(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視で矩形を呈する上下型の縁の各々に、複数個のクランプ手段を配置してなる超塑性成形用金型のクランプ方法であって、
４つの縁のうち任意の縁において、当該縁に配置したクランプ手段の相互間に当該縁に直角に区分線を引き、前記上下型で挟まれてブランク材に生成されるビードのうち当該縁に沿って形成されるビードを前記区分線で分割すると共に、
当該縁に直交する隣の縁において、この隣の縁に配置したクランプ手段の相互間に該縁に直角に区分線を引き、これらの区分線により該縁に沿って形成されるビードを分割し、
前記上下型の角部を挟んで設けられる２個の角部クランプ手段に対しては、前記上下型の角部に位置する分割ビードの長さを、前記２個の角部クランプ手段が共同して受持つビードの長さと定め、
前記角部クランプ手段以外の非角部クランプ手段には、該クランプ手段を挟む２本の前記区分線で分割されたビードの長さを、該非角部クランプ手段が受持つビードの長さと定め、
４つの縁に配置した複数個のクランプ手段のクランプ加圧力を受持つビードの長さに応じて設定し、ブロー成形を開始する工程と、
ブロー成形中に金型内圧が所定圧力に達したら、全てのクランプ手段を前記所定のクランプ加圧力に統一する工程と、
からなる超塑性成形用金型のクランプ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超塑性成形用金型のクランプ方法及び同装置の改良に関する。なお、本書において、「型組み」は下型に上型を重ねる（又は他方の型に一方の型を重ねる）ことをいい、「型締め」は上下型（又は一方・他方の型）が分離しないように型同士をクランプ等で締付けることをいう。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開平８−４７７２８号公報「超塑性ブロー成形用成形機」の図５に典型的な成形機が示されており、成形機は下金型２（符号は同公報記載のものを流用）に超塑性成形用素材３を載せ、その上から上金型１を載せ、この上金型１を油圧シリンダ等の油圧装置４で下金型２に押圧することで、上下金型１，２で素材３を挟み、ブロー流体注入孔１Ｃを介して高圧流体を注入し、この圧力で素材３をブロー成形するというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記油圧シリンダ等の油圧装置４による押圧力が、小さ過ぎると挟み込み作用が弱まり、素材３が挟持部（シール部１Ｂ，２Ｂ）から横へずれることがある。そこで、一般に、大きめの押圧力が発生するように油圧装置４を調整若しくは選択することになる。
しかし、押圧力が大き過ぎると、挟持部で素材３が破断するところの「ビード切れ」が発生しやすくなる。そこで、油圧装置４の調整は高度な制御技術が必要となる。
特に素材３の面積が大きくなると、上下金型１，２が大きくなり、挟持力不足を回避しつつビード切れを回避するには、より一層高度な制御技術が必要となる。
【０００４】
そこで、本発明の目的はビード切れ並びに挟持力不足の双方を回避することのできるクランプ技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、平面視で矩形を呈する上下型の縁の各々に、複数個のクランプ手段を配置してなる超塑性成形用金型のクランプ方法であって、
４つの縁のうち任意の縁において、当該縁に配置したクランプ手段の相互間に当該縁に直角に区分線を引き、前記上下型で挟まれてブランク材に生成されるビードのうち当該縁に沿って形成されるビードを前記区分線で分割すると共に、
当該縁に直交する隣の縁において、この隣の縁に配置したクランプ手段の相互間に該縁に直角に区分線を引き、これらの区分線により該縁に沿って形成されるビードを分割し、
前記上下型の角部を挟んで設けられる２個の角部クランプ手段に対しては、前記上下型の角部に位置する分割ビードの長さを、前記２個の角部クランプ手段が共同して受持つビードの長さと定め、
前記角部クランプ手段以外の非角部クランプ手段には、該クランプ手段を挟む２本の前記区分線で分割されたビードの長さを、該非角部クランプ手段が受持つビードの長さと定め、
４つの縁に配置した複数個のクランプ手段のクランプ加圧力を受持つビードの長さに応じて設定し、ブロー成形を開始する工程と、
ブロー成形中に金型内圧が所定圧力に達したら、全てのクランプ手段を前記所定のクランプ加圧力に統一する工程と、からなる超塑性成形用金型のクランプ方法である。
【０００８】
成形開始時には、受持ちビードが長ければクランプ加圧力を高め、受持ちビードが短ければクランプ加圧力を下げる如くに受持つビードの長さに応じて複数個のクランプ手段の各々のクランプ加圧力を設定することで、ビード切れや挟持力不足を回避する。
成形途中で且つ型内圧が所定圧力に達したときには、ゼロ若しくは低いクランプ加圧力にしておいたクランプ手段のクランプ加圧力を増加させることで、型内圧力の増加に対応させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明に係る超塑性成形用金型の構造図兼作用図（その１）である。
（ａ）において、型開き状態の上型１１、下型１３間に、矢印▲１▼の通りに超塑性成形材料としてのブランク材２０を投入し、下型１３に載せる。そして、矢印▲２▼，▲２▼の如く上型１１を型組みのために下げる。すると、先ず、パンチ部１４，１４がブランク材２０に当り、これらパンチ部１４，１４がブランク材２０を曲げ始める。
【００１２】
（ｂ）は、パンチ部１４，１４が、ダイ部１５，１５に深く進入して、ブランク材２０を上に凸の深皿状に成形したことを示す。この（ａ）から（ｂ）の工程を後述の超塑性成形の前に実施した「予備曲げ成形」という。２１は得られた予備曲げ成形品である。
【００１３】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係る超塑性成形用金型の構造図兼作用図（その２）である。
（ａ）において、３０，３０は上型１１の縁２２，２２に下型１３の縁２３，２３を重ねた後に締めつけることで型締めするためのクランプ手段である。そして、上下型１１，１３を図示せぬ加熱手段で５００℃〜６００℃に加熱し、高圧ガス発生器１９から供給した高圧ガスで予備曲げ成形品２１を成形凹部１２に達するまで膨出させる。すなわち、ブロー成形を実施する。
【００１４】
（ｂ）において、矢印▲３▼の通りに上型１１を上げ、ブロア１８を始動してエアを１７，１７から吹出し、このエアで成形品２４を冷却して、縮めて上型１１から離れやすくし、且つエア圧で成形品２４を上型１１から押出す。この結果、成形品２４は短時間のうちにアーム部材２５に落下する。アーム部材２５を矢印▲５▼の通りに移動することで成形品２４を取出す（払出す）ことができる。
。
【００１５】
図３は本発明に係るクランプ手段の正面図であり、クランプ手段３０は、上爪３１と、下爪３２と、これら上下爪３１，３２の前部間に掛け渡した連結リンク３３と、上爪３１の後部にシリンダ３４ａをピン３５で連結し、下爪３２の後部にピストンロッド３４ｂをピン３６で連結した油圧シリンダ３４と、からなる。この油圧シリンダ３４のピストンロッド３４ｂを延ばせば上下爪３１，３２は閉状態になり、ピストンロッド３４ｂを引けば上下爪３１，３２は開状態になる。
【００１６】
図４は本発明に係るクランプ手段の平面図であり、上爪３１の前部に長いピン３７を通し、このピン３７の両端に連結リンク３３，３３を取付けたこと、及び上爪３１の後部にピン３５，３５を介してシリンダ３４ａを連結したことを示す。３９は上爪３１の押圧面である。
【００１７】
図５は本発明に係る超塑性成形用金型のクランプ装置の構成図であり、クランプ装置４０は、上下型１１，１３の縁をクランプする複数個のクランプ手段３０・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）と、これらのクランプ手段３０・・・に各々設けたクランプ加圧力設定手段４２・・・と、これらのクランプ加圧力設定手段４２・・・を制御する制御部４４とからなる。
【００１８】
クランプ手段３０・・・は、実施例では４辺×４個の合計１６個を配置した。クランプ加圧力設定手段４２・・・は制御部４４の指示に基づいて油圧を決定する手段である。
従って、１６個のクランプ手段３０・・・は、各々独立してクランプ加圧力を設定することができる。
【００１９】
図６は本発明に係るビードとクランプ手段との関係を説明する図であり、図面は符号の向きに見るものとする。
本発明では、各クランプ手段が受持つビードの長さに応じて、クランプ手段毎にクランプ加圧力を設定することを特徴とし、その設定要領を図で説明する。
４６はビードであり、図２（ａ）を参照すればパンチ部１４，１４で極めて強く抑えた部位に該当する。
【００２０】
先ず、クランプ手段の押圧面３９・・・の受持つビード長さを決めるために、縦区分線４８・・・及び横区分線４９・・・を引く。
便宜上、上下辺中央の計４個の押圧面３９をＡ（Ａ押圧面３９）、その脇（左右）の計４個の押圧面３９をＣ（Ｃ押圧面３９）、左右辺中央の計４個の押圧面３９をＢ（Ｂ押圧面３９）、その脇（上下）の計４個の押圧面３９をＤ（Ｄ押圧面３９）と呼ぶことにする。
【００２１】
Ｂ押圧面３９が受持つビード４６の長さをＬｂとし、Ｃ押圧面３９とＤ押圧面３９とが共同で受持つビード４６の長さをＬｃｄとすれば、このＬｃｄはＬｂにほぼ等しいか、Ｌｂより若干長い。
仮に、Ｂ押圧面３９とＣ押圧面３９とＤ押圧面３９とが、同じ加圧力であれば、ビードにおける押圧力は、ＬｃｄがほぼＬｂの２倍になる。これでは、Ｌｃｄにてビード切れが発生する可能性が高い。
【００２２】
これを回避するために、本発明ではＢ押圧面３９の加圧力を１．０（無次元数）としたときに、Ｃ押圧面３９を０．５、Ｄ押圧面３９を０．５とすることで、Ｌｂにおける加圧力（１．０）とＬｃｄにおける加圧力（０．５＋０．５＝１．０）をほぼ等しくすることにした。
この様な圧力設定のもとに、ブロー成形を実施すればビード切れなどのトラブルを回避することができる。
【００２３】
なお、加圧力の設定は、油圧シリンダの径を全て同一にしておき、油圧の増減で実施すればよい。
また、ビードの長さＬｂ，Ｌｃｄは、図６に示す通りに、幾何学的に決定すればよい。
【００２４】
この様に、本発明の第１の方法は、上下型１１，１３の縁に複数個のクランプ手段３０・・・を取付ける工程（図３，図５参照）と、各クランプ手段３０・・・が受持つビード４６の長さＬｂ，Ｌｃｄ（図６参照）に応じてクランプ手段毎にクランプ加圧力を設定する工程と、からなる。
しかし、図５で説明した通り、制御部４４でクランプ加圧力設定手段４２・・・を各々制御できるため、この構成を利用してより複雑な制御を実行することもできる。その例（第２の方法）を次に説明する。
【００２５】
図７（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の方法を説明するためのグラフであり、これらのグラフの横軸は全て時間である。
（ａ）において、縦軸は温度であって、ブランク材（超塑性成形材料）の温度を示し、Ｐ１点で昇温を開始してブランク材を６００℃程度まで温める。
【００２６】
（ｂ）において、縦軸は型内圧力であり、ブランク材が一定の温度に達した点（Ｐ２）にて、金型に高圧ガスを吹込み始める。この圧力が所定圧力Ｐｓに達した点をＰ３と呼ぶ。
ここで、所定圧力Ｐｓは、ブロー成形圧力Ｐｂの５０％程度とするが、０．２×Ｐｂ≦Ｐｓ≦０．８×Ｐｂの範囲から選択すればよい。なお、Ａｌ系超塑性成形材料であれば、ブロー成形圧力Ｐｂはほぼ１．０ＭＰａである。
【００２７】
（ｃ）において、縦軸は図６で述べたＡ，Ｂにおけるクランプ加圧力を示し、Ａ，Ｂでは前記Ｐ１点、すなわち、昇温開始時点で高い加圧力にする。そして、この高い加圧力は成形完了まで続ける。
（ｄ）において、縦軸は図６で述べたＣ，Ｄにおけるクランプ加圧力を示し、Ｃ，Ｄでは前記Ｐ１点では、ゼロ若しくは低いクランプ加圧力とし、前記Ｐ３点、すなわち型内圧力が所定圧力Ｐｓに達したら、高いクランプ加圧力に切換える。
【００２８】
Ｃ，Ｄのクランプ加圧力を、Ｐ１点でゼロ若しくは低い加圧力としたのは、次の▲１▼，▲２▼の理由による。
理由▲１▼〜図６で説明した通りに、Ｂを１．０とすればＣとＤはクランプ加圧力は各々０．５程度で良い。
理由▲２▼〜金型の縁（フランジ）は連続体であり、Ａの加圧力の影響がＣにも及ぶ。結果として、Ａを押せば、押し力は小さいもののＣの箇所も押したことになる。従って、Ｃのクランプ加圧力をゼロとすることが可能となる。
【００２９】
Ｃ，Ｄのクランプ加圧力を、Ｐ３点で高い加圧力としたのは、次の▲３▼の理由による。
理由▲３▼〜型内圧力が所定圧力Ｐｓに達しているため、Ａ〜Ｄのクランプ加圧力を減少させる方向に反力（下型に対し上型を分離させる力）が働く。そのため、ＣとＤに高い加圧力を掛けることは差支えない。すなわち、高い加圧力を掛けてもビード切れが発生する心配はない。
【００３０】
尚、クランプ手段３０の構造は一例を示したに過ぎず、構造を変更することは差支えない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、平面視で矩形を呈する上下型の縁の各々に、複数個のクランプ手段を配置してなる超塑性成形用金型のクランプ方法であって、４つの縁のうち任意の縁において、当該縁に配置したクランプ手段の相互間に当該縁に直角に区分線を引き、前記上下型で挟まれてブランク材に生成されるビードのうち当該縁に沿って形成されるビードを前記区分線で分割すると共に、当該縁に直交する隣の縁において、この隣の縁に配置したクランプ手段の相互間に該縁に直角に区分線を引き、これらの区分線により該縁に沿って形成されるビードを分割し、前記上下型の角部を挟んで設けられる２個の角部クランプ手段に対しては、前記上下型の角部に位置する分割ビードの長さを、前記２個の角部クランプ手段が共同して受持つビードの長さと定め、前記角部クランプ手段以外の非角部クランプ手段には、該クランプ手段を挟む２本の前記区分線で分割されたビードの長さを、該非角部クランプ手段が受持つビードの長さと定め、４つの縁に配置した複数個のクランプ手段のクランプ加圧力を受持つビードの長さに応じて設定し、ブロー成形を開始する工程と、ブロー成形中に金型内圧が所定圧力に達したら、全てのクランプ手段を前記所定のクランプ加圧力に統一する工程と、からなる超塑性成形用金型のクランプ方法であり、成形開始時には、受持ちビードが長ければクランプ加圧力を高め、受持ちビードが短ければクランプ加圧力を下げる如くに受持つビードの長さに応じて複数個のクランプ手段の各々のクランプ加圧力を設定することで、ビード切れや挟持力不足を回避することができ、成形途中で且つ型内圧が所定圧力に達したときには、低いクランプ加圧力にしておいたクランプ手段のクランプ加圧力を増加させることで、型内圧力の増加に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超塑性成形用金型の構造図兼作用図（その１）
【図２】本発明に係る超塑性成形用金型の構造図兼作用図（その２）
【図３】本発明に係るクランプ手段の正面図
【図４】本発明に係るクランプ手段の平面図
【図５】本発明に係る超塑性成形用金型のクランプ装置の構成図
【図６】本発明に係るビードとクランプ手段との関係を説明する図
【図７】本発明の第２の方法を説明するためのグラフ
【符号の説明】
１１，１３…超塑性成形金型を構成する上型及び下型、２２，２３…上下型の縁、３０…クランプ手段、３１…上爪、３２…下爪、３４…油圧シリンダ、３９…押圧面、４０…クランプ装置、４２…クランプ加圧力設定手段、４４…制御部、４６…ビード、Ｌｂ，Ｌｃｄ…ビードの長さ、Ｐｓ…所定圧力。
【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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