JP2018195539A - Electrification heating device - Google Patents

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正之 石塚
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Abstract

To provide an electrification heating device capable of suppressing influences caused by arc discharge upon an electrode between a metal body and the electrode.SOLUTION: Before heating a metal pipe material to a target temperature at a second current value C2, for a first predetermined time T1, power is supplied to an electrode at a first current value C1 that is smaller than the second current value C2. Therefore, if an electrical connection between the metal pipe material and the electrode is insufficient (e.g., if a gap is generated), weak arc discharge EA1 occurs and a surface of the electrode is molten without being damaged considerably, thereby short-circuiting the electrode and the metal pipe material. When the heating of the metal pipe material to the target temperature is started thereafter by supplying power to the electrode at the second current value C2, the electrode and the metal pipe material have been already short-circuited, such that arc discharge strong enough to considerably damage the surface of the electrode is prevented from occurring.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、通電加熱装置に関する。   The present invention relates to an electric heating device.

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, a forming apparatus that heats a metal pipe material that is a metal body and supplies a gas into the metal pipe material to form a metal pipe is known. As such a molding apparatus, for example, 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.

特開2015−112608号公報JP2015-112608A

ところで、上記のような通電加熱装置にあっては、高電流を流し金属パイプ材料を通電加熱するため、金属パイプ材料と当該金属パイプ材料に接触する電極との間での電気的な接続が不十分であると(例えば、隙間が生じていると)、スパーク(アーキング;以下アーク放電と呼ぶ)が発生してしまう可能性が高くなる。そして、特に強いアーク放電が発生すると、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。   By the way, in the energization heating apparatus as described above, since a high current is passed and the metal pipe material is energized and heated, electrical connection between the metal pipe material and the electrode in contact with the metal pipe material is not good. If it is sufficient (for example, if a gap is generated), there is a high possibility that spark (arcing; hereinafter referred to as arc discharge) will occur. When a particularly strong arc discharge occurs, the electrode surface is damaged and becomes a resistance during energization, causing problems such as heat generation of the electrode itself and hindering temperature rise of the metal pipe material.

そこで、本発明は、金属パイプ材料を始めとした金属体と電極との間において、アーク放電による電極への影響を抑制す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。   Therefore, an object of the present invention is to provide an energization heating apparatus that can suppress the influence of an arc discharge on an electrode between a metal body including a metal pipe material and the electrode.

本発明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、電力供給部を制御する制御部と、を備え、制御部は、電極への電力の供給を開始してから第1所定時間の間、第1電流値にて電極に電力を供給するように電力供給部を制御し、第1所定時間の経過後、第1電流値よりも大きい第2電流値にて電極に電力を供給するように電力供給部を制御する。   An energization heating apparatus according to the present invention is an energization heating apparatus that supplies electric power to a metal body and energizes and heats the metal body, and includes at least two electrodes that contact the metal body, and a power supply unit that supplies electric power to the electrodes. A control unit that controls the power supply unit, and the control unit supplies power to the electrode at a first current value for a first predetermined time after starting to supply power to the electrode. The power supply unit is controlled, and after the first predetermined time has elapsed, the power supply unit is controlled so as to supply power to the electrode at a second current value larger than the first current value.

このような通電加熱装置によれば、第2電流値にて電極に電力を供給して金属体を目標温度まで加熱し始める前に、電極への電力の供給を開始してから第1所定時間の間、第2電流値よりも小さい第1電流値にて電極に電力を供給する。これにより、金属体と電極との間の電気的な接続が不十分であると(例えば、隙間が生じていると)、弱いアーク放電が発生する。弱いアーク放電が発生すると、電極表面は、溶融するものの電流値が小さいため大きくは傷つかない。そして、電極表面が溶融することで電極と金属体とが短絡し、アーク放電は消滅する。その後、第1電流値よりも大きい第2電流値にて電極に電力を供給して金属体を目標温度まで加熱し始めたときには、既に電極と金属体とが短絡しているため、電極表面を大きく傷つけるほどの強いアーク放電が発生することが抑制される。よって、金属パイプ材料を始めとした金属体と電極との間において、アーク放電による電極への影響を抑制することができる。   According to such an energization heating device, before supplying electric power to the electrode at the second current value and starting heating the metal body to the target temperature, the first predetermined time after the supply of electric power to the electrode is started. During this period, power is supplied to the electrode at a first current value smaller than the second current value. Thereby, when the electrical connection between the metal body and the electrode is insufficient (for example, when a gap is generated), a weak arc discharge is generated. When a weak arc discharge occurs, the surface of the electrode melts but the current value is small, so that the electrode surface is not greatly damaged. Then, when the electrode surface is melted, the electrode and the metal body are short-circuited, and the arc discharge disappears. After that, when power is supplied to the electrode at a second current value larger than the first current value and the metal body starts to be heated to the target temperature, the electrode surface and the metal body are already short-circuited. Generation | occurrence | production of the strong arc discharge which is seriously damaged is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the influence of the arc discharge on the electrode between the metal body including the metal pipe material and the electrode.

ここで、通電加熱装置は、電極間の電圧を測定する電圧測定部を備え、制御部は、第2電流値にて電極に電力を供給するように電力供給部を制御している場合において、電圧測定部により測定された電極間の電圧値に基づき、電極と金属体との間でのアーク放電の発生を検知したときには、第2所定時間の間、第2電流値よりも小さい第3電流値にて電極に電力を供給するように電力供給部を制御し、第2所定時間の経過後、第2電流値にて電極に電力を供給するように電力供給部を制御してもよい。これによれば、第1電流値にて電極に電力が供給されて弱いアーク放電が発生しただけでは、第2電流値にて電極に電力が供給されることによる強いアーク放電の発生を十分に抑制可能な程度には電極と金属体とが短絡せず、強いアーク放電が発生した場合に、第2所定時間の間、第2電流値よりも小さい第3電流値にて電極に電力を供給し、電極表面を大きく傷つけることを抑制する。この第3電流値にて電極に電力を供給している状態において、アーク放電が発生したとしても、そのアーク放電は弱いアーク放電となる。弱いアーク放電が発生すると、電極表面は、再び溶融するものの電流値が小さいため大きくは傷つかない。そして、電極表面が溶融することで電極と金属体とが十分に短絡し、アーク放電は消滅する。その後、再び第2電流値にて電極に電力を供給するときには、電極と金属体とが十分に短絡しているため、強いアーク放電が発生することが抑制される。   Here, the energization heating device includes a voltage measurement unit that measures a voltage between the electrodes, and the control unit controls the power supply unit to supply power to the electrode at the second current value. When the occurrence of arc discharge between the electrode and the metal body is detected based on the voltage value between the electrodes measured by the voltage measuring unit, a third current smaller than the second current value during the second predetermined time period. The power supply unit may be controlled to supply power to the electrode with a value, and the power supply unit may be controlled to supply power to the electrode with a second current value after the second predetermined time has elapsed. According to this, if the electric power is supplied to the electrode at the first current value and the weak arc discharge is generated, the generation of the strong arc discharge due to the electric power being supplied to the electrode at the second current value is sufficient. If the electrode and the metal body are not short-circuited to the extent that they can be suppressed, and a strong arc discharge occurs, power is supplied to the electrode at a third current value smaller than the second current value for a second predetermined time. Thus, the electrode surface is prevented from being greatly damaged. In the state where electric power is supplied to the electrode at the third current value, even if arc discharge occurs, the arc discharge is weak arc discharge. When weak arc discharge occurs, the surface of the electrode melts again, but the current value is small, so that the electrode surface is not greatly damaged. Then, when the electrode surface is melted, the electrode and the metal body are sufficiently short-circuited, and the arc discharge disappears. Thereafter, when power is again supplied to the electrode at the second current value, the electrode and the metal body are sufficiently short-circuited, so that the occurrence of strong arc discharge is suppressed.

このような本発明によれば、金属体と電極との間において、アーク放電による電極への影響を抑制可能な通電加熱装置を提供することができる。   According to the present invention as described above, it is possible to provide an energization heating apparatus capable of suppressing the influence of the arc discharge on the electrode between the metal body and the electrode.

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。It is a schematic structure figure showing an energization heating device concerning one embodiment of the present invention. 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。It is an enlarged view of the periphery of the electrode, (a) is a diagram showing a state in which the electrode holds the metal pipe material, (b) is a diagram showing a state in which the seal member is pressed against the electrode, (c) is a front view of the electrode It is. 通電加熱時の電流、電圧を示すタイミングチャートであって、(a)は供給電流を示す図、(b)は(a)の供給電流に対する電圧の経時的変化を示す図である。It is a timing chart which shows the electric current and voltage at the time of an energization heating, Comprising: (a) is a figure which shows supply current, (b) is a figure which shows the time-dependent change of the voltage with respect to the supply current of (a).

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。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an electric heating apparatus according to the invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same part or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

〈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、アーク放電が発生した場合に警告を発する警告装置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する制御部70と、を備えて構成されている。
<Configuration of molding equipment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus as an electric heating apparatus. As shown in FIG. 1, 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. 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 pair of gas supply mechanisms 40, 40 for supplying gas from the gas supply unit 60 into the formed metal pipe material 14, a water circulation mechanism 72 for forcibly cooling the blow mold 13 with water, and arc discharge are generated. did A warning device 71 that issues a warning, and the driving mechanism 80, the pipe holding mechanism 30, the heating mechanism 50, the gas supply unit 60, and the warning device 71. And a control unit 70 for controlling each of them.

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。   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.

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。   Further, 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.

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。   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.

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。   The upper die 12, which is the other of the blow 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.

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。   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.

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。   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.

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。   In the right part of the pipe holding mechanism 30, 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. In the right portion of the pipe holding mechanism 30, 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. ing. Further, a tapered concave surface 18b is formed on the front surface of the electrode 18 (the surface in the outer direction of the mold). Therefore, when the metal pipe material 14 is sandwiched from above and below by the right side portion of the pipe holding mechanism 30, 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.

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。   In the left part of the pipe holding mechanism 30, 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. In the left portion of the pipe holding mechanism 30, 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. ing. In addition, 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.

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。   As shown in FIG. 1, 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. In the drive mechanism 80, 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. Thus, the vertical movement of the slide 81 can be controlled. Here, 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.

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。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。   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. Has been. Here, 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 power supply unit 55 supplies power of about 10,000 A20V or more.

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。   In the heating mechanism 50, 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.

電圧計53により測定される電圧値(図1に示す(B)からの情報)は、制御部70のアーク放電検知部70aに入力される。アーク放電検知部70aは、電圧計53で測定した電圧値に基づき電極17,18と金属パイプ材料14との間におけるアーク放電の発生を検知する。制御部70は、アーク放電検知部70aがアーク放電の発生を検知したら、加熱機構50の電力供給部55に対して、出力すべき電力を調整させる電力調整指令を送出すると共に、警告装置71に警告指令を送出する。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。   The voltage value measured by the voltmeter 53 (information from (B) shown in FIG. 1) is input to the arc discharge detection unit 70a of the control unit 70. The arc discharge detector 70 a detects the occurrence of arc discharge between the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 based on the voltage value measured by the voltmeter 53. When the arc discharge detection unit 70 a detects the occurrence of arc discharge, the control unit 70 sends a power adjustment command for adjusting the power to be output to the power supply unit 55 of the heating mechanism 50, and to the warning device 71. Send a warning command. The warning device 71 issues a warning by, for example, a lamp, sound, screen display, or the like.

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。   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. Have 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.

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。   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.

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。   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 | etc., By information being transmitted from (A) shown in FIG.

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。   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.

〈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。
<Metal pipe forming method using forming equipment>
Next, a method for forming a metal pipe using the forming apparatus 10 will be described. First, 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.

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。   Next, the 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.

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。   At this time, as shown in FIG. 2A, 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. However, 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.

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、図3(a)に示されるように電流制御を行う。より具体的には、制御部70は、電極17,18に電力の供給を開始してから第1所定時間T1の間、第1電流値C1にて電極17,18に電力を供給するように、電力供給部55を制御(定電流制御)する。なお、「第1所定時間T1」とは、予め設定された時間である。例えば、第1所定時間T1は、1秒未満の時間であってもよい。また、「第1電流値C1」とは、第2電流値C2よりも小さい電流値である。例えば、第1電流値C1は、10A以上100A以下の電流値であってもよい。「第2電流値C2」とは、金属パイプ材料14を目標温度まで通電加熱する際に電極17,18に供給される電流値である。例えば、第2電流値C2は、10000A以上の電流値であってもよい。   Subsequently, 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 performs current control as shown in FIG. More specifically, the control unit 70 supplies power to the electrodes 17 and 18 at the first current value C1 for the first predetermined time T1 after the supply of power to the electrodes 17 and 18 is started. The power supply unit 55 is controlled (constant current control). The “first predetermined time T1” is a preset time. For example, the first predetermined time T1 may be a time shorter than 1 second. The “first current value C1” is a current value smaller than the second current value C2. For example, the first current value C1 may be a current value of 10 A or more and 100 A or less. The “second current value C2” is a current value supplied to the electrodes 17 and 18 when the metal pipe material 14 is energized and heated to a target temperature. For example, the second current value C2 may be a current value of 10,000 A or more.

このように制御部70が電力供給部55を制御して電流値を第1電流値C1とすると、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に供給される。   Thus, when the control unit 70 controls the power supply unit 55 to set the current value to the first current value C1, the power transmitted to the lower electrodes 17 and 18 via the bus bar 52 sandwiches the metal pipe material 14. The upper electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 are supplied.

このとき、金属パイプ材料14と電極17,18との電気的な接続が不十分であると(例えば、隙間が生じていると)、図3(b)に示されるように、電極17,18と金属パイプ材料14との間においてアーク放電EA1が発生する。   At this time, if the electrical connection between the metal pipe material 14 and the electrodes 17 and 18 is insufficient (for example, if a gap is generated), as shown in FIG. Arc discharge EA1 is generated between the pipe 14 and the metal pipe material 14.

アーク放電EA1が発生するとき、電力供給部55は、第2電流値C2よりも小さい電流値である第1電流値C1にて電極17,18に電力を供給している。このため、アーク放電EA1は、電力供給部55が第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給している場合に発生するアーク放電と比較して弱い(すなわち、低出力・低電力の)アーク放電である。アーク放電EA1が発生すると、電極17,18の表面は、溶融するものの大きくは傷つかない。そして、電極17,18の表面が溶融することで電極17,18と金属パイプ材料14とが短絡し、アーク放電EA1は消滅する。   When the arc discharge EA1 occurs, the power supply unit 55 supplies power to the electrodes 17 and 18 at the first current value C1 that is a current value smaller than the second current value C2. For this reason, the arc discharge EA1 is weaker than the arc discharge that occurs when the power supply unit 55 supplies power to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2 (that is, low output and low power). Arc discharge). When the arc discharge EA1 is generated, the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted but not greatly damaged. Then, when the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted, the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 are short-circuited, and the arc discharge EA1 disappears.

アーク放電EA1が発生すると、制御部70のアーク放電検知部70aは、電圧計53で測定した電圧値に基づいて電極17,18と金属パイプ材料14との間におけるアーク放電EA1の発生を検知する。例えば、アーク放電検知部70aは、単位時間当たりの電圧の変化量(dv/dt;微分)に基づきアーク放電EA1の発生を検知する。具体的には、アーク放電検知部70aは、単位時間当たりの電圧の変化量が所定値以上となった場合に、アーク放電EA1が発生したと判断する。この所定値は、予め定められた値であり、アーク放電EA1が発生したと判断して良い値である。   When the arc discharge EA1 occurs, the arc discharge detection unit 70a of the control unit 70 detects the generation of the arc discharge EA1 between the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 based on the voltage value measured by the voltmeter 53. . For example, the arc discharge detector 70a detects the occurrence of the arc discharge EA1 based on the amount of change in voltage per unit time (dv / dt; differentiation). Specifically, arc discharge detector 70a determines that arc discharge EA1 has occurred when the amount of change in voltage per unit time is equal to or greater than a predetermined value. This predetermined value is a predetermined value, and is a value that may be determined that the arc discharge EA1 has occurred.

制御部70は、アーク放電EA1の発生を検知したら、警告装置71に指令を送出し、例えばランプや音や画面表示等で警告を発生させる。   When the controller 70 detects the occurrence of the arc discharge EA1, it sends a command to the warning device 71 to generate a warning by, for example, a lamp, sound, screen display, or the like.

続いて、制御部70は、電極17,18に電力の供給を開始してから第1所定時間T1が経過した後、第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給するように、電力供給部55を制御(定電流制御)する。これにより、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。   Subsequently, the controller 70 supplies power to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2 after the first predetermined time T1 has elapsed since the start of supplying power to the electrodes 17 and 18. The power supply unit 55 is controlled (constant current control). Thereby, the metal pipe material 14 itself generates heat due to Joule heat due to the resistance existing in the metal pipe material 14.

このとき、金属パイプ材料14と電極17,18との電気的な接続が不十分であると(例えば、アーク放電EA1による電極17,18と金属パイプ材料14との短絡が不十分であると)、図3(b)に示されるように、電極17,18と金属パイプ材料14との間においてアーク放電EA2が発生する。   At this time, when the electrical connection between the metal pipe material 14 and the electrodes 17 and 18 is insufficient (for example, the short circuit between the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 due to the arc discharge EA1 is insufficient). As shown in FIG. 3B, arc discharge EA2 is generated between the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material.

アーク放電EA2が発生するとき、電力供給部55は、第1電流値C1よりも大きい電流値である第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給している。このため、アーク放電EA2は、アーク放電EA1と比較してやや強い(すなわち、高出力・高電力の)アーク放電である。ただし、既に弱いアーク放電EA1が発生して電極17,18と金属パイプ材料14とが短絡しているため、アーク放電EA2は、アーク放電EA1が発生する前に第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給した場合に発生し得る非常に強いアーク放電と比較すると、弱いアーク放電である。   When the arc discharge EA2 is generated, the power supply unit 55 supplies power to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2 that is a current value larger than the first current value C1. For this reason, the arc discharge EA2 is slightly stronger (that is, high output and high power) arc discharge than the arc discharge EA1. However, since the weak arc discharge EA1 has already occurred and the electrodes 17, 18 and the metal pipe material 14 are short-circuited, the arc discharge EA2 has the electrode 17 at the second current value C2 before the arc discharge EA1 occurs. , 18 is a weak arc discharge as compared to a very strong arc discharge that can occur when power is supplied to the.

アーク放電EA2が発生すると、制御部70のアーク放電検知部70aは、アーク放電EA1が発生した場合と同様に、電圧計53で測定した電圧値に基づいて電極17,18と金属パイプ材料14との間におけるアーク放電EA2の発生を検知する。   When the arc discharge EA2 is generated, the arc discharge detection unit 70a of the control unit 70 is similar to the case where the arc discharge EA1 is generated, based on the voltage values measured by the voltmeter 53, the electrodes 17, 18 and the metal pipe material 14 The occurrence of arc discharge EA2 during the period is detected.

制御部70は、アーク放電EA2の発生を検知したら、警告装置71に指令を送出し、例えばランプや音や画面表示等で警告を発生させる。なお、制御部70は、アーク放電検知部70aが予め定められた複数回数検知した場合に、電極17,18のメンテナンス又は電極17,18の交換を促させる警告を発生させても良い。   When the controller 70 detects the occurrence of the arc discharge EA2, the controller 70 sends a command to the warning device 71 to generate a warning by, for example, a lamp, sound, screen display, or the like. The control unit 70 may generate a warning that prompts maintenance of the electrodes 17 and 18 or replacement of the electrodes 17 and 18 when the arc discharge detection unit 70a detects a predetermined number of times.

そして、制御部70は、アーク放電EA2の発生を検知したら、加熱機構50の電力供給部55に対して、出力すべき電力を調整させる電力調整指令を送出する。これにより、制御部70は、第2所定時間T2の間、第2電流値C2よりも小さい第3電流値C3にて電極17,18に電力を供給するように電力供給部55を制御する。ここで、「第2所定時間T2」とは、予め設定された時間である。例えば、第2所定時間T2は、1秒未満の時間であってもよい。また、「第3電流値C3」とは、第2電流値C2よりも小さい電流値である。図3(a)において示される第3電流値C3は、第1電流値C1よりも大きく且つ第2電流値C2よりも小さい電流値である。なお、第3電流値C3は第1電流値C1と同じ大きさの電流値であってもよい。   And if the control part 70 detects generation | occurrence | production of the arc discharge EA2, it will send out the electric power adjustment command which adjusts the electric power which should be output with respect to the electric power supply part 55 of the heating mechanism 50. FIG. Accordingly, the control unit 70 controls the power supply unit 55 to supply power to the electrodes 17 and 18 at the third current value C3 smaller than the second current value C2 during the second predetermined time T2. Here, the “second predetermined time T2” is a preset time. For example, the second predetermined time T2 may be a time shorter than 1 second. The “third current value C3” is a current value smaller than the second current value C2. The third current value C3 shown in FIG. 3A is a current value that is larger than the first current value C1 and smaller than the second current value C2. The third current value C3 may be a current value having the same magnitude as the first current value C1.

アーク放電EA2が発生すると、電極17,18の表面は更に溶融する。ここで、上述のように、制御部70は、アーク放電EA2の発生を検知したら、第2電流値C2よりも小さい第3電流値C3にて電極17,18に電力を供給するように電力供給部55を制御しているため、強いアーク放電EA2が発生している状態が継続せずに短絡し、電極17,18の表面が大きく傷つくことが抑制される。   When the arc discharge EA2 is generated, the surfaces of the electrodes 17 and 18 are further melted. Here, as described above, when the controller 70 detects the occurrence of the arc discharge EA2, the power supply is performed so as to supply power to the electrodes 17 and 18 at the third current value C3 smaller than the second current value C2. Since the part 55 is controlled, it is possible to prevent the surface of the electrodes 17 and 18 from being seriously damaged by causing a short circuit without continuing the state in which the strong arc discharge EA2 is generated.

第3電流値C3にて電極17,18に電力が供給される状態においては、アーク放電が発生したとしても、そのアーク放電は弱いアーク放電となる。弱いアーク放電が発生すると、電極17,18の表面は、再び溶融するものの第3電流値C3の電流値が第2電流値C2よりも小さいため大きくは傷つかない。電極17,18の表面が溶融することで電極17,18と金属パイプ材料14とが十分に短絡し、アーク放電は消滅する。   In the state where electric power is supplied to the electrodes 17 and 18 at the third current value C3, even if arc discharge occurs, the arc discharge is weak arc discharge. When the weak arc discharge occurs, the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted again, but the current value of the third current value C3 is smaller than the second current value C2, so that they are not greatly damaged. When the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted, the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 are sufficiently short-circuited, and the arc discharge is extinguished.

続いて、制御部70は、電極17,18に電力の供給を開始してから第2所定時間T2が経過した後、第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給するように、電力供給部55を制御(定電流制御)する。これにより、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。   Subsequently, the controller 70 supplies power to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2 after the second predetermined time T2 has elapsed since the start of supplying power to the electrodes 17 and 18. The power supply unit 55 is controlled (constant current control). Thereby, the metal pipe material 14 itself generates heat due to Joule heat due to the resistance existing in the metal pipe material 14. Then, the voltage value measured by the voltmeter 53 gradually increases, and energization is terminated when the voltage value reaches a predetermined value.

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。   Subsequently, the blow 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. As a result, 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.

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。   Thereafter, 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. At this time, as shown in FIG. 2 (b), 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. Similarly, when the seal member 44 is pressed against the end portion of the metal pipe material 14 on the electrode 17 side, a portion protruding to the seal member 44 side from the boundary between the groove 17a and the tapered concave surface 17b of the electrode 17 is It deforms into a funnel shape along the tapered concave surface 17b. After the sealing is completed, high-pressure gas is blown into the metal pipe material 14, and the metal pipe material 14 softened by heating is formed so as to follow the shape of the cavity portion.

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。   Since the metal pipe material 14 is heated to a high temperature (around 950 ° C.) and softened, the gas supplied into the metal pipe material 14 is thermally expanded. For this reason, for example, 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.

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。   The outer peripheral surface of the metal pipe material 14 swelled by blow molding is brought into contact with the cavity 16 of the lower mold 11 and rapidly cooled, and at the same time is brought into contact with the cavity 24 of the upper mold 12 to rapidly cool (the upper mold 12 and the lower mold 11 are Since the heat capacity is large and the temperature is controlled at a low temperature, if the metal pipe material 14 comes into contact, the heat of the pipe surface is taken away to the mold side at once, and quenching is performed. Such a cooling method is called mold contact cooling or mold cooling. Immediately after being quenched, austenite transforms to martensite (hereinafter, austenite transforms to martensite is referred to as martensite transformation). In the second half of the cooling, the cooling rate was reduced, so that martensite was transformed into another structure (truthite, sorbite, etc.) by recuperation. Therefore, it is not necessary to perform a separate tempering process. In the present embodiment, cooling may be performed by supplying a cooling medium into the cavity 24, for example, instead of or in addition to mold cooling. For example, 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.

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。   As described above, blow molding is performed on the metal pipe material 14, and then cooling is performed to perform mold opening, thereby obtaining a metal pipe having a substantially rectangular cylindrical main body, for example.

このように、本実施形態によれば、第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給して金属パイプ材料14を目標温度まで加熱し始める前に、電極17,18への電力の供給を開始してから第1所定時間T1の間、第2電流値C2よりも小さい第1電流値C1にて電極17,18に電力を供給している。このため、金属パイプ材料14と電極17,18との間の電気的な接続が不十分であると(例えば、隙間が生じていると)、弱いアーク放電EA1が発生し、弱いアーク放電EA1が発生すると、電極17,18の表面は、溶融するものの電流値が小さいため大きくは傷つかない。そして、電極17,18の表面が溶融することで電極17,18と金属パイプ材料14とが短絡し、アーク放電EA1は消滅する。その後、第1電流値C1よりも大きい第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給して金属パイプ材料14を目標温度まで加熱し始めたときには、既に電極17,18と金属パイプ材料14とが短絡しているため、電極17,18の表面を大きく傷つけるほどの強いアーク放電が発生することが抑制される。よって、金属パイプ材料14と電極17,18との間において、アーク放電による電極17,18への影響を抑制することができる。   Thus, according to the present embodiment, before supplying the power to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2 and starting to heat the metal pipe material 14 to the target temperature, the power to the electrodes 17 and 18 is Electric power is supplied to the electrodes 17 and 18 at the first current value C1 smaller than the second current value C2 for the first predetermined time T1 after the supply is started. For this reason, when the electrical connection between the metal pipe material 14 and the electrodes 17 and 18 is insufficient (for example, when a gap is generated), a weak arc discharge EA1 is generated, and the weak arc discharge EA1 is generated. When it occurs, the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted, but the current value is small, so that they are not greatly damaged. Then, when the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted, the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 are short-circuited, and the arc discharge EA1 disappears. Thereafter, when power is supplied to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2 larger than the first current value C1 and the metal pipe material 14 starts to be heated to the target temperature, the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material are already used. Since 14 is short-circuited, generation | occurrence | production of arc discharge so strong that the surface of the electrodes 17 and 18 is damaged greatly is suppressed. Therefore, the influence on the electrodes 17 and 18 by arc discharge can be suppressed between the metal pipe material 14 and the electrodes 17 and 18.

また、成形装置10は、電極17,18間の電圧を測定する電圧計53を備え、制御部70は、第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給するように電力供給部55を制御している場合において、電圧計53により測定された電極17,18間の電圧値に基づき、電極17,18と金属パイプ材料14との間でのアーク放電EA2の発生を検知したときには、第2所定時間T2の間、第2電流値C2よりも小さい第3電流値C3にて電極17,18に電力を供給するように電力供給部55を制御し、第2所定時間T2の経過後、第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給するように電力供給部55を制御している。このため、第1電流値C1にて電極17,18に電力が供給されて弱いアーク放電EA1が発生しただけでは、第2電流値C2にて電極17,18に電力が供給されることによる強いアーク放電EA2の発生を十分に抑制可能な程度には電極17,18と金属パイプ材料14とが短絡せず、強いアーク放電EA2が発生した場合に、第2所定時間T2の間、第2電流値C2よりも小さい第3電流値C3にて電極17,18に電力を供給し、電極17,18の表面を大きく傷つけることを抑制している。この第3電流値C3にて電極17,18に電力を供給している状態において、アーク放電が発生したとしても、そのアーク放電は弱いアーク放電となる。弱いアーク放電が発生すると、電極17,18の表面は、再び溶融するものの第3電流値C3の電流値が第2電流値C2よりも小さいため大きくは傷つかない。そして、電極17,18の表面が溶融することで電極17,18と金属パイプ材料14とが十分に短絡し、アーク放電は消滅する。その後、再び第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給するときには、電極17,18と金属パイプ材料14とが十分に短絡しているため、強いアーク放電が発生することが抑制される。   Moreover, the shaping | molding apparatus 10 is provided with the voltmeter 53 which measures the voltage between the electrodes 17 and 18, and the control part 70 is the electric power supply part 55 so that electric power may be supplied to the electrodes 17 and 18 by 2nd electric current value C2. When the occurrence of arc discharge EA2 between the electrodes 17, 18 and the metal pipe material 14 is detected based on the voltage value between the electrodes 17, 18 measured by the voltmeter 53, During the second predetermined time T2, the power supply unit 55 is controlled to supply power to the electrodes 17 and 18 at a third current value C3 smaller than the second current value C2, and after the second predetermined time T2 has elapsed. The power supply unit 55 is controlled to supply power to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2. For this reason, if electric power is supplied to the electrodes 17 and 18 at the first current value C1 and a weak arc discharge EA1 is generated, the electric power is supplied to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2. If the electrodes 17, 18 and the metal pipe material 14 are not short-circuited to such an extent that the generation of the arc discharge EA2 can be sufficiently suppressed, and the strong arc discharge EA2 is generated, the second current is supplied for the second predetermined time T2. Electric power is supplied to the electrodes 17 and 18 at the third current value C3 smaller than the value C2, and the surface of the electrodes 17 and 18 is prevented from being greatly damaged. In the state where electric power is supplied to the electrodes 17 and 18 at the third current value C3, even if arc discharge occurs, the arc discharge is weak arc discharge. When the weak arc discharge occurs, the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted again, but the current value of the third current value C3 is smaller than the second current value C2, so that they are not greatly damaged. Then, when the surfaces of the electrodes 17 and 18 are melted, the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 are sufficiently short-circuited, and the arc discharge disappears. Thereafter, when power is again supplied to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2, since the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 are sufficiently short-circuited, generation of strong arc discharge is suppressed. The

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。   The present invention has been specifically described above based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in 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.

また、アーク放電検知部70aは、電圧計53で測定した電圧値に基づき、電極17,18と金属パイプ材料14との間でのアーク放電の発生を検知することができれば、その具体的な判定手法は特に限定されない。例えば、アーク放電検知部70aは、電圧計53で測定した電圧値と所定の設定値との差に基づきアーク放電の発生を検知するようにしても良い。ここでいう設定値は、予め定められた電圧値であり、アーク放電が発生したと判断して良い電圧値である。そして、アーク放電検知部70aは、測定した電圧値と設定値との差に基づいて、アーク放電が発生したか否かを判断する。例えば、電圧計53で測定した電圧値が設定値を超えたときにアーク放電が発生したと判断する。   Moreover, if the arc discharge detection part 70a can detect generation | occurrence | production of the arc discharge between the electrodes 17 and 18 and the metal pipe material 14 based on the voltage value measured with the voltmeter 53, the specific determination will be carried out. The method is not particularly limited. For example, the arc discharge detector 70a may detect the occurrence of arc discharge based on the difference between the voltage value measured by the voltmeter 53 and a predetermined set value. The set value here is a voltage value determined in advance, and is a voltage value at which it can be determined that arc discharge has occurred. The arc discharge detector 70a determines whether or not arc discharge has occurred based on the difference between the measured voltage value and the set value. For example, it is determined that arc discharge has occurred when the voltage value measured by the voltmeter 53 exceeds a set value.

また、制御部70は、電極17,18に供給する電力を第2電流値C2から第3電流値C3に切り換える際に、一時的に第3電流値C3とは異なる電流値となる期間を設けてもよい。例えば、制御部70は、第2電流値C2から0Aの電流値の状態を経た後に、第3電流値C3に切り換えてもよい。   In addition, when the power supplied to the electrodes 17 and 18 is switched from the second current value C2 to the third current value C3, the control unit 70 temporarily provides a period in which the current value is different from the third current value C3. May be. For example, the control unit 70 may switch to the third current value C3 after passing through the state of the current value of 0 A from the second current value C2.

また、制御部70は、第2電流値C2にて電極17,18に電力を供給するように電力供給部55を制御する状態と、第3電流値C3にて電極17,18に電力を供給するように電力供給部55を制御する状態とを、アーク放電が発生しなくなるまで複数回繰り返してもよい。なお、この場合には、各回における第3電流値C3は、互いに異なる電流値でもよい。   The control unit 70 controls the power supply unit 55 to supply power to the electrodes 17 and 18 at the second current value C2, and supplies power to the electrodes 17 and 18 at the third current value C3. The state in which the power supply unit 55 is controlled may be repeated a plurality of times until no arc discharge occurs. In this case, the third current value C3 at each time may be different from each other.

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。   Moreover, in the said embodiment, although the shaping | 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.

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、53…電圧計(電圧測定部)、55…電力供給部、70…制御部、C1…第1電流値、C2…第2電流値、C3…第3電流値、EA1,EA2…アーク放電、T1…第1所定時間、T2…第2所定時間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Molding apparatus (electric heating apparatus), 14 ... Metal pipe material (metal body), 17, 18 ... Electrode, 53 ... Voltmeter (voltage measuring part), 55 ... Electric power supply part, 70 ... Control part, C1 ... No. 1 current value, C2 ... second current value, C3 ... third current value, EA1, EA2 ... arc discharge, T1 ... first predetermined time, T2 ... second predetermined time.

Claims (2)

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、
前記電力供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電極への電力の供給を開始してから第1所定時間の間、第1電流値にて前記電極に電力を供給するように前記電力供給部を制御し、
前記第1所定時間の経過後、前記第1電流値よりも大きい第2電流値にて前記電極に電力を供給するように前記電力供給部を制御する、通電加熱装置。
An electric heating device for supplying electric power to a metal body and energizing and heating the metal body,
At least two electrodes in contact with the metal body;
A power supply for supplying power to the electrodes;
A control unit for controlling the power supply unit,
The controller is
Controlling the power supply unit to supply power to the electrode at a first current value for a first predetermined time after starting the supply of power to the electrode;
An energization heating apparatus that controls the power supply unit so that power is supplied to the electrode at a second current value larger than the first current value after the first predetermined time has elapsed.
前記電極間の電圧を測定する電圧測定部を備え、
前記制御部は、
前記第2電流値にて前記電極に電力を供給するように前記電力供給部を制御している場合において、前記電圧測定部により測定された前記電極間の電圧値に基づき、前記電極と前記金属体との間でのアーク放電の発生を検知したときには、第2所定時間の間、前記第2電流値よりも小さい第3電流値にて前記電極に電力を供給するように前記電力供給部を制御し、
前記第2所定時間の経過後、前記第2電流値にて前記電極に電力を供給するように前記電力供給部を制御する、請求項1に記載の通電加熱装置。
A voltage measuring unit for measuring a voltage between the electrodes;
The controller is
When the power supply unit is controlled to supply power to the electrode at the second current value, based on the voltage value between the electrodes measured by the voltage measurement unit, the electrode and the metal When the occurrence of arc discharge with the body is detected, the power supply unit is configured to supply power to the electrode at a third current value smaller than the second current value for a second predetermined time. Control
The energization heating apparatus according to claim 1, wherein the power supply unit is controlled to supply power to the electrode at the second current value after the second predetermined time has elapsed.
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