(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形された製品を成形工具内にロックする負の抜き勾配を有する製品を成形するための成形工具装置において、
第１成形工具および第２成形工具を有し、第２成形工具は、金属薄板ブランクから製品を形成する成形工具キャビティを画定する閉状態と、成形された製品を成形工具キャビティから取出し方向に沿って取出すための開状態との間で第１成形工具に対して移動でき、第１成形工具は、負の抜き勾配を有する製品の第１部分を成形するための第１成形面を有し、該第１成形面には凹部が形成されており、
該凹部内に配置されたインサートを有し、該インサートは、負の抜き勾配を有する製品の第２部分を成形するための第２成形面を備え、該第２成形面は凹部の周囲より小さい寸法の周囲を有し、インサートは、第２成形面が第１成形面と協働して製品を成形する成形位置と、第２成形面が、成形された製品から間隔を隔てられる取出し位置との間で駆動方向に沿って第１成形工具に対してリニアに移動でき、
成形位置と取出し位置との間でインサートを移動させるための、インサートに連結されたリニア駆動機構と、
インサートと凹部の内面との間に配置された少なくとも２つの圧力パッド組立体とを更に有し、該少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々は、インサートを駆動方向に対し垂直な方向に沿って押圧する温度補償スペーサ要素を備え、これにより、所定の温度範囲内で成形工具が作動する間に、第２成形面の周囲の所定セグメントに沿う実質的にギャップの無い境界が、第２成形面の周囲の所定セグメントに沿って第２成形面と第１成形面との間に形成され、かつ可変サイズのギャップが、第２成形面の周囲の所定セグメント以外のセグメントに沿って第２成形面と第１成形面との間に形成されることを特徴とする成形工具装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々が、インサートに機械的に連結された摩耗パッドを有し、該摩耗パッドは凹部の内面と滑り嵌め接触することを特徴とする請求項１記載の成形工具装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々が、摩耗パッドとインサートとを一体に連結するボルトを有し、温度補償スペーサが、前記ボルトに取付けられた円錐スプリングワッシャであることを特徴とする請求項２記載の成形工具装置。
【請求項４】
前記円錐スプリングワッシャは、オーステナイト系ニッケル-クロムベース超合金から作られることを特徴とする請求項３記載の成形工具装置。
【請求項５】
前記リニア駆動機構は、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータおよび機械スクリュウアクチュエータのうちの１つからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項６】
前記第１成形工具および第２成形工具の各々が、成形工具装置を所定温度範囲内で制御可能に加熱する加熱要素を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項７】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体は２つの圧力パッド組立体からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項８】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体は３つの圧力パッド組立体からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項９】
前記駆動方向は、成形された製品の取出し方向に対して平行以外の方向であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項１０】
成形された製品を成形工具内にロックする負の抜き勾配を有する製品を成形するための成形工具装置において、
第１成形工具および第２成形工具を有し、第２成形工具は、金属薄板ブランクから製品を形成する成形工具キャビティを画定する閉状態と、成形された製品を成形工具キャビティから取出し方向に沿って取出すための開状態との間で第１成形工具に対して移動でき、第１成形工具は、凹部が形成された第１成形面を備え、
前記凹部内に配置されたインサートを有し、該インサートは、成形された製品に負の抜き勾配を形成する形状をもつ第２成形面を備え、インサートは、第２成形面が第１成形面と協働して製品を成形する成形位置と、負の抜き勾配を形成する形状が、成形された製品から間隔を隔てられる取出し位置との間で、第１成形工具に対して凹部内でリニアに移動でき、
インサートと凹部の内面との間に配置された少なくとも２つの圧力パッド組立体を有し、該少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々は、インサートを凹部内で位置決めする温度補償スペーサ要素を備え、これにより、インサートが成形位置にあるとき、第２成形面および第１成形面は、成形された製品のＡクラス表面に一致する所定領域内で、これらの第１および第２成形面の間に実質的にギャップの無い境界を形成し、かつ前記所定領域の外側で、第２成形面および第１成形面は、所定温度範囲内で成形工具が作動する間に変化するギャップにより分離され、
成形位置と取出し位置との間でインサートを移動させるための、インサートに連結されたリニア駆動機構を更に有することを特徴とする成形工具装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々が、インサートに機械的に連結された摩耗パッドを有し、該摩耗パッドは凹部の内面と滑り嵌め接触することを特徴とする請求項１０記載の成形工具装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々が、摩耗パッドとインサートとを一体に連結するボルトを有し、温度補償スペーサが、前記ボルトに取付けられた円錐スプリングワッシャであることを特徴とする請求項１１記載の成形工具装置。
【請求項１３】
前記円錐スプリングワッシャは、オーステナイト系ニッケル-クロムベース超合金から作られることを特徴とする請求項１２記載の成形工具装置。
【請求項１４】
前記リニア駆動機構は、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータおよび機械スクリュウアクチュエータのうちの１つからなることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項１５】
前記第１成形工具および第２成形工具の各々が、成形工具装置を所定温度範囲内で制御可能に加熱する加熱要素を有していることを特徴とする請求項１０〜１４いずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項１６】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体は２つの圧力パッド組立体からなることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの圧力パッド組立体は３つの圧力パッド組立体からなることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載の成形工具装置。
【請求項１８】
前記成形された製品は取出し方向に沿って取出され、インサートは成形位置と取出し位置との間で駆動方向に沿って移動され、駆動方向は、成形された製品の取出し方向に対して平行以外の方向であることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項記載の成形工具装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１１年８月１９日付米国仮特許出願第６１／５２５，４２６号（名称「超塑性成形を含む、高温でのＡクラスアンダーカットパネルおよびパーツの自己補償型後退可能インサートの設計（Self Compensating Retractable Insert Design for Class A Undercut Panels And Parts In High Temperature Tooling, Including Super Plastic Forming）」）からの優先権を主張する。尚、該米国仮特許出願の全内容は本願に援用する。
【０００２】
本発明は、広くは金属薄板コンポーネンツに関し、より詳しくは、成形された薄板製品を成形工具内にロックするアンダーカットまたは負の抜き勾配を有する薄板製品を成形する方法および成形工具装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車または自動車以外の車体パネル等は一般に熱間成形技術を用いて製造され、該熱間成形技術では、加熱された金属薄板ブランクが、プレスに取付けられる成形工具の表面間に形成されたキャビティの形状に一致するように作られる。超塑性成形は、金属薄板製品を成形する熱間成形法の特別な例である。超塑性成形は、材料は入念に制御された条件下ではその元のサイズの１００％を超えて伸びることができることを意味する超塑性の原理に基づいて行われる。超塑性成形法の長所は、大きくかつ複雑な製品を単一作業で成形でき、したがって、小さいコンポーネンツを一体に組付ける必要性を低減できると同時に、重量軽減を達成できることにある。また、成形された製品は優れた精度およびきれいな表面仕上げを有する。
【０００４】
自動車の外部車体パネル、いわゆる「Ａクラス表面」は、自動車の購入が見込まれる人に対しアピールすることを意図したスタイリングおよび美的品質を提供する。一般に、「Ａクラス表面」は、スタイリングを意図したあらゆる表面であると考えることができる。したがって、完成した自動車に滑らかで「セクシー」な外観を与える曲線および輪郭を備えた自動車の外部車体パネルを成形することは一般的なことである。競争が激しい自動車産業では、ディーラーのショールームにおける最初の印象が、販売においてあらゆる差異をもたらす。
【０００５】
通常、自動車の車体パネルを含む有形製品の設計は、製品の成形に使用される成形工具が正の抜き勾配をもつ成形工具壁を有し、これにより、成形工具からの完成品の取出しを確実に容易にできるように行われる。しかしながら、或る場合には、完成品の所望形状は、成形工具が、そのキャビティ壁をアンダーカットすることにより負の抜き勾配をもつことを必要とする。残念なことに、この場合には完成品が成形工具内にロックされてしまい、取出すことが不可能になる。もちろん、負の抜き勾配を有する、成形された製品の工具からの取出しを可能にする種々の解決方法も提案されている。
【０００６】
下記特許文献１には、曲線経路にしたがって前進および後退する仕上げ成形工具を備えた成形工具システムが開示されている。仕上げ成形工具は、該仕上げ成形工具が負の抜き勾配にしたがって、成形された製品から離れるように固定のピボット軸線の回りにピボット連結されている。残念なことに、仕上げ成形工具の全体が固定ピボット軸線の回りでピボット運動し、したがって、完成品がアンダーカットされる度合いが制限される。より詳しくは、深くアンダーカットされるセクションは、大きい半径を有する湾曲路に沿う仕上げ成形工具の運動を必要とするが、この湾曲路は完成品の他の部分により妨げられる。
【０００７】
下記特許文献２には、アンダーカットされたキャビティ壁を備えた着脱可能なキャビティ壁セグメントを有する第１成形工具を含む、製品を成形するための成形工具装置が開示されている。ピボットリンケージは、通常、成形位置（ここでは、アンダーカット壁が製品の成形のために安定化される）に着脱可能な壁セグメントを確立する。ピボットリンケージは、成形工具が開いたときに、着脱可能な壁セグメントを成形位置から選択的にピボット運動させる。これにより、アンダーカットされた壁が、ピボット運動しながら持ち上げられ、かつ成形された製品をキャビティから取出すべく解放する。残念なことに、このシステムは非常に複雑で、かつ成形された製品をアンロックするのに、着脱可能な壁セグメントをピボット運動させなくてはならない。これは、工具の非常に大きくかつ重い部分のピボット運動を必要とするため、着脱可能な壁セグメントが製品のＡクラス領域全体を包囲するように設計され、かつ必要な電気的接続を行うことに関する他の問題（例えばワイヤの撓み疲労等）が生じる。このため、このシステムを実施すると、コストが非常に高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第２００５／０１５０２６６号（Kruger等）明細書
【特許文献２】米国特許第７，３０６，４５１号（Kruger等）明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来技術の制限および欠点の少なくとも幾つかを解消できる方法および成形工具装置を提供することは有益である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の態様によれば、成形された製品を成形工具内にロックする負の抜き勾配を有する製品を成形するための成形工具装置において、第１成形工具および第２成形工具を有し、第２成形工具は、金属薄板ブランクから製品を形成する成形工具キャビティを画定する閉状態と、成形された製品を成形工具キャビティから取出し方向に沿って取出すための開状態との間で第１成形工具に対して移動でき、第１成形工具は、負の抜き勾配を有する製品の第１部分を成形するための第１成形面を有し、該第１成形面には凹部が形成されており、該凹部内に配置されたインサートを有し、該インサートは、負の抜き勾配を有する製品の第２部分を成形するための第２成形面を備え、該第２成形面は凹部の周囲より小さい寸法の周囲を有し、インサートは、第２成形面が第１成形面と協働して製品を成形する成形位置と、第２成形面が、成形された製品から間隔を隔てられる取出し位置との間で駆動方向に沿って第１成形工具に対してリニアに移動でき、
成形位置と取出し位置との間でインサートを移動させるための、インサートに連結されたリニア駆動機構と、インサートと凹部の内面との間に配置された少なくとも２つの圧力パッド組立体とを更に有し、該少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々は、インサートを駆動方向に対し垂直な方向に沿って押圧する温度補償スペーサ要素を備え、これにより、所定の温度範囲内で成形工具が作動する間に、第２成形面の周囲の所定セグメントに沿う実質的にギャップの無い境界が、第２成形面の周囲の所定セグメントに沿って第２成形面と第１成形面との間に形成され、かつ可変サイズのギャップが、第２成形面の周囲の所定セグメント以外のセグメントに沿って第２成形面と第１成形面との間に形成されることを特徴とする成形工具装置が提供される。
【００１１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の一態様によれば、成形された製品を成形工具内にロックする負の抜き勾配を有する製品を成形するための成形工具装置において、第１成形工具および第２成形工具を有し、第２成形工具は、金属薄板ブランクから製品を形成する成形工具キャビティを画定する閉状態と、成形された製品を成形工具キャビティから取出し方向に沿って取出すための開状態との間で第１成形工具に対して移動でき、第１成形工具は、凹部が形成された第１成形面を備え、前記凹部内に配置されたインサートを有し、該インサートは、成形された製品に負の抜き勾配を形成する形状をもつ第２成形面を備え、インサートは、第２成形面が第１成形面と協働して製品を成形する成形位置と、負の抜き勾配を形成する形状が、成形された製品から間隔を隔てられる取出し位置との間で、第１成形工具に対して凹部内でリニアに移動でき、インサートと凹部の内面との間に配置された少なくとも２つの圧力パッド組立体を有し、該少なくとも２つの圧力パッド組立体の各々は、インサートを凹部内で位置決めする温度補償スペーサ要素を備え、これにより、インサートが成形位置にあるとき、第２成形面および第１成形面は、成形された製品のＡクラス表面に一致する所定領域内で、これらの第１および第２成形面の間に実質的にギャップの無い境界を形成し、かつ前記所定領域の外側で、第２成形面および第１成形面は、所定温度範囲内で成形工具が作動する間に変化するギャップにより分離され、成形位置と取出し位置との間でインサートを移動させるための、インサートに連結されたリニア駆動機構を更に有することを特徴とする成形工具装置が提供される。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、２つの圧力パッド組立体が設けられる。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、３つの圧力パッド組立体が設けられる。
【００１４】
本発明の少なくとも１つの実施形態の一態様によれば、対向工具を備えた成形工具装置を用いて金属薄板ブランクから製品を成形する方法であって、対向工具のうちの一方の工具が、凹部が形成された第１成形面と、凹部内に配置されたインサートとを備え、該インサートは、成形された製品の負の抜き勾配を形成する第２成形面を備えかつ凹部内で駆動方向に沿って、成形位置と取出し位置との間でリニアに移動できる構成の成形方法において、対向工具間に金属薄板ブランクを配置する工程と、対向工具を一緒に閉じて成形工具キャビティを画定する工程とを有し、第１成形面および第２成形面は、成形工具キャビティの方向を向いておりかつ互いに協働して負の抜き勾配形状を含む、成形される製品の最終形状を画定し、インサートは、成形位置において、金属薄板ブランクを、成形される製品の最終形状に成形し、インサートを、成形された製品から離れて、インサートの取出し位置まで移動させる工程と、対向工具を開く工程と、成形された製品を、駆動方向に対して平行な方向以外の取出し方向に沿って取出す工程とを更に有することを特徴とする成形方法が提供される。
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を単なる例示として説明する。尚、全図面を通して、同じ参照番号は同様な要素を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による成形工具装置を通る簡単化された断面図であり、成形工具装置が開状態にありかつインサートが成形位置にあるところが示されている。
【図２】図１の成形工具装置を通る簡単化された断面図であり、成形工具装置が閉状態にありかつインサートが成形位置にあるところが示されている。
【図３】図１の成形工具装置を通る簡単化された断面図であり、成形工具装置が閉状態にありかつインサートが取出し位置にあるところが示されている。
【図４】図１の成形工具装置を通る簡単化された断面図であり、成形工具装置が開状態にありかつインサートが取出し位置にあるところが示されている。
【図５】成形工具装置の下方成形工具の成形面内に形成された凹部内に配置されたインサートの詳細を示す拡大図である。
【図６】２つの圧力パッド組立体および２つのＡクラス境界を有する下方成形工具の成形面内の図５のインサートの代表的位置を示す簡単化された平面図である。
【図７】３つの圧力パッド組立体および１つのＡクラス境界を有する下方成形工具の成形面内の他のインサートの代表的位置を示す簡単化された平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明は、当業者が本発明の製造および使用を行えるように与えられかつ特定の用途および条件の範疇で与えられるものである。当業者には、ここに開示する実施形態についての種々の変更は明らかであろうし、ここに定められた広い原理は、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態および用途に適用できる。したがって、本発明は開示された実施形態に限定されるものではないが、ここに開示する原理および特徴と矛盾しない最も広い範囲と一致すべきである。
【００１８】
図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態による成形工具装置１００を通る簡単化された断面図が示されている。図１には、成形工具装置１００が開状態にありかつインサート１０２が成形位置にあるところが示されている。図２には、成形工具装置１００が閉状態にありかつインサート１０２が成形位置にあるところが示されている。成形工具装置１００は下方成形工具１０４および上方成形工具１０６を有し、これらの両成形工具１０４、１０６は、図１に示す開状態と図２に示す閉状態との間で相対移動できる。閉状態において、下方成形工具１０４および上方成形工具１０６は、成形工具キャビティ１０８を形成する。図１および図２に示された成形工具装置１００は、特定の非制限的な例として、加熱された金属薄板１１０を超塑性成形法により成形するためのものである。上方成形工具１０６はガス入口１１２を有し、上下の成形工具１０６、１０４が一緒に移動された後に、ガス入口１１２を通って高圧ガスが導入されて（図２に矢印で示す）、予熱された金属薄板ブランク１１０を下方成形工具１０４に強制的に接触させる。
【００１９】
理解されようが、本発明を理解する上で重要でない、成形工具装置の或る部品は、明瞭性を維持するため図面から省略されている。上下の成形工具１０６、１０４には、予熱された金属薄板ブランク１１０の温度を成形中に維持するための加熱要素（図示せず）が既知の態様で埋入されている。また、上下の成形工具１０６、１０４は、これらを開状態と閉状態との間で相対移動させるためのプレス（図示せず）、例えば当業界で知られた油圧プレスまたは他の慣用プレスに取付けられている。
【００２０】
図１に更に示されているように、下方成形工具１０４は第１成形面１１４を有し、該第１成形面内には凹部１１６が形成されている。この特定例では、凹部１１６は、下方成形工具１０４の対向側面との間に、実質的に均一な横断面形状およびサイズを有している。凹部１１６内にはインサート１０２が配置されており、該インサート１０２は第２成形面１１８を有している。より詳しくは、インサート１０２は、図１において成形位置にあるところが示されている。ここで図５も参照すると、インサート１０２の第２成形面１１８が負の抜き勾配形状１２０を有していることが理解されよう。作業中、第１成形面１１４と第２成形面１１８とが協働して、加熱された薄板金属ブランク１１０を完成品１２２として成形し、完成品１２２は次に、成形工具装置１００から、図５に示す取出し方向Ｅに沿って取出される。しかしながら、成形工具装置１００が開いた後にインサート１０２が成形位置に留まっている場合には、負の抜き勾配形状１２０のために、完成品（図５には示されていない）が成形工具装置１００内にロックされてしまうことを理解すべきである。
【００２１】
図３を参照すると、本発明の実施形態による成形工具装置１００を通る簡単化された断面図が示されており、成形工具装置１００は閉状態にありかつインサート１０２は取出し位置にある。図５に示すように、インサート１０２をＲ方向に沿って移動させるのに、例えば、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、機械スクリュウアクチュエータ等のうちの１つのリニア駆動機構１２４が使用される。Ｒ方向とは、完成品１２２から離れる方向であって、負の抜き勾配Ｎに対して実質的に平行な方向である。また図４を参照すると、図示のように成形工具装置１００が開状態にありかつインサート１０２が取出し位置にあるとき、第２成形面１１８が完成品１２２を成形工具装置１００内にロックすることはなく、このため、完成品１２２を取出し方向Ｅに沿って取出すことができる。
【００２２】
ここで図５を参照して、インサート１０２の構造をより詳細に説明する。本願に開示する特定実施形態では、自動車用および非自動車用のＡクラスパネルを製造するのに、成形工具装置１００が、例えば超塑性成形のような熱間成形法に使用される。Ａクラスパネルに存在する傷または欠陥は消費者が容易に気付くものであるため、Ａクラスパネルは卓越した表面仕上げ特性をもたなくてはならない。また、Ａクラスパネルは後の工程で塗装されるが、この塗装が、これらの傷や欠陥の存在を強調する傾向を有する。したがって、インサート１０２が図１、図２および図５に示すような成形位置にあるときに、第１成形面１１４と第２成形面１１８との間に実質的にギャップの無い境界１２６が確実に得られるようにする必要がある。このような実質的にギャップの無い境界１２６は、インサート１０２が凹部１１６の内面と滑り嵌め接触する場合に達成される。図１および図５に示す境界１２６はＡクラスパネルを成形するのに適しており、以後、「Ａクラス境界」と呼ぶことにする。
【００２３】
残念なことに、成形工具装置１００は例えば超塑性成形法のような成形方法に使用されるため、成形工具装置１００が所定温度範囲内で作動する間に、下方成形工具１０４およびインサート１０２の両方とも熱膨張および熱収縮を受ける。この結果、インサート１０２は、凹部１１６の内面といつでも滑り嵌め接触する寸法にすることはできない。なぜならば、成形工具装置１００の温度が変化するため、インサート１０２が凹部１１６内で動かなくなってしまうからである。このような状態では、インサート１０２を成形位置と取出し位置との間で移動させることはできない。このため、インサート１０２と下方成形工具１０４との間には、非Ａクラス境界１２８も設けられている。より詳しくは、非Ａクラス境界１２８は、インサート１０２が凹部１１６の内面と滑り嵌め接触しない位置に設けられる。厳密には、非Ａクラス境界１２８は、Ａクラスパネルの成形に使用される成形面の領域の外側に設けられる。換言すれば、非Ａクラス境界１２８は、例えば、完成品１２２からトリミング除去される領域に隣接して、または消費者には見えない完成品１２２の部分に隣接する成形面の部分内に設けられる。
【００２４】
引き続き図５を参照すると、インサート１０２と凹部１１６の内面１３２との間のスペース１３０には圧力パッド組立体が収容されている。圧力パッド組立体は、例えばボルト１３６を用いてインサート１０２に機械的に連結された摩耗パッド１３４を有している。圧力パッド組立体はまた、例えば円錐ばねワッシャとしても知られている皿ばねのような温度補償スペーサ要素１３８を有し、該温度補償スペーサ要素１３８は、一般にインコネル（Inconel（登録商標））と呼ばれているオーステナイト系ニッケル-クロムベース超合金から製造される。インコネル合金は、圧力および熱を受ける極端な環境内での稼働に非常に適した酸化耐食性材料である。任意であるが、皿ばねワッシャは、他の適当な合金からも製造できる。任意であるが、皿ばねワッシャの代わりに標準の圧縮ワッシャを使用することもできる。
【００２５】
温度補償スペーサ要素１３８は、インサート１０２を、常時、Ｂ方向に沿って押圧する。Ｂ方向は、インサート１０２が成形位置と取出し位置との間で移動するＲ方向に対して垂直である。図５に最も明瞭に示すように、インサート１０２は、Ａクラス境界１２６に沿って凹部１１６の内面１３２と滑り嵌め接触し、摩耗パッド１３４は、非Ａクラス境界１２８に沿って凹部１１６の内面１３２と滑り嵌め接触する。成形工具装置１００の温度が使用中に変化しかつ下方成形工具１０４およびインサート１０２が熱膨張および熱収縮するとき、温度補償スペーサ要素１３８は、Ａクラス境界１２６に沿うインサート１０２と凹部１１６の内面１３２との間の滑り嵌め接触を維持し、また非Ａ境界１２８に沿う摩耗パッド１３４と凹部１１６の内面１３２との滑り嵌め接触を維持する。
【００２６】
ここで図６を参照すると、下方成形工具１０４の第１成形面１１４内のインサート１０２の代表的位置を示す簡単化された平面図が示されている。図６に示す特定の非制限的な例では、下方成形工具１０４の第１成形面１１４と、インサート１０２の第２成形面１１８との間に２つのＡクラス境界１２６が形成される。Ａクラス境界１２６の１つに対向するインサート１０２の各側に、非Ａクラス境界１２８が形成されている。より詳しくは、図６では、第１成形面１１４と第２成形面１１８との間の、各非Ａクラス境界１２８に沿うギャップを見ることができる。非Ａクラス境界１２８の各々に沿うギャップ内に、図６において全体を参照番号１４０で示す圧力パッド組立体を見ることができる。図５に関連して前述したように、各圧力パッド組立体１４０は、例えばボルト１３６を用いてインサート１０２に機械的に連結された摩耗パッド１３４と、温度補償スペーサ要素１３８とを有している。Ａクラス境界１２６は、Ａクラスパネルを形成する成形工具の領域内に位置する。一方、非Ａクラス境界１２８は、Ａクラスパネルを形成する成形工具の領域の外側に位置する。明瞭化のため、成形工具の上記領域は、図６に破線を用いて示されている。
【００２７】
もちろん、図６は、２つの圧力パッド組立体１４０が設けられかつ第１成形面１１４と第２成形面１１８との間に２つのＡクラス境界１２６が形成されている特定の非制限的な例を示すものである。図７に示すように、３つの圧力パッド組立体１４０を設け、かつ１つのＡクラス境界１２６を形成するのは任意である。この場合、インサート７０２は、負の抜き勾配またはアンダーカット形状を有する成形品のＡクラス部分の両端部を越えて延びている。このようにして、下方成形工具１０４の第１成形面１１４と、インサート７０２の第２成形面１１８との間には１つのＡクラス境界１２６が形成される。Ａクラス境界１２６に沿う側面以外のインサート７０２の各側面には、非Ａクラス境界１２８が形成される。より詳しくは、非Ａクラス境界１２８の各々に沿う、第１成形面１１４と第２成形面１１８との間のギャップを図７において見ることができる。図７において全体を参照番号１４０で示す圧力パッド組立体を、非Ａクラス境界１２８の各々に沿うギャップ内に見ることができる。各圧力パッド組立体１４０は、例えばボルト１３６を用いてインサート７０２に機械的に連結された摩耗パッド１３４と、温度補償スペーサ要素１３８とを有している。Ａクラス境界１２６は、Ａクラスパネルを形成する成形工具の領域内に位置している。これに対し、非Ａクラス境界１２８は、Ａクラスパネルを形成する成形工具の領域外に位置している。明瞭化のため、成形工具の上記領域は、図７に破線を用いて示されている。
【００２８】
図面に示された特定例および非制限的な例では、インサート１０２、７０２は、４つの丸い角部を有するほぼ矩形をなしている。或いは、インサート１０２、７０２は、異なる形状および／または異なる枢軸線の丸い角部を有するものでもよい。
【００２９】
もちろん、本明細書に開示した上記工具成形装置および方法は、超塑性成形法以外の温間成形作業または熱間成形作業を用いて金属薄板から製造される製品の成形にも適している。
【００３０】
上記説明は本発明の複数の実施形態を構成するものであるが、本発明は、特許請求の範囲の記載の公正な意味から逸脱することなく更なる修正および変更が可能であることは理解されよう。
【符号の説明】
【００３１】
１００  成形工具装置
１０２  インサート
１０４  下方成形工具
１０６  上方成形工具
１０８  成形工具キャビティ
１１０  加熱された金属薄板ブランク
１１４  第１成形面
１１８  第２成形面
１２０  負の抜き勾配形状
１２４  リニア駆動機構
１２６  Ａクラス境界
１２８  非Ａクラス境界
１３４  摩耗パッド
１３８  温度補償スペーサ要素
【図１】
0006050817.tif 000002
【図２】
0006050817.tif 000003
【図３】
0006050817.tif 000004
【図４】
0006050817.tif 000005
【図５】
0006050817.tif 000006
【図６】
0006050817.tif 000007
【図７】
0006050817.tif 000008