(57)【要約】【課題】成形品のコーナー部等、成形段階の終期に成形される部位の薄肉化を防いで破断を防止するとともに、全体的に均一な板厚を有する成形品を成形するための技術を提案する。【解決手段】上型２と下型１とで超塑性アルミ等の板状のワーク３を挟持し、加熱手段７・７によって前記ワーク３を加熱しつつ、加圧空気供給手段５・５によって前記ワーク３の上方空間の気圧を昇圧し、前記ワーク３を前記下型１の成形凹部１０の内壁面１１へ向って膨出させることにより、前記内壁面１１の形状に沿った成形品を構成する超塑性成形法であって、前記加圧空気６・６は、ワーク３の部位うちで、成形凹部１０のコーナー部１０ａ・１０ａへと向って伸ばされる部位３ｃ・３ｃ等の、成形段階の終期に成形される部位へ向って吹込まれることとする。【選択図】図１
2006205188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と下型とで板状のワークを挟持し、
加熱手段によって前記ワークを加熱しつつ、
加圧空気供給手段によって前記上型の加圧空気室へ加圧空気を吹込んで、前記加圧空気室内の気圧を昇圧し、
前記ワークを前記下型の成形凹部の内壁面へ向って膨出させることにより、
前記内壁面の形状に沿った成形品を構成する超塑性成形法であって、
前記加圧空気は、ワークの部位のうちで、成形段階の終期に成形される部位へ向って吹込まれることとする、超塑性成形法。
【請求項２】
前記加圧空気の吹込みは、成形段階の初期から、成形段階の中期にかけて、実施される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の超塑性成形法。
【請求項３】
前記加圧空気を吹込む過程において、
前記加圧空気室の空気を外部へ逃すことにより、
前記加圧空気室の気圧を規定値に制御する、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の超塑性成形法。
【請求項４】
前記加圧空気は、
外気温度よりも低い冷風とする、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の超塑性成形法。
【請求項５】
成形凹部が形成される下型と、
前記下型との間でワークを挟持する上型と、
前記上型の加圧空気室内に加圧空気を吹込み、前記ワークの上面を加圧することにより、前記ワークを前記成形凹部の内壁面へ向って膨出させる加圧空気供給手段と、
前記ワークを加熱するための加熱手段と、
前記加圧空気供給手段からの加圧空気の吹込みを制御するための制御手段と、を具備し、
前記加圧空気供給手段は、成形段階の終期に成形される部位へ向って加圧空気を吹込む構成とする、超塑性成形装置。
【請求項６】
前記制御手段は、成形段階の初期から中期にかけて、
前記加圧空気から加圧空気を吹込ませるように制御する、
ことを特徴とする、請求項５に記載の超塑性成形装置。
【請求項７】
前記上型には、
前記加圧空気室内の加圧空気を、外部へ逃すための減圧手段が設けられ、
前記減圧手段は、前記制御手段によって動作制御されるものとし、
前記制御手段は、成形段階の初期から中期にかけて、前記減圧手段を制御して、
前記加圧空気室内の気圧を規定値となるように制御する、
ことを特徴とする、請求項６に記載の超塑性成形装置。
【請求項８】
前記加圧空気は、
外気温度よりも低い冷風とする、
ことを特徴とする、請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の超塑性成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超塑性成形の技術に関するものであり、より詳しくは、成形品のコーナー部の薄肉化を防いで破断を防止するとともに、全体的に均一な板厚を有する成形品を成形するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超塑性成形に関する技術は周知となっている（例えば、特許文献１参照）。
超塑性成形の実施形態の一つであるブロー成形法においては、図３に示すごとく、加熱される上型４１と下型４２にて、シール性を確保しつつワーク４３を挟持し、上型４１とワーク４３の間の空間４４に加圧空気供給手段４５から加圧空気４７・４７を吹き込むことによって、前記空間４４内の圧力を上昇させ、この圧力によって、加熱されたワーク４３を下型４２の成形凹部４６の底面４６ａに向って膨出させ、最終的に、前記成形凹部４６の形状に沿った成形品を構成することとしている。
【特許文献１】特開２００１−１２９６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のブロー成形法では、ワーク４３が徐々に伸ばされて、ワーク４３の被挟持部４３ａ・４３ａから最も離れた位置にある部位４３ｂが、最も早い時期に成形凹部４６の底面４６ａへと到達することになり、その後に、残りの部位４３ｃ・４３ｃが成形凹部４６のコーナー部４６ｂ・４６ｂ（角部）へと向って伸ばされることになる。
ここで、前記部位４３ｂについては、底面４６ａに到達後は伸ばされることがなく、肉厚が薄くなることはないが、コーナー部４６ｂ・４６ｂへ向う部位４３ｃ・４３ｃについては、成形が完了するまで伸ばされつづけるので、肉厚が薄くなってしまう。
このため、前記部位４３ｃ・４３ｃについては、肉厚が薄くなることによる破断が生じるといった問題があった。また、部位４３ｂと部位４３ｃ・４３ｃとの間で、肉厚が不均衡となり、全体的に均一な板厚を有する成形品が構成できず、成形部位によって強度が異なる等の問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、以上の問題点に鑑み、成形品のコーナー部等、成形段階の終期に成形される部位の薄肉化を防いで破断を防止するとともに、全体的に均一な板厚を有する成形品を成形するための技術を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１に記載のごとく、上型と下型とで板状のワークを挟持し、加熱手段によって前記ワークを加熱しつつ、加圧空気供給手段によって前記上型の加圧空気室へ加圧空気を吹込んで、前記加圧空気室内の気圧を昇圧し、前記ワークを前記下型の成形凹部の内壁面へ向って膨出させることにより、前記内壁面の形状に沿った成形品を構成する超塑性成形法であって、前記加圧空気は、ワークの部位うちで、成形段階の終期に成形される部位へ向って吹込まれることとする、超塑性成形法とする。
【０００７】
また、請求項２に記載のごとく、前記加圧空気の吹込みは、成形段階の初期から、成形段階の中期にかけて、実施されることとする。
【０００８】
また、請求項３に記載のごとく、前記加圧空気を吹込む過程において、前記加圧空気室の空気を外部へ逃すことにより、前記加圧空気室の気圧を規定値に制御することとする。
【０００９】
また、請求項４に記載のごとく、前記加圧空気は、外気温度よりも低い冷風とする。
【００１０】
また、請求項５に記載のごとく、成形凹部が形成される下型と、前記下型との間でワークを挟持する上型と、前記上型の加圧空気室内に加圧空気を吹込み、前記ワークの上面を加圧することにより、前記ワークを前記成形凹部の内壁面へ向って膨出させる加圧空気供給手段と、前記ワークを加熱するための加熱手段と、前記加圧空気供給手段からの加圧空気の吹込みを制御するための制御手段と、を具備し、前記加圧空気供給手段は、成形段階の終期に成形される部位へ向って加圧空気を吹込む構成とする、超塑性成形装置とする。
【００１１】
また、請求項６に記載のごとく、前記制御手段は、成形段階の初期から中期にかけて、前記加圧空気から加圧空気を吹込ませるように制御することとする。
【００１２】
また、請求項７に記載のごとく、前記上型には、前記加圧空気室内の加圧空気を、外部へ逃すための減圧手段が設けられ、前記減圧手段は、前記制御手段によって動作制御されるものとし、前記制御手段は、成形段階の初期から中期にかけて、前記減圧手段を制御して、前記加圧空気室内の気圧を規定値となるように制御することとする。
【００１３】
また、請求項８に記載のごとく、前記加圧空気は、外気温度よりも低い冷風とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上の請求項１に記載の発明では、最終的に成形された成形品の板厚を、全部位において略均一にすることができる。
また、成形段階の終期に成形される部位の薄肉化が抑制されているため、前記部位における破断の不具合を防止することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、成形段階の初期においては、成形段階の終期に成形される部位の伸びが抑えられ、他の部位の伸びが進行されることにより、最終的に成形される成形品の板厚を、全部位において略均一にすることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、前記加圧空気を供給して、積極的に、成形段階の終期に成形される部位の冷却を行いつつも、加圧空気室内の圧力値を規定値に設定し、他の部位の伸びを進行させることが可能となる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、前記成形段階の終期に成形される部位の伸びの進行をより効果的に抑制できる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明では、最終的に成形された成形品の板厚を、全部位において略均一にすることができる。
また、成形段階の終期に成形される部位の薄肉化が抑制されているため、前記部位における破断の不具合を防止することができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明では、成形段階の初期においては、成形段階の終期に成形される部位の伸びが抑えられ、他の部位の伸びが進行されることにより、最終的に成形される成形品の板厚を、全部位において略均一にすることができる。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明では、前記加圧空気を供給して、積極的に、成形段階の終期に成形される部位の冷却を行いつつも、加圧空気室内の圧力値を規定値に設定し、他の部位の伸びを進行させることが可能となる。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明では、前記成形段階の終期に成形される部位の伸びの進行をより効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明にかかる超塑性成形法は、図１に示すごとく、上型２と下型１とで超塑性アルミ等の板状のワーク３を挟持し、加熱手段７・７によって前記ワーク３を加熱しつつ、加圧空気供給手段５・５によって前記上型２の加圧空気室４へ加圧空気６・６を吹込んで、前記加圧空気室４内の気圧を昇圧し、前記ワーク３を前記下型１の成形凹部１０の内壁面１１へ向って膨出させることにより、前記内壁面１１の形状に沿った成形品を構成する超塑性成形法であって、前記加圧空気６・６は、ワーク３の部位うちで、成形凹部１０のコーナー部１０ａ・１０ａへと向って伸ばされる部位３ｃ・３ｃ等の、成形段階の終期に成形される部位へ向って吹込まれるものとしている。
【００２３】
以下詳述すると、前記ワーク３は板状部材であり、その周縁部が被挟持部３ａ・３ａとなっており、該被挟持部３ａ・３ａが上型２の挟持部２ａと下型１の挟持部１ａの間で挟持される。
また、上型２及び下型１には、それぞれ、ワーク３を加熱するための加熱手段７・７が設けられている。該加熱手段７・７は、制御手段８によって加熱の有無の制御がされる。尚、該加熱手段７・７は、上型２、下型１に内装する構成とする他、これらの外部に配置されるものであってもよい。
【００２４】
また、図１に示すごとく、下型１には、成形品の形状を決定する成形凹部１０が形成されている。この成形凹部には、コーナー部１０ａ・１０ａが形成されている。
ここで、前記コーナー部１０ａ・１０ａとは、成形凹部１０の内壁面１１において、下側から上側へと屈曲する部位に形成される屈曲部位のことをいうものであり、図１に示す凹型の成形凹部１０の場合は、床壁面１１ａから側壁面１１ｂ・１１ｂへと屈曲する部位がコーナー部となる。
また、図２に示すごとく、内壁面１１に、二段の床壁面１１ｃ・１１ｄが形成される場合では、床壁面１１ｃから側壁面１１ｅ・１１ｅへと屈曲する部位１０ｃ・１０ｃがコーナー部となり、また、床壁面１１ｄから側壁面１１ｆ・１１ｆへと屈曲する部位１０ｄ・１０ｄがコーナー部となる。
【００２５】
また、図１に示すごとく、上型２には、ワーク３の上面に対面する加圧空気室４が設けられている。
また、上型２には、前記加圧空気室４内に、加圧空気６・６を吹込むための加圧空気吹込み手段５・５が設けられている。該加圧空気吹込み手段５・５は、図示せぬ加圧ポンプ等の加圧空気供給手段と接続されている。また、該加圧空気吹込み手段５・５は、制御手段８によって、加圧空気の吹込みの有無の制御がされる。
そして、前記加圧空気吹込み手段５・５から吹込む加圧空気６・６により、加圧空気室４内の空気圧力を上昇させ、この高圧空気の圧力をワーク３の上面に作用させることにより、ワーク３を下方へ向って膨出させ内壁面１１に沿った形状に成形する、つまりは、ブロー成形が行われる。
【００２６】
また、前記加圧空気吹込み手段５・５の先端には、加圧空気室４への加圧空気６・６の吹込み口となるノズル５ａ・５ａが設けられている。
そして、該ノズル５ａ・５ａは、ワーク３の部位うちで、成形凹部１０のコーナー部１０ａ・１０ａへと向って伸ばされる部位３ｃ・３ｃへと向けられており、加圧空気６・６が前記部位３ｃ・３ｃへと向って吐出されるようになっている。
このように、前記加圧空気６・６が、前記部位３ｃ・３ｃに吹き当てられることにより、部位３ｃ・３ｃの熱が放熱されることになり、部位３ｃ・３ｃの箇所の温度は、他の部位と比較して低下する。つまり、部位３ｃ・３ｃの冷却が行われるのである。
そして、このように温度が低下すると、部位３ｃ・３ｃの伸び（変形）が抑制されこととなり、加圧空気６・６が吹き当てられる間は、他の部位の伸びが進行し、他の部位の薄肉化が進行することになる。
これは、超塑性アルミ等のワーク３は温度が低いほど変形抵抗が大きく、温度の高い部位と低い部位があると、温度の高い部位が変形しやすい（伸びやすい）という点に着目したものであり、前記加圧空気６・６を吹き当てることによって、積極的に温度差を発生させることとしているのである。
【００２７】
さらに、図示せぬ冷却装置により予め冷却された冷風を加圧空気吹込み手段５・５へと供給し、前記ノズル５ａ・５ａから吹込まれる加圧空気６・６は、外気温度よりも低い冷風とすることによれば、前記部位３ｃ・３ｃの伸びの進行をより効果的に抑制できるようになる。
【００２８】
また、前記加圧空気吹込み手段５・５からの加圧空気６・６の吹込みは、膨出された部位が内壁面１１に最初に当着するまでの間の規定時間継続されるものであり、本実施例では、ワーク３の中央部の部位３ｂが床壁面１１ａに当着するまで継続されることになる。
尚、前記規定時間、つまりは、吹込みを終了させる時期については、ワーク３の厚さ、成形凹部１０の形状、加圧空気吹込み手段５・５の設置位置等によって適宜設定されるものである。
【００２９】
そして、吹込みの停止後は、加圧空気６・６によって高圧となった加圧空気室４内の空気圧力によって、ワーク３の変形が進行し、最終的に成形凹部１０に沿った形状に成形される。
また、この段階においては、加圧空気６・６の吹込みはないため、前記部位３ｃ・３ｃについても他の部位と同一の条件で伸ばされることになる。
【００３０】
また、上型２には、前記加圧空気室４内の加圧空気を、外部へ逃すための減圧手段１２が設けられている。該減圧手段１２は、電磁弁等で構成され、前記制御手段８によって動作制御される。
この減圧手段１２を制御することにより、加圧空気室４内の圧力を調整することができ、前記加圧空気６・６を供給して積極的に部位３ｃ・３ｃの冷却を行いつつも、加圧空気室４内の圧力値を規定値に設定し、他の部位の伸びを進行させることが可能となる。
仮に、減圧手段１２を設けないこととすると、加圧空気６・６が多量に吹込まれることによって加圧空気室４内の気圧が過剰に上昇し、部位３ｃ・３ｃを残した他の部位の伸びが急激に進行してしまうことになることから、減圧手段１２によって、この問題を解決することとしている。
【００３１】
以上のように、前記加圧空気６・６は、ワーク３の部位うちで、成形凹部１０のコーナー部１０ａ・１０ａへと向って伸ばされる部位３ｃ・３ｃ等の、成形段階の終盤に成形される部位へ向って吹込まれるものとしている。
これにより、成形段階の初期においては、前記部位３ｃ・３ｃの伸びが抑えられつつ、他の部位の伸びが進行する。
そして、ワーク３の中央部の部位３ｂが床壁面１１ａに当着する成形段階の中期等、規定の時期になったら、前記加圧空気６・６の吹込みを停止し、前記部位３ｃ・３ｃを含めて全部位の伸びが進行する。
この場合、成形段階の初期から中期にかけては、前記部位３ｃ・３ｃの伸びが抑えられて薄肉化が抑制されているため、最終的に成形された成形品の板厚は、全部位において略均一にすることができる。
また、部位３ｃ・３ｃの薄肉化が抑制されているため、部位３ｃ・３ｃにおいて破断が発生するといった不具合が生じることもない。
【００３２】
また、以上の超塑性成形法を実施するための装置構成としては、図１に示すごとく、成形凹部１０が形成される下型１と、前記下型１との間でワーク３を挟持する上型２と、前記上型２の加圧空気室４内に加圧空気６・６を吹込み、前記ワーク３の上面を加圧することにより、前記ワーク３を前記成形凹部１０の内壁面１１へ向って膨出させる加圧空気供給手段５・５と、前記ワーク３を加熱するための加熱手段７・７と、前記加圧空気供給手段５・５からの加圧空気の吹込みを制御するための制御手段８と、を具備し、前記加圧空気供給手段５・５は、成形凹部１０のコーナー部１０ａ・１０ａへと向って伸ばされる部位３ｃ・３ｃ等の、成形段階の終期に成形される部位へ向って加圧空気６・６を吹込む構成であればよい。
また、前記制御手段８は、ワーク３が前記成形凹部１０の内壁面１１に最初に当接するまで等の、成形段階の初期から中期にかけて、前記加圧空気供給手段５・５から加圧空気６・６を吹込みさせることとすればよい。
また、以上の説明では、上下方向に二分される上型２、下型１を具備する装置構成例について述べたが、例えば、型を左右方向に分割する装置構成であってもよく、型の分割方向や、ワーク３の膨出方向については、とくに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかる超塑性成形装置の構成について示す図。
【図２】成形凹部の異なる下型の実施例について示す図。
【図３】従来の超塑性成形装置の構成について示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１      下型
２      上型
３      ワーク
５      加圧空気供給手段
１０    成形凹部
１０ａ  コーナー部
１１    内壁面
【図１】
2006205188.tif 000003
【図２】
2006205188.tif 000004
【図３】
2006205188.tif 000005