JP2022078380A - Electric conduction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電加熱装置に関する。 The present invention relates to an energizing heating 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、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。 Conventionally, a molding apparatus is known in which a metal pipe is closed by a molding die and blow molded. For example, the molding apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a molding die and a gas supply unit for supplying gas into a metal pipe material. In this molding apparatus, a heated metal pipe material is placed in a molding die, and the metal pipe material is expanded by supplying gas from a gas supply unit to the metal pipe material in a state where the molding die is closed. Is molded into a shape corresponding to the shape of the molding die.
従来の成形装置では、金属パイプ材料の両端部を電極でそれぞれ保持し、各電極から通電を行うことで、金属パイプ材料の加熱を行っていた。ここで、電極の接触面は、金属パイプ材料の外周面に対応した大きさに設定されている。しかしながら。金属パイプ材料が寸法公差を含むことにより、金属パイプ材料の外径と電極の接触面との接触状態がばらつく場合がある。このような場合、電極の接触面と金属パイプ材料との接触状態に影響があり、加熱到達温度にばらつきが生じるなど、通電加熱の性能に影響がある。 In the conventional molding apparatus, both ends of the metal pipe material are held by electrodes, and electricity is applied from each electrode to heat the metal pipe material. Here, the contact surface of the electrode is set to a size corresponding to the outer peripheral surface of the metal pipe material. however. Due to the inclusion of dimensional tolerances in the metal pipe material, the contact state between the outer diameter of the metal pipe material and the contact surface of the electrode may vary. In such a case, the contact state between the contact surface of the electrode and the metal pipe material is affected, and the heating ultimate temperature varies, which affects the performance of energization heating.
そこで、本発明は、通電加熱の性能を向上できる通電加熱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 an energization heating device capable of improving the performance of energization heating.
本発明に係る通電加熱装置は、金属パイプ材料に電極を接触させて金属パイプを通電加熱する通電加熱装置であって、電極は、電極材料で形成される電極本体部と、金属パイプ材料の外周面と接触する接触面の変位を許容する変位許容部と、を備え、変位許容部は、電極本体部に比して、接触面の径方向へ変形し易い導電性部材を有する。 The energization heating device according to the present invention is an energization heating device in which an electrode is brought into contact with a metal pipe material to energize and heat the metal pipe. A displacement allowable portion that allows displacement of the contact surface that comes into contact with the surface is provided, and the displacement allowable portion has a conductive member that is more easily deformed in the radial direction of the contact surface as compared with the electrode main body portion.
この通電加熱装置において、電極は、電極本体部に加えて、金属パイプ材料の外周面と接触する接触面の変位を許容する変位許容部を備える。この変位許容部は、電極本体部に比して、接触面の径方向へ変形し易い導電性部材を有する。例えば、寸法公差などの影響により金属パイプ材料の外径が大きい場合、導電性部材が接触面の径方向へ変形する。これにより、変位許容部は、接触面の変位を許容し、金属パイプ材料の寸法公差を吸収することができる。従って、接触面と金属パイプ材料との間の良好な接触状態を維持できる。以上により、通電加熱の性能を向上できる。 In this energization heating device, the electrode includes, in addition to the electrode main body portion, a displacement allowable portion that allows displacement of the contact surface that comes into contact with the outer peripheral surface of the metal pipe material. This displacement allowable portion has a conductive member that is more easily deformed in the radial direction of the contact surface than the electrode main body portion. For example, when the outer diameter of the metal pipe material is large due to the influence of dimensional tolerance or the like, the conductive member is deformed in the radial direction of the contact surface. Thereby, the displacement allowable portion can allow the displacement of the contact surface and absorb the dimensional tolerance of the metal pipe material. Therefore, a good contact state between the contact surface and the metal pipe material can be maintained. As a result, the performance of energization heating can be improved.
導電性部材は、接触面の周方向に沿って帯状に延びるベース部、ベース部に接続されて周方向に並ぶように複数形成された弾性部を備え、弾性部は、径方向へ押圧されることで、当該径方向に対して弾性力を発生させてよい。接触面が大きな外径の金属パイプ材料と接触するとき、導電性部材の弾性部が径方向へ押圧される。このとき、導電性部材は、金属パイプ材料は、金属パイプ材料の寸法公差を吸収しながら、弾性力を発生することで、接触面を金属パイプ材料に押し付けることができる。これにより、接触面と金属パイプ材料との良好な接触状態を維持できる。 The conductive member includes a base portion extending in a band shape along the circumferential direction of the contact surface, and a plurality of elastic portions connected to the base portion and formed so as to line up in the circumferential direction, and the elastic portions are pressed in the radial direction. Therefore, an elastic force may be generated in the radial direction. When the contact surface comes into contact with a metal pipe material having a large outer diameter, the elastic portion of the conductive member is pressed in the radial direction. At this time, in the conductive member, the metal pipe material can press the contact surface against the metal pipe material by generating an elastic force while absorbing the dimensional tolerance of the metal pipe material. This makes it possible to maintain a good contact state between the contact surface and the metal pipe material.
電極本体部は、変位許容部の外周側に配置される外周部と、変位許容部の内周側に配置されて、接触面が形成された内周部と、を有してよい。この場合、電極本体部である内周部が金属パイプ材料と接触する。これにより、変形しやすい導電性材料が金属パイプ材料と直接接触する場合に比して、接触面と金属パイプ材料との接触状態を良好なものとすることができる。 The electrode main body portion may have an outer peripheral portion arranged on the outer peripheral side of the displacement allowable portion and an inner peripheral portion arranged on the inner peripheral side of the displacement allowable portion to form a contact surface. In this case, the inner peripheral portion, which is the electrode main body portion, comes into contact with the metal pipe material. As a result, the contact state between the contact surface and the metal pipe material can be improved as compared with the case where the easily deformable conductive material comes into direct contact with the metal pipe material.
電極は、金属パイプ材料を挟むように二つの分割された部材によって構成されてよい。この場合、分割された電極で金属パイプ材料を挟むことで、接触面を金属パイプ材料に接触させることができる。 The electrode may be composed of two divided members so as to sandwich the metal pipe material. In this case, the contact surface can be brought into contact with the metal pipe material by sandwiching the metal pipe material between the divided electrodes.
電極は、周方向において全周にわたって一体的に形成され、金属パイプ材料を当該金属パイプ材料の軸方向から挿入可能な挿入部を有する。この場合、挿入部に金属パイプ材料を挿入することにより、接触面を金属パイプ材料に接触させることができる。 The electrode is integrally formed over the entire circumference in the circumferential direction, and has an insertion portion into which the metal pipe material can be inserted from the axial direction of the metal pipe material. In this case, by inserting the metal pipe material into the insertion portion, the contact surface can be brought into contact with the metal pipe material.
導電性部材は、径方向に複数の導電性の板材を積層することによって構成されていてよい。この場合、複数の導電性の板材は、板材同士の間の隙間を小さくするように変形することができる。 The conductive member may be configured by laminating a plurality of conductive plate materials in the radial direction. In this case, the plurality of conductive plates can be deformed so as to reduce the gap between the plates.
本発明によれば、通電加熱の性能を向上できる通電加熱装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an energization heating device capable of improving the performance of energization heating.
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 the molding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same parts or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
〈成形装置の構成〉
図1は、本実施形態に係る通電加熱装置が適用され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通電加熱装置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、上記通電加熱装置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。
<Structure of molding equipment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a molding device to which the energization heating device according to the present embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the
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
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
下側電極17,18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。
The
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
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。
Similar to the
上側電極17,18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。
The
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接触面18aが形成されていて(図2参照)、当該接触面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。また、電極18の正面(金型の外側方向の面)には、接触面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
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接触面17aが形成されていて(図2参照)、当該接触面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。また、電極17の正面(金型の外側方向の面)には、接触面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
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。
As shown in FIG. 1, the
通電加熱装置50は、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。
The
この通電加熱装置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C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。
In this
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。
Returning to FIG. 1, each of the pair of
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。
The
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。
The
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
〈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には接触面17a,18aが形成されているので、当該接触面17a,18aによって金属パイプ材料14が位置決めされる。
<Metal pipe molding method using a molding device>
Next, a method of forming a metal pipe using the forming
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に形成される接触面17a,18a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
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の接触面18aとテーパー面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の接触面17aとテーパー面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。
At this time, as shown in FIG. 2A, the end portion of the
続いて、制御部70は、通電加熱装置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、通電加熱装置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。
Subsequently, the
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。
Subsequently, the molding die 13 is closed with respect to the heated
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の接触面18aとテーパー面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の接触面17aとテーパー面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。
After that, by operating the
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。
Since the
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 blow-molded and swollen
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。
As described above, the
〈通電加熱装置〉
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態に係る通電加熱装置50の特徴的部分について説明する。図3は、通電加熱装置50の電極18を示す拡大断面図である。図4は、図3のIV-IV線に沿った断面図である。なお、図3及び図4では、電極18のみ示されているが、電極17も同様の構成を有している。従って、以降の説明は、電極17に対しても成り立つものとし、当該電極17についての説明を省略する。また、電極18は、金属パイプ材料14を挟むように二つの分割された部材によって構成されている。以降の説明においては、上側の電極18を電極18Aと称し、下側の電極18を電極18Bと称する。
<Energizing heating device>
Next, with reference to FIGS. 3 and 4, a characteristic portion of the
また、図中の中心線CLは、通電加熱時における金属パイプ材料14の中心線に該当する。中心線CLは、電極18A,18Bを閉じて金属パイプ材料14を挟んだときの、上述の接触面18a,18aの中心線となる。接触面18aは、通電加熱時に金属パイプ材料14の外周面14aと接触する。電極18A,18Bを閉じて金属パイプ材料14を挟んだとき、接触面18a,18aは、中心線CLを中心軸とした半円筒面を形成する。なお、電極18A,18B同士が対向する面は、接触面18a,18a以外の箇所は、金属パイプ材料14を挟んだときに互いに接触する、平面18e,18eとなる。電極18A,18Bは、中心線CLが延びる軸方向に対向する端面18c,18dを有する。端面18cは、金型13側に配置される面である。端面18dは、金型13と反対側に配置される面である。テーパー面18bは、端面18dの内周側に形成される。
Further, the center line CL in the figure corresponds to the center line of the
図3及び図4に示すように、上側の電極18Aは、電極本体部110と、変位許容部120と、を備える。電極本体部110は、導電性の電極材料で形成される部分である。電極本体部110は、電極材料を所定の形状に形成することで構成される、剛性の高い部材である。電極本体部110は、互いに分割されて別ピースとして構成された、内周部112と、外周部113と、を有する。なお、下側の電極18Bは、上側の電極18Aと上下対象な形状を有しているため、説明を省略する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
内周部112は、電極18Aの内周側の一部を構成する部材である。内周部112は、半円筒状の部材によって構成される。内周部112の内周面112aは、上述の接触面18aとして形成されている。内周部112の外周面112bは、接触面18aよりも大きい径を有すると共に、接触面105と平行をなすような半円筒状の形状を有する。内周部112の周方向における両端部の端面112eは、上述の電極18Aの平面18eの一部を構成する(図4参照)。内周部112は、中心線CLが延びる軸方向に端面112c,112dを有する。端面112cは、電極18Aの端面18cの一部を構成する。端面112dは、電極18Aの端面18dの一部を構成する。また、内周部112は、電極18Aのテーパー面18bを有する。
The inner
外周部113は、電極18Aの外周側の一部を構成する部材である。外周部113は、下端側の平面状の端面113eに対して、半円筒面である内周面113aを形成することによって構成される(図4参照)。この内周面113aは、内周部112の外周面112bと離間した状態で略平行となる。また、端面113eは、上述の電極18Aの平面18eの一部を構成する(図4参照)。外周部113は、中心線CLが延びる軸方向に端面113c,113dを有する。端面113cは、電極18Aの端面18cの一部を構成する。端面113dは、電極18Aの端面18dの一部を構成する。
The outer
変位許容部120は、金属パイプ材料14の外周面14aと接触する接触面18aの変位を許容する部分である。変位許容部120は、外周部113の内周面113aと内周部112の外周面112bとの間に形成される。これにより、外周部113は、変位許容部120の外周側に配置され、内周部112は、変位許容部120の内周側に配置されるような位置関係となる。変位許容部120は、接触面18aの外周側への変位を許容する。すなわち、接触面18aが金属パイプ材料14で押されて径方向外側へ荷重を受けたとき、変位許容部120は、当該接触面18aごと内周部112が径方向外側へ変位することを許容する。このとき、変位許容部120は、当該変位に対して内周側へ向かう反力を発生する。
The displacement
変位許容部120は、電極本体部110に比して、径方向へ変形し易い導電性部材121を有する。導電性部材121は、外周部113の内周面113aと内周部112の外周面112bとの間の空間内に、周方向に延びるように配置される。導電性部材121は、変形の前後において、外周部113と内周部112とが電気的に接続された状態を維持する。導電性部材121は、外周側において、外周部113の内周面113aに支持される。また、導電性部材121は、内周側において、内周部112で押圧された時に弾性変形を行う。従って、導電性部材121は、内周部112の外周面112bを介して接触面18aの外周側への変位を吸収すると共に、当該変位に対する反力として弾性力を発生する。ここで、導電性部材121の変形量は、例えば、電極材料に比して剛性の低い絶縁層などが微小な変形を行うときの変形量とは異なり、少なくとも金属パイプ材料14の寸法公差分の変位を吸収できる程度の変形量となる。
The displacement
導電性部材121は、例えば、マルチコンタクトによって構成されてよい。マルチコンタクトは、導電性の材料で形成された帯状の部材であって、弾性力を発生することができる形状パターンが長手方向に複数配列された部材である。マルチコンタクトの一例を図5に示す。図5(a)は、平面状に延ばした状態のマルチコンタクト130を示す斜視図であり、図5(b)は、図5(a)のVb-Vb線に沿った断面図である。図5に示すように、マルチコンタクト130は、ベース部131と、弾性部132と、を備える。ベース部131は、帯状に延びる部分である。マルチコンタクト130は、幅方向に互いに離間して対向するように一対のベース部131を有している。弾性部132は、ベース部131に接続されて当該ベース部131が延びる方向に並ぶように複数形成された部分である。弾性部132は、一対のベース部131間で幅方向に架け渡されるように設けられている。隣合う弾性部132間には、隙間133が形成される。弾性部132は、ベース部131の厚み方向において、当該ベース部131の主面131a,131bから両側へ飛び出すように、捻られている。弾性部132の縁部132aが主面131aから飛び出し、縁部132bが主面131bから飛び出している。
The
マルチコンタクト130は、変位許容部120に組み込まれたときは、半円弧を描くように、湾曲した状態で、外周部113の内周面113aと内周部112の外周面112bとの間の空間内に配置される。なお、図5では、ベース部131は平面状に延びているが、変位許容部120に組み込まれたときは、周方向に沿って帯状に延びる。また、複数の弾性部132は、変位許容部120に組み込まれたときは、周方向に並ぶように配列される。また、弾性部132の縁部132aが外周部113の内周面113aと当接し、弾性部132の縁部132bが内周部112の外周面112bと当接する。そして、マルチコンタクト130が内周部112によって外周側へ押圧されたら、弾性部132は弾性力を発生するように変形する。具体的に、弾性部132は、ベース部131に対する捩れ量が減少するように、縁部132a,132bがベース部131に近付くように変形する。このとき、弾性部132は、元の状態に復元して、元の捩れ量に戻るように弾性力を発生する。
When the multi-contact 130 is incorporated in the displacement
変位許容部120は、軸方向において、一つのマルチコンタクト130を有していてよく、複数のマルチコンタクト130を有していてもよい。また、変位許容部120は、一方の平面18eから他方の平面18eへ連続して延びるようなマルチコンタクト130を有してよいが、周方向において複数個に分割されたマルチコンタクト130を有してもよい。
The displacement
なお、導電性部材121として採用可能なマルチコンタクトの種類は特に限定されない。例えば、一対のベース部間の弾性部の形状は特に限定されない。例えば、弾性部は、ベース部の一方の主面のみから飛び出すように形成されてよい。また、弾性部は、板が捩れるような形状でなくてよく、例えば、板が屈曲、湾曲するような形状であってもよい。弾性部は、一方のベース部から他方のベース部へ向かって、山なりに湾曲又は屈曲してもよい。また、一対のベース部間で弾性部が延びるようなタイプでなくてよく、一つのベース部から軸方向における両側へ弾性部が飛び出すようなタイプでもよい。また、コイル状のマルチコンタクトを採用してもよい。
The type of multi-contact that can be used as the
図3及び図4に示すように、導電性部材121は、軸方向における両端側において、支持部材122で支持されている。支持部材122は、端面18c,18dにおいて、外周部113及び内周部112間に架け渡されるように径方向に延びる部材である。支持部材122は、周方向に互いに離間した状態で複数個設けられる。支持部材122は、導電性材料で形成されても絶縁性材料で形成されていてもどちらでもよいが、セラミックなどの絶縁性材料で形成されることが好ましい。支持部材122が絶縁性材料で形成されている場合、外周部113と内周部112との間の導電性部材121による通電状況に支持部材122の影響が及ぼされることを抑制できる。また、支持部材122は、導電性部材121の変形に追従できる程度に、変形し易い部材である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3及び図6を参照して、電極18A,18Bで金属パイプ材料14を挟むときの動作について説明する。まず、図6に示すように、電極18A,18Bを開いた状態とする。このとき、電極18Aの平面18eと電極18Bの平面18e(図4参照)とが上下方向に互いに離間するように配置される。当該状態で、電極18Aの接触面18aと電極18Bの接触面18aとの間に、金属パイプ材料14の端部を配置する。当該状態で、図3に示すように、電極18A,18Bを閉じる。金属パイプ材料14は、外周面14aの上側半分にて上側の電極18Aの接触面18aと接触し、外周面14aの下側半分にて下側の電極18Bの接触面18aと接触する。このとき、金属パイプ材料14の径が大きいときは、内周部112が接触面18aを介して金属パイプ材料14によって外周側へ相対的に押される。このとき、変位許容部120は、接触面18aの外周側への変位を許容し、外周部113が外周側へ移動するように変形する。
The operation when the
次に、本実施形態に係る通電加熱装置50の作用・効果について説明する。
Next, the operation / effect of the
通電加熱装置50において、電極18は、電極本体部110に加えて、金属パイプ材料14の外周面14aと接触する接触面18aの変位を許容する変位許容部120を備える。この変位許容部120は、電極本体部110に比して、接触面18aの径方向へ変形し易い導電性部材121を有する。例えば、寸法公差などの影響により金属パイプ材料14の外径が大きい場合、導電性部材121が接触面18aの径方向へ変形する。これにより、変位許容部120は、接触面18aの変位を許容し、金属パイプ材料14の寸法公差を吸収することができる。従って、接触面18aと金属パイプ材料14との間の良好な接触状態を維持できる。以上により、通電加熱の性能を向上できる。
In the
導電性部材121は、接触面18aの周方向に沿って帯状に延びるベース部131、ベース部131に接続されて周方向に並ぶように複数形成された弾性部132を備え、弾性部132は、径方向へ押圧されることで、当該径方向に対して弾性力を発生させる。接触面18aが大きな外径の金属パイプ材料14と接触するとき、導電性部材121の弾性部132が径方向へ押圧される。このとき、導電性部材121は、金属パイプ材料14は、金属パイプ材料14の寸法公差を吸収しながら、弾性力を発生することで、接触面18aを金属パイプ材料14に押し付けることができる。これにより、接触面18aと金属パイプ材料14との良好な接触状態を維持できる。
The
電極本体部110は、変位許容部120の外周側に配置される外周部113と、変位許容部120の内周側に配置されて、接触面18aが形成された内周部112と、を有する。この場合、電極本体部110である内周部112が金属パイプ材料14と接触する。これにより、変形しやすい導電性部材121が金属パイプ材料14と接触する場合に比して、接触面18aと金属パイプ材料14との接触状態を良好なものとすることができる。
The electrode
電極18は、金属パイプ材料14を挟むように二つの分割された部材によって構成されている。この場合、分割された電極18A,18Bで金属パイプ材料14を挟むことで、接触面を金属パイプ材料14に接触させることができる。
The
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment.
上述の実施形態では、電極が上下方向に二つに分割されていたが、周方向における電極の分割数は特に限定されない。例えば、電極が周方向に三つ以上分割されていてもよい。また、電極は、周方向において分割されていなくともよい。例えば、図7に示す構成を採用してもよい。この電極218は、上述のように上下に周方向において全周にわたって一体的に形成されている。電極218は、金属パイプ材料14を当該金属パイプ材料14の軸方向から挿入可能な挿入部240を有する。電極218は、図3に示す電極18Aと電極18Bとを平面18e,18eにて互いに固定した構成を有する。従って、電極218は、リング状の内周部212と、リング状の変位許容部220と、円形の貫通孔を有する外周部213と、を備える。電極本体部210は、内周部212と外周部213を有する。変位許容部220は、環状の導電性部材221を有する。挿入部240は、リング状の内周部212の内周側の接触面218aによって構成される。金属パイプ材料14の端部は、図7(a)に示すように挿入部240に対して軸合わせが行われ、その後、図7(b)に示すように、挿入部240に挿入される。このような電極218は、図1に示す成形装置10に組み込まれてもよいが、成形装置10の外部に設けられた加熱装置に適用されてもよい。例えば、電極218がアームなどで支持されて、金属パイプ材料14の端部に対して近付いてゆき、当該端部を挿入部240に挿入させてよい。
In the above-described embodiment, the electrode is divided into two in the vertical direction, but the number of divided electrodes in the circumferential direction is not particularly limited. For example, the electrodes may be divided into three or more in the circumferential direction. Further, the electrodes do not have to be divided in the circumferential direction. For example, the configuration shown in FIG. 7 may be adopted. As described above, the
以上のように、電極218は、周方向において全周にわたって一体的に形成され、金属パイプ材料14を当該金属パイプ材料14の軸方向から挿入可能な挿入部240を有する。この場合、挿入部240に金属パイプ材料14を挿入することにより、接触面218aを金属パイプ材料に接触させることができる。
As described above, the
また、変位許容部の導電性部材が直接金属パイプ材料14の外周面14aと接触してもよい。図8に示すように、電極318は、電極本体部310の内周面に変位許容部320を有する。変位許容部320の導電性部材321は、金属パイプ材料14の外周面14aと直接接触する。なお、導電性部材321の軸方向の両端部は、電極318に組み込まれた絶縁部330によって支持されてよい。この電極318は、周方向に一体となっていても、分割されていてもよい。
Further, the conductive member of the displacement allowable portion may be in direct contact with the outer
また、導電性部材は、導電性を有する部材で構成され、且つ、接触面18aの変位を許容できるような部材であれば、マルチコンタクト以外の部材が採用されてもよい。例えば、変位許容部は、径方向に複数の導電性の板材を積層することによって構成されてよい。図9に示す電極318は、変位許容部320を構成する部材として導電性部材321が採用されている。導電性部材321は、半円筒状に湾曲した導電性の板材321aを積層することによって構成される。導電性部材321は、いわゆるコーペル(シャント)と称される部材である。導電性部材321を構成する板材321aは、半円筒状に湾曲した部分と、当該部分の両端から平板状に延びる部分と、を有する。また、平板状の部分は、接続部材321bによって、他の板材321aと電気的に接続されている。板材321a同士の間には僅かな隙間が形成されているため、導電性部材321は、径方向に弾性変形することができる。図9に示す導電性部材321は、最も内周側の板材321aの内周面を接触面として、金属パイプ材料14と接触する。または、図10に示す電極418のように、導電性部材321は、外周部113と内周部112との間に配置されてもよい。
Further, the conductive member may be a member other than the multi-contact as long as it is composed of a member having conductivity and can tolerate the displacement of the
導電性部材として、上述のようなマルチコンタクトやコーペルに代えて、銅線を編み込んで形成された平編銅銭を採用してもよい。 As the conductive member, a flat knitted copper coin formed by knitting a copper wire may be adopted instead of the above-mentioned multi-contact or corpel.
なお、上述の実施形態では、流体供給部として気体供給機構が採用されていたが、流体は気体に限定されず、液体を供給してもよい。 In the above-described embodiment, the gas supply mechanism is adopted as the fluid supply unit, but the fluid is not limited to the gas, and a liquid may be supplied.
10…成形装置、14…金属パイプ材料、18,218,318,418…電極、18a…接触面、50…通電加熱装置、110,310…電極本体部、112,212…内周部、113,213…外周部、120,220,320…変位許容部、121,321…導電性部材、130…マルチコンタクト、131…ベース部、132…弾性部、240…挿入部、321a…板材。 10 ... Molding device, 14 ... Metal pipe material, 18,218,318,418 ... Electrode, 18a ... Contact surface, 50 ... Energizing heating device, 110,310 ... Electrode body, 112,212 ... Inner circumference, 113, 213 ... outer peripheral portion, 120, 220, 320 ... displacement allowable portion, 121, 321 ... conductive member, 130 ... multi-contact, 131 ... base portion, 132 ... elastic portion, 240 ... insertion portion, 321a ... plate material.
Claims (6)
前記電極は、
電極材料で形成される電極本体部と、
前記金属パイプ材料の外周面と接触する接触面の変位を許容する変位許容部と、を備え、
前記変位許容部は、前記電極本体部に比して、前記接触面の径方向へ変形し易い導電性部材を有する、通電加熱装置。 An energizing heating device that energizes and heats the metal pipe by bringing an electrode into contact with the metal pipe material.
The electrode is
The electrode body formed of the electrode material and the electrode body
A displacement permissible portion that allows displacement of the contact surface in contact with the outer peripheral surface of the metal pipe material is provided.
The displacement allowable portion is an energization heating device having a conductive member that is more easily deformed in the radial direction of the contact surface than the electrode main body portion.
前記弾性部は、前記径方向へ押圧されることで、当該径方向に対して弾性力を発生させる、請求項1に記載の通電加熱装置。 The conductive member includes a base portion extending in a band shape along the circumferential direction of the contact surface, and a plurality of elastic portions connected to the base portion and formed so as to line up in the circumferential direction.
The energization heating device according to claim 1, wherein the elastic portion is pressed in the radial direction to generate an elastic force in the radial direction.
前記変位許容部の外周側に配置される外周部と、
前記変位許容部の内周側に配置されて、前記接触面が形成された内周部と、を有する、請求項1または2に記載の通電加熱装置。 The electrode body is
The outer peripheral portion arranged on the outer peripheral side of the displacement allowable portion and the outer peripheral portion
The energization heating device according to claim 1 or 2, further comprising an inner peripheral portion formed on the inner peripheral side of the displacement allowable portion and having the contact surface formed therein.
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