JP2755110B2

JP2755110B2 - 爆轟圧加工装置

Info

Publication number: JP2755110B2
Application number: JP5165087A
Authority: JP
Inventors: 慶志秋保; 則彦吉田; 実鈴木
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH06344047A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、簡便に高圧の衝撃圧を
得られる爆轟により被加工部材を加工するための装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が対象とする技術に比較的近い衝
撃高圧発生法として衝撃液圧発生技術が知られている。
例えば、加圧用の水等の液体中に弾丸を打ち込んで液体
中に衝撃液圧を発生させ、その圧力を板材等の部材に印
加して該部材を金型へ圧して三次元成形せんとする特開
平０１−１５７７２５号にて提案されているような衝撃
液圧発生装置、水中で爆薬を燃焼させることによって衝
撃水圧を発生せしめ、その圧力で薄板の三次元成形を行
う成形装置、さらには、容器に収容された加圧用の液体
の液面に、ガス圧等により高速に加速されたピストンを
衝突させることにより衝撃液圧を発生させることとした
装置がある。

【０００３】しかしながら、これらの装置にあっては、
液圧室の形状または寸法はエネルギー源（爆薬，高速飛
翔体）の挙動を考慮して決定する必要があり、自由度が
かなり小さいこと、圧力の持続時間が長く、かつ液圧室
内の比較的広い範囲にわたって同時に衝撃圧力が加わる
こと、危険性を伴うために、設置場所の制約または安全
性の配慮が必要であること、等の共通の問題の他、さら
には固有の問題をもかかえている。

【０００４】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、出願人は特開平０４−３５１２９９に開示されてい
る爆轟液圧発生方法及び装置を提案した。

【０００５】この装置にあっては、燃焼室は逆円錐状を
なしていて火炎の進行につれて断面積が一端部から次第
に小さくなるように設定され、他端部では最小断面積を
もつ収束部が形成され、他端部の開口に、圧力室として
の液圧室の液面が臨んでいる。燃焼室内の火炎は進行と
共に該燃焼室の断面積が小さくなるので圧力が上昇し、
他端部ではきわめて高い圧力となる。この高圧は液圧室
内の液体の液圧に変換される。そして液圧室に型を有す
る加工室を設け、周縁がボルトで締められる押圧部材に
より固定された板材等の被加工部材を上記型の上に配す
ることとすれば、上記液圧によって型に沿った所定形状
に加工を行うことができる。また、上記圧力室は液体に
代えてゴム状の弾性体を有する弾圧室とすることもでき
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の爆轟圧による加
工の場合、例えば板材等の非加工部材の成形時に該被加
工部材の周縁を押圧部材にて押えることにより皺の発生
を防止するが、その構成は、例えば、圧力室と加工室の
結合のためのフランジ部間にスペーサを組み込み、成形
に先立ち被加工部材を該スペーサに対してボルト等で締
結して固定し、しかる後に成形を行う形態を採るように
なる。

【０００７】したがって、上記被加工部材の設定に多大
なる時間を要する。その結果、爆轟による衝撃波の発生
サイクル、すなわち加工サイクルを短くして量産性を向
上せんとしても、上記被加工部材の固定に時間を要して
は、その目的も達成できない。また成形が張り出し成形
か深絞り成形かにより、さらにはそれらの場合被加工部
材の成形形状・寸法に応じて押圧部材の押圧力を調整せ
ねばならないが、上記ボルトによる締結ではこれに対応
できない。

【０００８】本発明は、かかる従来装置がかかえていた
問題を解決し、きわめて短時間で被加工部材を保持し、
しかも保持力を容易に所望値に変更できる爆轟加工装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は一端部から他端部に向け断面積が小さくなる燃焼室
と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着火室と、着
火室から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ連通する路
程の等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最小通路断面
積たる他端部の開口に接続されかつ内部に液体又はゴム
状の弾性体を収容せる圧力室と、被加工部材を上記液体
又は弾性体に直接もしくは膜体を介して臨ましめるよう
に支持する加工型を有する加工室とを備えるものにおい
て、上記圧力室と加工室は互いに離間可能な結合部を有
し、被加工部材の周縁を解除自在に保持する保持手段が
設けられ、保持手段は、被加工部材の周縁を受ける受部
材と、該被加工部材の周縁を該受部材に対して押圧する
押圧部材とを有し、押圧部材は、直接被加工部材の周縁
に当接する当接部材と、該当接部材に押圧力を印加する
押圧駆動部材とから成り、当接部材と押圧駆動部材とは
楔状面にて係合して押圧力の伝達方向の変換が可能とな
っており、受部材は被加工部材の存在しない非当接部分
を有し、該非当接部分に圧力室側と加工室側とを連通せ
る貫通孔が形成されていることにより達成される。

【００１０】

【作用】かかる構成の本発明の爆轟圧加工装置にあって
は、先ず加工室を圧力室から離間せしめ、それにより生
じた空間にて該加工室内に被加工部材を所定位置に配
し、次に、加工室を圧力室に結合させ、しかる後に保持
手段を作動させて被加工部材の周縁を保持する。そして
爆轟による圧力室内の衝撃圧により上記被加工部材の加
工を行う。加工条件が変わったときには、保持手段の保
持力発生のための駆動力、例えば流体圧シリンダを保持
手段に採用しているときには、その流体圧を適宜変更す
ることにより保持力を調整する。また、該保持手段には
電気力あるいは電磁力を用いたものも適用できる。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面にもとづき本発明の実施例を
説明する。＜第一実施例＞図１は本発明の第一実施例装置の縦断面
図である。図において、符号１は燃焼室１で、該燃焼室
１は下方に向け狭くなる逆円錐状をなし横断面における
通路断面積は上端部１Ａで最大で、下端部１Ｂにて最小
となって収束部を形成するようになっている。

【００１２】上記燃焼室１の上端部１Ａの内壁はやや上
方に弯曲形成せられ、ここに複数の孔状の誘導路２が連
通している。該複数の誘導路２は上方にて、円板空間状
の分散室３に収束せられている。該分散室３には上方に
延びる着火室４が連通接続されている。そして、該着火
室４の上部には、着火装置６により作動する点火栓５が
設けられていると共に、流量計７，８を経て燃料供給源
９、酸化剤供給源１０がそれぞれ接続されている。な
お、１１は着火室４内の圧力を確認するための圧力計で
ある。

【００１３】上記燃焼室１の下端部１Ｂは開口されてお
り、ここに圧力室１２が接続され、そしてその直下に弾
圧使用の加工室一例として成形装置１３が設けられてい
る。上記圧力室１２には圧力媒体としてのゴム状の弾性
体Ｇが収容されており、弾性体Ｇの上端面が上記燃焼室
１の下端部１Ｂに直接もしくは膜体を介して臨んでい
る。上記圧力室１２の弾性体Ｇは適宜液体とすることが
できる。その場合には、上下に、液体収容空間を境界付
ける膜体を要する。

【００１４】加工室としての成形装置１３は図２にも見
られるように、上記圧力室１２の直下に配設されてお
り、該成形装置１３は内部に、上面が成形用の三次元形
状をもった金型１６を交換可能に収容している。上記圧
力室１２を形成する装置本体部３０と成形装置１３の結
合部として、それぞれフランジ部３０Ａと１３Ａとが設
けられていて、両フランジ部３０Ａと１３Ａとの間には
被加工部材Ｐの周縁を受ける受部材３１が位置するよう
に緩衝部材３２を介して圧力室３０のフランジ部３０Ａ
に取りつけられている。上記受部材３１の下面には凹状
段部３１Ａが形成されていて、上記金型１６の上面に形
成された凸状段部が上記凹状段部３１Ａに収容され、被
加工部材Ｐの周縁を挟持する隙間を形成している。上記
成形装置１３の底面には押圧部材としてシリンダ装置３
３が設けられ、そのロッド３４が金型１６を収容せる成
形装置１３を貫通していて先端が上記被加工部材Ｐを押
圧する位置にまで達している。かかるシリンダ装置３３
は、上記被加工部材Ｐを上記受部材３１の凹状段部３１
Ａに対し周方向の複数箇所で押圧するように複数配設さ
れている。かくして、上記受部材３１とシリンダ装置３
３とにより被加工部材を保持する保持手段を構成してい
る。なお、該シリンダ装置３３は成形装置１の底面に配
さずとも、圧力室１２側に配設して、ロッドで引き上げ
る形態としてもよい。

【００１５】上記成形装置１３には、図１に示すように
上記金型１６を貫通してその上部空間に連通して該空間
を真空とするための真空ポンプ装置１７が接続されてい
る。該真空ポンプ装置１７は着火室４及び板材Ｐと弾性
体Ｇとの間の隙間にも接続されている。

【００１６】上記圧力室１２を形成する装置本体部３０
に設けられたフランジ部３０Ａと上記成形装置１３のフ
ランジ部１３Ａとは、図２のごとく外面がテーパ状をな
しており、これらのテーパ状面に適合するテーパ状内面
をもつクランプ３５により強固にクランプ結合されてい
る。該クランプ３５は周方向の複数箇所にて分割されて
いて、各クランプ要素にシリンダ装置のロッド（図示せ
ず）が接続されている。かくして、ロッドの出没により
上記クランプ３５によるフランジ部３０Ａと１３Ａの結
合及びその解除が可能になっている。

【００１７】また、上記成形装置１３の下方には昇降装
置（図示せず）が配設されており、該昇降装置のテーブ
ルが昇降自在となっていて、上記クランプ３５がクラン
プ結合の解除時に上記成形装置１３を支持して降下せし
め、主圧力室１２と成形装置１３との間に板材Ｐを交換
するに十分なる空間を形成する。

【００１８】かかる本実施例装置において、高圧弾圧の
発生そしてこれを利用した成形は次のごとくなされる。

【００１９】先ず、クランプ３５を解除し、成形装置
１３を降下せしめ、かかる状態で、成形すべき板材Ｐを
金型１６上にセットする。そして、上記成形装置１３を
上昇せしめてクランプ３５により該成形装置１３と装置
本体３０とを再び結合する。

【００２０】次に、シリンダ装置３３を作動せしめ、
そのロッド３４にて被加工部材Ｐを周縁の複数箇所で受
部材３１に対し押圧して保持する。

【００２１】次に、真空ポンプ装置１７によって着火
室４、分散室３、誘導炉２そして燃焼室１内が所定の真
空度とされる。また、これと同時に金型１６と板材Ｐと
の間の空間及び板材Ｐと弾性体Ｇとの間の隙間も同様に
所定の真空度となるように吸引される。

【００２２】しかる後、着火室４、分散室３、誘導路
２そして燃焼室１内に、ほぼ理論混合比の可燃性ガス
が、燃料供給源９、酸化剤供給源１０により充填され
る。

【００２３】かかる設定の完了後、着火装置６によっ
て点火栓５を作動させる。着火室４内では着火により爆
轟が起こりその火炎が分散室３そして誘導路２を経て燃
焼室１の上端部１Ａに伝播される。その際、複数の誘導
路２の路程はそれぞれ等しく設定されているので、複数
の誘導路２の火炎は同時に上記上端部１Ａに達する。

【００２４】燃焼室１内では火炎は上端部１Ａから下
端部１Ｂへと進行するが、燃焼室１の断面積は下方に向
け次第に小さくなっているために、その圧力は上昇し下
端部１Ｂではきわめて高圧となる。

【００２５】上記燃焼室１の下端部１Ｂの開口部に
は、圧力室１２内の弾性体Ｇの上端面が臨んでいるた
め、上記高圧は該上端面から弾性体Ｇの内部へと伝播さ
れ、圧力室１２内の部分へと伝えられる。かかる衝撃高
圧によって、板材Ｐが突き飛ばされると共に金型１６に
衝突することにより成形が行われる。なお、成形性が不
十分な場合には、上記〜の工程を繰り返すことによ
り成形を完了させる。

【００２６】しかる後、成形品としての板材をとり出
すと共に、上記〜の工程を繰り返すことによって、
次々と製品の成形を行うことができる。

【００２７】かかる本実施例はシリンダ装置３３のロッ
ド３４による被加工部材Ｐの押圧力を適宜変えることに
り、張り出し加工にも深絞り加工にも実施できる。

【００２８】また、被加工部材の両面側での真空圧を同
一にすべく、被加工部材と接面しない部分にて受部材に
上下貫通孔を形成するならば、従来両面側での圧力差の
ために生じていた好ましくない変形を起こして成形精度
が低下するという問題はなくなる。＜第二実施例＞次に、図３にもとづき本発明の第二実施
例を説明する。なお、図中、図１及び図２の第一実施例
のものと共通部分には同一符号を付しその説明を省略す
る。以下、同様とする。

【００２９】第一実施例にあっては、被加工部材はその
周縁が周方向の複数位置にて直接シリンダ装置のロッド
により押圧されていたが、本実施例では環状の当接部材
３６を介して押圧するように押圧部材を構成している点
に特徴がある。かかる当接部材３６を用いることによ
り、被加工部材Ｐの周縁を広い領域を均一な力で押圧す
ることができ、成形時の皺発生を有効防止できるように
なる。また、当接部材３６の形状を適宜変えることによ
り、被加工部材の形状あるいは部位による異なる加工度
に対応することが可能となる。＜第三実施例＞第一実施例及び第二実施例ではシリンダ
装置のロッドは被加工部材Ｐに対し直角方向に出没動し
ていたが、図４に示す本実施例ではその方向が被加工部
材Ｐに平行となっている点に特徴がある。本実施例では
押圧部材はテーパ面をもつ当接部材４０と、該当接部材
４１のテーパ面に適合するテーパ面をもつ押圧駆動部材
３９とを有し、該押圧駆動部材３９が上記被加工部材Ｐ
と平行な方向に出没するシリンダ装置３７のロッド３８
の先端部に取りつけられている。かかる本実施例装置で
は、ロッド３８の駆出時に押圧駆動部材３９がそのテー
パ面と当接部材４０のテーパ面との間に楔作用にもとづ
き、ロッド３８の移動方向の駆動力を、当接部材４０が
被加工部材Ｐを押圧する方向へと方向転換して伝達する
のみならず、伝達力の拡大をも図れる。したがって、シ
リンダ装置の設置位置の自由度を増すと共に小型化をも
図れる。

【００３０】以上の実施例では、燃焼室が逆円錐形をな
し下方に向けて断面積が減少する竪型となっているが、
本発明はこれに限定されることなく、特開平５−１１５
９２６に開示されているような横方向に断面積が減少す
る横型であってもよい。横型の場合、例えば、円筒状室
の上面もしくは下面に室内に向け突出する略球面のふく
らみをもった壁面を形成して周部から中心部に向け空間
断面積が少なくなる燃焼室として、火炎が上記周部から
中心部に向け収束されるようにし、該中心部の下部に弾
圧室を臨ましめれば良い。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上のごとく、被加工部材の
周縁を解除自在に保持する保持手段を備えることとした
ので、爆轟発生のサイクルに伴って被加工部材を短時間
で設定でき、その生産性が向上する。また、保持手段の
保持力を変えることにより、被加工部材の加工状況に容
易に対応できるという効果も得る。また、保持手段の受
部材に被加工部材の両面側に通ずる貫通孔が形成されて
いるので、該両面側での真空度が同じとなり圧力差によ
る好ましくない変形を生ずることがなくなり成形精度も
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例装置の縦断面図である。

【図２】図１装置の要部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図３】第二実施例装置の要部を示す縦断面図である。

【図４】第三実施例装置の要部を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１燃焼室１Ａ一端部１Ｂ他端部２誘導路４着火室５点火栓１２圧力室１３加工室（成形装置）１３Ａ，３０Ａ結合部３１，３３，３４保持手段３１，３３，３４，３６保持手段３７，３８，３９，４０保持手段Ｇ弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−351299（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−167031（ＪＰ，Ａ) 特開平６−234026（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 22/22 B21D 26/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一端部から他端部に向け断面積が小さく
なる燃焼室と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着
火室と、着火室から分岐して延び上記燃焼室の一端部へ
連通する路程の等しい複数の誘導路と、上記燃焼室の最
小通路断面積部たる他端部の開口に接続されかつ内部に
液体又はゴム状の弾性体を収容せる圧力室と、被加工部
材を上記液体又は弾性体に直接もしくは膜体を介して臨
ましめるように支持する加工型を有する加工室とを備え
るものにおいて、上記圧力室と加工室は互いに離間可能
な結合部を有し、被加工部材の周縁を解除自在に保持す
る保持手段が設けられ、保持手段は、被加工部材の周縁
を受ける受部材と、該被加工部材の周縁を該受部材に対
して押圧する押圧部材とを有し、押圧部材は、直接被加
工部材の周縁に当接する当接部材と、該当接部材に押圧
力を印加する押圧駆動部材とから成り、当接部材と押圧
駆動部材とは楔状面にて係合して押圧力の伝達方向の変
換が可能となっており、受部材は被加工部材の存在しな
い非当接部分を有し、該非当接部分に圧力室側と加工室
側とを連通せる貫通孔が形成されていることを特徴とす
る爆轟圧加工装置。