(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する装置であって、
前記第１の板金ブランクから前記第１の異形物品を成形する第１の成形面を有すると共に前記第１の成形面を包囲した縁領域に沿って設けられた第１のシールビードを有する第１のダイであって、前記第１のシールビードが前記第１のダイと前記第１の板金ブランクとの間を周辺に沿って封止し、前記第１のダイはその前記縁領域に設けられた第１の凹部を有し、前記第１のシールビードは前記第１の凹部を通って第１の表面に沿って延びる、第１のダイと、
前記第２の板金ブランクから前記第２の異形物品を成形する第２の成形面を有すると共に前記第２の成形面を包囲した縁領域に沿って設けられた第２のシールビードを有する第２のダイであって、前記第２のシールビードが前記第２のダイと前記第２の板金ブランクとの間を周辺に沿って封止し、前記第２のダイはその前記縁領域に設けられた第２の凹部を有し、前記第２のシールビードは前記第２の凹部を通って第２の表面に沿って延びる、第２ダイと、
ノズル本体であって、前記ノズル本体を通って拡張用流体を導く導管が前記ノズル本体を貫通して延び、前記ノズル本体は、前記第１のダイと前記第２のダイを互いに結合して閉鎖状態にして前記第１の凹部と前記第２の凹部が互いに整列するようにしたときに形成されるチャネル内に受け入れられるよう形作られており、前記ノズル本体は、前記ノズル本体の互いに反対側の側縁に沿って接合される第１及び第２の封止面を有し、前記互いに反対側の側縁は、前記シールビードと封止を形成する前記ノズル本体の部分内で、前記ノズル本体の挿入方向に沿って互いに向かって収斂するノズル本体と、備え、
前記チャネル内において、前記第１のシールビードは、前記第２のシールビードに対して前記挿入方向に沿ってオフセットされており、
前記チャネルは、前記ノズル本体を前記挿入方向に沿って前記チャネル内の封止位置に挿入すると、前記第１のシールビードが前記第１の板金ブランクと前記ノズル本体の各側縁との間にシールを形成すると共に前記第２のシールビードが前記第２の板金ブランクと前記ノズル本体の各側縁との間にシールを形成するよう形作られている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ノズル本体は、全体としてダイヤモンド形の前側フェースを有し、前記導管は、前記ノズル本体を通って、前記前側フェースに設けられた開口部まで延びている、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記導管は、前記ノズル本体を通って前記挿入方向に沿って延びている、
請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第１の封止面と前記第２の封止面との間隔は、前記側縁の各々に沿う間隔最小値から前記互いに反対側の側縁相互間のほぼ中ほどのところの間隔最大値まで増大している、
請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第１及び前記第２の封止面の各々は、前記互いに反対側の側縁相互間のほぼ中ほどのところに滑らかに湾曲した表面した部分を有する、
請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記ノズル本体は、前記挿入方向に平行な線に沿って交差した２つの相互に垂直な対称面を有する、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記導管は、前記２つの相互に垂直な対称面の交線に沿って前記線とほぼ軸方向に整列している、
請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記第１の異形物品は、前記第２の異形物品とは異なる、
請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第１のダイと前記第２のダイは、一緒になって、前記閉鎖状態においてキャビティを形成し、前記チャネルは、前記装置の外部から前記キャビティ内に開口している、
請求項１記載の装置。
【請求項１０】
第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する装置であって、
上側封止面及び下側封止面を有するノズル本体であって、前記上側封止面と前記下側封止面は、前記ノズル本体の互いに反対側の側縁に沿って接合され、前記互いに反対側の側縁は、前記ノズル本体の挿入方向に沿って互いに向かって収斂しており、前記ノズル本体を通って拡張用流体を導く導管が前記ノズル本体を貫通して延びる、ノズル本体と、
一対のダイであって、前記ダイ対の各ダイは、部品成形面を有すると共に前記成形面を包囲した縁領域に沿って設けられたシールビードを有し、前記ダイの前記一方は、その前記縁領域に設けられた第１の凹部を有し、前記ダイの前記他方は、その前記縁領域に設けられた第２の凹部を有し、前記ダイの前記一方の前記シールビードは、前記第１の凹部を貫通して設けられた表面に沿って延び、前記ダイの前記他方の前記シールビードは、前記第２の凹部を貫通して設けられた表面に沿って延び、前記ダイは、互いに対して開放位置と閉鎖位置との間で相対的に動くことができ、前記第１の凹部は、前記閉鎖位置では、前記第１の凹部と前記第２の凹部が協働して前記ノズル本体を受け入れるチャネルを形成するよう前記第２の凹部と整列し、前記チャネルの互いに反対側の縁の各々は、前記第１の凹部の前記表面と前記第２の凹部の前記表面との間に形成されたシームに沿って延び、前記チャネルの前記互いに反対側の縁は、前記シールビードと封止を形成する前記ノズル本体の部分内で、前記ノズル本体の前記挿入方向に沿って互いに向かって収斂している一対のダイと、を備え、
前記ダイの一方の前記シールビードは、前記チャネル内において前記ノズル本体の挿入方向に沿って前記ダイの他方の前記シールビードに対してオフセットしており、
使用の際、前記ノズル本体は、前記チャネル内の前記第１の板金ブランクと前記第２の板金ブランクとの間に配置され、前記一方のダイの前記シールビードは、前記第１の板金ブランクと前記ノズル本体の前記上側封止面との間にシールを形成し、前記他方のダイの前記シールビードは、前記第２の板金ブランクと前記ノズル本体の前記下側封止面との間にシールを形成し、
使用の際、前記一方のダイの前記シールビードは、前記第１の板金ブランクと前記ノズル本体の各側縁との間にシールを形成し、前記他方のダイの前記第２のシールビードは、前記第２の板金ブランクと前記ノズル本体の各側縁との間にシールを形成する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記ノズル本体は、全体としてダイヤモンド形の前側フェースを有し、前記導管は、前記ノズル本体を通って、前記前側フェースに設けられた開口部まで延びている、
請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記導管は、前記ノズル本体を通って前記挿入方向に沿って延びている、
請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の封止面と前記第２の封止面との間隔は、前記側縁の各々に沿う間隔最小値から前記互いに反対側の側縁相互間のほぼ中ほどのところの間隔最大値まで増大している、
請求項１０記載の装置。
【請求項１４】
前記第１及び前記第２の封止面の各々は、前記互いに反対側の側縁相互間のほぼ中ほどのところに滑らかに湾曲した表面した部分を有する、
請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ノズル本体は、前記挿入方向に平行な線に沿って交差した２つの相互に垂直な対称面を有する、
請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記導管は、前記２つの相互に垂直な対称面の交線に沿って前記線とほぼ軸方向に整列している、
請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の異形物品は、前記第２の異形物品とは異なる、
請求項１０記載の装置。
【請求項１８】
前記一対のダイは、一緒になって、前記閉鎖状態においてキャビティを形成し、前記チャネルは、前記装置の外部から前記キャビティ内に開口している、
請求項１０記載の装置。
【請求項１９】
前記チャネルの前記互いに反対側の縁は、前記ノズル本体の前記互いに反対側の側縁と同じ割合で収斂しており、その結果、前記ノズル本体を前記挿入方向に沿って前記チャネル中に挿入すると、前記ノズル本体の各側縁が前記挿入方向に沿う第１の成分及び前記挿入方向に垂直な第２の成分を含む力でそれぞれの前記板金ブランクをそれぞれの前記シールビードに押し付ける、
請求項１０記載の装置。
【請求項２０】
第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する方法であって、
前記第１の板金ブランクをフォーミングツールの下側ダイ上に配置して前記第１の板金ブランクの周辺領域が前記下側ダイの縁面周りに延びる第１のシールビードに接触し、前記第１の板金ブランクが前記下側ダイの前記縁面に設けられた第１の凹部とオーバーラップするようにするステップを含み、
ノズル本体を前記第１の板金ブランクの上方に且つ前記第１の凹部と整列状態に位置決めするステップを含み、
前記第２の板金ブランクを前記第１の板金ブランクの頂部上に配置するステップを含み、
前記フォーミングツールを閉鎖するステップを含み、該フォーミングツール閉鎖ステップは、前記フォーミングツールの上側ダイを前記下側ダイに向かう方向に相対的に移動させて前記上側ダイの縁面周りに延びる第２のシールビードが前記第２の板金ブランクの周辺領域に接触し、前記上側ダイの前記縁面に設けられた第２の凹部が前記下側ダイの前記第１の凹部と整列するようにするステップを含み、前記第１の凹部と前記第２の凹部は、前記ノズル本体を受け入れるチャネルを形成するよう協働し、
所与のトンネージを前記上側及び前記下側ダイに加えて前記第１及び前記第２の板金ブランクを前記チャネル内の前記ノズル組立体の互いに反対側の封止面に合致させるステップを含み、
前記ノズル本体を挿入方向に沿って前記第１の板金ブランクと前記第２の板金ブランクとの間に前進させるステップを含み、
前記ノズル本体を貫通して設けられた導管を経て加圧流体を前記第１の板金ブランクと前記第２の板金ブランクとの間の空間中に導入するステップを含み、
前記第１及び前記第２の板金ブランクをそれぞれ前記上側及び前記下側ダイの成形面に押し付けることによって前記第１及び前記第２の異形物品を超塑性成形下で同時に成形するステップを含み、
前記チャネル内において、前記第１のシールビードと前記第２のシールビードは、互いに前記挿入方向に沿ってオフセットしており、前記ノズル本体は、その互いに反対側の側縁に沿って接合された第１及び第２の封止面を有し、前記互いに反対側の側縁は、前記挿入方向に沿って互いに向かって収斂しており、前記チャネルは、前記ノズル本体を前記挿入方向に沿って前記チャネル内に挿入すると、前記第１のシールビードが前記第１の板金ブランクと前記ノズル本体の各側縁との間にシールを形成すると共に前記第２のシールビードが前記第２の板金ブランクと前記ノズル本体の各側縁との間にシールを形成するよう形作られており、
前記トンネージを加える前記ステップは、前記第１の板金ブランクと前記第２の板金ブランクとの間に周辺シールを形成するために所定の作業トンネージよりも小さい部分トンネージを加えるステップを含み、更に、前記ノズル本体の前進後であって加圧流体の導入前に、前記所定の作業トンネージを加えるステップを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記ノズル本体を前進させる前記ステップは、前記ノズル本体を前記挿入方向に沿って前記チャネル内の封止位置まで前進させるステップを含む、
請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記トンネージを加える前記ステップは、前記第１の板金ブランクと前記第２の板金ブランクとの間に周辺シールを形成するために所定の作業トンネージを加えるステップを含む、
請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の異形物品は、前記第２の異形物品とは異なる、
請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
前記ノズル本体を前記挿入方向に沿って前記第１の板金ブランクと前記第２の板金ブランクとの間に前進させている間、前記ノズル本体の前記互いに反対側の側縁は、前記挿入方向に沿う第１の成分及び前記挿入方向に垂直な第２の成分を含む力で前記第１及び前記第２の板金ブランクを前記第１及び前記第２のシールビードにそれぞれ押し付ける、
請求項２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、板金ブランクからの異形物品の成形に関し、特に、複数の板金ブランクから複数の異形物品を同時に成形する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超弾性金属合金、例えばアルミニウム、マグネシウム、ステンレス鋼及びチタンの或る特定の細粒合金は、比較的延性が高く、小さい付形力下において相当な引張り変形を生じ得る。適当な成形温度まで加熱された後、このような材料は、適当な成形温度で、複雑な形状の部品、例えば自動車車体部品等を製造するためのフォーミングツール（二次成形型ともいう）上に又はダイキャビティ中に延伸され成形される。このプロセスは、超塑性成形と呼ばれる場合が多い。
【０００３】
超塑性成形（ＳＰＦ）では、板金ブランクを一方の側（面）がプレス内において加熱状態のフォーミングツールの熱成形面の近くに位置した状態で位置決めする。板金又は金属シートをその成形温度まで予熱する場合が多く、そして相補形状の向かい合ったダイ相互間でその周縁部を把持する。加圧流体、例えば空気を金属シートの他方の側（面）に当て、それにより金属シートを延伸させて一方のダイの成形面に合致させる一方で、成形サイクル全体を通じて金属シートを変形させるための標的歪速度を維持する。対向したダイは、金属シートの加圧側に空気チャンバをもたらす。材料の超塑性により、通常は従来型室温金属成形プロセスによっては成形できない複雑なコンポーネントの成形が可能である。例えば、ＳＰＦプロセスの利用により、深いキャビティ又は極めて小さなアール上に形成されたキャビティを備える工作物の成形が可能である。さらに、超塑性成形により、他のプロセス、例えば板金スタンピングによっては作ることができない大きな単一部品の製造が可能である場合が多い。ＳＰＦプロセスを利用して成形された単一部品は、非超塑性成形材料及びプロセスから作られた数個の部品の組立体に取って代わる場合がある。
【０００４】
ＳＰＦプロセスで用いられる高い圧力及び高い温度に起因して、成形装置の表面と板金ブランクとの間に効果的なガス密シールを作ることに関しては特別な注意が払われなければならない。典型的には、成形装置の上側ダイと下側ダイは、これらが板金ブランクの周縁に互いに逆方向に圧接するよう一緒に動かされる。成形装置の温度を上昇させてダイの形状が変化する場合があったときでも適当な封止状態を達成するようにするためにダイには専用封止特徴部が設けられる場合が多い。これとは対照的に、低い温度を実施される成形プロセスは、ガス密シールを形成するには巧緻な手段が必要である。と言うのは、ツール部品は、これらの中に形状変化を引き起こすのに足るほど高い温度まで加熱されることがないからである。
【０００５】
公知のＳＰＦシステムの多くの共通の特徴は、一度に１つの板金ブランクしか超塑性成形を受けることができないということにある。これらのシステムでは、一方のツール半部を貫通して形成された通路を経て加圧ガスが導入され、それにより板金ブランクが伸びて他方のツール半部の加熱状態の成形面に合致する。この構成により、板金ブランクの周囲に沿ってぐるりとひとまわりにわたるガス密シールの形成が容易になり、その結果、ガス漏れが容易に阻止される。残念ながら、ＳＰＦプロセスのサイクル時間は、比較的長い。さらに、成形ダイをＳＰＦプロセス温度に維持するためには相当多量のエネルギーが必要である。長いサイクル時間と多くのエネルギー使用量の組み合わせにより、他のプロセスと比較してＳＰＦプロセスを用いて部品を成形するのがかなり高価になり、したがって、ＳＰＦプロセスは、一般に、少量且つ／或いは高価用途に制限されている。そういうわけで、ＳＰＦプロセスは、低生産速度及び高コストの問題が解決されれば、多種多様な他の用途において使用できて良好な利点が得られる。
【０００６】
研究した一対策は、各ＳＰＦサイクル中、２つの部品を製造するよう２つの板金ブランクの同時成形を含む。オプションとして、２つの部品は、同一であり、又は２つの部品は異なっている。この対策は、部品生産速度を高めるだけでなく、一部品を基準としてダイを加熱する際に消費されるエネルギーの量を減少させる。残念ながら、２つの板金ブランクの同時成形には、一般に、加圧ガスを導入する複雑なシステムが必要である。特に、ガスを板金ブランクの向かい合った表面相互間の領域中に導入すると同時に高い温度且つ高い内部圧力の条件下においても、２つの板金シール板金相互間に周辺ガス密シールを形成してこれを維持することが必要である。
【０００７】
リンツ等（Ryntz et al.）名義の米国特許第６，６９４，７９０号明細書（以下、「リンツ等」と言う場合がある）は、複数のシートからの部品の超塑性成形を行うシステムを開示している。リンツ等は、フレーム状中間プレートがフォーミングダイ（成形ダイ）内の２つのブランク相互間に配置される中間プレート組立体を教示している。使用中、中間プレートは、２つのブランクを互いに離隔させてこれらの間にキャビティを形成する。シート穴あけノズルを備えた下側ツールは、ノズルが中間プレート内に嵌まり込んで中間プレートを貫通して設けられた通路を経て加圧ガスをブランク相互間のキャビティ中に供給するガス連結部を形成するよう構成されている。このシステムは、幾分複雑であり、伝統的な超塑性成形装置の標準型コンポーネントに加えて、扱いにくい中間プレートの使用が必要である。さらに、中間プレートの存在により、ガス密状態に封止されなければならない追加のインターフェースが生じ、シート穴あけノズル等に関して追加の保守上の問題が生じる。
【０００８】
クレバー（Kleber）名義の米国特許第６，６７５，６２１号明細書（以下、「クレバー」と言う場合がある）は、複数のシートからの部品の超塑性成形を行う別のシステムを開示している。クレバーによれば、フォーミングダイを一対の積み重ね状態のブランクの各々上の閉鎖位置に動かして部分周辺ガスシールがブランク相互間に作られるようにする。次に、圧力ウェッジをブランク対の１つの縁に沿って２つのブランク相互間に導入してこれがストッパ又は空気シールとして働くようにし、それにより周囲封止が完成される。圧力ウェッジは又、ガス注入ポートの動作位置を定め、ガス注入ポートは、加圧空気をブランク対の完成状態の周囲シールの内側に差し向ける。しかしながら、このシステムでは、互いに等しくなくサイズが大きめのブランクの使用が必要であり、互いに異なる幅の部品の成形に容易に改造できるとは思えない。さらに、クレバーにより開示されたシステムは、圧力ウェッジの縁のところへのガス密シールの形成に取り組んでいるようには思われない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，６９４，７９０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６７５，６２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
プレプレグから複合物品を成形するシステム及び方法であって、先行技術の上述の欠点の少なくとも幾つかを解決するシステム及び方法を提供することが有益である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一態様によれば、本発明は、第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する装置であって、この装置は、第１の板金ブランクから第１の異形物品を成形する第１の成形面を有すると共に第１の成形面を包囲した縁領域に沿って設けられた第１のシールビードを有する第１のダイを含み、第１のシールビードは、第１のダイと第１の板金ブランクとの間を周辺に沿って封止し、第１のダイは、その縁領域に設けられた第１の凹部を有し、第１のシールビードは、第１の凹部を通って第１の表面に沿って延び、この装置は、第２の板金ブランクから第２の異形物品を成形する第２の成形面を有すると共に第２の成形面を包囲した縁領域に沿って設けられた第２のシールビードを有する第２のダイを更に含み、第２のシールビードは、第２のダイと第２の板金ブランクとの間を周辺に沿って封止し、第２のダイは、その縁領域に設けられた第２の凹部を有し、第２のシールビードは、第２の凹部を通って第２の表面に沿って延び、この装置は、ノズル本体を更に含み、ノズル本体を通って拡張用流体を導く導管がノズル本体を貫通して延び、ノズル本体は、第１のダイと第２のダイを互いに結合して閉鎖状態にして第１の凹部と第２の凹部が互いに整列するようにしたときに形成されるチャネル内に受け入れられるよう形作られており、ノズル本体は、ノズル本体の互いに反対側の側縁に沿って接合される第１及び第２の封止面を有し、互いに反対側の側縁は、ノズル本体の挿入方向に沿って互いに向かって収斂し、チャネルは、ノズル本体を挿入方向に沿ってチャネル内の封止位置に挿入すると、第１のシールビードが第１の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成すると共に第２のシールビードが第２の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成するよう形作られていることを特徴とする装置に関する。
【００１２】
別の態様によれば、本発明は、第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する装置であって、この装置は、上側封止面及び下側封止面を有するノズル本体を含み、上側封止面と下側封止面は、ノズル本体の互いに反対側の側縁に沿って接合され、互いに反対側の側縁は、ノズル本体の挿入方向に沿って互いに向かって収斂しており、ノズル本体を通って拡張用流体を導く導管がノズル本体を貫通して延び、この装置は、一対のダイを更に含み、ダイ対の各ダイは、部品成形面を有すると共に成形面を包囲した縁領域に沿って設けられたシールビードを有し、ダイの一方のシールビードは、ダイの他方のシールビードに対してオフセットしており、ダイの一方は、その縁領域に設けられた第１の凹部を有し、ダイの他方は、その縁領域に設けられた第２の凹部を有し、ダイの一方のシールビードは、第１の凹部を貫通して設けられた表面に沿って延び、ダイの他方のシールビードは、第２の凹部を貫通して設けられた表面に沿って延び、ダイは、互いに対して開放位置と閉鎖位置との間で相対的に動くことができ、第１の凹部は、閉鎖位置では、第１の凹部と第２の凹部が協働してノズル本体を受け入れるチャネルを形成するよう第２の凹部と整列し、チャネルの互いに反対側の縁の各々は、第１の凹部の表面と第２の凹部の表面との間に形成されたシームに沿って延び、チャネルの互いに反対側の縁は、ノズル本体の挿入方向に沿って互いに向かって収斂しており、使用の際、ノズル本体は、チャネル内の第１の板金ブランクと第２の板金ブランクとの間に配置され、一方のダイのシールビードは、第１の板金ブランクとノズル本体の上側封止面との間にシールを形成し、他方のダイのシールビードは、第２の板金ブランクとノズル本体の下側封止面との間にシールを形成し、使用の際、一方のダイのシールビードは、第１の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成し、他方のダイの第２のシールビードは、第２の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成することを特徴とする装置に関する。
【００１３】
別の態様によれば、本発明は、第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する方法であって、この方法は、第１の板金ブランクをフォーミングツールの下側ダイ上に配置して第１の板金ブランクの周辺領域が下側ダイの縁面周りに延びる第１のシールビードに接触し、第１の板金ブランクが下側ダイの縁面に設けられた第１の凹部とオーバーラップするようにするステップを含み、この方法は、ノズル本体を第１の板金ブランクの上方に且つ第１の凹部と整列状態に位置決めするステップと、第２の板金ブランクを第１の板金ブランクの頂部上に配置するステップと、フォーミングツールを閉鎖するステップとを更に含み、このフォーミングツール閉鎖ステップは、フォーミングツールの上側ダイを下側ダイに向かう方向に相対的に移動させて上側ダイの縁面周りに延びる第２のシールビードが第２の板金ブランクの周辺領域に接触し、上側ダイの縁面に設けられた第２の凹部が下側ダイの第１の凹部と整列するようにするステップを含み、第１の凹部と第２の凹部は、ノズル本体を受け入れるチャネルを形成するよう協働し、この方法は、所与のトンネージを上側及び下側ダイに加えて第１及び第２の板金ブランクをチャネル内のノズル組立体の互いに反対側の封止面に合致させるステップと、ノズル本体を挿入方向に沿って第１の板金ブランクと第２の板金ブランクとの間に前進させるステップと、ノズル本体を貫通して設けられた導管を経て加圧流体を第１の板金ブランクと第２の板金ブランクとの間の空間中に導入するステップと、第１及び第２の板金ブランクをそれぞれ上側及び下側ダイの成形面に押し付けることによって第１及び第２の異形物品を超塑性成形下で同時に成形するステップとを更に含み、第１のシールビードと第２のシールビードは、互いにオフセットしており、ノズル本体は、その互いに反対側の側縁に沿って接合された第１及び第２の封止面を有し、互いに反対側の側縁は、挿入方向に沿って互いに向かって収斂しており、チャネルは、ノズル本体を挿入方向に沿ってチャネル内に挿入すると、第１のシールビードが第１の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成すると共に第２のシールビードが第２の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成するよう形作られていることを特徴とする方法に関する。
【００１４】
次に、添付の図面を参照して本発明を説明するが、これは例示に過ぎず、幾つかの図全体にわたり、同一の参照符号は、同一の要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に従ってノズル本体を示す側面図である。
【図２】図１のノズル本体を示す斜視図である。
【図３】図１のノズル本体の前側フェース内に設けられた導管開口部を示す端面図である。
【図４】下側ダイの縁領域に沿って凹部内に設けられた図１のノズル本体を示す斜視図である。
【図５】図４の破線で示された円内の細部の拡大図である。
【図６】上側ダイと下側ダイとの間に形成されたチャネル内に挿入された図１のノズル本体を示す斜視図である。
【図７】上側ダイと下側ダイとの間のチャネル内に挿入された図１のノズル本体を示す断面図である。
【図８】図１のノズル本体がフォーミングツール内の板金ブランク相互間の封止位置まで挿入したときの第１及び第２の封止面に沿うシール形成の細部を拡大して示す断面図である。
【図９】下側ダイの縁領域に沿って凹部内に設けられた第１のノズル本体を示す平面図である。
【図１０】上側ダイと下側ダイとの間のチャネル内に挿入された図１のノズル本体を示す平面図であり、上側ダイが透明な状態で示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に従って第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する方法の単純化されたフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明は、当業者が本発明を構成して利用することができるようにするために提供されており、特定の用途及びその要件との関連で提供されている。開示する実施形態の種々の改造例は、当業者には容易に明らかであり、本発明の一般的原理は、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態及び用途に利用できる。本発明は、開示する実施形態に限定されるものではなく、本明細書において開示する原理及び特徴と一致して最も広い範囲が与えられるものである。
【００１７】
図１には、本発明の実施形態としてのノズル本体１００の側面図が示されている。ノズル本体１００は、前側フェース１０４まで延びる封止部分１０２及びノズル本体１００の後側フェース１０８を備えた支持部分１０６を有する。封止部分１０２は、支持部分１０６から遠ざかる距離が増大するにつれてテーパしており、このテーパ部分は、側面図で見て切頭体の外観をしている。ノズル本体１００の挿入方向“Ｉ”が図１に示されており、この挿入方向“Ｉ”に沿ってノズル本体１００がフォーミングツール内の複数の板金ブランク相互間に挿入され、これについては以下に詳細に説明する。
【００１８】
図１に示されている特定の且つ非限定的な実施例では、封止部分１０２は、適当な材料、例えば鋼又は別の適当な材料のブロックの機械加工プロセスによって形成される。したがって、図１に示されている実施形態では、封止部分１０２の材料特性は、支持部分１０６の材料特性と連続している。オプションとして、封止部分１０２及び支持部分１０６は、別々に作られ、そして次に、適当な技術、例えば溶接によって互いに接合される。
【００１９】
支持部分１０６は、ノズル本体１００の支承面、例えば後側フェース１０８を提供し、封止部分１０２を押してこれをフォーミングツールの特徴部に密着させるために使用中、力がこの後側フェース１０８に加えられる。当然のことながら、挿入方向“Ｉ”に沿って測定した封止部分１０２の長さに対する支持部分１０６の長さは、様々であって良い。例えば、オプションとして図１に示されているブロック状封止部分１０６に代えて、プレート状構造体が設けられる。このような場合、プレート状構造体は、使用中、力が加えられると、変形に抵抗するのに十分な強度を有することが必要なだけである。オプションとして、ノズル本体１００は、全体としてダイヤモンド形の後側フェースを備え、したがって、拡大ブロック状又はプレート状構造体全体が省かれる。この後者の場合、封止部分１０２のダイヤモンド形後側フェースは、支持部分１０６を構成し、上述したように力の印加を支えるために複数のロッド又は別の類似の構造体がこの支持部分１０６に取り付けられるのが良い。
【００２０】
図２は、図１のノズル本体１００を示す斜視図である。図２に示されているように、封止部分１０２は、挿入方向に沿って見て全体としてダイヤモンドの形をしており、この封止部分は、第１の封止面２００及び第２の封止面２０２を有している。第１の封止面２００と第２の封止面２０２は、ノズル本体１００の互いに反対側の側縁２０４，２０６に沿って互いに接合されている。第１の封止面２００と第２の封止面２０２との間の間隔は、側縁２０４，２０６の各々に沿う間隔最小値から互いに反対側の側縁相互間のほぼ中ほどのところの間隔最大値まで増大している。この実施例では、側縁２０４，２０６は、刃先（ナイフエッジ）ではなく、これとは異なり、小さなアールが各側縁２０４，２０６に沿って形成されている。さらに、第１の封止面２００及び第２の封止面２０２は、指定されている表面部分２０８，２１０に沿ってそれぞれ滑らかに湾曲しており、表面部分２０８，２１０は、互いに反対側の側縁２０４，２０６相互間のほぼ中ほどのところに位置している。以下に詳細に説明するように、湾曲表面部分２０８，２１０は、ノズル本体１００をフォーミングツール内の複数の板金ブランク相互間に挿入したときに封止を容易にする。
【００２１】
次に図１及び図２を参照すると、第１及び第２の封止面２００，２０２は、挿入方向“Ｉ”に沿って互いに向かってテーパしている。その結果、ダイヤモンド形封止部分１０２の周長は、前側フェース１０４のところで最も小さく、支持部分１０６に向かう方向に沿って次第に増大している。第１及び第２の封止面２００，２０２は又、側縁２０４，２０６に向かってテーパしているので、側縁２０４，２０６は、挿入方向“Ｉ”に沿って互いに向かって収斂している。収斂する封止面２００，２０２の対及び収斂する側縁２０４，２０６の対は、フォーミングツール内の板金ブランクに圧接するくさび形構造体として働く。以下に詳細に説明するように、ノズル本体１００を挿入方向“Ｉ”に沿って封止位置に挿入すると、これらくさび形構造体と板金ブランクとの間にシールが形成される。
【００２２】
また、図２には、導管２１２が示されており、この導管２１２は、ノズル本体１００を貫通して形成されている。図２に示されている特定の且つ非限定的な実施例では、導管２１２は、ノズル本体の挿入方向“Ｉ”に平行に整列している。さらに、導管２１２は、ノズル本体１００の前側フェース１０４と後側フェース１０６との間に延び、この導管は、両端が開口している。導管２１２は、超塑性成形中、ノズル本体１００を通って拡張用流体をフォーミングツール内の複数の板金ブランクの空間中に導くためのものである。例えば、図示しないコネクタ及び圧力管がノズル本体１００の導管２１２を加圧流体源、例えば加圧空気源に連結する。
【００２３】
図３を参照すると、ノズル本体１００の封止部分１０２は、２つの相互に垂直な対称面、即ち、水平面“Ｈ”及び垂直面“Ｖ”を有し、これら対称面は、ノズル本体１００の挿入方向に平行な線に沿って互いに交差している。図３に示されている特定の且つ非限定的な実施例では、導管２１２は、対称面“Ｈ”と対称面“Ｖ”の交線に沿ってほぼ軸方向に整列している。オプションとして、導管２１２の相対サイズ、相対形状及び相対配置場所の少なくとも１つが変えられる。
【００２４】
図４は、下側ダイ４０４の縁領域４０２に沿って形成された凹部４００内に配置されている図１のノズル本体１００を示している。分かりやすくするために、第１及び第２の板金ブランクは図４には示されていない。シールビード４０６が下側ダイ４０４の縁領域４０２周りに延び、このシールビードは、下側ダイ４０４の中央領域に設けられた成形面４０８を包囲している。シールビード４０６は、凹部４００を貫通して連続的に延び、したがって、シールビードは、図４に示されている図ではノズル本体１００の封止部分１０２の下に隠れている。次に、図５も参照すると、凹部４００の形状は、ノズル本体１００の封止部分１０２の形状に合致していることが注目されるべきである。具体的に説明すると、凹部４００は、第２の封止面２０２の形状と実質的に相補している。即ち、凹部４００の互いに反対側の縁は、挿入方向“Ｉ”に沿って互いに向かって収斂している。特に、ノズル本体の第１の封止面２００も第２の封止面２０２もシールビードを備えておらず、封止面２０２とシールビード４０６との間並びに封止面２００と図示していない上側ダイに設けられているシールビードとの間にシールが形成されている。以下に詳細に説明するように、ノズル本体１００の収斂する側縁２０４，２０６の各々と上側及び下側ダイのシールビードとの間にもシールが形成されている。
【００２５】
図６は、フォーミングツールの上側ダイ６００と下側ダイ４０４との間に形成されているチャネル内に挿入された図１のノズル本体を示す斜視図である。具体的に説明すると、上側ダイ６００と下側ダイ４０４を互いに結合して閉鎖状態にすると、チャネルが形成され、下側ダイ４０４の凹部４００は、上側ダイ６００に設けられている対応の凹部と整列する。図７は、Ａ‐Ａ線に沿った図６の組立体の側面断面図である。分かりやすくするために、第１及び第２の板金ブランクが省かれており、したがって、これら板金ブランクは、図６又は図７には示されていない。図８は、上側ダイ６００と下側ダイ４０４との間のチャネル中に挿入されたノズル本体１００の拡大断面図である。図８では、第１の板金ブランク８００及び第２の板金ブランク８０２が示されている。
【００２６】
特に図８で参照すると、ノズル本体１００を上側ダイ６００と下側ダイ４０４との間に形成されているチャネル内の封止位置に挿入すると、第１の封止面２００は、第１の板金ブランク８００を押してこれを下側ダイ４０４の表面４００に沿って延びるシールビード４０６に密着させ、第２の封止面２０２は、第２の板金ブランク８０２を押してこれを上側ダイ６００の表面７００に沿って延びるシールビード８０６に密着させる。図８に示されているように、シールビード４０６は、ノズル本体１００の挿入方向“Ｉ”に沿ってシールビード８０６からオフセットしている。このように、第１の封止面２００と第１の板金ブランク８００との間にシールが形成されると共に第２の封止面２０２と第２の板金ブランク８０２との間にシールが形成される。もう一度図２を参照すると、第１及び第２の封止面２００，２０２のそれぞれの滑らかに湾曲した表面部分２０８，２１０は、第１の封止面２００全体に沿うと共に第２の封止面２０２全体に沿うシールの形成を支援する。
【００２７】
次に図９を参照すると、下側ダイ４０４の縁領域４０２に沿って凹部内に設けられたノズル本体１００の平面図が示されている。図１０は、上側ダイ６００と下側ダイ４０４との間のチャネル中に挿入されたノズル本体１００を示す平面図であり、上側ダイ６００の特徴部は、説明を容易にするために透明になっている。明らかなように、超塑性成形を実施するためには、第１の板金ブランク８００及び第２の板金ブランク８０２の周囲全体に沿って周辺シールを形成することが必要である。オフセットしているシールビード４０６，８０６は、図１０に最も明確に示されているように、板金ブランク（ブランクは、図９及び図１０には示されていない）の周囲に沿ってぐるりと二重シールを形成している。特に、シールビード４０６，８０６は、板金ブランクの縁を互いに押し、したがって、板金ブランクの縁相互間にはシールが形成されている。さらに、図８を参照して上述したように、下側ダイ４０４と上側ダイ６００との間のチャネル中に延びると共にこれを貫通して延びるシールビード４０６，８０６の部分は、第１及び第２の板金ブランク８００，８０２の縁を押してこれらをノズル本体１００の第１の封止面２００及び第２の封止面２０２にそれぞれ密着させる。
【００２８】
次に、図９及び図１０だけを参照して、ノズル本体１００の互いに反対側の側縁２０４，２０６に沿って封止を行う機構体について説明する。互いに反対側の側縁２０４，２０６に沿う封止は、ノズル本体１００が板金ブランク８００，８０２相互間に設けられるということにより複雑になっている。必然的に、板金ブランク８００，８０２は、チャネル内にノズル本体を収納するために互いに間隔をおいて配置されている。２つの板金ブランクの表面とノズル本体との間の空間を封止するという課題は、図２を参照して説明したように２つの方向にテーパしたノズル本体を用いることによって解決され、ノズル本体１００の互いに反対側の側縁２０４，２０６は、ノズル本体の挿入方向“Ｉ”に沿って互いに向かって収斂している。図９及び図１０に最も明確に示されているように、下側ダイ４０４と上側ダイ６００との間のチャネル内に受け入れられたノズル本体１００の部分は、平面図で見て全体としてくさび形をしているように見える。
【００２９】
ノズル本体１００を図１０に示されているように挿入方向“Ｉ”に沿って下側ダイ４０４と上側ダイ６００との間のチャネル中に前進させると、互いに反対側の側縁２０４，２０６は、板金ブランク８００，８０２をノズル本体１００の両方の側部に沿ってシールビード４０６，８０６にそれぞれ押し付ける。特に、互いに反対側の側縁２０４，２０６は、挿入方向“Ｔ”に沿う第１の成分及び挿入方向“Ｉ”に垂直な第２の成分を含む力で板金ブランク８００をシールビード４０６に押し付ける。同様に、互いに反対側の側縁２０４，２０６は、挿入方向“Ｔ”に沿う第１の成分及び挿入方向“Ｉ”に垂直な第２の成分を含む力で板金ブランク８０２をシールビード８０６に押し付ける。このように、ノズル本体１００の第１の封止面２００と第１の板金ブランク８００との間にはシールが形成され、このシールは、ノズル本体１００の互いに反対側の側縁２０４，２０６を越えて延び、次に板金ブランク８００，８０２相互間に続いている。同様に、ノズル本体１００の第２の封止面２０２と第１の板金ブランク８０２との間にはシールが形成され、このシールは、ノズル本体１００の互いに反対側の側縁２０４，２０６を越えて延び、次に板金ブランク８００，８０２相互間に続いている。したがって、板金ブランク８００，８０２の周囲全体に沿ってシールが作られ、このシールは、板金ブランク８００，８０２からの異形物品の超塑性成形中に生じる高い温度及び高い内部流体圧力に耐えることができる。オプションとして、２つの異形物品は、互いに同一であり、或いは、２つの異形物品は、互いに異なっている。
【００３０】
図１〜図１０を参照して上述したシステムは、伝統的なＳＰＦプロセスと比較して、別個独立の部品形状に関して上側ダイと下側ダイの両方を利用する２つの板金ブランクの同時成形により、増大したプロセススループットをもたらす。ＳＰＦプロセスを利用して第１及び第２の板金ブランクから第１及び第２の異形物品を成形する方法について図１１を参照して説明する。ステップ１１００では、第１の板金ブランクをフォーミングツールの下側ダイ上に配置し、第１の板金ブランクの周辺領域が下側ダイの縁面周りに延びる第１のシールビードに接触するようにする。第１の板金ブランクをこれが下側ダイの縁面に設けられた第１の凹部とオーバーラップするよう更に配置する。ステップ１１０２では、ノズル本体を第１の板金ブランクの上方に且つ第１の凹部と整列した状態で位置決めする。ステップ１１０４では、第２の板金ブランクをフォーミングツール内の第１の板金ブランクの頂部上に配置する。ステップ１１０６では、フォーミングツールの上側ダイを下側ダイに向かう方向に相対的に動かすことによってフォーミングツールを閉鎖する。閉鎖位置にあるとき、上側ダイの縁面周りに延びる第２のシールビードが第２の板金ブランクの周辺領域に接触する。さらに、上側ダイの縁面に設けられた第２の凹部を下側ダイの第１の凹部と整列させて第１の凹部と第２の凹部が協働してノズル本体を受け入れるチャネルを形成するようにする。ステップ１１０８では、所与のトンネージ（成形荷重）を第１及び第２の板金ブランクの超塑性成形温度まで予熱されている上側及び下側ダイに加えて第１及び第２の板金ブランクをチャネル内のノズル本体の互いに反対側の封止面に合致させる。ステップ１１１０では、ノズル本体を第１の板金ブランクと第２の板金ブランクとの間の挿入方向に沿ってチャネル内に前進させる。特に、ノズル本体を封止位置まで前進させ、次に、力を支持部分に加えることによってノズル本体を封止位置に維持する。ステップ１１１２では、ノズル本体を貫通して設けられた導管を経て加圧流体を導入し、この加圧流体が第１の板金ブランクと第２の板金ブランクとの間の空間に入るようにする。ステップ１１１４では、第１及び第２の板金ブランクを上側ダイ及び下側ダイの成形面にそれぞれ押し付けることによって超塑性成形（ＳＰＦ）条件下において第１及び第２の異形物品を同時に成形する。その後、ツールを開放し、ノズル本体を引っ込めて２回の部品取り出しを可能にする。第１及び第２の異形物品を取り出し、そして必要に応じて、バリ取りする等を行う。オプションとして、ステップ１１０８で加えられたトンネージは、部分トンネージであり、ステップ１１１０においてノズルを部分トンネージ下で前進させる。次いで、加圧流体の導入に先立って作業トンネージを加える。変形例として、ステップ１１０８において加えられるトンネージは、作業トンネージである。
【００３１】
図１１を参照して説明した方法では、第１のシールビードと第２のシールビードは、互いにオフセットしており、ノズル本体は、その互いに反対側の側縁に沿って接合される第１及び第２の封止面を有する。互いに反対側の側縁は、挿入方向に沿って互いに向かって収斂しており、ダイ相互間に形成されるチャネルは、ノズル本体をチャネル中に挿入して封止位置に至らせると、第１のシールビードが第１の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成すると共に第２のシールビードが第２の板金ブランクとノズル本体の各側縁との間にシールを形成するように形作られる。
【００３２】
上述の説明は、本発明の複数の実施形態に関するが、本発明は、添付の特許請求の範囲の公正な意味から逸脱することなく、更に改造及び変更が可能であることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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