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WO2019171898A1 - 通電加熱装置 - Google Patents

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Publication number
WO2019171898A1
WO2019171898A1 PCT/JP2019/005138 JP2019005138W WO2019171898A1 WO 2019171898 A1 WO2019171898 A1 WO 2019171898A1 JP 2019005138 W JP2019005138 W JP 2019005138W WO 2019171898 A1 WO2019171898 A1 WO 2019171898A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resistance value
abnormality
electrodes
electrode
smoothing
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/005138
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
章博 井手
正之 石塚
雅之 雑賀
公宏 野際
紀条 上野
Original Assignee
住友重機械工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友重機械工業株式会社 filed Critical 住友重機械工業株式会社
Priority to CN201980009672.XA priority Critical patent/CN111727663B/zh
Priority to JP2020504882A priority patent/JP7183247B2/ja
Priority to DE112019001169.3T priority patent/DE112019001169T5/de
Priority to CA3091098A priority patent/CA3091098A1/en
Publication of WO2019171898A1 publication Critical patent/WO2019171898A1/ja
Priority to US17/006,380 priority patent/US12109603B2/en

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/40—Direct resistance heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/03—Electrodes

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to an electric heating apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a pair of molds, an electrode that can be electrically connected to a metal pipe material disposed between the pair of molds, and the electrode is a metal pipe material.
  • a forming apparatus is described that includes a power supply unit capable of energizing a metal pipe material via an electrode in an electrically connected state.
  • This forming apparatus is an energization heating apparatus that heats and molds a metal pipe material by Joule heat generated by energizing the metal pipe material.
  • an object of one embodiment of the present invention is to provide an energization heating apparatus that can detect an abnormality in an electrode and allow an operator to recognize the abnormality.
  • An energization heating apparatus is an energization heating apparatus that supplies electric power to a metal body and energizes and heats the metal body, and includes power supply that supplies electric power to at least two electrodes that are in contact with the metal body.
  • a warning part that warns that an abnormality has occurred in the current heating of the metal body, and an abnormality detection part that detects an abnormality of the electrode, and the abnormality detection part is a resistor that acquires a resistance value between the electrodes.
  • a value acquisition unit a smoothing unit that acquires a smoothed resistance value that is a value obtained by smoothing a resistance value during a plurality of current heating operations, and when the smoothed resistance value reaches a predetermined set value
  • An abnormality determination unit that determines that an abnormality has occurred and controls the warning unit to issue a warning that an abnormality has occurred in the electrode.
  • a smoothed resistance value that is a value obtained by smoothing the resistance value between the electrodes at the time of multiple electric heating is obtained.
  • the smoothing resistance value increases as energization heating is repeated and the degree of damage to the electrode surface increases.
  • the smoothing resistance value reaches a predetermined set value, it is determined that the electrode surface is damaged beyond the normal range, and a warning is given that an abnormality has occurred in the electrode. Therefore, it is possible to detect that an abnormality has occurred in the electrode and make the worker recognize it.
  • the smoothing resistance value may be a value obtained by moving and averaging the resistance values at the time of multiple energization heating. According to this, the smoothing resistance value can be set to a value that appropriately reflects the resistance value between the electrodes at the time of multiple energization heating. For this reason, when the smoothing resistance value reaches a predetermined set value, it can be more appropriately determined that the electrode surface is damaged beyond the normal range.
  • the electrode can be replaced with a new electrode, and when the smoothing resistance value reaches the set value, the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred in the electrode and issues a warning prompting replacement of the electrode. As such, the warning unit may be controlled. According to this, when it is detected that an abnormality has occurred in the electrode, it is possible to cause the operator to perform appropriate processing such as electrode replacement.
  • the smoothing resistance value may be a value obtained by smoothing the resistance value at the time of multiple energization heating after electrode replacement. According to this, when it is detected that an abnormality has occurred in a new electrode after replacement of the electrode, it is possible to cause the operator to perform appropriate processing such as replacement of the electrode.
  • the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred in the metal body when the resistance value reaches a value obtained by adding a predetermined allowable value to the smoothing resistance value, and warns that an abnormality has occurred in the metal body.
  • the warning unit may be controlled so that Here, when the resistance value is larger than a predetermined allowable value with respect to the smoothing resistance value, the metal body is more abnormal than the possibility that the electrode is abnormal (for example, the outer dimension of the metal body is outside the specified range). Etc.) is likely to occur. For this reason, when the resistance value reaches a value obtained by adding a predetermined allowable value to the smoothing resistance value, a warning is given that an abnormality has occurred in the metal body. Can be recognized.
  • an energization heating apparatus that can detect that an abnormality has occurred in an electrode and allow an operator to recognize it.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus as an electric heating apparatus.
  • a molding apparatus 10 for molding a metal pipe moves a blow molding die (mold) 13 including an upper die 12 and a lower die 11 and at least one of the upper die 12 and the lower die 11.
  • Drive mechanism 80, pipe holding mechanism 30 holding metal pipe material 14 disposed between upper mold 12 and lower mold 11, and metal pipe material 14 held by pipe holding mechanism 30 are energized.
  • a heating mechanism 50 Heated by a heating mechanism 50, a gas supply unit 60 for supplying high-pressure gas (gas) into the heated metal pipe material 14 held between the upper mold 12 and the lower mold 11, and held by the pipe holding mechanism 30
  • a warning device (warning unit) 71 that gives a warning when an abnormality occurs in the electric heating, as well as driving the driving mechanism 80, driving the pipe holding mechanism 30, driving the heating mechanism 50, and the gas supply unit.
  • the control unit 70 controls the operation of the gas supply 60 and the operation of the warning device 71 and detects an abnormality during energization heating.
  • the lower mold 11 which is one of the blow molding dies 13 is fixed to the base 15.
  • the lower mold 11 is composed of a large steel block, and includes, for example, a rectangular cavity (concave portion) 16 on the upper surface thereof.
  • a cooling water passage 19 is formed in the lower mold 11 and is provided with a thermocouple 21 inserted from below at a substantially central position.
  • the thermocouple 21 is supported by a spring 22 so as to be movable up and down.
  • a space 11a is provided in the vicinity of the left and right ends (left and right ends in FIG. 1) of the lower mold 11, and electrodes 17 and 18 (lower portions), which will be described later, which are movable parts of the pipe holding mechanism 30, are provided in the space 11a.
  • Side electrodes) and the like are arranged so as to be movable up and down. Then, by placing the metal pipe material 14 on the lower electrodes 17 and 18, the lower electrodes 17 and 18 are in contact with the metal pipe material 14 disposed between the upper mold 12 and the lower mold 11. To do. Thus, the lower electrodes 17 and 18 are electrically connected to the metal pipe material 14. The lower electrodes 17 and 18 can be replaced with new lower electrodes 17 and 18.
  • An insulating material 91 for preventing energization is provided between the lower mold 11 and the lower electrode 17 and under the lower electrode 17, and between the lower mold 11 and the lower electrode 18 and under the lower electrode 18. Each is provided. Each insulating material 91 is fixed to an advance / retreat rod 95 which is a movable portion of an actuator (not shown) constituting the pipe holding mechanism 30. This actuator is for moving the lower electrodes 17, 18 and the like up and down, and the fixed portion of the actuator is held on the base 15 side together with the lower mold 11.
  • the upper mold 12 which is the other of the blow molding dies 13, is fixed to a slide 81 (described later) constituting the drive mechanism 80.
  • the upper mold 12 is composed of a large steel block, and has a cooling water passage 25 formed therein, and is provided with, for example, a rectangular cavity (recess) 24 on the lower surface thereof.
  • the cavity 24 is provided at a position facing the cavity 16 of the lower mold 11.
  • a space 12a is provided in the vicinity of the left and right ends (left and right ends in FIG. 1) of the upper mold 12 in the same manner as the lower mold 11, and a movable portion of the pipe holding mechanism 30 will be described later in the space 12a.
  • Electrodes 17 and 18 (upper electrodes) and the like are arranged so as to be movable up and down. Then, in a state where the metal pipe material 14 is placed on the lower electrodes 17 and 18, the upper electrodes 17 and 18 are arranged between the upper mold 12 and the lower mold 11 by moving downward. Contact the metal pipe material 14. Thereby, the upper electrodes 17 and 18 are electrically connected to the metal pipe material 14. The upper electrodes 17 and 18 can be replaced with new upper electrodes 17 and 18.
  • Insulating materials 101 for preventing energization are provided between the upper mold 12 and the upper electrode 17 and above the upper electrode 17, and between the upper mold 12 and the upper electrode 18 and above the upper electrode 18, respectively. Yes.
  • Each insulating material 101 is fixed to an advance / retreat rod 96 which is a movable portion of an actuator constituting the pipe holding mechanism 30. This actuator is for moving the upper electrodes 17, 18 and the like up and down, and the fixed portion of the actuator is held on the slide 81 side of the drive mechanism 80 together with the upper mold 12.
  • a semicircular arc-shaped groove 18a corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on each of the surfaces where the electrodes 18, 18 face each other (see FIG. 2).
  • the metal pipe material 14 can be placed so as to fit into the concave groove 18a.
  • a semicircular arc-shaped groove corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on the exposed surface where the insulating materials 91 and 101 face each other, like the groove 18a.
  • a tapered concave surface 18b is formed on the front surface of the electrode 18 (the surface in the outer direction of the mold).
  • the outer periphery of the right end portion of the metal pipe material 14 can be surrounded so as to be in close contact over the entire circumference. ing.
  • a semicircular arc-shaped groove 17a corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on each of the surfaces where the electrodes 17 and 17 face each other (see FIG. 2).
  • the metal pipe material 14 can be placed so as to fit into the concave groove 17a.
  • a semicircular arc-shaped groove corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material 14 is formed on the exposed surface where the insulating materials 91 and 101 face each other, like the groove 18a.
  • a tapered concave surface 17b is formed on the front surface of the electrode 17 (surface in the outer direction of the mold). Therefore, when the metal pipe material 14 is sandwiched from above and below by the left portion of the pipe holding mechanism 30, the outer periphery of the left end portion of the metal pipe material 14 can be surrounded so as to be in close contact over the entire circumference. ing.
  • the drive mechanism 80 includes a slide 81 that moves the upper mold 12 so that the upper mold 12 and the lower mold 11 are aligned with each other, and a shaft 82 that generates a driving force for moving the slide 81. And a connecting rod 83 for transmitting the driving force generated by the shaft 82 to the slide 81.
  • the shaft 82 extends in the left-right direction above the slide 81 and is rotatably supported.
  • An eccentric crank 82a that protrudes from the left and right ends and extends in the left-right direction at a position away from the axis. Have.
  • the eccentric crank 82 a and a rotating shaft 81 a provided in the upper part of the slide 81 and extending in the left-right direction are connected by a connecting rod 83.
  • the height of the eccentric crank 82a is changed by controlling the rotation of the shaft 82 by the control unit 70, and the change in the position of the eccentric crank 82a is transmitted to the slide 81 via the connecting rod 83.
  • the vertical movement of the slide 81 can be controlled.
  • the swinging (rotating motion) of the connecting rod 83 that occurs when the position change of the eccentric crank 82a is transmitted to the slide 81 is absorbed by the rotating shaft 81a.
  • the shaft 82 rotates or stops according to the driving of a motor or the like controlled by the control unit 70, for example.
  • the control unit 70 includes an abnormality detection unit 70A that detects an abnormality of the electrodes 17 and 18.
  • the abnormality detection unit 70A acquires a resistance value acquisition unit 70a that acquires the resistance value R between the electrodes 17 and 18, and a smoothed resistance value Ra that is a value obtained by smoothing the resistance value R during multiple energization heating.
  • a predetermined threshold value Rs it is determined that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18, and a warning is given that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18.
  • an abnormality determination unit 70c for controlling the warning device 71 (details will be described later).
  • the heating mechanism 50 includes a power supply unit 55, a bus bar 52 that electrically connects the power supply unit 55 and the electrodes 17 and 18, and a voltmeter 53 as a voltage measurement unit that measures a voltage between the electrodes 17 and 18. .
  • the power supply unit 55 includes a direct current power source and a switch, and can energize the metal pipe material 14 via the bus bar 52 and the electrodes 17 and 18 in a state where the electrodes 17 and 18 are electrically connected to the metal pipe material 14.
  • the bus bar 52 is connected to the lower electrodes 17 and 18, and the voltmeter 53 is connected to a position near the lower electrode 17 of the bus bar 52 and a position near the lower electrode 18 of the bus bar 52. It is connected to the.
  • the voltmeter 53 inputs the measured voltage value (information from (B) shown in FIG. 1) to the resistance value acquisition unit 70 a of the control unit 70.
  • the direct current output from the power supply unit 55 is transmitted by the bus bar 52 and input to the electrode 17.
  • the direct current passes through the metal pipe material 14 and is input to the electrode 18.
  • the direct current is transmitted by the bus bar 52 and input to the power supply unit 55.
  • the power supply unit 55 supplies power of about 10,000 A20V or more.
  • the resistance value acquisition unit 70 a acquires the current value of the direct current output from the power supply unit 55.
  • the resistance value acquisition unit 70 a acquires the resistance value R between the electrodes 17 and 18 based on the current value of the direct current output from the power supply unit 55 and the voltage value measured by the voltmeter 53.
  • the resistance value acquisition unit 70a acquires the resistance value R between the electrodes 17 and 18 each time the current heating is performed on the metal pipe material 14 (see FIG. 4).
  • the resistance value acquisition unit 70a outputs the acquired resistance value R to the smoothing unit 70b and the abnormality determination unit 70c of the control unit 70.
  • Each of the pair of gas supply mechanisms 40 includes a cylinder unit 42, a cylinder rod 43 that moves forward and backward in accordance with the operation of the cylinder unit 42, and a seal member 44 that is coupled to the tip of the cylinder rod 43 on the pipe holding mechanism 30 side.
  • the cylinder unit 42 is mounted and fixed on the block 41.
  • a tapered surface 45 is formed at the tip of the seal member 44 so as to be tapered, and is configured to fit the tapered concave surfaces 17b, 18b of the electrodes 17, 18 (see FIG. 2).
  • the seal member 44 extends from the cylinder unit 42 toward the tip, and as shown in detail in FIGS. 2A and 2B, a gas passage through which the high-pressure gas supplied from the gas supply unit 60 flows. 46 is provided.
  • the gas supply unit 60 includes a gas source 61, an accumulator 62 that stores the gas supplied by the gas source 61, a first tube 63 that extends from the accumulator 62 to the cylinder unit 42 of the gas supply mechanism 40, A pressure control valve 64 and a switching valve 65 provided in one tube 63; a second tube 67 extending from the accumulator 62 to a gas passage 46 formed in the seal member 44; The pressure control valve 68 and the check valve 69 are provided.
  • the pressure control valve 64 serves to supply the cylinder unit 42 with a gas having an operating pressure adapted to the pressing force of the seal member 44 against the metal pipe material 14.
  • the check valve 69 serves to prevent the high pressure gas from flowing back in the second tube 67.
  • the pressure control valve 68 provided in the second tube 67 serves to supply a gas having an operating pressure for expanding the metal pipe material 14 to the gas passage 46 of the seal member 44 under the control of the control unit 70. Fulfill.
  • the control unit 70 can supply a gas having a desired operating pressure into the metal pipe material 14 by controlling the pressure control valve 68 of the gas supply unit 60. Moreover, the control part 70 acquires temperature information from the thermocouple 21, and controls the drive mechanism 80 grade
  • the water circulation mechanism 72 includes a water tank 73 that stores water, a water pump 74 that pumps up and pressurizes the water stored in the water tank 73 and sends the water to the cooling water passage 19 of the lower mold 11 and the cooling water passage 25 of the upper mold 12. It consists of a pipe 75. Although omitted, a cooling tower for lowering the water temperature and a filter for purifying water may be interposed in the pipe 75.
  • a method for forming a metal pipe using the forming apparatus 10 will be described.
  • a cylindrical metal pipe material 14 of a hardenable steel type is prepared.
  • the metal pipe material 14 is placed (input) on the electrodes 17 and 18 provided on the lower mold 11 side using, for example, a robot arm or the like. Since the grooves 17a and 18a are formed in the electrodes 17 and 18, the metal pipe material 14 is positioned by the grooves 17a and 18a.
  • control unit 70 controls the drive mechanism 80 and the pipe holding mechanism 30 to cause the pipe holding mechanism 30 to hold the metal pipe material 14. Specifically, the upper die 12 and the upper electrodes 17 and 18 held on the slide 81 side by the driving mechanism 80 move to the lower die 11 side, and the upper electrode 17 and the upper electrode 17 included in the pipe holding mechanism 30 are moved. By actuating an actuator that allows the 18 and the like and the lower electrodes 17 and 18 to move forward and backward, the vicinity of both ends of the metal pipe material 14 is sandwiched by the pipe holding mechanism 30 from above and below.
  • This clamping is caused to closely adhere to the entire circumference of the metal pipe material 14 near both ends due to the presence of the concave grooves 17a and 18a formed in the electrodes 17 and 18 and the concave grooves formed in the insulating materials 91 and 101. It will be clamped in such a manner.
  • the end of the metal pipe material 14 on the electrode 18 side has a groove 18 a and a taper concave surface 18 b of the electrode 18 in the extending direction of the metal pipe material 14. It protrudes to the seal member 44 side from the boundary. Similarly, the end of the metal pipe material 14 on the electrode 17 side protrudes more toward the seal member 44 than the boundary between the concave groove 17a and the tapered concave surface 17b of the electrode 17 in the extending direction of the metal pipe material 14.
  • the lower surfaces of the upper electrodes 17 and 18 and the upper surfaces of the lower electrodes 17 and 18 are in contact with each other.
  • the configuration is not limited to the configuration in which the metal pipe material 14 is in close contact with the entire periphery of the both ends, and a configuration in which the electrodes 17 and 18 are in contact with part of the metal pipe material 14 in the circumferential direction may be employed.
  • the control unit 70 heats the metal pipe material 14 by controlling the heating mechanism 50. Specifically, the control unit 70 controls the power supply unit 55 of the heating mechanism 50 to supply power and perform constant current control. Then, the electric power transmitted to the lower electrodes 17 and 18 via the bus bar 52 is supplied to the upper electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 sandwiching the metal pipe material 14 and exists in the metal pipe material 14. Due to the resistance, the metal pipe material 14 itself generates heat due to Joule heat. Then, the voltage value measured by the voltmeter 53 gradually increases, and energization is terminated when the voltage value reaches a predetermined value.
  • the blow mold 13 is closed with respect to the heated metal pipe material 14 by the control of the drive mechanism 80 by the control unit 70.
  • the cavity 16 of the lower mold 11 and the cavity 24 of the upper mold 12 are combined, and the metal pipe material 14 is disposed and sealed in the cavity portion between the lower mold 11 and the upper mold 12.
  • the cylinder unit 42 of the gas supply mechanism 40 is operated to advance the seal member 44 to seal both ends of the metal pipe material 14.
  • the seal member 44 is pressed against the end portion of the metal pipe material 14 on the electrode 18 side, so that the boundary between the concave groove 18a and the tapered concave surface 18b of the electrode 18 is exceeded.
  • a portion protruding toward the seal member 44 is deformed in a funnel shape so as to follow the tapered concave surface 18b.
  • the gas supplied into the metal pipe material 14 is thermally expanded.
  • the supplied gas is compressed air, and the metal pipe material 14 at 950 ° C. can be easily expanded by the thermally expanded compressed air.
  • austenite transforms to martensite (hereinafter, austenite transforms to martensite is referred to as martensite transformation).
  • cooling may be performed by supplying a cooling medium into the cavity 24, for example, instead of or in addition to mold cooling.
  • the metal pipe material 14 is brought into contact with the mold (upper mold 12 and lower mold 11) until the temperature at which martensitic transformation begins, and then the mold is opened and the cooling medium (cooling gas) is used as the metal pipe material.
  • the martensitic transformation may be generated by spraying on 14.
  • the metal pipe material 14 is blow-molded, cooled, and then opened to obtain a metal pipe having a substantially rectangular cylindrical main body, for example.
  • the forming apparatus 10 finishes forming the metal pipe including the electric heating with respect to the metal pipe material 14, and continues to form the metal pipe including the electric heating with respect to the next metal pipe material 14. To do.
  • energization heating is repeatedly performed on the metal pipe material 14 in this manner, the surfaces of the electrodes 17 and 18 are damaged, and the resistance value during energization increases.
  • the determination of abnormality of the electrodes 17 and 18 performed based on the change in resistance value will be described below.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of a change in the smoothing resistance value Ra during a plurality of current heating operations, wherein the horizontal axis indicates the number of executions and the vertical axis indicates the resistance value.
  • the smoothing unit 70 b of the control unit 70 acquires a smoothed resistance value Ra that is a value obtained by smoothing the resistance value R between the electrodes 17 and 18 during a plurality of current heating operations.
  • the smoothing resistance value Ra is a value obtained by smoothing the resistance value R between the electrodes 17 and 18 at the time of a plurality of energization heatings after the most recent replacement of the electrodes 17 and 18.
  • the smoothing resistance value Ra is, for example, a value obtained by moving average the resistance value R between the electrodes 17 and 18 during current heating from the current current heating to a predetermined number of times before.
  • the smoothing resistance value Ra is a moving average value of the resistance value R between the electrodes 17 and 18 at the time of k times of energization heating, and is smooth between the first construction and the k-1th construction. Since the resistance value Ra cannot be obtained, the resistance value R of each time is shown in the figure for reference during this period.
  • the resistance value R1 is a resistance value R at the time of energization heating (at the time of the first energization heating) immediately after the electrodes 17 and 18 are replaced with new electrodes 17 and 18.
  • the smoothing resistance value Ra gradually increases. This indicates that the surface of the electrodes 17 and 18 is damaged by repeated energization heating, and the resistance during energization increases.
  • the smoothing unit 70b outputs the acquired smoothing resistance value Ra to the abnormality determination unit 70c of the control unit 70.
  • the abnormality determination unit 70c of the control unit 70 stores a predetermined threshold value (set value) Rs in advance.
  • the abnormality determination unit 70c compares the smoothing resistance value Ra and the threshold value Rs, and when the smoothing resistance value Ra reaches the threshold value Rs, the surfaces of the electrodes 17 and 18 are greatly damaged and the electrodes 17 and 18 are abnormal. It is determined that In FIG. 3, the smoothing resistance value Ra during the n-th energization heating reaches a predetermined threshold value Rs.
  • the abnormality determination unit 70c determines that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18, the abnormality determination unit 70c controls the warning device 71 to issue a warning that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18.
  • This warning may be a warning prompting replacement of the electrodes 17 and 18.
  • the warning device 71 issues a warning by, for example, a lamp, sound, screen display, or the like.
  • FIG. 4 is an enlarged graph showing a region S indicated by a two-dot chain line in the graph of FIG.
  • each resistance value R and smoothing resistance value Ra at the time of m-th to m + 6th energization heating, and a value obtained by adding a predetermined allowable value ⁇ R to the smoothing resistance value Ra (upper limit resistance value Rb) are shown. It is shown. Since the degree of contact between the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 varies, each resistance value R increases and decreases with each execution.
  • the abnormality determination unit 70c When the resistance value R obtained in the current energization heating reaches the upper limit resistance value Rb, the abnormality determination unit 70c has an excessively insufficient degree of contact between the electrodes 17, 18 and the metal pipe material 14, and a current flows. It is determined that an abnormality has occurred in the metal pipe material 14 (for example, the outer dimension / outer diameter of the metal pipe material 14 is smaller than the specified range, or an unacceptable level of scratches or irregularities have occurred). To do. In FIG. 4, each resistance value R at the m-th to m + 5 energization heating is smaller than the upper limit resistance value Rb, while the resistance value R at the m + 6th energization heating is larger than the upper limit resistance value Rb (that is, The upper limit resistance value Rb has been reached). Therefore, the abnormality determination unit 70c determines that an abnormality has occurred in the metal pipe material 14 that has been electrically heated for the (m + 6) th time.
  • the abnormality determination unit 70c determines that an abnormality has occurred in the metal pipe material 14
  • the abnormality determination unit 70c controls the warning device 71 to warn that an abnormality has occurred in the metal pipe material 14.
  • This warning may be a warning that prompts the replacement of the metal pipe material 14 to be electrically heated.
  • a smoothed resistance value Ra which is a value obtained by smoothing the resistance value R between the electrodes 17 and 18 at the time of a plurality of current heating operations.
  • the smoothing resistance value Ra increases as the current heating is repeated and the degree of damage to the surfaces of the electrodes 17 and 18 increases.
  • the smoothing resistance value Ra reaches a predetermined threshold value Rs, it is determined that the surfaces of the electrodes 17 and 18 are damaged beyond the normal range, and a warning that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18 has occurred. I do. Therefore, it is possible to detect that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18 and make the operator recognize it.
  • the smoothing resistance value Ra is a value obtained by moving average the resistance value R at the time of a plurality of energization heatings.
  • smoothing resistance value Ra can be made into the value which reflected resistance value R between the electrodes 17 and 18 at the time of a several times energization heating appropriately. For this reason, when the smoothing resistance value Ra reaches the predetermined threshold value Rs, it can be determined that the surfaces of the electrodes 17 and 18 are more damaged than the normal range.
  • the electrodes 17 and 18 can be replaced with new electrodes 17 and 18, and the abnormality determination unit 70c determines that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18 when the smoothing resistance value Ra reaches the threshold value Rs.
  • the warning device 71 is controlled so as to make a warning for prompting the replacement of the electrodes 17 and 18 by making a determination. Thereby, when it is detected that an abnormality has occurred in the electrodes 17 and 18, it is possible to cause the operator to perform appropriate processing such as replacement of the electrodes 17 and 18.
  • the smoothing resistance value Ra is a value obtained by smoothing the resistance value R at the time of a plurality of energization heatings after replacement of the electrodes 17 and 18.
  • the abnormality determination unit 70c determines that an abnormality has occurred in the metal pipe material 14 when the resistance value R reaches the upper limit resistance value Rb obtained by adding the predetermined allowable value ⁇ R to the smoothing resistance value Ra, and the metal The warning device 71 is controlled so as to give a warning that an abnormality has occurred in the pipe material 14.
  • the resistance value R is equal to or higher than the upper limit resistance value Rb
  • the metal pipe material 14 is more abnormal than the possibility that the electrodes 17 and 18 are abnormal (for example, the outer dimension / outside of the metal pipe material 14).
  • the diameter is smaller than the specified range, or an unacceptable degree of scratches or irregularities have occurred.
  • the resistance value R reaches the upper limit resistance value Rb, the operator is made aware that an abnormality has occurred in the metal pipe material 14 by giving a warning that an abnormality has occurred in the metal pipe material 14. be able to.
  • the present invention has been specifically described above based on the embodiment.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the electrodes 17 and 18 are two. Three or more electrodes may be added by adding electrodes to the inner side in the axial direction from 17 and 18.
  • the smoothing resistance value Ra is the resistance value R between the electrodes 17 and 18 at the time of a plurality of energization heating after the most recent maintenance of the electrodes 17 and 18. It may be a smoothed value.
  • the smoothing resistance value Ra may be a value obtained by smoothing the resistance value R of the electrodes 17 and 18 at the time of a plurality of energization heatings, and the smoothing method is not limited to the moving average, but the least square method or the like. Various curve fitting methods may be used.
  • molding object is made into the metal pipe material 14, it is not limited to the metal pipe material 14, It can apply also to a metal rod-shaped body, a metal plate-shaped body, etc. It can be applied to a metal body that extends to some extent.
  • the forming apparatus can also be a forging apparatus that performs energization heating without supplying gas.
  • SYMBOLS 10 Forming apparatus (electric heating apparatus), 14 ... Metal pipe material (metal body), 17, 18 ... Electrode, 55 ... Electric power supply part, 70A ... Abnormality detection part, 70a ... Resistance value acquisition part, 70b ... Smoothing part , 70c ... abnormality determination unit, 71 ... warning device (warning unit).

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Abstract

通電加熱装置は、金属体に電力を供給し当該金属体を通電加熱する通電加熱装置であって、金属体に接触する少なくとも２つの電極と、電極に電力を供給する電力供給部と、金属体の通電加熱において異常が発生したことの警告を行う警告部と、電極の異常を検知する異常検知部と、を備え、異常検知部は、電極間の抵抗値を取得する抵抗値取得部と、複数回の通電加熱時の抵抗値を平滑化した値である平滑化抵抗値を取得する平滑化部と、平滑化抵抗値が所定の設定値に達した場合に、電極に異常が発生したと判定し、電極に異常が発生したことの警告を行うように警告部を制御する異常判定部と、を有する。

Description

通電加熱装置
　本発明の一態様は、通電加熱装置に関する。
　従来、金属体である金属パイプ材料を加熱すると共に当該金属パイプ材料内に気体を供給して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として、例えば特許文献１には、一対の金型と、一対の金型間に配置される金属パイプ材料に接触し電気的に接続可能な電極と、電極が金属パイプ材料に電気的に接続された状態において、電極を介して金属パイプ材料に通電可能な電力供給部と、を備える成形装置が記載されている。この成形装置は、金属パイプ材料に通電することで生じるジュール熱によって、金属パイプ材料を加熱し、型成形する通電加熱装置である。
特開２０１５－１１２６０８号公報
　ところで、上記のような通電加熱装置にあっては、金属パイプ材料の通電加熱を繰り返し行うと、電極表面が傷つき、通電時の抵抗となって、電極自体の発熱や金属パイプ材料の温度上昇の妨げ等の不具合が生じてしまうことになる。
　そこで、本発明一態様は、電極に異常が発生したことを検知して作業者に認識させることができる通電加熱装置を提供することを目的とする。
　本発明一態様による通電加熱装置は、金属体に電力を供給し当該金属体を通電加熱する通電加熱装置であって、金属体に接触する少なくとも２つの電極と、電極に電力を供給する電力供給部と、金属体の通電加熱において異常が発生したことの警告を行う警告部と、電極の異常を検知する異常検知部と、を備え、異常検知部は、電極間の抵抗値を取得する抵抗値取得部と、複数回の通電加熱時の抵抗値を平滑化した値である平滑化抵抗値を取得する平滑化部と、平滑化抵抗値が所定の設定値に達した場合に、電極に異常が発生したと判定し、電極に異常が発生したことの警告を行うように警告部を制御する異常判定部と、を有する。
　このような通電加熱装置によれば、複数回の通電加熱時における電極間の抵抗値を平滑化した値である平滑化抵抗値を取得する。平滑化抵抗値は、通電加熱が繰り返され電極表面の傷つき方の程度が大きくなるに連れて、増大する。この平滑化抵抗値が所定の設定値に達した場合に、電極表面が正常の範囲を超えて傷ついていると判定して、電極に異常が発生したことの警告を行う。よって、電極に異常が発生したことを検知して作業者に認識させることができる。
　ここで、平滑化抵抗値は、複数回の通電加熱時の抵抗値を移動平均した値であってもよい。これによれば、平滑化抵抗値を、複数回の通電加熱時における電極間の抵抗値を適切に反映した値とすることができる。このため、平滑化抵抗値が所定の設定値に達した場合に、より適切に、電極表面が正常の範囲を超えて傷ついていると判定することができる。
　また、電極は、新たな電極と交換可能であり、異常判定部は、平滑化抵抗値が設定値に達した場合に、電極に異常が発生したと判定し、電極の交換を促す警告を行うように警告部を制御してもよい。これによれば、電極に異常が発生したことを検知したときに、作業者に電極の交換等の適切な処理を行わせることができる。
　また、平滑化抵抗値は、電極の交換後における複数回の通電加熱時の抵抗値を平滑化した値であってもよい。これによれば、電極の交換後において、新たな電極に異常が発生したことを検知したときに、作業者に電極の交換等の適切な処理を行わせることができる。
　また、異常判定部は、抵抗値が平滑化抵抗値に所定の許容値を加えた値に達した場合に、金属体に異常が発生したと判定し、金属体に異常が発生したことの警告を行うように警告部を制御してもよい。ここで、抵抗値が平滑化抵抗値に対して所定の許容値以上大きい場合には、電極に異常が発生した可能性よりも、金属体に異常（例えば、金属体の外寸が規定範囲外である等）が発生した可能性が高い。このため、抵抗値が平滑化抵抗値に所定の許容値を加えた値に達した場合に、金属体に異常が発生したことの警告を行うことで、金属体に異常が発生したことを作業者に認識させることができる。
　このような本発明一態様によれば、電極に異常が発生したことを検知して作業者に認識させることができる通電加熱装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る通電加熱装置を示す概略構成図である。 電極周辺の拡大図であって、（ａ）は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図、（ｂ）は電極にシール部材を押し付けた状態を示す図、（ｃ）は電極の正面図である。 複数回の通電加熱時における平滑化抵抗値の変化の一例を示すグラフである。 図３の一部Ｓを拡大して示すグラフである。
　以下、本発明による通電加熱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。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。
　〈成形装置の構成〉
　図１は、通電加熱装置としての成形装置の概略構成図である。図１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（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内に高圧ガス（気体）を供給するための気体供給部６０と、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４内に気体供給部６０からの気体を供給するための一対の気体供給機構４０，４０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、金属パイプ材料１４の通電加熱において異常が発生した場合に警告を行う警告装置（警告部）７１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、上記加熱機構５０の駆動、上記気体供給部６０の気体供給及び警告装置７１の動作をそれぞれ制御し、且つ、通電加熱時の異常を検知する制御部７０と、を備えて構成されている。
　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。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。
　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。なお、下側電極１７，１８は、新たな下側電極１７，１８と交換可能である。
　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。
　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。
　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、上側電極１７，１８は、新たな上側電極１７，１８と交換可能である。
　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。
　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（図２参照）、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。また、電極１８の正面（金型の外側方向の面）には、凹溝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１８ｂ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の右側端部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。
　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（図２参照）、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。また、電極１７の正面（金型の外側方向の面）には、凹溝１７ａ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の左側端部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。
　図１に示されるように、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、その軸心から離間した位置にて左右端から突出して左右方向に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。なお、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。
　制御部７０は、電極１７，１８の異常を検知する異常検知部７０Ａを有する。異常検知部７０Ａは、電極１７，１８間の抵抗値Ｒを取得する抵抗値取得部７０ａと、複数回の通電加熱時の抵抗値Ｒを平滑化した値である平滑化抵抗値Ｒａを取得する平滑化部７０ｂと、平滑化抵抗値Ｒａが所定の閾値Ｒｓに達した場合に、電極１７，１８に異常が発生したと判定し、電極１７，１８に異常が発生したことの警告を行うように警告装置７１を制御する異常判定部７０ｃと、を含む（詳しくは後述）。
　加熱機構５０は、電力供給部５５と、電力供給部５５と電極１７，１８とを電気的に接続するブスバー５２と、電極１７，１８間の電圧を測定する電圧測定部としての電圧計５３と、を備える。電力供給部５５は、直流電源及びスイッチを含み、電極１７，１８が金属パイプ材料１４に電気的に接続された状態において、ブスバー５２、電極１７，１８を介して金属パイプ材料１４に通電可能とされている。ブスバー５２は、ここでは、下側電極１７，１８に接続されており、電圧計５３は、ブスバー５２の下側電極１７寄りの位置に接続されると共に、ブスバー５２の下側電極１８寄りの位置に接続されている。電圧計５３は、測定した電圧値（図１に示す（Ｂ）からの情報）を、制御部７０の抵抗値取得部７０ａに入力する。
　この加熱機構５０では、電力供給部５５から出力された直流電流は、ブスバー５２によって伝送され、電極１７に入力される。そして、直流電流は、金属パイプ材料１４を通過して、電極１８に入力される。そして、直流電流は、ブスバー５２によって伝送されて電力供給部５５に入力される。なお、電力供給部５５は、約１００００Ａ２０Ｖ以上の電力を供給するようになっている。抵抗値取得部７０ａは、電力供給部５５が出力する直流電流の電流値を取得する。
　抵抗値取得部７０ａは、電力供給部５５が出力する直流電流の電流値、及び、電圧計５３で測定した電圧値に基づき、電極１７，１８間の抵抗値Ｒを取得する。抵抗値取得部７０ａは、金属パイプ材料１４に対して通電加熱が行われる度に毎回、そのときの電極１７，１８間の抵抗値Ｒを取得する（図４参照）。抵抗値取得部７０ａは、取得した抵抗値Ｒを、制御部７０の平滑化部７０ｂ及び異常判定部７０ｃに出力する。
　一対の気体供給機構４０の各々は、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、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たシール部材４４とを有する。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。シール部材４４の先端には先細となるようにテーパー面４５が形成されており、電極１７，１８のテーパー凹面１７ｂ，１８ｂに合わさる形状に構成されている（図２参照）。シール部材４４には、シリンダユニット４２側から先端に向かって延在し、詳しくは図２（ａ），（ｂ）に示されるように、気体供給部６０から供給された高圧ガスが流れるガス通路４６が設けられている。
　気体供給部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、このアキュムレータ６２から気体供給機構４０のシリンダユニット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に介設されている圧力制御弁６８及び逆止弁６９とからなる。圧力制御弁６４は、シール部材４４の金属パイプ材料１４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。第２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ガスを、シール部材４４のガス通路４６に供給する役割を果たす。
　制御部７０は、気体供給部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内に所望の作動圧力のガス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等を制御する。
　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。
　〈成形装置を用いた金属パイプの成形方法〉
　次に、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円筒状の金属パイプ材料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。
　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。
　なお、このとき、図２（ａ）に示されるように、金属パイプ材料１４の電極１８側の端部は、金属パイプ材料１４の延在方向において、電極１８の凹溝１８ａとテーパー凹面１８ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している。同様に、金属パイプ材料１４の電極１７側の端部は、金属パイプ材料１４の延在方向において、電極１７の凹溝１７ａとテーパー凹面１７ｂとの境界よりもシール部材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。
　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の電力供給部５５を制御して電力を供給し、定電流制御を行う。すると、ブスバー５２を介して下側電極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。そして、電圧計５３で測定される電圧値は徐々に上がっていき、所定値に達したら通電を終了する。
　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。
　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シール部材４４を前進させて金属パイプ材料１４の両端をシールする。このとき、図２（ｂ）に示されるように、金属パイプ材料１４の電極１８側の端部にシール部材４４が押し付けられることによって、電極１８の凹溝１８ａとテーパー凹面１８ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している部分が、テーパー凹面１８ｂに沿うように漏斗状に変形する。同様に、金属パイプ材料１４の電極１７側の端部にシール部材４４が押し付けられることによって、電極１７の凹溝１７ａとテーパー凹面１７ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している部分が、テーパー凹面１７ｂに沿うように漏斗状に変形する。シール完了後、高圧ガスを金属パイプ材料１４内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料１４をキャビティ部の形状に沿うように成形する。
　金属パイプ材料１４は高温（９５０℃前後）に加熱されて軟化しているので、金属パイプ材料１４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℃の金属パイプ材料１４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。
　ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料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、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。
　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。
　以上の工程により、成形装置１０は、金属パイプ材料１４に対して通電加熱を含む金属パイプの成形を終了し、引き続き、次の金属パイプ材料１４に対して通電加熱を含む金属パイプの成形を同様に行う。ところで、このように金属パイプ材料１４に対する通電加熱を繰り返し行うと、電極１７，１８の表面が傷つき、通電時の抵抗値が大きくなる。この抵抗値の変化に基づいて行う電極１７，１８の異常の判定について、以下に説明する。
　図３は、複数回の通電加熱時における平滑化抵抗値Ｒaの変化の一例を示すグラフであり、横軸には施工回数、縦軸には抵抗値が示されている。制御部７０の平滑化部７０ｂは、図３に示されるように、複数回の通電加熱時における電極１７，１８間の抵抗値Ｒを平滑化した値である平滑化抵抗値Ｒaを取得する。具体的には、平滑化抵抗値Ｒaは、電極１７，１８の直近の交換後の、複数回の通電加熱時における電極１７，１８間の抵抗値Ｒを平滑化した値である。より具体的には、平滑化抵抗値Ｒaは、例えば、今回の通電加熱時から所定回数前までの通電加熱時における電極１７，１８間の抵抗値Ｒを移動平均した値である。なお、ここでは平滑化抵抗値Ｒaはｋ回分の通電加熱時における電極１７，１８間の抵抗値Ｒを移動平均した値としており、１回目の施工からｋ－１回目の施工までの間は平滑化抵抗値Ｒaを取得することができないため、その間について図中には参考として各回の抵抗値Ｒを示している。
　抵抗値Ｒ１は、電極１７，１８が新たな電極１７，１８に交換された直後の通電加熱時（１回目の通電加熱時）の抵抗値Ｒである。施工回数が増えるに連れて平滑化抵抗値Ｒaが徐々に増大している。これは、通電加熱を繰り返し行うことで電極１７，１８の表面が傷つき、通電時の抵抗が大きくなることを示している。平滑化部７０ｂは、取得した平滑化抵抗値Ｒaを制御部７０の異常判定部７０ｃに出力する。
　制御部７０の異常判定部７０ｃは、所定の閾値（設定値）Ｒｓを予め記憶している。異常判定部７０ｃは、平滑化抵抗値Ｒaと閾値Ｒｓとを比較し、平滑化抵抗値Ｒaが閾値Ｒｓに達した場合に、電極１７，１８の表面が大きく傷つき電極１７，１８に異常が発生したと判定する。図３では、ｎ回目の通電加熱時における平滑化抵抗値Ｒaが所定の閾値Ｒｓに達している。
　異常判定部７０ｃは、電極１７，１８に異常が発生したと判定すると、電極１７，１８に異常が発生したことの警告を行うように警告装置７１を制御する。この警告は、電極１７，１８の交換を促す警告であってもよい。なお、警告装置７１は、例えばランプや音や画面表示等で警告を発するものである。
　図４は、図３のグラフのうちの二点鎖線で示した領域Ｓを拡大して示すグラフである。図４には、ｍ回目からｍ＋６回目の通電加熱時における各抵抗値Ｒ及び平滑化抵抗値Ｒａと、平滑化抵抗値Ｒａに所定の許容値ΔＲを加えた値（上限抵抗値Ｒｂ）とが示されている。電極１７，１８と金属パイプ材料１４との接触の程度にばらつきが生じることから、各抵抗値Ｒは施工回ごとに増減している。
　異常判定部７０ｃは、今回の通電加熱において取得した抵抗値Ｒが上限抵抗値Ｒｂに達した場合に、電極１７，１８と金属パイプ材料１４との接触の程度が過度に不足して電流が流れにくくなっており金属パイプ材料１４に異常（例えば、金属パイプ材料１４の外寸・外径が規定範囲よりも小さい、或いは、許容できない程度の傷又は凹凸が生じている等）が発生したと判定する。図４では、ｍ回目からｍ＋５回目の通電加熱時における各抵抗値Ｒは上限抵抗値Ｒｂよりも小さい一方で、ｍ＋６回目の通電加熱時における抵抗値Ｒは上限抵抗値Ｒｂよりも大きい（すなわち、上限抵抗値Ｒｂに達している）。よって、異常判定部７０ｃは、ｍ＋６回目に通電加熱された金属パイプ材料１４に異常が発生したと判定する。
　異常判定部７０ｃは、金属パイプ材料１４に異常が発生したと判定すると、金属パイプ材料１４に異常が発生したことの警告を行うように警告装置７１を制御する。この警告は、通電加熱する金属パイプ材料１４の交換を促す警告であってもよい。
　このように、本実施形態によれば、複数回の通電加熱時における電極１７，１８間の抵抗値Ｒを平滑化した値である平滑化抵抗値Ｒａを取得する。平滑化抵抗値Ｒａは、通電加熱が繰り返され電極１７，１８の表面の傷つき方の程度が大きくなるに連れて、増大する。この平滑化抵抗値Ｒａが所定の閾値Ｒｓに達した場合に、電極１７，１８の表面が正常の範囲を超えて傷ついていると判定して、電極１７，１８に異常が発生したことの警告を行う。よって、電極１７，１８に異常が発生したことを検知して作業者に認識させることができる。
　また、本実施形態によれば、平滑化抵抗値Ｒａは、複数回の通電加熱時の抵抗値Ｒを移動平均した値である。これにより、平滑化抵抗値Ｒａを、複数回の通電加熱時における電極１７，１８間の抵抗値Ｒを適切に反映した値とすることができる。このため、平滑化抵抗値Ｒａが所定の閾値Ｒｓに達した場合に、より適切に、電極１７，１８の表面が正常の範囲を超えて傷ついていると判定することができる。
　また、電極１７，１８は、新たな電極１７，１８と交換可能であり、異常判定部７０ｃは、平滑化抵抗値Ｒａが閾値Ｒｓに達した場合に、電極１７，１８に異常が発生したと判定し、電極１７，１８の交換を促す警告を行うように警告装置７１を制御する。これにより、電極１７，１８に異常が発生したことを検知したときに、作業者に電極１７，１８の交換等の適切な処理を行わせることができる。
　また、平滑化抵抗値Ｒａは、電極１７，１８の交換後における複数回の通電加熱時の抵抗値Ｒを平滑化した値である。これにより、電極１７，１８の交換後において、新たな電極１７，１８に異常が発生したことを検知したときに、作業者に電極１７，１８の交換等の適切な処理を行わせることができる。
　また、異常判定部７０ｃは、抵抗値Ｒが平滑化抵抗値Ｒａに所定の許容値ΔＲを加えた上限抵抗値Ｒｂに達した場合に、金属パイプ材料１４に異常が発生したと判定し、金属パイプ材料１４に異常が発生したことの警告を行うように警告装置７１を制御する。ここで、抵抗値Ｒが上限抵抗値Ｒｂ以上である場合には、電極１７，１８に異常が発生した可能性よりも、金属パイプ材料１４に異常（例えば、金属パイプ材料１４の外寸・外径が規定範囲よりも小さい、或いは、許容できない程度の傷又は凹凸が生じている等）が発生した可能性が高い。このため、抵抗値Ｒが上限抵抗値Ｒｂに達した場合に、金属パイプ材料１４に異常が発生したことの警告を行うことで、金属パイプ材料１４に異常が発生したことを作業者に認識させることができる。
　以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態では、電極１７，１８を２つとしているが、電極１７，１８より軸線方向内側へ電極を追加して電極を３つ以上としても良い。
　また、電極１７，１８のメンテナンスが行われた場合において、平滑化抵抗値Ｒaは、電極１７，１８の直近のメンテナンス後の、複数回の通電加熱時における電極１７，１８間の抵抗値Ｒを平滑化した値であってもよい。
　また、平滑化抵抗値Ｒaは、複数回の通電加熱時における電極１７，１８の抵抗値Ｒを平滑化した値であればよく、平滑化の手法としては移動平均に限定されず最小二乗法等の各種カーブフィッティングの手法を用いてもよい。
　また、上記実施形態においては、成形対象を金属パイプ材料１４としているが、金属パイプ材料１４に限定されるものではなく、金属棒状体や金属板状体等に対しても適用でき、要は、ある程度延びる金属体に対して適用できる。また、成形装置も、気体供給を行わずに通電加熱を行う鍛造装置等とすることもできる。
　１０…成形装置（通電加熱装置）、１４…金属パイプ材料（金属体）、１７，１８…電極、５５…電力供給部、７０Ａ…異常検知部、７０ａ…抵抗値取得部、７０ｂ…平滑化部、７０ｃ…異常判定部、７１…警告装置（警告部）。

Claims (5)

  1. 　金属体に電力を供給し当該金属体を通電加熱する通電加熱装置であって、
    　前記金属体に接触する少なくとも２つの電極と、
    　前記電極に電力を供給する電力供給部と、
    　前記金属体の通電加熱において異常が発生したことの警告を行う警告部と、
    　前記電極の異常を検知する異常検知部と、を備え、
    　前記異常検知部は、
    　前記電極間の抵抗値を取得する抵抗値取得部と、
    　複数回の通電加熱時の前記抵抗値を平滑化した値である平滑化抵抗値を取得する平滑化部と、
    　前記平滑化抵抗値が所定の設定値に達した場合に、前記電極に異常が発生したと判定し、前記電極に異常が発生したことの警告を行うように前記警告部を制御する異常判定部と、を有する、通電加熱装置。
  2. 　前記平滑化抵抗値は、複数回の通電加熱時の前記抵抗値を移動平均した値である、請求項１に記載の通電加熱装置。
  3. 　前記電極は、新たな電極と交換可能であり、
    　前記異常判定部は、前記平滑化抵抗値が前記設定値に達した場合に、前記電極に異常が発生したと判定し、前記電極の交換を促す警告を行うように前記警告部を制御する、請求項１又は２に記載の通電加熱装置。
  4. 　前記平滑化抵抗値は、前記電極の交換後における複数回の通電加熱時の前記抵抗値を平滑化した値である、請求項３に記載の通電加熱装置。
  5. 　前記異常判定部は、前記抵抗値が前記平滑化抵抗値に所定の許容値を加えた値に達した場合に、前記金属体に異常が発生したと判定し、前記金属体に異常が発生したことの警告を行うように前記警告部を制御する、請求項１～４のいずれか一項に記載の通電加熱装置。
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