(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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い、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し、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、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。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１２６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
〈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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
〈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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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