JP2020095775A - 通電加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属体が目標温度を超えて加熱されることを抑制可能な通電加熱装置を提供する。【解決手段】金属パイプ材料への電力の供給が開始されてから、金属パイプ材料の温度が目標温度に達するよりも前に設定された切替タイミングＴ１までの間には、電流指令値Ｉｃをできるだけ高い所定電流値Ｉｄにする定電流制御を実行する。これにより、金属パイプ材料を短時間である程度まで加熱する。そして、切替タイミングＴ１の後には、電流指令値Ｉｃを低下させて金属パイプ材料が緩やかに温度上昇するように加熱することで、金属パイプ材料の温度が目標温度を超えないようにする。【選択図】図３

Description

本発明は、通電加熱装置に関する。

金属体に通電して当該金属体を目標温度まで加熱する通電加熱装置が知られている。例えば特許文献１には、金型間に金属パイプ材料を配置すると共に通電加熱装置により金属パイプ材料を通電加熱し、この加熱された金属パイプ材料内に高圧の気体を供給し膨張させることによって成形を行う成形装置が開示されている。

特開２０１５−１１２６０８号公報

上述したような通電加熱装置では、一般的に、金属パイプ材料が目標温度に達するまで、当該金属パイプ材料における電流指令値を一定値とする定電流制御が実行される。しかしながら、温度変化の時定数が大きい金属パイプ材料を加熱する場合において定電流制御を実行すると、金属パイプ材料の温度が目標温度を超えてしまう（オーバーシュートしてしまう）おそれがある。また、金属パイプ材料の温度が上昇しすぎると、金属パイプ材料が、軟化して変形し、通電中に金型に接触する可能性がある。その結果、金型に電流が流れ、金型が高温となって変形してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、金属パイプ材料を始めとした金属体が目標温度を超えて加熱されることを抑制可能な通電加熱装置を提供することを目的とする。

本発明に係る通電加熱装置は、金属体に通電して金属体を目標温度まで加熱する装置であって、金属体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、金属体への電力の供給が開始されてから、金属体の温度が目標温度に達するよりも前に設定された切替タイミングまでの間には、金属体における電流指令値を予め設定された所定電流値とするように電力供給部を制御し、切替タイミングの後には、電流指令値を所定電流値から低下させるように電力供給部を制御する。

この通電加熱装置では、金属体への電力の供給が開始されてから、金属体の温度が目標温度に達するよりも前に設定された切替タイミングまでの間には、電流指令値をできるだけ高い所定電流値にする定電流制御を実行することにより、金属体を短時間である程度まで加熱する。そして、切替タイミングの後には、電流指令値を低下させて金属体が緩やかに温度上昇するように加熱することで、金属体の温度が目標温度を超えないようにする。よって、金属体が目標温度を超えて加熱されることを抑制することができる。

ここで、この通電加熱装置は、金属体における実電圧値を測定する電圧測定部を備え、制御部は、切替タイミングの後には、電流指令値を電圧測定部により測定された実電圧値に応じた値とするように電力供給部を制御してもよい。これによれば、金属体における実電圧値が金属体の温度に対応していることを利用して、実電圧値に基づき金属体の温度を推定しながら適切な電流指令値を設定することができる。よって、金属体における電流値を適切な値にすることができる。

また、制御部は、切替タイミングの後には、金属体における電圧指令値を予め設定された所定電圧値とするように電力供給部を制御してもよい。これによれば、電圧指令値を目標温度に対応する所定電圧値にする定電圧制御を実行することにより、金属体における電流値を目標温度に応じた適切な値にすることができる。

また、この通電加熱装置は、金属体における実電圧値を測定する電圧測定部を備え、切替タイミングは、電圧測定部により測定された実電圧値が所定電圧値よりも予め設定された余裕電圧値だけ低い電圧値となるタイミングに設定されていてもよい。これによれば、金属体における実電圧値が金属体の温度に対応していることを利用して、電力供給部を定電圧制御に切り替えるタイミングを好適に設定することができる。

また、この通電加熱装置は、金属体の実温度を測定する温度測定部を備え、切替タイミングは、温度測定部により測定された実温度が目標温度よりも予め設定された余裕温度だけ低い温度となるタイミングに設定されていてもよい。これによれば、金属体の実温度を直接測定することで、電流指令値を所定電流値から低下させ始めるタイミングを特に好適に設定することができる。

本発明によれば、金属体が目標温度を超えて加熱されることを抑制可能な通電加熱装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る通電加熱装置を示す概略構成図である。 電極周辺の拡大図であって、（ａ）は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図、（ｂ）は電極にシール部材を押し付けた状態を示す図、（ｃ）は電極の正面図である。 金属パイプ材料を通電加熱する場合における電流指令値及び実電圧値の時間変化の一例を示すグラフである。

以下、本発明による通電加熱装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

〈成形装置の構成〉
図１は、通電加熱装置としての成形装置の概略構成図である。図１に示されるように、金属パイプを成形する成形装置１０は、上型１２及び下型１１からなるブロー成形金型（金型）１３と、上型１２及び下型１１の少なくとも一方を移動させる駆動機構８０と、上型１２と下型１１との間に配置される金属パイプ材料１４を保持するパイプ保持機構３０と、パイプ保持機構３０で保持されている金属パイプ材料１４に通電して加熱する加熱機構５０と、上型１２及び下型１１の間に保持され加熱された金属パイプ材料１４内に高圧ガス（気体）を供給するための気体供給部６０と、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４内に気体供給部６０からの気体を供給するための一対の気体供給機構４０，４０と、ブロー成形金型１３を強制的に水冷する水循環機構７２とを備えると共に、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。

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（温度測定部）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。熱電対２１は、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４の側面に接触し、金属パイプ材料１４の実温度を測定する。熱電対２１は、図１に示す（Ａ）により、測定した金属パイプ材料１４の実温度に関する温度情報を制御部７０に出力する。

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

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

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

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

パイプ保持機構３０の右側部分において、電極１８，１８が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝１８ａが形成されていて（図２参照）、当該凹溝１８ａの部分に丁度金属パイプ材料１４が嵌り込むように載置可能とされている。パイプ保持機構３０の右側部分において、絶縁材９１，１０１が互いに対向する露出面には、上記凹溝１８ａと同様に、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。また、電極１８の正面（金型の外側方向の面）には、凹溝１８ａに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面１８ｂが形成されている。よって、パイプ保持機構３０の右側部分で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の右側端部の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。

パイプ保持機構３０の左側部分において、電極１７，１７が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａが形成されていて（図２参照）、当該凹溝１７ａの部分に丁度金属パイプ材料１４が嵌り込むように載置可能とされている。パイプ保持機構３０の左側部分において、絶縁材９１，１０１が互いに対向する露出面には、上記凹溝１８ａと同様に、金属パイプ材料１４の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。また、電極１７の正面（金型の外側方向の面）には、凹溝１７ａに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面１７ｂが形成されている。よって、パイプ保持機構３０の左側部分で金属パイプ材料１４を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の左側端部の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。

図１に示されるように、駆動機構８０は、上型１２及び下型１１同士が合わさるように上型１２を移動させるスライド８１と、上記スライド８１を移動させるための駆動力を発生するシャフト８２と、該シャフト８２で発生した駆動力をスライド８１に伝達するためのコネクティングロッド８３とを備えている。シャフト８２は、スライド８１上方にて左右方向に延在していると共に回転自在に支持されており、その軸心から離間した位置にて左右端から突出して左右方向に延在する偏心クランク８２ａを有している。この偏心クランク８２ａと、スライド８１の上部に設けられると共に左右方向に延在している回転軸８１ａとは、コネクティングロッド８３によって連結されている。駆動機構８０では、制御部７０によってシャフト８２の回転を制御することにより偏心クランク８２ａの上下方向の高さを変化させ、この偏心クランク８２ａの位置変化をコネクティングロッド８３を介してスライド８１に伝達することにより、スライド８１の上下動を制御できる。ここで、偏心クランク８２ａの位置変化をスライド８１に伝達する際に発生するコネクティングロッド８３の揺動（回転運動）は、回転軸８１ａによって吸収される。なお、シャフト８２は、例えば制御部７０によって制御されるモータ等の駆動に応じて回転又は停止する。

加熱機構５０は、金属パイプ材料１４に通電して金属パイプ材料１４を目標温度まで加熱するための機構である。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。この電圧計５３により測定されている電圧値は、図１に示す（Ｂ）により制御部７０に入力される。

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。

そして、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。

ここで、加熱機構５０による金属パイプ材料１４の加熱方法について詳細に説明する。図３は、金属パイプ材料を通電加熱する場合における電流指令値及び実電圧値の時間変化の一例を示すグラフである。図３では、横軸に時間が示されており、縦軸に金属パイプ材料１４における電流指令値Ｉｃ、実電圧値Ｖｒ、及び目標電圧値（所定電圧値）Ｖｔが示されている。一般的に、金属パイプ材料１４における実電圧値Ｖｒは金属パイプ材料１４の温度に対応し、従って、目標電圧値Ｖｔは金属パイプ材料１４の目標温度に対応する。

この加熱方法は、以下の第１ステップ及び第２ステップを含んでいる。第１ステップにおいて、制御部７０は、電力供給部５５による金属パイプ材料１４への電力の供給の開始時Ｔ０から、金属パイプ材料１４の温度が目標温度に達するよりも前に設定された切替タイミングＴ１までの間には、金属パイプ材料１４における電流指令値Ｉｃを予め設定された所定電流値Ｉｄとするように電力供給部５５を制御する（定電流制御）。ここでは、所定電流値Ｉｄは、電力供給部５５の定格最大電流値Ｉｍａｘとされている。これにより、金属パイプ材料１４の温度が加熱され始める。切替タイミングＴ１は、電圧計５３により測定された実電圧値Ｖｒが目標電圧値Ｖｔよりも予め設定された余裕電圧値ΔＶだけ低い電圧値に達するタイミングである。余裕電圧値ΔＶは、例えば目標電圧値Ｖｔの１０％以上２０％以下の範囲に設定されてもよい。

その後、第２ステップにおいて、制御部７０は、切替タイミングＴ１の後には、電流指令値Ｉｃを所定電流値Ｉｄから低下させるように電力供給部５５を制御する。より具体的には、制御部７０は、切替タイミングＴ１の後には、電流指令値Ｉｃを電圧計５３により測定された実電圧値Ｖｒに応じた電流値とするように電力供給部５５を制御する。ここで、実電圧値Ｖｒに応じた好適な電流指令値Ｉｃについては、例えば電流電圧マップとして制御部７０が予め記憶していてもよく、所定の計算式に基づいて制御部７０が都度算出してもよい。これにより、金属パイプ材料１４が緩やかに温度上昇するように加熱される。なお、制御部７０は、電力供給部５５の当該制御を、少なくとも切替タイミングＴ１の後に実電圧値Ｖｒが目標電圧値Ｖｔに達する加熱完了タイミングＴ２まで継続してよい。

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

その後、気体供給機構４０のシリンダユニット４２を作動させることによってシール部材４４を前進させて金属パイプ材料１４の両端をシールする。このとき、図２（ｂ）に示されるように、金属パイプ材料１４の電極１８側の端部にシール部材４４が押し付けられることによって、電極１８の凹溝１８ａとテーパー凹面１８ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している部分が、テーパー凹面１８ｂに沿うように漏斗状に変形する。同様に、金属パイプ材料１４の電極１７側の端部にシール部材４４が押し付けられることによって、電極１７の凹溝１７ａとテーパー凹面１７ｂとの境界よりもシール部材４４側に突出している部分が、テーパー凹面１７ｂに沿うように漏斗状に変形する。シール完了後、高圧ガスを金属パイプ材料１４内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料１４をキャビティ部の形状に沿うように成形する。

金属パイプ材料１４は高温（９５０℃前後）に加熱されて軟化しているので、金属パイプ材料１４内に供給されたガスは、熱膨張する。このため、例えば供給するガスを圧縮空気とし、９５０℃の金属パイプ材料１４を熱膨張した圧縮空気によって容易に膨張させることができる。

ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料１４の外周面が下型１１のキャビティ１６に接触して急冷されると同時に、上型１２のキャビティ２４に接触して急冷（上型１２と下型１１は熱容量が大きく且つ低温に管理されているため、金属パイプ材料１４が接触すればパイプ表面の熱が一気に金型側へと奪われる。）されて焼き入れが行われる。このような冷却法は、金型接触冷却又は金型冷却と呼ばれる。急冷された直後はオーステナイトがマルテンサイトに変態する（以下、オーステナイトがマルテンサイトに変態することをマルテンサイト変態とする）。冷却の後半は冷却速度が小さくなったので、復熱によりマルテンサイトが別の組織（トルースタイト、ソルバイト等）に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。また、本実施形態においては、金型冷却に代えて、あるいは金型冷却に加えて、冷却媒体を例えばキャビティ２４内に供給することによって冷却が行われてもよい。例えば、マルテンサイト変態が始まる温度までは金型（上型１２及び下型１１）に金属パイプ材料１４を接触させて冷却を行い、その後型開きすると共に冷却媒体（冷却用気体）を金属パイプ材料１４へ吹き付けることにより、マルテンサイト変態を発生させてもよい。

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

以上説明したように、通電加熱装置としての成形装置１０では、金属パイプ材料１４への電力の供給が開始されてから、金属パイプ材料１４の温度が目標温度に達するよりも前に設定された切替タイミングＴ１までの間には、電流指令値Ｉｃを定格最大電流値Ｉｍａｘにする定電流制御を実行することにより、金属パイプ材料１４を短時間である程度まで加熱する。そして、切替タイミングＴ１の後には、電流指令値Ｉｃを低下させて金属パイプ材料１４が緩やかに温度上昇するように加熱することで、金属パイプ材料１４の温度が目標温度を超えないようにする。よって、金属パイプ材料１４が目標温度を超えて加熱されることを抑制することができる。

ここで、通電加熱装置としての成形装置１０は、金属パイプ材料１４における実電圧値Ｖｒを測定する電圧計５３を備え、制御部７０は、切替タイミングＴ１の後には、電流指令値Ｉｃを電圧計５３により測定された実電圧値Ｖｒに応じた値とするように電力供給部５５を制御する。これにより、金属パイプ材料１４における実電圧値Ｖｒが金属パイプ材料１４の温度に対応していることを利用して、実電圧値Ｖｒに基づき金属パイプ材料１４の温度を推定しながら適切な電流指令値Ｉｃを設定することができる。よって、金属パイプ材料１４における電流値を適切な値にすることができる。

また、切替タイミングＴ１は、電圧計５３により測定された実電圧値Ｖｒが目標電圧値Ｖｔよりも予め設定された余裕電圧値ΔＶだけ低い電圧値となるタイミングに設定されている。これにより、金属パイプ材料１４における実電圧値Ｖｒが金属パイプ材料１４の温度に対応していることを利用して、切替タイミングＴ１を好適に設定することができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１ステップにおいて、所定電流値Ｉｄは、電力供給部５５の定格最大電流値Ｉｍａｘに限定されず、例えば定格最大電流値Ｉｍａｘよりも低い電流値であってもよい。

また、第２ステップにおいて、制御部７０は、切替タイミングＴ１の後には、金属パイプ材料１４における電圧指令値を予め設定された目標電圧値Ｖｔとするように電力供給部５５を制御してもよい。これによれば、切替タイミングＴ１において電力供給部５５の制御を電流制御から電圧制御に切り替えると共に、電圧指令値を目標温度に対応する目標電圧値Ｖｔにする定電圧制御を実行することで、金属パイプ材料１４における電流値を目標温度に応じた適切な値にすることができる。

この場合において、切替タイミングＴ１は、電圧計５３により測定された実電圧値Ｖｒが目標電圧値Ｖｔよりも予め設定された余裕電圧値ΔＶだけ低い電圧値となるタイミングに設定されていてもよい。余裕電圧値ΔＶは、例えば目標電圧値Ｖｔの１０％以上２０％以下の範囲に設定されてもよい。これによれば、金属パイプ材料１４における実電圧値Ｖｒが金属パイプ材料１４の温度に対応していることを利用して、電力供給部５５を定電圧制御に切り替えるタイミングを好適に設定することができる。

なお、金属パイプ材料１４における実電圧値Ｖｒが金属パイプ材料１４の温度に対応していることから、金属パイプ材料１４を通電加熱する場合における電流指令値Ｉｃ及び実温度の時間変化を示すグラフは、図３のグラフと同様となる。すなわち、図３のグラフにおいて、実温度は、実電圧値Ｖｒと同様の軌跡で変化して、目標電圧値Ｖｔに対応する目標温度に達する。ここで、通電加熱装置としての成形装置１０では、切替タイミングＴ１は、熱電対２１により測定された金属パイプ材料１４の実温度が目標温度よりも予め設定された余裕温度だけ低い温度となるタイミングに設定されていてもよい。余裕温度は、例えば目標温度の１０％以上２０％以下の範囲に設定されてもよい。これによれば、金属パイプ材料１４の実温度を直接測定することで、電流指令値Ｉｃを所定電流値Ｉｄから低下させ始めるタイミングを特に好適に設定することができる。

また、金属パイプ材料１４の実温度を測定するための温度測定部としては、熱電対２１に限定されず、任意の構成を採用することができる。例えば、物体から放射される赤外線を分析して熱分布を得るサーモグラフィーカメラを用いてもよい。

また、上記実施形態においては、成形対象を金属パイプ材料１４としているが、金属パイプ材料１４に限定されるものではなく、金属棒状体や金属板状体等に対しても適用でき、要は、ある程度延びる金属体に対して適用できる。棒状や板状の金属体を用いた場合には、金属体の端面に電極を当接させる構成も挙げられる。また、成形装置も、気体供給を行わずに通電加熱を行う鍛造装置等とすることもできる。

１０…成形装置（通電加熱装置）、１４…金属パイプ材料、２１…熱電対（温度測定部）、５３…電圧計（電圧測定部）、５５…電力供給部、７０…制御部。

Claims (5)

1. 金属体に通電して前記金属体を目標温度まで加熱する通電加熱装置であって、
   前記金属体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、
   前記金属体への電力の供給が開始されてから、前記金属体の温度が前記目標温度に達するよりも前に設定された切替タイミングまでの間には、前記金属体における電流指令値を予め設定された所定電流値とするように前記電力供給部を制御し、
   前記切替タイミングの後には、前記電流指令値を前記所定電流値から低下させるように前記電力供給部を制御する、通電加熱装置。
2. 前記金属体における実電圧値を測定する電圧測定部を備え、
   前記制御部は、前記切替タイミングの後には、前記電流指令値を前記電圧測定部により測定された前記実電圧値に応じた値と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。
3. 前記制御部は、前記切替タイミングの後には、前記金属体における電圧指令値を予め設定された所定電圧値と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。
4. 前記金属体における実電圧値を測定する電圧測定部を備え、
   前記切替タイミングは、前記電圧測定部により測定された前記実電圧値が前記所定電圧値よりも予め設定された余裕電圧値だけ低い電圧値となるタイミングに設定されている、請求項３に記載の通電加熱装置。
5. 前記金属体の実温度を測定する温度測定部を備え、
   前記切替タイミングは、前記温度測定部により測定された前記実温度が前記目標温度よりも予め設定された余裕温度だけ低い温度となるタイミングに設定されている、請求項１に記載の通電加熱装置。

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