JP2020116583A - Molding device - Google Patents

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公宏 野際
Kimihiro NOGIWA
公宏 野際
正之 石塚
Masayuki Ishizuka
正之 石塚
雅之 雑賀
Masayuki Saiga
雅之 雑賀
紀条 上野
Norieda UENO
紀条 上野
章博 井手
Akihiro Ide
章博 井手
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Abstract

To provide a molding device capable of suppressing generation of oxide scales inside a metallic pipe material during electric heating.SOLUTION: A control unit 120 disposes gas supply nozzles 44 at positions where inert gas can be supplied to a metallic pipe material 14, applies replacement processing for replacing air inside the metallic pipe material 14 with inert gas by supplying inert gas to the metallic pipe material 14 from the gas supply nozzles 44, applies electric heating to the metallic pipe using a heating mechanism 50 functioning as a power supply unit, and performs expansion molding by supplying inert gas from the gas supply nozzles 44 to the metallic pipe material 14 which has been subjected to electric heating. Accordingly, since the control unit 120 applies replacement processing for replacing the air inside the metallic pipe material 14 with inert gas, the control unit is capable of preventing the metallic pipe material 14 from oxidizing when the metallic pipe material 14 reaches a high temperature by applying electric heating to the metallic pipe material 14 using the heating mechanism 50.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、成形装置に関する。 The present invention relates to a molding device.

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、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。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a molding device that blow-molds a metal pipe by closing the mold with a molding die. For example, the molding apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a molding die and a gas supply unit that supplies gas into the metal pipe material. In this molding apparatus, the metal pipe material is placed in a molding die, and the metal pipe material is expanded by supplying gas from the gas supply unit to the metal pipe material with the molding die closed. Mold into a shape that corresponds to the shape of the mold.

特開２０１５−１１２６０８号公報JP, 2005-112608, A

従来の成形装置では、膨張成形を行う前段階に、金属パイプ材料の通電加熱を行っている。しかしながら、金属パイプ材料内には空気が存在しているため、通電加熱時に金属パイプ材料の内部が酸化する。これによって金属パイプ材料の内部に酸化スケールが多く生成されるという問題がある。 In the conventional molding apparatus, the metal pipe material is electrically heated before the expansion molding. However, since air is present in the metal pipe material, the inside of the metal pipe material is oxidized during electric heating. This causes a problem that a large amount of oxide scale is generated inside the metal pipe material.

そこで、本発明は、通電加熱時に金属パイプ材料の内部に酸化スケールが生成されることを抑制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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a molding apparatus capable of suppressing the generation of oxide scale inside the metal pipe material during electric heating.

本発明に係る成形装置は、金属パイプ材料を膨張させて金属パイプを成形する成形装置であって、金属パイプ材料に電力を供給する電力供給部と、金属パイプ材料に気体を供給する気体供給部と、電力供給部及び気体供給部を制御する制御部と、を備え、制御部は、金属パイプ材料へ不活性ガスを供給可能な位置へ気体供給部を配置し、気体供給部から金属パイプ材料へ不活性ガスを供給することで金属パイプ材料内の空気を不活性ガスへ置換する置換処理を行い、置換処理の後、及び置換処理中の少なくとも何れかのタイミングで、電力供給部で金属パイプ材料を通電加熱し、気体供給部から通電加熱された金属パイプ材料へ不活性ガスを供給して膨張成形を行う。 A molding apparatus according to the present invention is a molding apparatus that expands a metal pipe material to mold a metal pipe, and includes a power supply unit that supplies power to the metal pipe material and a gas supply unit that supplies gas to the metal pipe material. And a control unit for controlling the power supply unit and the gas supply unit, the control unit arranges the gas supply unit at a position where an inert gas can be supplied to the metal pipe material, The metal pipe in the power supply unit is subjected to a replacement process for replacing the air in the metal pipe material with the inert gas by supplying an inert gas to the metal pipe at least at any timing after the replacement process and during the replacement process. The material is electrically heated, and an inert gas is supplied from the gas supply unit to the electrically heated metal pipe material to perform expansion molding.

本発明に係る成形装置において、制御部は、金属パイプ材料へ不活性ガスを供給可能な位置へ気体供給部を配置し、気体供給部から金属パイプ材料へ不活性ガスを供給することで金属パイプ内の空気を不活性ガスへ置換する置換処理を行う。また、制御部は、置換処理の後、及び置換処理中の少なくとも何れかのタイミングで、電力供給部で金属パイプ材料を通電加熱する。また、制御部は、気体供給部から通電加熱された金属パイプ材料へ不活性ガスを供給して膨張成形を行う。このように、制御部が、金属パイプ材料内の空気を不活性ガスへ置換する置換処理を行うため、電力供給部で金属パイプ材料を通電加熱することで金属パイプ材料が高温となる際に、金属パイプ材料が酸化することを抑制できる。以上により、通電加熱時に金属パイプ材料の内部に酸化スケールが生成されることを抑制することができる。 In the molding apparatus according to the present invention, the control unit arranges the gas supply unit at a position where the inert gas can be supplied to the metal pipe material, and supplies the inert gas from the gas supply unit to the metal pipe material to thereby form the metal pipe. A replacement process is performed to replace the air inside with an inert gas. In addition, the control unit energizes and heats the metal pipe material in the power supply unit after the replacement process and at least at any timing during the replacement process. Further, the control unit supplies an inert gas from the gas supply unit to the metal pipe material that has been electrically heated to perform expansion molding. In this way, the control unit performs the substitution process for substituting the air in the metal pipe material with the inert gas, so when the metal pipe material is heated to a high temperature by electrically heating the metal pipe material in the power supply unit, Oxidation of the metal pipe material can be suppressed. As described above, it is possible to suppress the generation of oxide scale inside the metal pipe material during electric heating.

成形装置において、気体供給部の表面には、絶縁部が形成されていてよい。これにより、金属パイプ材料への通電加熱時に、気体供給部よりも後段側の構成要素に電力が漏れることを抑制できる。 In the molding apparatus, an insulating part may be formed on the surface of the gas supply part. With this, it is possible to suppress the electric power from leaking to the components on the rear side of the gas supply unit when the metal pipe material is electrically heated.

成形装置において、気体供給部を金属パイプ材料に対して進退させる駆動部を更に備え、気体供給部の先端と、駆動部との間には絶縁部が形成されていてよい。これにより、金属パイプ材料への通電加熱時に、駆動部に電力が漏れることを抑制できる。 The molding apparatus may further include a drive unit for moving the gas supply unit forward and backward with respect to the metal pipe material, and an insulating unit may be formed between the tip of the gas supply unit and the drive unit. With this, it is possible to prevent the electric power from leaking to the driving unit when the metal pipe material is electrically heated.

成形装置において、高圧の不活性ガスを貯留するガスタンクを更に備え、気体供給部は、ガスタンクと接続され、気体供給部は、置換処理時と膨張成形時とで、同一のガスタンクから不活性ガスを供給してよい。このように、置換処理時と膨張成形時に用いられる不活性ガスのガスタンクを共有することで、装置の複雑化を抑制できる。 The molding apparatus further includes a gas tank that stores high-pressure inert gas, the gas supply unit is connected to the gas tank, the gas supply unit, during the replacement process and the expansion molding, the inert gas from the same gas tank May be supplied. As described above, by sharing the gas tank of the inert gas used during the substitution process and the expansion molding, it is possible to suppress the complication of the apparatus.

本発明によれば、通電加熱時に金属パイプ材料の内部に酸化スケールが生成されることを抑制することができる成形装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shaping|molding apparatus which can suppress that an oxide scale is produced|generated inside a metal pipe material at the time of electric heating is provided.

本発明の実施形態に係る成形装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the shaping|molding apparatus which concerns on embodiment of this 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）は電極に気体供給ノズル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 an electrode periphery, (a) is a figure which shows the state which the electrode hold|maintained the metal pipe material, (b) is a figure which shows the state which pressed the gas supply nozzle to the electrode, (c) is the front of the electrode It is a figure. 本実施形態に係る成形装置の主要部を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the shaping|molding apparatus which concerns on this embodiment. 気体供給ノズル及びシリンダユニットの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a gas supply nozzle and a cylinder unit. 成形装置を制御する制御部による制御処理の内容を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the contents of the control processing by the control part which controls a molding device.

以下、本発明によ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。 Hereinafter, preferred embodiments of a molding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

〈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、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ユニット６０と、パイプ保持機構３０で保持された金属パイプ材料１４内に気体供給ユニット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、上記加熱機構５０の駆動、及び上記気体供給ユニット６０の気体供給をそれぞれ制御する制御部１２０と、を備えて構成されている。 <Structure of molding equipment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 1, a molding apparatus 10 for molding a metal pipe includes a molding die 13 including an upper die 12 and a lower die 11, and a drive mechanism 80 for moving at least one of the upper die 12 and the lower die 11. , A pipe holding mechanism 30 for holding the metal pipe material 14 arranged between the upper mold 12 and the lower mold 11, and a heating mechanism 50 for heating by energizing the metal pipe material 14 held by the pipe holding mechanism 30. A gas supply unit 60 for supplying a high-pressure gas (gas) into the heated metal pipe material 14 held between the upper mold 12 and the lower mold 11, and the metal pipe material held by the pipe holding mechanism 30. 14, a pair of gas supply mechanisms 40, 40 for supplying gas from the gas supply unit 60, and a water circulation mechanism 72 for forcibly cooling the molding die 13 with water, and driving the drive mechanism 80, The pipe holding mechanism 30 is driven, the heating mechanism 50 is driven, and the gas supply unit 60 controls the gas supply.

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 molding dies 13, is fixed to the base 15. The lower mold 11 is composed of a large steel block, and has a rectangular cavity (recess) 16 on the upper surface thereof. A cooling water passage 19 is formed in the lower mold 11, and a thermocouple 21 inserted from the bottom is provided at substantially the center. The thermocouple 21 is supported by a spring 22 so as to be vertically movable.

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 near the left and right ends (left and right ends in FIG. 1) of the lower mold 11, and inside the space 11a, electrodes 17 and 18 (lower part) which are movable parts of the pipe holding mechanism 30 are described. Side electrodes) and the like are arranged so as to be able to move up and down. Then, by placing the metal pipe material 14 on the lower electrodes 17 and 18, the lower electrodes 17 and 18 come into contact with the metal pipe material 14 arranged between the upper mold 12 and the lower mold 11. To do. As a result, the lower electrodes 17, 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 advancing/retreating rod 95 that is a movable portion of an actuator (not shown) that constitutes the pipe holding mechanism 30. This actuator is for vertically moving the lower electrodes 17, 18 and the like, and the fixing portion of the actuator is held on the base 15 side together with the lower die 11.

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 molding dies 13, is fixed to a slide 81, which will be described later, that constitutes a drive mechanism 80. The upper die 12 is formed of a large steel block, has a cooling water passage 25 formed therein, and has 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, similar to the lower mold 11, and inside the space 12a is a movable part of the pipe holding mechanism 30, which will be described later. Electrodes 17, 18 (upper electrode) and the like are arranged so as to be able to move up and down. Then, with the metal pipe material 14 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。 An insulating material 101 for preventing energization is provided between the upper die 12 and the upper electrode 17 and on the upper electrode 17, and between the upper die 12 and the upper electrode 18 and on the upper electrode 18, respectively. There is. Each insulating material 101 is fixed to an advancing/retreating rod 96 which is a movable portion of an actuator which constitutes the pipe holding mechanism 30. This actuator is for vertically moving the upper electrodes 17, 18 and the like, and the fixed portion of the actuator is held on the slide 81 side of the drive mechanism 80 together with the upper die 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 side portion of the pipe holding mechanism 30, a semi-circular concave 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 that the metal pipe material 14 just fits into the groove 18a. In the right side portion of the pipe holding mechanism 30, a semi-circular concave 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, similar to the concave groove 18a. ing. Further, a tapered concave surface 18b is formed on the front surface of the electrode 18 (a surface in the outer side of the mold), the peripheral surface of which is tapered and concave toward the concave groove 18a. 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 with 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 side portion of the pipe holding mechanism 30, a semi-circular concave 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 that the metal pipe material 14 just fits into the concave groove 17a. In the left side portion of the pipe holding mechanism 30, a semi-circular concave 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 concave groove 18a. ing. In addition, a tapered concave surface 17b is formed on the front surface of the electrode 17 (a surface in the outer side of the mold), and the periphery is tapered toward the concave groove 17a and is depressed. Therefore, by sandwiching the metal pipe material 14 from the vertical direction at the left side portion of the pipe holding mechanism 30, it is possible to surround the outer periphery of the left end portion of the metal pipe material 14 so as to be in close contact with 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１２０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１２０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. The shaft 82 has an eccentric crank 82a that extends from the left-right end and extends in the left-right direction at a position separated from its axis. Have The eccentric crank 82 a and a rotary shaft 81 a provided on the slide 81 and extending in the left-right direction are connected by a connecting rod 83. In the drive mechanism 80, the control unit 120 controls the rotation of the shaft 82 to change the vertical height of the eccentric crank 82 a, and the position change of the eccentric crank 82 a is transmitted to the slide 81 via the connecting rod 83. Thus, the vertical movement of the slide 81 can be controlled. Here, the swing (rotational motion) of the connecting rod 83 that occurs when transmitting the position change of the eccentric crank 82a to the slide 81 is absorbed by the rotary shaft 81a. The shaft 82 rotates or stops according to the driving of a motor or the like controlled by the control unit 120, for example.

加熱機構（電力供給部）５０は、電力供給源５５と、電力供給源５５と電極１７，１８とを電気的に接続する電力供給ライン５２と、を備える。電力供給源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、電力供給ライン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。なお、電力供給ライン５２は、ここでは、下側電極１７，１８に接続されている。 The heating mechanism (power supply unit) 50 includes a power supply source 55 and a power supply line 52 that electrically connects the power supply source 55 and the electrodes 17 and 18. The power supply source 55 includes a DC power supply and a switch, and energizes the metal pipe material 14 via the power supply line 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. It is possible. The power supply line 52 is connected to the lower electrodes 17 and 18 here.

この加熱機構５０では、電力供給源５５から出力された直流電流は、電力供給ライン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Ｃは、電力供給ライン５２によって伝送されて電力供給源５５に入力される。 In the heating mechanism 50, the direct current output from the power supply source 55 is transmitted by the power supply line 52 and input to the electrode 17. Then, the direct current passes through the metal pipe material 14 and is input to the electrode 18. Then, the direct current C is transmitted by the power supply line 52 and input to the power supply source 55.

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（駆動部）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気体供給ノズル（気体供給部）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。気体供給ノズル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）。気体供給ノズル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、気体供給ユニット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。 Returning to FIG. 1, each of the pair of gas supply mechanisms 40 includes a cylinder unit (driving unit) 42, a cylinder rod 43 that moves back and forth in accordance with the operation of the cylinder unit 42, and a portion of the cylinder rod 43 on the pipe holding mechanism 30 side. And a gas supply nozzle (gas supply unit) 44 connected to the tip. The cylinder unit 42 is placed and fixed on the block 41. A taper surface 45 is formed at the tip of the gas supply nozzle 44 so as to be tapered, and is configured to fit the taper concave surfaces 17b and 18b of the electrodes 17 and 18 (see FIG. 2). The gas supply nozzle 44 extends from the cylinder unit 42 side toward the tip, and in detail, as shown in FIGS. 2A and 2B, the high-pressure gas supplied from the gas supply unit 60 flows through the gas supply nozzle 44. A passage 46 is provided.

気体供給ユニット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から気体供給ノズル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、気体供給ノズル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１２０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、気体供給ノズル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, and The pressure control valve 64 and the switching valve 65 provided in one tube 63, the second tube 67 extending from the accumulator 62 to the gas passage 46 formed in the gas supply nozzle 44, and the second tube 67. It comprises a pressure control valve 68 and a check valve 69 which are interposed. 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 gas supply nozzle 44 against the metal pipe material 14. The check valve 69 plays a role of preventing the high-pressure gas from flowing backward in the second tube 67. The pressure control valve 68 provided in the second tube 67 supplies a gas having an operating pressure for expanding the metal pipe material 14 to the gas passage 46 of the gas supply nozzle 44 under the control of the control unit 120. Play a role.

制御部１２０は、気体供給ユニット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１２０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及び電力供給源５５等を制御する。 The control unit 120 can supply the 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. Further, the control unit 120 acquires the temperature information from the thermocouple 21 by transmitting the information from (A) illustrated in FIG. 1, and controls the drive mechanism 80, the power supply source 55, and the like.

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 the water accumulated in the water tank 73, pressurizes it, and sends it to the cooling water passage 19 of the lower die 11 and the cooling water passage 25 of the upper die 12, And a pipe 75. Although omitted, a cooling tower for lowering the water temperature and a filter for purifying water may be provided in the pipe 75.

次に、図３及び図４を参照して、制御部１２０について説明する。図３は、本実施形態に係る成形装置１の特徴部を説明するための概略構成図である。図４は、気体供給ノズル４４の拡大図である。図３には、図１で説明した構成要素のうち、ガス源６１、第１チューブ６３、圧力制御弁６４、切替弁６５、第２チューブ６７、圧力制御弁６８、気体供給機構４０、成形金型１３、電極１７，１８、絶縁材１０１、及び制御部１２０が示されている。 Next, the control unit 120 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic configuration diagram for explaining a characteristic part of the molding apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 4 is an enlarged view of the gas supply nozzle 44. In FIG. 3, among the components described in FIG. 1, the gas source 61, the first tube 63, the pressure control valve 64, the switching valve 65, the second tube 67, the pressure control valve 68, the gas supply mechanism 40, the molding die. The mold 13, electrodes 17, 18, insulating material 101, and controller 120 are shown.

本実施形態において、気体供給ノズル４４が金属パイプ材料１４に供給する気体として不活性ガスが採用される。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどが採用される。ガス源６１は、高圧の不活性ガスを貯留するガスタンクによって構成される。従って、気体供給ノズル４４は、第２チューブ６７を介してガス源６１のガスタンクに接続された状態となる。 In this embodiment, an inert gas is adopted as the gas supplied from the gas supply nozzle 44 to the metal pipe material 14. As the inert gas, for example, nitrogen gas, argon gas, helium gas or the like is adopted. The gas source 61 is composed of a gas tank that stores a high-pressure inert gas. Therefore, the gas supply nozzle 44 is in a state of being connected to the gas tank of the gas source 61 via the second tube 67.

気体供給ノズル４４は、金属パイプ材料１４の内部の空気を不活性ガスに置換するための置換処理のための気体供給と、膨張成形のための気体供給を行う。置換処理は、気体供給ノズル４４が金属パイプ材料１４へ不活性ガスを供給することで実行される。すなわち、金属パイプ材料１４内へ不活性ガスが供給されると、金属パイプ材料１４内部の不活性ガスの濃度が高くなり、酸素よりも不活性ガスの濃度が高くなる。なお、金属パイプ材料１４内部に存在していた空気は、不活性ガスの供給に伴って外部に排出されてもよく、排出されなくともよい。空気を排出する場合、例えば、気体供給ノズル４４に、金属パイプ材料１４と外部とを連通する連通流路を設けてよい（不図示）。置換処理は、少なくとも電極１７，１８による通電加熱処理が完了する前段階に、気体供給ノズル４４が金属パイプに不活性ガスを供給する処理である。置換処理は、通電加熱が開始する前段階で行われてもよく、通電加熱中に行われてもよく、両方で行われてもよい。ただし、置換処理と通電加熱が同時に行われる場合、制御部７０は、金属パイプ材料１４の酸化が開始される温度に到達する前に、金属パイプ材料１４内の不活性ガスの濃度が所定値以上となるように、制御を行う。気体供給ノズル膨張成形のための気体供給は、通電加熱が完了した後に行われる。 The gas supply nozzle 44 performs gas supply for replacement processing for replacing air inside the metal pipe material 14 with inert gas, and gas supply for expansion molding. The substitution process is performed by the gas supply nozzle 44 supplying an inert gas to the metal pipe material 14. That is, when the inert gas is supplied into the metal pipe material 14, the concentration of the inert gas inside the metal pipe material 14 becomes high, and the concentration of the inert gas becomes higher than that of oxygen. The air existing inside the metal pipe material 14 may or may not be discharged to the outside with the supply of the inert gas. When the air is discharged, for example, the gas supply nozzle 44 may be provided with a communication flow path that communicates the metal pipe material 14 with the outside (not shown). The replacement process is a process in which the gas supply nozzle 44 supplies the inert gas to the metal pipe at least before the electric heating process by the electrodes 17 and 18 is completed. The replacement process may be performed before the electric heating is started, may be performed during the electric heating, or may be performed at both of them. However, when the substitution process and the electric heating are simultaneously performed, the control unit 70 determines that the concentration of the inert gas in the metal pipe material 14 is equal to or higher than the predetermined value before the temperature at which the oxidation of the metal pipe material 14 is started is reached. The control is performed so that Gas Supply Nozzle Gas supply for expansion molding is performed after completion of electric heating.

気体供給ノズル４４は、置換処理時と膨張成形時とで、同一のガスタンクから不活性ガスを供給する。なお、ガス源６１は、単一のガスタンクを有していてもよいが、複数本のガスタンクを有していてもよい。ガス源６１が複数のガスタンクを有する場合、気体供給ノズル４４は一のガスタンクから置換処理時及び膨張成形時における不活性ガスを供給し、一のガスタンクの不活性ガスがなくなった場合などには、他のガスタンクから置換処理時及び膨張成形時における不活性ガスを供給してよい。このような状態も、気体供給ノズル４４が、置換処理時と膨張成形時とで、同一のガスタンクから不活性ガスを供給している状況と言える。なお、気体供給ノズル４４は、置換処理時と膨張成形時とで、異なるガスタンクから不活性ガスを供給してもよい。 The gas supply nozzle 44 supplies an inert gas from the same gas tank during the replacement process and during the expansion molding. The gas source 61 may have a single gas tank, but may have a plurality of gas tanks. When the gas source 61 has a plurality of gas tanks, the gas supply nozzle 44 supplies the inert gas from the one gas tank during the replacement process and the expansion molding, and when the inert gas in the one gas tank is exhausted, You may supply the inert gas at the time of a substitution process and expansion molding from another gas tank. Even in such a state, it can be said that the gas supply nozzle 44 supplies the inert gas from the same gas tank during the replacement process and the expansion molding. The gas supply nozzle 44 may supply an inert gas from different gas tanks during the replacement process and the expansion molding.

ここで、気体供給ノズル４４による置換処理が行われるため、気体供給ノズル４４が金属パイプ材料１４及び電極１７，１８の少なくとも一方と接触した状態にて、金属パイプ材料１４への通電加熱が実行される場合がある（例えば、図２参照）。この場合、気体供給ノズル４４を介して、当該気体供給ノズル４４の後段側の構成部材（例えばシリンダユニット４２や、第２チューブ６７）へ電流が流れることを防止する必要がある。よって、気体供給ノズル４４は、絶縁材料によって構成されていてよく、または絶縁部を有してよい。 Since the replacement process is performed by the gas supply nozzle 44, the metal pipe material 14 is electrically heated while the gas supply nozzle 44 is in contact with at least one of the metal pipe material 14 and the electrodes 17, 18. May occur (see, for example, FIG. 2). In this case, it is necessary to prevent an electric current from flowing through the gas supply nozzle 44 to the constituent members on the subsequent stage side of the gas supply nozzle 44 (for example, the cylinder unit 42 and the second tube 67). Therefore, the gas supply nozzle 44 may be made of an insulating material or may have an insulating portion.

具体的には、図４（ａ）に示すように、気体供給ノズル４４の表面には、絶縁部１５０が形成されていてよい。絶縁部１５０は、気体供給ノズル４４の先端の表面、すなわち通電加熱時に金属パイプ材料１４又は電極１７，１８に接触する部分に少なくとも形成されている。気体供給ノズル４４の表面全体が絶縁部１５０で覆われていてもよい。絶縁部１５０は、気体供給ノズル４４を絶縁材料でコーティングする絶縁処理を行うことによって構成される。 Specifically, as shown in FIG. 4A, an insulating portion 150 may be formed on the surface of the gas supply nozzle 44. The insulating portion 150 is formed at least on the surface of the tip of the gas supply nozzle 44, that is, on the portion that comes into contact with the metal pipe material 14 or the electrodes 17 and 18 at the time of electric heating. The entire surface of the gas supply nozzle 44 may be covered with the insulating portion 150. The insulating unit 150 is configured by performing an insulating process of coating the gas supply nozzle 44 with an insulating material.

あるいは、図４（ｂ）に示すように、気体供給ノズル４４の先端と、シリンダユニット４２との間に絶縁部１５１が形成されてよい。気体供給ノズル４４は、先端部４４Ａと、基体部４４Ｂと、を備える。先端部４４Ａは、テーパー面４５及びガス通路４６が形成される。基体部４４Ｂは、第２チューブ６７からの不活性ガスをガス通路４６へ導く空間を有する。絶縁部１５１は、先端部４４Ａと基体部４４Ｂとの間に形成されている。ただし、絶縁部１５１は、気体供給ノズル４４の先端とシリンダユニット４２との間の位置であればどこに設けてもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 4B, an insulating portion 151 may be formed between the tip of the gas supply nozzle 44 and the cylinder unit 42. The gas supply nozzle 44 includes a tip portion 44A and a base portion 44B. A tapered surface 45 and a gas passage 46 are formed in the tip portion 44A. The base portion 44B has a space for guiding the inert gas from the second tube 67 to the gas passage 46. The insulating portion 151 is formed between the tip portion 44A and the base portion 44B. However, the insulating portion 151 may be provided at any position between the tip of the gas supply nozzle 44 and the cylinder unit 42.

シリンダユニット４２は、シリンダロッド４３を介して気体供給ノズル４４を金属パイプ材料１４に対して進退するように駆動させる。図４に示すように、シリンダユニット４２には内部空間が形成され、当該内部空間は、シリンダロッド４３に接続された部材４３ａによって区切られている。また、区切られた内部空間の一方（気体供給ノズル４４側）は第１チューブ６３の分岐チューブ６３ａに接続され、内部空間の他方は第１チューブ６３の分岐チューブ６３ｂに接続されている。従って、シリンダユニット４２を押し出す場合は、分岐チューブ６３ｂから気体が供給され、シリンダユニット４２を引く場合は、分岐チューブ６３ａから気体が供給される。 The cylinder unit 42 drives the gas supply nozzle 44 via the cylinder rod 43 so as to move forward and backward with respect to the metal pipe material 14. As shown in FIG. 4, an internal space is formed in the cylinder unit 42, and the internal space is partitioned by a member 43 a connected to the cylinder rod 43. Further, one of the divided internal spaces (on the side of the gas supply nozzle 44) is connected to the branch tube 63a of the first tube 63, and the other of the internal spaces is connected to the branch tube 63b of the first tube 63. Therefore, when pushing the cylinder unit 42, gas is supplied from the branch tube 63b, and when pulling the cylinder unit 42, gas is supplied from the branch tube 63a.

制御部１２０は、気体供給制御部１２１と、加熱制御部１２２と、駆動制御部１２３と、を備えている。気体供給制御部１２１は、圧力制御弁６８を制御することにより、気体供給ノズル４４による金属パイプ材料１４への気体の供給を制御する。気体供給制御部１２１は、前述の置換処理を行うタイミング、及び膨張成形を行うタイミングにて、気体供給ノズル４４から気体を供給する。加熱制御部１２２は、電極１７，１８に電力を供給することにより、金属パイプ材料１４の通電加熱を行う。駆動制御部１２３は、圧力制御弁６４及び切替弁６５を制御することにより、シリンダユニット４２の駆動制御を行う。駆動制御部１２３は、気体供給ノズル４４の進退方向に応じて、分岐チューブ６３ａ及び分岐チューブ６３ｂのいずれかから不活性ガスを供給するように切替弁６５を制御する。また、駆動制御部１２３は、圧力制御弁６４を制御することで、分岐チューブ６３ａ，６３ｂの何れかへ不活性ガスを供給する。 The control unit 120 includes a gas supply control unit 121, a heating control unit 122, and a drive control unit 123. The gas supply controller 121 controls the pressure control valve 68 to control the supply of gas to the metal pipe material 14 by the gas supply nozzle 44. The gas supply control unit 121 supplies gas from the gas supply nozzle 44 at the timing of performing the above-described replacement process and the timing of performing expansion molding. The heating control unit 122 supplies electric power to the electrodes 17 and 18 to electrically heat the metal pipe material 14. The drive controller 123 controls the drive of the cylinder unit 42 by controlling the pressure control valve 64 and the switching valve 65. The drive control unit 123 controls the switching valve 65 so as to supply the inert gas from either the branch tube 63a or the branch tube 63b according to the forward/backward direction of the gas supply nozzle 44. Further, the drive control unit 123 controls the pressure control valve 64 to supply the inert gas to either of the branch tubes 63a and 63b.

〈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。図５に示す制御部１２０の制御処理の内容も、適宜説明する。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。 <Molding method of metal pipe using molding machine>
Next, a method of molding a metal pipe using the molding device 10 will be described. The contents of the control process of the control unit 120 shown in FIG. 5 will also be described as appropriate. First, a quenchable steel type cylindrical metal pipe material 14 is prepared. This 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. 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１２０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（図５：ステップＳ１０）。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 120 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 (FIG. 5: step S10). Specifically, the drive mechanism 80 drives the upper die 12 and the upper electrodes 17, 18 and the like held on the slide 81 side to move to the lower die 11 side, and the upper electrode 17, which is included in the pipe holding mechanism 30, By actuating an actuator that can move 18 and the like and lower electrodes 17, 18 and the like forward and backward, both ends of the metal pipe material 14 are clamped from above and below by the pipe holding mechanism 30. 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, this sandwiching is performed so that the metal pipe material 14 is adhered to the entire circumference in the vicinity of both ends thereof. It will be pinched 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との境界よりも気体供給ノズル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との境界よりも気体供給ノズル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 portion of the metal pipe material 14 on the electrode 18 side has a concave groove 18 a and a tapered concave surface 18 b of the electrode 18 in the extending direction of the metal pipe material 14. Of the gas supply nozzle 44 is projected from the boundary. Similarly, the end portion of the metal pipe material 14 on the electrode 17 side projects in the extending direction of the metal pipe material 14 toward the gas supply nozzle 44 side from the boundary between the concave groove 17a and the tapered concave surface 17b of the electrode 17. .. Further, 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 structure is not limited to the structure in which the metal pipe material 14 is in close contact with the entire circumference of both ends thereof, and the electrodes 17 and 18 may be in contact with a part of the metal pipe material 14 in the circumferential direction.

次に、制御部１２０は、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気体供給ノズル４４を前進させて金属パイプ材料１４の両端に気体供給ノズル４４を挿入してシールする（図５：ステップＳ２０）。これにより、制御部１２０は、金属パイプ材料１４へ不活性ガスを供給可能な位置へ気体供給ノズル４４を配置することができる。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側の端部に気体供給ノズル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との境界よりも気体供給ノズル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側の端部に気体供給ノズル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との境界よりも気体供給ノズル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。 Next, the control unit 120 operates the cylinder unit 42 of the gas supply mechanism 40 to advance the gas supply nozzle 44 and insert the gas supply nozzle 44 into both ends of the metal pipe material 14 to seal the metal pipe material 14 (FIG. 5: Step S20). Thereby, the control unit 120 can arrange the gas supply nozzle 44 at a position where the inert gas can be supplied to the metal pipe material 14. At this time, as shown in FIG. 2B, the gas supply nozzle 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 18 a and the tapered concave surface 18 b of the electrode 18 is removed. Also, the portion protruding toward the gas supply nozzle 44 is deformed into a funnel shape along the tapered concave surface 18b. Similarly, when the gas supply nozzle 44 is pressed against the end of the metal pipe material 14 on the electrode 17 side, the portion protruding toward the gas supply nozzle 44 side beyond the boundary between the groove 17a and the tapered concave surface 17b of the electrode 17. Deforms into a funnel shape along the tapered concave surface 17b.

次に、制御部１２０は、気体供給ノズル４４から不活性ガスを金属パイプ材料１４の内部へ供給する（図５：ステップＳ３０）。これにより、制御部１２０は、金属パイプ材料１４の内部の空気を不活性ガスに置換する。 Next, the control unit 120 supplies the inert gas from the gas supply nozzle 44 to the inside of the metal pipe material 14 (FIG. 5: step S30). Thereby, the control unit 120 replaces the air inside the metal pipe material 14 with the inert gas.

次に、制御部１２０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（図５：ステップＳ４０）。具体的には、制御部１２０は、電力供給部として機能する加熱機構５０を制御し金属パイプ材料１４に電力を供給する。すると、電力供給ライン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。すなわち、金属パイプ材料１４は通電加熱状態となる。なお、Ｓ４０の通電加熱は、Ｓ３０の不活性ガスの供給が完了してから実行されてもよく、Ｓ３０の不活性ガスの供給が完了する前に実行されてもよい。 Next, the control unit 120 heats the metal pipe material 14 by controlling the heating mechanism 50 (FIG. 5: step S40). Specifically, the control unit 120 controls the heating mechanism 50 that functions as a power supply unit to supply power to the metal pipe material 14. Then, the power transmitted to the lower electrodes 17, 18 via the power supply line 52 is supplied to the upper electrodes 17, 18 and the metal pipe material 14 that sandwich the metal pipe material 14, and the metal pipe material 14 is supplied with the power. Due to the existing resistance, the metal pipe material 14 itself generates heat due to Joule heat. That is, the metal pipe material 14 is in an electrically heated state. The energization heating in S40 may be executed after the supply of the inert gas in S30 is completed, or may be executed before the supply of the inert gas in S30 is completed.

次に、制御部１２０は、駆動機構８０を制御することによって、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（図５：ステップＳ５０）。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。 Next, the control unit 120 controls the drive mechanism 80 to close the molding die 13 for the heated metal pipe material 14 (FIG. 5: step S50). 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 placed and sealed in the cavity portion between the lower mold 11 and the upper mold 12.

次に、制御部１２０は、気体供給ノズル４４から不活性ガスを金属パイプ材料１４の内部へ供給する（図５：ステップＳ６０）。これにより、金属パイプ材料１４が膨張して成形金型１３と接触する。加熱により軟化した金属パイプ材料１４は、成形金型１３のキャビティ部の形状に沿うように成形される。 Next, the control unit 120 supplies the inert gas from the gas supply nozzle 44 to the inside of the metal pipe material 14 (FIG. 5: step S60). As a result, the metal pipe material 14 expands and comes into contact with the molding die 13. The metal pipe material 14 softened by heating is molded so as to follow the shape of the cavity of the molding die 13.

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 blown and expanded is brought into contact with the cavity 16 of the lower die 11 to be rapidly cooled, and at the same time, brought into contact with the cavity 24 of the upper die 12 to be rapidly cooled (the upper die 12 and the lower die 11 are Since the heat capacity is large and the temperature is controlled to be low, the heat of the pipe surface is immediately removed to the mold side when the metal pipe material 14 comes into contact with the metal pipe material 14, and the quenching is performed. Such a cooling method is called mold contact cooling or mold cooling. Immediately after being quenched, austenite transforms to martensite (hereinafter, transformation of austenite to martensite is referred to as martensite transformation). In the latter half of cooling, the cooling rate became smaller, so that the martensite is transformed into another structure (troustite, sorbite, etc.) by recuperation. Therefore, it is not necessary to perform a separate tempering process. Further, 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 cooling the mold. 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 the martensitic transformation starts, and then the mold is opened and the cooling medium (cooling gas) is used as the metal pipe material. The martensite 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う。その後、次に、制御部１２０は、駆動機構８０を制御することによって、成形金型１３を開く（図５：ステップＳ７０）。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, the metal pipe material 14 is blow-molded and then cooled. After that, the control unit 120 then controls the drive mechanism 80 to open the molding die 13 (FIG. 5: step S70). By performing mold opening, for example, a metal pipe having a substantially rectangular tubular main body is obtained.

次に、本実施形態に係る成形装置１の作用・効果について説明する。 Next, the operation and effect of the molding apparatus 1 according to this embodiment will be described.

本実施形態に係る成形装置１において、制御部１２０は、金属パイプ材料１４へ不活性ガスを供給可能な位置へ気体供給ノズル４４を配置し、気体供給ノズル４４から金属パイプ材料１４へ不活性ガスを供給することで金属パイプ材料１４内の空気を不活性ガスへ置換する置換処理を行う。また、制御部１２０は、電力供給部として機能する加熱機構５０で金属パイプを通電加熱する。また、制御部１２０は、気体供給ノズル４４から通電加熱された金属パイプ材料１４へ不活性ガスを供給して膨張成形を行う。このように、制御部１２０が、金属パイプ材料１４内の空気を不活性ガスへ置換する置換処理を行うため、電力供給部として機能する加熱機構５０で金属パイプ材料１４を通電加熱することで金属パイプ材料１４が高温となる際に、金属パイプ材料１４が酸化することを抑制できる。以上により、通電加熱時に金属パイプ材料１４の内部に酸化スケールが生成されることを抑制することができる。 In the molding apparatus 1 according to the present embodiment, the control unit 120 arranges the gas supply nozzle 44 at a position where the inert gas can be supplied to the metal pipe material 14, and the inert gas is supplied from the gas supply nozzle 44 to the metal pipe material 14. Is supplied to perform a replacement process for replacing the air in the metal pipe material 14 with an inert gas. The control unit 120 also electrically heats the metal pipe with the heating mechanism 50 that functions as a power supply unit. In addition, the control unit 120 supplies an inert gas from the gas supply nozzle 44 to the metal pipe material 14 that is electrically heated, and performs expansion molding. In this way, the control unit 120 performs the substitution process for substituting the air in the metal pipe material 14 with the inert gas. Therefore, the metal pipe material 14 is electrically heated by the heating mechanism 50 that functions as a power supply unit. Oxidation of the metal pipe material 14 can be suppressed when the pipe material 14 reaches a high temperature. As described above, it is possible to suppress the generation of oxide scale inside the metal pipe material 14 during the electric heating.

成形装置１において、気体供給ノズル４４の表面には、絶縁部１５０が形成されていてよい。これにより、金属パイプ材料１４への通電加熱時に、気体供給ノズル４４よりも後段側の構成要素に電力が漏れることを抑制できる。 In the molding apparatus 1, the insulating portion 150 may be formed on the surface of the gas supply nozzle 44. Thereby, when the metal pipe material 14 is electrically heated, it is possible to suppress the electric power from leaking to the components on the rear side of the gas supply nozzle 44.

成形装置１において、気体供給ノズル４４を金属パイプ材料１４に対して進退させるシリンダユニット４２を更に備え、気体供給ノズル４４の先端と、シリンダユニット４２との間には絶縁部１５１が形成されていてよい。これにより、金属パイプ材料１４への通電加熱時に、シリンダユニット４２に電力が漏れることを抑制できる。 The molding apparatus 1 further includes a cylinder unit 42 that advances and retracts the gas supply nozzle 44 with respect to the metal pipe material 14, and an insulating portion 151 is formed between the tip of the gas supply nozzle 44 and the cylinder unit 42. Good. This can prevent the electric power from leaking to the cylinder unit 42 when the metal pipe material 14 is electrically heated.

成形装置１において、高圧の不活性ガスを貯留するガスタンク（ガス源６１）を更に備え、気体供給ノズル４４は、ガスタンクと接続され、気体供給ノズル４４は、置換処理時と膨張成形時とで、同一のガスタンクから不活性ガスを供給してよい。このように、置換処理時と膨張成形時に用いられる不活性ガスのガスタンクを共有することで、装置の複雑化を抑制できる。 In the molding apparatus 1, a gas tank (gas source 61) for storing a high-pressure inert gas is further provided, the gas supply nozzle 44 is connected to the gas tank, and the gas supply nozzle 44 is used during the replacement process and the expansion molding. The inert gas may be supplied from the same gas tank. As described above, by sharing the gas tank of the inert gas used during the substitution process and the expansion molding, it is possible to suppress the complication of the apparatus.

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、成形装置の全体構成は図１に示すものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the entire configuration of the molding apparatus is not limited to that shown in FIG. 1, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.

１０…成形装置、１４…金属パイプ材料、４２…シリンダユニット（駆動部）、４４…気体供給ノズル（気体供給部）、５０…加熱機構（電力供給部）、６１…ガス源（ガスタンク）、１２０…制御部、１５０，１５１…絶縁部。 10... Molding device, 14... Metal pipe material, 42... Cylinder unit (driving part), 44... Gas supply nozzle (gas supply part), 50... Heating mechanism (power supply part), 61... Gas source (gas tank), 120 ... control part, 150, 151... insulating part.

Claims (4)

金属パイプ材料を膨張させて金属パイプを成形する成形装置であって、
前記金属パイプ材料に電力を供給する電力供給部と、
前記金属パイプ材料に気体を供給する気体供給部と、
前記電力供給部及び前記気体供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記金属パイプ材料へ不活性ガスを供給可能な位置へ前記気体供給部を配置し、
前記気体供給部から前記金属パイプ材料へ不活性ガスを供給することで前記金属パイプ材料内の空気を前記不活性ガスへ置換する置換処理を行い、
前記置換処理の後、及び前記置換処理中の少なくとも何れかのタイミングで、前記電力供給部で前記金属パイプ材料を通電加熱し、
前記気体供給部から通電加熱された前記金属パイプ材料へ不活性ガスを供給して膨張成形を行う、成形装置。 A molding device for expanding a metal pipe material to form a metal pipe,
A power supply unit for supplying power to the metal pipe material,
A gas supply unit for supplying gas to the metal pipe material,
A control unit for controlling the power supply unit and the gas supply unit,
The control unit is
The gas supply unit is arranged at a position where an inert gas can be supplied to the metal pipe material,
Performing a replacement process of replacing the air in the metal pipe material with the inert gas by supplying an inert gas from the gas supply unit to the metal pipe material,
After the replacement process, and at least any timing during the replacement process, the metal pipe material is electrically heated in the power supply unit,
A molding apparatus that supplies an inert gas from the gas supply unit to the metal pipe material that has been electrically heated to perform expansion molding. 前記気体供給部の表面には、絶縁部が形成されている、請求項１に記載の成形装置。 The molding apparatus according to claim 1, wherein an insulating portion is formed on the surface of the gas supply unit. 前記気体供給部を前記金属パイプ材料に対して進退させる駆動部を更に備え、
前記気体供給部の先端と、前記駆動部との間には絶縁部が形成されている、請求項１に記載の成形装置。 Further comprising a drive unit for moving the gas supply unit forward and backward with respect to the metal pipe material,
The molding apparatus according to claim 1, wherein an insulating part is formed between the tip of the gas supply part and the drive part. 高圧の不活性ガスを貯留するガスタンクを更に備え、
前記気体供給部は、前記ガスタンクと接続され、
前記気体供給部は、置換処理時と膨張成形時とで、同一の前記ガスタンクから不活性ガスを供給する、請求項１〜３の何れか一項に記載の成形装置。
Further provided with a gas tank for storing high-pressure inert gas,
The gas supply unit is connected to the gas tank,
The molding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas supply unit supplies an inert gas from the same gas tank during replacement processing and during expansion molding.
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