JP2021073096A - 成形装置 - Google Patents
成形装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021073096A JP2021073096A JP2018043316A JP2018043316A JP2021073096A JP 2021073096 A JP2021073096 A JP 2021073096A JP 2018043316 A JP2018043316 A JP 2018043316A JP 2018043316 A JP2018043316 A JP 2018043316A JP 2021073096 A JP2021073096 A JP 2021073096A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- metal pipe
- unit
- electrode
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/033—Deforming tubular bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
- B21D37/16—Heating or cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】電極と金型とが短絡することを抑制できる成形装置を提供する。【解決手段】電圧検出部111は、電極17,18と成形金型13との間の電圧を検出する。成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態が確保されているときは、電圧検出部111が検出する電圧は高い状態となる。一方、成形金型13と電極17,18とが短絡したときは、電圧検出部111が検出する電圧は低くなる。このように、電圧検出部111で検出された電圧から、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態を判定することが可能となる。従って、判定部120が、電力供給部110から電力が供給されているときに、電圧検出部111で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定することで、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態が確保されているか否かを判定することができる。【選択図】図3
Description
本発明は、成形装置に関する。
従来、金属パイプ材料を膨張させて成形金型により金属パイプを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、金属パイプ材料に通電して加熱を行うための電極を備えている。この成形装置では、通電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を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。
従来の成形装置では、電極と金型との間に絶縁部が設けられることで、電極と金型との間が絶縁状態に保たれている。ここで、成形装置においては、金属粉やスケールなどの堆積物が電極周辺に堆積する場合がある。このとき、堆積物が大きくなることで、電極と金型とが短絡する場合がある。このように、電極と金型とが短絡すると、漏電によって成形装置がダメージを受ける可能性がある。
そこで、本発明は、電極と金型とが短絡することを抑制できる成形装置を提供することを目的とする。
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、金属パイプを成形する金型と、金属パイプ材料に電力を供給する電極と、金型と電極との間に配置される絶縁部と、電極に第1の電流値で電力を供給することで金属パイプ材料を通電加熱する第1の電力供給部と、電極及び金型に接続され、電極と金型との間に、第1の電流値よりも低い第2の電流値で電力を供給する第2の電力供給部と、電極と金型との間の電圧を検出する電圧検出部と、第2の電力供給部から電力が供給されているときに、電圧検出部で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定する判定部と、を備える。
本発明に係る成形装置では、第1の電力供給部が電極に第1の電流値で電力を供給することで、電極を介して金属パイプを通電加熱することができる。通電加熱時には、絶縁部が、金型と電極との間の絶縁状態を確保している。このような成形装置において、第2の電力供給部は、電極と金型との間に、第1の電流値よりも低い第2の電流値で電力を供給する。また、電圧検出部は、電極と金型との間の電圧を検出する。金型と電極との間の絶縁状態が確保されているときは、電圧検出部が検出する電圧は高い状態となる。一方、金型と電極とが短絡したときは、電圧検出部が検出する電圧は低くなる。このように、電圧検出部で検出された電圧から、金型と電極との間の絶縁状態を判定することが可能となる。従って、判定部が、第2の電力供給部から電力が供給されているときに、電圧検出部で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定することで、金型と電極との間の絶縁状態が確保されているか否かを判定することができる。このような判定を行うことで、電極と金型とが短絡することを抑制できる。
成形装置において、電極が金属パイプ材料へ通電可能な状態にて、第2の電力供給部による電力の供給が行われ、電圧検出部により電圧の検出が行われ、判定部による判定が行われてよい。これにより、通電加熱を行う直前の状態において、金型と電極との間の絶縁状態が確保されているかを判定することができる。このように、直前に判定を行った上で通電加熱を行うことで、判定と通電加熱との間の期間に電極と金型とが短絡する可能性を低減した状態で、通電加熱を行うことができる。
成形装置は、第1の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、判定部により判定値が閾値から外れていないと判定された場合、制御部は、第1の電力供給部が電力供給を行うように制御する。これにより、制御部は、金型と電極との間の絶縁状態が確保されていることを確認した上で、金属パイプ材料の通電加熱を行うように、第1の電力供給部を制御できる。
成形装置は、第1の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、制御部は、判定部により判定値が閾値から外れていないと判定されない限り、第1の電力供給部による電力供給を規制してよい。これにより、制御部は、金型と電極との間の絶縁状態が確保されていることを確認出来ていない状態で、金属パイプ材料の通電加熱が行われることを抑制することができる。
成形装置は、金属パイプの成形が完了し電極から金属パイプが取り外された状態にて、第2の電力供給部による電力の供給が行われ、電圧検出部により電圧の検出が行われ、判定部による判定が行われてよい。これにより、金属パイプの成形が完了した直後の状態にて、金型と電極との間の絶縁状態を判定することができる。従って、金属パイプの成形時に、電極周辺に堆積物が堆積した場合などに、速やかに堆積物を除去することができる。
本発明によれば、電極と金型とが短絡することを抑制できる成形装置を提供できる。
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。
〈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(金型)13と、上型12及び下型11の少なくとも一方を移動させる駆動機構80と、上型12と下型11との間に配置される金属パイプ材料14を保持するパイプ保持機構30と、パイプ保持機構30で保持されている金属パイプ材料14に通電して加熱する加熱機構50と、上型12及び下型11の間に保持され加熱された金属パイプ材料14内に高圧ガス(気体)を供給するための気体供給部60と、パイプ保持機構30で保持された金属パイプ材料14内に気体供給部60からの気体を供給するための一対の気体供給機構40,40と、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。
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(金型)13と、上型12及び下型11の少なくとも一方を移動させる駆動機構80と、上型12と下型11との間に配置される金属パイプ材料14を保持するパイプ保持機構30と、パイプ保持機構30で保持されている金属パイプ材料14に通電して加熱する加熱機構50と、上型12及び下型11の間に保持され加熱された金属パイプ材料14内に高圧ガス(気体)を供給するための気体供給部60と、パイプ保持機構30で保持された金属パイプ材料14内に気体供給部60からの気体を供給するための一対の気体供給機構40,40と、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。
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(絶縁部)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。
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(絶縁部)101がそれぞれ設けられている。それぞれの絶縁材101は、パイプ保持機構30を構成するアクチュエータの可動部である進退ロッド96に固定されている。このアクチュエータは、上側電極17,18等を上下動させるためのものであり、アクチュエータの固定部は、上型12と共に駆動機構80のスライド81側に保持されている。
パイプ保持機構30の右側部分において、電極18,18が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料14の外周面に対応した半円弧状の凹溝18aが形成されていて(図2参照)、当該凹溝18aの部分に丁度金属パイプ材料14が嵌り込むように載置可能とされている。パイプ保持機構30の右側部分において、絶縁材91,101が互いに対向する露出面には、上記凹溝18aと同様に、金属パイプ材料14の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。また、電極18の正面(金型の外側方向の面)には、凹溝18aに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面18bが形成されている。よって、パイプ保持機構30の右側部分で金属パイプ材料14を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料14の右側端部の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。
パイプ保持機構30の左側部分において、電極17,17が互いに対向する面のそれぞれには、金属パイプ材料14の外周面に対応した半円弧状の凹溝17aが形成されていて(図2参照)、当該凹溝17aの部分に丁度金属パイプ材料14が嵌り込むように載置可能とされている。パイプ保持機構30の左側部分において、絶縁材91,101が互いに対向する露出面には、上記凹溝18aと同様に、金属パイプ材料14の外周面に対応した半円弧状の凹溝が形成されている。また、電極17の正面(金型の外側方向の面)には、凹溝17aに向って周囲がテーパー状に傾斜して窪んだテーパー凹面17bが形成されている。よって、パイプ保持機構30の左側部分で金属パイプ材料14を上下方向から挟持すると、丁度金属パイプ材料14の左側端部の外周を全周に渡って密着するように取り囲むことができるように構成されている。
図1に示されるように、駆動機構80は、上型12及び下型11同士が合わさるように上型12を移動させるスライド81と、上記スライド81を移動させるための駆動力を発生するシャフト82と、該シャフト82で発生した駆動力をスライド81に伝達するためのコネクティングロッド83とを備えている。シャフト82は、スライド81上方にて左右方向に延在していると共に回転自在に支持されており、その軸心から離間した位置にて左右端から突出して左右方向に延在する偏心クランク82aを有している。この偏心クランク82aと、スライド81の上部に設けられると共に左右方向に延在している回転軸81aとは、コネクティングロッド83によって連結されている。駆動機構80では、制御部70によってシャフト82の回転を制御することにより偏心クランク82aの上下方向の高さを変化させ、この偏心クランク82aの位置変化をコネクティングロッド83を介してスライド81に伝達することにより、スライド81の上下動を制御できる。ここで、偏心クランク82aの位置変化をスライド81に伝達する際に発生するコネクティングロッド83の揺動(回転運動)は、回転軸81aによって吸収される。なお、シャフト82は、例えば制御部70によって制御されるモータ等の駆動に応じて回転又は停止する。
加熱機構50は、電力供給部(第1の電力供給部)55と、電力供給部55と電極17,18とを電気的に接続するブスバー52と、を備える。電力供給部55は、直流電源及びスイッチを含み、電極17,18が金属パイプ材料14に電気的に接続された状態において、ブスバー52、電極17,18を介して金属パイプ材料14に通電可能とされている。なお、ブスバー52は、ここでは、下側電極17,18に接続されている。
この加熱機構50では、電力供給部55から出力された直流電流は、ブスバー52によって伝送され、電極17に入力される。そして、直流電流は、金属パイプ材料14を通過して、電極18に入力される。そして、直流電流は、ブスバー52によって伝送されて電力供給部55に入力される。
一対の気体供給機構40の各々は、シリンダユニット42と、シリンダユニット42の作動に合わせて進退動するシリンダロッド43と、シリンダロッド43におけるパイプ保持機構30側の先端に連結されたシール部材44とを有する。シリンダユニット42はブロック41上に載置固定されている。シール部材44の先端には先細となるようにテーパー面45が形成されており、電極17,18のテーパー凹面17b,18bに合わさる形状に構成されている(図2参照)。シール部材44には、シリンダユニット42側から先端に向かって延在し、詳しくは図2(a),(b)に示されるように、気体供給部60から供給された高圧ガスが流れるガス通路46が設けられている。
気体供給部60は、ガス源61と、このガス源61によって供給されたガスを溜めるアキュムレータ62と、このアキュムレータ62から気体供給機構40のシリンダユニット42まで延びている第1チューブ63と、この第1チューブ63に介設されている圧力制御弁64及び切替弁65と、アキュムレータ62からシール部材44内に形成されたガス通路46まで延びている第2チューブ67と、この第2チューブ67に介設されている圧力制御弁68及び逆止弁69とからなる。圧力制御弁64は、シール部材44の金属パイプ材料14に対する押力に適応した作動圧力のガスをシリンダユニット42に供給する役割を果たす。逆止弁69は、第2チューブ67内で高圧ガスが逆流することを防止する役割を果たす。第2チューブ67に介設されている圧力制御弁68は、制御部70の制御により、金属パイプ材料14を膨張させるための作動圧力を有するガスを、シール部材44のガス通路46に供給する役割を果たす。
制御部70は、気体供給部60の圧力制御弁68を制御することにより、金属パイプ材料14内に所望の作動圧力のガスを供給することができる。また、制御部70は、図1に示す(A)から情報が伝達されることによって、熱電対21から温度情報を取得し、駆動機構80及び電力供給部55等を制御する。
水循環機構72は、水を溜める水槽73と、この水槽73に溜まっている水を汲み上げ、加圧して下型11の冷却水通路19及び上型12の冷却水通路25へ送る水ポンプ74と、配管75とからなる。省略したが、水温を下げるクーリングタワーや水を浄化する濾過器を配管75に介在させることは差し支えない。
〈成形装置を用いた金属パイプの成形方法〉
次に、成形装置10を用いた金属パイプの成形方法について説明する。最初に、焼入れ可能な鋼種の円筒状の金属パイプ材料14を準備する。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。
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、例えばロボットアーム等を用いて、下型11側に備わる電極17,18上に載置(投入)する。電極17,18には凹溝17a,18aが形成されているので、当該凹溝17a,18aによって金属パイプ材料14が位置決めされる。
次に、制御部70は、駆動機構80及びパイプ保持機構30を制御することによって、当該パイプ保持機構30に金属パイプ材料14を保持させる。具体的には、駆動機構80の駆動によりスライド81側に保持されている上型12及び上側電極17,18等が下型11側に移動すると共に、パイプ保持機構30に含まれる上側電極17,18等及び下側電極17,18等を進退動可能としているアクチュエータを作動させることによって、金属パイプ材料14の両方の端部付近を上下からパイプ保持機構30により挟持する。この挟持は電極17,18に形成される凹溝17a,18a、及び絶縁材91,101に形成される凹溝の存在によって、金属パイプ材料14の両端部付近の全周に渡って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の電極18側の端部は、金属パイプ材料14の延在方向において、電極18の凹溝18aとテーパー凹面18bとの境界よりもシール部材44側に突出している。同様に、金属パイプ材料14の電極17側の端部は、金属パイプ材料14の延在方向において、電極17の凹溝17aとテーパー凹面17bとの境界よりもシール部材44側に突出している。また、上側電極17,18の下面と下側電極17,18の上面とは、それぞれ互いに接触している。ただし、金属パイプ材料14の両端部全周に渡って密着する構成に限られず、金属パイプ材料14の周方向における一部に電極17,18が当接するような構成であってもよい。
続いて、制御部70は、加熱機構50を制御することによって、金属パイプ材料14を加熱する。具体的には、制御部70は、加熱機構50の電力供給部55を制御し電力を供給する。すると、ブスバー52を介して下側電極17,18に伝達される電力が、金属パイプ材料14を挟持している上側電極17,18及び金属パイプ材料14に供給され、金属パイプ材料14に存在する抵抗により、金属パイプ材料14自体がジュール熱によって発熱する。すなわち、金属パイプ材料14は通電加熱状態となる。
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に対して成形金型13を閉じる。これにより、下型11のキャビティ16と上型12のキャビティ24とが組み合わされ、下型11と上型12との間のキャビティ部内に金属パイプ材料14が配置密閉される。
その後、気体供給機構40のシリンダユニット42を作動させることによってシール部材44を前進させて金属パイプ材料14の両端をシールする。このとき、図2(b)に示されるように、金属パイプ材料14の電極18側の端部にシール部材44が押し付けられることによって、電極18の凹溝18aとテーパー凹面18bとの境界よりもシール部材44側に突出している部分が、テーパー凹面18bに沿うように漏斗状に変形する。同様に、金属パイプ材料14の電極17側の端部にシール部材44が押し付けられることによって、電極17の凹溝17aとテーパー凹面17bとの境界よりもシール部材44側に突出している部分が、テーパー凹面17bに沿うように漏斗状に変形する。シール完了後、高圧ガスを金属パイプ材料14内へ吹き込んで、加熱により軟化した金属パイプ材料14をキャビティ部の形状に沿うように成形する。
金属パイプ材料14は高温(950℃前後)に加熱されて軟化しているので、金属パイプ材料14内に供給されたガスは、熱膨張する。このため、例えば供給するガスを圧縮空気とし、950℃の金属パイプ材料14を熱膨張した圧縮空気によって容易に膨張させることができる。
ブロー成形されて膨らんだ金属パイプ材料14の外周面が下型11のキャビティ16に接触して急冷されると同時に、上型12のキャビティ24に接触して急冷(上型12と下型11は熱容量が大きく且つ低温に管理されているため、金属パイプ材料14が接触すればパイプ表面の熱が一気に金型側へと奪われる。)されて焼き入れが行われる。このような冷却法は、金型接触冷却又は金型冷却と呼ばれる。急冷された直後はオーステナイトがマルテンサイトに変態する(以下、オーステナイトがマルテンサイトに変態することをマルテンサイト変態とする)。冷却の後半は冷却速度が小さくなったので、復熱によりマルテンサイトが別の組織(トルースタイト、ソルバイト等)に変態する。従って、別途焼戻し処理を行う必要がない。また、本実施形態においては、金型冷却に代えて、あるいは金型冷却に加えて、冷却媒体を例えばキャビティ24内に供給することによって冷却が行われてもよい。例えば、マルテンサイト変態が始まる温度までは金型(上型12及び下型11)に金属パイプ材料14を接触させて冷却を行い、その後型開きすると共に冷却媒体(冷却用気体)を金属パイプ材料14へ吹き付けることにより、マルテンサイト変態を発生させてもよい。
上述のように金属パイプ材料14に対してブロー成形を行った後に冷却を行い、型開きを行うことにより、例えば略矩形筒状の本体部を有する金属パイプを得る。
ここで、成形装置10は、電極17,18と成形金型13との間の絶縁状態を監視するための絶縁状態監視部100を備える。図3を参照して、絶縁状態監視部100の構成について説明する。図3は、絶縁状態監視部100及びその周辺構成を示す概略構成図である。図3に示すように、絶縁状態監視部100は、電力供給部(第2の電力供給部)110と、電圧検出部111と、前述の制御部70と、を備える。また、制御部70は、判定部120と、電力供給制御部121と、を備える。なお、図3では、下側の電極17,18が示されており、上側の電極17,18は省略されている。ただし、上側の電極17,18に対しても同様な絶縁状態監視部が設けられてよい。このような絶縁状態監視部は、上側の電極17,18と上型12との間の絶縁状態を監視することができる。
電力供給部110は、電極17及び下型11に接続され、電極17と下型11との間に電力を供給する。電力供給部110は、例えば直流の電源によって構成される。電力供給部110は、ラインを介して電極17と電気的に接続され、ラインを介して下型11と電気的に接続されている。ここで、電力供給部55が、電極17,18に第1の電流値で電力を供給することで金属パイプ材料14を通電加熱するものとする。すなわち、電力供給部55は、ラインを介して電極17、金属パイプ材料14、電極18の順で第1の電流値に係る電流を流している。電力供給部110は、第1の電流値よりも低い第2の電流値で電力を供給する。第1の電流値は、金属パイプ材料14の通電加熱を行うのに必要な電流値が必要であるため、5000〜20000A程度の範囲の電流値である。一方、第2の電流値は、絶縁状態の監視を行うことができる程度の電流値で十分であるため、1〜100A程度の範囲の電流値である。電力供給部110は、電流値が一定となるように、電力供給を行う。
電圧検出部111は、電極17と下型11との間の電圧を検出する。電圧検出部111は、ラインを介して電極17と電気的に接続され、ラインを介して下型11と接続される。電圧検出部111は、検出結果を制御部70へ出力する。例えば、図4では、時間t1までは、電極17,18と下型11との間の絶縁状態が良好な状態(導通していない)が維持されており、時間t1にて電極17,18と下型11が導通した状態を示している。図5に示すように、金属粉やスケールなどの堆積物Dが電極17,18の周辺に堆積することで、電極17,18と金型13とが導通する場合がある。図4に示すように、絶縁状態が良好な状態では、電極17,18と金型13間の抵抗が非常に大きいため、電力供給部110の限界である無負荷電圧V1が出力される。一方、電極17,18と金型13間が導通した場合、出力電圧は、短絡部分の抵抗に応じた短絡電圧V2まで減少する。なお、電極17と電極18とは、金属パイプ材料14を介して導通している。従って、電圧検出部111が検出する電圧は、電極17と下型11とが導通している場合のみならず、電極18と下型11とが導通している場合も短絡電圧V2まで減少する。
制御部70は、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを備え、一般的なコンピュータなどで構成されている。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)などの演算器である。メモリは、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの記憶媒体である。ストレージは、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶媒体である。通信インターフェースは、データ通信を実現する通信機器である。プロセッサは、メモリ、ストレージ、通信インターフェース及びユーザインターフェースを統括し、判定部120及び電力供給制御部121の機能を実現する。判定部120及び電力供給制御部121では、例えば、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。制御部70は、一台の機器によって構成されてもよく、互いに異なる機器を組み合わせて構成されてもよい。
判定部120は、電力供給部110から電力が供給されているときに、電圧検出部111で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値を外れているか否かを判定する。具体的には、図4に示すように、無負荷電圧V1と短絡電圧V2との間に、短絡検出電圧Vstが予め設定される。短絡検出電圧Vstは、無負荷電圧の50%以下という値に設定される。判定部120は、判定値として電圧を直接用いる場合、短絡検出電圧Vstを閾値とする。電圧が短絡検出電圧Vstを下回っている場合、判定部120は、判定値が閾値を外れていると判定する。電圧が短絡検出電圧Vst以上である場合、判定部120は、判定値が閾値を外れていないと判定する。なお、判定値として、電圧が直接用いられてもよいが、電圧に基づく値であれば他の値が用いられてもよい。例えば、電圧から求められる抵抗値、またはその他の変換値を判定値として用いてもよい。
電力供給制御部121は、判定部120の判定結果に基づいて、電力供給部55の電力供給を制御する。判定部120により判定値が閾値から外れていないと判定された場合、電力供給制御部121は、電力供給部55が電力供給を行うように制御する。例えば、金属パイプ材料14の通電加熱が開始される時に、電力供給制御部121は、判定部120により判定値が閾値から外れていないと判定されたことをトリガとして、電力供給部55を起動させてよい。また、電力供給制御部121は、判定部120により判定値が閾値から外れていないと判定されない限り、電力供給部55による電力供給を規制してよい。例えば、判定部120により判定値が閾値から外れていると判断した時は、電力供給制御部121は、電力供給部55へ出力禁止信号を出力する。電力供給部55は、出力禁止信号がONとなっている限り、電力供給を行わない。一方、堆積物Dが除去されることで短絡の原因が解消することで、判定部120により判定値が閾値から外れていない判断した時は、電力供給制御部121は、電力供給部55への出力禁止信号を解除する。これにより、電力供給部55は、必要なタイミングで電力供給を行うことができる。
絶縁状態監視部100の動作タイミングは特に限定されない。例えば、電極17,18が金属パイプ材料へ通電可能な状態にて、電力供給部110による電力の供給が行われ、電圧検出部111により電圧の検出が行われ、判定部120による判定が行われてよい。電極17,18が金属パイプ材料へ通電可能な状態とは、金属パイプ材料が電極17,18によって挟まれており、電力供給部55の電力供給の開始によって、通電加熱を開始できる状態のことである。また、金属パイプの成形が完了し電極17,18から金属パイプが取り外された状態にて、電力供給部110による電力の供給が行われ、電圧検出部111により電圧の検出が行われ、判定部120による判定が行われてよい。なお、金属パイプが電極17,18から取り外された状態では、電極17と成形金型13との間の絶縁状態、及び電極18と成形金型13との間の絶縁状態を同時に判定することができない。従って、電極18と成形金型13との間に、電力供給部110及び電圧検出部111が追加で設けられてよい。あるいは、電力供給部110及び電圧検出部111のラインを電極17から取り外し、電極18に接続し直してもよい。
次に、本実施形態に係る成形装置10の作用・効果について説明する。
本実施形態に係る成形装置10は、金属パイプ材料14を膨張させて金属パイプを成形する成形装置1であって、金属パイプを成形する成形金型13と、金属パイプ材料14に電力を供給する電極17,18と、成形金型13と電極17,18との間に配置される絶縁材91,101と、電極17,18に第1の電流値で電力を供給することで金属パイプ材料14を通電加熱する電力供給部55と、電極17,18及び成形金型13に接続され、電極17,18と成形金型13との間に、第1の電流値よりも低い第2の電流値で電力を供給する電力供給部110と、電極17,18と成形金型13との間の電圧を検出する電圧検出部111と、電力供給部110から電力が供給されているときに、電圧検出部111で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定する判定部120と、を備える。
本実施形態に係る成形装置10では、電力供給部55が電極17,18に第1の電流値で電力を供給することで、電極17,18を介して金属パイプ材料14を通電加熱することができる。通電加熱時には、絶縁材91,101が、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態を確保している。このような成形装置10において、電力供給部110は、電極17,18と成形金型13との間に、第1の電流値よりも低い第2の電流値で電力を供給する。また、電圧検出部111は、電極17,18と成形金型13との間の電圧を検出する。成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態が確保されているときは、電圧検出部111が検出する電圧は高い状態となる。一方、成形金型13と電極17,18とが短絡したときは、電圧検出部111が検出する電圧は低くなる。このように、電圧検出部111で検出された電圧から、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態を判定することが可能となる。従って、判定部120が、電力供給部110から電力が供給されているときに、電圧検出部111で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定することで、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態が確保されているか否かを判定することができる。このような判定を行うことで、電極17,18と成形金型13とが短絡することを抑制できる。
成形装置10において、電極17,18が金属パイプ材料14へ通電可能な状態にて、電力供給部110による電力の供給が行われ、電圧検出部111により電圧の検出が行われ、判定部120による判定が行われる。これにより、通電加熱を行う直前の状態において、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態が確保されているかを判定することができる。例えば、判定から時間が経過した後に通電加熱を行う場合、判定と通電加熱との間の期間に、成形金型13と電極17,18とが短絡した場合に、短絡状態にて通電加熱がなされる可能性がある。従って、直前に判定を行った上で通電加熱を行うことで、判定と通電加熱との間の期間に電極17,18と成形金型13とが短絡する可能性を低減した状態で、通電加熱を行うことができる。
成形装置10は、電力供給部55による電力供給を制御する制御部70を更に備え、判定部120により判定値が閾値から外れていないと判定された場合、制御部70は、電力供給部55が電力供給を行うように制御する。これにより、制御部70は、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態が確保されていることを確認した上で、金属パイプ材料14の通電加熱を行うように、電力供給部55を制御できる。
成形装置10は、電力供給部55による電力供給を制御する制御部70を更に備え、制御部70は、判定部120により判定値が閾値から外れていないと判定されない限り、電力供給部55による電力供給を規制する。これにより、制御部70は、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態が確保されていることを確認出来ていない状態で、金属パイプ材料14の通電加熱が行われることを抑制することができる。
成形装置10は、金属パイプの成形が完了し電極17,18から金属パイプが取り外された状態にて、電力供給部110による電力の供給が行われ、電圧検出部111により電圧の検出が行われ、判定部120による判定が行われる。これにより、金属パイプの成形が完了した直後の状態にて、成形金型13と電極17,18との間の絶縁状態を判定することができる。従って、金属パイプの成形時に、電極17,18周辺に堆積物が堆積した場合などに、速やかに堆積物を除去することができる。
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、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。
10…成形装置、13…成形金型、14…金属パイプ材料、17,18…電極、55…電力供給部(第1の電力供給部)、70…制御部、91,101…絶縁材(絶縁部)、110…電力供給部(第2の電力供給部)、111…電圧検出部、120…判定部。
Claims (5)
- 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、
前記金属パイプを成形する金型と、
前記金属パイプ材料に電力を供給する電極と、
前記金型と前記電極との間に配置される絶縁部と、
前記電極に第1の電流値で電力を供給することで前記金属パイプ材料を通電加熱する第1の電力供給部と、
前記電極及び前記金型に接続され、前記電極と前記金型との間に、前記第1の電流値よりも低い第2の電流値で電力を供給する第2の電力供給部と、
前記電極と前記金型との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第2の電力供給部から電力が供給されているときに、前記電圧検出部で検出された電圧に基づく判定値が予め設定された閾値から外れているか否かを判定する判定部と、を備える成形装置。 - 前記電極が前記金属パイプ材料へ通電可能な状態にて、前記第2の電力供給部による電力の供給が行われ、前記電圧検出部により電圧の検出が行われ、前記判定部による判定が行われる、請求項1に記載の成形装置。
- 前記第1の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、
前記判定部により前記判定値が前記閾値から外れていないと判定された場合、前記制御部は、前記第1の電力供給部が電力供給を行うように制御する、請求項1又は2に記載の成形装置。 - 前記第1の電力供給部による電力供給を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記判定部により前記判定値が前記閾値から外れていないと判定されない限り、前記第1の電力供給部による電力供給を規制する、請求項1〜3の何れか一項に記載の成形装置。 - 前記金属パイプの成形が完了し前記電極から前記金属パイプが取り外された状態にて、前記第2の電力供給部による電力の供給が行われ、前記電圧検出部により電圧の検出が行われ、前記判定部による判定が行われる、請求項1〜4の何れか一項に記載の成形装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018043316A JP2021073096A (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | 成形装置 |
PCT/JP2019/009325 WO2019172421A1 (ja) | 2018-03-09 | 2019-03-08 | 成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018043316A JP2021073096A (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | 成形装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021073096A true JP2021073096A (ja) | 2021-05-13 |
Family
ID=67847265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018043316A Pending JP2021073096A (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | 成形装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021073096A (ja) |
WO (1) | WO2019172421A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6289794U (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-09 | ||
JPS63317621A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-26 | Nippon Steel Corp | 通電加熱方法 |
DE102011077967A1 (de) * | 2011-06-22 | 2012-12-27 | Wacker Chemie Ag | Elektrode und Verfahren zur Stromversorgung eines Reaktors |
JP6745090B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2020-08-26 | 住友重機械工業株式会社 | 成形装置 |
JP6757553B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2020-09-23 | 住友重機械工業株式会社 | 成形装置 |
JP6960772B2 (ja) * | 2017-05-22 | 2021-11-05 | 住友重機械工業株式会社 | 通電加熱装置 |
-
2018
- 2018-03-09 JP JP2018043316A patent/JP2021073096A/ja active Pending
-
2019
- 2019-03-08 WO PCT/JP2019/009325 patent/WO2019172421A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019172421A1 (ja) | 2019-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102362771B1 (ko) | 성형장치 | |
JP6381967B2 (ja) | 成形装置及び成形方法 | |
JP7009449B2 (ja) | 成形システム及び成形方法 | |
JP7492050B2 (ja) | 成形装置、成形方法、及び金属パイプ | |
JP2021185002A (ja) | 成形装置、及び成形方法 | |
JP2016190248A (ja) | 成形装置 | |
JP2021170557A (ja) | 通電加熱装置 | |
JP2021073096A (ja) | 成形装置 | |
JP6960772B2 (ja) | 通電加熱装置 | |
JP7009264B2 (ja) | 成形装置 | |
JP2022034058A (ja) | 成形装置、及び金属パイプの製造方法 | |
JP7183247B2 (ja) | 通電加熱装置 | |
JPWO2018181571A1 (ja) | 成形装置 | |
JP7469221B2 (ja) | 成形装置、及び金属パイプ | |
WO2018179975A1 (ja) | 通電加熱装置 | |
JP2018167315A (ja) | 成形装置 | |
JP2022023127A (ja) | 通電加熱装置 | |
WO2018216414A1 (ja) | 成形装置、及び成形装置の動作方法 | |
WO2020179359A1 (ja) | 成形装置及び成形方法 | |
JP7080085B2 (ja) | 成形装置 | |
JP2018167284A (ja) | 金属体及び通電加熱方法 | |
JP2019150845A (ja) | 成形装置 |