JP2020093261A - 通電加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱時における金属パイプ材料の軸方向の温度分布のむらを低減することができる通電加熱装置を提供する。【解決手段】金属パイプ材料１４に対してバイパス部１０４が取り付けられる。バイパス部１０４は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の位置において、金属パイプ材料１４の部分Ｅ１，Ｅ３と部分Ｅ２，Ｅ４とを接続することで電流の一部をバイパスさせることができる。従って、金属パイプ材料１４のうち、部分Ｅ１，Ｅ３と部分Ｅ２，Ｅ４との間の領域が電流の集中し易い頂部１４ｄの内周部付近であっても、当該位置に流れる電流の一部をバイパス部１０４にバイパスさせることができる。これにより、金属パイプ材料１４の軸方向における特定の位置に電流が集中して流れることを抑制することで、当該位置で発熱量が大きくなることを抑制できる。【選択図】図４

Description

本発明は、金属パイプ材料に通電して加熱する通電加熱装置に関する。

従来、金属パイプを成形金型により型閉してブロー成形する成形装置が知られている。例えば、特許文献１に開示された成形装置は、成形金型と、金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、を備えている。この成形装置では、加熱された金属パイプ材料を成形金型内に配置し、成形金型を型閉した状態で金属パイプ材料に気体供給部から気体を供給して膨張させることによって、金属パイプ材料を成形金型の形状に対応する形状に成形する。

特開２０１５−１１２６０８号公報

従来の成形装置では、膨張成形前に電極で金属パイプ材料を保持し、電極を介して通電を行うことで金属パイプ材料の加熱が行われる。ここで、完成品としての金属パイプは、様々な形状のものが求められていたため、それに伴って金属パイプ材料も様々な形状のものが用いられていた。ここで、金属パイプ材料として、全体が大きく曲がったものが用いられる場合があった。しかしながら、大きく曲がった金属パイプ材料の場合、当該金属パイプ材料内を電流が最短経路で流れようとするため、曲がった部分の内周側に電流が集中することにより、当該位置で大きく発熱を行う。従って、加熱時における金属パイプ材料には軸方向の温度分布にむらができてしまう場合がある。

そこで、本発明は、加熱時における金属パイプ材料の軸方向の温度分布のむらを低減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。

本発明に係る通電加熱装置は、金属パイプ材料に通電して加熱する通電加熱装置であって、金属パイプ材料を保持する第１の電極と、金属パイプ材料を保持する第２の電極と、第１の電極及び第２の電極で金属パイプ材料を保持した状態で、第１の電極と第２の電極との間で通電させる電力供給部と、第１の電極と第２の電極との間の位置において、金属パイプ材料の第１の部分と第２の部分とを接続することで電流の一部をバイパスさせるバイパス部と、を備える。

この通電加熱装置によれば、電力供給部は、第１の電極及び第２の電極で金属パイプ材料を保持した状態で、第１の電極と第２の電極との間で通電させる。従って、金属パイプ材料には、第１の電極と第２の電極との間に電流が流れる。この金属パイプ材料に対してバイパス部が取り付けられる。バイパス部は、第１の電極と第２の電極との間の位置において、金属パイプ材料の第１の部分と第２の部分とを接続することで電流の一部をバイパスさせることができる。従って、金属パイプ材料のうち、第１の部分と第２の部分との間の領域に電流が集中し易い場合は、当該位置に流れる電流の一部をバイパス部にバイパスさせることができる。これにより、金属パイプ材料の軸方向における特定の位置に電流が集中して流れることを抑制することで、当該位置で発熱量が大きくなることを抑制できる。以上により、加熱時における金属パイプ材料の軸方向の温度分布のむらを低減することができる。

通電加熱装置は、金属パイプ材料に対するバイパス部の取付位置を調整可能な第１の位置調整部を更に備えてよい。これにより、金属パイプ材料の適切な位置にバイパス部を取り付けることができる。

通電加熱装置は、金属パイプ材料に対する第１の電極による保持の位置を調整可能な第２の位置調整部と、金属パイプ材料に対する第２の電極による保持の位置を調整可能な第３の位置調整部と、を更に備えてよい。これにより、第１の電極及び第２の電極は、金属パイプ材料の適切な位置を保持することができる。

本発明の通電加熱装置によれば、加熱時における金属パイプ材料の軸方向の温度分布のむらを低減することができる。

本実施形態に係る通電加熱装置で加熱した金属パイプ材料が用いられる成形装置を示す概略構成図である。 電極周辺の拡大図であって、（ａ）は電極が金属パイプ材料を保持した状態を示す図、（ｂ）は電極に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。 本実施形態に係る通電加熱装置の斜視図である。 本実施形態に係る通電加熱装置の模式図である。

以下、本発明による通電加熱装置で加熱した金属パイプ材料が用いられる成形装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

〈成形装置の構成〉
図１は、本実施形態に係る成形装置の概略構成図である。図１に示されるように、金属パイプを成形する成形装置１０は、上型１２及び下型１１からなる成形金型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、上型１２及び下型１１の間に保持され加熱された金属パイプ材料１４内に高圧ガス（気体）を供給するための気体供給部６０と、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４内に気体供給部６０からの気体を供給するための一対の気体供給機構４０，４０と、成形金型１３を強制的に水冷する水循環機構７２とを備えると共に、上記駆動機構８０の駆動、上記パイプ保持機構３０の駆動、及び上記気体供給部６０の気体供給をそれぞれ制御する制御部７０と、を備えて構成されている。

成形金型１３の一方である下型１１は、基台１５に固定されている。下型１１は、大きな鋼鉄製ブロックで構成され、その上面に例えば矩形状のキャビティ（凹部）１６を備える。下型１１には冷却水通路１９が形成され、略中央に下から差し込まれた熱電対２１を備えている。この熱電対２１はスプリング２２により上下移動自在に支持されている。

更に、下型１１の左右端（図１における左右端）近傍にはスペース１１ａが設けられており、当該スペース１１ａ内には、パイプ保持機構３０の可動部である後述する下側の保持部材１７，１８等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、下側の保持部材１７，１８上に金属パイプ材料１４が載置されることで、下側の保持部材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。

下側の保持部材１７，１８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、下側の保持部材１７，１８等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、下型１１と共に基台１５側に保持されている。

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

上型１２の左右端（図１における左右端）近傍には、下型１１と同様に、スペース１２ａが設けられており、当該スペース１２ａ内には、パイプ保持機構３０の可動部である後述する上側の保持部材１７，１８等が、上下に進退動可能に配置されている。そして、上側の保持部材１７，１８上に金属パイプ材料１４が載置された状態において、上側の保持部材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。

上側の保持部材１７，１８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、上側の保持部材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、保持部材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。また、保持部材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、保持部材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。また、保持部材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。

図１に戻り、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、保持部材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等を制御する。

水循環機構７２は、水を溜める水槽７３と、この水槽７３に溜まっている水を汲み上げ、加圧して下型１１の冷却水通路１９及び上型１２の冷却水通路２５へ送る水ポンプ７４と、配管７５とからなる。省略したが、水温を下げるクーリングタワーや水を浄化する濾過器を配管７５に介在させることは差し支えない。

〈成形装置を用いた金属パイプの成形方法〉
次に、成形装置１０を用いた金属パイプの成形方法について説明する。最初に、焼入れ可能な鋼種の円筒状の金属パイプ材料１４を準備する。この金属パイプ材料１４を、後述のロボットアーム等を用いて、下型１１側に備わる保持部材１７，１８上に載置（投入）する。投入時における金属パイプ材料１４は、後述の通電加熱装置１００によって加熱された状態である。保持部材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及び保持部材１７，１８等が下型１１側に移動すると共に、パイプ保持機構３０に含まれる保持部材１７，１８等及び保持部材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。この挟持は保持部材１７，１８に形成される凹溝１７ａ，１８ａの存在によって、金属パイプ材料１４の両端部付近の全周に渡って密着するような態様で挟持されることとなる。

なお、このとき、図２（ａ）に示されるように、金属パイプ材料１４の保持部材１８側の端部は、金属パイプ材料１４の延在方向において、保持部材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の保持部材１７側の端部は、金属パイプ材料１４の延在方向において、保持部材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、上側の保持部材１７，１８の下面と下側の保持部材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保持部材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による駆動機構８０の制御によって、加熱後の金属パイプ材料１４に対して成形金型１３を閉じる。これにより、下型１１のキャビティ１６と上型１２のキャビティ２４とが組み合わされ、下型１１と上型１２との間のキャビティ部内に金属パイプ材料１４が配置密閉される。

その後、気体供給機構４０のシリンダユニット４２を作動させることによってシール部材４４を前進させて金属パイプ材料１４の両端をシールする。このとき、図２（ｂ）に示されるように、金属パイプ材料１４の保持部材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、保持部材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の保持部材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、保持部材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。

次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る通電加熱装置１００について説明する。なお、本実施形態で用いられる金属パイプ材料１４は、軸方向における何れかの位置に曲がっている部分を有している。ここでは、軸方向における中央部にて山なりに湾曲する湾曲部１４ａを有している。通電加熱装置１００は、このような金属パイプ材料１４を保持すると共に、通電加熱する機能を有している。また、通電加熱装置１００は、保持した金属パイプ材料１４を成形金型１３にセットする機能を有している。図４に示すように、通電加熱装置１００は、第１の電極１０１と、第２の電極１０２と、電力供給部１０３と、バイパス部１０４と、制御部１０６と、を備えている。また、図３に示すように、通電加熱装置１００は、第１の位置調整部１０７と、第２の位置調整部１０８と、第３の位置調整部１０９と、を備えている。

図４に示すように、第１の電極１０１は、金属パイプ材料１４を保持し、第２の電極１０２との間で金属パイプ材料１４に通電を行う部材である。第１の電極１０１は、保持部材１０１Ａ及び保持部材１０１Ｂを備えている。第１の電極１０１は、保持部材１０１Ａと保持部材１０１Ｂとの間で金属パイプ材料１４を挟み込むことによって保持する。第１の電極１０１は、金属パイプ材料１４の軸方向における一方の端部１４ｂ付近を保持する。なお、一方の保持部材１０１Ａが電力供給部１０３から延びる導線１１０と接続されている。保持部材１０１Ａのうち、少なくとも金属パイプ材料１４と接触する部分は、導電部材によって構成されている。これにより、保持部材１０１Ａは、金属パイプ材料１４へ電流を流すことができる。なお、保持部材１０１Ｂは、導電部材によって構成されてもよいが、保持部材１０１Ａが電流を流す機能を有するので、絶縁部材によって構成されてもよい。

第２の電極１０２は、第１の電極１０１と異なる位置で、金属パイプ材料１４を保持し、第１の電極１０１との間で金属パイプ材料１４に通電を行う部材である。第２の電極１０２は、保持部材１０２Ａ及び保持部材１０２Ｂを備えている。第２の電極１０２は、保持部材１０２Ａと保持部材１０２Ｂとの間で金属パイプ材料１４を挟み込むことによって保持する。第２の電極１０２は、金属パイプ材料１４の軸方向における他方の端部１４ｃ付近を保持する。なお、一方の保持部材１０２Ａが電力供給部１０３から延びる導線１１１と接続されている。保持部材１０２Ａのうち、少なくとも金属パイプ材料１４と接触する部分は、導電部材によって構成されている。これにより、保持部材１０２Ａは、金属パイプ材料１４へ電流を流すことができる。なお、保持部材１０２Ｂは、導電部材によって構成されてもよいが、保持部材１０２Ａが電流を流す機能を有するので、絶縁部材によって構成されてもよい。

電力供給部１０３は、第１の電極１０１及び第２の電極１０２で金属パイプ材料１４を保持した状態で、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間で通電させる装置である。電力供給部１０３は、少なくとも直流電源及びスイッチを備えて構成されている。電力供給部１０３は、導線１１０を介して第１の電極１０１の保持部材１０１Ａと電気的に接続され、導線１１１を介して第２の電極１０２の保持部材１０２Ａと電気的に接続されている。制御部１０６は、電力供給部１０３のスイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替える制御を行うことができる。従って、制御部１０６は、所定のタイミングで電力供給部１０３のスイッチをＯＮとし、金属パイプ材料１４に電流を流すことができる。

バイパス部１０４は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の位置において、接続箇所における電流の一部をバイパスさせる部材である。バイパス部１０４は、金属パイプ材料１４を保持する機能も有しており、保持部材１０４Ａ及び保持部材１０４Ｂを備えている。バイパス部１０４は、金属パイプ材料１４のうち、湾曲部１４ａを保持部材１０４Ａ及び保持部材１０４Ｂで挟み込むことによって保持する。保持部材１０４Ａ及び保持部材１０４Ｂは、導電部材によって構成されている。

保持部材１０４Ａは、断面Ｕ字状に構成されており、金属パイプ材料１４と接触する接触部１０４Ａａと、当該接触部１０４Ａｂから離間した位置にて金属パイプ材料１４と接触する接触部１０４Ａｂと、接触部１０４Ａａと接触部１０４Ａｂとを連結する連結部１０４Ａｃと、を備える。接触部１０４Ａａと接触部１０４Ａｂは、先端に接触面を有し、当該接触面とは反対側の方向へ延びている。連結部１０４Ａｃは、接触部１０４Ａａと接触部１０４Ａｂのうち、接触面とは反対側の端部で、接触部１０４Ａａと接触部１０４Ａｂとを連結している。本実施形態では、保持部材１０４Ａの接触部１０４Ａａは、金属パイプ材料１４のうち、部分（第１の部分）Ｅ１と接触している。保持部材１０４Ａの接触部１０４Ａｂは、金属パイプ材料１４のうち、部分（第２の部分）Ｅ２と接触している。部分Ｅ１及び部分Ｅ２は、湾曲部１４ａの頂部１４ｄの軸方向における両側に位置している。このような構成により、保持部材１０４Ａは、頂部１４ｄを挟んだ部分Ｅ１と部分Ｅ２とを電気的に接続することで、金属パイプ材料１４の当該部分Ｅ１と部分Ｅ２との間に流れる電流の一部をバイパスさせる。

保持部材１０４Ｂは、保持部材１０４Ａと同趣旨の構成を有しており、接触部１０４Ｂａ、接触部１０４Ｂｂ、及び連結部１０４Ｂｃを備える。本実施形態では、保持部材１０４Ｂの接触部１０４Ｂａは、金属パイプ材料１４のうち、部分（第１の部分）Ｅ３と接触している。保持部材１０４Ｂの接触部１０４Ｂｂは、金属パイプ材料１４のうち、部分（第２の部分）Ｅ４と接触している。部分Ｅ３及び部分Ｅ４は、湾曲部１４ａの頂部１４ｄの軸方向における両側に位置している。このような構成により、保持部材１０４Ｂは、頂部１４ｄを挟んだ部分Ｅ３と部分Ｅ４とを電気的に接続することで、金属パイプ材料１４の当該部分Ｅ３と部分Ｅ４との間に流れる電流の一部をバイパスさせる。なお、図４において、電流の流れは「ＥＦ」の矢印で示している。

図３に示すように、第１の位置調整部１０７、第２の位置調整部１０８、及び第３の位置調整部１０９は、ロボットアームによって構成されている。例えば、第１の位置調整部１０７は、金属パイプ材料１４を把持するロボットハンド１０７ａ、ロボットハンド１０７ａの姿勢を三次元的に変更可能な可動部１０７ｂ、及び可動部１０７ｂ及びロボットハンド１０７ａ全体を水平方向に回転させる台座１０７ｃなどを備えている。これにより、第１の位置調整部１０７は、あらゆる角度及び方向から金属パイプ材料１４を保持することができる。また、第１の位置調整部１０７は、金属パイプ材料１４をあらゆる姿勢に保持することが可能であり、保持した金属パイプ材料１４を可動域の範囲内であらゆる位置に配置することができる。第２の位置調整部１０８、及び第３の位置調整部１０９は、第１の位置調整部１０７と同趣旨の構成を有している。

第１の位置調整部１０７は、第２の位置調整部１０８と第３の位置調整部１０９との間に並ぶように設けられている。第１の位置調整部１０７は、ロボットハンド１０７ａの先端部にバイパス部１０４を備えている。これにより、第１の位置調整部１０７は、金属パイプ材料１４に対するバイパス部１０４の取付位置を調整可能となる。第２の位置調整部１０８は、ロボットハンド１０８ａの先端部に第１の電極１０１を備えている。これにより、金属パイプ材料１４に対する第１の電極による保持の位置を調整可能となる。第３の位置調整部１０９は、ロボットハンド１０９ａの先端部に第２の電極１０２を備えている。これにより、金属パイプ材料１４に対する第２の電極１０２による保持の位置を調整可能となる。

各位置調整部１０７，１０８，１０９は、金属パイプ材料１４を成形金型１３外で保持し、当該金属パイプ材料１４を搬送して成形金型１３内に設置することができる。なお、各位置調整部１０７，１０８，１０９は、制御部１０６（図４参照）によって制御されてよい。従って、制御部１０６は、各位置調整部１０７，１０８，１０９で金属パイプ材料１４を保持し、通電加熱を行った後、加熱された当該金属パイプ材料を成形金型１３に配置することができる。

次に、本実施形態に係る通電加熱装置１００の作用・効果について説明する。

まず、比較例に係る通電加熱装置について説明する。比較例に係る通電加熱装置は、上述の実施形態における保持部材１７を第１の電極とし、保持部材１８を第２の電極とし、バイパス部を有さないものである。この場合、金属パイプ材料１４には第１の電極と第２の電極との間に電流が流れる。しかしながら、電流は金属パイプ材料１４内を最短経路で流れようとする。従って、金属パイプ材料１４は湾曲部１４ａで大きく湾曲するものであるため、湾曲部１４ａの頂部１４ｄの内周部付近にて電流が集中することにより、当該位置で大きく発熱を行う。従って、加熱時における金属パイプ材料１４には軸方向の温度分布にむらができてしまう場合がある。

これに対し、本実施形態に係る通電加熱装置１００によれば、電力供給部１０３は、第１の電極１０１及び第２の電極１０２で金属パイプ材料１４を保持した状態で、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間で通電させる。従って、金属パイプ材料１４には、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に電流が流れる。この金属パイプ材料１４に対してバイパス部１０４が取り付けられる。バイパス部１０４は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間の位置において、金属パイプ材料１４の部分Ｅ１，Ｅ３と部分Ｅ２，Ｅ４とを接続することで電流の一部をバイパスさせることができる。従って、金属パイプ材料１４のうち、部分Ｅ１，Ｅ３と部分Ｅ２，Ｅ４との間の領域が電流の集中し易い頂部１４ｄの内周部付近であると、当該位置に流れる電流の一部をバイパス部１０４にバイパスさせることができる。これにより、金属パイプ材料１４の軸方向における特定の位置に電流が集中して流れることを抑制することで、当該位置で発熱量が大きくなることを抑制できる。以上により、加熱時における金属パイプ材料１４の軸方向の温度分布のむらを低減することができる。

通電加熱装置１００は、金属パイプ材料１４に対するバイパス部１０４の取付位置を調整可能な第１の位置調整部１０７を更に備える。これにより、金属パイプ材料１４の適切な位置にバイパス部１０４を取り付けることができる。

通電加熱装置１００は、金属パイプ材料１４に対する第１の電極１０１による保持の位置を調整可能な第２の位置調整部１０８と、金属パイプ材料に対する第２の電極１０２による保持の位置を調整可能な第３の位置調整部１０９と、を更に備える。これにより、第１の電極１０１及び第２の電極１０２は、金属パイプ材料１４の適切な位置を保持することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、バイパス部１０４は、保持部材１０４Ａと保持部材１０４Ｂの両方で電流のバイパスを行っていたが、一方の保持部材のみでバイパスを行ってもよい。このとき、他方の保持部材は絶縁部材によって構成され、金属パイプ材料１４を保持するだけの機能を有する。

また、第１の電極及び第２の電極は、成形装置１０に設けられてもよい。例えば、保持部材１７を第１の電極とし、保持部材１８を第２の電極としてよい。この場合、第１の位置調整部１０７は、金属パイプ材料１４を成形金型１３内にセットした後、第１の電極及び第２の電極で通電を行っているときも、バイパス部１０４による保持を継続する。

なお、金属パイプ材料の形状は上述のものに限定されない。例えば、金属パイプ材料は、湾曲ではなく屈曲している形状でもよい。金属パイプ材料は、複数箇所で湾曲又は屈曲していてもよい。なお、金属パイプ材料が複数箇所で湾曲・屈曲している場合、バイパス部も湾曲・屈曲箇所の数と同じ数だけ設けてもよい。ただし、湾曲・屈曲の角度が小さい場合には、湾曲・屈曲箇所の数とバイパス部の数とを同じにしなくてもよい。

１００…通電加熱装置、１０１…第１の電極、１０２…第２の電極、１０３…電力供給部、１０４…バイパス部、１０７…第１の位置調整部、１０８…第２の位置調整部、１０９…第３の位置調整部。

Claims (3)

1. 金属パイプ材料に通電して加熱する通電加熱装置であって、
   前記金属パイプ材料を保持する第１の電極と、
   前記金属パイプ材料を保持する第２の電極と、
   前記第１の電極及び前記第２の電極で前記金属パイプ材料を保持した状態で、前記第１の電極と前記第２の電極との間で通電させる電力供給部と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間の位置において、前記金属パイプ材料の第１の部分と第２の部分とを接続することで電流の一部をバイパスさせるバイパス部と、を備える通電加熱装置。
2. 前記金属パイプ材料に対する前記バイパス部の取付位置を調整可能な第１の位置調整部を更に備える、請求項１に記載の通電加熱装置。
3. 前記金属パイプ材料に対する前記第１の電極による保持の位置を調整可能な第２の位置調整部と、
   前記金属パイプ材料に対する前記第２の電極による保持の位置を調整可能な第３の位置調整部と、を更に備える、請求項１又は２に記載の通電加熱装置。

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