特許 7529671 表示装置、及び成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】表示装置、及び成形装置

(51)【国際特許分類】

   B30B 15/00 20060101AFI20240730BHJP

   B21D 26/033 20110101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

B30B15/00 D

B21D26/033

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021539288

(86)(22)【出願日】2020-08-07

(86)【国際出願番号】 JP2020030479

(87)【国際公開番号】W WO2021029392

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-03-15

(31)【優先権主張番号】P 2019149145

(32)【優先日】2019-08-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】閑 浩之

(72)【発明者】

【氏名】板垣 昂

(72)【発明者】

【氏名】上野 紀条

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０６２８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／００８０８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１４４３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７７７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４８２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４０９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１２６０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３０Ｂ １５／００

Ｂ２１Ｄ ２６／０３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱された金属材料を、金属部材を用いて成形する成形装置の表示装置であって、
前記表示装置は、調整可能な可変パラメータを提案して表示し、
前記可変パラメータは、磁力に影響を及ぼすパラメータであり、
前記磁力は、前記金属材料に対して作用する磁力である、表示装置。

【請求項2】

前記可変パラメータは、前記金属材料を加熱するときに前記金属材料に通電する電流値である、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記成形装置は、複数の前記金属材料を同時に成形し、
前記可変パラメータは、前記金属材料間の距離である、請求項１又は２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記成形装置は、複数の前記金属材料を同時に成形し、
前記金属材料間には、前記金属材料に作用する磁力を調整する磁力調整部材が配置され、
前記可変パラメータは、前記磁力調整部材と前記金属材料との距離である請求項１～３の何れか一項に記載の表示装置。

【請求項5】

加熱された金属材料を、金属部材を用いて成形する成形装置であって、
複数の前記金属材料を同時に成形し、
複数の前記金属材料に作用する磁力を調整する磁力調整部材を備え、
前記磁力調整部材は、通電されない金属の部材である、成形装置。

【請求項6】

請求項１～５の何れか一項に記載の表示装置を備えた成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示装置、及び成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属パイプ材料を加熱し、加熱した金属パイプ材料内に気体を供給して膨張させることによって、金属パイプの成形を行う成形装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、互いに対になる下型及び上型を有する成形金型と、成形金型の間に保持された金属パイプ材料内に気体を供給する気体供給部と、通電加熱によって当該金属パイプ材料を加熱する加熱部と、を備える成形装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】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】

上記従来技術のような成形装置では、金属パイプ材料に通電加熱を行うことで、当該金属パイプ材料を高温な状態とする。金属パイプ材料に通電加熱を行うと、金属パイプ材料の周囲に磁界が発生する。この場合、下型と金属パイプ材料とが近づくような力が作用すると共に、上型と金属パイプ材料とが近づくような力が作用する。ここで、下型、上型、及び金属パイプ材料の位置関係次第では、一方の金型に引っ張られる力が大きくなる。この場合、加熱されて変形し易くなった金属パイプ材料に曲げ等の変形が生じるが、当該変形を防止することが要求されたり、逆に、当該変形を利用して金属パイプ材料を所望の形状にすることが要求される場合がある。これらの事項を考慮して、成形に用いられる金属部材に対し、金属パイプ材料などの金属材料を適切な位置に配置することが求められていた。

【0005】

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、本発明の目的は、金属材料を適切な位置に配置することができる表示装置、及び成形装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る表示装置は、金属部材を用いて加熱された金属材料を成形する成形装置の表示装置であって、調整可能な可変パラメータを提案して表示する。

【0007】

このような表示装置は、調整可能な可変パラメータを提案して表示する。これにより、ユーザが提案された内容に基づいて可変パラメータを調整することで、磁力の影響を低減した位置に金属材料を配置することができる。これにより、金属材料を適切な位置に配置することができる。

【0008】

可変パラメータは、金属材料に対して作用する磁力に影響を及ぼすパラメータであってよい。これにより、可変パラメータを調整することで、容易に金属材料の磁力を調整できる。

【0009】

可変パラメータは、金属材料を加熱するときに金属材料に通電する電流値であってよい。当該電流値を調整することで、金属材料の磁力を調整できる。

【0010】

成形装置は、複数の金属材料を同時に成形し、可変パラメータは、金属材料間の距離であってよい。これにより、金属材料同士に作用する磁力を調整できる。

【0011】

成形装置は、複数の金属材料を同時に成形し、金属材料間には、金属材料に作用する磁力を調整する磁力調整部材が配置され、可変パラメータは、磁力調整部材と金属材料との距離であってよい。これにより、磁力調整部材は、金属材料の変形が抑制されるように、金属材料に作用する磁力を調整できる。

【0012】

本発明の一態様に係る成形装置は、金属部材を用いて加熱された金属材料を成形する成形装置であって、複数の金属材料を同時に成形し、複数の金属材料に作用する磁力を調整する磁力調整部材を備えてよい。

【0013】

このような成形装置は、複数の金属材料に作用する磁力を調整する磁力調整部材を備えている。これにより、磁力調整部材は、金属材料の変形が抑制されるように、金属材料に作用する磁力を調整できる。以上より、金属材料を適切な位置に配置することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、金属材料を適切な位置に配置することができる表示装置、及び成形装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】成形装置の概略図である。

【図2】（ａ）は、保持部、加熱部、及び流体供給部の構成要素をユニット化した加熱膨張ユニットを示す概略側面図であり、（ｂ）は、ノズルが金属パイプ材料をシールした時の様子を示す断面図である。

【図3】長手方向から見たときの、成形装置の一部を示す概略断面図である。

【図4】長手方向から見たときの、成形装置の一部を示す概略断面図である。

【図5】図４の金属パイプ材料及び成形金型を示す拡大断面図である。

【図6】ブロー成形時における金属パイプ材料及び成形金型の状態を示す拡大断面図である。

【図7】成形装置による成形方法の内容を示すフローチャートである。

【図8】回転機構の一例を示す図である。

【図9】電極を備えたロボットアームを示す図である。

【図10】成形装置及び表示装置の概略図である。

【図11】表示装置の表示内容の一例を示す図である。

【図12】表示装置の表示内容の一例を示す図である。

【図13】金属パイプ材料に作用する荷重を計算するためのモデルである。

【図14】金属パイプ材料に対する磁場計算の例を示す図である。

【図15】金属パイプ材料に対する磁場計算の例を示す図である。

【図16】金属パイプ材料に対する磁場計算の例を示す図である。

【図17】金属パイプ材料に対する磁場計算の例を示す図である。

【図18】成形装置及び表示装置の概略図である。

【図19】磁力調整部材の配置の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明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。

【0017】

図１は、成形装置１の概略図である。図１に示すように、成形装置１は、ブロー成形によって中空形状を有する金属パイプを成形する装置である。本実施形態では、成形装置１は、水平面上に設置される。成形装置１は、成形金型２（金属部材）と、駆動機構３と、保持部４と、加熱部５と、流体供給部６と、冷却部７と、制御部８と、を備える。なお、本明細書において、金属パイプは、成形装置１での成形完了後の中空物品を指し、金属パイプ材料４０（金属材料）は、成形装置１での成形完了前の中空物品を指す。金属パイプ材料４０は、焼入れ可能な鋼種のパイプ材料である。また、水平方向のうち、成形時において金属パイプ材料４０が延びる方向を「長手方向」と称し、長手方向と直交する方向を「幅方向」と称する場合がある。

【0018】

成形金型２は、金属パイプ材料４０を金属パイプに成形する型であり、上下方向に互いに対向する下型１１（第１の金型）及び上型１２（第２の金型）を備える。下型１１及び上型１２は、鋼鉄製ブロックで構成される。下型１１及び上型１２のそれぞれには、金属パイプ材料４０が収容される凹部が設けられる。下型１１と上型１２は、互いに密接した状態（型閉状態）で、各々の凹部が金属パイプ材料を成形すべき目標形状の空間を形成する。従って、各々の凹部の表面が成形金型２の成形面となる。下型１１は、ダイホルダ等を介して基台１３に固定される。上型１２は、ダイホルダ等を介して駆動機構３のスライドに固定される。

【0019】

駆動機構３は、下型１１及び上型１２の少なくとも一方を移動させる機構である。図１では、駆動機構３は、上型１２のみを移動させる構成を有する。駆動機構３は、下型１１及び上型１２同士が合わさるように上型１２を移動させるスライド２１と、上記スライド２１を上側へ引き上げる力を発生させるアクチュエータとしての引き戻しシリンダ２２と、スライド２１を下降加圧する駆動源としてのメインシリンダ２３と、メインシリンダ２３に駆動力を付与する駆動源２４と、を備えている。

【0020】

保持部４は、下型１１及び上型１２の間に配置される金属パイプ材料４０を保持する機構である。保持部４は、成形金型２の長手方向における一端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、成形金型２の長手方向における他端側にて金属パイプ材料４０を保持する下側電極２６及び上側電極２７と、を備える。長手方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７は、金属パイプ材料４０の端部付近を上下方向から挟み込むことによって、当該金属パイプ材料４０を保持する。なお、下側電極２６の上面及び上側電極２７の下面には、金属パイプ材料４０の外周面に対応する形状を有する溝部が形成される。下側電極２６及び上側電極２７には、図示されない駆動機構が設けられており、それぞれ独立して上下方向へ移動することができる。

【0021】

加熱部５は、金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、金属パイプ材料４０へ通電することで当該金属パイプ材料４０を加熱する機構である。加熱部５は、下型１１及び上型１２の間にて、下型１１及び上型１２から金属パイプ材料４０が離間した状態にて、当該金属パイプ材料４０を加熱する。加熱部５は、上述の長手方向の両側の下側電極２６及び上側電極２７と、これらの電極２６，２７を介して金属パイプ材料へ電流を流す電源２８と、を備える。

【0022】

流体供給部６は、下型１１及び上型１２の間に保持された金属パイプ材料４０内に高圧の流体を供給するための機構である。流体供給部６は、加熱部５で加熱されることで高温状態となった金属パイプ材料４０に高圧の流体を供給して、金属パイプ材料４０を膨張させる。流体供給部６は、成形金型２の長手方向の両端側に設けられる。流体供給部６は、金属パイプ材料４０の端部の開口部から当該金属パイプ材料４０の内部へ流体を供給するノズル３１と、ノズル３１を金属パイプ材料４０の開口部に対して進退移動させる駆動機構３２と、ノズル３１を介して金属パイプ材料４０内へ高圧の流体を供給する供給源３３と、を備える。駆動機構３２は、流体供給時及び排気時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部にシール性を確保した状態で密着させ、その他の時にはノズル３１を金属パイプ材料４０の端部から離間させる。なお、流体供給部６は、流体として、高圧の空気や不活性ガスなどの気体を供給してよい。

【0023】

冷却部７は、成形金型２を冷却する機構である。冷却部７は、成形金型２を冷却することで、膨張した金属パイプ材料４０が成形金型２の成形面と接触したときに、金属パイプ材料４０を急速に冷却することができる。冷却部７は、下型１１及び上型１２の内部に形成された流路３６と、流路３６へ冷却水を供給して循環させる水循環機構３７と、を備える。

【0024】

制御部８は、成形装置１全体を制御する装置である。制御部８は、駆動機構３、保持部４、加熱部５、流体供給部６、及び冷却部７を制御する。制御部８は、金属パイプ材料４０を成形金型２で成形する動作を繰り返し行う。

【0025】

具体的に、制御部８は、例えば、ロボットアーム等の搬送手段を制御して、開いた状態の下型１１及び上型１２の間に金属パイプ材料４０を配置する。あるいは、制御部８は、作業者が手動で下型１１及び上型１２の間に金属パイプ材料４０を配置することを待機してよい。また、制御部８は、長手方向の両側の下側電極２６で金属パイプ材料４０を支持し、その後に上側電極２７を降ろして当該金属パイプ材料４０を挟むように、保持部４のアクチュエータ等を制御する。また、制御部８は、加熱部５を制御して、金属パイプ材料４０を通電加熱する。これにより、金属パイプ材料４０に軸方向の電流が流れ、金属パイプ材料４０自身の電気抵抗により、金属パイプ材料４０自体がジュール熱によって発熱する。

【0026】

制御部８は、駆動機構３を制御して上型１２を降ろして下型１１に近接させ、成形金型２の型閉を行う。その一方、制御部８は、流体供給部６を制御して、ノズル３１で金属パイプ材料４０の両端の開口部をシールすると共に、流体を供給する。これにより、加熱により軟化した金属パイプ材料４０が膨張して成形金型２の成形面と接触する。そして、金属パイプ材料４０は、成形金型２の成形面の形状に沿うように成形される。なお、フランジ付きの金属パイプを形成する場合、下型１１と上型１２との間の隙間に金属パイプ材料４０の一部を進入させた後、更に型閉を行って、当該進入部を押しつぶしてフランジ部とする。金属パイプ材料４０が成形面に接触すると、冷却部７で冷却された成形金型２で急冷されることによって、金属パイプ材料４０の焼き入れが実施される。

【0027】

次に、図２～図７を参照して、成形装置１の構成について更に詳細に説明する。まず、図２を参照して、保持部４、加熱部５、及び流体供給部６の構成について更に詳細に説明する。図２（ａ）は、保持部４、加熱部５、及び流体供給部６の構成要素をユニット化した加熱膨張ユニット５０を示す概略側面図である。図２（ｂ）は、ノズル３１が金属パイプ材料４０をシールした時の様子を示す断面図である。なお、図２では、金属パイプ材料４０の長手方向における一方の端部に対する加熱膨張ユニット５０が示されているが、他方の端部に対する加熱膨張ユニット５０も同趣旨の構成を有している。

【0028】

図２（ａ）に示すように、加熱膨張ユニット５０は、上述の下側電極２６及び上側電極２７と、各電極２６，２７を搭載した電極搭載ユニット５１、上述のノズル３１及び駆動機構３２と、昇降ユニット５２と、ユニットベース５３と、を備える。なお、以降の説明においては、電極２６，２７で保持する箇所における金属パイプ材料４０の中心線の位置に基準線ＳＬ１を設定して説明を行う。なお、当該基準線ＳＬ１が延びる方向を軸方向と称する場合がある。また、各電極２６，２７の対向方向及び軸方向と直交する方向を昇降方向と称する場合がある。

【0029】

下側電極２６と上側電極２７は、いずれも絶縁板で板状導体を挟むことによって構成される、矩形の平板状電極である。下側電極２６の中央上端部と上側電極２７の中央下端部とには、それぞれ、平板面を垂直に貫通するように半円状の溝部が形成されている。そして、下側電極２６と上側電極２７とを同一平面上に配置して、下側電極２６の上端部と上側電極２７の下端部とを密接させると、相互の半円状の溝部が合致して円形の貫通孔となる。この円形の貫通孔は、基準線ＳＬ１を中心線とし、金属パイプ材料４０の端部の外径と略一致している。金属パイプ材料４０への通電の際には、金属パイプ材料４０の端部は、円形の貫通孔に嵌合された状態で下側電極２６と上側電極２７とにより把持される。このとき、下側電極２６及び上側電極２７の板状導体の溝部の内周面２６ａ，２７ａは、金属パイプ材料４０に対する接触面であり、且つ、通電面となる（図３も参照）。なお、金属パイプ材料４０の端部の外形は、円形に限られない。従って、下側電極２６と上側電極２７のそれぞれの溝部は、それぞれ、金属パイプ材料４０の端部の外形を半割した形状とされる。

【0030】

電極搭載ユニット５１は、昇降ユニット５２によってユニットベース５３の上面に対して垂直な方向に沿って昇降動作が付与される昇降フレーム５４と、昇降フレーム５４に設けられて下側電極２６を保持する下側電極フレーム５６と、下側電極フレーム５６の上側に設けられ、上側電極２７を保持する上側電極フレーム５７とを備えている。各電極フレーム５６，５７は、図示されないアクチュエータ及びガイド機構を備えており、各電極２６，２７を保持した状態でユニットベース５３に対して軸方向及び昇降方向にスライド可能に構成されている。従って、各電極フレーム５６，５７は、各電極２６，２７を移動させる駆動機構６０の一部として機能する。

【0031】

ノズル３１は、金属パイプ材料４０の端部を挿入可能な円筒部材である。ノズル３１は、当該ノズル３１の中心線が基準線ＳＬ１と一致するように、駆動機構３２に支持されている。金属パイプ材料４０側のノズル３１の端部（供給口３１ａ（図２（ｂ）参照）と称する）の内径は、膨張成形後の金属パイプ材料４０の外径に略一致している。

【0032】

駆動機構３２は、昇降ユニット５２に搭載されている。従って、昇降ユニット５２による昇降動作が行われた場合には、駆動機構３２は電極搭載ユニット５１と一体的に昇降する。駆動機構３２は、電極搭載ユニット５１の下側電極２６と上側電極２７とが金属パイプ材料４０の端部を把持した状態において、当該金属パイプ材料４０の端部とノズル３１とが同心となる位置にノズル３１を支持する。

【0033】

駆動機構３２は、ノズル３１を軸方向に沿って移動させるノズル移動用アクチュエータとして、油圧シリンダ機構を有している。この油圧シリンダ機構は、ノズル３１を保持するピストン６１（支持部の一例）と、ピストン６１に進退移動を付与するシリンダ６２とを備えている。シリンダ６２は、ピストン６１を軸方向に平行に進退移動させる向きで昇降フレーム５４に固定されている。このシリンダ６２は、図示されない油圧回路に接続され、内部に作動流体である圧油の供給と排出が行われる。油圧回路は、制御部８によってシリンダ６２への圧油の供給と排出が制御される。

【0034】

ピストン６１は、シリンダ６２内に格納された本体部６１ａと、シリンダ６２の左端部（下側電極２６及び上側電極２７側）から外部に突出する頭部６１ｂと、シリンダ６２の後端部から外部に突出する管状部６１ｃとを備えている。本体部６１ａと頭部６１ｂと管状部６１ｃとは、いずれも円筒状であって、同心で一体的に形成されている。本体部６１ａは、外径がシリンダ６２の内径に略一致している。そして、シリンダ６２内では、本体部６１ａの両側に油圧が供給されて、ピストン６１の進退移動が行われる。頭部６１ｂの先端部にはノズル３１が同心で固定装備されている。ノズル３１及びピストン６１には、基準線ＳＬ１の位置において全長にわたって貫通する圧縮気体の流路６３が形成されている。

【0035】

昇降ユニット５２は、ユニットベース５３の上面に取り付けられる昇降フレームベース６４と、これらの昇降フレームベース６４によって、電極搭載ユニット５１の昇降フレーム５４に対して昇降動作を付与する昇降用アクチュエータ６６とを備えている。昇降フレームベース６４は、昇降フレーム５４をユニットベース５３の上面に対して昇降方向に昇降可能に支持している。昇降フレームベース６４は、ユニットベース５３に対する昇降フレーム５４の昇降動作をガイドするガイド部６４ａ，６４ｂを有する。昇降用アクチュエータ６６は、ユニットベース５３に対する駆動力を昇降フレーム５４に付与する直動式のアクチュエータであり、例えば、油圧シリンダ等を使用することが出来る。なお、昇降ユニット５２は、保持部４の駆動機構６０の一部として機能する。

【0036】

ユニットベース５３は、昇降ユニット５２を介して電極搭載ユニット５１及び駆動機構３２を上面に支持する平面視で矩形の板状ブロックである。ユニットベース５３は、水平面である基台１３（図１参照）の上面にボルト等の固定手段により取り付けられ、取り外しが可能となっている。加熱膨張ユニット５０は、上面の傾斜角度が異なる複数のユニットベース５３を有し、これらを交換することにより、下側電極２６及び上側電極２７、ノズル３１、電極搭載ユニット５１、駆動機構３２、昇降ユニット５２の傾斜角度を一括的に変更調節することを可能としている。例えば、端部における金属パイプ材料４０の中心線が傾斜している場合、ユニットベース５３は、当該傾斜に応じて基準線ＳＬ１が傾斜するように、各構成要素を傾斜させる。

【0037】

次に、図３～図５を参照して、成形金型２及び制御部８の制御内容について更に詳細に説明する。図３及び図４は、長手方向から見たときの、成形装置１の一部を示す概略断面図である。図３は、下型１１及び上型１２の間に金属パイプ材料４０を配置し、下側電極２６及び上側電極２７で金属パイプ材料４０を把持した状態における、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０の位置関係を示す。図４は、加熱部５で金属パイプ材料４０の通電加熱を行うタイミングにおける、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０の位置関係を示す。なお、図４では、各電極２６，２７の位置が図３と同じであるため、保持部４の駆動機構６０を省略している。図５は、図４の金属パイプ材料４０及び成形金型２を示す拡大断面図である。図６は、ブロー成形時における金属パイプ材料４０及び成形金型２の状態を示す拡大断面図である。

【0038】

図３及び図４に示すように、下型１１は、ダイホルダ７１を介して、ダイホルダプレート７２に取り付けられる。下型１１は、幅方向の両側をダイホルダ７３に支持される。上型１２は、ダイホルダ７４，７６を介してダイホルダプレート７７に取り付けられる。上型１２は、幅方向の両側をダイホルダ７６に支持される。

【0039】

図５及び図６は、図５に示すような円管状の金属パイプ材料４０から、図６（ｂ）に示すような矩形管状のパイプ部４３、及びフランジ部４４，４４を有する金属パイプ４１を成形する場合の成形金型２の例を示している。図５に示すように、下型１１の成形面４６である上面には、下方へ窪む凹部４７が形成されている。成形面４６は、凹部４７の底面４６ａと、凹部４７の側面４６ｂ，４６ｂと、底面４６ａよりも上側に配置される上面４６ｃ，４６ｃと、を有する。上型１２の成形面４８である下面には、上方へ窪む凹部４９が形成されている。成形面４８は、凹部４９の底面４８ａと、凹部４９の側面４８ｂ，４８ｂと、底面４８ａよりも下側に配置される下面４８ｃ，４８ｃと、を有する。図６（ａ）に示すように、凹部４７，４９で囲まれる空間は、パイプ部４３を成形するメインキャビティ部ＭＣとして構成される。上面４６ｃ，４６ｃと下面４８ｃ，４８ｃとが対向する空間は、フランジ部４４，４４を成形するサブキャビティ部ＳＣとして構成される。

【0040】

制御部８は、駆動機構３の駆動源２４、保持部４の駆動機構６０、及び加熱部５の電源２８に制御信号を送信することによって、金属パイプ材料４０を成形金型２へ投入するタイミング、及び加熱時における下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０の位置関係を制御することができる。従って、駆動機構３、保持部４（及びその駆動機構６０）、及び制御部８は、金属パイプ材料４０の位置を調整する位置調整部として機能する。当該位置調整部は、金属パイプ材料４０に対し、成形金型２との関係で発生する磁力に基づいて、金属パイプ材料４０の位置を調整する。なお、本明細書において、金属パイプ材料４０の「位置を調整する」こととは、成形金型２に対する金属パイプ材料４０に対する相対的な位置を調整することである。なお、制御部８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として構成されている。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、後述する機能を実現する。制御部８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８は、複数のコンピュータから構成されていてもよい。

【0041】

ここで、制御部８は、加熱部５で金属パイプ材料４０の加熱を行うタイミングでは、金属パイプ材料４０に対し、成形金型２との関係で発生する磁力に基づいて、金属パイプ材料４０の位置を調整することができる。制御部８は、金属パイプ材料４０に対する磁力がつり合うように、金属パイプ材料４０の位置を調整する。制御部８は、加熱部５で金属パイプ材料４０の加熱を行うタイミングでは、金属パイプ材料４０の周囲に発生する磁場の影響を考慮して、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０の位置関係を制御することができる。すなわち、通電加熱によって金属パイプ材料４０に軸方向に電流が流れると、金属パイプ材料４０の周囲には、中心線周りの磁束ＭＬによって形成される磁場が発生する（図５参照）。従って、導体である下型１１と金属パイプ材料４０との間には、互いに引き合うような力が発生する。また、導体である上型１２と金属パイプ材料４０との間には、互いに引き合うような力が発生する。従って、制御部８は、下型１１及び金属パイプ材料４０の間で発生する力と、上型１２及び金属パイプ材料４０の間で発生する力とがつり合う第１の位置Ｐ１（図４参照）に、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０を配置し、当該第１の位置Ｐ１にて加熱部５で金属パイプ材料４０を加熱するように制御する。

【0042】

その一方、加熱部５で金属パイプ材料４０の加熱を行うタイミング以外では、金属パイプ材料４０と下型１１及び上型１２との間の影響は少ない。従って、制御部８は、下型１１及び上型１２とのに金属パイプ材料４０が配置される位置関係であって、バランス位置とは異なる位置関係を有する第２の位置Ｐ２（図３参照）に、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０を配置するように制御する。

【0043】

例えば、図３に示すように、制御部８は、下型１１及び上型１２との間に金属パイプ材料４０を配置する時には、上型１２を下型１１から十分に上方へ離間させる。また、制御部８は、下側電極２６の位置を下型１１に近く、上型１２から離れた位置に配置されるように、駆動源２４及び駆動機構６０を制御する。このような下側電極２６に金属パイプ材料４０が保持されることで、第２の位置Ｐ２に、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０が配置された状態となる。第２の位置Ｐ２では、上型１２と金属パイプ材料４０との離間距離は、下型１１と金属パイプ材料４０との離間距離よりも大きい。なお、本明細書では、下側電極２６及び上側電極２７で金属パイプ材料４０を把持することのみならず、下側電極２６上に金属パイプ材料４０を載置した状態も、金属パイプ材料４０を保持した状態に含めるものとする。

【0044】

図４に示すように、制御部８は、第２の位置Ｐ２よりも、上型１２を金属パイプ材料４０に近付けることによって、第１の位置Ｐ１とする。金属パイプ材料４０の投入時と、金属パイプ材料４０の加熱時とでは、下型１１及び金属パイプ材料４０の位置に変動はない。従って、制御部８は、上型１２を下降させることで、上型１２を金属パイプ材料４０に近付ける。これにより、第１の位置Ｐ１における金属パイプ材料４０に対する下型１１の離間距離と上型１２の離間距離との差は、第２の位置Ｐ２よりも小さくなる。

【0045】

図５を参照して、第１の位置Ｐ１について更に詳細に説明する。金属パイプ材料４０に軸方向に電流が流れると、金属パイプ材料４０周りに磁束ＭＬによって形成される磁場が発生する。当該磁束ＭＬは下型１１に入り込むことによって、金属パイプ材料４０には、下型１１に引っ張られる力Ｆ１が作用する。また、当該磁束ＭＬは上型１２に入り込むことによって、金属パイプ材料４０には、上型１２に引っ張られる力Ｆ２が作用する。このように、金属パイプ材料４０には、互いに反対方向へ向かう力Ｆ１と力Ｆ２が作用する。第１の位置Ｐ１は、金属パイプ材料４０に作用する力Ｆ１と力Ｆ２の大きさが略等しくなる位置である。

【0046】

本実施形態では、金属パイプ材料４０は、上下対称な形状を有しているため、成形面４６と成形面４８も上下対称な形状となる。よって、第１の位置Ｐ１では、金属パイプ材料４０に対する下型１１の離間距離と、金属パイプ材料４０に対する上型１２の離間距離とは、略同じとなる。当該状態では、金属パイプ材料４０の重心ＧＰを通過する水平な基準線ＳＬ２に対する下型１１の上面４６ｃの離間距離と、基準線ＳＬ２に対する上型１２の下面４８ｃの離間距離とは、略同じとなる。また、当該状態では、基準線ＳＬ２に対する下型１１の底面４６ａの離間距離と、基準線ＳＬ２に対する上型１２の底面４８ａの離間距離とは、略同じとなる。また、当該状態では、下型１１と金属パイプ材料４０とが最も近づく箇所の離間距離と、上型１２と金属パイプ材料４０とが最も近づく箇所の離間距離とが、略同じとなる。ただし、第１の位置Ｐ１では、力Ｆ１，Ｆ２がつり合っていればよく、金属パイプ材料４０に対する下型１１の離間距離と、金属パイプ材料４０に対する上型１２の離間距離とが、厳密に同じである必要はなく、何れかの離間距離が大きくてもよい。

【0047】

制御部８は、力Ｆ１，Ｆ２がつり合うような第１の位置Ｐ１の位置情報を取得する。制御部８は、取得した位置情報に基づいて、駆動源２４を制御する。当該位置情報は、金属パイプ材料４０と下型１１及び上型１２との間の磁場解析を行うことによって取得される。磁場解析では、金属パイプ材料４０の周りに発生する磁場の分布と下型１１及び上型１２との位置関係を解析することで、どのような位置関係とすれば、金属パイプ材料４０に作用する力Ｆ１と力Ｆ２との大きさの差が小さくなるかの演算がなされる。なお、このような磁場解析は、成形装置１での成形が開始される前に、予め実行されてよい。この場合、予め得られた磁場解析の結果から得られた第１の位置Ｐ１の位置情報が、制御部８の記憶部に格納される。制御部８は、駆動源２４を制御するときに、記憶部から第１の位置Ｐ１の位置情報を読み出す。または、制御部８は、実際に金属パイプ材料４０の周りに発生する磁場を検出すると共に、当該検出結果に基づいて磁場解析を行ってもよい。

【0048】

なお、第１の位置Ｐ１では、下型１１及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ１と、上型１２及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ２とは、厳密に同じ大きさでなくともよい。すなわち、力Ｆ１と力Ｆ２の何れかの方が大きくても、その差が予め設定された許容範囲内のものであれば、力Ｆ１と力Ｆ２とがつり合った状態と見なすことができる。

【0049】

次に、図７を参照して、成形装置１による成形方法の手順について説明する。図７は、成形装置１による成形方法の内容を示すフローチャートである。制御部８は、第２の位置のＰ２の位置情報を取得する（ステップＳ１０）。次に、制御部８は、ステップＳ１０で取得した位置情報に基づいて、下型１１、上型１２及び（下側電極２６に配置されると仮定された）金属パイプ材料４０が第２の位置Ｐ２となるように、各構成要素の位置制御を行う（ステップＳ２０）。次に、制御部８は、ロボットアーム等を制御して、金属パイプ材料４０を下側電極２６に配置することで、当該金属パイプ材料４０を下型１１及び上型１２との間に投入する（ステップＳ３０）。投入後、制御部８は、上側電極２７を降ろすことによって、各電極２６，２７で金属パイプ材料４０を把持する。

【0050】

次に、制御部８は、第１の位置のＰ１の位置情報を取得する（ステップＳ４０）。次に、制御部８は、ステップＳ４０で取得した位置情報に基づいて、下型１１、上型１２及び金属パイプ材料４０が第１の位置Ｐ１となるように、各構成要素の位置制御を行う（ステップＳ５０）。Ｓ５０では、制御部８は、上型１２を降ろすことによって、金属パイプ材料４０に近付ける（図４参照）。次に、制御部８は、加熱部５を制御して、金属パイプ材料４０の通電加熱を行う（ステップＳ６０）。なお、制御部８は、各構成要素が第１の位置Ｐ１になった後に、通電加熱を開始してもよいが、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移行している最中に通電加熱を開始してもよい。すなわち、金属パイプ材料４０が力Ｆ１，Ｆ２の差によって受ける影響は、加熱開始時よりも、加熱終盤の材料軟化時の方が大きい。従って、金属パイプ材料４０が軟化するまでに、第１の位置Ｐ１への移行が完了していればよい。

【0051】

次に、制御部８は、成形金型２を型閉すると共に、流体供給部６で金属パイプ材料４０に流体を供給することで、ブロー成形を行う（ステップＳ７０）。ステップＳ７０では、制御部８は、メインキャビティ部ＭＣでパイプ部４３を成形すると共に、フランジ部４４に対応する部分をサブキャビティ部ＳＣへ進入させる（図６（ａ）参照）。そして、制御部８は、成形金型２を更に型閉することで、サブキャビティ部ＳＣに進入した部分を更に潰すことで、フランジ部４４を成形する。次に、制御部８は、上型１２を上昇させて金属パイプ材料４０から離間させることで、型開を行う（ステップＳ８０）。ステップＳ８０が終了したら、ステップＳ１０から再び処理が繰り返される。

【0052】

次に、成形装置１の作用・効果について説明する。

【0053】

成形装置１は、金属材料である金属パイプ材料４０の成形に用いられる金属部材である成形金型２と、金属パイプ材料４０の位置を調整する保持部４と、を備える。保持部４が、成形時において、金属パイプ材料４０を成形金型２の近くに配置すると、当該金属パイプ材料４０に対して、成形金型２との関係で磁力が発生する可能性がある。当該状況において、保持部４は、金属パイプ材料４０に対し、成形金型２との関係で発生する磁力に基づいて、金属パイプ材料４０の位置を調整する。これにより、成形装置１は、成形に用いられる成形金型２に対し、金属パイプ材料４０を適切な位置に配置することができる。

【0054】

保持部４は、金属パイプ材料４０に対する磁力がつり合うように、金属パイプ材料４０の位置を調整する。これにより、磁力による金属パイプ材料の曲げを抑制することができる。

【0055】

成形装置１は、下型１１及び上型１２を有する成形金型２と、金属パイプ材料４０へ通電することで当該金属パイプ材料４０を加熱する加熱部５と、を備える。従って、加熱部５にて金属パイプ材料４０に通電加熱を行うときには、金属パイプ材料４０の周りに生じる磁場の影響によって、下型１１及び金属パイプ材料４０の間に力Ｆ１が発生し、上型１２及び金属パイプ材料４０の間に力Ｆ２が発生する。例えば、比較例として、図３に示すような第２の位置Ｐ２にて通電加熱を行った場合、上型１２と金属パイプ材料４０との間の離間距離が大きいため、力Ｆ２に比して力Ｆ１がかなり大きくなる。従って、高温で曲がり易くなった金属パイプ材料４０が下型１１に引っ張られることで、金属パイプ材料４０に曲げ等の変形が生じる可能性がある。

【0056】

これに対し、成形装置１において、制御部８は、下型１１及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ１と、上型１２及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ２とがつり合う第１の位置Ｐ１に、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０を配置し、第１の位置Ｐ１にて加熱部５で金属パイプ材料４０を加熱する。従って、加熱部５で通電加熱を行うときに、金属パイプ材料４０が一方の金型に引っ張られることによる不具合を低減することができる。

【0057】

制御部８は、下型１１及び上型１２との間に金属パイプ材料４０が配置される位置関係であって、第１の位置Ｐ１とは異なる位置関係を有する第２の位置Ｐ２に、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０を配置する。この場合、通電加熱以外の工程では、その工程に適した配置に、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０を配置することができる。例えば、下型１１及び上型１２の間に金属パイプ材料４０を投入する工程では、金属パイプ材料４０を下側電極２６上に配置し易いように、上型１２を上方に離間させておくことができる。

【0058】

第２の位置Ｐ２では、上型１２が下型１１よりも金属パイプ材料４０から離間した位置に配置され、制御部８は、第２の位置Ｐ２よりも、上型１２を金属パイプ材料４０に近付けることによって、第１の位置Ｐ１としてよい。これにより、制御部８は、電極２６，２７などを制御する必要なく、上型１２を金属パイプ材料４０に近付けるだけで、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０を第１の位置Ｐ１に配置することができる。

【0059】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

【0060】

上述の実施形態では、金属パイプ材料は、長手方向に真っ直ぐに延びるストレートなパイプであったが、二次元的に曲がったパイプや、三次元的に曲がったパイプが採用されてもよい。また、金属パイプ材料の断面の外形は円形であったが、形状は特に限定されず、楕円、扁平な形状、多角形の形状であってもよい。これらのような形状を有する場合であっても、金属パイプ材料４０に作用する力Ｆ１と力Ｆ２とがつり合うような位置関係が成り立つ位置を第１の位置Ｐ１とする。

【0061】

上述の実施形態では、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移行するときには、上型１２のみを移動させていた。これに代えて、またはこれに加えて、電極２６，２７の動作を制御して金属パイプ材料４０を上方へ移動させてもよく、下型１１を下方へ移動させてもよい。あるいは、下型１１、上型１２及び金属パイプ材料を複合的に移動させることで、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移行してもよい。

【0062】

保持部４は、下型１１及び上型１２の間で金属パイプ材料４０を回転させる回転機構１１０を備えてよい。例えば、図８に示すような回転機構１１０を採用してよい。回転機構１１０は、電極２６，２７の外周側にそれぞれ設けられた回転ホイールフレーム部材１１１，１１２を有する。回転ホイールフレーム部材１１１，１１２は、電極２６，２７が閉じたときに、円形の回転ホイールフレーム１２０を形成する。回転ホイールフレーム部材１１１，１１２は、ダイホルダプレート７２に固定された固定フレーム１１３に回転可能に支持されている。固定フレーム１１３は、下型１１の両側に配置される。また、固定フレーム１１３には、回転ホイールフレーム１２０を回転させるウォーム軸１１４と、ウォーム軸１１４を回転させるモータ１１５と、モータ１１５とウォーム軸１１４を連結するシャフト１１６と、回転ホイールフレームの回転位置を検出する位置検出器１１７と、が設けられている。

【0063】

回転機構１１０は、電極２６，２７で金属パイプ材料４０を把持した後、回転ホイールフレーム１２０を回転させることで、金属パイプ材料４０を回転させることができる。なお、回転ホイールフレーム１２０の回転が完了してから通電加熱を開始してもよいが、回転中に通電加熱を開始して、材料が軟化する前に回転を完了させてよい。なお、回転ホイールフレーム１２０の回転速度は、１～９０°／ｓｅｃ程度である。

【0064】

このように、回転機構１１０は、金属パイプ材料４０を回転することで、下型１１及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ１と、上型１２及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ２とをつり合わせることができる。このような回転機構１１０は、金属パイプ材料４０が長手方向に曲がっていたり、断面形状が円形以外の場合に、効果的に用いることができる。

【0065】

図９に示すように、保持部４は、成形金型２の外部から下型１１及び上型１２の間へ金属パイプ材料４０を移動させるロボットアーム１３０を有してよい。また、ロボットアーム１３０は金属パイプ材料４０を保持した状態にて当該金属パイプ材料４０を加熱する加熱部５を有してよい。ロボットアーム１３０は、先端に上側電極１３１及び下側電極１３２を備えている。ロボットアーム１３０は、電極１３１，１３２で金属パイプ材料４０を挟んで保持すると共に、電力供給ケーブル１３３からの電力によって金属パイプ材料４０を通電加熱することができる。ロボットアーム１３０は、第１の位置Ｐ１に金属パイプ材料４０を配置させてよい。例えば、ロボットアーム１３０は、図３に示す下型１１と上型１２との間の中央位置付近に金属パイプ材料４０を配置し、当該位置にて通電加熱を行う。当該位置では、金属パイプ材料４０に対する下型１１及び上型１２の離間距離は略同じであるため、当該位置は、力Ｆ１と力Ｆ２をつり合わせることができる第１の位置となる。これにより、ロボットアーム１３０は、金属パイプ材料４０を下型１１及び上型１２の間へ配置すると同時に、通電加熱を行うことができる。

【0066】

なお、上述の実施形態では、流体供給部６は、流体として気体を供給していたが、液体を供給してもよい。

【0067】

上述の実施形態では、成形金型２は下型１１及び上型１２によって構成されていたが、更に、横側からの金型を備えていてもよい。また、成形金型２の長手方向は水平方向であったが、特に限定されず、長手方向が水平方向に対して傾斜するものや、鉛直方向のものを採用してもよい。

【0068】

上述の実施形態では、保持部４は、金属パイプ材料４０に対する磁力がつり合うように、当該金属パイプ材料４０の位置を調整していた。これに代えて、保持部４は、金属材料に対する磁力がつり合わないように、金属パイプ材料４０の位置を調整してよい。この場合、金属パイプ材料４０に対する磁力が、一方向に偏った状態で作用する。これにより、金属パイプ材料４０を所望の方向へ曲げることが可能になる。例えば、保持部４は、下型１１及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ１と、上型１２及び金属パイプ材料４０の間で発生する力Ｆ２とがつり合わないような位置に、下型１１、上型１２、及び金属パイプ材料４０を配置し、当該位置にて加熱部５で金属パイプ材料４０を加熱する。この場合、力Ｆ１の方が大きくなるように位置調整した場合は、金属パイプ材料４０を上側へ曲げることができる。力Ｆ２の方が大きくなるように位置調整した場合は、金属パイプ材料４０を下側へ曲げることができる。

【0069】

また、上述の実施形態では、金属材料として金属パイプ材料を例示したが、それに限定されない。例えば、金属材料として金属板材などが採用されてよい。また、金属材料との間で磁力を発生させる金属部材として成形金型を例示したが、それに限定されない。例えば、磁力の発生を考慮する金属部材として、金属材料を支持するピン、その他、フランジ成形時にパイプの破片が飛ばないようにしたシールドの部材（鉄製）との関係で発生する磁力が考慮されてもよい。

【0070】

図１０に示す成形装置２００を採用してよい。成形装置２００は、成形金型２と、下型１１側の磁力を計測する磁力計２０１と、上型１２側の磁力を計測する磁力計２０２と、制御部８と、表示装置２５０と、を備える。成形金型２は、並列に並べられた複数（ここでは二本）の金属パイプ材料４０を同時に成形することができる。成形金型２は、加熱された金属パイプ材料４０を幅方向に処理の距離の間隔をあけた状態で、下型１１と上型１２との間に配置する。磁力計２０１，２０２は、成形金型２周辺の磁力を計測することができる。

【0071】

表示装置２５０は、成形装置２００に関する各種情報を表示するための装置である。表示装置２５０は、成形装置２００に対して設けられた操作パネルによって構成されてもよく、あるいは別のＰＣによって構成されてもよい。

【0072】

ここで、図１１を参照して、表示装置２５０の表示内容の一例について説明する。図１１及び図１２は、表示装置２５０の表示内容の一例を示す図である。表示装置２５０は、金属パイプ材料４０に対して作用する磁力に影響を及ぼすパラメータを表示させる。特に、表示装置２５０は、金属パイプ材料４０に対して作用する磁力に影響を及ぼすパラメータのうち、調整可能な可変パラメータを提案して表示する。

【0073】

具体的に、図１１及び図１２に示すように、金属パイプ材料４０に対して作用する磁力に影響を及ぼすパラメータとして、「パイプ径」、「板厚」、「電流値」、「パイプ間隔」、「上型間隔」、「下型間隔」が挙げられる。「パイプ径」は、金属パイプ材料４０の外径である。「板厚」は、金属パイプ材料４０を構成する板の厚みである。「電流値」は、金属パイプ材料４０を加熱するときに金属パイプ材料４０に通電する電流値である。「パイプ間隔」は、並列に並べられた一対の金属パイプ材料４０間の距離である。「上型間隔」は、金属パイプ材料４０の中心と上型１２との間の距離である。「下型間隔」は、金属パイプ材料４０と下型１１との間の距離である。なお、「パイプ間隔」、「上型間隔」、「下型間隔」は、金属パイプ材料４０のどの位置を基準としてもよい。図１１及び図１２に示す例では、金属パイプ材料４０の中心位置を基準としているが、金属パイプ材料４０の幅方向の周方向における何れかの端部を基準としてもよい。

【0074】

ここで、「パイプ径」及び「板厚」は、所望の成形品を成形する際には、予め設定される寸法であるため、不変なパラメータとして扱われる。一方、「電流値」、「パイプ間隔」、「上型間隔」、「下型間隔」は、場面や条件などによって不変なパラメータと可変なパラメータに分類される。例えば、成形金型２の計画時においては、「電流値」、「パイプ間隔」、「上型間隔」、「下型間隔」は、いずれも可変なパラメータとして取り扱うことが可能である。例えば、成形金型２の計画が完了し、試運転を行う時においては、「電流値」、「上型間隔」、「下型間隔」は、可変なパラメータとして取り扱うことができる。「パイプ間隔」は、不変なパラメータとして取り扱う必要がある。

【0075】

表示装置２５０は、不変パラメータと可変パラメータとを視覚的に区別可能な態様で、表示する。図１１及び図１２に示す例では、表示装置２５０は、不変パラメータをハッチングの枠で示し、可変パラメータをドット模様の枠で示している。表示装置２５０は、画面上では、色などを分けて表示してよい。表示装置２５０は、各項目に対応する枠に、当該項目に該当する値を挿入して表示する。

【0076】

上述のように、場面によって可変パラメータとして取り扱うことが可能であったとしても、ユーザの設定によっては、表示装置２５０は、不変パラメータとして表示することができる。例えば、図１１に示す例では、表示装置２５０は、「パイプ径」及び「板厚」に加えて、「上型間隔」、「下型間隔」、「電流値」も不変パラメータとして表示し、「パイプ間隔」だけを可変パラメータとして表示している。なお、表示装置２５０は、「電流値」として、金属パイプ材料４０の塑性変形を防止するのに必要な電流値の上限値を示している。

【0077】

図１２（ａ）では、上型１２及び下型１１の位置が予め決められていることにより、「上型間隔」、「下型間隔」、「パイプ間隔」が不変パラメータとして表示されており、「電流値」だけが可変パラメータとして表示されている。一方、図１２（ｂ）では、パイプ間隔及び通電電流値が予め決められていることにより、「パイプ間隔」、「電流値」は不変パラメータとして表示されており、「上型間隔」、「下型間隔」が可変パラメータとして表示されている。表示装置２５０は、金属パイプ材料４０の塑性変形を防止するのに必要な「上型間隔」、「下型間隔」を示している。

【0078】

表示装置２５０は、上述のように、可変パラメータを提案して表示する。すなわち、表示装置２５０は、可変パラメータの枠には、不変パラメータを定められた値にした場合に、金属パイプ材料４０の塑性変形を防止できるような値を挿入する。これらの値は、制御部８（図１０参照）によって演算されてよい。例えば、制御部８は、不変パラメータとして設定された値を予め作成されたデータベースと照会させることによって、可変パラメータとして好ましい値を取り出す。あるいは、制御部８は、不変パラメータの値に基づいて、可変パラメータとして好ましい値を演算によって算出してよい。

【0079】

また、図１１及び図１２では、金属パイプ材料４０が、上型１２及び下型１１間に配置された状態（すなわち成形金型２の内部）で、通電加熱が行われていた。しかし、金属パイプ材料４０は、成形金型２の外部で通電加熱が行われてよい。例えば、図９に示すようなロボットアームを用いて、成形金型２の外部で加熱を行ったあと、加熱された金属パイプ材料４０を成形金型２内に配置してよい。この場合は、金型計画時、及び試運転時のいずれの場合においても、「上型間隔」、「下型間隔」がパラメータから取り除かれる。

【0080】

可変パラメータの提案内容の一例について説明する。パイプ間隔を可変パラメータとして、他のパラメータを不変パラメータとして説明する。具体的に、「パイプ径＝６０．５ｍｍ」、「板厚＝１．２ｍｍ」、「電流値＝９０００Ａ」とする。また、目標加熱温度を８００℃とする。８００℃における金属パイプ材料４０のヤング率は５００００（Ｎ／ｍｍ^２）となる。図１３に示すようなモデルを考慮して、金属パイプ材料４０の中央部の撓みεが１．０ｍｍ以下となるような等分布荷重Ｐを演算する。ここでは、等分布荷重Ｐ＝２ｋｇ（１９．６Ｎ）のときに、撓みεが１ｍｍ以下となる。すなわち、制御部８は、磁界による等分布荷重が１９．６Ｎ（約２０Ｎ）以下になるパイプ間隔を演算して、当該値を提案すればよい。

【0081】

具体的に、パイプ間隔を２００ｍｍとすると（図１４参照）、片方の金属パイプ材料４０にかかる等分布荷重Ｐは１６３．４（＞２０Ｎ）となる。パイプ間隔を４００ｍｍとすると（図１５参照）、片方の金属パイプ材料４０にかかる等分布荷重Ｐは８１．８（＞２０Ｎ）となる。パイプ間隔を８００ｍｍとすると（図１６参照）、片方の金属パイプ材料４０にかかる等分布荷重Ｐは３９．１（＞２０Ｎ）となる。パイプ間隔を１２００ｍｍとすると（図１７参照）、片方の金属パイプ材料４０にかかる等分布荷重Ｐは２１．８となり、ほぼ２０Ｎとなる。従って、表示装置２５０は、パイプ間隔として１２００ｍｍ（あるいは１２００ｍｍより僅かに大きい値）を提案するように表示してよい。

【0082】

なお、表示装置２５０は、不変パラメータとして表示していたパラメータを可変パラメータに変更し、ユーザの入力を受け付けてもよい。例えば、図１１に示す例において、提案したパイプ間隔がユーザの意図に沿わないものである場合、表示装置２５０は、電流値を不変パラメータから可変パラメータに切り替えてよい。表示装置２５０は、新たに設定された電流値に基づいて、あらたなパイプ間隔を提案してよい。

【0083】

以上のように、表示装置２５０は、調整可能な可変パラメータを提案して表示する。これにより、ユーザが提案された内容に基づいて可変パラメータを調整することで、磁力の影響を低減した位置に金属パイプ材料４０を配置することができる。すなわち、ユーザは、表示装置２５０で提案された値を参照して、現場にて、各構成要素の配置を容易に微調整することができる。これにより、金属パイプ材料４０を適切な位置に配置することができる。

【0084】

可変パラメータは、金属材料に対して作用する磁力に影響を及ぼすパラメータである。これにより、可変パラメータを調整することで、容易に金属パイプ材料４０の磁力を調整できる。

【0085】

可変パラメータは、金属パイプ材料４０を加熱するときに金属パイプ材料４０に通電する電流値であってよい。当該電流値を調整することで、金属パイプ材料の磁力を調整できる。

【0086】

成形装置２００は、複数の金属パイプ材料４０を同時に成形し、可変パラメータは、金属パイプ材料４０間の距離であってよい。これにより、金属パイプ材料４０同士に作用する磁力を調整できる。

【0087】

図１８に示す成形装置３００が採用されてよい。成形装置３００は、複数（二つ）の金属パイプ材料４０に作用する磁力を調整する磁力調整部材３０１を備える。磁力調整部材３０１は、金属の板材などによって構成されており、加熱時における金属パイプ材料４０の近傍に配置される。磁力調整部材は、金属パイプ材料４０の幅方向における横側において、上下方向に延びると共に、長手方向に延びるように設けられる。なお、磁力調整部材３０１は、金属パイプ材料４０の全長に対応する位置に設けられてもよいし、金属パイプ材料４０の長手方向に対する一部の領域に形成されてよい。磁力調整部材は、上下方向において、少なくとも金属パイプ材料４０の上端より上側まで延び、金属パイプ材料４０の下端より下側まで延びることが好ましい。

【0088】

このような成形装置３００は、複数の金属パイプ材料４０に作用する磁力を調整する磁力調整部材３０１を備えている。これにより、磁力調整部材３０１は、金属パイプ材料４０の変形が抑制されるように、金属パイプ材料４０に作用する磁力を調整できる。以上より、金属パイプ材料４０を適切な位置に配置することができる。

【0089】

磁力調整部材３０１の配置の一例について図１９を参照して説明する。図１９（ａ）に示すように、一対の金属パイプ材料４０のぞれぞれの幅方向外側に、一対の磁力調整部材３０１がそれぞれ配置されてよい。図１９（ａ）は、左側及び右側の金属パイプ材料４０に対しては、同じ向きに電流が流れる場合の配置例である。この場合、例えば、左側の金属パイプ材料４０には、加熱時において、右側の金属パイプ材料４０と引っ張り合うような力Ｐ１（ローレンツ力）が作用する。左側の金属パイプ材料４０を見ると、当該左側の金属パイプ材料４０には、右側に向かって力Ｐ１が作用する。ここで、左側の金属パイプ材料４０の更に左側には磁力調整部材３０１が配置されている。この磁力調整部材３０１には磁力線が集中し（磁力密度が高まる）、また磁場の力により、左側の磁力調整部材３０１と左側の金属パイプ材料４０との間に引き寄せ合う力Ｐ２が作用する。このように、引き寄せ合う力Ｐ２によって、金属パイプ材料４０同士が引っ張り合う力Ｐ１を相殺することができる。従って、一対の金属パイプ材料４０同士を近付けても、磁力調整部材３０１によって、幅方向の内側への塑性変形を抑制できる。

【0090】

また、図１９（ｂ）に示すように、一対の金属パイプ材料４０間に磁力調整部材３０１を配置してよい。図１９（ｂ）は、左側及び右側の金属パイプ材料４０に対して、互いに異なる向きに電流が流れる場合の配置例である。この場合、例えば、左側の金属パイプ材料４０には、加熱時において、右側の金属パイプ材料４０と引き離し合う方向（反発方向）に力Ｐ３が作用する。左側の金属パイプ材料４０を見ると、当該左側の金属パイプ材料４０には、左側に向かって力Ｐ３が作用する。ここで、左側の金属パイプ材料４０と右側の金属パイプ材料４０との間には磁力調整部材３０１が配置されている。この磁力調整部材３０１には磁力線が集中し（磁力密度が高まる）、また磁場の力により、中央の磁力調整部材３０１と左側の金属パイプ材料４０との間に引き寄せ合う力Ｐ４が作用する。このように、引き寄せ合う力Ｐ４によって、金属パイプ材料４０同士が反発し合う力Ｐ３を相殺することができる。これにより、一対の金属パイプ材料４０同士を近付けても、磁力調整部材３０１によって、幅方向の内側への塑性変形を抑制できる。

【0091】

なお、四本の金属パイプ材料４０を並べる場合、図１９（ｃ）に示すように、互いに隣り合う一対の金属パイプ材料４０間に磁力調整部材３０１をそれぞれ配置してもよい。これにより、互いに隣り合う一対の金属パイプ材料４０同士を近付けて配置できる。

【0092】

なお、図１８では、金属パイプ材料４０が成形金型２の内部で加熱される場合の配置を示しているため、磁力調整部材３０１も成形金型２の近傍に配置されている。しかし、金属パイプ材料４０が成形金型２の外部で加熱される場合は、磁力調整部材３０１も成形金型２の外部に配置される。

【0093】

図１８に示す成形装置３００も、表示装置２５０を備えている。従って、表示装置２５０は、磁力調整部材３０１と金属パイプ材料４０との距離を可変パラメータとして扱うことが可能である。これにより、磁力調整部材３０１は、金属パイプ材料４０の変形が抑制されるように、金属パイプ材料４０に作用する磁力を調整できる。表示装置２５０は、金型計画時、及び試運転時の両方の場合において、磁力調整部材３０１と金属パイプ材料４０との距離を可変パラメータとして取り扱うことができる。また、表示装置２５０は、成形金型２の内部で加熱を行う場合、及び外部で加熱を行う両方の場合において、磁力調整部材３０１と金属パイプ材料４０との距離を可変パラメータとして取り扱うことができる。

【0094】

なお、内部加熱の場合、磁力調整部材３０１は、成形金型２の近傍に配置されるため、型閉時に、成形金型２やホルダなどと干渉しないように構成される必要がある。例えば、型閉時に磁力調整部材３０１を収容するような溝部を形成してもよく。型閉時に磁力調整部材３０１を退避させるような駆動機構を設けてもよい。

【0095】

本発明の一態様に係る成形装置は、金属材料を成形する成形装置であって、加熱された金属材料の成形に用いられる金属部材と、金属材料の位置を調整する位置調整部と、を備え、位置調整部は、金属材料に対し、金属部材との関係で発生する磁力に基づいて、金属材料の位置を調整する。

【0096】

このような成形装置は、金属材料の成形に用いられる金属部材と、金属材料の位置を調整する位置調整部と、を備える。位置調整部が、成形時において、金属材料を金属材料の近くに配置すると、当該金属材料に対して、金属部材との関係で磁力が発生する場合がある。当該状況において、位置調整部は、金属材料に対し、金属部材との関係で発生する磁力に基づいて、金属材料の位置を調整する。これにより、成形装置は、成形に用いられる金属部材に対し、金属材料を適切な位置に配置することができる。

【0097】

位置調整部は、金属材料に対する磁力がつり合うように、金属材料の位置を調整してよい。これにより、磁力による金属材料の曲げを抑制することができる。

【0098】

位置調整部は、金属材料に対する磁力がつり合わないように、金属材料の位置を調整してよい。この場合、金属材料に対する磁力が、一方向に偏った状態で作用する。これにより、金属材料を所望の方向へ曲げることが可能になる。

【0099】

［第１形態］
金属パイプ材料を成形する成形装置であって、
前記金属パイプ材料を成形する第１の金型及び第２の金型を有する成形金型と、
前記金属パイプ材料へ通電することで当該金属パイプ材料を加熱する加熱部と、
前記第１の金型及び前記第２の金型の間で前記金属パイプ材料を保持する保持部と、
前記成形金型の動作、前記加熱部及び前記保持部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の金型及び前記金属パイプ材料の間で発生する力と、前記第２の金型及び前記金属パイプ材料の間で発生する力とがつり合う第１の位置に、前記第１の金型、前記第２の金型、及び前記金属パイプ材料を配置し、前記第１の位置にて前記加熱部で前記金属パイプ材料を加熱する、成形装置。

【0100】

［第２形態］
前記制御部は、前記第１の金型及び前記第２の金型との間に前記金属パイプ材料が配置される位置関係であって、前記第１の位置とは異なる位置関係を有する第２の位置に、前記第１の金型、前記第２の金型、及び前記金属パイプ材料を配置する、第１形態に記載の成形装置。

【0101】

［第３形態］
前記保持部は、前記第１の金型及び前記第２の金型の間で前記金属パイプ材料を回転させる回転機構を備える、第１形態又は第２形態に記載の成形装置。

【0102】

［第４形態］
前記第２の位置では、前記第２の金型が前記第１の金型よりも前記金属パイプ材料から離間した位置に配置され、
前記制御部は、前記第２の位置よりも、前記第２の金型を前記金属パイプ材料に近付けることによって、前記第１の位置とする、第２形態に記載の成形装置。

【0103】

［第５形態］
前記保持部は、前記成形金型の外部から前記第１の金型及び前記第２の金型の間へ前記金属パイプ材料を移動させるロボットアームを有し、
前記ロボットアームは前記金属パイプ材料を保持した状態にて当該金属パイプ材料を加熱する前記加熱部を有し、
前記ロボットアームは、前記第１の位置に前記金属パイプ材料を配置させる、第１形態に記載の成形装置。

【符号の説明】

【0104】

１，２００，３００…成形装置、２…成形金型（金属部材）、３…駆動機構（位置調整部）、４…保持部（位置調整部）、５…加熱部、８…制御部（位置調整部）、１１…下型（第１の金型）、１２…上型（第２の金型）、４０…金属パイプ材料（金属材料）、１１０…回転機構（位置調整部）、１３０…ロボットアーム、２５０…表示装置、３０１…磁力調整部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】