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WO2019172421A1 - 成形装置 - Google Patents

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Publication number
WO2019172421A1
WO2019172421A1 PCT/JP2019/009325 JP2019009325W WO2019172421A1 WO 2019172421 A1 WO2019172421 A1 WO 2019172421A1 JP 2019009325 W JP2019009325 W JP 2019009325W WO 2019172421 A1 WO2019172421 A1 WO 2019172421A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal pipe
power supply
electrode
unit
mold
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/009325
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
章博 井手
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
Publication of WO2019172421A1 publication Critical patent/WO2019172421A1/ja

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    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a molding apparatus.
  • the forming apparatus disclosed in Patent Document 1 includes an electrode for energizing and heating a metal pipe material.
  • the metal pipe material that corresponds to the shape of the molding die is placed by energizing and heating the metal pipe material in the molding die and expanding the metal pipe material with the molding die closed. Mold to the shape to be.
  • an insulating portion is provided between the electrode and the mold, so that the electrode and the mold are kept in an insulated state.
  • deposits such as metal powder and scale may be deposited around the electrodes.
  • die may short-circuit because a deposit becomes large.
  • the molding apparatus may be damaged due to electric leakage.
  • an object of the present invention is to provide a molding apparatus that can suppress a short circuit between an electrode and a mold.
  • a molding apparatus is a molding apparatus that molds a metal pipe material by expanding the metal pipe material, a metal mold for molding the metal pipe, an electrode that supplies power to the metal pipe material, An insulating part disposed between the mold and the electrode, a first power supply part for energizing and heating the metal pipe material by supplying power to the electrode at a first current value, and connected to the electrode and the mold , A second power supply unit for supplying power between the electrode and the mold at a second current value lower than the first current value, and a voltage detection for detecting a voltage between the electrode and the mold A determination unit that determines whether or not a determination value based on the voltage detected by the voltage detection unit deviates from a preset threshold when power is supplied from the second power supply unit; Is provided.
  • the metal pipe can be energized and heated through the electrode by the first power supply unit supplying power to the electrode at the first current value.
  • the insulating portion ensures an insulating state between the mold and the electrode.
  • the second power supply unit supplies power at a second current value lower than the first current value between the electrode and the mold.
  • the voltage detection unit detects a voltage between the electrode and the mold. When the insulation state between the mold and the electrode is ensured, the voltage detected by the voltage detection unit is high. On the other hand, when the mold and the electrode are short-circuited, the voltage detected by the voltage detection unit is low.
  • the determination unit determines whether or not the determination value based on the voltage detected by the voltage detection unit deviates from a preset threshold when power is supplied from the second power supply unit. Thus, it can be determined whether or not the insulation state between the mold and the electrode is secured. By making such a determination, it is possible to suppress a short circuit between the electrode and the mold.
  • the molding apparatus power is supplied by the second power supply unit in a state where the electrode can energize the metal pipe material, the voltage is detected by the voltage detection unit, and the determination by the determination unit is performed. Good. Thereby, it is possible to determine whether or not an insulation state between the mold and the electrode is ensured in a state immediately before the energization heating is performed. In this way, by performing energization heating after performing the determination immediately before, performing energization heating in a state in which the possibility that the electrode and the die are short-circuited during the period between the determination and the energization heating is reduced. Can do.
  • the molding apparatus further includes a control unit that controls power supply by the first power supply unit.
  • the control unit includes the first power supply unit. Control to supply power.
  • the control part can control a 1st electric power supply part so that it may energize and heat a metal pipe material, after confirming that the insulation state between a metal mold
  • the molding apparatus further includes a control unit that controls power supply by the first power supply unit, and the control unit uses the power from the first power supply unit unless the determination unit determines that the determination value is not deviated from the threshold value.
  • Supply may be regulated.
  • the control part can suppress that the electrical heating of a metal pipe material is performed in the state which has not confirmed that the insulation state between a metal mold
  • the power is supplied by the second power supply unit, the voltage is detected by the voltage detection unit, and the determination unit A determination may be made.
  • die and an electrode can be determined in the state immediately after shaping
  • the present invention it is possible to provide a molding apparatus capable of suppressing a short circuit between the electrode and the mold.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the shaping
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus according to the present embodiment.
  • a molding apparatus 10 for molding a metal pipe moves a 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.
  • the drive mechanism 80, the pipe holding mechanism 30 that holds the metal pipe material 14 disposed between the upper mold 12 and the lower mold 11, and the metal pipe material 14 held by the pipe holding mechanism 30 are energized and heated.
  • the heating mechanism 50, the gas supply unit 60 for supplying high-pressure gas (gas) into the metal pipe material 14 held and heated between the upper mold 12 and the lower mold 11.
  • the drive of the pipe holding mechanism 30 is configured to include the driving of the heating mechanism 50, and a control unit 70 for controlling each of the gas supply of the gas supply unit 60, a.
  • the lower mold 11 which is one of the 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.
  • An insulating material (insulation) 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.
  • Part) 91 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 molding dies 13, is fixed to a later-described slide 81 that constitutes 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.
  • An insulating material (insulating portion) 101 for preventing energization is provided between the upper mold 12 and the upper electrode 17 and on the upper electrode 17, and between the upper mold 12 and the upper electrode 18 and on the upper electrode 18. Each is provided. 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 heating mechanism 50 includes a power supply unit (first power supply unit) 55 and a bus bar 52 that electrically connects the power supply unit 55 and 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. Has been.
  • the bus bar 52 is connected to the lower electrodes 17 and 18 here.
  • 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.
  • 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 by information being transmitted from (A) shown in FIG. 1, and controls the drive mechanism 80, the power supply part 55, and the like.
  • 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. 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. That is, the metal pipe material 14 is in an electrically heated state.
  • the molding die 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 molding apparatus 10 includes an insulation state monitoring unit 100 for monitoring the insulation state between the electrodes 17 and 18 and the molding die 13.
  • the configuration of the insulation state monitoring unit 100 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the insulation state monitoring unit 100 and its peripheral configuration.
  • the insulation state monitoring unit 100 includes a power supply unit (second power supply unit) 110, a voltage detection unit 111, and the control unit 70 described above.
  • the control unit 70 includes a determination unit 120 and a power supply control unit 121.
  • the lower electrodes 17 and 18 are shown, and the upper electrodes 17 and 18 are omitted.
  • a similar insulation state monitoring unit may be provided for the upper electrodes 17 and 18.
  • Such an insulation state monitoring unit can monitor the insulation state between the upper electrodes 17 and 18 and the upper mold 12.
  • the power supply unit 110 is connected to the electrode 17 and the lower mold 11, and supplies power between the electrode 17 and the lower mold 11.
  • the power supply unit 110 is configured by, for example, a DC power source.
  • the power supply unit 110 is electrically connected to the electrode 17 via a line, and is electrically connected to the lower mold 11 via the line.
  • the power supply unit 55 energizes and heats the metal pipe material 14 by supplying power to the electrodes 17 and 18 with the first current value.
  • the power supply unit 55 passes a current related to the first current value in the order of the electrode 17, the metal pipe material 14, and the electrode 18 through the line.
  • the power supply unit 110 supplies power with a second current value lower than the first current value.
  • the first current value is a current value in the range of about 5000 to 20000 A because a current value necessary for energization heating of the metal pipe material 14 is necessary.
  • the second current value is a current value in the range of about 1 to 100 A because a current value sufficient to monitor the insulation state is sufficient.
  • the power supply unit 110 supplies power so that the current value is constant.
  • the voltage detector 111 detects the voltage between the electrode 17 and the lower mold 11.
  • the voltage detection unit 111 is electrically connected to the electrode 17 through a line, and is connected to the lower mold 11 through the line.
  • the voltage detection unit 111 outputs the detection result to the control unit 70. For example, in FIG. 4, until time t1, the state of insulation between the electrodes 17 and 18 and the lower mold 11 is maintained (not conducting), and at time t1, the electrodes 17 and 18 The state where the lower mold 11 is conducted is shown.
  • the deposits D such as metal powder and scale are deposited around the electrodes 17 and 18, whereby the electrodes 17 and 18 and the mold 13 may be electrically connected.
  • the control unit 70 includes a processor, a memory, a storage, a communication interface, and a user interface, and includes a general computer.
  • the processor is a computing unit such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the memory is a storage medium such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory).
  • the storage is a storage medium such as an HDD (Hard Disk Drive).
  • the communication interface is a communication device that implements data communication.
  • the processor controls the memory, storage, communication interface, and user interface, and realizes the functions of the determination unit 120 and the power supply control unit 121. In the determination unit 120 and the power supply control unit 121, for example, various functions are realized by loading a program stored in the ROM into the RAM and executing the program loaded in the RAM by the CPU.
  • the control unit 70 may be configured by a single device, or may be configured by combining different devices.
  • the determination unit 120 determines whether or not a determination value based on the voltage detected by the voltage detection unit 111 is out of a preset threshold when power is supplied from the power supply unit 110. Specifically, as shown in FIG. 4, a short circuit detection voltage Vst is set in advance between the no-load voltage V1 and the short circuit voltage V2. The short circuit detection voltage Vst is set to a value of 50% or less of the no-load voltage. When the voltage is directly used as the determination value, the determination unit 120 uses the short circuit detection voltage Vst as a threshold value. When the voltage is lower than the short circuit detection voltage Vst, the determination unit 120 determines that the determination value is outside the threshold value.
  • the determination unit 120 determines that the determination value does not deviate from the threshold value.
  • the voltage may be directly used as the determination value, but other values may be used as long as the value is based on the voltage. For example, a resistance value obtained from a voltage or other converted value may be used as the determination value.
  • the power supply control unit 121 controls the power supply of the power supply unit 55 based on the determination result of the determination unit 120.
  • the power supply control unit 121 controls the power supply unit 55 to supply power. For example, when energization heating of the metal pipe material 14 is started, the power supply control unit 121 activates the power supply unit 55 with the determination unit 120 determining that the determination value has not deviated from the threshold value. It's okay. Further, the power supply control unit 121 may regulate the power supply by the power supply unit 55 unless the determination unit 120 determines that the determination value is not deviated from the threshold value.
  • the power supply control unit 121 when the determination unit 120 determines that the determination value is out of the threshold value, the power supply control unit 121 outputs an output prohibition signal to the power supply unit 55.
  • the power supply unit 55 does not supply power as long as the output prohibition signal is ON.
  • the power supply control unit 121 supplies the power supply unit 55 to the power supply unit 55. Release the output inhibition signal. Thereby, the power supply unit 55 can supply power at a necessary timing.
  • the operation timing of the insulation state monitoring unit 100 is not particularly limited.
  • power is supplied by the power supply unit 110, voltage is detected by the voltage detection unit 111, and determination by the determination unit 120 is performed. It's okay.
  • the state in which the electrodes 17 and 18 can be energized to the metal pipe material is a state in which the metal pipe material is sandwiched between the electrodes 17 and 18 and the energization heating can be started by starting the power supply of the power supply unit 55. is there.
  • the power is supplied by the power supply unit 110, the voltage is detected by the voltage detection unit 111, and the determination unit A determination by 120 may be made.
  • the power supply unit 110 and the voltage detection unit 111 may be additionally provided between the electrode 18 and the molding die 13.
  • the lines of the power supply unit 110 and the voltage detection unit 111 may be removed from the electrode 17 and reconnected to the electrode 18.
  • a forming apparatus 10 is a forming apparatus 1 that expands a metal pipe material 14 to form a metal pipe, and supplies power to a forming die 13 that forms the metal pipe and the metal pipe material 14.
  • the metal pipe material 14 is obtained by supplying electric power to the electrodes 17 and 18, the insulating materials 91 and 101 disposed between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18, and the electrodes 17 and 18 with a first current value.
  • a second current value lower than the first current value is connected between the electrodes 17 and 18 and the molding die 13, and is connected to the power supply unit 55 that energizes and heats the electrodes 17 and 18 and the molding die 13.
  • the voltage detection unit 111 that detects the voltage between the electrodes 17 and 18 and the molding die 13, voltage detection is performed. Based on the voltage detected by the unit 111 Includes a determination unit 120 whether the determination value is out of the preset threshold, the.
  • the power supply unit 55 supplies power to the electrodes 17 and 18 with the first current value, whereby the metal pipe material 14 can be energized and heated via the electrodes 17 and 18. it can.
  • the insulating materials 91 and 101 ensure the insulation state between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18.
  • the power supply unit 110 supplies power between the electrodes 17 and 18 and the molding die 13 with a second current value lower than the first current value.
  • the voltage detector 111 detects the voltage between the electrodes 17 and 18 and the molding die 13. When the insulation state between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18 is ensured, the voltage detected by the voltage detection unit 111 is high.
  • the determination unit 120 determines whether or not the determination value based on the voltage detected by the voltage detection unit 111 is out of a preset threshold when power is supplied from the power supply unit 110. Thus, it can be determined whether or not the insulation state between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18 is secured. By making such a determination, it is possible to prevent the electrodes 17 and 18 and the molding die 13 from being short-circuited.
  • the molding apparatus 10 power is supplied by the power supply unit 110 in a state where the electrodes 17 and 18 can be energized to the metal pipe material 14, voltage is detected by the voltage detection unit 111, and the determination unit 120 performs detection. A determination is made. Thereby, it is possible to determine whether or not the insulation state between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18 is ensured immediately before the energization heating is performed. For example, when conducting heating after a lapse of time from the determination, when the molding die 13 and the electrodes 17 and 18 are short-circuited during a period between the determination and the heating, the heating is performed in a short-circuit state. There is a possibility. Therefore, the current heating is performed in a state where the possibility of short-circuiting between the electrodes 17 and 18 and the molding die 13 is reduced by performing the current heating after performing the determination immediately before, in the period between the determination and the current heating. It can be performed.
  • the molding apparatus 10 further includes a control unit 70 that controls power supply by the power supply unit 55, and when the determination unit 120 determines that the determination value does not deviate from the threshold value, the control unit 70 includes the power supply unit 55. Control to supply power. Thereby, the control part 70 confirms that the insulation state between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18 is ensured, and then the power supply part performs the energization heating of the metal pipe material 14. 55 can be controlled.
  • the molding apparatus 10 further includes a control unit 70 that controls power supply by the power supply unit 55, and the control unit 70 uses the power supplied by the power supply unit 55 unless the determination unit 120 determines that the determination value does not deviate from the threshold value. Regulate supply. Thereby, the control part 70 suppresses that the electrical heating of the metal pipe material 14 is performed in the state which has not confirmed that the insulation state between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18 has been ensured. can do.
  • power supply is performed by the power supply unit 110 in a state where the metal pipe is completely formed and the metal pipe is removed from the electrodes 17 and 18, and the voltage is detected by the voltage detection unit 111. Determination by the determination unit 120 is performed. Thereby, the insulation state between the molding die 13 and the electrodes 17 and 18 can be determined in a state immediately after the metal pipe is completely formed. Accordingly, when deposits are deposited around the electrodes 17 and 18 when the metal pipe is formed, the deposits can be quickly removed.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the overall configuration of the molding apparatus is not limited to that shown in FIG. 1 and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

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Abstract

成形装置は、金属パイプ材料を膨張させて金属パイプを成形する成形装置であって、金属パイプを成形する金型と、金属パイプ材料に電力を供給する電極と、金型と電極との間に配置される絶縁部と、電極に第１の電流値で電力を供給することで金属パイプ材料を通電加熱する第１の電力供給部と、電極及び金型に接続され、電極と金型との間に、第１の電流値よりも低い第２の電流値で電力を供給する第２の電力供給部と、電極と金型との間の電圧を検出する電圧検出部と、第２の電力供給部から電力が供給されているときに、電圧検出部で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定する判定部と、を備える。

Description

成形装置
　本発明は、成形装置に関する。
　従来、金属パイプ材料を膨張させて成形金型により金属パイプを成形する成形装置が知られている。例えば、特許文献１に開示された成形装置は、金属パイプ材料に通電して加熱を行うための電極を備えている。この成形装置では、通電加熱された金属パイプ材料を成形金型内に配置し、成形金型を型閉した状態で金属パイプ材料を膨張させることによって、金属パイプ材料を成形金型の形状に対応する形状に成形する。
特開２０１６－１９０２４８号公報
　従来の成形装置では、電極と金型との間に絶縁部が設けられることで、電極と金型との間が絶縁状態に保たれている。ここで、成形装置においては、金属粉やスケールなどの堆積物が電極周辺に堆積する場合がある。このとき、堆積物が大きくなることで、電極と金型とが短絡する場合がある。このように、電極と金型とが短絡すると、漏電によって成形装置がダメージを受ける可能性がある。
　そこで、本発明は、電極と金型とが短絡することを抑制できる成形装置を提供することを目的とする。
　本発明の一形態に係る成形装置は、金属パイプ材料を膨張させて金属パイプを成形する成形装置であって、金属パイプを成形する金型と、金属パイプ材料に電力を供給する電極と、金型と電極との間に配置される絶縁部と、電極に第１の電流値で電力を供給することで金属パイプ材料を通電加熱する第１の電力供給部と、電極及び金型に接続され、電極と金型との間に、第１の電流値よりも低い第２の電流値で電力を供給する第２の電力供給部と、電極と金型との間の電圧を検出する電圧検出部と、第２の電力供給部から電力が供給されているときに、電圧検出部で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定する判定部と、を備える。
　成形装置では、第１の電力供給部が電極に第１の電流値で電力を供給することで、電極を介して金属パイプを通電加熱することができる。通電加熱時には、絶縁部が、金型と電極との間の絶縁状態を確保している。このような成形装置において、第２の電力供給部は、電極と金型との間に、第１の電流値よりも低い第２の電流値で電力を供給する。また、電圧検出部は、電極と金型との間の電圧を検出する。金型と電極との間の絶縁状態が確保されているときは、電圧検出部が検出する電圧は高い状態となる。一方、金型と電極とが短絡したときは、電圧検出部が検出する電圧は低くなる。このように、電圧検出部で検出された電圧から、金型と電極との間の絶縁状態を判定することが可能となる。従って、判定部が、第２の電力供給部から電力が供給されているときに、電圧検出部で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定することで、金型と電極との間の絶縁状態が確保されているか否かを判定することができる。このような判定を行うことで、電極と金型とが短絡することを抑制できる。
　成形装置において、電極が金属パイプ材料へ通電可能な状態にて、第２の電力供給部による電力の供給が行われ、電圧検出部により電圧の検出が行われ、判定部による判定が行われてよい。これにより、通電加熱を行う直前の状態において、金型と電極との間の絶縁状態が確保されているかを判定することができる。このように、直前に判定を行った上で通電加熱を行うことで、判定と通電加熱との間の期間に電極と金型とが短絡する可能性を低減した状態で、通電加熱を行うことができる。
　成形装置は、第１の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、判定部により判定値が閾値から外れていないと判定された場合、制御部は、第１の電力供給部が電力供給を行うように制御する。これにより、制御部は、金型と電極との間の絶縁状態が確保されていることを確認した上で、金属パイプ材料の通電加熱を行うように、第１の電力供給部を制御できる。
　成形装置は、第１の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、制御部は、判定部により判定値が閾値から外れていないと判定されない限り、第１の電力供給部による電力供給を規制してよい。これにより、制御部は、金型と電極との間の絶縁状態が確保されていることを確認出来ていない状態で、金属パイプ材料の通電加熱が行われることを抑制することができる。
　成形装置は、金属パイプの成形が完了し電極から金属パイプが取り外された状態にて、第２の電力供給部による電力の供給が行われ、電圧検出部により電圧の検出が行われ、判定部による判定が行われてよい。これにより、金属パイプの成形が完了した直後の状態にて、金型と電極との間の絶縁状態を判定することができる。従って、金属パイプの成形時に、電極周辺に堆積物が堆積した場合などに、速やかに堆積物を除去することができる。
　本発明によれば、電極と金型とが短絡することを抑制できる成形装置を提供できる。
本発明の実施形態に係る成形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）は電極に気体供給ノズルを押し付けた状態を示す図、（ｃ）は電極の正面図である。 絶縁状態監視部及びその周辺構成を示す概略構成図である。 電圧検出部によって検出される電圧と時間との関係を示すグラフである。 金型と電極とが短絡しているときの状態を示す概念図である。
　以下、本発明による成形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、本実施形態に係る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、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、上記加熱機構５０の駆動、及び上記気体供給部６０の気体供給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。
　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。
　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（絶縁部）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。
　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。
　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（絶縁部）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。
　加熱機構５０は、電力供給部（第１の電力供給部）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、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。なお、ブスバー５２は、ここでは、下側電極１７，１８に接続されている。
　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。
　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及び電力供給部５５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を制御し電力を供給する。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。すなわち、金属パイプ材料１４は通電加熱状態となる。
　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。
　ここで、成形装置１０は、電極１７，１８と成形金型１３との間の絶縁状態を監視するための絶縁状態監視部１００を備える。図３を参照して、絶縁状態監視部１００の構成について説明する。図３は、絶縁状態監視部１００及びその周辺構成を示す概略構成図である。図３に示すように、絶縁状態監視部１００は、電力供給部（第２の電力供給部）１１０と、電圧検出部１１１と、前述の制御部７０と、を備える。また、制御部７０は、判定部１２０と、電力供給制御部１２１と、を備える。なお、図３では、下側の電極１７，１８が示されており、上側の電極１７，１８は省略されている。ただし、上側の電極１７，１８に対しても同様な絶縁状態監視部が設けられてよい。このような絶縁状態監視部は、上側の電極１７，１８と上型１２との間の絶縁状態を監視することができる。
　電力供給部１１０は、電極１７及び下型１１に接続され、電極１７と下型１１との間に電力を供給する。電力供給部１１０は、例えば直流の電源によって構成される。電力供給部１１０は、ラインを介して電極１７と電気的に接続され、ラインを介して下型１１と電気的に接続されている。ここで、電力供給部５５が、電極１７，１８に第１の電流値で電力を供給することで金属パイプ材料１４を通電加熱するものとする。すなわち、電力供給部５５は、ラインを介して電極１７、金属パイプ材料１４、電極１８の順で第１の電流値に係る電流を流している。電力供給部１１０は、第１の電流値よりも低い第２の電流値で電力を供給する。第１の電流値は、金属パイプ材料１４の通電加熱を行うのに必要な電流値が必要であるため、５０００～２００００Ａ程度の範囲の電流値である。一方、第２の電流値は、絶縁状態の監視を行うことができる程度の電流値で十分であるため、１～１００Ａ程度の範囲の電流値である。電力供給部１１０は、電流値が一定となるように、電力供給を行う。
　電圧検出部１１１は、電極１７と下型１１との間の電圧を検出する。電圧検出部１１１は、ラインを介して電極１７と電気的に接続され、ラインを介して下型１１と接続される。電圧検出部１１１は、検出結果を制御部７０へ出力する。例えば、図４では、時間ｔ１までは、電極１７，１８と下型１１との間の絶縁状態が良好な状態（導通していない）が維持されており、時間ｔ１にて電極１７，１８と下型１１が導通した状態を示している。図５に示すように、金属粉やスケールなどの堆積物Ｄが電極１７,１８の周辺に堆積することで、電極１７,１８と金型１３とが導通する場合がある。図４に示すように、絶縁状態が良好な状態では、電極１７,１８と金型１３間の抵抗が非常に大きいため、電力供給部１１０の限界である無負荷電圧Ｖ１が出力される。一方、電極１７,１８と金型１３間が導通した場合、出力電圧は、短絡部分の抵抗に応じた短絡電圧Ｖ２まで減少する。なお、電極１７と電極１８とは、金属パイプ材料１４を介して導通している。従って、電圧検出部１１１が検出する電圧は、電極１７と下型１１とが導通している場合のみならず、電極１８と下型１１とが導通している場合も短絡電圧Ｖ２まで減少する。
　制御部７０は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを備え、一般的なコンピュータなどで構成されている。プロセッサは、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）などの演算器である。メモリは、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）やＲＡＭ（Random　Access　Memory）などの記憶媒体である。ストレージは、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）などの記憶媒体である。通信インターフェースは、データ通信を実現する通信機器である。プロセッサは、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを統括し、判定部１２０及び電力供給制御部１２１の機能を実現する。判定部１２０及び電力供給制御部１２１では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。制御部７０は、一台の機器によって構成されてもよく、互いに異なる機器を組み合わせて構成されてもよい。
　判定部１２０は、電力供給部１１０から電力が供給されているときに、電圧検出部１１１で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値を外れているか否かを判定する。具体的には、図４に示すように、無負荷電圧Ｖ１と短絡電圧Ｖ２との間に、短絡検出電圧Ｖｓｔが予め設定される。短絡検出電圧Ｖｓｔは、無負荷電圧の５０％以下という値に設定される。判定部１２０は、判定値として電圧を直接用いる場合、短絡検出電圧Ｖｓｔを閾値とする。電圧が短絡検出電圧Ｖｓｔを下回っている場合、判定部１２０は、判定値が閾値を外れていると判定する。電圧が短絡検出電圧Ｖｓｔ以上である場合、判定部１２０は、判定値が閾値を外れていないと判定する。なお、判定値として、電圧が直接用いられてもよいが、電圧に基づく値であれば他の値が用いられてもよい。例えば、電圧から求められる抵抗値、またはその他の変換値を判定値として用いてもよい。
　電力供給制御部１２１は、判定部１２０の判定結果に基づいて、電力供給部５５の電力供給を制御する。判定部１２０により判定値が閾値から外れていないと判定された場合、電力供給制御部１２１は、電力供給部５５が電力供給を行うように制御する。例えば、金属パイプ材料１４の通電加熱が開始される時に、電力供給制御部１２１は、判定部１２０により判定値が閾値から外れていないと判定されたことをトリガとして、電力供給部５５を起動させてよい。また、電力供給制御部１２１は、判定部１２０により判定値が閾値から外れていないと判定されない限り、電力供給部５５による電力供給を規制してよい。例えば、判定部１２０により判定値が閾値から外れていると判断した時は、電力供給制御部１２１は、電力供給部５５へ出力禁止信号を出力する。電力供給部５５は、出力禁止信号がＯＮとなっている限り、電力供給を行わない。一方、堆積物Ｄが除去されることで短絡の原因が解消することで、判定部１２０により判定値が閾値から外れていない判断した時は、電力供給制御部１２１は、電力供給部５５への出力禁止信号を解除する。これにより、電力供給部５５は、必要なタイミングで電力供給を行うことができる。
　絶縁状態監視部１００の動作タイミングは特に限定されない。例えば、電極１７，１８が金属パイプ材料へ通電可能な状態にて、電力供給部１１０による電力の供給が行われ、電圧検出部１１１により電圧の検出が行われ、判定部１２０による判定が行われてよい。電極１７，１８が金属パイプ材料へ通電可能な状態とは、金属パイプ材料が電極１７，１８によって挟まれており、電力供給部５５の電力供給の開始によって、通電加熱を開始できる状態のことである。また、金属パイプの成形が完了し電極１７，１８から金属パイプが取り外された状態にて、電力供給部１１０による電力の供給が行われ、電圧検出部１１１により電圧の検出が行われ、判定部１２０による判定が行われてよい。なお、金属パイプが電極１７，１８から取り外された状態では、電極１７と成形金型１３との間の絶縁状態、及び電極１８と成形金型１３との間の絶縁状態を同時に判定することができない。従って、電極１８と成形金型１３との間に、電力供給部１１０及び電圧検出部１１１が追加で設けられてよい。あるいは、電力供給部１１０及び電圧検出部１１１のラインを電極１７から取り外し、電極１８に接続し直してもよい。
　次に、本実施形態に係る成形装置１０の作用・効果について説明する。
　本実施形態に係る成形装置１０は、金属パイプ材料１４を膨張させて金属パイプを成形する成形装置１であって、金属パイプを成形する成形金型１３と、金属パイプ材料１４に電力を供給する電極１７，１８と、成形金型１３と電極１７，１８との間に配置される絶縁材９１，１０１と、電極１７，１８に第１の電流値で電力を供給することで金属パイプ材料１４を通電加熱する電力供給部５５と、電極１７，１８及び成形金型１３に接続され、電極１７，１８と成形金型１３との間に、第１の電流値よりも低い第２の電流値で電力を供給する電力供給部１１０と、電極１７，１８と成形金型１３との間の電圧を検出する電圧検出部１１１と、電力供給部１１０から電力が供給されているときに、電圧検出部１１１で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定する判定部１２０と、を備える。
　本実施形態に係る成形装置１０では、電力供給部５５が電極１７，１８に第１の電流値で電力を供給することで、電極１７，１８を介して金属パイプ材料１４を通電加熱することができる。通電加熱時には、絶縁材９１，１０１が、成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態を確保している。このような成形装置１０において、電力供給部１１０は、電極１７，１８と成形金型１３との間に、第１の電流値よりも低い第２の電流値で電力を供給する。また、電圧検出部１１１は、電極１７，１８と成形金型１３との間の電圧を検出する。成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態が確保されているときは、電圧検出部１１１が検出する電圧は高い状態となる。一方、成形金型１３と電極１７，１８とが短絡したときは、電圧検出部１１１が検出する電圧は低くなる。このように、電圧検出部１１１で検出された電圧から、成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態を判定することが可能となる。従って、判定部１２０が、電力供給部１１０から電力が供給されているときに、電圧検出部１１１で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定することで、成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態が確保されているか否かを判定することができる。このような判定を行うことで、電極１７，１８と成形金型１３とが短絡することを抑制できる。
　成形装置１０において、電極１７，１８が金属パイプ材料１４へ通電可能な状態にて、電力供給部１１０による電力の供給が行われ、電圧検出部１１１により電圧の検出が行われ、判定部１２０による判定が行われる。これにより、通電加熱を行う直前の状態において、成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態が確保されているかを判定することができる。例えば、判定から時間が経過した後に通電加熱を行う場合、判定と通電加熱との間の期間に、成形金型１３と電極１７，１８とが短絡した場合に、短絡状態にて通電加熱がなされる可能性がある。従って、直前に判定を行った上で通電加熱を行うことで、判定と通電加熱との間の期間に電極１７，１８と成形金型１３とが短絡する可能性を低減した状態で、通電加熱を行うことができる。
　成形装置１０は、電力供給部５５による電力供給を制御する制御部７０を更に備え、判定部１２０により判定値が閾値から外れていないと判定された場合、制御部７０は、電力供給部５５が電力供給を行うように制御する。これにより、制御部７０は、成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態が確保されていることを確認した上で、金属パイプ材料１４の通電加熱を行うように、電力供給部５５を制御できる。
　成形装置１０は、電力供給部５５による電力供給を制御する制御部７０を更に備え、制御部７０は、判定部１２０により判定値が閾値から外れていないと判定されない限り、電力供給部５５による電力供給を規制する。これにより、制御部７０は、成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態が確保されていることを確認出来ていない状態で、金属パイプ材料１４の通電加熱が行われることを抑制することができる。
　成形装置１０は、金属パイプの成形が完了し電極１７，１８から金属パイプが取り外された状態にて、電力供給部１１０による電力の供給が行われ、電圧検出部１１１により電圧の検出が行われ、判定部１２０による判定が行われる。これにより、金属パイプの成形が完了した直後の状態にて、成形金型１３と電極１７，１８との間の絶縁状態を判定することができる。従って、金属パイプの成形時に、電極１７，１８周辺に堆積物が堆積した場合などに、速やかに堆積物を除去することができる。
　本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、成形装置の全体構成は図１に示すものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　１０…成形装置、１３…成形金型、１４…金属パイプ材料、１７，１８…電極、５５…電力供給部（第１の電力供給部）、７０…制御部、９１，１０１…絶縁材（絶縁部）、１１０…電力供給部（第２の電力供給部）、１１１…電圧検出部、１２０…判定部。

Claims (5)

  1. 　金属パイプ材料を膨張させて金属パイプを成形する成形装置であって、
    　前記金属パイプを成形する金型と、
    　前記金属パイプ材料に電力を供給する電極と、
    　前記金型と前記電極との間に配置される絶縁部と、
    　前記電極に第１の電流値で電力を供給することで前記金属パイプ材料を通電加熱する第１の電力供給部と、
    　前記電極及び前記金型に接続され、前記電極と前記金型との間に、前記第１の電流値よりも低い第２の電流値で電力を供給する第２の電力供給部と、
    　前記電極と前記金型との間の電圧を検出する電圧検出部と、
    　前記第２の電力供給部から電力が供給されているときに、前記電圧検出部で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定する判定部と、を備える成形装置。
  2. 　前記電極が前記金属パイプ材料へ通電可能な状態にて、前記第２の電力供給部による電力の供給が行われ、前記電圧検出部により電圧の検出が行われ、前記判定部による判定が行われる、請求項１に記載の成形装置。
  3. 　前記第１の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、
    　前記判定部により前記判定値が前記閾値から外れていないと判定された場合、前記制御部は、前記第１の電力供給部が電力供給を行うように制御する、請求項１又は２に記載の成形装置。
  4. 　前記第１の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、
    　前記制御部は、前記判定部により前記判定値が前記閾値から外れていないと判定されない限り、前記第１の電力供給部による電力供給を規制する、請求項１～３の何れか一項に記載の成形装置。
  5. 　前記金属パイプの成形が完了し前記電極から前記金属パイプが取り外された状態にて、前記第２の電力供給部による電力の供給が行われ、前記電圧検出部により電圧の検出が行われ、前記判定部による判定が行われる、請求項１～４の何れか一項に記載の成形装置。
     
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