JP2019150845A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲した金属パイプ材料を均一に加熱する。【解決手段】成形装置１０は、第１接触面１７ａ，１７ｂを有する第１電極１７と、第１電極１７に対して第１方向Ｄ１に離間して配置され、第２接触面１８ａ，１８ｂを有する第２電極１８と、各電極に電力を供給する加熱機構５０と、を備える。第１電極１７は、第１方向Ｄ１と交差する方向に延在する金属パイプ材料１４の一端部１４ａの外周面に第１接触面１７ａ，１７ｂが沿うように形成され、第２電極１８は、第１方向Ｄ１と交差する方向に延在する金属パイプ材料１４の他端部１４ｂの外周面に第２接触面１８ａ，１８ｂが沿うように形成され、第１電極１７は、第１接触面１７ａ，１７ｂの縁部１７ｅが第１方向Ｄ１と直交する第１平面Ｐ１内に位置するように形成され、第２電極１８は、第２接触面１８ａ，１８ｂの縁部１８ｅが第１方向Ｄ１と直交する第２平面Ｐ２内に位置するように形成されている。【選択図】図３

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

ところで、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、例えば金属パイプ材料が湾曲している場合には、金属パイプ材料において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必要以上に加熱されやすい。一方、金属パイプ材料において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。したがって、金属パイプ材料が均一に加熱されないおそれがある。

そこで、本開示は、湾曲した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、湾曲した金属パイプ材料を通電加熱するとともに膨張成形させる成形装置であって、金属パイプ材料の一端部に接触する第１接触面を有し、金属パイプ材料を保持する第１電極と、第１電極に対して第１方向に離間して配置され、金属パイプ材料の他端部に接触する第２接触面を有し、金属パイプ材料を保持する第２電極と、第１電極及び第２電極に電力を供給する電力供給部と、を備え、第１電極は、第１方向と交差する方向に延在する一端部の外周面に第１接触面が沿うように形成され、第２電極は、第１方向と交差する方向に延在する他端部の外周面に第２接触面が沿うように形成され、第１電極は、第１接触面の第２電極側の縁部が第１方向と直交する第１平面内に位置するように形成され、第２電極は、第２接触面の第１電極側の縁部が第１方向と直交する第２平面内に位置するように形成されている。

この成形装置によれば、第１電極は、第１方向と交差する方向に延在する金属パイプ材料の一端部の外周面に第１接触面が沿うように形成され、第２電極は、第１方向と交差する方向に延在する金属パイプ材料の他端部の外周面に第２接触面が沿うように形成されている。これにより、第１電極及び第２電極は、湾曲した金属パイプ材料の両端部に確実に接触した状態で当該金属パイプ材料を保持することができる。また、第１電極は、第１接触面の第２電極側の縁部が第１方向と直交する第１平面内に位置するように形成され、第２電極は、第２接触面の第１電極側の縁部が第１方向と直交する第２平面内に位置するように形成されている。これにより、金属パイプ材料が湾曲していても、金属パイプ材料の外周側を経由した電極間距離と金属パイプ材料の内周側を経由した電極間距離との差が低減され、金属パイプ材料の外周側と内周側とにおける電流密度の差が低減される。よって、この成形装置は、湾曲した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、第１電極は、金属パイプ材料の一端部を上下方向に挟んで保持する第１上側電極及び第１下側電極を有し、第２電極は、金属パイプ材料の他端部を上下方向に挟んで保持する第２上側電極及び第２下側電極を有してもよい。これによれば、第１電極及び第２電極は、金属パイプ材料の上面側及び下面側の両方に接触する。このため、金属パイプ材料の上面側を経由した電極間距離と金属パイプ材料の下面側を経由した電極間距離との差が低減され、金属パイプ材料の上面側と下面側とにおける電流密度の差が低減される。よって、この成形装置は、湾曲した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、第１電極及び第２電極は、金属パイプ材料を、上下方向に湾曲せず、上下方向と直交する第３平面内において湾曲した状態となるように保持してもよい。これによれば、第１電極が金属パイプ材料の一端部を上下方向に挟む際に、第１上側電極又は第１下側電極の上下方向の移動距離を短くすることができる。同様に、第２電極が金属パイプ材料の他端部を上下方向に挟む際に、第２上側電極又は第２下側電極の上下方向の移動距離を短くすることができる。よって、この成形装置は、装置の大型化を抑制することができる。

本開示の種々の態様によれば、湾曲した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正面図である。 図３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４は、図２のIV-IV線に沿った断面図である。 図５は、従来例に係る成形装置において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。

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、第１電極１７及び第２電極１８により金属パイプ材料１４を保持した状態を示す正面図である。図３は、第１電極１７及び第２電極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〜図３に示されるように、成形装置１０は、湾曲した金属パイプ材料１４を通電加熱するとともに膨張成形させる装置である。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（電力供給部）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第１電極１７のうちの第１下側電極１７Ａ及び第２電極１８のうちの第２下側電極１８Ａ等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、第１下側電極１７Ａ及び第２下側電極１８Ａ上に金属パイプ材料１４が載置されることで、第１下側電極１７Ａ及び第２下側電極１８Ａ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、第１下側電極１７Ａ及び第２下側電極１８Ａは金属パイプ材料１４に電気的に接続される。

下型１１と第１下側電極１７Ａとの間及び第１下側電極１７Ａの下部、並びに下型１１と第２下側電極１８Ａとの間及び第２下側電極１８Ａ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、第１下側電極１７Ａ及び第２下側電極１８Ａ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。なお、図２及び図３において、絶縁材９１は図示を省略されている。

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第１電極１７のうちの第１上側電極１７Ｂ及び第２電極１８のうちの第２上側電極１８Ｂ等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、第１下側電極１７Ａ及び第２下側電極１８Ａ上に金属パイプ材料１４が載置された状態において、第１上側電極１７Ｂ及び第２上側電極１８Ｂ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、第１上側電極１７Ｂ及び第２上側電極１８Ｂは金属パイプ材料１４に電気的に接続される。

上型１２と第１上側電極１７Ｂとの間及び第１上側電極１７Ｂの上部、並びに上型１２と第２上側電極１８Ｂとの間及び第２上側電極１８Ｂ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、第１上側電極１７Ｂ及び第２上側電極１８Ｂ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。なお、図２及び図３において、絶縁材１０１は図示を省略されている。

第１電極１７及び第２電極１８の構成について、より詳細に説明する。図４は、図２のIV-IV線に沿った断面図である。

図２〜図４に示されるように、第１電極１７は、湾曲した金属パイプ材料１４の一端部１４ａを上下方向Ｄ２に挟んで保持する第１下側電極１７Ａ及び第１上側電極１７Ｂを有している。第１下側電極１７Ａは、第１上側電極１７Ｂと対向する面に、金属パイプ材料１４の一端部１４ａの下面側に接触する第１下側接触面（第１接触面）１７ａを有している。第１上側電極１７Ｂは、第１下側電極１７Ａと対向する面に、金属パイプ材料１４の一端部１４ａの上面側に接触する第１上側接触面（第１接触面）１７ｂを有している。

第２電極１８は、第１電極１７に対して第１方向Ｄ１に離間して配置されている。第２電極１８は、湾曲した金属パイプ材料１４の他端部１４ｂを上下方向Ｄ２に挟んで保持する第２下側電極１８Ａ及び第２上側電極１８Ｂを有している。第２下側電極１８Ａは、第２上側電極１８Ｂと対向する面に、金属パイプ材料１４の他端部１４ｂの下面側に接触する第２下側接触面（第２接触面）１８ａを有している。第２上側電極１８Ｂは、第２下側電極１８Ａと対向する面に、金属パイプ材料１４の他端部１４ｂの上面側に接触する第２上側接触面（第２接触面）１８ｂを有している。

金属パイプ材料１４は、その一端部１４ａと他端部１４ｂとの間に、湾曲した湾曲部を有している。第１電極１７及び第２電極１８は、金属パイプ材料１４を、上下方向Ｄ２に湾曲せず、上下方向Ｄ２と直交する第３平面Ｐ３内において湾曲した状態となるように保持している。

第１電極１７は、第１方向Ｄ１と交差する方向に延在する金属パイプ材料１４の一端部１４ａの外周面に第１接触面１７ａ，１７ｂが沿うように形成されている。つまり、第１接触面１７ａ，１７ｂは、第１方向Ｄ１に対して傾斜する方向に沿って形成されている。第１接触面１７ａ，１７ｂには、金属パイプ材料１４の一端部１４ａ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の一端部１４ａ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の一端部１４ａ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Ｄ２から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の左側の一端部１４ａ付近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。

第２電極１８は、第１方向Ｄ１と交差する方向に延在する金属パイプ材料１４の他端部１４ｂの外周面に第２接触面１８ａ，１８ｂが沿うように形成されている。つまり、第２接触面１８ａ，１８ｂは、第１方向Ｄ１に対して傾斜する方向に沿って形成されている。第２接触面１８ａ，１８ｂには、金属パイプ材料１４の他端部１４ｂ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の他端部１４ｂ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の他端部１４ｂ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Ｄ２から挟持すると、丁度金属パイプ材料１４の右側の他端部１４ｂ付近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。

第１電極１７は、第１接触面１７ａ，１７ｂの第２電極１８側の縁部１７ｅが第１方向Ｄ１と直交する第１平面Ｐ１内に位置するように形成されている。第２電極１８は、第２接触面１８ａ，１８ｂの第１電極１７側の縁部１８ｅが第１方向Ｄ１と直交する第２平面Ｐ２内に位置するように形成されている。つまり、第１電極１７及び第２電極１８は、第１方向Ｄ１において対向するとともに、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る。ここでは、第１電極１７の第２電極１８側の端面及び第２電極１８の第１電極１７側の端面は、互いに平行となるように形成されている。

ここで、図３に示されるように、第１電極１７は、第１接触面１７ａ，１７ｂの第２電極１８側の縁部１７ｅが第１平面Ｐ１内に位置するように形成されており、第２電極１８は、第２接触面１８ａ，１８ｂの第１電極１７側の縁部１８ｅが第２平面Ｐ２内に位置するように形成されている。金属パイプ材料１４の外周側を経由した経路は、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の内周側を経由した経路は、点Ｓ３から点Ｓ４に至る経路Ｒ２となる。経路Ｒ１及び経路Ｒ２における電極間距離は、互いに略等しい。

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、第１電極１７及び第２電極１８に電力を供給する。加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１からそれぞれ延びて第１電極１７及び第２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を焼入れ温度（ＡＣ３変態点温度以上）まで加熱することができる。

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、第１電極１７及び第２電極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、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及びスイッチ５３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、図１〜図４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側に備わる第１下側電極１７Ａ及び第２下側電極１８Ａ上に載置（投入）する。第１下側電極１７Ａの第１下側接触面１７ａ及び第２下側電極１８Ａの第２下側接触面１８ａ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に含まれる第１上側電極１７Ｂ及び第２上側電極１８Ｂ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。この挟持は第１上側電極１７Ｂ及び第２上側電極１８Ｂ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の第１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、第１電極１７の凹溝の第２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。同様に、金属パイプ材料１４の第２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、第２電極１８の凹溝の第１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。また、第１下側電極１７Ａの上面と第１上側電極１７Ｂの下面とは互いに接触しており、第２下側電極１８Ａの上面と第２上側電極１８Ｂの下面とは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第１電極１７及び第２電極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のスイッチ５３をＯＮにする。そうすると、電源５１から第１下側電極１７Ａ及び第２下側電極１８Ａに伝達される電力が、金属パイプ材料１４を挟持している第１上側電極１７Ｂ、第２上側電極１８Ｂ、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、第１電極１７及び第２電極１８に存在する抵抗により、第１電極１７及び第２電極１８自体がジュール熱によって発熱する。更に、第１電極１７及び第２電極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。

金属パイプ材料１４自体がジュール熱によって発熱する際に、第１電極１７及び第２電極１８を介して金属パイプ材料１４に流れる電流は、次のような経路を経由して流れやすい。一般に、金属パイプ材料１４の両端部のそれぞれに接触させた第１電極１７及び第２電極１８を介して当該金属パイプ材料１４に通電すると、電流は第１電極１７と第２電極１８との間を最短距離で流れようとする。図３に示されるように、成形装置１０では、金属パイプ材料１４の外周側を経由した経路Ｒ１と金属パイプ材料１４の内周側を経由した経路Ｒ２とにおける電極間距離は、互いに略等しい。このため、経路Ｒ１及び経路Ｒ２における電流密度は略等しくなり、金属パイプ材料１４は均一に加熱される。

続いて、図１〜図４に戻り、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の第１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の第２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、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金属パイプ材料１４の通電加熱について説明する。図５は、従来例に係る成形装置において電極１１７，１１８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。電極１１７は、金属パイプ材料１４との接触面の電極１１８側の縁部１１７ｅが第１方向Ｄ１と直交しない平面Ｐ４内に位置するように形成されている。電極１１８は、金属パイプ材料１４との接触面の電極１１７側の縁部１１８ｅが第１方向Ｄ１と直交しない平面Ｐ５内に位置するように形成されている。つまり、電極１１７及び電極１１８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の外周側を経由した経路は、点Ｓ５から点Ｓ６に至る経路Ｒ３となる。一方、金属パイプ材料１４の内周側を経由した経路は、点Ｓ７から点Ｓ８に至る経路Ｒ４となる。経路Ｒ３における電極間距離は経路Ｒ４における電極間距離よりも長い。このため、経路Ｒ３における電流密度は経路Ｒ４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は均一に加熱されない場合がある。

これに対して、成形装置１０によれば、第１電極１７は、第１方向Ｄ１と交差する方向に延在する金属パイプ材料１４の一端部１４ａの外周面に第１接触面１７ａ，１７ｂが沿うように形成され、第２電極１８は、第１方向Ｄ１と交差する方向に延在する金属パイプ材料１４の他端部１４ｂの外周面に第２接触面１８ａ，１８ｂが沿うように形成されている。これにより、第１電極１７及び第２電極１８は、湾曲した金属パイプ材料１４の両端部に確実に接触した状態で当該金属パイプ材料１４を保持することができる。また、第１電極１７は、第１接触面１７ａ，１７ｂの第２電極１８側の縁部１７ｅが第１方向Ｄ１と直交する第１平面Ｐ１内に位置するように形成され、第２電極１８は、第２接触面１８ａ，１８ｂの第１電極１７側の縁部１８ｅが第１方向Ｄ１と直交する第２平面Ｐ２内に位置するように形成されている。これにより、金属パイプ材料１４が湾曲していても、金属パイプ材料１４の外周側を経由した経路Ｒ１における電極間距離と、金属パイプ材料１４の内周側を経由した経路Ｒ２における電極間距離と、の差が低減され、金属パイプ材料１４の外周側と内周側とにおける電流密度の差が低減される。よって、成形装置１０は、湾曲した金属パイプ材料１４を均一に加熱することができる。

また、成形装置１０では、第１電極１７は、金属パイプ材料１４の一端部１４ａを上下方向Ｄ２に挟んで保持する第１上側電極１７Ｂ及び第１下側電極１７Ａを有し、第２電極１８は、金属パイプ材料１４の他端部１４ｂを上下方向Ｄ２に挟んで保持する第２上側電極１８Ｂ及び第２下側電極１８Ａを有している。これにより、第１電極１７及び第２電極１８は、金属パイプ材料１４の上面側及び下面側の両方に接触する。このため、金属パイプ材料１４の上面側を経由した電極間距離と金属パイプ材料１４の下面側を経由した電極間距離との差が低減され、金属パイプ材料１４の上面側と下面側とにおける電流密度の差が低減される。よって、成形装置１０は、湾曲した金属パイプ材料１４を均一に加熱することができる。

また、成形装置１０では、第１電極１７及び第２電極１８は、金属パイプ材料１４を、上下方向Ｄ２に湾曲せず、上下方向Ｄ２と直交する第３平面Ｐ３内において湾曲した状態となるように保持する。これにより、第１電極１７が金属パイプ材料１４の一端部１４ａを上下方向Ｄ２に挟む際に、第１上側電極１７Ｂ又は第１下側電極１７Ａの上下方向Ｄ２の移動距離を短くすることができる。同様に、第２電極１８が金属パイプ材料１４の他端部１４ｂを上下方向Ｄ２に挟む際に、第２上側電極１８Ｂ又は第２下側電極１８Ａの上下方向Ｄ２の移動距離を短くすることができる。よって、成形装置１０は、装置の大型化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、第１電極１７は、金属パイプ材料１４を保持する際に、金属パイプ材料１４の一端部１４ａを上下方向Ｄ２に挟まなくてもよい。この場合、第１電極１７は、第１上側電極１７Ｂ及び第１下側電極１７Ａのいずれか一方のみを有していてもよい。同様に、第２電極１８は、金属パイプ材料１４を保持する際に、金属パイプ材料１４の他端部１４ｂを上下方向Ｄ２に挟まなくてもよい。この場合、第２電極１８は、第２上側電極１８Ｂ及び第２下側電極１８Ａのいずれか一方のみを有していてもよい。

また、第１電極１７及び第２電極１８は、金属パイプ材料１４を、上下方向Ｄ２に湾曲した状態となるように保持してもよい。この場合において、第１電極１７及び第２電極１８は、金属パイプ材料１４を、上下方向Ｄ２と直交する第３平面Ｐ３内において湾曲した状態となるように保持してもよく、上下方向Ｄ２と直交する第３平面Ｐ３内において湾曲していない状態となるように保持してもよい。

１０…成形装置、１４…金属パイプ材料、１４ａ…一端部、１４ｂ…他端部、１７…第１電極、１７Ａ…第１下側電極、１７Ｂ…第１上側電極、１７ａ…第１下側接触面（第１接触面）、１７ｂ…第１上側接触面（第１接触面）、１７ｅ…縁部、１８…第２電極、１８Ａ…第２下側電極、１８Ｂ…第２上側電極、１８ａ…第２下側接触面（第２接触面）、１８ｂ…第２上側接触面（第２接触面）、１８ｅ…縁部、５０…加熱機構（電力供給部）、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…上下方向、Ｐ１…第１平面、Ｐ２…第２平面、Ｐ３…第３平面。

Claims (3)

1. 湾曲した金属パイプ材料を通電加熱するとともに膨張成形させる成形装置であって、
   前記金属パイプ材料の一端部に接触する第１接触面を有し、前記金属パイプ材料を保持する第１電極と、
   前記第１電極に対して第１方向に離間して配置され、前記金属パイプ材料の他端部に接触する第２接触面を有し、前記金属パイプ材料を保持する第２電極と、
   前記第１電極及び前記第２電極に電力を供給する電力供給部と、を備え、
   前記第１電極は、前記第１方向と交差する方向に延在する前記一端部の外周面に前記第１接触面が沿うように形成され、
   前記第２電極は、前記第１方向と交差する方向に延在する前記他端部の外周面に前記第２接触面が沿うように形成され、
   前記第１電極は、前記第１接触面の前記第２電極側の縁部が前記第１方向と直交する第１平面内に位置するように形成され、
   前記第２電極は、前記第２接触面の前記第１電極側の縁部が前記第１方向と直交する第２平面内に位置するように形成されている、成形装置。
2. 前記第１電極は、前記金属パイプ材料の一端部を上下方向に挟んで保持する第１上側電極及び第１下側電極を有し、
   前記第２電極は、前記金属パイプ材料の他端部を上下方向に挟んで保持する第２上側電極及び第２下側電極を有する、請求項１に記載の成形装置。
3. 前記第１電極及び前記第２電極は、前記金属パイプ材料を、上下方向に湾曲せず、上下方向と直交する第３平面内において湾曲した状態となるように保持する、請求項２に記載の成形装置。

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