(57)【要約】【課題】金属パイプ材料内の気体の圧力の過度な上昇を抑制できる成形装置を提供する。【解決手段】成形装置１０は、金属パイプ材料１４に気体を供給して膨張させるブロー機構６０と、膨張した金属パイプ材料１４を接触させて金属パイプ８０を成形するブロー成形金型１３が取り付けられるスライド８２及び金型取付台８４と、金属パイプ材料１４から気体を排出する排気機構９０と、気体の温度を直接的に又は間接的に検出する気体温度検出部１１０と、排気機構９０による気体の排出を制御する制御部７０と、を備え、制御部７０は、気体温度検出部１１０によって検出された気体の温度が閾値以上である場合に、排気機構９０により気体の排出量を調整する。【選択図】図３
2016190252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属パイプをブロー成形する成形装置であって、
金属パイプ材料に気体を供給して膨張させる気体供給部と、
前記膨張した前記金属パイプ材料を接触させて前記金属パイプを成形する金型が取り付けられる金型取付部と、
前記金属パイプ材料から前記気体を排出する気体排出部と、
前記気体の温度を直接的に又は間接的に検出する気体温度検出部と、
前記気体排出部による前記気体の排出を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記気体温度検出部によって検出された前記気体の前記温度が閾値以上である場合に、前記気体排出部により前記気体の排出量を調整する成形装置。
【請求項２】
前記気体温度検出部は、前記金属パイプのブロー成形時において、前記金属パイプ材料の内部に位置すると共に前記金属パイプ材料の内部における前記気体の前記温度を検出する請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
前記気体供給部には、前記気体を前記金属パイプ材料へ吹き込む吹込部が形成され、
前記気体温度検出部は、前記吹込部を介して前記金属パイプ材料の内部に引き込まれている請求項２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、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、金属パイプ材料を金型内に配置し、この金属パイプ材料を高温に加熱する。そして、金型を型閉した状態で金属パイプ材料内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２０１２−０００６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、成形装置では、金属パイプ材料を好適に膨張させるために、金属パイプ材料内における気体の圧力を精度良く調整する必要がある。ここで、高温に加熱された金属パイプ材料内に気体が供給されると、当該気体は加熱され、その結果、金属パイプ内における気体の圧力は更に上昇する。通常は、このように気体が加熱されることによる圧力の上昇を見越して、金属パイプ材料内へ供給される気体の圧力が調整されている。しかし、成形装置に異常が発生し、金属パイプ材料内において気体が過度に加熱されると、金属パイプ内における気体の圧力が過度に上昇する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金属パイプ材料内の気体の圧力の過度な上昇を抑制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、金属パイプをブロー成形する成形装置であって、金属パイプ材料に気体を供給して膨張させる気体供給部と、膨張した金属パイプ材料を接触させて金属パイプを成形する金型が取り付けられる金型取付部と、金属パイプ材料から気体を排出する気体排出部と、気体の温度を直接的に又は間接的に検出する気体温度検出部と、気体排出部による気体の排出を制御する制御部と、を備え、制御部は、気体温度検出部によって検出された気体の温度が閾値以上である場合に、気体排出部により気体の排出量を調整する。
【０００７】
本発明に係る成形装置では、気体供給部によって供給された気体の圧力により金属パイプ材料が膨張する。そして、膨張した金属パイプ材料は、金型取付部に取り付けられた金型に接触することで金属パイプに成形される。また、金属パイプ材料内の気体は、気体排出部によって排出される。ここで、気体温度検出部は、気体の温度を直接的に又は間接的に検出する。そして、制御部は、気体温度検出部によって検出された気体の温度が閾値以上である場合、気体排出部により気体の排出量を調整する。従って、成形装置に異常が発生し、金属パイプ材料内において気体が過度に加熱された場合でも、金属パイプ材料内の気体の圧力の過度な上昇を抑制できる。
【０００８】
また、本発明に係る成形装置では、気体温度検出部は、金属パイプのブロー成形時において、金属パイプ材料の内部に位置すると共に金属パイプ材料の内部における気体の温度を検出してもよい。この場合、金属パイプ材料内における気体の温度を直接的に検出できるため、当該気体の温度を精度良く検出できる。よって、金属パイプ材料内の気体の圧力の過度な上昇を抑制できる。
【０００９】
また、本発明に係る成形装置では、気体供給部には、気体を金属パイプ材料へ吹き込む吹込部が形成され、気体温度検出部は、吹込部を介して金属パイプ材料の内部に引き込まれていてもよい。この場合、簡素な構成によって、金属パイプ材料の内部へ気体温度検出部を引き込むことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属パイプ材料内の気体の圧力の過度な上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る成形装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、ブロー成形金型の概略断面図である。
【図３】気体温度検出部の配置を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す気体温度検出部の配置を拡大して示す概略構成図である。
【図５】成形装置による製造工程を示す図であって、（ａ）は金型内に金属パイプ材料がセットされた状態を示す図、（ｂ）は金属パイプ材料が電極に保持された状態を示す図である。
【図６】成形装置によるブロー成形工程を示す図である。
【図７】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であり、（ｂ）は電極にブロー機構が当接した状態を示す図であり、（ｃ）は電極の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〈成形装置の構成〉
図１に示しているように、金属パイプを成形する成形装置１０は、上型１２及び下型１１からなるブロー成形金型（金型）１３と、上型１２及び下型１１の少なくとも一方を移動させるスライド（金型取付部）８２と、スライド８２を移動させるための駆動力を発生させる駆動部８１と、上型１２と下型１１との間に金属パイプ材料１４を水平に保持するパイプ保持機構３０と、このパイプ保持機構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、ブロー成形金型１３を強制的に水冷する水循環機構７２と、加熱された金属パイプ材料１４に高圧ガスを吹込むブロー機構（気体供給部）６０と、金属パイプ材料１４から高圧ガスを排出する排気機構（気体排出部）９０と、高圧ガスの温度を直接的に又は間接的に検出する気体温度検出部１１０と（図３参照）、駆動部８１、パイプ保持機構３０、ブロー成形金型１３の動作、排気機構９０による高圧ガスの排出、加熱機構５０及びブロー機構６０を制御する制御部７０と、を備えて構成されている。なお、以下の説明では、成形後のパイプを金属パイプ８０（図２（ｂ）参照）と称し、完成に至る途中の段階のパイプを金属パイプ材料１４と称するものとする。
【００１３】
下型１１は、金型取付台（金型取付部）８４を介して大きな基台１５に固定されている。ブロー成形金型１３は、成形品の形状等に応じて、取り替えることが可能である。ブロー成形金型１３の取り替えの際は、下型１１が金型取付台８４から取り外され、新たな下型１１が金型取付台８４に取り付けられる。または、下型１１が基台１５と共に取り外され、新たな下型１１が設けられた他の基台１５へ交換されるようにしてもよい。また下型１１は、大きな鋼鉄製ブロックで構成されて、その上面にキャビティ（凹部）１６を備える。更に下型１１の左右端（図１において左右端）近傍には電極収納スペース１１ａが設けられ、当該スペース１１ａ内にアクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に構成された第１電極１７と第２電極１８を備えている。これら第１、第２電極１７、１８の上面には、金属パイプ材料１４の下側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ、１８ａが形成されていて（図７（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ、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。このように、下型１１側に位置する一対の第１、第２電極１７、１８はパイプ保持機構３０を兼ねており、金属パイプ材料１４を、上型１２と下型１１との間に昇降可能に水平に支えることができる。また、第１、第２電極１７、１８の正面は凹溝１７ａ、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１７ｂ、１８ｂが形成されている。なお、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材料温度検出部２１を備えている。
【００１４】
材料温度検出部２１は、金属パイプ材料１４に気体を供給して膨張させる前において、加熱機構５０により通電され加熱された金属パイプ材料１４の温度を検出するものである。材料温度検出部２１によって検出された金属パイプ材料１４の温度情報は、金属パイプ材料１４がブロー成型を行うのに適した高温まで加熱されているか否かを制御部７０が判定するために用いられる。
【００１５】
材料温度検出部２１は上下に延びた長尺状を呈し、その上端には測温手段として熱電対が設けられている。材料温度検出部２１は、スプリング２２で上下移動自在に支持されている。材料温度検出部２１は、金属パイプ材料１４の温度を検出する際には、スプリング２２により上方向に移動し、その上端に設けられた熱電対を金属パイプ材料１４に当接させる。これにより、材料温度検出部２１は、金属パイプ材料１４に気体を供給して膨張させる前において、金属パイプ材料１４の温度を検出できる。
【００１６】
材料温度検出部２１は、金属パイプ材料１４に気体を供給して膨張させる際には、スプリング２２により下方向に移動し、その上端に設けられた熱電対を金属パイプ材料１４から離間させる。このとき、材料温度検出部２１は金属パイプ材料１４の温度を検出することはできない。従って、材料温度検出部２１は、金属パイプ材料１４に気体を供給して膨張させる際に、金属パイプ材料１４の内部に供給された気体の温度を直接的にも間接的にも検出することはできない。なお、材料温度検出部２１の上端に設けられた熱電対は測温手段の一例に過ぎず、輻射温度計や光温度計のような非接触型温度センサであってもよい。なお、通電時間と温度との相関が得られれば、材料温度検出部２１は省いて構成することも十分可能である。
【００１７】
上型１２は、下面にキャビティ（凹部）２４を備え、冷却水通路２５を内蔵した大きな鋼鉄製ブロックである。上型１２は、上端部をスライド８２に固定されている。ブロー成形金型１３の取り替えの際は、上型１２がスライド８２から取り外され、新たな上型１２がスライド８２に取り付けられる。そして、上型１２が固定されたスライド８２は、加圧シリンダ２６で吊され、ガイドシリンダ２７で横振れしないようにガイドされる。本実施形態に係る駆動部８１は、スライド８２を移動させるための駆動力を発生させるサーボモータ８３を備えている。駆動部８１は、加圧シリンダ２６を駆動させる流体（加圧シリンダ２６として油圧シリンダを採用する場合は、動作油）を当該加圧シリンダ２６へ供給する流体供給部によって構成されている。制御部７０は、駆動部８１のサーボモータ８３を制御することによって、加圧シリンダ２６へ供給する流体の量を制御することにより、スライド８２の移動を制御することができる。なお、駆動部８１は、上述のように加圧シリンダ２６を介してスライド８２に駆動力を付与するものに限られず、例えば、スライド８２に駆動部を機械的に接続させてサーボモータ８３が発生する駆動力を直接的に又は間接的にスライド８２へ付与するものであってもよい。例えば、スライド８２を偏心軸に取り付けると共に、この偏心軸をサーボモータ等で回転させる機構も採用できる。なお、本実施形態では、上型１２のみが移動するものであるが、上型１２に加えて下型１１も、または上型１２に代えて下型１１が、移動するものであってもよい。また、本実施形態では、駆動部８１がサーボモータ８３を備えていなくともよい。
【００１８】
また上型１２の左右端（図１において左右端）近傍に設けられた電極収納スペース１２ａ内には、下型１１と同じく、アクチュエータ（図示しない）で上下に進退動可能に構成された第１電極１７と第２電極１８を備えている。これら第１、第２電極１７、１８の下面には、金属パイプ材料１４の上側外周面に対応した半円弧状の凹溝１７ａ、１８ａが形成されていて（図７（ｃ）参照）、当該凹溝１７ａ、１８ａに丁度金属パイプ材料１４が嵌合可能とされている。また、第１、第２電極１７、１８の正面（金型の外側方向の面）は凹溝１７ａ、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１７ｂ、１８ｂが形成されている。即ち、上下一対の第１、第２電極１７、１８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。
【００１９】
図２は、ブロー成形金型１３の概略断面を示している。これは図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿うブロー成形金型１３の断面図であって、ブロー成形時の金型位置の状態を示している。図２に示すように、基準ラインＳを型閉した際の下型１１の上面及び上型１２の下面の位置とすると、下型１１の上面には基準ラインＳから離れる方向（下側）へ凹む矩形状の凹部１１ｂが形成されており、上型１２の下面には、下型１１の凹部１１ｂと対向する位置に基準ラインＳから離れる方向（上側）へ凹む矩形状の凹部１２ｂが形成されている。また、下型１１の上面には、凹部１１ｂの左右方向における一方側（図２において左側）に矩形状の凸部１１ｃが形成されており、凹部１１ｂの左右方向における他方側（図２において右側）に矩形状の凹部１１ｄが形成されている。また、上型１２の下面には、下型１１の凸部１１ｃと対応する位置に矩形状の凹部１２ｄが形成されており、凹部１１ｄと対応する位置に矩形状の凸部１２ｃが形成されている。ブロー成形金型１３が閉じられた状態においては、下型１１の凹部１１ｂと上型１２の凹部１２ｂが組み合わされることによって、矩形状の空間であるメインキャビティ部ＭＣが形成される。このとき、下型１１の凸部１１ｃと上型１２の凹部１２ｄとが嵌合し、下型１１の凹部１１ｄと上型１２の凸部１２ｃとが嵌合する。図２（ａ）に示すように、メインキャビティ部ＭＣ内に配置された金属パイプ材料１４は、膨張することによって図２（ｂ）に示すようにメインキャビティ部ＭＣの内壁面と接触し、当該メインキャビティ部ＭＣの形状（ここでは断面矩形状）に成形される。ただし、図２に示すブロー成形金型１３の断面形状は一例に過ぎず、適宜変更してよい。
【００２０】
図１に戻り、加熱機構５０は、電源５１と、この電源５１から延びて第１電極１７と第２電極１８に接続している導線５２と、この導線５２に介設したスイッチ５３とを有してなる。加熱機構５０のスイッチ５３が入れられると、電源５１からの電力によって金属パイプ材料１４が通電加熱される。
【００２１】
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や上型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。
【００２２】
図１、図３及び図４に示すように、ブロー機構６０は、気体を圧縮することで高圧ガスとするコンプレッサ等の気体圧縮部６１と、この気体圧縮部６１で圧縮された高圧ガスを溜めるアキュムレータ６２と、気体圧縮部６１で圧縮された高圧ガスをシリンダユニット４２へ移送するシリンダ駆動用供給ラインＬ１と、このシリンダ駆動用供給ラインＬ１に介設されている圧力制御弁６４及び切替弁６５と、気体圧縮部６１で圧縮された高圧ガスを金属パイプ材料１４へ移送する成形用供給ライン（供給ライン）Ｌ２と、成形用供給ラインＬ２に介設されているオンオフ弁６８，１０２及び逆止弁６９と、を備える。なお、図１に示す例では、シリンダ駆動用供給ラインＬ１及び成形用供給ラインＬ２は、気体圧縮部６１とアキュムレータ６２との間では共通したラインとして構成され、アキュムレータ６２にて分岐している。なお、シール部材（吹込部）４４の先端は先細となるようにテーパー面４５が形成されており、第１、第２電極のテーパー凹面１７ｂ、１８ｂに丁度嵌合当接することができる形状に構成されている（図７参照）。なお、シール部材４４は、シリンダロッド４３を介してシリンダユニット４２に連結されていて、シリンダユニット４２の作動に合わせて進退動することが可能となっている。また、シリンダユニット４２はブロック４１を介して基台１５上に載置固定されている。
【００２３】
圧力制御弁６４は、シール部材４４側から要求される押力に適応した作動圧力の高圧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、成形用供給ラインＬ２内で高圧ガスが逆流することを防止する役割を果たす。制御部７０は、図１において材料温度検出部２１の上端に設けられた熱電対に接続された部分（Ａ）から制御部７０へ接続された部分（Ａ）へ情報が伝達されることで、熱電対から温度情報を取得し、加圧シリンダ２６、スイッチ５３、切替弁６５及びオンオフ弁６８等を制御する。
【００２４】
成形用供給ラインＬ２は、気体圧縮部６１とアキュムレータ６２とを接続するラインＬ１１と、アキュムレータ６２からシール部材４４側へ向かって延びるラインＬ１２と、ラインＬ１２から分岐して金属パイプ材料の一端側へ向かう第１の供給ラインＬ１３Ａと、ラインＬ１２から分岐して金属パイプ材料の他端側へ向かう第２の供給ラインＬ１３Ｂと、を備えている。
【００２５】
第１の供給ラインＬ１３Ａの下流側の先端部には、一方のシール部材（吹込部）４４Ａが形成されている。シール部材４４Ａは、金属パイプ材料１４の端部をシールすると共に第１の供給ラインＬ１３Ａで移送される高圧ガスを金属パイプ材料１４へ吹き込む。シール部材４４Ａには、その内部を貫通するように、金属パイプ材料１４内へ供給される高圧ガスの供給流路４６が形成されている。第１の供給ラインＬ１３Ａにはオンオフ弁１０２が設けられている。
【００２６】
第２の供給ラインＬ１３Ｂの下流側の先端部には、他方のシール部材（吹込部）４４Ｂが形成されている。シール部材４４Ｂは、金属パイプ材料１４の端部をシールすると共に第２の供給ラインＬ１３Ｂで移送される高圧ガスを金属パイプ材料１４へ吹き込む。シール部材４４Ｂには、その内部を貫通するように、金属パイプ材料１４内へ供給される高圧ガスの供給流路４６が形成されている。第２の供給ラインＬ１３Ｂにはオンオフ弁１０２が設けられている。
【００２７】
排気機構９０は、金属パイプ材料１４から排出される高圧ガスを移送する排出ラインＬ３と、排出ラインＬ３に介設されている排出量調整バルブ１０３と、排出ラインＬ３の下流側の先端部に設けられたマフラー１０１と、を備える。排出ラインＬ３は、金属パイプ材料１４の一端側から延びる第１の排出ラインＬ１４Ａと、金属パイプ材料１４の他端側から延びる第２の排出ラインＬ１４Ｂと、を有する。マフラー１０１は、第１の排出ラインＬ１４Ａ及び第２の排出ラインＬ１４Ｂのそれぞれの下流側の先端部に設けられている。
【００２８】
第１の排出ラインＬ１４Ａの上流側の先端部には、一方のシール部材４４Ａが形成されている。シール部材４４Ａは、金属パイプ材料１４の端部をシールすると共に金属パイプ材料１４から排出される高圧ガスを第１の供給ラインＬ１３Ａへ送り出す。シール部材４４Ａには、その内部を貫通するように、金属パイプ材料１４内から排出される高圧ガスの排出流路４８が形成されている。
【００２９】
第２の排出ラインＬ１４Ｂの上流側の先端部には、他方のシール部材４４Ｂが形成されている。シール部材４４Ｂは、金属パイプ材料１４の端部をシールすると共に金属パイプ材料１４から排出される高圧ガスを第２の供給ラインＬ１３Ｂへ送り出す。シール部材４４Ｂには、その内部を貫通するように、金属パイプ材料１４内から排出される高圧ガスの排出流路４８が形成されている。
【００３０】
排出量調整バルブ１０３は、金属パイプ材料１４から排出ラインＬ３を介して排出される高圧ガスの排出量を調整するためのバルブである。一例として、ここでは、排出量調整バルブ１０３は、バルブ開度を変化させることによって高圧ガスの排出量を調整する構成とされている。排出量調整バルブ１０３は、第１の排出ラインＬ１４Ａ及び第２の排出ラインＬ１４Ｂのそれぞれに設けられている。
【００３１】
気体温度検出部１１０は、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４に供給された気体の温度を直接的に又は間接的に検出するものである。気体温度検出部１１０によって検出された気体の温度情報は、金属パイプ材料１４内において気体が過度に加熱されているか否かを制御部７０が判定するために用いられる。
【００３２】
気体温度検出部１１０としては、金属パイプ材料１４に供給された気体の温度を直接的に検出する気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｃと、間接的に検出する気体温度検出部１１０ｄ〜１１０ｇと、を採用することができる。本実施形態においては、気体の温度を特に精度良く検出できる構成として気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇの全てを備えた成形装置１０を例示している。ただし、成形装置１０は、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇのうちの少なくとも一つを備えていればよい。そして、成形装置１０は、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇのうちの何れか複数を組み合わせて採用することにより、気体の温度の検出精度を向上できる。
【００３３】
気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇは熱電対によって構成されている。また、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇは、それぞれ導線１１１ａ〜１１１ｇと接続されている。制御部７０は、導線１１１ａ〜１１１ｇを介して情報が伝達されることで、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇのそれぞれから温度情報を取得し、当該温度情報に基づいて排出量調整バルブ１０３等を制御する。
【００３４】
気体温度検出部１１０ａは、金属パイプ８０のブロー成形時において、メインキャビティ部ＭＣ内に配置された金属パイプ材料１４の内部に位置すると共に、金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を検出する。気体温度検出部１１０ａは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの先端から突出した位置に設けられている。これにより、気体温度検出部１１０ａは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂが金属パイプ材料１４の端部をシールした際に金属パイプ材料１４の内部に位置することとなる。
【００３５】
気体温度検出部１１０ａに接続された導線１１１ａは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの供給流路４６内の少なくとも一部を通過して設けられている。すなわち、気体温度検出部１１０ａは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂを介して金属パイプ材料１４の内部に引き込まれている。なお、導線１１１ａは、供給流路４６の一端側の開口部から他端側の開口部までの全体を通過して設けられていてもよく、供給流路４６の一部のみを通過して設けられていてもよい。
【００３６】
気体温度検出部１１０ａによって直接的に検出された金属パイプ材料１４の内部における気体の温度情報は、導線１１１ａを介して制御部７０へ伝達される。これにより、制御部７０は、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４に供給された気体の温度情報を取得する。
【００３７】
気体温度検出部１１０ｂは、金属パイプ８０のブロー成形時において、メインキャビティ部ＭＣ内に配置された金属パイプ材料１４の内部に位置すると共に、金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を検出する。気体温度検出部１１０ｂは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの先端から突出した位置に設けられている。これにより、気体温度検出部１１０ｂは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂが金属パイプ材料１４の端部をシールした際に金属パイプ材料１４の内部に位置することとなる。
【００３８】
気体温度検出部１１０ｂに接続された導線１１１ｂは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの排出流路４８内の少なくとも一部を通過して設けられている。すなわち、気体温度検出部１１０ｂは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂを介して金属パイプ材料１４の内部に引き込まれている。なお、導線１１１ｂは、排出流路４８の一端側の開口部から他端側の開口部までの全体を通過して設けられていてもよく、排出流路４８の一部のみを通過して設けられていてもよい。
【００３９】
気体温度検出部１１０ｂによって直接的に検出された金属パイプ材料１４の内部における気体の温度情報は、導線１１１ｂを介して制御部７０へ伝達される。これにより、制御部７０は、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４に供給された気体の温度情報を取得する。
【００４０】
気体温度検出部１１０ｃは、金属パイプ８０のブロー成形時において、メインキャビティ部ＭＣ内に配置された金属パイプ材料１４の内部に位置すると共に、金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を検出する。気体温度検出部１１０ｃは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの先端から突出した位置に設けられている。これにより、気体温度検出部１１０ｃは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂが金属パイプ材料１４の端部をシールした際に金属パイプ材料１４の内部に位置することとなる。
【００４１】
気体温度検出部１１０ｃに接続された導線１１１ｃは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの供給流路４６、排出流路４８とは別に設けられた貫通路内を通過して設けられている。すなわち、気体温度検出部１１０ｃは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂを介して金属パイプ材料１４の内部に引き込まれている。
【００４２】
気体温度検出部１１０ｃによって直接的に検出された金属パイプ材料１４の内部における気体の温度情報は、導線１１１ｃを介して制御部７０へ伝達される。これにより、制御部７０は、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４に供給された気体の温度情報を取得する。
【００４３】
気体温度検出部１１０ｄは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの排出流路４８内に設けられると共に、金属パイプ８０のブロー成形時に金属パイプ材料１４から排出される気体の温度を検出する。気体温度検出部１１０ｄによって検出された温度情報は、導線１１１ｄを介して制御部７０へ伝達される。制御部７０は、当該温度情報に基づき、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を算出する。以上により、制御部７０は、気体温度検出部１１０ｄによって間接的に検出された金属パイプ材料１４の内部における気体の温度情報を取得することとなる。
【００４４】
気体温度検出部１１０ｅは、第１の排出ラインＬ１４Ａ又は第２の排出ラインＬ１４Ｂに設けられると共に、金属パイプ８０のブロー成形時に金属パイプ材料１４から排出された気体の温度を検出する。気体温度検出部１１０ｅによって検出された温度情報は、導線１１１ｅを介して制御部７０へ伝達される。制御部７０は、当該温度情報に基づき、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を算出する。以上により、制御部７０は、気体温度検出部１１０ｅによって間接的に検出された金属パイプ材料１４の内部における気体の温度情報を取得することとなる。
【００４５】
気体温度検出部１１０ｆは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂに設けられると共に、当該シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの温度を検出する。気体温度検出部１１０ｆによって検出された温度情報は、導線１１１ｆを介して制御部７０へ伝達される。制御部７０は、当該温度情報に基づき、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を算出する。以上により、制御部７０は、気体温度検出部１１０ｆによって間接的に検出された金属パイプ材料１４の内部における気体の温度情報を取得することとなる。
【００４６】
なお、気体温度検出部１１０ｆは、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの先端又は先端付近に設けられている。これにより、当該シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの温度と、金属パイプ材料１４の内部における気体の温度と、に生じる差異を抑制できるため、気体の温度を精度良く検出できる。ただし、気体温度検出部１１０ｆが設けられる位置は、シール部材４４Ａ又はシール部材４４Ｂの先端又は先端付近に限られるものではない。
【００４７】
気体温度検出部１１０ｇは、ブロー成形金型１３に埋め込まれた位置に設けられると共に、当該ブロー成形金型１３の温度を検出する。図３に示す例では、気体温度検出部１１０ｇは下型１１に設けられているが、上型１２に設けられていてもよい。気体温度検出部１１０ｇによって検出された温度情報は、導線１１１ｇを介して制御部７０へ伝達される。制御部７０は、当該温度情報に基づき、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を算出する。以上により、制御部７０は、気体温度検出部１１０ｇによって間接的に検出された金属パイプ材料１４の内部における気体の温度情報を取得することとなる。
【００４８】
このように気体温度検出部１１０ｇがブロー成形金型１３に埋め込まれていることにより、気体温度検出部１１０ｇがブロー成形金型１３の表面であって金属パイプ材料１４と接触する位置に設けられている場合と比較して、成形された金属パイプ８０の表面に気体温度検出部１１０ｇの跡が残らないという利点がある。
【００４９】
なお、気体温度検出部１１０ｇは、下型１１の上面付近に設けられている。これにより、下型１１の温度と、金属パイプ材料１４の内部における気体の温度と、に生じる差異を抑制できるため、気体の温度を精度良く検出できる。ただし、気体温度検出部１１０ｇが設けられる位置は、下型１１の上面付近に限られるものではない。
【００５０】
また、気体温度検出部１１０ｇが上型１２に設けられている場合も同様に、気体温度検出部１１０ｇが上型１２の下面付近に設けられることにより、上型１２の温度と、金属パイプ材料１４の内部における気体の温度と、に生じる差異を抑制できるため、気体の温度を精度良く検出できる。ただし、気体温度検出部１１０ｇが設けられる位置は、上型１２の下面付近に限られるものではない。
【００５１】
制御部７０は、気体温度検出部１１０によって検出された気体の温度情報を取得すると、当該温度を予め設定された閾値と比較する。その結果、当該温度が閾値以上であった場合、制御部７０は排気機構９０により気体の排出量を調整する。具体的には、制御部７０は、排気機構９０に介設されている排出量調整バルブ１０３のバルブ開度を増大させることにより高圧ガスの排出量を増加させる。その結果、金属パイプ材料１４内の気体の圧力が低下する。このとき、制御部７０は、バルブ開度を１００％とすることによって高圧ガスをより速やかに排出させてもよい。
【００５２】
〈成形装置の作用〉
次に、成形装置１０の作用について説明する。図５は材料としての金属パイプ材料１４を投入するパイプ投入工程から、金属パイプ材料１４に通電して加熱する通電加熱工程までを示している。図５（ａ）に示すように、焼入れ可能な鋼種の金属パイプ材料１４を準備し、この金属パイプ材料１４を、ロボットアーム等（図示しない）により、下型１１側に備わる第１、第２電極１７、１８上に載置する。第１、第２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（図１参照）は、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、図５（ｂ）のように、各電極１７、１８を進退動可能としているアクチュエータ（図示しない）を作動させ、各上下に位置する第１、第２電極１７、１８を接近・当接させる。この当接によって、金属パイプ材料１４の両端部は、上下から第１、第２電極１７、１８によって挟持される。またこの挟持は第１、第２電極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の全周に渡って密着するような態様で挾持されることとなる。ただし、金属パイプ材料１４の全周に渡って密着する構成に限られず、金属パイプ材料１４の周方向における一部に第１、第２電極１７，１８が当接するような構成であってもよい。
【００５３】
続いて、制御部７０は、加熱機構５０を制御することによって、金属パイプ材料１４を加熱する。具体的には、制御部７０は、加熱機構５０のスイッチ５３をＯＮにする。そうすると、電源５１から電力が金属パイプ材料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自体が発熱する（ジュール熱）。この時、材料温度検出部２１の上端に設けられた熱電対の測定値が常に監視され、この結果に基づいて通電が制御される。
【００５４】
図６は、ブロー成形及びブロー成形後の処理内容を示している。具体的には、図６に示しているように、加熱後の金属パイプ材料１４に対してブロー成形金型１３を閉じ、金属パイプ材料１４を当該ブロー成形金型１３のキャビティ内に配置密閉する。その後、シリンダユニット４２を作動させてブロー機構６０の一部であるシール部材４４Ａ，４４Ｂで金属パイプ材料１４の両端をシールする（図７も併せて参照）。なお、このシールは、シール部材４４Ａ，４４Ｂが直接金属パイプ材料１４の両端面に当接してシールするのではなく、第１、第２電極１７、１８に形成されたテーパー凹面１７ｂ、１８ｂを介して間接的に行われる。こうすることによって広い面積でシールできることからシール性能を向上させることができる上、繰り返しのシール動作によるシール部材の摩耗を防止し、更に、金属パイプ材料１４両端面の潰れ等を効果的に防止している。シール完了後、高圧ガスを供給流路４６から金属パイプ材料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をキャビティの形状に沿うように変形させる。
【００５５】
金属パイプ材料１４は高温（９５０℃前後）に加熱されて軟化しており、比較的低圧でブロー成形することができる。具体的には、高圧ガスとして、４ＭＰａで常温（２５℃）の圧縮空気を採用した場合、この圧縮空気は、密閉した金属パイプ材料１４内で結果的に９５０℃付近まで加熱される。圧縮空気は熱膨張し、ボイル・シャルルの法則に基づき、約１６〜１７ＭＰａにまで達する。即ち、９５０℃の金属パイプ材料１４を容易にブロー成形することができる。
【００５６】
ここで、メインキャビティ部ＭＣ内の金属パイプ材料１４に供給された気体の温度が、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇによって直接的に又は間接的に検出される。検出された高圧ガスの温度情報は、導線１１１ａ〜１１１ｇを介して制御部７０へ伝達される。制御部７０は、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇによって検出された気体の温度情報を取得すると、当該温度を予め設定された閾値と比較する。その結果、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇのうちの少なくとも一つによって検出された温度が閾値以上であった場合、制御部７０は排気機構９０により気体の排出量を調整する。具体的には、制御部７０は、排気機構９０に介設されている排出量調整バルブ１０３のバルブ開度を増大させることにより高圧ガスの排出量を増加させる。その結果、金属パイプ材料１４内の気体の圧力が低下する。
【００５７】
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。その後、型開きを行うと、完成品としての金属パイプ８０ができ上がる。
【００５８】
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。
【００５９】
本実施形態に係る成形装置１０では、気体圧縮部６１で圧縮された気体が成形用供給ラインＬ２によって金属パイプ材料１４へ移送され、この気体の圧力により金属パイプ材料１４が膨張する。そして、膨張した金属パイプ材料１４は、スライド８２及び金型取付台８４に取り付けられたブロー成形金型１３に接触することで金属パイプ８０に成形される。また、金属パイプ材料１４内の気体は、排気機構９０の排出ラインＬ３を移送されて排出される。ここで、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇは、気体の温度を直接的に又は間接的に検出する。そして、制御部７０は、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇによって検出された気体の温度が閾値以上である場合、排気機構９０により気体の排出量を調整する。従って、成形装置１０に異常が発生し、金属パイプ材料１４内において気体が過度に加熱された場合でも、金属パイプ材料１４内の気体の圧力の過度な上昇を抑制できる。
【００６０】
また、本実施形態に係る成形装置１０では、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇは、金属パイプ８０のブロー成形時において、金属パイプ材料１４の内部に位置すると共に金属パイプ材料１４の内部における気体の温度を検出する。この場合、金属パイプ材料１４内における気体の温度を直接的に検出できるため、当該気体の温度を精度良く検出できる。よって、金属パイプ材料１４内の気体の圧力の過度な上昇を抑制できる。
【００６１】
また、本実施形態に係る成形装置１０では、ブロー機構６０の成形用供給ラインＬ２には、当該成形用供給ラインＬ２により移送される気体を金属パイプ材料１４へ吹き込むシール部材４４Ａ及びシール部材４４Ｂが形成され、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇは、シール部材４４Ａ及びシール部材４４Ｂを介して金属パイプ材料１４の内部に引き込まれている。この場合、簡素な構成によって、金属パイプ材料１４の内部へ気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇを引き込むことができる。
【００６２】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明に係る成形装置は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したものを任意に変更したものとすることができる。
【００６３】
例えば、気体温度検出部１１０が設けられる位置は、上述した位置に限定されない。例えば、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｆは、シール部材４４Ｂ側に設けられているが、シール部材４４Ａ側に設けられていてもよい。また、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｃは、図３において、シール部材４４Ｂから比較的近い位置に設けられているが、シール部材４４Ｂから比較的遠い位置に設けられていてもよく、例えば金属パイプ材料１４の左右方向の略中央に位置するように設けられていてもよい。また、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｃは、図３において、金属パイプ材料１４の内周面から離間しているが、金属パイプ材料１４の内周面に接触していてもよい。また、気体温度検出部１１０ｇは、ブロー成形金型１３の左右方向の略中央に設けられているが、左右何れかに寄った位置に設けられていてもよい。
【００６４】
また、気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇは、それぞれ同一の符号で示される気体温度検出部１１０ａ〜１１０ｇが複数設けられていてもよい。一例として、複数の気体温度検出部１１０ｇが、ブロー成形金型１３の左右方向に沿って並んで設けられていてもよい。
【００６５】
また、上述の実施形態では、シール部材４４Ａに形成された排出流路４８は、シール部材４４Ａの内部で分岐せず一本の流路をなしており、その下流側において第１の排出ラインＬ１４Ａと接続している。ここで、成形装置１０では、気体の排出量を、排出するか、排出しないかの二択ではなく、短時間で多量に排出するか、少しずつ排出するか、排出しないか等の少なくとも三択以上としてもよい。こうすることで、例えばブロー成形中には気体を少しずつ排出し、気体が過度に加熱された場合には気体を短時間で多量に排出することが可能となる。このような気体の排出量の調整を可能とするため、上述の実施形態では、第１の排出ラインＬ１４Ａに設けられた排出量調整バルブ１０３が、バルブ開度を変化させることによって高圧ガスの排出量を調整できる構成とされている。
【００６６】
これに対し、シール部材４４Ａに形成された排出流路４８は、シール部材４４Ａの内部で流路が分岐していてもよい。具体的には、シール部材４４Ａの先端側に位置する排出流路４８の上流側は一本の流路をなしており、下流側に向かう途中で複数本の流路に分岐していてもよい。この場合、分岐した排出流路４８の各流路は、その下流側において、それぞれ別の第１の排出ラインＬ１４Ａと接続する。これら複数の第１の排出ラインＬ１４Ａは、例えばブロー成形中に気体を少しずつ排出するためのラインと、気体が過度に加熱された場合に気体を短時間で多量に排出するためのラインと、に役割が分担される。これにより、気体の排気速度を変えることが可能となる。すなわち、そのときの金属パイプ材料１４内における気体の温度の上昇具合によって、上記ラインの何れか一つ又は複数を介して気体を排出することにより、気体の排気速度の調整が可能となる。なお、気体を少しずつ排出するためのラインには小さいマフラー１０１が設けられ、気体を短時間で多量に排出するためのラインには大きいマフラー１０１が設けられる。更に、これら複数の第１の排出ラインＬ１４Ａには、それぞれ電磁弁が設けられていてもよい。この場合、これら複数の第１の排出ラインＬ１４Ａにそれぞれ設けられた排出量調整バルブ１０３を互いに異なる開度に設定しておき、電磁弁の開閉を操作することにより、気体を少しずつ排出するためのラインを介して気体を排出するか、気体を短時間で多量に排出するためのラインを介して気体を排出するかを容易に変更することが可能となる。なお、ここではシール部材４４Ａ及び第１の排出ラインＬ１４Ａについて説明したが、シール部材４４Ｂ及び第２の排出ラインＬ１４Ｂについても同様の構成とすることができる。
【００６７】
また、上述の実施形態では、金属パイプ材料１４の両端から気体を供給する構成であるが、金属パイプ材料１４の一端のみから気体を供給する構成としてもよい。この場合、成形用供給ラインＬ２においては、第１の供給ラインＬ１３Ａ又は第２の供給ラインＬ１３Ｂのうちの一方のみ設けられていればよく、また、排出ラインＬ３においては、第１の排出ラインＬ１４Ａ又は第２の排出ラインＬ１４Ｂのうちの一方のみ設けられていればよい。
【００６８】
また、ブロー成形金型１３は無水冷金型と水冷金型の何れでもよい。ただし、無水冷金型は、ブロー成形終了後に金型を常温付近まで下げるときに、長時間を要する。この点、水冷金型であれば、短時間で冷却が完了する。したがって、生産性向上の観点からは、水冷金型が望ましい。
【符号の説明】
【００６９】
１０…成形装置、１３…ブロー成形金型（金型）、１４…金属パイプ材料、６０…ブロー機構（気体供給部）、７０…制御部、８０…金属パイプ、８２…スライド（金型取付部）、８４…金型取付台（金型取付部）、９０…排気機構（気体排出部）、１１０…気体温度検出部。
【図１】
2016190252.tif 000003
【図２】
2016190252.tif 000004
【図３】
2016190252.tif 000005
【図４】
2016190252.tif 000006
【図５】
2016190252.tif 000007
【図６】
2016190252.tif 000008
【図７】
2016190252.tif 000009