(57)【要約】      （修正有）【課題】ほぼ平板な金属ブランクを薄肉シェル状体に成形するための装置を提供する。【解決手段】ブランク１２の薄肉シェル状体１４への変形中に保持するモールドチャンバ１８を構成する支持構造１６と、支持構造に設置され、ブランクをその外周２２で前記支持構造に固定して、モールドチャンバ側のブランクの裏面２４を、モールドチャンバの反対側のブランクの表面２６に対して封止する装置２０と、モールドチャンバに真空を印加し排気するために、モールドチャンバに設置され、かつモールドチャンバと連通する装置２８とを備え、ブランクの表面に当てられる少なくとも１つの成形用具５０が、支持構造に設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ平板な金属ブランク（１２）を薄肉シェル状体（１４）に成形する方法であって、
薄肉シェル状体（１４）への変形中、前記ブランク（１２）は、その外周（２２）でモールドチャンバ（１８）を備えた支持構造（１６）に固定され、前記モールドチャンバ（１８）側の前記ブランク（１２）の裏面（２４）が、前記モールドチャンバ（１８）の反対側の前記ブランク（１２）の表面（２６）に対して封止されて前記モールドチャンバ（１８）内に保持され、
前記モールドチャンバ（１８）に真空が印加されて、前記ブランク（１２）の密閉状態を形成し、前記ブランク（１２）及び少なくとも１つの成形用具（５０）が相対的に移動、特に回転されながら、前記モールドチャンバ（１８）の所定の排気により、また、前記ブランク（１２）の表面（２６）に当てられる前記少なくとも１つの成形用具（５０）により、前記ブランク（１２）が薄肉シェル状体（１４）に変形されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記モールドチャンバ（１８）に設置された前記ブランク（１２）を、加温及び／又は加熱する少なくとも１つの装置（３０）により、前記ブランク（１２）が高められた温度分布状態にされる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記モールドチャンバ（１８）に設置された少なくとも１つの断熱用の装置（３２）、及び／又は前記モールドチャンバ（１８）に設置された少なくとも１つの熱反射用の装置（３４）により、前記ブランク（１２）が高められた温度分布状態に維持される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記モールドチャンバ（１８）に設置されるか、又は前記モールドチャンバ（１８）と連通している装置によって、前記ブランク（１２）に保護気体が供給される請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記モールドチャンバ（１８）に設置された多孔嵌め合わせモールド（４８）により、前記ブランク（１２）が前記薄肉シェル状体（１４）に変形される請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの成形又は加圧ローラ、及び／又は好適には静水力学的に搭載されている加圧ボールにより、前記ブランク（１２）が前記薄肉シェル状体（１４）に変形される請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ブランク（１２）に当てる前記成形用具（５０）の表面（２６）は、前記ブランク（１２）に対して、前記ブランク（１２）の前記外周（２２）から中心へ、及び／又は前記ブランク（１２）の前記中心から前記外周（２２）へ案内される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ブランク（１２）に当てる前記成形用具（５０）は、テンプレートによって制御されるか、又は閉ループ及び／又は開ループ制御によって数値的に制御される請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記薄肉シェル状体（１４）に変形する前の前記ブランク（１２）は、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接、旋廻摩擦溶接（ＦＳＷ）、電子ビーム（ＥＢ）溶接、レーザー溶接、プラズマ溶接などの溶接方法により接合されて単体を形成する少なくとも２つの分離した表面要素から形成されている請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記薄肉シェル状体（１４）への変形前に、前記ブランク（１２）に対して低温焼なましを行う請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記薄肉シェル状体（１４）への変形前に、前記薄肉シェル状体（１４）の所望の最終肉厚が得られるように、前記ブランク（１２）の所定の肉厚分布が設定された状態でチップ除去によって、特に旋削、フライス削り、及び／又は研削によって、ブランク（１２）が予備輪郭形成される請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記ブランク（１２）は、前記薄肉シェル状体（１４）への変形前にその裏面（２４）において輪郭形成される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
チップ除去によって、特に旋削、フライス削り、及び／又は研削により、前記薄肉シェル状体（１４）への変形及び／又は延伸以前の前記ブランク（１２）に、特にその極領域に、カバー特に膜により、一時的に空密に封止される開口、穿孔、又は同様のカットアウトが設けられる請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ブランク（１２）は、前記薄肉シェル状体（１４）への変形前に予備成形及び／又は予備加圧される請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記ブランク（１２）は、前記薄肉シェル状体（１４）への変形前に溶体化焼なましと急冷が連続して行われることにより、状態Ｔ４にされる請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記ブランク（１２）は、前記薄肉シェル状体（１４）への変形のために冷間形成される請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記ブランク（１２）は、前記薄肉シェル状体（１４）への変形前に加熱時効硬化されて状態Ｔ８にされる請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記ブランク（１２）は、前記薄肉シェル状体（１４）への変形中に継続的に寸法測定される請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
ほぼ平板な金属ブランク（１２）を薄肉シェル状体（１４）に成形する装置であって、特に前記請求項のいずれかに記載の方法を行う装置であり、
前記装置は、
前記ブランク（１２）の前記薄肉シェル状体（１４）への変形中に保持するモールドチャンバ（１８）を構成する支持構造（１６）と、
前記構造（１６）に設置され、前記ブランク（１２）をその外周（２２）で前記支持構造（１６）に固定して、前記モールドチャンバ（１８）側の前記ブランク（１２）の裏面（２４）を、前記モールドチャンバ（１８）の反対側の前記ブランク（１２）の表面（２６）に対して封止する装置（２０）と、
前記モールドチャンバ（１８）に真空を印加し排気するために、前記モールドチャンバ（１８）に設置され、かつ前記モールドチャンバ（１８）と連通する装置（２８）とを備え、
前記ブランク（１２）の前記表面（２６）に当てられる少なくとも１つの成形用具（５０）が、前記支持構造（１６）に設置されていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記モールドチャンバ（１８）を形成する前記支持構造（１６）は、ほぼカップ形状、つぼ形状、皿形状、円錐形状、円錐の先端を切った形状、又は同様の中空形状である請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記支持構造（１６）は、前記ブランク（１２）を加温及び／又は加熱するために、前記モールドチャンバ（１８）を照射する少なくとも１つの装置（３０）を備え、前記装置（３０）は特に、電気的に操作される照明ヒーター、赤外線放射ヒーター、誘導加熱ヒーター、又は循環する熱担体、好適には水、油、溶融塩又はナトリウムなどを備えた循環型ヒーターである請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記支持構造（１６）は、前記モールドチャンバ（１８）に設置された少なくとも１つの断熱用の装置（３２）を備えている請求項１９から２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記支持構造（１６）は、前記モールドチャンバ（１８）に設置された少なくとも１つの熱反射用の装置（３４）、特に（マルチスクリーン）反射膜を備えている請求項１９から２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記支持構造（１６）には能動的冷却のための装置が備えられている請求項１９から２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記ブランク（１２）に保護気体を適用するための装置であって、前記気体の供給のために特に前記モールドチャンバ（１８）内に配置されるか、又は前記モールドチャンバ（１８）と連通している装置が、前記支持構造（１６）に設置されている請求項１９から２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
前記モールドチャンバ（１８）及び／又は前記ブランク（１２）の温度を個別の点で、及び／又は全面で監視するために、熱電対（３８）及び／又は熱撮像カメラ（４０）を含む装置（３６）が、前記支持構造（１６）及び／又は前記ブランク（１２）に割り当てられている請求項１９から２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
前記ブランク（１２）を固定する装置（２０）は、圧力リング（４２）と、固定リング（４４）と、前記圧力リング（４２）と前記固定リング（４４）との間の封止リング（４６）とを備える請求項１９から２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
前記支持構造（１６）には、前記ブランク（１２）と前記ブランク（１２）を固定する装置（２０）との間の半径方向の熱膨張を低減する装置が設けられている請求項１９から２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記ブランク（１２）を固定する装置（２０）は、前記支持構造（１６）に対して半径方向及び／又は円周方向に移動可能である請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記薄肉シェル状体（１４）に変形される前記ブランク（１２）を保持及び支持するために、前記モールドチャンバ（１８）に配置された多孔嵌め合いモールド（４８）が前記支持構造（１６）に設置されている請求項１９から２９に記載の装置。
【請求項３１】
少なくとも一つ、好適には２つの成形又は加圧ローラー及び／又は好適には静水力学的に搭載された加圧ボールが前記支持構造（１６）に割り当てられ、前記ブランク（１２）の表面（２６）に当てられる請求項１９から３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記ブランク（１２）の表面（２６）に当てられる前記少なくとも１つの成形用具（５０）は、テンプレートにより制御されるか、又は閉ループ制御及び／又は開ループ制御を使用して数値的に制御される請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記ブランク（１２）の表面（２６）に当てられる前記少なくとも１つの成形用具（５０）は、その使用の際に個別に調整可能である請求項３１又は３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記ブランク（１２）の表面（２６）に当てられる前記少なくとも１つの成形用具（５０）は、前記支持構造（１６）に設置されたトラバース（７４）によって保持され、前記ブランク（１２）を備えた前記支持構造（１６）と、前記トラバース（７４）とは、互いに相対的に移動可能、特に回転可能である請求項３１から３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記ブランク（１２）を備えた前記支持構造（１６）と、前記少なくとも１つの成形用具（５０）とは、互いに相対的に回転可能であるように構成されている請求項３１から３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
前記ブランク（１２）を備えた前記支持構造（１６）は、回転可能に構成され、前記少なくとも１つの成形用具（５０）は、固定された経線に沿って二次元的に移動可能である請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記ブランク（１２）を備えた前記支持構造（１６）は、前記支持構造（１６）の回転中心軸（５２）回りに、駆動装置（５４）によって回転可能であり、前記少なくとも１つの成形用具（５０）は、空間に固定された経線曲線に沿って二次元的に、２つのサーボ駆動装置（６４、６６）によって移動可能である請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記ブランク（１２）を備えた前記支持構造（１６）は、固定して搭載された構成であり、前記少なくとも１つの成形用具（５０）は、回転可能であるように構成された請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの成形用具（５０）は、前記ブランク（１２）を備えた前記支持構造（１６）上をその直径に沿って延びてレール装置（８８）などに案内されるトラバース（７４）上に配置され、回転中心軸（５２）回りに前記トラバース（７４）の駆動装置（７６）により回転可能であり、前記トラバース（７４）に対して経線曲線上を２つのサーボ駆動装置により、移動可能である請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記支持構造（１６）又は前記トラバース（７４）の前記回転軸（５２）は、水平又は垂直に配置されている請求項３４から３９のいずれかに記載の装置。
【請求項４１】
ブランク（１２）を薄肉シェル状体（１４）と置き換えたり、その逆を行ったりするために、前記トラバース（７４）は、回転する支持体（１１０）又は回転するレールリング（９８）、すなわちレール等から取り外し可能であり、昇降機によって持ち上げることができる請求項３４から４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４２】
ブランク（１２）を薄肉シェル状体（１４）と置き換えたり、その逆を行ったりするために、前記トラバース（７４）は、レールリング（９８）と接線のように接して接続している２本の直線平行レール（１２０）上のレールスイッチ（１１８）により移動可能である請求項３４から４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４３】
ブランク（１２）を薄肉シェル状体（１４）と置き換えたり、その逆を行ったりするために、前記支持構造（１６）は、液圧式で下げて横へ移動させることができる請求項３４から４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４４】
ブランク（１２）を薄肉シェル状体（１４）と置き換えたり、その逆を行ったりするために、前記支持構造（１６）は、レールの下のレール支持構造（９０）、又は同様の支持保持リング（９４）の開口を通って、出入りの移動が可能である請求項３４から４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４５】
前記トラバース（７４）は、固定して搭載されている前記支持構造（１６）の上の２本の直線平行レール（１２４）等の上で直線的に前後方向に移動可能であり、前記トラバース（７４）に沿って前後方向に移動可能である前記少なくとも１つの成形用具（５０）を、それが一定の傾斜角度、所定の高さの位置で、かつ円状又は渦巻状の軌跡で前記ブランク（１２）に当てるように保持している請求項３４から４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４６】
前記支持構造（１６）は、固定して搭載されている前記支持構造（１６）の下の２本の直線平行レール（１２４）等の上で直線的に前後方向に移動し、前記トラバース（７４）は、前記トラバース（７４）に沿ってその長さ方向に前後に移動可能である前記少なくとも１つの成形用具（５０）を、それが一定の傾斜角度、所定の高さの位置で、かつ円状又は渦巻状の軌跡上で前記ブランク（１２）に当てるように保持している請求項３４から４０のいずれかに記載の装置。
【請求項４７】
前記支持構造（１６）は、前記モールドチャンバ（１８）の反対側の前記ブランク（１２）の表面（２６）を覆うために、特に加熱面が設けられた、断熱性のカバー部材や、同様のカバープレートを備えている請求項１９から４６のいずれかに記載の装置。
【請求項４８】
前記支持構造（１６）には、気体及び／又は液体の冷媒、特に不活性気体、好適にはアルゴン、窒素、又は水による外部効果に対する保護のために、前記モールドチャンバ（１８）に設置された少なくとも１つの安全装置が設けられている請求項１９から４７のいずれかに記載の装置。
【請求項４９】
前記支持構造（１６）は、前記ブランク（１２）又は前記薄肉シェル状体（１４）の、前記モールドチャンバ（１８）側の裏面（２４）及び／又は前記モールドチャンバ（１８）の反対側の表面（２６）に対して、前記ブランク（１２）及び／又は前記薄肉シェル状体（１４）の冷却、特に急冷を行うための少なくとも１つの装置を備える請求項１９から４８のいずれかに記載の装置。
【請求項５０】
前記モールドチャンバ（１８）に真空を印加し排気する前記装置（２８）は、前記支持構造（１６）の回転軸（５２）を通って延びており、及び／又は前記モールドチャンバ（１８）と連通している真空接続（５８）を備えている請求項１９から４９のいずれかに記載の装置。
【請求項５１】
回転対称及び／又は非回転対称であるシェル形状の、特に半球形キャップ形状、ドーム形状、楕円ドーム形状、楕円状、又はカッシーニ形状、又はその他の断面形状の部品（１２）を製造するために使用する前記請求項のいずれかに記載の方法及び／又は装置。
【請求項５２】
ロケット燃料タンク、衛星タンク、パラボラアンテナ、放物面反射器、放物面太陽集熱器、サーチライトハウジング、容器底部、塔の円蓋、加圧ドーム等のドーム状のシェル状物を製造するために使用する前記請求項のいずれかに記載の方法及び／又は装置。
【請求項５３】
前記薄肉シェル状体（１４）の画定面の圧延、特に、成形圧延するために使用する前記請求項のいずれかに記載の方法及び／又は装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ほぼ平板なブランクを成形して薄肉シェル状体を製造する方法及び装置、並びにその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほぼ平板なブランク、円形ブランク、又は同様のシートからシェル状体を製造する方法及び装置は一般的に知られているが、概してかなりの程度の難点がある。
【０００３】
底面プレス成形時に、円形ブランクは絞りリング上に配置され、シェル状体の内部輪郭形状を有するパンチによって、上部中央から絞りリングの開孔を抜けてプレス成形される。この場合常に、シェル径に対して明らかに厚肉の出発原料が使用される。厚み−直径比率が小さい薄肉のシェル状形状を形成するとき、しわがシートにできる。したがって、底面プレス成形は、正確な最終形状を有する小型で薄肉の金属部品を形成することができない。所望の最終の壁部厚みを得るには、旋削又はフライス削りによる再加工が必要である。
【０００４】
凸状プレス成形では、回転する凸形状のプレス型に対向する極、すなわち回転中心に保持された円形ブランクを成形ローラでプレス型に押し付け、シェル状体に成形する。成形は常に中心から外側へ押し出すように起こる。例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように、凸状プレス成形により、一般的に比較的厚肉の出発原料シートもシェル状体に形成することができる。
【０００５】
製造されるシェルの径に加え、成形に必要な最小限の厚みは、シェル状体の断面の形状に依存する。厚み−直径比率の小さい薄肉のシェル状体の形成の際には、しわがシートに発生する。特許文献３によると、しわや機械的再加工を減らすためには、型を所定の大きさにすることができるように構成された装置が推奨されている。
【０００６】
凹状嵌め合わせ型プレス成形では、回転する凹形状のプレス型に対向して瞬間中心又は回転中心に保持された予備成形された円形シェルが、成形ローラで押圧され、内部より回転対称に形成される。例えば、特許文献４から分かるように、凹形状のプレス型内において、シェル状体は最終形状及び寸法にはなり得ない。特に凸状曲線プレス型でさらに成形するなどの工程が、さらに必要である。
【０００７】
ショットブラスト成形では、１つの柔軟に予備曲線成形された部品が、小さな粒体を吹き付けられることによって、球面状に曲線成形されたシェル状体の切片に成形され、その後、主に大型であるシェル状体に、極冠を溶接するか、リベットで留める。例えば特許文献５に開示されているように、ショットブラスト成形は実証されているが、溶接及び／又はリベット留めで航空宇宙分野利用のタンクのドームなど、重量が最適化されたシェル状体の必要な壁部の厚みを補強することは支障があると立証されている。
【０００８】
対向ローラプレス成形では、エッジに固定された回転する円形ブランクが、内部ローラと対向ローラにより成形される。これにより成形困難な材料を、主に加圧力を利用して成形することが可能になる。２つの対向するローラの相互作用によって回転するシェル状体が加圧成形され、製造が行われる。
【０００９】
材料の成形性は、印加される加圧応力により改善される。例えば特許文献６に記載され実際に証明されているように、対向ローラプレス成形により、ローラ間に起こる加圧応力によってのみ成形が行われる。これは、張力による好ましくない材料応力が回避又は低減されることを意味する。対抗ローラ加圧成形にとって、これは特に制約となる。
【００１０】
というのは、ローラのために必要である数多くの個々の部品が互いに対応していなければならないため、装置の全体的な構成が非常に高価になりコスト集約的であるためである。また、２つのローラを制御しなければならないため、ＮＣ制御器のプログラミングの費用もさらに大きい。
【００１１】
最後に、凹状プレス成形では、例えば特許文献７、特許文献８、特許文献９,及び特許文献４に記載されているように、所望の寸法にカットされた回転する円形ブランク、例えば予備成形済みの円形ブランクは、その外周がリング又は固定プレートに固定され、前記リングプレート又は固定プレートの背後の自由空間でローラにより外側へ湾曲され、必要に応じて回転対称な、正確な最終外形寸法のシェル状体に成形される。
【００１２】
これは、概ねいくつかの独立した工程で必要な湾曲に応じて、円形材料が面積の増加によりダイアフラム領域で水平に可塑的に拡張され伸張されながら行われる。一方で高い熱及びエネルギーコストがかかり、他方で大きな人的資源及び設備改善、その時間及びコストがかかり、シェル状体の製造コストは相当大きく、特に凹状プレス成形において深刻な問題であることがすでに示されている。
【特許文献１】英国特許第１４６８６５９号明細書
【特許文献２】欧州特許第１２８５７０７号明細書
【特許文献３】米国特許第３,３５５,９２０号明細書
【特許文献４】米国特許第６,００６,５６９号明細書
【特許文献５】独国特許第第３８４２０６４号明細書
【特許文献６】欧州特許第０５９３７９９号明細書
【特許文献７】欧州特許第０４５７３５８号明細書
【特許文献８】米国特許第３,３１６,７４５号明細書
【特許文献９】英国特許第２０１２６９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的はしたがって、前記の問題が回避でき、一段と改善された経済的利用を可能にし、特に航空宇宙分野で増大している要求を考慮して低重量及び高強度であり、さらに高度の寸法安定性を呈するような薄肉シェル状体を製造するための、ほぼ平板な金属ブランクを成形又は変形する方法及び装置と、その使用とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
方法に関しては、クレーム１の特徴により、驚くほど簡単な方法でその目的が達成される。
【００１５】
薄肉シェル状体への変形中、ブランクは、その外周でモールドチャンバを備えた支持構造に固定され、前記モールドチャンバ側の前記ブランクの裏面が前記モールドチャンバの反対側の前記ブランクの表面に対して封止されて前記モールドチャンバ内に保持され、前記モールドチャンバに真空が印加されて、前記ブランクの密閉状態を形成し、前記ブランク及び少なくとも１つの成形用具が相対的に移動、特に回転されながら、前記モールドチャンバの所定の排気により、また、前記ブランクの表面に当てられる前記少なくとも１つの成形用具により、前記ブランクが薄肉シェル状体に変形されることを特徴とするほぼ平板な金属ブランクを薄肉シェル状体に成形又は変形する本発明の方法の構成によれば、現存する加熱及び加圧ポテンシャルの大幅に改良された利用によるエネルギーコストの大幅な削減と、それに伴う時間の節約によって高経済効率を達成する製造方法が提案されている。同時に、重量の削減、強度増加、及び負荷限度の緩和に伴って、薄肉シェル状体の大型化と高い寸法精度が可能となる。
【００１６】
モールドチャンバへの真空印加と所定の排気は非常に重要である。以下において「真空」は、概略の真空や一般的には負圧を含む技術用語とする。負圧を援用した成形及び／又は変形、あるいは凹状プレス成形は、このことにより、かなり促進される。
【００１７】
負圧を印加することは同時に、ブランクの表面にかかる大気圧と、裏面にかかる負圧との圧力差によりブランクを固定して保持し、その結果、その後の最終外形の方向へモールドチャンバ内に引っ張る、又は軽く押圧し、薄肉シェル状体とする効果を有している。前記負圧は好適には、薄肉シェル状体への変形又は成形中、あるいは凹状プレス成形中にブランク内の異なる応力条件によって起こるいかなる材料のずれも補償する。
【００１８】
ブランクによって密閉されているモールドチャンバへの真空の印加及び当該チャンバの所定の排気により、さらに大きな利点が得られる。すなわち、変形又は成形される、あるいはプレス成形される支持構造内のブランクに作用する固定力が増加する。
【００１９】
また、ブランクの表面に作用する大気圧と、ブランクの裏面にかかる負圧との有効圧力差に比例した応力がブランク内に誘発される。これら応力は、特に時間に関して、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形を実質的に支援し促進している。同時に、さらなる問題を防ぐか、少なくとも軽減している。
【００２０】
すなわち、成形用具が使用される場合に、成形用具によってブランクに起きていた材料の波打ちは、そのレベルが真空や負圧によりブランク内に誘発された応力の影響によって低減されるので、このような波打ちが低減されることになる。最後に、モールドチャンバを排気しつつ同時にブランクの薄肉シェル状体への変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形を促進することは、一般的に酸化の発生を低減する。
【００２１】
本発明の方法のさらに好適な構成の詳細が、請求項２から１８に記載されている。本発明の方法の実施形態において、請求項２によると、ブランクは、モールドチャンバに設置された少なくとも１つの装置により加温及び／又は加熱されて高められた温度分布状態にされる。
【００２２】
好適には、請求項３によると、前記モールドチャンバに設置された少なくとも１つの断熱用の装置、及び／又は前記モールドチャンバに設置された少なくとも１つの熱反射用の装置により、前記ブランクが高められた温度分布状態に維持される。
【００２３】
熱間成形では主に、狭い許容範囲中で、設定されたブランクの温度条件又は達成されたブランクの高められた温度分布状態を維持し、特に薄肉ブランク又はシェル状体の場合でも、熱エネルギー要件が制御の労無く一定に維持され、特に小さく維持されることが重要である。
【００２４】
この目的のために、モールドチャンバ及びパイプラインの所定の排気のために装置を介して空気を抜き出すことにより、対流損が大幅に解消され、モールドチャンバ中のブランクや、後成のシェル状体の熱損が低減され、又は、断熱物質でモールドチャンバを裏打ちするか、（マルチスクリーン）反射膜でモールドチャンバを取り囲むことにより、放射損もまたほぼ完全に解消される。
【００２５】
熱の印加によるブランクの酸化を防ぐか、少なくとも低減するために、本発明の請求項４によると、前記モールドチャンバに設置されるか、又は前記モールドチャンバと連通している装置によって、前記ブランクに保護気体が適用される。
【００２６】
ほぼ平板なブランクからの薄肉シェル状体の製造の簡素化及び促進にとって、請求項５の手法は特に重要である。これによると、前記モールドチャンバに設置された多孔嵌め合わせモールドにより、前記ブランクが薄肉シェル状体に成形される。多孔嵌め合わせモールドはまた、モールドチャンバが適宜排気された後に、ブランク又は後成の薄肉シェル状体の保持及び支持に役立つ。
【００２７】
より厚肉で複雑な経線形状のブランクでは、請求項６の技術的特徴を利用して、本発明の変形及び／又は成形、あるいはプレス成形の方法が真空の使用により支援されることが特に好適である。これによると、ブランクの表面に対して使用される少なくとも１つの成形用具によって、ブランクが「凹状プレス成形」の主材と同等又はそれに対応する薄肉シェル状体に成形される。この場合、少なくとも１つの成形又は加圧ローラ、及び／又は好適には静水力学的に搭載されている加圧ボールが成形用具として使用される。そうすることにより、ブランクと少なくとも１つの成形用具が互いに相対的に、特に回転して移動する。
【００２８】
これに関連して、ブランクの表面に対して使用される成形用具が、前記の手法の変形として、ブランクの外周から中央へ、及び／又は同様に中央から外周へブランクに対して相対的に移動するという請求項７の手法によると、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形中に、ブランクと後成の薄肉シェル状体の寸法安定性に特に好適に影響することがすでに示されている。
【００２９】
必要に応じて交互に行われるこのような操作により、特にブランクの極領域でブランクの強力な弾性回復による悪影響がよく制御され、早く低減される。この方法はまた、しばしば宇宙分野で使用されるような、ブランクの極領域が特に平板な形状の形成を可能にする。
【００３０】
さらに、成形用具の移動経路がこのような案内により明らかに短縮され、とりわけ、明らかな全体的な時間短縮という結果を生む。基本的には、少なくとも１つの成形用具の特定の動きは、ブランクに対して内側から外側に向けて、又はその逆の外側から内側に向けての渦巻状であってもいいが、常に、薄肉シェル状体の所望の形状を導く大円又はその運動学的組み合わせのみからなるものとする。ブランクと成形用具との間の相対的な運動はまた、所望の形状を生成するために、各場合の整合された適用に調和し、かつ、特定の基本的運動と組み合わさって起こるものである。
【００３１】
本発明の方法によって達成される寸法安定性の向上は、ブランクの表面に対して使用される成形用具が、閉ループ及び／又は開ループ制御によって制御されるという請求項８の特徴により達成される。薄肉シェル状体の最終形状は、（プレート）テンプレートの経線曲線によって、又は前記（プレート）テンプレートの経線曲線をＮＣ制御器にプログラムすることによって確定することができる。このように、成形用具の送り量は、ブランクの中心軸に平行な半径位置に決定、制限され、また、同時に材料の弾性回復作用が考慮される。後に他の形状のシェル状体に形状を変更、適合することが特に時間、労力、費用をかけることなく可能であり、単に成形用具用のテンプレートかＮＣ制御器を変更することのみ必要である。
【００３２】
本発明の方法の別の実施形態において、請求項９によると、ブランクは好適には、薄肉シェル状体への変形前は、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接、旋廻摩擦溶接（ＦＳＷ）、電子ビーム（ＥＢ）溶接、レーザー又はプラズマ溶接や、ほかの適切な溶接方法により接合されて単体を形成する少なくとも２つの分離した表面要素から形成されている。
【００３３】
これに関連して、請求項１０によると、ブランクに前記薄肉シェル状体への変形前に低温焼なましが行われることが特に重要である。材料が軟質かつ延性の高いものであれば、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形がより簡便かつ安全に行われる。もし変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形されるブランクがいくつかの分離した表面要素の集合から成っていれば、内部応力と溶接による変形強度の違いとを除去するために低温焼なましが有効である。
【００３４】
さらに、請求項１１の構成手法は、薄肉シェル状体の所望の最終肉厚を得るためには特に有利である。したがって、薄肉シェル状体への変形前に、チップ除去によって、特に旋削、フライス削り、及び／又は研削によって、ブランクが予備輪郭形成される。
【００３５】
すなわち、平板な状態において、所定の肉厚分布が与えられる。ブランクを外周で固定しているので、ブランクの形状の変更又は面積の増加に必要な材料を初期肉厚からのアイアニングにより得ることになる。技術的に成形に適した所定の部材形状及び材料特性によって、ブランクの極と外周の肉厚が加工により維持され、基準的な経線肉厚分布となる。薄肉シェル状体の最終肉厚が、変形前の初期肉厚の予備輪郭形成により正確に設定できる。もし大きさや寸法に応じてブランクがいくつかの個別の平板な要素を溶接しているのであれば、肉厚分布は溶接領域においても適切に選択できる。
【００３６】
請求項１２により、ブランクの裏面の輪郭形成を適切に行うことが特に有効であることは、実際にすでに示されている。これにより、成形用具が実際に必要である場合には、成形用具をブランクの予備輪郭形成が行われていない滑らかな表面に当接することが確実になる。
【００３７】
同様に、請求項１３の特徴によると、薄肉シェル状体への変形及び／又は延伸以前に、ブランクに、特にその極領域に、チップ除去によって、特に旋削、フライス削り、及び／又は研削によって開口、穿孔や、同様のカットアウトを設けることができる。溶体化焼なまし以前に、極領域に開孔が設けられたシェル状体では、前記シェル状体を急冷するときに、冷媒排出を確実に迅速で問題の起こらないものとするために、もし開口、穿孔や同様のカットアウトが延伸以前に耐真空性に封止されているならば、前記延伸に真空を援用し低温条件で行うことができる。
【００３８】
一時的な耐真空性の封止を提供するカバーが、その目的で設けられる。例えば、プラスチックフィルムの密着カバーが、カバーとして適している。カバーの保持力を高めるために、開口、穿孔や同様のカットアウトは小さいほうが好ましく、それに比例して数が多いほうがよい。このように、負圧の大きい条件の下でもカバーは中間網状体上に確実に取り付けられ維持される。
【００３９】
請求項１４から１７の手法は、本発明の方法のさらに別の構成として非常に好適に機能する。特に、もしブランクが金属製、特にアルミニウム、できれば、又はＡｌ２２１９、Ａｌ２１９５などの硬化可能なアルミニウム合金であれば、状態Ｔ８の材料特性が得られるように、最適な熱処理が通常に得られる。できれば、すでに予備輪郭形成が行われたか、又は予備成形された、低温焼なましが行われたブランクを出発材料として、前記ブランクは本発明の方法で固定され、初期プレス成形により成形される。
【００４０】
このように、形状によっては、５０％を超える肉厚減少及び経線方向に６０％を超える伸張の局部成形度が達成できる。このブランク、すなわち少なくとも最初の半製品の薄肉シェル状体は、固定を解除し中間熱処理する。このような中間熱処理は、溶体化焼なまし及び急冷を含む。その後前記ブランク、すなわち少なくとも最初の半製品の薄肉シェル状体は、再度固定され、均等延伸により最終的に成形される。付加的な用具は不要である。
【００４１】
さらに、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形は、最終真空の制御及び／又は成形用具の制御により画定される。延伸後、炉の中で加熱時効硬化が行われて、状態Ｔ８にされる。状態Ｔ８は、ロケット用燃料タンクにしばしば使用される硬化可能なアルミニウム合金の今のところ達成可能な最高条件である。
【００４２】
最後に、達成可能な寸法安定性をさらに向上するために、本発明では請求項１８によると、前記ブランクが薄肉シェル状体への成形中に継続的に寸法測定されるものとする。このようなブランクの形状寸法測定は、例えば、位置変更可能な非接触の寸法測定システムを使用するなどして自動的に行うことができる。
【００４３】
真空及び／又は成形用具の動きは、閉ループ及び／又は開ループ制御システムによって自動的に調整でき、ブランクの所望の形状からのずれを補償できる。直径差などの寸法のずれは、このようにして補償又は除去される。最終的に製造される薄肉シェル状体の寸法精度は、大幅に向上される。同時に、回転対称な材料特性、非回転対称な材料特性も修正できる。
【００４４】
請求項１９の特徴により、非常に簡単な方法で技術的装置に関して目的がさらに達成される。
【００４５】
ほぼ平板な金属ブランクを薄肉シェル状体に成形又は変形する本発明の装置、すなわち、前記ブランクの薄肉シェル状体への変形中に保持するモールドチャンバを構成する支持構造と、前記構造に設置され、前記ブランクをその外周で前記支持構造に固定して、モールドチャンバ側の前記ブランクの裏面を、前記モールドチャンバの反対側の前記ブランクの表面に対して封止する装置と、前記モールドチャンバに真空を印加し排気するために、前記モールドチャンバに設置され、かつ前記モールドチャンバと連通する装置とを備え、前記ブランクの前記表面に当てられる少なくとも１つの成形用具が、前記支持構造に設置されていることを特徴とする装置の構成により、全体的に特に簡略でありながら同時にまとまっていて安定した構造が得られる。
【００４６】
さらに、本発明の装置によると、適用される加熱及び加圧ポテンシャルの利用が従来技術と比較して大幅に改良される。さらに、エネルギーの大幅な削減と、それによるこの薄肉シェル状体の製造コストの削減という結果をもたらす。特に重要なのは、ブランクを封止して固定するための装置と、モールドチャンバ自体に真空を印加し排気するために、モールドチャンバに設置されモールドチャンバと連通する装置とである。
【００４７】
このように、ブランクの薄肉シェル状体への変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形に負圧が援用され、それにより著しく促進される。達成される時間の節約も相当である。その上、本発明の装置は高度なコスト効率の達成も可能にする。同時に、本発明の装置は、ブランクから薄肉シェル状体に成形される部品について、特に高度な寸法安定性を得ることを可能にする。真空チャンバを使用することにより、ブランクに作用する固定力を増加させ、熱使用の際は対流熱損を低減することがさらに可能である。
【００４８】
さらに、付加的な成形用具をさらに使用するのであればその際に、負圧が変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形を支援する。成形されていない材料領域があれば、それが負圧により薄肉シェル状体の新たな型の方向へ引っ張られ、同時に成形用具の前に起こされる波打ちを低減することもできる。
【００４９】
ブランクの薄肉シェル状体への変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形中の、ブランク内のさまざまな応力条件は負圧により好適に補償される。このように、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形の個々の工程を拡大し、及び／又は個々の工程の成形度を上げ、必要な作業工程の全体的な数を減らすことが可能である。
【００５０】
真空によって成形を援助することで、少なくとも１つの成形用具を使用し他の条件を同じに保つ場合の前記成形用具に必要な駆動パワーが減らされ、製造及び作業コストが減少する。また、特に重要な側面としては、すなわち、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形中のモールドチャンバへの真空印加又は排気によって材料の酸化が防止できるか、又は少なくとも低減できる。その後の表面のクリーニングもそれに対応して縮小される。そのため、所要時間が大幅に削減される。
【００５１】
本発明の装置のさらに好適な構成の詳細は、請求項２０から５０に記載されている。
【００５２】
請求項２０によると、本発明の一部として、前記モールドチャンバを形成する前記支持構造は、ほぼカップ形状、つぼ形状、皿形状、円錐形状、円錐の先端を切った形状、又は同様の中空形状として形成してもよい。
【００５３】
請求項２１の特徴は、簡略、有効、かつ効率のよい構成のために特に重要である。これによると、本発明の装置の支持構造は、ブランクを加温及び／又は加熱するためにモールドチャンバを照射する少なくとも１つの装置を備え、前記装置は特に、電気的に操作される照明ヒーター、赤外線放射ヒーター、誘導加熱ヒーター、又は循環する熱担体、好適には水、油、溶融塩又はナトリウムなどを備えた循環型ヒーターとして構成されている。
【００５４】
本発明によるとブランクの加温及び／又は加熱は、このように実際の装置によって起こり、従来技術のように外部から起こされるわけではないが、外部の他の熱源を使用することも可能である。これは、薄肉シェル状体の製造に必要な全エネルギーを効果的に最小限度に抑えるのみならず、加温及び／又は加熱に必要な時間も短縮するという点で非常に有利である。
【００５５】
もし、照射源が使用されるのであれば、ブランクと後成のシェル状体のかなり均一な温度分布を得るために、照射源が全表面に亘って分散されれば有効である。放射体温度を下げ、及び／又は放射体とブランク自体との距離を適切にとることにより、シェル状体上に点在する温度上昇、すなわち熱点の防止に役立つ。
【００５６】
例えば、電気的に加熱される抵抗器又は適切な熱担体が充填された電気的に加熱される表面放射体が、放射体として使用できる。また、強磁性物質に対しては、誘導ヒーターが使用できる。適切な最適化により、熱要件のみならず、特に機械稼動時間も低減することが可能になる。
【００５７】
請求項２２から２４の手法は、熱及びエネルギー、それと関連するコストのさらなる省力化をもたらし、また、本発明の装置の効率とコスト有効性のさらなる改善に結びつく。従って支持構造は、前記モールドチャンバに設置された少なくとも１つの断熱用の装置、及び／又は前記モールドチャンバに設置された少なくとも１つの熱反射用の装置、特に（マルチスクリーン）反射膜、及び／又は能動的冷却のための装置を備えている。これにより、ブランク及び後成のシェル状体に適用される熱及びエネルギーを最適化し、同時に本発明の装置の支持構造を高温応力から保護することが可能になる。
【００５８】
請求項２５によると、ブランクの表面の酸化を防止するか少なくとも制限するために、好適には、前記ブランクに保護気体を適用するための装置であって、前記気体の供給のために特に前記モールドチャンバ内に配置されるか、又は前記モールドチャンバと連通している装置が、前記支持構造に配置されている。
【００５９】
請求項２６によると、変形及び／又は成形、あるいはプレス成形操作の監視を改善するために、前記モールドチャンバ及び／又は前記ブランクの温度を個別の点で、及び／又は全面で監視するための装置が、前記支持構造及び／又は前記ブランクに設置され、前記装置は例えば熱電対、及びそれに加えて、又はそれと替わって、熱撮像カメラの形態である。このように、ブランク又はシェル状体が損傷する以前に異常が一層素早く検出でき対処できる。
【００６０】
好適には、請求項２７によると、前記ブランクを固定する装置は、圧力リングと、固定リングと、前記圧力リングと前記固定リングとの間の封止リングとを備え、それによりモールドチャンバ側のブランク裏面をモールドチャンバの反対側のブランク表面に対して完全に封止する。
【００６１】
さらに、本発明では、請求項２８によると、前記支持構造には、前記ブランクと前記ブランクを固定する装置との間の半径方向の熱膨張を低減する装置が設けられていることになっている。
【００６２】
これに関連して、請求項２９によると、前記ブランクを固定する装置は前記支持構造に対して半径方向及び／又は円周方向に移動可能であるか、又は、柔軟に配置されている。いずれにせよ、応力としての、ブランク又は完成品のシェル状体内の許容できない熱ひずみの一部は、弾性回復により補正できる。その結果、加温又は加熱中のブランク又はシェル状体の相対的な移動が可能になる。
【００６３】
さらに、請求項３０の発明によると、前記薄肉シェル状体に成形される前記ブランクを保持及び支持するために、前記モールドチャンバに配置された多孔嵌め合いモールドが前記支持構造に設置されていることも、本発明の範囲内である。
【００６４】
それに替わった、又はそれに付加した実施形態において、請求項３１に対応する発明によると、ブランク表面に対して使用される少なくとも１つの成形用具は、支持構造に設置されている。この成形用具は、一つ以上の成形又は加圧ローラ及び／又は加圧ボールからなってもよい。好適には、このような加圧ボールは静水力学的に搭載されている。
【００６５】
加圧ローラと比較すると加圧ボールの利点はその簡単な構成と全体的な操作性であり、加圧ボールを使用すると、加圧ローラの接続のための全構造的支出、例えば傾斜角の追跡用のサーボ駆動などが省かれる。どの場合も、少なくとも１つの付加的な成形用具を使用してシェル状体をほぼ平板なブランクから製造する製造時間は大幅に削減される。特に、いくつかの成形用具が同時に又は同期的に使用される場合、例えば異なる設定がされた２つの成形用具、すなわち半径方向及び水平方向にずらされた成形用具がある場合、前記構成はシェル状体製造時間に大きな影響を及ぼす。
【００６６】
請求項３２の特徴によると、前記ブランク表面に当てられる前記少なくとも１つの成形用具は、テンプレートにより制御されるか、又は閉ループ制御及び／又は開ループ制御を使用して数値的に制御される。
【００６７】
さらに、請求項３３の特徴によると、前記ブランク表面に当てられる少なくとも１つの成形用具は、その使用に関して個別に設定可能であることも本発明の範囲内である。
【００６８】
請求項３４によると、前記ブランクの表面に当てられる前記少なくとも１つの成形用具は、前記支持構造に設置されたトラバースによって支持され、前記ブランクを備えた前記支持構造と、前記トラバースとは、互いに相対的に移動可能、特に回転可能であることは、まったく適切であることがすでに示されている。
【００６９】
少なくとも１つの成形用具を援用してブランクを薄肉シェル状体に変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形する場合、請求項３５によると、前記支持構造と、少なくとも１つの成形用具とは、互いに相対的に回転可能であれば特に有利である。
【００７０】
請求項３６の特徴は、この場合特に興味深い。請求項３６の特徴によると、前記ブランクが固定された前記支持構造は回転可能に構成され、前記少なくとも１つの成形用具は固定された経線に沿って、二次元的に移動可能である。
【００７１】
これに関して、請求項３７による前記ブランクを備えた前記支持構造は、前記支持構造の回転中心軸回りに、駆動装置によって回転可能であり、前記少なくとも１つの成形用具は、空間的に固定された経線曲線に沿って二次元的に、２つのサーボ駆動装置によって移動可能である構成は、本発明の範囲内である。前記少なくとも１つの成形用具は、このように円状又は渦巻状の軌跡上を移動するわけではなく、空間的に固定された経線曲線上のみを移動する。成形用具は（プレート）テンプレート又はＮＣ制御器により、二次元的に案内される。ブランクに対する空間的渦巻状動作は、ブランクを備えた支持構造の回転と成形用具の動作を重畳することにより得られる。
【００７２】
請求項３８による本発明の別の実施形態において、前記ブランクを備えた前記支持構造は、固定的構造であり、前記少なくとも１つの成形用具は、回転可能であるように構成されている。本発明の装置のこのような実施形態は、ブランク又は後成の薄肉シェル状体が大型、特に径の大きなものである場合、有利である。
【００７３】
請求項３９の手法によると、この場合の前記少なくとも１つの成形用具は、前記ブランクを備えた前記支持構造上をその直径に沿って延びてレール装置などに案内されるトラバースに適切に配置され、回転中心軸回りに前記トラバースの駆動装置により回転可能であり、前記トラバースに対して経線曲線上を２つのサーボ駆動装置により、移動可能である。
【００７４】
このように、ブランクを備えた通常重量のある支持構造は回転中心軸のまわりを駆動装置によって回転することはなく、むしろローラーガイド付の少なくとも１つの成形用具を備えたトラバースが回転する。ローラーガイド及び必要なサーボ駆動装置が、ブランクから離れ、トラバース上をその直径に沿って延びるトラバース上に配置される。
【００７５】
トラバースは、その両側でレール装置、例えばレールなどによって案内され、少なくとも１つの成形用具を使用した変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形中にブランクの上を旋回する。レール装置からトラバースが浮き上がることを避けるために、特殊なプリズムガイドが設けられている。前記成形用具はまた、トラバースに対して相対的に経線曲線上を、すなわち二次元で移動する。
【００７６】
したがって、垂直又は半径方向移動又は偏向用に、各成形用具に対してそれぞれ２つのテンプレート又はＮＣ制御サーボ駆動装置がある。安定性のために、例えば横方向の大きな力を、トラバースのレール装置に作用させずに、高速回転時の緊急停止などに対処できるようにするために、トラバースは必要であれば２つのトラバース支持体などを使用して十分に広い支持表面を有してもよい。
【００７７】
有用な方法では、請求項４０によると、前記支持構造又は前記トラバースの前記回転中心軸は、水平又は垂直に配置される。どちらを選択するかは、主に設計条件、例えば使用され得る装置などによって決まる。ブランク及びシェル状体の寸法が大きくなれば、垂直回転軸の装置が好適である。
【００７８】
請求項４１から４６の構成手法は、本発明の装置においてブランクが妨げられることなく固定され、又は本発明の装置からシェル状体が取り外されるために、特に重要である。このように、本発明の装置の支持構造への自由な取り付け取り外しがどの場合も保証されている。
【００７９】
したがって、請求項４１によると、ブランクを薄肉シェル状体と置き換えたり、その逆を行ったりするために、前記トラバースは、回転する支持体又は回転するレールリング、すなわちレール等から取り外し可能であり、次の搭載又は取り外しのために前記本発明の装置の横に下ろしたりできるように、例えば工場クレーンなどの昇降機等によって持ち上げたりできるようになっている。
【００８０】
またこの代わりに、本発明では請求項４２によると、ブランクを薄肉シェル状体と置き換えたり、その逆を行ったりするために、前記トラバースがレールリングと接線のように接して接続している２本の直線平行レール上のレールスイッチにより移動可能であるように構成されてもよい。このように、搭載とその後の取り外しのために、トラバースを本発明の装置の横の一時待機位置まで運ぶことが可能である。
【００８１】
さらに、請求項４３によると、ブランクを薄肉シェル状体と置き換えたり、その逆を行ったりするために、トラバースは液圧式で下げて横へ移動させることができるように構成されている。本発明の装置はまた、搭載と取り外しのために横の待機位置に一時的に運ばれてもよい。
【００８２】
ブランクを薄肉シェル状体と置き換えたり、その逆を行ったりするためのさらに別の提案では、請求項４４によると、トラバースは、レールの下のレール支持構造又は同様の支持保持リングの開口を通って、出入りの移動が可能である。
【００８３】
レールなどのための保持リングは、従ってブランクを固定する装置の上に位置し、支持構造はレール支持構造の開口を通って移動可能である。トラバースは、このようにレール等に固定されている。ブランク又はシェル状体の取替えは、レール支持構造の外で行われる。変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形のために、ブランクを備えた支持構造は、レール支持構造の中心まで戻され、中心位置に調整され、固定され、真空接続に接続され、また、そのほか電力及び電気信号の供給接続に接続される。
【００８４】
本発明のさらに別の実施形態では、請求項４５によると、前記トラバースは、固定されている前記支持構造の上の２本の直線平行レール等の上で直線的に前後方向に移動し、前記トラバースに沿って前後方向に移動可能である前記少なくとも１つの成形用具を、それが一定の傾斜角度、所定の高さの位置で、かつ円状又は渦巻状の軌跡でブランクに当てるように保持している。
【００８５】
このようにトラバースは、標準的なガントリー設計の支持構造の上を、互いに平行な２本の直線レール等に沿って、直線的に前後方向に移動可能である。少なくとも１つの成形用具は、トラバース上に配置され、前記成形用具はブランク又は形成過程の薄肉シェル状体上に、円の面が回転中心軸に対して垂直に延びるような円を描くようにトラバースの長さ方向に移動する。
【００８６】
これに必要なサーボ駆動装置は、特定の正弦又は余弦曲線を正確に描くことができるように、トラバースの駆動装置と同期的に作動しなければならない。高さ位置又は加圧深さの設定のために、及び回転中心軸に対する成形用具の傾斜又は結合のために、サーボ駆動装置がさらに設けられる。
【００８７】
同様に、請求項４６によると、この逆の動作、すなわち固定して搭載されている前記支持構造の下の２本の直線平行レール等の上で直線的に前後方向に移動し、前記トラバースに沿ってその長さ方向に前後に移動可能である少なくとも１つの成形用具を、それが一定の傾斜角度、所定の高さの位置、かつ円状又は渦巻状の軌跡上でブランクに当てるように保持している。したがって、支持構造は直線スライドガイド内で前後移動する一方、ガントリー形状のトラバースは固定される。
【００８８】
さらに、本発明の装置は請求項４７の特徴で特徴付けられる。これによると、前記支持構造は、前記モールドチャンバの反対側の前記ブランクの表面を覆うために、特に加熱面が設けられた、断熱性のカバー部材や、同様のカバープレートを備えている。
【００８９】
カバー部材又は同様のカバープレートを使用して、変形される予定の通常は低温のブランクが、加熱によって作業温度に達するまで覆われた状態にある。特に本発明の装置を作業温度に加熱すると、ブランクの実質的熱損が低減され、関連する機械稼働時間全体が低減される。カバー又は同様のカバープレートは加熱の変更を容易にし、また、熱損及び酸化を確実に低減する。
【００９０】
前記支持構造には、気体及び／又は液体の冷媒、特に不活性気体、好適にはアルゴン、窒素、又は水による外部効果に対する保護のために、前記モールドチャンバに設置された少なくとも１つの安全装置が設けられているという構成の、請求項４８の手法はさらに有利である。
【００９１】
ブランク又は薄肉シェル状体を急冷するために、不活性気体すなわちアルゴンや窒素、又は水が冷媒として使用される冷媒の有害な影響から保護するために、支持構造及び特にブランクの加温及び／又は加熱装置、熱絶縁装置、熱反射装置、真空接続や電力及び電気信号供給接続などのその他の部品は、安全に保護されるように搭載される。このことにより、ブランクをさらに機械加工するために、本発明の装置の中に置いておくことが可能である。労働力、時間及びコスト集約型の再加工をさらに行わなくてもよい。
【００９２】
請求項４９の特徴によると、支持構造はこれに関連して、好適には、前記ブランク又は前記薄肉シェル状体の、前記モールドチャンバ側の裏面及び／又は前記モールドチャンバの反対側の表面を介して、前記ブランク及び／又は前記薄肉シェル状体の冷却、特に急冷を行うための、冷媒の供給及び返還に必要な管路をすべて含む少なくとも１つの装置を備える。これによりシェル状体を両側、すなわち裏面及び／又は表面で急冷することが可能である。
【００９３】
請求項５０によると、好適には、前記モールドチャンバに真空を印加し排気する前記装置は、前記支持構造の回転軸を通って延びており、及び／又は前記モールドチャンバと連通している真空接続を備えている。
【００９４】
最後に、請求項５１に対応する本発明の方法及び／又は本発明の装置が、回転対称及び／又は非回転対称であるシェル形状の部品を製造するために使用されることも、本発明の一部である。半球形状、球面平坦形状、ドーム形状、楕円ドーム形状、円錐状又は楕円状の部品、又はカッシーニ形状、又はその他の断面形状の部品が、この目的のためには特に有利であることがすでに示されている。
【００９５】
請求項５２に対応する本発明の方法及び／又は本発明の装置は、ロケット燃料タンク、衛星タンク、パラボラアンテナ、放物面反射器、放物面太陽集熱器、サーチライトハウジング、タンク端部、塔の円蓋、加圧ドーム等のドーム状のシェル状物を製造するために特に適している。
【００９６】
さらに、請求項５３に対応する本発明の方法及び／又は本発明の装置を、前記薄肉シェル状体の画定面の圧延、特に、成形圧延するために使用することは、実際上非常に有利であることがすでに示されている。これにより、密度、硬度、表面外観等の材料特性が同時に改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９７】
本発明のさらなる特徴、利点及び詳細は、添付の図面を参考に、本発明の好適な実施形態についての下記の説明に記載される。
【００９８】
本発明の装置１０及び／又は本発明の方法は、金属、とくにアルミニウム、又は好ましくは硬化可能なＡｌ２２１９やＡｌ２１９５などのアルミニウム合金の、ほぼ平板なブランク１２又はほぼ平板な円形ブランクを、高温条件又は低温条件にかかわらず、（薄肉）シェル状体１４、シェル状部品、又は同様に成形された部分に成形又は変形するために提供される。本発明の装置１０の実施形態のさまざまな例を示す下記記載において、対応する同様の部材は同じ参照符号で示される。
【００９９】
本発明の装置１０及び／又は方法は、回転対称及び／又は非回転対称であるシェル状部品を製造するために特に適している。明らかに好適には、本発明の装置１０及び／又は方法は、半球状、球形キャップ形状、ドーム形状、楕円ドーム形状、円錐状、及び楕円状の部品又はカッシーニ形状の部品、又はその他の断面形状の部品の製造に使用される。
【０１００】
非常に好適には、本発明の装置１０及び／又は本発明の方法は、ロケット燃料タンク用や衛星タンク用のドーム、パラボラアンテナ、放物面反射器、放物面太陽集熱器、サーチライトハウジング、タンク端部、塔の円蓋、加圧ドーム等のシェル状物の製造に適している。
【０１０１】
さらに、本発明の装置１０及び／又は本発明の方法を、完成品も含め、（薄肉）シェル状体１４の画定面の圧延、特に、成形圧延に使用することは、とりわけ有用であることが証明されている。
【０１０２】
図１は、金属製のほぼ平板なブランク１２を薄肉シェル状体１４に成形又は変形するための、本発明の装置１０の実施形態の第一の形態又は同様の回転旋盤を示している。
【０１０３】
装置１０は、モールドチャンバ１８を形成又は取り囲む、すなわち取り囲み又は限定する支持構造１６を有する。支持構造は薄肉シェル状体１４への変形中にブランク１２を保持する。モールドチャンバ１８を形成するために、支持構造１６はほぼカップ形状、つぼ形状、皿形状、円錐形状、円錐の先端を切った形状、又は同様の中空形状である。支持構造１６は好適には、適当な耐熱性の材料からなる。
【０１０４】
さらに、本発明の装置１０は、ブランク１２をその外周２２で支持構造１６に固定する装置２０を備えている。ブランク１２を固定する装置２０は、この場合支持構造１６上に配置されても、又は把持されてもよい。ブランク１２を固定する装置２０は、モールドチャンバ１８側のブランク１２の裏面２４を、モールドチャンバ１８の反対側のブランク１２の表面２６に対して封止する。モールドチャンバ１８の内部はこのように外部環境から隔離されている。
【０１０５】
最後に、本発明の装置１０は、前記モールドチャンバ１８に真空を印加し排気するための装置２８を有する。モールドチャンバ１８に真空を印加し排気する装置２８は、モールドチャンバ１８に設置され、それと連通するように接続されている。
【０１０６】
図１に示される装置１０の実施形態の支持構造１６は、ブランク１２を加温及び／又は加熱するために、モールドチャンバ１８を又はその内部を照射し、さまざまに制御される少なくとも１つの装置３０を備える。ブランク１２を加温及び／又は加熱する装置３０は、電気的に操作される照明ヒーター、内部又は外部赤外線放射ヒーター、誘導加熱ヒーター、又は水、油、溶融塩又はナトリウムなどの循環する熱担体を備えた循環型ヒータなどとして構成されてもよい。
【０１０７】
装置３０の、ブランク１２を加温及び／又は加熱するための熱源としての形態は、他の形態も考えられる。さらに、例えば、モールドチャンバ１８の外に配置された別の熱源、装置３１でブランク１２を加温及び／又は加熱してもよい。
【０１０８】
図１から分かるように、本発明の装置１０の支持構造１６にはさらに、断熱のための、少なくとも１つの装置３２が備えられている。断熱装置３２は、支持構造１６の内部にはめ込まれており、したがってモールドチャンバ１８に配置されている。断熱装置３２は、例えばグラスファイバー製又はセラミック製の基体上の断熱層であってもよい。
【０１０９】
それに代わって、又はそれに追加して、本発明の装置１０の支持構造１６は、図１に示されるように、熱反射用の少なくとも１つの装置３４を有する。熱反射装置３４は、支持構造１６の内部に取り付けられ、したがって、モールドチャンバに設置されるか、又は、対向している。熱反射装置３４は、例えば、（マルチスクリーン）反射膜であってもよい。
【０１１０】
詳細には示されていないが、本発明の装置１０の支持構造１６にはさらに、能動的冷却のための装置が備えられていてもよい。例えば、能動的冷却装置は、水や油などの冷媒を有する内部冷却システムからなっていてもよい。
【０１１１】
断熱装置３２及び／又は熱反射装置３４は、モールドチャンバ１８の内部の高められた温度分布の設定及び維持と、したがって同時に、ブランク１２の加温及び／又は加熱とを補助する。断熱装置３２と熱反射装置３４はまた、もし適切であれば、能動冷却装置（図示せず）とともに、支持構造１６そのものを熱から保護する役割を果たす。
【０１１２】
図１に概略的に示されるように、モールドチャンバ１８及び／又はブランク１２の温度を監視するための装置３６が、本発明の装置１０の支持構造１６及び／又はブランク１２に割り当てられている。温度監視装置３６はこの場合、ブランク１２の裏面２４に取り付けられた熱電対３８を含んでいてもよく、それに加えて、又はその代わりに、ブランク１２の表面２６に対向する熱撮像カメラ４０を含んでいてもよい。これで、点状の、及び／又は面状の温度監視が行なわれる。
【０１１３】
ブランク１２を支持構造１６に対して着脱可能に設置するために、図１に示すように、装置２０にはブランク１２を固定するための圧力リング４２と固定リング４４が設けられている。固定リング４４は例えば、ブランク１２を固定リング４４と圧力リング４２にはさんだ状態でボルト（図示せず）により圧力リング４２に固定されてもよい。
【０１１４】
同時にブランク１２によりモールドチャンバ１８を周囲環境から完全に封止するために、装置２０はさらにブランク１２を固定するための封止リング４６を有する。封止リング４６は圧力リング４２と固定リング４４の間に位置する。封止リング４６は例えば、０−リングであってもよい。
【０１１５】
また、封止リング４６は、固定リング４４を圧力リング４２に固定する前にブランク１２の周囲２２に設置する、Ｕ字状の断面のゴム状の形態であってもよい。その他の考えられる形態としては、詳細には示されていないが、ブランク１２によって周囲環境からモールドチャンバ１８を完全に封止する形態も考えられる。
【０１１６】
ほぼ平板なブランク１２を薄肉シェル状体１４に、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形するとき、固定されたブランク１２及び支持構造１６の不均等な膨張により、ブランク１２を固定する装置２０の領域に加熱による熱変形が起こる。このような容認できない熱変形は、ブランク１２と、ブランク１２を固定する装置２０の間の半径方向及び／又は円周方向の膨張を低減する装置（図示せず）を、支持構造１６に取り付けることで対処できる。
【０１１７】
したがって、例えば、ブランク１２を固定する装置２０は、支持構造１６に対して半径方向及び円周方向に変位可能に構成されていてもよい（図示せず）。同様に、支持構造１６の構成を、特にブランク１２を固定する装置２０の領域に（負圧の）圧力がかかった場合でも支持構造１６の変形強度を損なうことなく、半径方向及び／又は円周方向に作用する応力がかかったときに支持構造１６の適当な可撓性を確保するようなものとすることも考えられる。（負圧の）圧力の効果によるブランク１２内での応力条件自体を有効に補償してもよい。
【０１１８】
本発明の装置１０を使用して、ほぼ平板なブランク１２を、薄肉シェル状体１４に変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形することは、ブランク１２の（負圧の）加圧及び加熱のみに基づいている。外部圧力及び温度の効果により、ブランク１２はこのように主に自動的に、ほぼ平板な形状から回転対称又は非回転対称の（中空）形状にされる。
【０１１９】
図１に示す本発明の装置１０の形態において、図３に示す装置１０の形態に類似した多孔嵌め合いモールド４８が、必要に応じて支持構造１６に設置されてもよい。前記多孔嵌め合いモールド４８は、モールドチャンバ１８に配置され、薄肉シェル状体１４に変形されるブランク１２を保持及び支持するために使用される。
【０１２０】
したがって、多孔嵌め合いモールド４８は部分的には、形成される薄肉シェル状体１４の最終形状のテンプレートとして使用される。このように多孔嵌め合いモールド４８は、薄肉シェル状体１４の形成される最終形状を正確に画定する機能を持つ。嵌め合いモールド４８の開孔は、モールドチャンバ１８に負圧を印加し、モールドチャンバ１８を排気するために必要である。図１に示されるように、多孔嵌め合いモールド４８によって画定される空間は、最終的には薄肉シェル状体１４によって完全に充填されるものであり、モールドチャンバ１８自体よりも小さく、したがってモールドチャンバ１８と同じではない。
【０１２１】
本発明の装置１０の別の、又は付加的な形態においては、少なくとも１つの成形用具５０が、さらに支持構造１６に設置されている。成形用具５０は、ブランク１２の表面２６と接し、ブランク１２の表面２６に当てて使用される。成形用具５０は、装置１０による変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形を補助するために使用される。
【０１２２】
図１に示される装置１０の実施形態では、このような成形用具５０は一つだけ設けられている。ここでは、成形用具５０は成形又は加圧ローラとして構成されている。ただし、詳細は示されていないが、成形用具５０は好適には静水力学的に搭載された加圧ボールとして構成されてもよく、それによって、多くの場合必要である成形又は加圧ローラの傾斜角度の追跡が不要となる。
【０１２３】
好適には、ブランク１２の表面２６に当てる少なくとも１つの成形用具５０は、テンプレートを使用するか、又は、閉ループ制御及び／又は開ループ制御を使用して数値的に制御される。
【０１２４】
ブランク１２と少なくとも１つの成形用具５０を備えた支持構造１６はさらに、それらが相対的に回転可能であるように構成されている。
【０１２５】
図１に示された装置１０の実施形態では、支持構造１６とそれに固定されているブランク１２は回転可能に搭載され、少なくとも１つの成形用具５０は固定された経線に沿ってのみ移動可能である。このためには、支持構造１６とブランク１２は、駆動装置５４によって支持構造１６の回転中心軸５２の周囲を回転するように構成される。支持構造１６とブランク１２の回転は、したがって、駆動装置５４により矢印５６方向に起こる。モールドチャンバ１８に負圧を印加しモールドチャンバ１８を排気するための接続５８、電力供給用の接続６０、及び、例えばワイパーリングを使用した電気信号供給用の接続６２（詳細には図示されない）は、回転中心軸５２上に設置される。
【０１２６】
支持構造１６の回転軸５２は、この場合水平方向に適切に配置される。詳細には示されないが、回転軸５２はまた同様に、垂直に配置されてもよい。
【０１２７】
一方で、少なくとも１つの成形用具５０は、空間に固定された経線曲線上を二次元に移動可能であるか、又は、両方向矢印７０、７２に示されるように、例えばローラ駆動装置６８に作用する２つのサーボ駆動装置６４、６６によって、固定して搭載されてもよい。ローラーガイド６８は、固定して搭載されている。
【０１２８】
図１から分かるように、成形又は加圧ローラの形態の成形用具５０は、支持構造１６の回転中心軸５２に対して永続的に設定されている。成形用具５０がブランク１２の表面２６に当てられている姿勢は、もちろん、支持構造１６の回転軸に対して個々に設定可能である。したがって、成形用具５０の角度又は結合は、例えば成形用具５０が実際に案内される半径に対して、必要に応じて変更又は調整可能である。
【０１２９】
図２に示される本発明の装置１０の実施形態は、おもに支持構造１６とブランク１２とが固定して搭載されており、少なくとも１つの成形用具５０が回転可能であるという点において、図１に示される装置１０の実施形態と異なっている。
【０１３０】
図２に明瞭に示されるように、合計２つの成形用具５０が成形又は加圧ローラとして設けられている。ブランク１２の薄肉シェル状体１４への変形及び／又は成形が、同時に又は個別に操作される成形用具５０によって、大幅に加速できる。この場合、ブランク１２が異なる距離で同時に機械加工されるように、成形用具５０は、半径方向のずれ及び／又は方位角のずれがある。いくつかの個別の変形及び／又は成形、あるいは加圧工程のこのような同期的構成により、製造間隔が全体として大幅に短縮される。
【０１３１】
図２に示される、装置１０の実施形態の２つの成形用具５０は、トラバース７４上に配置され、それによって支持されている。トラバース７４は支持構造１６全体とブランク１２の直径に沿って設けられている。この場合トラバース７４の回転中心軸５２は、垂直に延びている。
【０１３２】
したがって、２つの成形用具５０はそれぞれ、回転中心軸５２のまわりをトラバース７４の回転により回転させられる。図２に示される装置１０の本実施形態の場合、矢印７８に示されるように駆動装置７６によりトラバース７４が回転させられる。同時に、２つの成形用具５０は、トラバース７４に対する経線曲線上の２つのサーボ駆動装置８０、８２によりそれぞれ、両方向矢印８４に対応する半径方向と、両方向矢印８６に対応する垂直方向に移動する。
【０１３３】
ブランク１２と合体する支持構造１６は固定搭載構成のため、図２に示される装置１０の実施形態からは単純な構造が得られる。真空用の接続５８、電力供給用接続６０、及び電気信号供給用接続６２は支持構造１６の回転中心軸５２を通らなくてもよく固定的に搭載されるので、製造コストが大幅に削減できる。真空用接続５８はモールドチャンバ１８と簡略な方法で連通しているが、これは単なる例として挙げられている。
【０１３４】
さらに、支持構造１６及び／又はブランク１２、並びにブランク１２を固定する装置２０、ブランク１２を加温及び／又は加熱する装置３０、断熱装置３２、又は熱反射用装置３２などのその他の部品にかかる遠心性の応力は、すべて省かれている。
【０１３５】
図２に示される装置１０の実施形態の場合、トラバース７４はレール装置８８上を案内される。レール装置８８は、レール支持構造９０によって支持されている。レール支持構造９０は、地面に固定された柱９２と、柱９２に端部を支持されている保持リング９４とで形成されている。
【０１３６】
レール装置８８は、トラバース７４に取り付けられているリング歯車９６を備えている。リング歯車９６自体は、その下側がレールリング９８に機械的に接続している。レールリング９８は、回転中心軸５２を正確に中心としたリングの内周及び外周に沿って等間隔に配置されている複数の固定ガイドローラ１００を保持している。
【０１３７】
レールリング９８は、ガイドローラ１００のプリズムガイド、すなわち角柱形ノッチ１０２に係合するので、レールリング９８とトラバース７４は、レール装置８８から浮き上がることはない。レールリング９８が回転するとすぐに、ガイドローラ１００は、リングプレート１０６に固定されたピン１０４の軸の周りを回転する。続くリングプレート１０６は、レール支持構造９０の保持リング９４により支持されている。
【０１３８】
トラバース７４は、図２に示される装置１０の実施形態においては、電気モータである駆動装置７６によって回転させられる。駆動装置７６は、レール支持構造９０に取り付けられている。駆動装置７６は、リング歯車９６に係合している小歯車１０８を駆動し、トラバース７４は支持体１１０を介してこれに接続している。別の構成としては、駆動装置７６は、レールリング９８内に分布している磁界により引っ張られる特殊なステップモータとして構成されていてもよい。
【０１３９】
トラバース７４に搭載されたサーバモータ駆動装置８０、８２用の電力供給は、主に集電装置シャフト１１２を介して行われる。集電装置シャフト１１２には、例えば、スリップリングが設けられている。
【０１４０】
図２に図示される装置１０の実施形態に明らかに示されるように、ブランク１２を薄肉シェル状体１４と置き換えたりその逆を行ったりするために、トラバース７４は、リング歯車９６又は角柱形ノッチ１０２を有するガイドローラー１００、すなわち回転する角柱形リングから取り外せるようになっており、工場クレーンなどの昇降機（図示せず）によって持ち上げられたり、装置１０の横に下ろされたりできるようになっている。
【０１４１】
図３に示される装置１０の実施形態は、図２に示される構成と比べ、さらに、多孔嵌め合いモールド４８がモールドチャンバ１８内に配置されていて、それによりモールド１２の薄肉シェル状体１４への変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形を補助するようになっていることのみが相違点である。
【０１４２】
図４に概略的に示される本発明の装置１０の実施形態の例では、両方向矢印１１４により示されるように、トラバース７４はレールリング上で回転中心軸５２の周りを回転させられる。両方向矢印１１６により示されるように、２つの成形用具５０は、トラバース７４に沿って前後に移動する。ブランク１２を薄肉シェル状体１４と置き換えたりその逆を行ったりするために、トラバース７４は両方向矢印１２２方向における２本の直線平行レール１２０上のレールスイッチ１１８により、移動することができる。この場合、直線平行レール１２０の両方は、レールリング９８と接線のように接して接続している。このように、トラバース７４は、工場クレーンなど巻上機によって、ブランク１２及び／又は薄肉シェル状体１４が、支持構造１６から容易に持ち上げられて外されたり、又は支持構造１６へ持ち上げて載せられるような位置へ横向きに移動できる。
【０１４３】
図５は、本発明の装置１０のさらに別の実施形態を示す。図５に示される装置１０の実施形態では、液圧式で、又は例えば工場クレーンなど巻上機によって、両方向矢印１２３によって示されるように、さらに低い位置まで支持構造１６を下げることができる。
【０１４４】
図６に示される本発明の装置１０の実施形態において、支持構造１６は、レール又は同様の保持リング９４の下部にあるレール支持構造９０の開口を通って、出入りの移動ができる。これは、レール装置８８が、ブランク１２の広がっている位置よりも上に配置されているというレール装置８８の特殊な構造により可能となっている。
【０１４５】
図７は、本発明の装置１０のさらに異なる実施形態の概略図である。これによると、装置１０の実施形態におけるトラバース７４もまた、２本の直線平行レール１２４などの上、すなわち成形されるブランク１２を備えた支持構造１６の上を、直径に沿って移動する。支持構造１６は、このように固定して搭載されている。
【０１４６】
トラバース７４は、ＮＣ制御される駆動装置７６（図示せず）によって、両方向矢印１２６の２本の平行レール１２４に沿って、前後方向に直線的に移動できる。トラバース７４には、成形又は圧力ローラの形態の少なくとも１つの成形用具５０が取り付けられている。成形用具５０は、トラバース７４に対して垂直方向に、また両方向矢印１３０方向のように、直線平行レール１２４に対して垂直方向に、サーボ駆動装置１２８により駆動される。
【０１４７】
したがって、成形用具５０は、回転しないブランク１２上の一定の高さにおいて、トラバース７４用の駆動装置７６と成形用具５０用のサーボ駆動装置１２８との相互制御動作に応じて、各場合についてプログラムされた正弦又は余弦供給機能の重畳から大円が形成されるような方法で、大円を描くことができる。
【０１４８】
成形用具５０の垂直高さ位置や加圧深さの設定や、ブランク１２又は薄肉シェル状体１４の回転中心軸５２に対する傾斜又は結合には、さらに別のサーボ駆動装置（図示せず）が必要である。したがって、垂直高さ位置決定用のステップモータの形態のサーボ駆動装置と、傾斜用の歯車てこ装置の形態のサーボ駆動装置とを、さらに設けてもよい。ブランク１２を薄肉シェル状体１４と置き換えたりその逆を行ったりするために、トラバース７４は容易に支持構造１６の外へ移動し停止できる。
【０１４９】
詳細は示されないが、図７に示される本発明の装置１０の形態の逆の動作を行うことは、もちろんいつでも可能である。したがって、支持構造１６がトラバース７４の代わりに、２本の直線平行レール１２４上を前後に移動してもよい。ただし、重量の大きいサーボ駆動装置１２８、及びステップモータや歯車てこ装置の形態の付加的なサーボ駆動装置の重量を含むトラバース７４は、固定的に搭載される。
【０１５０】
トラバース７４の駆動装置７６、成形用具５０のサーボ駆動装置１２８、及び付加的なサーボ駆動装置の制御器は変更されない。真空接続５８、電力及び電気信号の供給接続６０、６２は、柔軟性のあるリード線／ホースにより実現される。あるいは、真空ポンプが支持構造１６に取り付けられ、電力が低電圧で安全に、例えばレールなどを経由して供給されてもよい。
【０１５１】
詳細は示されないが、支持構造１６は、モールドチャンバ１８の反対側のブランク１２の表面２６を覆う特に加熱面が設けられた、断熱性のカバー部材や同様のカバープレートを備えてもよい。したがって、ブランク１２又はシェル状体１４は、加熱処理中に支持構造１６上で覆われ、その温度を、前記のように存在する加熱面によって特に必要な加熱温度まで上昇させることができる。
【０１５２】
これも詳細には示されないが、気体及び／又は液体の冷媒、特に不活性気体、好適にはアルゴン、窒素、又は水による外部影響に対する保護のために、モールドチャンバ１８に設置された少なくとも１つの安全装置が支持構造１６に設けられているという設計的特徴により、ブランク１２又はシェル状体１４を最終的に取り外すまで支持構造１６上に固定したままにできるようにし、それによってさらに、機械及び／又は熱処理、例えば溶体化焼なまし、急冷、時効硬化などの加熱処理を行えるようにする。
【０１５３】
このことにより、その最初のプレス加工後のブランク１２又はシェル状体１４を、その後の加熱処理をするために取り外したり、延伸をするために再度取り付けたりという時間のかかる作業が不要になる。ブランク１２の加熱処理は、このように固定した状態で支持構造１６内で直接行うことができる。この時間の節約は、ブランク１２又はシェル状体１４が大きい場合に特に重要である。したがって、Ａｌ２２１９で形成されたシェル状体１４は、例えば、最初のプレス加工の後５３５℃で溶体化焼なましをすることができ、必要であれば１６０℃〜１９０℃で急冷、延伸、時効硬化を行って、Ｔ８ｘ状態を達成することができる。
【０１５４】
本発明の装置１０のこのような構造形態により、薄肉シェル状体１４を金属製のほぼ平板なブランク１２から製造することが容易に可能になる。
【０１５５】
装置１０を使用して金属製のほぼ平板なブランク１２を薄肉シェル状体１４に成形するための、本発明の方法をさらに詳しく説明する。
【０１５６】
まず、ブランク１２は、その外周２２が支持構造１６上でモールドチャンバ１８に固定される。ブランク１２は、薄肉シェル状体１４への変形中にモールドチャンバ１８により保持されている。同時に、モールドチャンバ１８側のブランク１２の裏面２４は、モールドチャンバ１８の反対側のブランク１２の表面２６に対して封止されている。
【０１５７】
ブランク１２によって封止されているモールドチャンバ１８には、真空が印加される。モールドチャンバ１８の規定の排気により、ブランク１２は薄肉シェル状体１４に成形される。そのとき、ブランク１２の表面は、当所の厚みが減少しつつ、延伸される。真空の限定的及び継続的監視と成形用具５０の制御された移動運動により、ブランク１２又は薄肉シェル状体１４と、支持構造１６又はその部品との間での接触は起こらない。
【０１５８】
成形前に、ブランク１２は、モールドチャンバ１８に設置されたブランク１２を加温及び／又は加熱する少なくとも１つの装置３０によって、高められた温度分布に至る。さらに、ブランク１２を加熱し、装置３１のような熱源もまた用いられる。これは、必要なときに、ブランク１２を両面２４、２６から加熱し、規定温度に急速に上昇させ、かつこの規定温度を、変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形の間に維持するために用いられる。
【０１５９】
そして、加熱損失を避け、同時に高められた温度分布を維持するために、ブランク１２は、少なくとも１つの断熱用の装置３２及び／又は少なくとも１つの熱反射用の装置３４によって、高められた温度分布が一層保持される。
【０１６０】
ブランク１２は適宜、モールドチャンバ１８に配置された嵌め合わせモールド４８、又はブランク１２の表面２６に対して使用される少なくとも１つの成形用具５０、又はその両方によって、薄肉シェル状体１４に変形されてもよい。好適には、少なくとも１つの成形又は加圧ローラ及び／又は加圧ボールが成形用具５０として使用される。後者の場合、より適切には、静水力学的に加圧ボールが搭載される。
【０１６１】
ブランク１２の表面２６に対して成形用具５０を使用するとき、ブランク１２の外周２２から中心へ向かって、及び／又は中心から外周２２へ向かって、成形用具５０をブランク１２に対して移動させると特に有効である。この場合の成形用具５０は好適には、（金属）テンプレートによって制御されるか、又は、閉ループ及び／又は開ループ制御を使用して数値的に制御される。
【０１６２】
本発明の装置１０によってブランク１２を薄肉シェル状体１４に成形する前に、もしブランク１２が少なくとも２つの分離した表面要素で形成されていると、特に有効である。少なくとも２つの分離した表面要素はこの場合、ＴＩＧ（タングステン不活性ガス）溶接、ＭＩＧ（金属不活性ガス）溶接、旋廻摩擦溶接（ＦＳＷ）、電子ビーム（ＥＢ）溶接、レーザー溶接、プラズマ溶接や、その他の適切な溶接方法により接合されて単体を形成してもよい。このようにして、薄肉シェル状体１４に変形及び／又は成形、あるいはプレス成形される大型のブランク１２もまた製造できる。
【０１６３】
もしブランク１２が、いくつかの分離した表面要素で形成されているのであれば、成形前に従来の方法でブランク１２に対して低温焼なましを行うと特に有効である。
【０１６４】
好適な方法では、ブランク１２は薄肉シェル状体１４に成形する前に、チップ除去によって、特に旋削、フライス削り、及び／又は研削によって予備輪郭形成される。そのとき、薄肉シェル状体１４の所望の最終肉厚が得られるようにブランク１２の所定の肉厚分布が設定される。これに関連して、もしブランク１２がその裏面において輪郭形成されるならば、特に有効である。ブランク［１２］の表面２６に当てる場合、成形用具５０の円滑な動きが保証される。
【０１６５】
さらに、薄肉シェル状体１４に成形及び／又は延伸する以前のブランク１２に開口、穿孔や、同様のカットアウトをチップ除去により設け、カバー、特に膜によりそれらを一時的に真空封止すれば有効である。この場合のチップ除去は、旋削、フライス削り、及び／又は研削によるものであってもよく、適当な開口、穿孔や、同様のカットアウトが、特にブランク１２の極領域又は中心に形成される。
【０１６６】
本発明の装置１０によってブランク１２が薄肉シェル状体１４に変形及び／又は成形、あるいは凹状プレス成形される前に、さらにブランク１２に予備的な加工工程を行うと有効である。必要であればブランク１２を予備成形、及び／又は予備加圧、溶体化焼なまし、状態Ｔ４を得るための急冷、そして、冷間形成、状態Ｔ８を得るための炉の中での時効硬化を行うことも考えられる。
【０１６７】
寸法精度を得るためには、薄肉シェル状体１４への変形中にブランク１２を継続的に寸法測定することが非常に有効である。
【０１６８】
本発明の方法及び装置１０によって、例えばアリアン５号の燃料タンク用のドームが製造されている。ドームは直径５．４ｍ以上、肉厚が縁部分で最大７ｍｍ、シェル状体１４の領域では約３．３ｍｍである。
【０１６９】
本発明は、示された本発明の装置１０の実施形態に限定されない。保護気体の供給用に、終端部がモールドチャンバ１８内にある装置（図示せず）を支持構造１６に取り付けることも容易に可能である。このように、ブランク１２又は薄肉シェル状体１４の酸化が加温及び／又は加熱、その他の処理、又は熱処理中に防止され、同時にその後の表面クリーニングを最小限にする。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】ほぼ平板なブランクを薄肉シェル状体に変形するための本発明の装置の第１の実施形態。
【図２】ほぼ平板なブランクを薄肉シェル状体に変形するための本発明の装置の別の実施形態。
【図３】ほぼ平板なブランクを薄肉シェル状体に変形するための本発明の装置の別の実施形態。
【図４】ほぼ平板なブランクを薄肉シェル状体に変形するための本発明の装置の別の実施形態。
【図５】ほぼ平板なブランクを薄肉シェル状体に変形するための本発明の装置の実施形態の変形例。
【図６】ほぼ平板なブランクを薄肉シェル状体に変形するための本発明の装置の実施形態のさらに別の変形例。
【図７】ほぼ平板なブランクを薄肉シェル状体に変形するための本発明の装置の実施形態のさらに異なる例の概略平面図。
【符号の説明】
【０１７１】
１０  装置
１２  ブランク
１４  薄肉シェル状体
１６  支持構造
１８  モールドチャンバ
２０  ブランクを固定する装置
２２  ブランクの外周
２４  ブランクの裏面
２６  ブランクの表面
２８  モールドチャンバに真空を印加し排気する装置
３０  ブランクを加温及び／又は加熱する装置
３１  ブランクを加温及び／又は加熱する外部装置
３２  断熱装置
３４  熱反射装置
３６  温度監視装置
３８  熱電対
４０  熱撮像カメラ
４２  圧力リング
４４  固定リング
４６  封止リング
４８  多孔嵌め合いモールド
５０  成形用具
５２  回転中心軸
５４    駆動装置
５６  矢印
５８  真空接続
６０  電力供給接続
６２  電気信号供給接続
６４  サーボ駆動装置
６６  サーボ駆動装置
６８  ローラガイド
７０  両方向矢印
７２  両方向矢印
７４  トラバース
７６  駆動装置
７８  矢印
８０  サーボ駆動装置
８２  サーボ駆動装置
８４  両方向矢印
８６  両方向矢印
８８  レール装置
９０  レール支持構造
９２  柱
９４  保持リング
９６  リング歯車
９８  レールリング
１００  ガイドローラ
１０２  角柱形ノッチ
１０４  ピン軸
１０６  リングプレート
１０８  小歯車
１１０  支持体
１１２  集電装置シャフト
１１４  両方向矢印
１１６  両方向矢印
１１８  レールスイッチ
１２０  直線平行レール
１２２  両方向矢印
１２３  両方向矢印
１２４  直線平行レール
１２６  両方向矢印
１２８  サーボ駆動装置
１３０  両方向矢印
【図１】
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【図２】
2006341310.tif 000004
【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】
2006341310.tif 000009
【外国語明細書】
2006341310000001.pdf