはみ出していてもよい）。また、封止部材９７は、初期配置状態において、金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに接していてもよい。

【0077】

また、封止部材９７は、弾性変形可能でなくてもよい。例えば、封止部材９７は、第２高圧ガスＧ２の圧力では略変形しない剛性を有していてもよい。この場合であっても、作動部９８により封止部材９７が弾性変形せずに金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに押し付けられることで、ノズル４４と金属パイプ材料１４とをシールすることができる。

【0078】

また、金属パイプ材料１４の端部１４ａの開口１４ｂを介して金属パイプ材料１４の内部１４ｃに供給される流体（第１流体）は、気体でなくてもよく、例えば液体であってもよい。同様に、外周側空間Ｓ１に供給される流体（第２流体）は、気体でなくてもよく、例えば流体であってもよい。

【0079】

また、第２ガス流路４６ｂの形状及び位置は特に限定されない。例えば、第２ガス流路４６ｂは、基体部９２を通らずに、包囲部９４のみを通るように形成されていてもよい。第２ガス流路４６ｂは、溝部９９の外周側空間Ｓ１から、包囲部９４の径方向Ｄ２における外周側において、径方向Ｄ２に沿って形成されていてもよい。

【0080】

第２ガス流路４６ｂは、第１ガス流路４６ａから分岐していなくてもよい。すなわち、第２ガス流路４６ｂを流通する第２高圧ガスＧ２は、第１ガス流路４６ａを流通する第１高圧ガスＧ１から分流した気体でなくてもよい。この場合、成形装置１０は、第１高圧ガスＧ１を供給する気体供給源６０のほかに、第２高圧ガスＧ２を供給する気体供給源を更に備えていてもよい。換言すれば、ノズル４４は、共通の気体供給源６０から互いに同じ圧力の第１高圧ガスＧ１及び第２高圧ガスＧ２を供給されなくてもよい。

【0081】

また、第２高圧ガスＧ２の圧力は、第１高圧ガスＧ１の圧力よりも高くてもよい。これによれば、第１高圧ガスＧ１が供給される内周側空間Ｓ２の内圧よりも、第２高圧ガスＧ２が供給される外周側空間Ｓ１の内圧の方が高くなる。これにより、成形装置１０は、封止部材９７を金属パイプ材料１４の端部１４ａの外周面１４ｆに向かって加圧する加圧力をより確実に発生させることができる。

【0082】

このような構成を実現するために、例えば、成形装置１０は、第１高圧ガスＧ１を供給する気体供給源６０のほかに、第２高圧ガスＧ２を供給する気体供給源（流体供給源）を更に備えていてもよい。つまり、ノズル４４は、別個の気体供給源（流体供給源）から、第１高圧ガスＧ１及び第２高圧ガスＧ２をそれぞれ供給されてもよい。これによれば、成形装置１０は、第１高圧ガスＧ１の圧力及び第２高圧ガスＧ２の圧力をそれぞれ好適に調節することが可能となる。或いは、成形装置１０は、共通の気体供給源６０からノズル４４に第１高圧ガスＧ１及び第２高圧ガスＧ２を供給するまでの供給ライン上で、第２高圧ガスＧ２の圧力が第１高圧ガスＧ１の圧力よりも高くなるように圧力調整を行ってもよい。

【0083】

また、作動部９８は、封止部材９７を金属パイプ材料１４の外周面１４ｆに向かって加圧することができればよく、第２高圧ガスＧ２を外周側空間Ｓ１に供給する第２ガス流路４６ｂとは異なる構成であってもよい。この場合、封止部材９７は必ずしも第１側面９９ａ及び第２側面９９ｂのそれぞれと接するように配置されていなくてもよく、また、溝部９９は外周側露出面積よりも内周側露出面積の方が小さくなるように形成されていなくてもよい。

【0084】

また、成形装置１０では、溝部９９の第１側面９９ａは傾斜部９９ｃを有する一方で、溝部９９の第２側面９９ｂは傾斜部９９ｄを有していなくてもよい。或いは、成形装置１０では、溝部９９の第１側面９９ａは傾斜部９９ｃを有していない一方で、溝部９９の第２側面９９ｂは傾斜部９９ｄを有していてもよい。或いは、成形装置１０では、溝部９９の第１側面９９ａは傾斜部９９ｃを有しておらず、且つ、溝部９９の第２側面９９ｂは傾斜部９９ｄを有していていなくてもよい。

【0085】

また、制御部７０は、押圧力取得部４７により取得された押圧力に応じた押付け力でノズル４４を金属パイプ材料１４に近づく方向に押し付けるように進退機構４８を制御しなくてもよく、この場合、成形装置１０は、押圧力取得部４７を備えていなくてもよい。

【0086】

また、封止部材９７は、初期配置状態において、溝部９９の内面のうち包囲部９４の径方向Ｄ２における外周側の外周側内面９９ｅと接するように配置されていてもよい（図３参照）。この場合、封止部材９７は、外周側空間Ｓ１を当該封止部材９７よりも包囲部９４の内周面９４ａの中心軸線Ｌに沿った方向Ｄ１における一方側と他方側とに隔てることとなる。このとき、第２高圧ガスＧ２が、封止部材９７により隔てられた外周側空間Ｓ１の一方側及び他方側の両方に供給されるようにするため、溝部９９には、外周側空間Ｓ１の一方側及び他方側を接続する連絡流路が形成されていてもよい。連絡通路は、例えば、溝部９９の外周側内面９９ｅの一部に溝状又は貫通孔状に形成されていてもよい。

【符号の説明】

【0087】

１０…成形装置、１４…金属パイプ材料、１４ａ…端部、１４ｂ…開口、１４ｃ…内部、１４ｆ…外周面、４４…ノズル、４７…押圧力取得部、４８…進退機構、６０…気体供給源（流体供給源）、７０…制御部、９４…包囲部、９４ａ…内周面、９７…封止部材、９８…作動部、９９…溝部、９９ａ…第１側面、９９ｂ…第２側面、９９ｃ，９９ｄ…傾斜部、Ｇ１…第１高圧ガス（第１流体）、Ｇ２…第２高圧ガス（第２流体）、Ｌ…中心軸線、Ｓ１…外周側空間、Ｓ２…内周側空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】