JP2001137966A - 超塑性成形用金型のクランプ方法及び同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超塑性成形用金型をクランプするに際し、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。 【解決手段】 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。 【効果】 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が構造的に可能
となる。

Description

【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。

【０００５】

【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、上下型の縁に複数個のクランプ手段を取
付ける工程と、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。

【０００６】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。局部的にクラン
プ加圧力が過剰になることがないのでビード切れを回避
することができるとともに局部的なクランプ加圧力不
足、即ち挟持力不足を回避することができる。

【０００７】請求項２は、上下型の縁に複数個のクラン
プ手段を取付ける工程と、各クランプ手段が受持つビー
ドの長さに応じて受持つビードが長いものには高いクラ
ンプ加圧力に設定し、受持つビードが短いものにはゼロ
若しくは低いクランプ加圧力に設定する工程と、ブロー
成形を開始して金型内圧が所定圧力に達したら前記ゼロ
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如くに一部のクランプ加
圧力の設定を変更する工程と、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。

【０００９】請求項３は、上下型の縁をクランプする複
数個のクランプ手段と、これらのクランプ手段に各々設
けたクランプ加圧力設定手段と、これらのクランプ加圧
力設定手段を制御する制御部とから超塑性成形用金型の
クランプ装置を構成する。

【００１０】制御部の指示でクランプ加圧力設定手段を
介して複数個のクランプ手段の各々のクランプ加圧力を
独立して設定する。例えば、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
とが構造的に可能となる。

【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，
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１
１，１３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１
１から離れやすくし、且つエア圧で成形品２４を上型１
１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３
４ｂ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４
２・・・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Ｌ
ｂ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，の理由によ
る。 理由〜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〜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、次のの理由による。 理由〜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。

【００３１】

【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、上下型の縁に複数個のクランプ手段
を取付ける工程と、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
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、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。この結果、局部的にクラ
ンプ加圧力が過剰になることがないのでビード切れを回
避することができとともに局部的なクランプ加圧力不
足、即ち挟持力不足を回避することができる。

【００３２】請求項２は、上下型の縁に複数個のクラン
プ手段を取付ける工程と、各クランプ手段が受持つビー
ドの長さに応じて受持つビードが長いものには高いクラ
ンプ加圧力に設定し、受持つビードが短いものにはゼロ
若しくは低いクランプ加圧力に設定する工程と、ブロー
成形を開始して金型内圧が所定圧力に達したら前記ゼロ
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如くに一部のクランプ加
圧力の設定を変更する工程と、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、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ことができる。

【００３３】請求項３は、上下型の縁をクランプする複
数個のクランプ手段と、これらのクランプ手段に各々設
けたクランプ加圧力設定手段と、これらのクランプ加圧
力設定手段を制御する制御部とから超塑性成形用金型の
クランプ装置を構成したものであり、制御部の指示でク
ランプ加圧力設定手段を介して複数個のクランプ手段の
各々のクランプ加圧力を独立して設定する。例えば、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が構造的に可能となる。従っ
て、超塑性成形工程に応じて、クランプ加圧力を随時、
増減することができ、使い勝手が超塑性成形金型のため
のクランプ装置としての使い勝手が飛躍的に向上する。

【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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 鎮 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 大岩 健 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 堀 出 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E050 EA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下型の縁に複数個のクランプ手段を取
   付ける工程と、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工程
   と、からなる超塑性成形用金型のクランプ方法。
2. 【請求項２】 上下型の縁に複数個のクランプ手段を取
   付ける工程と、各クランプ手段が受持つビードの長さに
   応じて受持つビードが長いものには高いクランプ加圧力
   に設定し、受持つビードが短いものにはゼロ若しくは低
   いクランプ加圧力に設定する工程と、ブロー成形を開始
   して金型内圧が所定圧力に達したら前記ゼロ若しくは低
   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如くに一部のクランプ加圧力の設定
   を変更する工程と、からなる超塑性成形用金型のクラン
   プ方法。
3. 【請求項３】 上下型の縁をクランプする複数個のクラ
   ンプ手段と、これらのクランプ手段に各々設けたクラン
   プ加圧力設定手段と、これらのクランプ加圧力設定手段
   を制御する制御部とからなる超塑性成形用金型のクラン
   プ装置。