(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の金型間に複数枚の超塑性金属板をその周縁部が上下の金型の周縁部に挟まれるように積層して挟持し、上下の金型の端縁側から超塑性金属板間に加圧気体導入管の先端部を挿入し、その加圧気体導入管を介して超塑性金属板間へ加圧気体を導入して超塑性金属板をブロー成形するようにした超塑性成形装置において、
前記加圧気体導入管の先端部に、金型外方から金型内方へ向う方向に沿って径が拡大する外径拡大部が形成され、かつ上下の金型の周縁部には、加圧気体導入管における外径拡大部よりも金型外方寄りの基管部分を、間に超塑性金属板を介在させた状態で挟む凹部が形成され、その凹部における金型内方側の端縁により加圧気体導入管が金型外方へ向けて移動することを阻止するように構成したことを特徴とする、超塑性成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超塑性成形装置において、
前記加圧気体導入管を金型内方から外方へ向って付勢するための付勢手段を備えていることを特徴とする、超塑性成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超塑性成形装置において、
前記加圧気体導入管における金型外側の部分にフランジ部が形成され、また下金型には前記加圧気体導入管を受けるための固定基台が下金型から突出するように形成され、その固定基台には、加圧気体導入管におけるフランジ部よりも金型寄りの部位が上方から遊嵌される凹部を有する突壁部が形成され、さらに前記加圧気体導入管のフランジ部と固定基台の突壁部との間には、金型側の面と金型に対し反対側の面とのうち少なくとも一方の側の面を楔傾斜面としかつ自重により下降可能とした楔形梁体が、加圧気体導入管を跨ぐように上方から挿入され、かつ前記フランジ部と突壁部とのうち少なくとも一方には、前記楔形梁体の楔傾斜面に沿ってその楔傾斜面に接する受け用傾斜面が形成されており、これらのフランジ部、固定基台および楔形梁体によって前記付勢手段が構成されていることを特徴とする、超塑性成形装置。
【請求項４】
上下の金型間に複数枚の超塑性金属板をその周縁部が上下の金型の周縁部に挟まれるように積層して挟持し、上下の金型の端縁側から超塑性金属板間に加圧気体導入管の先端部を挿入し、その加圧気体導入管を介して超塑性金属板間へ加圧気体を導入して超塑性金属板をブロー成形するようにした超塑性成形装置において、
前記加圧気体導入管における金型周縁部に挟まれる部分に外径拡大部が形成され、また上下の金型の周縁部には、中間に超塑性金属板を介在させた状態で前記外径拡大部が嵌入される凹窪部が形成されていることを特徴とする、超塑性成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は特定の高温度域で超塑性を示す各種の金属板（超塑性金属板）を超塑性成形するための装置に関し、特に複数枚の超塑性金属板を積層してその超塑性金属板間に気体圧力を加えて各超塑性金属板をブロー成形させるための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば２５０〜３５０℃程度あるいは３５０〜５５０℃程度の所定の高温域（超塑性温度域）において著しく大きい伸びを示す超塑性金属材料が種々開発されており、複雑な形状の成形品や変形量の大きい成形品、例えば航空機部品や自動車部品、精密機器などに適用されつつある。このような超塑性金属材料としては、アルミニウム合金系として例えばＡｌ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金などが知られ、そのほかチタン合金系の材料、ステンレス鋼系の材料なども知られている。
【０００３】
ところで超塑性金属板を用いて実際に超塑性温度域で成形するための代表的な方法としては、加圧気体の圧力を利用してブロー成形する方法がある。このようなブロー成形により超塑性金属板を超塑性成形するための具体的な方法としては、上金型と下金型との間に１枚の超塑性金属板を挟んで超塑性温度域に加熱保持した状態で一方の金型の内面と超塑性金属板との間の空間（キャビティ）に不活性ガスなどの加圧気体を導入し、その圧力により超塑性金属板を他方の金型の内面へ向けて変形させる方法が一般的であったが、最近では上金型と下金型との間に２枚の超塑性金属板を積層して挟持した状態で超塑性温度域に保持し、その２枚の超塑性金属板間に加圧気体を導入して、２枚の超塑性金属板を同時にブロー成形させる方法が、例えば特開平７−１０５０号において提案されている。このような方法においては、２枚の超塑性金属板を同時にブロー成形することにより、成形工程の生産性を向上させることができるばかりでなく、２枚の積層金属板間に中空部を有する成形部品を簡単な工程で製造できるなどの利点がある。
【０００４】
ところで上述のように積層された２枚の超塑性金属板を同時にブロー成形する方法では、その積層された超塑性金属板の間に加圧気体を導入しなければならないが、加圧気体導入のための具体的手段としては、前述の特開平７−１０５０号の提案では図８に示されている構造と図９に示される構造との２種の構造が開示されている。これらの加圧気体導入のための構造について次に説明する。
【０００５】
図８において、上金型１Ａおよび下金型１Ｂとの間には２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂが積層された状態で挟持されている。そして上金型１Ａの周縁部下面および下金型１Ｂの周縁部上面の所定の位置には、上金型１Ａ、下金型１Ｂによって区画されるキャビティ７に通じる挿入溝８が形成されており、この挿入溝８の部分において外部から加圧気体導入管（プラグ）９が２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂ間に差し込まれている。そして加圧気体導入管９の後方部分（上金型１Ａ、下金型１Ｂよりも外側の部分）には外周方向へ突出する鍔１１が形成されており、一方下金型１Ｂの外面側にはブラケット１３が突設されており、このブラケット１３には加圧気体導入管９の鍔部１１の端縁部に係合する段差部１３Ａが形成されている。
【０００６】
このような図８に示される構造では、加圧気体導入管９を介して超塑性金属板３Ａ，３Ｂ間に加圧気体を吹込んで、その圧力により超塑性金属板３Ａ，３Ｂを図８中の鎖線で示すように変形させるのであるが、この際、加圧気体導入時の反力が加圧気体導入管９に加わり、その加圧気体導入管９が上金型１Ａ、下金型１Ｂから抜け出て外部へ飛び出すおそれがある。そこで図８に示す装置では、ブラケット１３の段差部１３Ａによって加圧気体導入管９の鍔部１１を受けて、加圧気体導入管９が上述の反力により抜け出ることを防止している。
【０００７】
一方図９に示される構造においては、２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂのうち、例えば上面側に位置する超塑性金属板３Ａの周縁部板面に貫通孔１７を形成しておき、また上金型１Ａの内部には前記貫通孔１７に対応する位置に加圧気体導入路１９を貫通形成しておき、さらに上金型１Ａと下金型１Ｂの周縁部間の所定位置（前記貫通孔１７、加圧気体導入路１９に対応する位置）に凹窪部１５Ａ，１５Ｂを形成しておく。そして上金型１Ａと下金型１Ｂとの間に２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂを積層して挟持させるにあたり、前記凹窪部１５Ａ，１５Ｂに対応する位置にコマ状部材２１を挟み込む。このコマ状部材２１は上側の超塑性金属板３Ａの貫通孔１７に対応する部分から上金型１Ａ、下金型１Ｂ内側のキャビティ７の側へ向けて開口する連通路２３を形成したものである。
【０００８】
このような図９に示される構造においては、上金型１Ａの内部に形成された加圧気体導入路１９、上側の超塑性金属板３Ａに形成された貫通孔１７、コマ状部材２１の連通路２３を介して加圧気体を２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂ間に吹込み、その圧力によってキャビティ７内で２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂをブロー成形させることができる。ここで、コマ状部材２１には加圧気体導入時の反力が加わるが、超塑性金属板３Ａ，３Ｂを上金型１Ａ、下金型１Ｂ間に挟持させるにあたっては、上金型１Ａ、下金型１Ｂ間の型締め力により超塑性金属板３Ａ，３Ｂはコマ状部材２１の部分でそのコマ状部材２１および凹窪部１５Ａ，１５Ｂに沿って湾曲状に窪み変形するから、前述の反力によってはコマ状部材２１が外側へ抜け出てしまうことはない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超塑性ブロー成形装置における加圧気体導入構造では次のような問題があった。
【００１０】
先ず図８に示される構造では、加圧気体導入管９の鍔部１１をブラケット１３の段差部１３Ａが受けることによって、加圧気体導入時の反力により加圧気体導入管９が抜け出ようとすることを防止しており、確かにこのような構造であれば加圧気体導入時の反力による外部への加圧気体導入管９の飛び出しの防止は可能であるが、実際の超塑性ブロー成形時には、加圧気体導入管９の鍔部とブラケット１３の段差部１３Ａとの係合が外れて加圧気体導入管９が金型外部へ抜け出てしまうことがあり、また加圧気体導入管９が金型外部へ飛び出さないまでも、抜け出る方向へ移動して加圧気体導入管９とこれを挟む上下の超塑性金属板３Ａ，３Ｂとの間に隙間が生じて、その部分でキャビティ７内の圧力が漏れてしまって、超塑性金属板３Ａ，３Ｂを確実に成形させ得なくなる事態が生じるおそれがある。
【００１１】
すなわち、既に述べたように超塑性成形は、２５０〜３５０℃程度あるいは３５０〜５５０℃程度の高温の超塑性温度域で行なう必要があり、このような高温では金型１Ａ，１Ｂが熱膨張し、また下金型１Ｂに一体化されているブラケット１３も熱膨張するが、加圧気体導入管９は、内側を通常は室温の加圧気体が流れているためほとんど熱膨張せず、その結果加圧気体導入管９の鍔部１１とブラケット１３の段差部１３Ａとの間に隙間が生じ、加圧気体導入管９がキャビティ７内への導入気体の反力によって外部へ抜け出る方向へ移動することになる。そしてこのようにして加圧気体導入管９が若干でも移動すれば、加圧気体導入管９とこれを上下に挟んでいる超塑性金属板３Ａ，３Ｂとの間に隙間が生じ、その隙間からキャビティ７内に導入した加圧気体が漏れてしまう。またこのとき加圧気体導入管９と上下の超塑性金属板３Ａ，３Ｂとの間の隙間から外部へ漏れる加圧気体は、加圧気体導入管９の先端のノズルから吹込んだばかりの未だ温度上昇していない低温のものであることが多く、その低温の漏洩気体により隙間の部分で超塑性金属板３Ａ，３Ｂが冷却されて収縮し、その結果隙間がより一層拡大して加圧気体導入管９が抜け出やすくなり、最悪の場合は加圧気体導入管９が外れてしまうことがある。また加圧気体導入管９が外れないまでも、前述のような加圧気体導入管９と超塑性金属板３Ａ，３Ｂとの間の隙間の拡大により、その隙間を通って漏洩する気体が多くなり、キャビティ７内に有効な加圧力が加えられなくなって、成形が困難となってしまうことがある。
【００１２】
一方図９に示される従来構造では、加圧気体導入時の反力はコマ状部材２１に加わるが、このコマ状部材２１は上下の金型１Ａ，１Ｂの凹窪部１５Ａ，１５Ｂによって形成される超塑性金属板３Ａ，３Ｂの窪み部分に配置されているため、コマ状部材２１が外部へ抜け出したり、そのコマ状部材２１と超塑性金属板３Ａ，３Ｂとの間の隙間から外部へ加圧気体が漏洩したりしてしまったりするおそれは少ない。しかしながら図９に示す構造の場合、超塑性金属板３Ａに予め貫通孔１７を形成しておかなければならず、しかもその貫通孔１７は、上金型１Ａの加圧気体導入路１９の開口位置に正確に対応させるように位置決めしなければならず、そのため貫通孔１７の形成にかなりの手間と時間を要するのが実情である。さらに、ブロー成形作業の開始に先立っては、コマ状部材２１を、上金型１Ａ、下金型１Ｂの凹窪部１５Ａ，１５Ｂに正確に対応する位置に正しい姿勢で配置しなければならないが、このようにコマ状部材２１を正確な位置に正しい姿勢で配置することは、実際の作業では極めて困難である。すなわち、ブロー成形の準備作業としては、先ず下金型１Ｂの上に一方の超塑性金属板３Ｂを載置し、次いでコマ状部材２１を一方の超塑性金属板３Ｂの上の所定の位置（下金型１Ｂの凹窪部１５Ｂに対応する位置）に載置し、その後他方の超塑性金属板３Ａを載置して型締めを行ない、これによって中間にコマ状部材２１を挟んだ状態で２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂを上下の金型１Ａ，１Ｂ間に挟持させることになるが、下側の超塑性金属板３Ｂ上にコマ状部材２１を載置する段階では、下金型１Ｂの凹窪部１５Ｂは超塑性金属板３Ｂによって隠されているため、その凹窪部１５Ｂの位置を目視により確認することができず、そのためコマ状部材２１の正確な位置決めは極めて困難であった。しかも前述のような準備作業は、一般にブロー成形のための高温度域に予め金型を予熱した状態の高温雰囲気で行なう必要があり、このような高温雰囲気中でコマ状部材を正しい姿勢で正確な位置に配置することは極めて困難と言わざるを得ず、時間と手間を要し、生産性を阻害する大きな原因となる。したがって前述のようなコマ状部材を用いる方式は、実操業には適用し難い、と言わざるを得ない。
【００１３】
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、上述の諸問題を解決し得る加圧気体導入構造を備えたブロー成形用の超塑性成形装置を提供することを目的とするものである。すなわちこの発明の超塑性成形装置は、従来の図８に示される加圧気体導入構造に準じて、積層させた超塑性金属板間にその端縁側から加圧気体導入管のノズル部を挟み込む構造としながらも、加圧気体導入管が抜け出る方向へ移動することを確実に防止し、これにより加圧気体導入管が金型外部へ外れてしまったり、加圧気体導入管とそれを挟む超塑性金属板との間に隙間が生じて加圧気体が漏洩して、成形が困難となってしまうような事態が発生することを確実に防止することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述のような課題を解決するため、この発明は、基本的には、上下の金型間に複数枚の超塑性金属板をその周縁部が上下の金型の周縁部に挟まれるように積層して挟持し、上下の金型の端縁側から超塑性金属板間に加圧気体導入管の先端部を挿入し、その加圧気体導入管を介して超塑性金属板間へ加圧気体を導入して超塑性金属板をブロー成形するようにした超塑性成形装置において、前記加圧気体導入管の先端部に、金型外方から金型内方へ向う方向に沿って径が拡大する外径拡大部が形成され、かつ上下の金型の周縁部には、加圧気体導入管における外径拡大部よりも金型外方寄りの基管部分を、間に超塑性金属板を介在させた状態で挟む凹部が形成され、その凹部における金型内方側の端縁により加圧気体導入管が金型外方へ向けて移動することを阻止するように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
このような超塑性成形装置においては、上下の金型の周縁部に形成された凹部の金型内方側の端縁によって加圧気体導入管が金型外方へ向けて移動することが阻止される。すなわち、加圧気体導入管に対して金型外方への力が加わっても、その加圧気体導入管の先端部の外径拡大部における金型外方側の外面が超塑性金属板を介して間接的に前記凹部の端縁に接し、この凹部端縁によって加圧気体導入管の移動が阻止される。したがって加圧気体導入管を介して超塑性金属板間へ加圧気体を吹込む際の反力が加圧気体導入管に加わっても、加圧気体導入管が上下の金型間から抜け出たり、また抜け出ないまでも、加圧気体導入管の移動に起因してその加圧気体導入管とそれを挟む上下の超塑性金属板との間に隙間が生じることを防止でき、ひいては加圧気体がその隙間から漏洩することを防止できる。ここで、加圧気体導入管の移動は、上下の金型の周縁部間で阻止しているため、上下の金型の熱膨張による変位の影響を受けることなく、加圧気体導入管の移動を確実に阻止することができる。
【００１６】
また請求項２の発明は、請求項１に記載の超塑性成形装置において、前記加圧気体導入管を金型内方から外方へ向って付勢するための付勢手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
このように請求項２の発明の超塑性成形装置においては、加圧気体導入管が金型内方から金型外方へ向って付勢されるため、加圧気体導入管の先端部の外径拡大部の金型外方の外面を常時強制的に金型周縁部の凹部端縁へ押し当てる（但し中間に超塑性金属板を介在させて）ことになり、そのため加圧気体導入管の位置が常に定位置に固定・維持されるから、金型外方への加圧気体導入管の移動をより確実に防止することができる。
【００１８】
さらに請求項３の発明は、請求項１に記載の超塑性成形装置において、前記加圧気体導入管における金型外側の部分にフランジ部が形成され、また下金型には前記加圧気体導入管を受けるための固定基台が下金型から突出するように形成され、その固定基台には、加圧気体導入管におけるフランジ部よりも金型寄りの部位が上方から遊嵌される凹部を有する突壁部が形成され、さらに前記加圧気体導入管のフランジ部と固定基台の突壁部との間には、金型側の面と金型に対し反対側の面とのうち少なくとも一方の側の面を楔傾斜面としかつ自重により下降可能とした楔形梁体が、加圧気体導入管を跨ぐように上方から挿入され、かつ前記フランジ部と突壁部とのうち少なくとも一方には、前記楔形梁体の楔傾斜面に沿ってその楔傾斜面に接する受け用傾斜面が形成されており、これらのフランジ部、固定基台および楔形梁体によって前記付勢手段が構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような請求項３の発明の超塑性成形装置においては、加圧気体導入管のフランジ部と固定基台の突壁部との間に上方から挿入された楔形梁体が、その自重により加圧気体導入管に対して金型外方への付勢力を与える。すなわち、楔形梁体には、金型側の面（以下これを前面と記す）と金型に対し反対側の面（以下これを後面と記す）とのうち少なくとも一方の面が楔傾斜面とされており、また加圧気体導入管のフランジ部と突壁部とのうち少なくとも一方には楔形梁体の楔傾斜面に沿ってその楔傾斜面に接する受け用傾斜面が形成されており、楔形梁体の前面側、後面側のいずれに楔傾斜面が形成されている場合も、楔形梁体の自重によって加圧気体導入管に金型外方へ付勢する力を与えることができる。例えば楔形梁体における後面に楔傾斜面が形成されて、それに対応して加圧気体導入管のフランジ部に受け用傾斜面が形成されている場合には、楔形梁体の自重による下方への力が楔傾斜面とそれに接する受け用傾斜面により、フランジ部を金型外方へ押す力、すなわち加圧気体導入管を金型外方へ押す付勢力に変換される。また例えば楔形梁体における前面に楔傾斜面が形成されて、それに対応して固定基台の突壁部に受け用傾斜面が形成されている場合には、楔形梁体の自重による下方への力が、楔傾斜面とそれに接する受け用傾斜面により、固定基台の突壁部を金型側へ押す力に変換されるが、突壁部は固定されているため、その反力が楔形梁体に金型外方へ押す力として加わり、その楔形梁体を介して加圧気体導入管のフランジ部が金型外方へ押され、ひいては加圧気体導入管自体が金型外方へ付勢されることになる。もちろん後述するように、楔形梁体の前後両面に楔傾斜面を形成しておいても良く、その場合には上述の両方の力が同時に作用し、一層確実かつ安定して楔形梁体を後方へ付勢することができる。
【００２０】
ここで、上下の金型と、下金型から突出する固定基台は、超塑性成形のための高温の超塑性温度域で熱膨張するが、楔形梁体はその自重によって前述のように加圧気体導入管に対し常に後方へ押す力すなわち金型から離隔させる方向の力を付与しているから、熱膨張により固定基台の突壁部の位置が変位しても、楔形梁体の自重により前述の方向への付勢力が保たれる。したがって熱膨張による変位の影響を受けずに、加圧気体導入管を常時金型外方へ付勢し、その加圧気体導入管の先端部の外径拡大部を、間に超塑性金属板を介在させた状態で金型周縁部の凹部の端縁に押し付けることができるのである。
【００２１】
ここで、請求項３に記載の超塑性成形装置においては、次のような構成とすることが望ましい。すなわち、前記楔形梁体の金型側の面と金型に対し反対側の面との両面に楔傾斜面を形成し、かつ加圧気体導入管のフランジ部に、楔形梁体における金型に対し反対側の楔傾斜面に沿う受け用傾斜面を形成するとともに固定基台の突壁部にも楔形梁体の金型側の楔傾斜面に沿う受け用傾斜面を形成する。このような構成とすれば、楔形梁体の自重による力が、楔形梁体の後面側の楔傾斜面とそれに接する加圧気体導入管のフランジ部の受け用傾斜面との間、および楔形梁体の前面側の楔傾斜面とそれに接する固定基台の突壁部の受け用傾斜面との間のいずれの間においても、加圧気体導入管を金型外方へ付勢する力に有効に変換されるため、加圧気体導入管を、より確実かつ安定して定位置に保持することができる。
【００２２】
さらに上述のように楔形梁体を用いる場合、その楔形梁体は、上金型の側縁部分に上下方向に移動可能に支持することが望ましい。このようにすれば、楔形梁体は上金型に支持されているから、ブロー成形の開始のための準備作業時において型締めのために上金型を降下させるに伴なって楔形梁体を所要の位置（加圧気体導入管を跨ぐ位置）に容易にセットすることができ、またブロー成形終了後の型開きのために上金型を上昇させるに伴なって楔形梁体を加圧気体導入管から上方へ外すことができる。したがって楔形梁体のセット、取外しの作業が容易となる。
【００２３】
一方請求項４の発明は、上下の金型間に複数枚の超塑性金属板をその周縁部が上下の金型の周縁部に挟まれるように積層して挟持し、上下の金型の端縁側から超塑性金属板間に加圧気体導入管の先端部を挿入し、その加圧気体導入管を介して超塑性金属板間へ加圧気体を導入して超塑性金属板をブロー成形するようにした超塑性成形装置において、前記加圧気体導入管における金型周縁部に挟まれる部分に外径拡大部が形成され、また上下の金型の周縁部には、中間に超塑性金属板を介在させた状態で前記外径拡大部が嵌入される凹窪部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
このような請求項４の発明の超塑性成形装置においては、上下の金型の周縁部に形成された凹窪部内に、間に超塑性金属板を挟んで加圧気体導入管の外径拡大部が嵌入されて、その凹窪部によって加圧気体導入管が前後方向（金型内方へ向う方向および外方へ向う方向）に移動することが阻止される。したがって請求項１の超塑性成形装置の場合と同様に、加圧気体導入時にその反力により加圧気体導入管が金型外方へ抜け出る方向へ移動することが防止される。また加圧気体導入管は金型周縁部の位置でその移動が阻止されるため、金型の熱膨張による変位の影響を受けて移動してしまうこともない。
【００２５】
なお以上のところにおいて、前記加圧気体導入管は、水平な支軸を中心として傾動可能となるように下金型の端縁側に取付けることが望ましい。このような構成とすれば、加圧気体導入管が下金型の端縁側に支持されていてしかも傾動可能であるため、ブロー成形の開始のための準備作業時においては下金型上に下側の超塑性金属板を載置した段階で加圧気体導入管を傾動させるだけで容易に所定の位置に加圧気体導入管をセットすることができ、加圧気体導入管の位置決めを簡単に行なうことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
【００２７】
【実施例】
図１〜図４にはこの発明の一実施例の膨張成形装置の要部、すなわち加圧気体導入部分を示す。
【００２８】
図１〜図４において、上金型１Ａ、下金型１Ｂは超塑性金属板３Ａ，３Ｂを間に挟んでこれをブロー成形するためのキャビティ７を形成したものである。また下金型１Ｂの周縁部の上面には幅広な一条のビード部３１Ｂが一体に形成されており、また上金型１Ａの下面には、下金型１Ｂのビード部３１Ｂに対応する細い２条のビード部３１Ａ，３１Ａ′が一体に形成されている。これらのビード部３１Ａ，３１Ａ′；３１Ｂは超塑性金属板３Ａ，３Ｂの周縁部分を気密にシールして、キャビティ７を密閉するためのものである。
【００２９】
以上の構成は従来の一般的な超塑性ブロー成形用金型と同様であるが、さらにこの発明の実施例の超塑性成形装置では、次のように構成されている。
【００３０】
すなわち、上金型１Ａの周縁部の一部の下面および下金型１Ｂの周縁部の一部の上面には、後に詳細に説明する加圧気体導入管３３を挿入するための凹部３８Ａ，３８Ｂが形成されている。なおこれらの凹部３８Ａ，３８Ｂは、前述のビード部３１Ａ，３１Ａ′；３１Ｂの部分のみに形成したものでも、また金型本体部分まで凹状に切欠いて形成したものであっても良い。加圧気体導入管３３は、内側に加圧気体導入路３４が形成されるとともに、金型１Ａ，１Ｂの内側へ開口するノズル部３７が先端に形成されたものであり、その加圧気体導入管３３の長さ方向の中間部には、外周方向へ突出するフランジ部３５が形成されて、このフランジ部３５により加圧気体導入管３３はフランジ部３５よりも前方（金型寄り）の部分（前方部分）３３Ａと、フランジ部３５よりも後方（外側）の部分（後方部分）３３Ｂとに区分されている。そして加圧気体導入管３３の前方部分３３Ａの先端部分には後方から前方へ向けて、すなわち金型外方から内方へ向けて外径が拡大する外径拡大部３６が形成され、一方後方部分３３Ｂの後端にはジョイント３９を介して可撓性を有する加圧気体供給配管４１が接続されている。前記外径拡大部３６は、要はそれより金型外方の基管部分の径に対し、金型外方側から内方側へ向けて径が拡大する傾斜面３６Ａを有していれば良く、その具体的形状は、球体状、楕円体状あるいは円錐体状など、種々の形状とすることができる。
【００３１】
前記フランジ部３５は、加圧気体導入管３３に対する横断方向（長さ方向に対し直交する面）に沿って延びている長板状をなすように形成されており、かつそのフランジ部３５の前面（金型に近い側の面）は、第１の受け用傾斜面４３Ａとされている。このフランジ部３５の第１の受け用傾斜面４３Ａは、下方に向って金型１Ａ，１Ｂに近接する方向に傾斜する面とされている。
【００３２】
さらに下金型１Ｂには、前記加圧気体導入管３３が挿入される側の端縁から外方へ突出する固定基台４５が設けられている。この固定基台４５は、下金型１Ｂと連続一体に形成しても、あるいは別部材を下金型１Ｂに固定した構成としても良い。固定基台４５には、下金型１Ｂの近くの位置で上方へ隆起する第１の突壁部４５Ａと、水平方向突出端の部分で上方へ隆起する第２の突壁部４５Ｂとが一体に形成されており、第１の突壁部４５Ａの上部には、加圧気体導入管３３の前方部分３３Ａが上方から遊嵌される溝状の凹部４５Ｃが上方へ開口するように形成されており、また第２の突壁部４５Ｂの上部には、加圧気体導入管３３の後方部分３３Ｂにおける後端寄りの部分が上方から遊嵌される溝状の凹部４５Ｄが上方へ開口するように形成されている。そして前記第１の突壁部４５Ａの後面（金型１Ａ，１Ｂに対し反対側の面）は、第２の受け用傾斜面４３Ｂとされている。この第２の受け用傾斜面４３Ｂは、下方に向って金型１Ａ，１Ｂから離隔する方向へ傾斜する面とされている。そしてまた固体基台４５における第１の突壁部４５Ａと第２の突壁部４５Ｂとの間の上面には、後述する楔形梁体５５の下端部が充分な遊びをもって挿入される挿入溝４７が形成されている。
【００３３】
一方上金型１Ａには、加圧気体導入管３３が挿入される側の端縁から外方へ突出する平行一対の支持アーム５３Ａ，５３Ｂが形成されており、これらの支持アーム５３Ａ，５３Ｂの先端部近くには、上下に貫通する案内孔５４Ａ，５４Ｂが形成されている。これらの支持アーム５３Ａ，５３Ｂには、次に述べるように楔形梁体５５が上下方向に移動自在に取付けられている。
【００３４】
すなわち、楔形梁体５５は、全体として、固定基台４５の挿入溝４７と平行に伸びる長い梁状に作られるとともに、その長さ方向に対し直交する断面が楔形をなすように、前面（金型１Ａ，１Ｂに近い側の面）および後面（金型１Ａ，１Ｂに対し反対側の面）がそれぞれ楔傾斜面５７Ａ，５７Ｂとされている。そして楔形梁体５５の前面側の楔傾斜面５７Ａは固定基台４５の第１の突壁部４５Ａの受け用傾斜面４３Ｂと平行な傾斜が与えられており、また後面側の楔傾斜面５７Ｂは加圧気体導入管３３のフランジ部３５の受け用傾斜面４３Ａと平行な傾斜が与えられている。そしてこの楔形梁体５５の中央部下側には、加圧気体導入管３３の前方部分３３Ａを跨ぐ切欠凹部５５Ａが形成され、その切欠凹部５５Ａの両脇側には、前述の支持アーム５３Ａ，５３Ｂが遊びをもって挿入される水平貫通孔５５Ｂ，５５Ｃが形成されている。さらに水平貫通孔５５Ｂ，５５Ｃの部分には、これを上下に突き通るように上面側からネジピン５８Ａ，５８Ｂが挿着されて、このネジピン５８Ａ，５８Ｂが前記支持アーム５３Ａ，５３Ｂの案内孔５４Ａ，５４Ｂ内に遊びをもって挿入されている。したがって楔形梁体５５は、水平方向への若干の移動が許容された状態でネジピン５８Ａ，５８Ｂにより案内されて上下に移動自在となるように支持アーム５３Ａ，５３Ｂに取付けられていることになる。換言すれば、楔形梁体５５は、その自重によって下降し得るように支持アーム５３Ａ，５３Ｂに取付けられており、しかもその下降時には水平方向（特に金型１Ａ，１Ｂに接近・離隔する方向）への若干の移動が許容されることになる。
【００３５】
次に図１〜図４に示される実施例の超塑性成形装置の機能について説明する。
【００３６】
２枚の超塑性金属板３Ａ，３Ｂおよび加圧気体導入管３３を金型１Ａ，１Ｂ間にセットして超塑性ブロー成形を行なうにあたっては、上金型１Ａ，下金型１Ｂ間を開放させた状態（一般には上金型１Ａを上昇させた状態）で、下金型１Ｂ上に下側の超塑性金属板３Ｂを載置する。この状態で加圧気体導入管３３をその外径拡大部３６が下金型１Ｂの周縁部の凹部３８Ｂよりも内側に位置するように、また前方部分３３Ａが第１の突壁部４５Ａの凹部４５Ｃに挿入されかつ後方部分３３Ｂが第２の突壁部４５Ｂの凹部４５Ｄに挿入されるようにセットする。次いで加圧気体導入管３３を挟み込むように上側の超塑性金属板３Ａを下側の超塑性金属板３Ｂ上に載置した後、上金型１Ａを下降させて上金型１Ａ、下金型１Ｂ間を閉じ、型締めを行なう。このとき、加圧気体導入管３３の外径拡大部３６の外側傾斜面３６Ａと、上金型１Ａ、下金型１Ｂの周縁部の凹部３８Ａ，３８Ｂにおける金型内方側の端縁との間に超塑性金属板３Ａ，３Ｂが挟まれることになる。また上金型１Ａから突出する支持アーム５３Ａ，５３Ｂに支持されている楔形梁体５５は、上金型１Ａの下降とともに下降し、その楔形梁体５５の切欠凹部５５Ａが加圧気体導入管３３の前方部分３３Ａを跨いで、切欠凹部５５Ａの両側の下端部が固定基台４５の挿入溝４７に挿入される。そしてこの楔形梁体５５は、前面側の第１の楔傾斜面５７Ａが固定基台４５の第１の突壁部４５Ａの受け用傾斜面４３Ｂに接するとともに、後面側の第２の楔傾斜面５７Ｂが加圧気体導入管フランジ部３５の受け用傾斜面４３Ａに接した状態でその下降が停止する。ここで、楔形梁体５５は、前述のように上下方向に移動自在とされているから、楔形梁体５５の自重が各楔傾斜面５７Ａ，５７Ｂから受け用傾斜面４３Ｂ，４３Ａに加えられ、自重による鉛直方向下向きの力が水平方向への力に変換される。すなわち、後面側の第２の楔傾斜面５７Ｂは、加圧気体導入管フランジ部３５の受け用傾斜面４３Ａを後方へ押し、加圧気体導入管３３に対して金型１Ａ，１Ｂから離隔する方向への力を与える。一方前面側の楔傾斜面５７Ａは、固定基台４５の第１の突壁部４５Ａの受け用傾斜面４３Ｂを前方へ押圧し、その反力として楔形梁体５５に後方（金型１Ａ，１Ｂから離隔する方向）の力が与えられ、その楔形梁体５５を介して加圧気体導入管フランジ部３５を後方へ押すことになる。したがって楔形梁体５５の自重によって加圧気体導入管３３を金型外方へ付勢する力が常時与えられることになる。そしてこの付勢力によって加圧気体導入管３３の外径拡大部３６が金型周縁部の凹部３８Ａ，３８Ｂの端縁に向けて常時押し付けられて、その位置が固定維持されることになる。
【００３７】
以上のようにして各部材を所定の位置にセットし、しかも金型１Ａ，１Ｂを超塑性温度域に加熱した状態で、加圧気体供給配管４１から加圧気体導入管３３を介して不活性ガスなどの加圧気体をノズル部３７から上下の超塑性金属板３Ａ，３Ｂ間に吹き込めば、その気体圧力によって超塑性金属板３Ａ，３Ｂをブロー成形することができる。そして加圧気体を超塑性金属板３Ａ，３Ｂ間に吹き込むにあたっては、その加圧気体の反力によって加圧気体導入管３３に金型１Ａ，１Ｂから外側へ抜け出る方向の力が与えられるが、前述のように加圧気体導入管３３の外径拡大部３６が金型１Ａ，１Ｂの周縁部の凹部３８Ａ，３８Ｂの金型内方端縁より内側に位置して、その位置が固定維持されるため、加圧気体導入管３３は外側に抜け出ることが防止される。
【００３８】
ここで、超塑性温度域の高温雰囲気では熱膨張による変位によって固定基台４５の第１の突壁部４５Ａと加圧気体導入管フランジ部３５との間の間隔が変化することがあるが、その間に介挿されている楔形梁体５５は自重によって常時加圧気体導入管３３に対し金型１Ａ，１Ｂから離隔させる方向の力を与え続けているから、熱膨張による変位の影響を受けることなく、加圧気体導入管３３を常時金型外方へ付勢して、外径拡大部３６を金型周縁部の凹部３８Ａ，３８Ｂの金型内側端縁に押し付け続けることになる。
【００３９】
そして、前述のように加圧気体導入管３３が移動することが防止される結果、加圧気体導入管３３とその上下の超塑性金属板３Ａ，３Ｂとの間に隙間が生じることも防止され、またそれに伴ないその隙間を介して加圧気体が外部へ漏洩してしまう事態が生じることを有効に防止できる。
【００４０】
なお図１〜図４に示される実施例においては、楔形梁体５５の前後両面に楔傾斜面を形成しているが、既に述べたところから明らかなように、前後両面のうちいずれか一方のみに楔傾斜面を形成しても、加圧気体導入管３３に金型１Ａ，１Ｂから離隔する方向の付勢力を与えることができる。但しこの場合は、楔形梁体５５の前後両面のうち、楔傾斜面としない側の面は垂直面とし、これに対応する加圧気体導入管フランジ部３５の前面もしくは固定基台４５の第１の突壁部４５Ａの後面も垂直面とする。もちろん実施例に示しているように楔形梁体５５の前後両面を楔傾斜面とした場合の方が、一方の面のみを楔傾斜面とした場合よりも確実かつ安定して加圧気体導入管３３を金型外方へ常時付勢することができる。
【００４１】
また図１〜図４に示される実施例では、上金型１Ａから突出する支持アーム５３Ａ，５３Ｂによって楔形梁体５５を支持しており、このような構成では上金型１Ａを下降させて型を閉じる際に楔形梁体５５も同時に下降して所定位置にセットされることになるから、セット操作が簡単かつ容易となるが、場合によっては楔形梁体５５を上金型１Ａとは別の吊下げ部材、例えばワイヤなどによって上方から下降自在に吊下げても良いことは勿論である。
【００４２】
なお以上のところにおいて、図５に示すように加圧気体導入管３３の外径拡大部３６の外径Ｒ1 は、通常は金型１Ａ，１Ｂの周縁部の凹部３８Ａ，３８Ｂの内径Ｒ2 より大きいことが望ましいが、超塑性金属板３Ａ，３Ｂの厚みｔを考慮すれば、外径拡大部３６の外径Ｒ1 は、要は次式
Ｒ1 ＞Ｒ2 −２ｔ
を満たせば良い。
【００４３】
図６には、図１〜図４に示される実施例の一部を変形させた別の実施例を示す。
【００４４】
図６において、固定基台４５の後端の第２の突壁部４５Ｂの溝状の凹部４５Ｄ内には、これを突き通って横断する水平な回動支軸５９が設けられている。一方、加圧気体導入管３３の後方部分３３Ｂには、その下方へ突出する回動支持基板６１が固定されており、この回動支持基板６１には、長径方向が加圧気体導入管３３の長さ方向と平行な方向に沿う長孔６３が貫通形成されており、この長孔６３に前述の支軸５９が相対的に回動可能に挿通されている。
【００４５】
このような構造では、加圧気体導入管３３が、支軸５９を中心として傾動可能に固定基台４５の第２の突壁部４５Ｂに取付けられていることになるため、超塑性ブロー成形のための準備作業時においても、一挙動で加圧気体導入管３３を所要の位置に簡単にセットすることができる。すなわち、上金型１Ａを上昇させて型を開き、しかも図６の鎖線で示すように加圧気体導入管３３をそのノズル部３７が上方を向くように傾けた状態で、下側の超塑性金属板３Ｂを下金型１Ｂ上に載置し、次いで加圧気体導入管３３を反時計方向へ回動させてノズル部３７を超塑性金属板３Ｂ上に載置し、その後は図１〜図４の実施例の場合と同様に上側の超塑性金属板３Ａを載置した後、上金型１Ａを下降させて型締めを行なえば良い。なお加圧気体導入管３３は長孔６３の部分で支軸５９により支持されているため、前後方向（金型１Ａ，１Ｂに接近・離隔する方向）への移動が許容され、したがってブロー成形時に金型１Ａ，１Ｂおよび固定基台４５が熱膨張により変位した際にも、加圧気体導入管３３には前述の楔形梁体５５の自重により後方へ付勢する力が与えられる。すなわち熱膨張により固定基台４５の第２の突壁部４５Ｂの位置が変位しても、それによって加圧気体導入管３３が移動してしまうことはない。
【００４６】
なお以上の説明では、加圧気体導入管３３を金型外方へ付勢するための付勢手段として楔状梁体５５の自重を利用することとしたが、付勢手段としてはこれに限らず、例えばスプリング等を用いることもできる。
【００４７】
図７には、この発明のさらに別の実施例、すなわち請求項４の発明に対応する実施例の超塑性成形装置の要部を示す。
【００４８】
図７において、加圧気体導入管３３の外径拡大部３６は、ノズル部３７の先端よりも若干金型外方寄りの位置、すなわち上下の金型１Ａ，１Ｂの周縁部に挟まれる部分（ビード部３１Ａ，３１Ｂに挟まれる部分）に形成されている。一方上金型１Ａの周縁部下面（ビード部３１Ａの下面）には凹窪部７１Ａが、また下金型１Ｂの周縁部上面（ビード部３１Ｂの上面）には凹窪部７１Ｂが形成されており、これらの凹窪部７１Ａ，７１Ｂの間に、中間に超塑性金属板３Ａ，３Ｂを介在させた状態で加圧気体導入管３３の外径拡大部３６を嵌入させる構造とされている。また固定基台４５が下金型１Ｂから外方へ突出するように設けられており、この固定基台４５には、図１〜図４の例における第２の突壁部４５Ｂと同様に突壁部４５Ｂが形成されており、この突壁部４５Ｂに図６の例と同様に加圧気体導入管３３が支軸５９および長孔６３によって傾動可能でかつ前後方向へ移動可能となるように支持されている。
【００４９】
このような図７の実施例においては、加圧気体導入管３３の外径拡大部３６が金型周縁部の凹窪部７１Ａ，７１Ｂ間に超塑性金属板３Ａ，３Ｂを介して保持されるため、加圧気体導入管３３が前後方向へ移動することが阻止される。したがって図１〜図４の実施例と同様に加圧気体導入管３３が金型外方へ抜け出ることが防止され、また加圧気体導入管３３の移動によって加圧気体導入管３３とこれを挟む超塑性金属板３Ａ，３Ｂとの間に隙間が生じることも防止される。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１の発明の超塑性成形装置によれば、ブロー成形のための加圧気体導入時にその反力によって加圧気体導入管に金型外方への力が与えられても、加圧気体導入管の先端に形成された外径拡大部が超塑性金属板を介して金型内縁部の凹部の端縁に押し付けられるだけでその加圧気体導入管の移動が阻止されるから加圧気体導入管が外側へ抜け出てしまうことを確実に防止できる。そしてまた加圧気体導入管の移動により加圧気体導入管とそれを上下に挟む超塑性金属板との間に隙間が生じることを防止でき、そのためその隙間から外部へ加圧気体が漏洩して加圧不足により成形が困難となってしまうような事態が生じることを有効に防止できる。
【００５１】
また請求項２の発明の超塑性成形装置によれば、加圧気体導入管に常時金型外方への付勢力が与えられて、加圧気体導入管の外径拡大部が常時金型周縁部の凹部の金型内方端縁側に強制的に押し付けられているため、加圧気体導入管の位置を確実に固定・維持することができ、そのため前述の効果をより一層安定かつ確実に発揮させることができる。
【００５２】
さらに請求項３の発明の超塑性成形装置によれば、楔状梁体の自重によって前述の付勢力が与えられ、この付勢力に対しては熱膨張による変位が影響を及ぼさないため、熱膨張による変位の影響によって加圧気体導入管が移動してしまうことを確実に防止することができる。
【００５３】
また請求項４の発明の超塑性成形装置においては、加圧気体導入管の外径拡大部が上下の金型の周縁部の凹窪部間に嵌入してその位置が固定・維持され、したがって前記請求項１と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の超塑性成形装置の要部を示す縦断側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図である。
【図４】図１に示される実施例の装置の分解斜視図である。
【図５】図１に示される実施例における加圧気体導入管の先端部付近の状況を拡大して示す略解図である。
【図６】この発明の別の実施例の超塑性成形装置の要部を示す縦断側面図である。
【図７】この発明のさらに別の実施例の超塑性成形装置の要部を示す縦断側面図である。
【図８】従来の超塑性膨張成形装置における加圧気体導入部分の構造の一例を示す縦断面図である。
【図９】従来の超塑性膨張成形装置における加圧気体導入部分の構造の他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１Ａ  上金型
１Ｂ  下金型
３Ａ，３Ｂ  超塑性金属板
７  キャビティ
３３  加圧気体導入管
３５  フランジ部
３６  外径拡大部
３８Ａ，３８Ｂ  凹部
４３Ａ，４３Ｂ  受け用傾斜面
４５  固定基台
４５Ａ  第１の突壁部
５５  楔形梁体
５５Ａ  切欠凹部
５７Ａ，５７Ｂ  楔傾斜面
５９  支軸
７１Ａ，７１Ｂ  凹窪部
【図１】
0003644825.tif 000002
【図２】
0003644825.tif 000003
【図３】
0003644825.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003644825.tif 000006
【図６】
0003644825.tif 000007
【図７】
0003644825.tif 000008
【図８】
0003644825.tif 000009
【図９】
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