JP2001321847A

JP2001321847A - 超塑性成形装置および超塑性加工方法

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Publication number: JP2001321847A
Application number: JP2000146449A
Authority: JP
Inventors: Fumitomo Takano; 文朋高野; Nobuo Kobayashi; 信雄小林; Kenji Miyanaga; 健二宮永
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-11-20
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP4437595B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エネルギ効率の優れた超塑性成形装置および超
塑性加工方法を得る。【解決手段】超塑性成形装置１０は、ワークＷに電気を
供給するための電源装置１４を備えている。ワークＷに
対して成形加工を施す際に、該ワークＷには、電源装置
１４からの電気が供給される。この電気によって、ワー
クＷにジュール熱が発生し、ワークＷの状態が超塑性状
態に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超塑性成形装置お
よび超塑性加工方法に関し、一層詳細には、ワークを効
率的に加熱することが可能な超塑性成形装置および超塑
性加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属材料、セラミクス材料等のワークを
超塑性領域において加工する超塑性加工技術が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の超塑性加工技術
を成形装置に適用して構成された超塑性成形装置は、例
えば、成形用の型と、この型とともにワークを収容する
炉を備えている。この炉には、該炉内に配置された型お
よびワークを加熱するための加熱装置が装着されてい
る。また、超塑性成形装置は、ワークにエア圧を加えて
該ワークを型に押しつけるためのエア供給装置を備えて
いる。

【０００４】ところで、この超塑性成形装置において
は、炉内に配置された型およびワークを同時に加熱する
ようにする。さらに、製品を取り出す際には、炉を開け
る必要があるため、炉内の熱が外部に放出されてしま
う。この場合、１回の成形作業を行う度に炉全体を再加
熱する必要があるため、成形作業に多くのエネルギを要
することとなる。

【０００５】本発明は、前記の不都合を解決するために
なされたものであり、成形作業等の加工作業に要するエ
ネルギの削減を図ることが可能な超塑性成形装置および
超塑性加工方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークに超塑
性成形加工を施すための超塑性成形装置において、前記
ワークに電気を供給してジュール熱を発生させる電気供
給手段と、前記ワークに対する超塑性成形加工を行う成
形手段とを有することを特徴とする（請求項１記載の発
明）。

【０００７】このように、ワークに電気を供給して該ワ
ークを超塑性領域まで加熱するようにしているため、加
熱用の炉を用いる場合に比べて、装置の小型化を図ると
ともに、エネルギ効率の向上を図ることができる。さら
に、加工作業時間の短縮化を実現することもできる。

【０００８】この場合、前記成形手段は、成形用の型
と、前記ワークに流体圧を加えて該ワークを前記型に押
しつける流体圧供給手段とを有するようにしてもよい。

【０００９】また、前記成形手段は、前記ワークを超塑
性変形させるためのツールを備えた成形ロボットを有す
るようにしてもよい。

【００１０】この場合、前記ツールに温度調節手段を設
けることによって、ワークの熱がツール側に伝わること
を回避し、ワークの温度制御を正確に行うことができ
る。

【００１１】また、前記超塑性成形装置は、前記ワーク
を収容する室を備え、前記室は、前記ワークを介して第
１および第２の室に分割されており、前記室には、前記
第１および第２の室内の気圧を調節することによって前
記ワークの姿勢を制御する気圧調節手段が装着されてい
る。このため、加工を行うのに最適な姿勢にワークを保
持しながら加工作業を行うことができる。

【００１２】さらに、前記電気供給手段は、前記ワーク
に配される複数の電極を有し、前記電気供給手段は、前
記各電極の中から選択した少なくとも２組の電極の間に
所定の順序で電気を供給することを特徴とする（請求項
２記載の発明）。このため、ワーク中の電流の経路を変
化させることによって、ワーク全体のヤング率を均一化
することができる。

【００１３】この場合、前記電気供給手段は、前記各電
極を介して前記ワークに電気を供給するための電源装置
と、前記電源装置と前記各電極との間の接続を選択的に
切り換える切換機とを有する（請求項３記載の発明）。
このため、切り換え可能な複数の電流の経路をワーク中
に網の目状に構成し、ワーク中の温度の制御を高い分解
能で行うことができる。

【００１４】また、本発明に係る超塑性加工方法は、ワ
ークに電気を供給してジュール熱を発生させることによ
って、前記ワークの状態を超塑性状態に移行させる工程
と、前記超塑性状態に移行された前記ワークに加工を施
す工程とを含むことを特徴とする（請求項４記載の発
明）。

【００１５】このように、ワークに電気を供給して該ワ
ークを超塑性領域まで加熱するようにしているため、エ
ネルギ効率の向上を図るとともに、加工作業時間の短縮
化を実現することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る超塑性加工方法につ
いて、それが適用される超塑性成形装置との関係におい
て好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。

【００１７】図１は、第１の実施の形態に係る超塑性成
形装置１０の概略的な構成を示している。この超塑性成
形装置１０は、ワークＷに超塑性成形加工を施すための
成形手段を構成する成形装置１２と、該成形装置１２に
装着されたワークＷに電気を供給するための電気供給手
段を構成する電源装置１４と、成形装置１２にブロー用
の流体（実際は、空気等の気体）を供給するための流体
圧供給手段を構成するエア供給装置１６と、これら電源
装置１４およびエア供給装置１６を制御するコントロー
ラ２０とを備えている。

【００１８】また、コントローラ２０には、超塑性成形
装置１０の動作条件等を設定するための条件設定器２２
と、コントローラ２０を図示しないマスタコントローラ
（上位コントローラ）等と接続するためのインタフェー
ス２４とが接続されている。

【００１９】成形装置１２は、上型本体２８ａおよび下
型本体２８ｂを備えている。そして、下型本体２８ｂに
は、実質的に成形用の型を構成する型インサート３０が
装着されている。

【００２０】上型本体２８ａの下端部における、例えば
左右の位置には、電極３２ａおよび電極３４ａがそれぞ
れ設けられている。また、下型本体２８ｂの上端部にお
ける、例えば左右の位置には、電極３２ｂおよび電極３
４ｂがそれぞれ設けられている。この場合、電極３２ａ
および電極３２ｂと、電極３４ａおよび電極３４ｂが、
それぞれ電源装置１４の同じ極の端子に接続されてい
る。

【００２１】第１の実施の形態において、ワークＷは、
例えば略平板状かつ平面略四辺形状に形成されており、
その材質としては、アルミニウム合金、鉄合金、ニッケ
ル合金、チタン合金等の超塑性材料が採用される。

【００２２】ワークＷは、その四辺部が上型本体２８ａ
の下端部と下型本体２８ｂの上端部との間に挟まれた状
態でこれら上型本体２８ａおよび下型本体２８ｂに保持
される。さらに、ワークＷは、クランプ３６ａ、３６ｂ
で上型本体２８ａと下型本体２８ｂの間に加えられるク
ランプ力によって、これら上型本体２８ａおよび下型本
体２８ｂと一体的に固定される。

【００２３】図２は、ワークＷに電極３２ａ、３２ｂお
よび電極３４ａ、３４ｂが装着された状態を平面的に示
している。図１および図２に示すように、ワークＷが上
型本体２８ａおよび下型本体２８ｂに保持された状態に
おいて、電極３２ａ、３２ｂおよび電極３４ａ、３４ｂ
は、ワークＷの左辺部および右辺部にそれぞれ接してい
る。

【００２４】図３は、電源装置１４の構成を示してい
る。電源装置１４は、三相交流電源４４から供給される
三相交流電流を直流電流に変換するコンバータ部（整流
回路部）４６と、コンバータ部４６で得られた直流電流
を二相交流電流に変換するインバータ部４８と、インバ
ータ部４８で得られた二相交流電流を直流電流に変換す
る直流変換部５０とを備えている。

【００２５】コンバータ部４６は、三相交流電源４４か
らの三相交流電流を整流する整流ブロック５２と、整流
ブロック５２で得られた電流を平滑化させるコンデンサ
（例えば、電解コンデンサ）５４とを備えている。

【００２６】インバータ部４８は、トランジスタで構成
された４つのスイッチング素子５６ａ〜５６ｄを備えて
おり、これらスイッチング素子５６ａ〜５６ｄは、ドラ
イバ５８から供給される信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制
御される。そして、スイッチング素子５６ａ〜５６ｄの
ＯＮ／ＯＦＦ制御に基づいて、インバータ部４８から二
相交流電流が出力される。

【００２７】直流変換部５０は、トランス５９と、整流
回路を構成するダイオード６０ａ、６０ｂとを備えてい
る。そして、インバータ部４８からの二相交流電流は、
トランス５９によって変圧されるとともに、整流回路
（ダイオード６０ａ、６０ｂ）によって整流され、その
結果、直流電流が得られる。

【００２８】直流変換部５０からの直流電流は、電極３
２ａ、３２ｂおよび電極３４ａ、３４ｂを介して図１に
示すワークＷに供給される。これに伴って、図２に示す
ワークＷ中を左右いずれかの方向に向かって電流が流
れ、ワークＷにジュール熱が発生することとなる。

【００２９】また、電源装置１４は、図３に示すよう
に、コンバータ部４６で得られた直流電流の電流値Ｉ１
を検出する電流値検出器６４と、直流変換部５０で得ら
れた直流電流の電流値Ｉ２を検出する電流値検出器６６
とを備えている。そして、これら電流値検出器６４、６
６からの電流値Ｉ１、Ｉ２は、コントローラ２０にそれ
ぞれ供給され、後述するように、該コントローラ２０に
よって電流値Ｉ２がフィードバック制御される。

【００３０】この場合、電源装置１４、電極３２ａ、３
２ｂおよび電極３４ａ、３４ｂ、並びに電流値検出器６
４、６６等は、図１のワークＷに電気を供給するための
電気供給手段を構成している。

【００３１】図４は、電源装置１４からワークＷに供給
される電流値Ｉ２、ワークＷの電気抵抗値Ｒおよびヤン
グ率Ｅの、時間ｔに対する特性を示している。

【００３２】コントローラ２０は、予め定められた電流
値制御スケジュールに基づいて、電源装置１４からワー
クＷに供給すべき電流の電流値Ｉ２を制御する。この電
流値制御スケジュールは、ワークＷを発熱させてその状
態を超塑性状態に移行させ、その後、超塑性状態に維持
させることができるように、例えば実験データ等に基づ
いて構成されている。

【００３３】具体的には、電流値制御スケジュールは、
電流値Ｉ２を例えばゼロ値（０）からＩａまで傾斜状に
増加させる時点ｔ０〜ｔ１の期間と、電流値Ｉ２をＩａ
に維持してワークＷの状態を超塑性状態に移行させる時
点ｔ１〜ｔ２の期間と、電流値Ｉ２をＩａからＩｂまで
低下させ、その後、Ｉｂに保ってワークＷの状態を超塑
性状態に維持させる時点ｔ２以降の期間とを有する。

【００３４】この電流値制御スケジュール中の時点ｔ０
〜ｔ１の期間において、電流値Ｉ２を傾斜状に増加させ
るのは、ワークＷに電流が流れることによって該ワーク
Ｗに加わるローレンツ力が急激に変化することを防ぐた
めである。

【００３５】この電流値制御スケジュールに従って電流
値Ｉ２を制御することによって、ワークＷのヤング率Ｅ
は、固体領域に含まれる値Ｅ０から超塑性領域に含まれ
る値Ｅ１に遷移し、その後、この値Ｅ１に維持される。
この場合、このヤング率Ｅの値Ｅ１は、ワークＷに対す
る超塑性成形加工を行うのに適した値に設定されてい
る。

【００３６】なお、ワークＷの抵抗値Ｒは、ワークＷの
状態が超塑性状態に移行するのに伴って増加する。従っ
て、この抵抗値Ｒを検出することによって、電流値Ｉ２
をフィードバック制御することもできる。

【００３７】また、図１に示すように、上型本体２８ａ
に赤外線温度解析装置（サーモビュア装置）７０を装着
し、この赤外線温度解析装置７０によって得られたワー
クＷの温度分布情報に基づいて、電流値Ｉ２をフィード
バック制御するようにしてもよい。

【００３８】図５は、ワークＷに対する超塑性成形加工
の作業を示している。ワークＷの状態を超塑性状態に維
持しながら（すなわち、図４に示すワークＷに電流を供
給して、ワークＷのヤング率Ｅを所望の値Ｅ１に維持し
ながら）、上型本体２８ａとワークＷの間にエア供給装
置１６からのエアを供給してワークＷにエア圧（流体
圧）を加えると、ワークＷが下型本体２８ｂ側に押され
る。そして、ワークＷが型インサート３０に押しつけら
れると、この型インサート３０の形状に沿ってワークＷ
が変形し、所望の形状の成形品が得られる。

【００３９】このように、本発明の第１の実施の形態に
係る超塑性成形装置１０においては、ワークＷに電気を
供給して該ワークＷを発熱させることによって、ワーク
Ｗを超塑性領域に移行させるようにしている。このた
め、ワークＷを上型本体２８ａおよび下型本体２８ｂと
同時に加熱するための炉を設ける場合に比べて、超塑性
成形装置１０の小型化を図るとともに、エネルギ効率の
向上を図ることができる。

【００４０】また、炉の中に配置されたワークＷ、上型
本体２８ａおよび下型本体２８ｂを同時に加熱する作業
が不要となるため、成形作業時間の短縮を図ることもで
きる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施の形態に係る超
塑性成形装置について説明する。

【００４２】図６は、第２の実施の形態に係る超塑性成
形装置１１０の概略的な構成を示している。超塑性成形
装置１１０は、図１の第１の実施の形態に係る超塑性成
形装置１０とほぼ同じ構成のコントローラ２０、条件設
定器２２およびインタフェース２４を備えている。な
お、図６中では、条件設定器２２およびインタフェース
２４の図示は省略している。

【００４３】また、図６の第２の実施の形態に係る超塑
性成形装置１１０が適用されるワークＷの形状は、図１
の例と同じである。

【００４４】図６に示すように、超塑性成形装置１１０
は、電気供給手段を構成する複数（例えば、１２個）の
電極１１２ａ〜１１２ｌを備えている。これら電極１１
２ａ〜１１２ｌは、例えばワークＷの四辺部にそれぞれ
３つずつ接続されている。また、超塑性成形装置１１０
は、電気供給手段を構成する電源ユニット１１４を備え
ており、この電源ユニット１１４から電極１１２ａ〜１
１２ｌを介して、ワークＷに電気が供給される。

【００４５】図７は、電源ユニット１１４の構成を示し
ている。電源ユニット１１４は、図３に示す電源装置１
４とほぼ同じ構成の複数（例えば、６つ）の電源装置１
４ａ〜１４ｆを備えている。そして、これら電源装置１
４ａ〜１４ｆには、電極１１２ａ〜１１２ｌが、例え
ば、それぞれ２つずつ接続されている。

【００４６】なお、各電源装置１４ａ〜１４ｆに３つ以
上の電極１１２ａ〜１１２ｌを接続するようにしてもよ
く、また、各電源装置１４ａ〜１４ｆに接続される電極
１１２ａ〜１１２ｌの数を不均等にしたり、各電極１１
２ａ〜１１２ｌを複数の電源装置１４ａ〜１４ｆと接続
させるようにしてもよい（図７中、破線で示す接続線参
照）。

【００４７】この場合、コントローラ２０から電源装置
１４ａ〜１４ｆ（実際には、ドライバ５８）に選択的に
制御信号を供給することによって、ワークＷに電気を供
給するための電極１１２ａ〜１１２ｌを選択的に切り換
えることができる。

【００４８】図６に示すように、例えば、ワークＷの上
辺部の略中心に設けられた電極１１２ｂと、ワークＷの
下辺部の略中心に設けられた電極１１２ｈとに同じ電源
装置１４ａ〜１４ｆを接続し、また、ワークＷの右辺部
の略中心に設けられた電極１１２ｅと、ワークＷの左辺
部の略中心に設けられた電極１１２ｋとに同じ電源装置
１４ａ〜１４ｆを接続する。そして、電極１１２ｂ、１
１２ｈの間および電極１１２ｅ、１１２ｋの間に所定の
時間間隔で交互に電流を流す。すなわち、ワークＷ中の
経路α、βに沿って、交互に電流を流す。このとき、ワ
ークＷにおいては、経路α、βが交差する部分（図６
中、２点鎖線で囲まれた部分）における発熱量が最も多
くなる。

【００４９】この原理を利用して、電気を供給すべき電
極１１２ａ〜１１２ｌの組を所定の時間間隔および順序
で選択的に切り換えることによって、ワークＷ中の温度
分布を制御することができる。

【００５０】このように、第２の実施の形態に係る超塑
性成形装置１１０においては、電気を供給すべき電極１
１２ａ〜１１２ｌを選択的に切り換えて、ワークＷ中の
電流の経路を変化させることによって、例えば、ワーク
Ｗ全体の温度が均一化するように、ワークＷの温度分布
を制御するようにしている。このため、ワークＷ全体の
ヤング率Ｅを均一化することができ、その結果、成形品
の良好な加工品質を確保することができる。

【００５１】次に、本発明の第２の実施の形態に係る超
塑性成形装置の変形例について説明する。

【００５２】図８は、第２の実施の形態の変形例に係る
超塑性成形装置１５０の、特に、電源ユニット１５２の
概略的な構成を示している。電源ユニット１５２は、例
えば１つの電源装置１４と、この電源装置１４と電極１
１２ａ〜１１２ｌとの接続を切り換える複数（例えば、
４つ）の切換機１５４ａ〜１５４ｄとを備えている。切
換機１５４ａ〜１５４ｄは、例えば、３つの電極１１２
ａ〜１１２ｌとそれぞれ接続されている。

【００５３】切換機１５４ａ〜１５４ｄは、コントロー
ラ２０からの制御信号に従って、電源装置１４と接続す
べき電極１１２ａ〜１１２ｌを選択的に切り換える。こ
の場合、図６に示す第２の実施の形態に係る超塑性成形
装置１１０と同様に、ワークＷ中における電流の経路を
変化させ、ワークＷ中の温度分布を制御することができ
る。

【００５４】このように、第２の実施の形態の変形例に
係る超塑性成形装置１５０においては、電源装置１４と
電極１１２ａ〜１１２ｌとの間に設けられた切換機１５
４ａ〜１５４ｄによって、電源装置１４から電気を供給
すべき電極１１２ａ〜１１２ｌを選択的に切り換えるこ
とができる。この場合、電極１１２ａ〜１１２ｌの組み
合わせ方に応じて、切り換え可能な複数の電流の経路
を、ワークＷ中に網の目状に構成することができる。こ
のため、ワークＷ中の温度分布の制御を高い分解能で行
うことができる。

【００５５】また、ワークＷ中よりも電極１１２ａ〜１
１２ｌの方を電流が流れやすくなっている場合には、こ
れら電極１１２ａ〜１１２ｌ側に回り込むように電流が
流れてしまうおそれがあるが、この場合、電極１１２ａ
〜１１２ｌと電源装置１４との間の接続を切換機１５４
ａ〜１５４ｄによって選択的にＯＮ／ＯＦＦさせて、電
流の経路を、例えば、所望の方向に曲げさせるように制
御することにより、電流の回り込みを防止することがで
きる。

【００５６】次に、本発明の第３の実施の形態に係る超
塑性成形装置について説明する。

【００５７】図９は、第３の実施の形態に係る超塑性成
形装置２１０の概略的な構成を示している。超塑性成形
装置２１０は、図１の第１の実施の形態に係る超塑性成
形装置１０とほぼ同じ構成の電源装置１４および電極３
２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、コントローラ２０、条
件設定器２２、並びにインタフェース２４を備えてい
る。なお、図９中では、条件設定器２２およびインタフ
ェース２４の図示は省略している。

【００５８】超塑性成形装置２１０は、ワークＷに超塑
性成形加工を施すための成形装置２１２を備えており、
この成形装置２１２は、上室壁２１４ａおよび下室壁２
１４ｂを備えている。そして、上室壁２１４ａの下端部
に電極３２ａおよび電極３４ａが設けられ、下室壁２１
４ｂの上端部に電極３２ｂおよび電極３４ｂが設けられ
ている。

【００５９】ワークＷは、その四辺部が上室壁２１４ａ
の下端部と下室壁２１４ｂの上端部との間に挟まれた状
態でこれら上室壁２１４ａおよび下室壁２１４ｂに保持
される。さらに、ワークＷは、クランプ２２０ａ、２２
０ｂによって上室壁２１４ａと下室壁２１４ｂの間に加
えられるクランプ力によって、これら上室壁２１４ａお
よび下室壁２１４ｂと一体的に固定される。このとき、
上室壁２１４ａとワークＷの間には上室（第１の室）２
２２ａが形成され、下室壁２１４ｂとワークＷの間には
下室（第２の室）２２２ｂが形成される。

【００６０】また、ワークＷには、図２に示す例と同様
に、その左右の両辺部に電極３２ａ、３２ｂおよび３４
ａ、３４ｂがそれぞれ接続される。そして、電源装置１
４から電極３２ａ、３２ｂおよび３４ａ、３４ｂを介し
てワークＷに供給すべき電流の電流値Ｉ２は、例えば図
４の例と同じ電流値制御スケジュールに基づいて制御さ
れる。

【００６１】上室壁２１４ａおよび下室壁２１４ｂに
は、上室２２２ａおよび下室２２２ｂ内の気圧を調節す
るための気圧調節装置２２６ａ、２２６ｂがそれぞれ装
着されている。これら気圧調節装置２２６ａ、２２６ｂ
は、圧力コントローラ２２７からの指示に基づいて制御
される。この場合、気圧調節装置２２６ａ、２２６ｂ、
圧力コントローラ２２７および後述する気圧検出センサ
２２８ａ、２２８ｂは、気圧調節手段を構成している。

【００６２】上室壁２１４ａおよび下室壁２１４ｂに
は、上室２２２ａおよび下室２２２ｂ内の気圧を検出す
るための気圧検出センサ２２８ａ、２２８ｂがそれぞれ
設けられている。そして、これら気圧検出センサ２２８
ａ、２２８ｂで得られた上室２２２ａの気圧（上室気
圧）Ｐａおよび下室２２２ｂの気圧（下室気圧）Ｐｂ
は、圧力コントローラ２２７にそれぞれ供給される。

【００６３】図１０は、図９に示される圧力コントロー
ラ２２７における制御処理をブロック的に示している。
この場合、気圧Ｐａ、Ｐｂのそれぞれの変化量ΔＰ_L、
ΔＰ_Gは気圧検出センサ２２８ａ、２２８ｂにより検出
され、その変化量ΔＰ_L、ΔＰ_Gに応じて供給空気量が制
御される。これによって、気圧Ｐａ、Ｐｂの値になるよ
うにフィードバック制御がなされる。

【００６４】このように、上室気圧Ｐａおよび下室気圧
Ｐｂを制御することによって、ローレンツ力によるワー
クＷの張り、あるいはワークＷの自重による垂下を阻止
することができる。

【００６５】図９に示すように、上室壁２１４ａおよび
下室壁２１４ｂの内壁部には、１つまたは複数（図９の
例では１つ）の成形用多軸ロボット（成形ロボット）２
３０ａ、２３０ｂがそれぞれ装着されている。そして、
これら成形ロボット２３０ａ、２３０ｂのロボットアー
ム２３２ａ、２３２ｂには、ツール２３４ａ、２３４ｂ
がそれぞれ保持されている。

【００６６】図１１は、ツール２３４ａ、２３４ｂの先
端部を示している。ツール２３４ａ、２３４ｂは、例え
ば、その先端部が略球面状の略円柱状に形成されてい
る。なお、ツール２３４ａ、２３４ｂの形状としては、
先端部が尖った形状や、平面部または鋭角部を有する形
状等の種々の形状を採用することができる。

【００６７】また、ツール２３４ａ、２３４ｂの先端部
には、温度調節手段を構成する例えばペルチェ素子２３
６がそれぞれ埋め込まれている。

【００６８】図９に示すように、成形ロボット２３０
ａ、２３０ｂは、ロボットコントローラ２４０ａ、２４
０ｂからの駆動電流によって駆動され、ワークＷに対す
る成形作業を行う。

【００６９】また、このとき、ペルチェ素子２３６（図
１１参照）は、ロボットコントローラ２４０ａ、２４０
ｂからの制御電流によってツール２３４ａ、２３４ｂの
先端部を加熱または冷却して、該先端部の温度が所望の
温度となるように調節する。このように、ツール２３４
ａ、２３４ｂの温度を調節することによって、例えば、
ワークＷの熱がツール２３４ａ、２３４ｂ側に伝わらな
いようにすることができるため、ワークＷの温度制御を
正確に行うことが可能となる。

【００７０】図１２〜図１６は、成形ロボット２３０
ａ、２３０ｂによるワークＷに対する成形作業を示して
いる。

【００７１】図１２に示すように、例えば、上下の成形
ロボット２３０ａ、２３０ｂに装着されたツール２３４
ａ、２３４ｂの先端部を互いに対向させながらこれら先
端部をワークＷに接触させる。そして、ロボットアーム
２３２ａ、２３２ｂを介してツール２３４ａ、２３４ｂ
の先端部を上下左右に変位させると、これら先端部の軌
跡に沿ってワークＷが変形形成される。

【００７２】

【発明の効果】本発明に係る超塑性成形装置および超塑
性加工方法によれば、ワークに電気を供給して該ワーク
を発熱させることによって、ワークを超塑性状態に移行
させるようにしている。このため、エネルギ効率の優れ
た超塑性成形装置および超塑性加工方法を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る超塑性成形装置の概略
的な構成を示すブロック図である。

【図２】ワークに電極が装着された状態を示す平面図で
ある。

【図３】電源装置の構成を示すブロック図である。

【図４】電源装置からワークに供給される電流値、ワー
クの電気抵抗値およびヤング率の時間に対する特性を示
すグラフである。

【図５】ワークに対する超塑性成形加工の作業を示す説
明図である。

【図６】第２の実施の形態に係る超塑性成形装置の特に
電気供給手段の概略的な構成を示すブロック図である。

【図７】電源ユニットの構成を示すブロック図である。

【図８】第２の実施の形態の変形例に係る超塑性成形装
置の特に電源ユニットの概略的な構成を示すブロック図
である。

【図９】第３の実施の形態に係る超塑性成形装置の概略
的な構成を示すブロック図である。

【図１０】圧力コントローラにおける制御処理を示すブ
ロック図である。

【図１１】ツールの先端部を示す正面図である。

【図１２】成形ロボットによるワークに対する成形作業
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０、１１０、１５０、２１０…超塑性成形装置１２、２１２…成形装置１４、１４ａ〜１４
ｆ…電源装置１６…エア供給装置２０…コントローラ２８ａ…上型本体２８ｂ…下型本体３０…型インサート３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、１１２ａ〜１１２ｌ
…電極１１４、１５２…電源ユニット１５４ａ〜１５４ｄ
…切換機２１４ａ…上室壁２１４ｂ…下室壁２２２ａ…上室２２２ｂ…下室２２６ａ、２２６ｂ…気圧調節装置２２７…圧力コントローラ２２８ａ、２２８ｂ…気圧検出センサ２３０ａ、２３０ｂ…成形ロボット２３２ａ、２３２ｂ…ロボットアーム２３４ａ、２３４ｂ…ツール２３６…ペルチェ素
子２４０ａ、２４０ｂ…ロボットコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークに超塑性成形加工を施すための超塑
性成形装置において、前記ワークに電気を供給してジュール熱を発生させる電
気供給手段と、前記ワークに対する超塑性成形加工を行う成形手段と、を有することを特徴とする超塑性成形装置。
【請求項２】請求項１記載の超塑性成形装置において、前記電気供給手段は、前記ワークに配される複数の電極
を有し、前記電気供給手段は、前記各電極の中から選択した少な
くとも２組の電極の間に所定の順序で電気を供給するこ
とを特徴とする超塑性成形装置。
【請求項３】請求項２記載の超塑性成形装置において、前記電気供給手段は、前記各電極を介して前記ワークに電気を供給するための
電源装置と、前記電源装置と前記各電極との間の接続を選択的に切り
換える切換機と、を有することを特徴とする超塑性成形装置。
【請求項４】ワークに電気を供給してジュール熱を発生
させることによって、前記ワークの状態を超塑性状態に
移行させる工程と、前記超塑性状態に移行された前記ワークに加工を施す工
程と、を含むことを特徴とする超塑性加工方法。