JP7009264B2 - 成形装置 - Google Patents

Description

本開示は、成形装置に関する。

加熱した金属パイプ材料の内部に流体を供給して当該金属パイプ材料を膨張させることにより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、金属パイプ材料の両端部のそれぞれに接触させた電極を介して当該金属パイプ材料に通電することにより、ジュール熱を生じさせて金属パイプ材料を加熱する成形装置が記載されている。

特開２０１５－１１２６０８号公報

上述したような成形装置においては、金属パイプ材料が均一に加熱されず、局所的に高温の部分及び低温の部分が生じた場合、金属パイプを成形する成形性の悪化及び成形された金属パイプの強度の低下等が発生するおそれがある。このため、金属パイプ材料が均一に加熱されることが望まれる。

そこで、本開示は、金属パイプ材料を均一に加熱することができる成形装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る成形装置は、金属パイプ材料に電力を供給して目標温度となるように当該金属パイプ材料を通電加熱する電力供給部と、電力供給部を制御する制御部と、を備え、制御部は、第１電流値にて金属パイプ材料に電力を供給する第１処理を実行するように電力供給部を制御し、第１処理の後において予め設定された時間、金属パイプ材料に電力を供給しない、又は、第１電流値よりも小さい第２電流値にて金属パイプ材料に電力を供給する第２処理を実行するように電力供給部を制御し、第２処理の後、第２電流値よりも大きい第３電流値にて金属パイプ材料に電力を供給する第３処理を実行するように電力供給部を制御する。

この成形装置によれば、まず、第１電流値にて金属パイプ材料に電力を供給する第１処理が実行されることで、金属パイプ材料が目標温度よりも低い温度まで加熱される。次に、金属パイプ材料に電力を供給しない、又は、第１電流値よりも小さい第２電流値にて金属パイプ材料に電力を供給する第２処理が実行されることで、第１処理により生じた高温の部分から低温の部分に伝熱し、金属パイプ材料の温度が均一化される。次に、第２電流値よりも大きい第３電流値にて金属パイプ材料に電力を供給する第３処理が実行されることで、金属パイプ材料が目標温度まで加熱される。このとき、第２処理により金属パイプ材料の温度が均一化されているため、第２処理を実行しない場合と比較して、金属パイプ材料が目標温度まで加熱されたときの金属パイプ材料の高温の部分と低温の部分との温度差が小さくなる。よって、この成形装置は、金属パイプ材料を均一に加熱することができる。

本開示の一態様に係る成形装置では、制御部は、金属パイプ材料の温度を取得し、取得した金属パイプ材料の温度に基づいて、第１処理を終了して第２処理を開始するように電力供給部を制御してもよい。これによれば、金属パイプ材料の温度を均一化するために好適なタイミングで、第１処理から第２処理に切り替えることができる。よって、この成形装置は、金属パイプ材料を均一に加熱することができる。

本開示の一態様に係る成形装置では、制御部は、取得した金属パイプ材料の温度が目標温度の半分以上となった場合に、第１処理を終了して第２処理を開始するように電力供給部を制御してもよい。これによれば、金属パイプ材料の温度が高すぎず且つ低すぎない好適なタイミングで、第１処理から第２処理に切り替えることができる。よって、この成形装置は、金属パイプ材料を均一に加熱することができる。

本開示の一態様に係る成形装置では、金属パイプ材料は湾曲部を有し、金属パイプ材料の湾曲部の外周側の温度を計測する温度計測部を更に備え、制御部は、温度計測部により計測された温度を金属パイプ材料の温度として取得してもよい。金属パイプ材料を通電加熱するために、金属パイプ材料の両端部のそれぞれに接触させた電極を介して当該金属パイプ材料に通電すると、電流は電極間を最短距離で流れようとする。このため、金属パイプ材料が湾曲部を有している場合には、金属パイプ材料の湾曲部の内周側を経由した電極間距離が短い部分では、電流密度が高くなりやすく金属パイプ材料が十分に加熱されやすい。一方、金属パイプ材料の湾曲部の外周側を経由した電極間距離が長い部分では、電流密度が低くなりやすく金属パイプ材料が十分に加熱されにくい。そこで、この成形装置によれば、十分に加熱されにくい金属パイプ材料の湾曲部の外周側の温度を取得し、当該温度が目標温度の半分以上となった場合に第１処理から第２処理に切り替えることができる。よって、この成形装置は、加熱が不十分な部分が存在した状態で第２処理が開始されることを抑制することができる。

本開示の種々の態様によれば、金属パイプ材料を均一に加熱することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る成形装置を示す正面図である。 図２は、電極により金属パイプ材料を保持した状態を示す平面図である。 図３は、図１の成形装置により実行される通電加熱処理を説明するための模式的なグラフである。 図４は、従来例に係る成形装置により実行される通電加熱処理を説明するための模式的なグラフである。

以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

〈成形装置の構成〉
図１は、本実施形態に係る成形装置１０を示す正面図である。図２は、電極１７，１８により金属パイプ材料１４を保持した状態を示す平面図である。図１及び図２に示されるように、成形装置１０は、例えば湾曲部１４ｃを有する金属パイプ材料１４から湾曲した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に通電加熱のための電力を供給する加熱機構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接触温度計（温度計測部）２１が配置されている。接触温度計２１は、例えば熱電対により構成され、金属パイプ材料１４の温度を計測する。より詳細には、接触温度計２１は、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄに当接し、当該湾曲部１４ｃの外周側１４ｄの温度を計測する。接触温度計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が形成されていて、当該凹溝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（不図示）。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が形成されていて、当該凹溝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（不図示）。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。

電極１８は、電極１７に対して第１方向Ｄ１に離間して配置されている。ここで、電極１７，１７は湾曲した金属パイプ材料１４の一端部１４ａを挟持し、電極１８，１８は湾曲した金属パイプ材料１４の他端部１４ｂを挟持する。このため、電極１７及び電極１８は、第１方向Ｄ１と直交する方向において互いに平行に延在していない。金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄを経由した経路は、点Ｓ１から点Ｓ２に至る経路Ｒ１となる。一方、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅを経由した経路は、点Ｓ３から点Ｓ４に至る経路Ｒ２となる。経路Ｒ１における電極間距離は経路Ｒ２における電極間距離よりも長い。このため、経路Ｒ１における電流密度は経路Ｒ２における電流密度よりも小さくなりやすく、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄは内周側１４ｅと比較して十分に加熱されにくいため、金属パイプ材料１４は均一に加熱されない場合がある。

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、その中心から離間した位置にて左右端から突出して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、電源５１と、この電源５１からそれぞれ延びて電極１７及び電極１８に接続している導線５２と、この導線５２に介設されたスイッチ５３とを有してなる。制御部７０は、上記加熱機構５０を制御することによって、金属パイプ材料１４を目標温度Ｔｔまで加熱することができる。目標温度Ｔｔは、焼入れ温度（ＡＣ３変態点温度以上）であってもよい。電極１７，１８及び加熱機構５０は、金属パイプ材料１４に電力を供給して目標温度Ｔｔとなるように当該金属パイプ材料１４を通電加熱する電力供給部５５を構成する。

一対の気体供給機構４０の各々は、シリンダユニット４２と、シリンダユニット４２の作動に合わせて進退動するシリンダロッド４３と、シリンダロッド４３におけるパイプ保持機構３０側の先端に連結されたシール部材４４とを有する。シリンダユニット４２はブロック４１上に載置固定されている。シール部材４４の先端には先細となるようにテーパー面４５が形成されている。シール部材４４は、シリンダロッド４３により、電極１７，１８により保持された金属パイプ材料１４の両端部の延在方向にそれぞれ沿った方向に進退動される。金属パイプ材料１４が湾曲している場合、各シール部材４４の進退動される方向は互いに交差している。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、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、金属パイプ材料１４の温度を取得する。より具体的には、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、接触温度計２１から温度情報を取得し、接触温度計２１により計測された金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄの温度を金属パイプ材料１４の温度として取得する。制御部７０は、取得した金属パイプ材料１４の温度に基づいて、パイプ保持機構３０、駆動機構８０、及び加熱機構５０のスイッチ５３等を制御する。また、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。

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、図１及び図２を参照して、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には凹溝が形成されているので、当該凹溝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実行される。

なお、このとき、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の凹溝の電極１７とは反対側の縁部よりもシール部材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の凹溝の電極１８とは反対側の縁部よりもシール部材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、電力供給部５５を制御することによって、金属パイプ材料１４を加熱する通電加熱処理を実行する。具体的には、制御部７０は、加熱機構５０のスイッチ５３をＯＮにする。そうすると、電源５１から下側電極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。また、これと共に、電極１７，１８に存在する抵抗により、電極１７，１８自体がジュール熱によって発熱する。更に、電極１７，１８は、加熱された金属パイプ材料１４からの熱伝導によっても加熱される。

制御部７０により実行される通電加熱処理について、図３を参照してより詳細に説明する。図３は、金属パイプ材料１４に供給される電流値（グラフＣａ）、並びに、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅの温度（グラフＧ１）及び外周側１４ｄの温度（グラフＧ２）の時間変化を示している。図３に示されるように、まず、制御部７０は、第１電流値Ｃ１にて金属パイプ材料１４に電力を供給する第１処理を実行するように電力供給部５５を制御する。第１電流値Ｃ１は、例えば従来の成形装置において通電加熱が行われる場合と同等の電流値であってもよく、一例として１００００Ａ程度であってもよい。これにより、金属パイプ材料１４は、目標温度Ｔｔよりも低い温度まで加熱される。なお、ここでは、金属パイプ材料１４が湾曲部１４ｃを有しており、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅを経由した電極間距離が短い部分では、電流密度が高くなりやすく金属パイプ材料１４が局所的に高温になっている（図３のグラフＧ１参照）。一方、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄを経由した電極間距離が長い部分では、電流密度が低くなりやすく金属パイプ材料１４が局所的に低温になっている（図３のグラフＧ２参照）。

制御部７０は、第１処理の後において予め設定された時間、第１電流値よりも小さい第２電流値Ｃ２にて金属パイプ材料１４に電力を供給する第２処理を実行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は、第１処理により生じた高温の部分から低温の部分に伝熱して温度が均一化される。ここでは、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの高温になっている内周側１４ｅから、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの低温になっている外周側１４ｄに伝熱する。これにより、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅと外周側１４ｄとの温度差が小さくなる。なお、金属パイプ材料１４は、第２電流値Ｃ２が通常の通電加熱に用いられる電流値よりも小さいため、加熱されるよりも外部に放熱する影響の方が大きく、全体として温度が低下している（図３のグラフＧ１，Ｇ２参照）。

ここで、制御部７０は、接触温度計２１により計測された金属パイプ材料１４の温度を金属パイプ材料１４の温度として取得し、当該温度に基づいて、第１処理を終了して第２処理を開始するように電力供給部５５を制御する。具体的には、制御部７０は、接触温度計２１により計測された金属パイプ材料１４の温度を金属パイプ材料１４の温度として取得し、当該温度が予め設定された温度以上となったタイミングで、第１処理を終了して第２処理を開始す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、接触温度計２１により取得された金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄの温度を金属パイプ材料１４の温度として取得し、当該温度が目標温度Ｔｔの半分以上となった場合に、第１処理を終了して第２処理を開始するように電力供給部５５を制御する。なお、上述した「温度」とは、摂氏温度である。

制御部７０は、第２処理の後、第２電流値Ｃ２よりも大きい第３電流値Ｃ３にて金属パイプ材料１４に電力を供給する第３処理を実行するように電力供給部５５を制御する。第３電流値Ｃ３は、金属パイプ材料１４が外部に放熱するよりも加熱される影響の方が大きくなる電流値であればよく、第１電流値Ｃ１と等しい電流値であってもよく、第１電流値Ｃ１よりも大きい電流値であってもよく、第１電流値Ｃ１よりも小さい電流値であってもよい。制御部７０は、接触温度計２１により計測された金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄの温度を金属パイプ材料１４の温度として取得し、当該温度が目標温度Ｔｔ以上となった場合に、第３処理を終了する。

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

その後、気体供給機構４０のシリンダユニット４２を作動させることでシール部材４４を前進させて金属パイプ材料１４の電極１７側の端部にシール部材４４が押し付けられる。同様に、シール部材４４を前進させて金属パイプ材料１４の電極１８側の端部にシール部材４４が押し付けられる。これにより、金属パイプ材料１４の両端がシールされる。シール完了後、ブロー成形金型１３を閉じると共に、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。

〈成形装置の作用効果〉
ここで、従来例に係る成形装置における通電加熱処理について、図４を参照して説明する。図４は、従来例に係る成形装置により実行される通電加熱処理を説明するための模式的なグラフである。図４は、金属パイプ材料１４に供給される電流値（グラフＣｂ）、並びに、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅの温度（グラフＧ３）及び外周側１４ｄの温度（グラフＧ４）の時間変化を示している。図４に示されるように、従来例に係る成形装置では、金属パイプ材料１４が目標温度Ｔｔまで加熱されるまで、第１電流値Ｃ１にて金属パイプ材料１４に電力が供給される。なお、ここでは、金属パイプ材料１４が湾曲部１４ｃを有しており、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅを経由した電極間距離が短い部分では、電流密度が高くなりやすく金属パイプ材料１４が局所的に高温になっている（図４のグラフＧ３参照）。一方、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄを経由した電極間距離が長い部分では、電流密度が低くなりやすく金属パイプ材料１４が局所的に低温になっている（図４のグラフＧ４参照）。通電加熱処理の開始時から終了時まで第１電流値Ｃ１で加熱し続けているため、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄを経由した電極間距離が長い部分が目標温度Ｔｔ以上となったときには、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅを経由した電極間距離が短い部分は目標温度Ｔｔよりも遥かに高い温度まで加熱されている。つまり、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅと外周側１４ｄとの温度差が大きくなっている。

なお、従来例に係る成形装置における通電加熱処理において、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅと外周側１４ｄとの温度差を小さくするために、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄを経由した電極間距離が長い部分が目標温度Ｔｔ以上となった後に、第１電流値Ｃ１よりも小さい第２電流値Ｃ２にて金属パイプ材料１４に電力を供給しようとすると、以下の問題が発生するおそれがある。すなわち、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄを経由した電極間距離が長い部分が目標温度Ｔｔ以上となったときには、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅを経由した電極間距離が長い部分は目標温度Ｔｔよりも遥かに高い温度まで加熱されているため、金属パイプ材料１４の変形等が生じて、金属パイプを成形する成形性の悪化及び成形された金属パイプの品質の低下等が発生し得る状態となっている。

これに対して、成形装置１０によれば、まず、第１電流値Ｃ１にて金属パイプ材料１４に電力を供給する第１処理が実行されることで、金属パイプ材料１４が目標温度Ｔｔよりも低い温度まで加熱される。次に、第１電流値Ｃ１よりも小さい第２電流値Ｃ２にて金属パイプ材料１４に電力を供給する第２処理が実行されることで、第１処理により生じた高温の部分から低温の部分に伝熱し、金属パイプ材料１４の温度が均一化される。次に、第２電流値Ｃ２よりも大きい第３電流値Ｃ３にて金属パイプ材料１４に電力を供給する第３処理が実行されることで、金属パイプ材料１４が目標温度Ｔｔまで加熱される。このとき、第２処理により金属パイプ材料１４の温度が均一化されているため、第２処理を実行しない場合と比較して、金属パイプ材料１４が目標温度Ｔｔまで加熱されたときの金属パイプ材料１４の高温の部分と低温の部分との温度差が小さくなる。よって、成形装置１０は、金属パイプ材料１４を均一に加熱することができる。

また、成形装置１０では、制御部７０は、金属パイプ材料１４の温度を取得し、取得した金属パイプ材料１４の温度に基づいて、第１処理を終了して第２処理を開始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の温度を均一化するために好適なタイミングで、第１処理から第２処理に切り替えることができる。よって、成形装置１０は、金属パイプ材料１４を均一に加熱することができる。

また、成形装置１０では、制御部７０は、取得した金属パイプ材料１４の温度が目標温度Ｔｔの半分以上となった場合に、第１処理を終了して第２処理を開始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の温度が高すぎず且つ低すぎない好適なタイミングで、第１処理から第２処理に切り替えることができる。よって、成形装置１０は、金属パイプ材料１４を均一に加熱することができる。

また、成形装置１０では、金属パイプ材料１４は湾曲部１４ｃを有し、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄの温度を計測する接触温度計２１を更に備え、制御部７０は、接触温度計２１により計測された温度を金属パイプ材料１４の温度として取得する。金属パイプ材料１４を通電加熱するために、金属パイプ材料１４の両端部のそれぞれに接触させた電極１７，１８を介して当該金属パイプ材料１４に通電すると、電流は電極間を最短距離で流れようとする。このため、金属パイプ材料１４が湾曲部１４ｃを有している場合には、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの内周側１４ｅを経由した電極間距離が短い部分では、電流密度が高くなりやすく金属パイプ材料１４が十分に加熱されやすい。一方、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄを経由した電極間距離が長い部分では、電流密度が低くなりやすく金属パイプ材料１４が十分に加熱されにくい。そこで、成形装置１０によれば、十分に加熱されにくい金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄの温度を取得し、当該温度が目標温度Ｔｔの半分以上となった場合に第１処理から第２処理に切り替えることができる。よって、成形装置１０は、加熱が不十分な部分が存在した状態で第２処理が開始されることを抑制することができる。

上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

例えば、金属パイプ材料１４は、湾曲部１４ｃを有していなくてもよい。金属パイプ材料１４は、湾曲部１４ｃを有していなくても均一に加熱されず局所的に高温の部分及び低温の部分が生じる場合があり、この場合においても成形装置１０は上述した作用及び効果を奏することができる。

また、制御部７０は、第２処理において、第１電流値Ｃ１よりも小さい第２電流値Ｃ２にて金属パイプ材料１４に電力を供給するのではなく、金属パイプ材料１４に電力を供給しないこととしてもよい。換言すると、第２電流値Ｃ２は０Ａであってもよい。

また、接触温度計２１は、金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄ以外の部分の温度を計測してもよい。この場合、制御部７０は、接触温度計２１により計測された金属パイプ材料１４の湾曲部１４ｃの外周側１４ｄ以外の部分の温度を金属パイプ材料１４の温度として取得し、当該温度に基づいて、第１処理を終了して第２処理を開始するように電力供給部５５を制御してもよい。

また、成形装置１０は、複数の接触温度計２１を備え、金属パイプ材料１４の複数の部分の温度を計測してもよい。この場合、制御部７０は、複数の接触温度計２１により計測された金属パイプ材料１４の複数の部分の温度の平均温度を金属パイプ材料１４の温度として取得し、当該温度基づいて、第１処理を終了して第２処理を開始するように電力供給部５５を制御してもよい。

また、制御部７０は、接触温度計２１を用いずに金属パイプ材料１４の温度を取得してもよい。例えば、制御部７０は、通電加熱時における電極間電圧を取得し、取得した電極間電圧に基づいて金属パイプ材料１４の現在の温度を取得（推定）してもよい。或いは、制御部７０は、通電加熱条件（電流値、通電時間等）と金属パイプ材料１４の温度との関係を示すマップを予め記憶しておき、当該マップを用い、通電加熱条件に基づいて金属パイプ材料１４の現在の温度を取得（推定）してもよい。

１０…成形装置、１４…金属パイプ材料、１４ｃ…湾曲部、２１…接触温度計（温度計測部）、７０…制御部、５５…電力供給部、Ｃ１…第１電流値、Ｃ２…第２電流値、Ｃ３…第３電流値、Ｔｔ…目標温度。

Claims (4)

1. 湾曲した金属パイプ材料に電力を供給して目標温度となるように当該金属パイプ材料を通電加熱する電力供給部と、
   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、
   第１電流値にて前記金属パイプ材料に電力を供給する第１処理を実行するように前記電力供給部を制御し、
   前記第１処理の後において予め設定された時間、前記金属パイプ材料に電力を供給しない、又は、前記第１電流値よりも小さい第２電流値にて前記金属パイプ材料に電力を供給する第２処理を実行するように前記電力供給部を制御し、
   前記第２処理の後、前記第２電流値よりも大きい第３電流値にて前記金属パイプ材料に電力を供給する第３処理を実行するように前記電力供給部を制御し、前記金属パイプ材料の湾曲部の外周側の温度が目標温度以上となった場合に、前記湾曲部の内周側の温度が外周側の温度よりも高い状態で前記第３処理を終了する、成形装置。
2. 前記制御部は、
   前記金属パイプ材料の温度を取得し、
   取得した前記金属パイプ材料の温度に基づいて、前記第１処理を終了して前記第２処理を開始するように前記電力供給部を制御する、請求項１に記載の成形装置。
3. 前記制御部は、取得した前記金属パイプ材料の温度が前記目標温度の半分以上となった場合に、前記第１処理を終了して前記第２処理を開始するように前記電力供給部を制御する、請求項２に記載の成形装置。
4. 前記金属パイプ材料は湾曲部を有し、
   前記金属パイプ材料の前記湾曲部の外周側の温度を計測する温度計測部を更に備え、
   前記制御部は、前記温度計測部により計測された温度を前記金属パイプ材料の温度として取得する、請求項３に記載の成形装置。

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