JP7640522B2 - 成形システム、及び成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形システム、及び成形方法に関する。

従来、成形システムとして、特許文献１に記載されたものが知られている。この成形システムは、金属材料を加熱する加熱部と、加熱された金属材料を成形する成形金型と、を有する。成形装置は、加熱された金属材料に成形金型の成形面を接触させることで、金属材料の形状を成形面に対応する形状とする。

特開２００９－２２０１４１号公報

ここで、上述の特許文献１に記載の成形システムは、加熱された金属材料を成形金型によって成形する。従って、成形品の表面には、スケール（酸化スケール）が発生する。従って、成形品の表面のスケールを好適に除去することが求められる。また、成形金型から取り出された成形品は、高温状態である。当該高温状態のままで加工を行った場合、温度低下時に冷却収縮の影響で、加工精度が低下してしまう。そのため、加工前に成形品の冷却効率を向上することが求められる。これに対し、スケールの除去のための別途の装置、及び冷却のための別途の装置を設けることで、各処理を個別に行うことが可能である。しかし、この場合、必要な装置、及び設備が増加してしまうという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、必要な装置、及び設備の増加を抑制しながら、成形品のスケールを好適に除去し、且つ、成形品の加工前の冷却効率を向上することができる成形システム、及び成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係る成形システムは、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置と、成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に前記成形品を冷却する第１のスケール除去部と、第１のスケール除去部でスケールが除去されると共に冷却された成形品を加工する加工部と、を備える。

成形システムは、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置を備える。加熱された金属材料が用いられるため、成形装置で成形された成形品には、酸化によるスケールが発生する場合がある。これに対し、成形システムは、成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に成形品を冷却する第１のスケール除去部を備える。従って、第１のスケール除去部が、成形品からスケールを除去することができる。ここで、加工部は、第１のスケール除去部でスケールが除去されると共に冷却された成形品を加工する。すなわち、第１のスケール除去部は、加工部での加工が行われる前段階で、成形品からスケールを除去する。第１のスケール除去部は、スケールを除去することに伴って、成形品を同時に冷却することができる。従って、第１のスケール除去部は、加工前に成形品の冷却効率を向上することができる。更に、成形システムは、第１のスケール除去部がスケールの除去と冷却をまとめて行うことができるので、必要な装置、及び設備を少なくすることができる。以上より、必要な装置、及び設備の増加を抑制しながら、成形品のスケールを好適に除去し、且つ、成形品の加工前の冷却効率を向上することができる。

成形装置は、金属材料としての金属パイプ材料に流体を供給する流体供給部と、膨張した金属パイプ材料を成形面に接触させることで成形品を成形する成形金型と、を備えてよい。このような成形装置は、いわゆるＳＴＡＦ成形を行う装置である。当該ＳＴＡＦ成形直後の成形品は高温状態となり、且つ、スケールが発生する場合があるが、第１のスケール除去部が、成形品からスケールを好適に除去し、成形品を冷却することができる。

成形システムは、加工部で加工された成形品からスケールを除去する第２のスケール除去部を更に備えてよい。例えば、成形品の中に、第１のスケール除去部でスケールを除去し切れなかった箇所があった場合、第２のスケール除去部が当該箇所のスケールを除去することができる。

第１のスケール除去部及び第２のスケール除去部は、共通の装置によって構成されてよい。この場合、成形システムの装置の数を減らすことができる。

本発明に係る成形方法は、加熱された金属材料を成形金型で成形する成形工程と、成形金型から取り外された成形品からスケールを除去すると共に成形品を冷却するスケール除去工程と、スケール除去工程でスケールが除去されと共に冷却された成形品を加工する加工工程と、を備える。

この成形方法によれば、上述の成形システムと同趣旨の作用・効果を得ることができる。

本発明によれば、成形品のスケールを好適に除去し、且つ、成形品の加工前に冷却を行うことができる成形システム、及び成形方法を提供することができる。

第１実施形態に係る成形システムの構成を示す概略構成図である。 本実施形態に係る成形システムで用いられている成形装置１の概略図である。 ブロー成形時における金属パイプ材料及び成形金型の状態を示す拡大断面図である。 レーザー加工装置によるレーザー加工の様子を示す斜視図である。 ブラスト装置によるブラストの様子を示す概念図である。 第１実施形態に係る成形方法を示す工程図である。 第２実施形態に係る成形システムの構成を示す概略構成図である。 変形例に係る成形装置の概略図である。 （ａ）（ｂ）は気体供給用のノズル周辺の構造の一例を示す図である。

以下、本発明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。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る成形システム１００の構成を示す概略構成図である。図１に示すように、成形システム１００は、成形装置１と、ブラスト装置５０（第１のスケール除去部）と、レーザー加工装置７０（加工部）と、を備える。

成形装置１は、加熱された金属材料を成形金型で成形する装置である。本実施形態では、成形装置１として、加熱された金属パイプ材料に流体を供給して成形金型の成形面に接触させることで成形及び焼き入れを行うＳＴＡＦ成形装置が採用されている。この成形装置１の詳細な構成について、図２を参照して説明する。

図２は、本実施形態に係る成形システム１００で用いられている成形装置１の概略図である。図２に示すように、成形装置１は、ブロー成形によって中空形状を有する金属パイプを成形する装置である。本実施形態では、成形装置１は、水平面上に設置される。成形装置１は、成形金型２と、駆動機構３と、保持部４と、加熱部５と、流体供給部６と、冷却部７と、制御部８と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプ材料４０（金属材料）は、成形装置１での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料４０は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料４０が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向」と称する場合がある。

成形金型２は、金属パイプ材料４０から金属パイプ１４０を成形する型であり、上下方向に互いに対向する下側の金型１１及び上側の金型１２を備える。下側の金型１１及び上側の金型１２は、鋼鉄製ブロックで構成される。下側の金型１１及び上側の金型１２のそれぞれには、金属パイプ材料４０が収容される凹部が設けられる。下側の金型１１と上側の金型１２は、互いに密接した状態（型閉状態）で、各々の凹部が金属パイプ材料を成形すべき目標形状の空間を形成する。従って、各々の凹部の表面が成形金型２の成形面となる。下側の金型１１は、ダイホルダ等を介して基台１３に固定される。上側の金型１２は、ダイホルダ等を介して駆動機構３のスライドに固定される。

駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２の少なくとも一方を移動させる機構である。図２では、駆動機構３は、上側の金型１２のみを移動させる構成を有する。駆動機構３は、下側の金型１１及び上側の金型１２同士が合わさるように上側の金型１２を移動させるスライド２１と、上記スライド２１を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ２２と、スライド２１を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ２３と、メインシリンダ２３に駆動力を付与する駆動源２４と、を備えている。

保持部４は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に配置される金属パイプ材料４０を保持する機構である。保持部４は、成形金型２の長手方向における一端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、成形金型２の長手方向における他端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、を備える。長手方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７は、金属パイプ材料４０の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料４０を保持する。なお、下側電極２６の上面及び上側電極２７の下面には、金属パイプ材料４０の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。下側電極２６及び上側電極２７には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。

加熱部５は、金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、金属パイプ材料４０へ通電することで当該金属パイプ材料４０を加熱する機構である。加熱部５は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間にて、下側の金型１１及び上側の金型１２から金属パイプ材料４０が離間した状態にて、当該金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、上述の長手方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７と、これらの電極２６，２７を介して金属パイプ材料４０へ電流を流す電源２８と、を備える。なお、加熱部は、成形装置１の前工程に配置し、外部で加熱をするものであっても良い。

流体供給部６は、下側の金型１１及び上側の金型１２の間に保持された金属パイプ材料４０内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部６は、加熱部５で加熱されることで高温状態となった金属パイプ材料４０に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料４０を膨張させる。流体供給部６は、成形金型２の長手方向の両端側に設けられる。流体供給部６は、金属パイプ材料４０の端部の開口部から当該金属パイプ材料４０の内部へ流体を供給するノズル３１と、ノズル３１を金属パイプ材料４０の開口部に対して進退移動させる駆動機構３２と、ノズル３１を介して金属パイプ材料４０内へ高圧の流体を供給する供給源３３と、を備える。駆動機構３２は、流体供給時及び排気時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部にシール性を確保した状態で密着させ、その他の時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部から離間させる。なお、流体供給部６は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。また、流体供給部６は、金属パイプ材料４０を上下方向へ移動する機構を有する保持部４とともに、加熱部５を含めて同一装置としても良い。

冷却部７は、成形金型２を冷却する機構である。冷却部７は、成形金型２を冷却することで、膨張した金属パイプ材料４０が成形金型２の成形面と接触したときに、金属パイプ材料４０を急速に冷却することができる。冷却部７は、下側の金型１１及び上側の金型１２の内部に形成された流路３６と、流路３６へ冷却水を供給して循環させる水循環機構３７と、を備える。

制御部８は、成形装置１全体を制御する装置である。制御部８は、駆動機構３、保持部４、加熱部５、流体供給部６、及び冷却部７を制御する。制御部８は、金属パイプ材料４０を成形金型２で成形する動作を繰り返し行う。

具体的に、制御部８は、例えば、ロボットアーム等の搬送装置からの搬送タイミングを制御して、開いた状態の下側の金型１１及び上側の金型１２の間に金属パイプ材料４０を配置する。あるいは、制御部８は、作業者が手動で下側の金型１１及び上側の金型１２の間に金属パイプ材料４０を配置してよい。また、制御部８は、長手方向の両側の下側電極２６で金属パイプ材料４０を支持し、その後に上側電極２７を降ろして当該金属パイプ材料４０を挟むように、保持部４のアクチュエータ等を制御する。また、制御部８は、加熱部５を制御して、金属パイプ材料４０を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料４０に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料４０自身の電気抵抗により、金属パイプ材料４０自体がジュール熱によって発熱する。

制御部８は、駆動機構３を制御して上側の金型１２を降ろして下側の金型１１に近接させ、成形金型２の型閉を行う。その一方、制御部８は、流体供給部６を制御して、ノズル３１で金属パイプ材料４０の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料４０が膨張して成形金型２の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料４０は、成形金型２の成形面の形状に沿うように成形される。なお、フランジ付きの金属パイプを形成する場合、下側の金型１１と上側の金型１２との間の隙間に金属パイプ材料４０の一部を進入させた後、更に型閉を行って、当該進入部を押しつぶしてフランジ部とする。金属パイプ材料４０が成形面に接触すると、冷却部７で冷却された成形金型２で急冷されることによって、金属パイプ材料４０の焼き入れが実施される。

図３を参照して、成形装置１の成形の手順について説明する。図３（ａ）に示すように、制御部８は、成形金型２を型閉すると共に、流体供給部６で金属パイプ材料４０に流体を供給することで、ブロー成形を行う（一次ブロー）。一次ブローでは、制御部８は、メインキャビティ部ＭＣでパイプ部４３を成形すると共に、フランジ部４４に対応する部分をサブキャビティ部ＳＣへ進入させる。そして、図３（ｂ）に示すように、制御部８は、成形金型２を更に型閉することで、サブキャビティ部ＳＣに進入した部分を更に潰すことで、フランジ部４４を成形する。次に、制御部８は、上側の金型１２を上昇させて金属パイプ材料４０から離間させることで、型開を行う。これにより、成形品４１が成形される。

図４（ａ）を参照して、成形品４１について説明する。成形品４１は、パイプ部４３及びフランジ部４４を有する成形本体部４５と、長手方向の両端側の被保持部４６と、成形本体部４５と被保持部４６との間の徐変部４７と、を備える。成形本体部４５は、レーザー加工がなされることによって最終的な製品となる部分である。パイプ部４３は中空の部分である。フランジ部４４は、金属パイプ材料４０の一部を押しつぶすことによってパイプ部４３から突出する、板状部分である。被保持部４６は、電極２６，２７に保持される円筒状の部分である。被保持部４６には、ノズル３１が挿入される。徐変部４７は、被保持部４６の形状から、成形本体部４５の形状へ変化する移行部分である。

図１に戻り、成形装置１で成形された成形品４１は、ブラスト装置５０へ供給される。成形品４１は、成形装置１で成形されたものから順次、ブラスト装置５０に供給されてよい。あるいは、集積場所にある程度の数量の成形品４１が集積された後に、まとめてブラスト装置５０へ供給されてもよい。

ブラスト装置５０は、成形装置１の成形金型２から取り外された成形品４１からスケールを除去する装置である。スケールとは、成形装置１において金属パイプ材料４０を加熱することによって、材料の表面に形成された酸化被膜である。ブラスト装置５０は、成形品４１の表面に粒子を噴射する。ブラスト装置５０は、粒子を衝突させることによる衝撃によって成形品４１の表面からスケールを除去する。

また、ブラスト装置５０は、粒子の噴射に伴って成形品４１に対して送風も行うこととなる。ここで、成形装置１では、金属パイプ材料４０を加熱して膨張させている。従って、成形装置１の成形金型２から取り出された成形品４１は、常温で長時間放置することで自然冷却を行わない限り、常温よりも温度が高い状態にある。そのため、ブラスト装置５０は、成形品４１を積極的に冷却する冷却手段としても機能する。なお、積極的な冷却とは、成形品４１に対する積極的な処理を行うことで、常温で放置するよりも高い冷却能力で、成形品４１を冷却することである。

図５（ａ）は、本実施形態のブラスト装置５０を示す概略図である。本実施形態に係るブラスト装置５０は、成形品４１の外周面のスケールを除去する。その一方、ブラスト装置５０は、成形品４１の内部に粒子を残存させないように、内周面には粒子を噴射しない。例えば図４に示すように、成形品４１は、金属パイプ材料４０の一部を押しつぶすことによってフランジ部４４を有する。成形品４１の内部空間において、このようなフランジ部４４には粒子が残存し易い。従って、ブラスト装置５０は、成形品４１の外周面にだけ粒子を噴射する。

図５（ａ）に示すように、ブラスト装置５０は、設置部５１と、ノズル５２と、遮蔽壁５３と、を有する。設置部５１は、成形品４１をノズル５２と対向する位置に設置する部分である。設置部５１は、図示されない支持部を有しており、当該支持部で成形品４１を支持する。これにより、成形品４１は、ブラストに適した位置、及び姿勢で、設置部５１に設置される。設置部５１は、成形品４１を吊り下げて、上下方向に延びるような姿勢で設置する。ノズル５２は、成形品４１に粒子５５を照射する部材である。粒子としては、例えば、砂、プラスチック、ドライアイス、鉄片などの材料が採用される。ノズル５２は、設置部５１に設置された成形品４１の周囲に配置される。ノズル５２は、噴射口が成形品４１の外周面へ向くように配置される。これにより、ノズル５２は、成形品４１の外周面に粒子５５を噴射することができる。

遮蔽壁５３は、粒子５５を遮蔽する壁体である。遮蔽壁５３は、設置部５１及びノズル５２の周囲を取り囲むように配置される。これにより、遮蔽壁５３は、ブラスト装置５０の周囲に粒子５５が飛散することを防止することができる。すなわち、遮蔽壁５３は、粒子５５が成形装置１やレーザー加工装置７０へ飛散することを防止することができる。なお、遮蔽壁５３に加えて、ブラスト装置５０と成形装置１との間の空間を仕切る壁部、及びブラスト装置５０とレーザー加工装置７０との間の空間を仕切る壁部が設けられてもよい。

図１に戻り、ブラスト装置５０でスケールが除去された成形品４１は、レーザー加工装置７０へ供給される。成形品４１は、ブラスト装置５０でスケールが除去されたものから順次、レーザー加工装置７０へ供給されてよい。あるいは、集積場所にある程度の数量の成形品４１が集積された後に、まとめてレーザー加工装置７０へ供給されてもよい。成形品４１を集積させた場合、自然放熱による冷却効果により、レーザー加工前に成形品４１の温度を下げておくことができる。

レーザー加工装置７０は、ブラスト装置５０でスケールが除去された成形品４１をレーザーで加工する装置である。レーザー加工装置７０は、レーザーを成形品４１に照射することで、切断、穴あけ、切欠き形成などの加工を行う。

図４は、レーザー加工装置７０によるレーザー加工の様子を示す斜視図である。図４（ａ）に示すように、レーザー加工装置７０は、設置部７１と、レーザーヘッド７２と、を備える。設置部７１は、成形品４１をレーザーヘッド７２と対向する位置に設置する部分である。設置部７１は、図示されない支持部を有しており、当該支持部で成形品４１を支持する。これにより、成形品４１は、レーザー加工に適した位置、及び姿勢で、設置部５１に設置される。レーザーヘッド７２は、成形品４１にレーザーを照射することによって、成形品４１を加工する部分である。

レーザーヘッド７２は、成形本体部４５の両端部付近を切断することで、図４（ｂ）に示すように、徐変部４７及び被保持部４６を成形本体部４５から除去する。また、レーザーヘッド７２は、成形本体部４５の所定の位置に穴４９を形成する。

次に、図６を参照して、本実施形態に係る成形方法について説明する。図６は、本実施形態に係る成形方法を示す工程図である。図６に示すように、成形方法は、成形工程Ｓ１０と、ブラスト工程Ｓ２０（スケール除去工程）と、レーザー加工工程Ｓ３０（加工工程）と、を備える。成形工程Ｓ１０は、加熱された金属パイプ材料４０を成形金型２で成形する工程である。成形工程Ｓ１０では、図２に示す成形装置１を用いて成形品４１の成形が行われる。ブラスト工程Ｓ２０は、成形金型２から取り外された成形品４１からスケールを除去すると共に成形品４１を冷却する工程である。ブラスト工程Ｓ２０では、図５（ａ）に示すブラスト装置５０がブラスト処理を行うことにより、成形品４１からスケールを除去する。レーザー加工工程Ｓ３０は、ブラスト工程Ｓ２０でスケールが除去されると共に冷却された成形品４１を加工する工程である。レーザー加工工程Ｓ３０では、図４に示すレーザー加工装置７０が成形品４１の加工を行う。

次に、本実施形態に係る成形システム１００及び成形方法の作用・効果について説明する。

成形システム１００は、加熱された金属パイプ材料４０を成形金型２で成形する成形装置１を備える。加熱された金属パイプ材料４０が用いられるため、成形装置１で成形された成形品４１には、酸化によるスケールが発生する場合がある。これに対し、成形システム１００は、成形金型２から取り外された成形品４１からスケールを除去すると共に成形品４１を冷却するブラスト装置５０を備える。従って、ブラスト装置５０が、成形品４１からスケールを除去することができる。ここで、レーザー加工装置７０は、ブラスト装置５０でスケールが除去されると共に冷却された成形品４１を加工する。すなわち、ブラスト装置５０は、レーザー加工装置７０での加工が行われる前段階で、成形品４１からスケールを除去する。ブラスト装置５０は、スケールを除去することに伴って、成形品４１を同時に冷却することができる。従って、ブラスト装置５０は、加工前に成形品４１の冷却効率を向上することができる。更に、成形システム１００は、ブラスト装置５０がスケールの除去と冷却をまとめて行うことができるので、必要な装置、及び設備を少なくすることができる。以上より、必要な装置、及び設備の増加を抑制しながら、成形品４１のスケールを好適に除去し、且つ、成形品４１の加工前の冷却効率を向上することができる。

成形装置１は、金属材料としての金属パイプ材料４０に流体を供給する流体供給部６と、膨張した金属パイプ材料４０を成形面に接触させることで成形品４１を成形する成形金型２と、を備えてよい。このような成形装置１は、いわゆるＳＴＡＦ成形を行う装置である。当該ＳＴＡＦ成形直後の成形品４１は高温状態となり、且つ、スケールが発生する場合があるが、ブラスト装置５０が、成形品４１からスケールを好適に除去し、成形品４１を冷却することができる。

本実施形態に係る成形システム１００の作用・効果についてより詳細に説明する。ＳＴＡＦ成形によって成形された成形品４１は、他部品と溶接される場合があり、防錆処理（ＥＤ塗装）が行われる場合があるため、少なくとも外周面からはスケールを除去する必要がある。また、成形品４１は、不要な部分を除去するために切断加工されたり、穴あけや切欠きなどを形成するための加工がなされる。ここで、穴あけ加工がなされた後の成形品４１の外周面に対してブラストを行うと、当該穴から粒子が入り込む。その場合、フランジ部４４のＲ部に粒子が入り込む可能性がある。このような箇所に入り込んだ粒子は、エアブローなどを行っても除去し難い場合がある。

これに対し、成形システム１００では、レーザー加工の前段階で、ブラスト装置５０がブラストを行うため、穴あけ加工によって形成される穴から粒子が入り込むことを回避できる。なお、本実施形態は、成形品４１の内周面のスケールを除去しなくとも良い場合に有効である。

成形システム１００は、ブラストによって冷却効果を得ることができる。例えば、レーザー加工前に冷却工程を実行する場合であっても、ブラストによる冷却効果により、冷却工程の時間を短縮することができる。

［第２実施形態］
次に、図７を参照して、第２実施形態に係る成形システム２００について説明する。図７に示すように、成形システム２００は、レーザー加工装置７０の前段に配置される第１ブラスト装置５０に加え、レーザー加工装置７０で加工された成形品４１からスケールを除去する第２ブラスト装置８０（第２のスケール除去部）を備える。

第２ブラスト装置８０は、図５（ｂ）に示すように、成形品４１の内周面にブラストホース５６から粒子５５を噴射する。ブラストホース５６は、成形品４１の内部に挿入されて、当該内部にて内周面に向けて粒子を噴出する。このとき、ブラストホース５６は、粒子５５としてドライアイスを噴射してよい。ドライアイスは、固形物として成形品４１の内周面に衝突してスケールを除去するが、時間の経過と共に気体となって消滅する。従って、粒子５５がフランジ部４４に残存することを抑制できる。

なお、レーザー加工装置７０が加工を行う場合、成形品４１の内周面にドロスが付着したり、バリが内周側に出る場合がある。第２ブラスト装置８０は、レーザー加工後にブラストを行うことで、これらのドロスやバリも除去することができる。

以上より、成形システム２００は、レーザー加工装置７０で加工された成形品４１からスケールを除去する第２ブラスト装置８０を更に備える。第１ブラスト装置５０は成形品４１の内周面のスケールを除去し切れないが、第２ブラスト装置８０は、当該箇所のスケールを除去することができる。

ここで、第１ブラスト装置５０及び第２ブラスト装置８０は、共通の装置によって構成されてよい。例えば、図５（ａ）のブラスト装置５０に対して、図５（ｂ）のブラストホース５６を追加してよい。このようなブラスト装置は、１回目のブラスト工程ではノズル５２から成形品４１の外周面にブラストを行い、二回目のブラスト工程ではブラストホース５６から成形品４１の内周面にブラストを行う。以上より、成形システム２００の装置の数を減らすことができる。

［第３実施形態］
第３実施形態に係る成形システムは、システム構成としては第１実施形態に係る成形システム１００と同様である。第３実施形態に係る成形システムは、レーザー加工装置７０の前段のブラスト装置が、ドライアイスの粒子でブラストを行う。上述のように、ドライアイスはスケールを除去した後は、気体となって消滅する。従って、ブラスト装置は、成形品４１の外周面及び内周面に対して同時にドライアイスを噴射する。また、ブラスト装置が、レーザー加工前にドライアイスでブラストを行う場合、砂などの砥粒によるブラストよりも高い冷却効果を得ることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

上述の実施形態では、スケール除去部として、ブラスト装置が例示されていた。しかし、スケール除去部はスケールを除去できるものであればどのような装置が採用されてもよい。例えば、流体を成形品に噴射したり、超音波洗浄によりスケールを除去するものが採用されてもよい。このようなスケール除去部も、冷却効果を奏する。

例えば、成形装置としてＳＴＡＦ成形を行うものを例示したが、加熱した金属材料を用いる成形方法であれば、特に限定されない。例えばホットスタンプによる成形方法が採用されてもよい。従って、金属材料も必ずしも金属パイプ材料である必要はなく板材や柱材であってもよい。

加工部は、レーザー加工装置に限定されず、他の加工方法による装置が採用されてもよい。

成形装置１は、図２に示すような構成に限定されない、例えば、成形装置１として、図８に示すような構成が採用されてよい。図８に示す成形装置１では、図９に示すような加熱膨張ユニット１５０が採用されてよい。図９（ａ）は、保持部４、加熱部５、及び流体供給部６の構成要素をユニット化した加熱膨張ユニット１５０を示す概略側面図である。図９（ｂ）は、ノズル３１が金属パイプ材料４０をシールした時の様子を示す断面図である。

図９（ａ）に示すように、加熱膨張ユニット１５０は、上述の下側電極２６及び上側電極２７と、各電極２６，２７を搭載した電極搭載ユニット１５１、上述のノズル３１及び駆動機構３２と、昇降ユニット１５２と、ユニットベース１５３と、を備える。電極搭載ユニット１５１は、昇降フレーム１５４と、電極フレーム１５６，１５７と、を備える。電極フレーム１５６，１５７は、各電極２６，２７を支持して移動させる駆動機構６０の一部として機能する。駆動機構３２は、ノズル３１を駆動させ、電極搭載ユニット１５１と共に昇降する。駆動機構３２は、ノズル３１を保持するピストン６１と、ピストンを駆動させるシリンダ６２とを備えている。昇降ユニット１５２は、ユニットベース１５３の上面に取り付けられる昇降フレームベース６４と、これらの昇降フレームベース６４によって、電極搭載ユニット１５１の昇降フレーム１５４に対して昇降動作を付与する昇降用アクチュエータ６６とを備えている。昇降フレームベース６４は、ユニットベース１５３に対する昇降フレーム１５４の昇降動作をガイドするガイド部６４ａ，６４ｂを有する。昇降ユニット１５２は、保持部４の駆動機構６０の一部として機能する。加熱膨張ユニット１５０は、上面の傾斜角度が異なる複数のユニットベース１５３を有し、これらを交換することにより、下側電極２６及び上側電極２７、ノズル３１、電極搭載ユニット１５１、駆動機構３２、昇降ユニット１５２の傾斜角度を一括的に変更調節することを可能としている。

ノズル３１は、金属パイプ材料４０の端部を挿入可能な円筒部材である。ノズル３１は、当該ノズル３１の中心線が基準線ＳＬ１と一致するように、駆動機構３２に支持されている。金属パイプ材料４０側のノズル３１の端部の供給口３１ａの内径は、膨張成形後の金属パイプ材料４０の外径に略一致している。この状態で、ノズル３１は、内部の流路６３から高圧の流体を金属パイプ材料４０に供給する。なお、高圧流体の一例としては、ガスなどが挙げられる。

１…成形装置、２…成形金型、４０…金属パイプ材料（金属材料）、４１…成形品、５０…ブラスト装置（第１のスケール除去部）、７０…レーザー加工装置（加工部）、８０…第２ブラスト装置（第２のスケール除去部）、１００…成形システム。

Claims (5)

1. 加熱された金属材料を成形金型で成形する成形装置と、
   前記成形金型から取り外された成形品から粒子を噴射することで、スケールを除去すると共に、少なくとも噴射に伴う送風により前記成形品を冷却する第１のスケール除去部と、
   前記第１のスケール除去部で前記スケールが除去されると共に冷却された前記成形品をレーザー加工するレーザー加工部と、を備え、
   前記成形品はフランジ付きの金属パイプであり、
   前記第１のスケール除去部は、前記フランジ付きの金属パイプの外周面に対してスケールを除去し、
   前記フランジ付きの金属パイプの内周面からはスケールを除去しない、成形システム。
2. 前記成形装置は、
   前記金属材料としての金属パイプ材料に流体を供給する流体供給部と、
   膨張した前記金属パイプ材料を成形面に接触させることで前記成形品を成形する前記成形金型と、を備える、請求項１に記載の成形システム。
3. 前記レーザー加工部で加工された前記成形品から前記スケールを除去する第２のスケール除去部を更に備える、請求項１又は２に記載の成形システム。
4. 一つの装置が、前記第１のスケール除去部及び前記第２のスケール除去部として機能する、請求項３に記載の成形システム。
5. 加熱された金属材料を成形金型で成形する成形工程と、
   前記成形金型から取り外された成形品から粒子を噴射することで、スケールを除去すると共に、少なくとも噴射に伴う送風により前記成形品を冷却するスケール除去工程と、
   前記スケール除去工程で前記スケールが除去されると共に冷却された前記成形品をレーザー加工するレーザー加工工程と、を備え、
   前記成形品はフランジ付きの金属パイプであり、
   前記スケール除去工程では、前記フランジ付きの金属パイプの外周面に対してスケールを除去し、
   前記フランジ付きの金属パイプの内周面からはスケールを除去しない、成形方法。

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