JP2768227B2 - 爆轟によるトリミング加工装置 - Google Patents

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液圧ま
たは弾圧が得られる爆轟による気体収束デトネーション
を利用したトリミング加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トリミング（板材等を成形加工後、製品
となる部分以外の不要箇所を切断・除去するための加
工）方法としては、従来よりプレス成形機を利用して行
うのが一般的であるが、これを衝撃加工機を用いて行う
ことも考えられる。

【０００３】一方の面がトリミング用の金型で支持され
た板材等の被加工部材の他方の面に衝撃圧を作用させて
行うトリミング加工は、瞬時ではあるが極めて高い圧力
のもとに加工されるのが好ましい。

【０００４】本発明が対象とする上記の加工のための衝
撃高圧を得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。

【０００５】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。

【０００６】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、出願人は、例えば特開平０４−３７１３２７及び特
開平０４−３７２３９８に開示されている爆轟液圧によ
る成形装置及び打抜き加工装置をそれぞれ提案した。

【０００７】これら前者及び後者の装置にあっては、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、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。そして液圧室に金型
を有する加工室を設け、該金型の上に板材等の被加工部
材を配することとしている。そして、前者の装置では金
型を三次元形状をもつ成形金型とし、後者では打抜き用
の刃状縁部をもつ凹部が形成せられた打抜き金型として
いる。したがって、前者の装置を用いて被加工部材を所
定形状に成形し、しかる後に後者を用いれば、これに孔
明けを加工できる。なお、上記液圧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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
装置に単純形状から成るトリミング加工用の刃状縁部を
単に設けただけでは以下の問題があり、事実上、実用に
供することはできない。

【０００９】トリミング加工用の刃を単に型の上面に
対して垂直に段差を付けることで形成させると、切断中
における被加工物の切断面と該刃の側壁との間の摩擦力
がかなり大きくなるため、これに伴って余分なエネルギ
ーが必要となり、かつ該刃の寿命も短くなる。

【００１０】上記に関して、被加工物中の製品とな
る部分にも過大な衝撃力が加わり、製品の寸法精度の低
下を引き起こす。

【００１１】切断された残材または切り粉が凹部には
まり込み、これらを排除しにくい。

【００１２】切断に至るまでに該残材が大きく塑性変
形する場合が多く、該残材の見かけ上の体積が大きくな
り後処理がやりにくい。

【００１３】被加工物に接し、かつ被加工物の切断面
付近に位置する弾性体は、被加工物の切断中に強い剪断
力を受ける構造となっている（弾性体から被加工物に運
動エネルギーを伝達している最中に被加工物の切断が進
行する）ため、繰返し使用に耐えられない。

【００１４】本発明は、かかる従来の方法及び装置にお
いてかかえていた問題を解決し、簡単かつバリやダレを
発生させることなくトリミング加工することのできる爆
轟による気体収束デトネーションを利用したトリミング
加工装置を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、一端部から他端部へ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圧力媒体
としての弾性体を収容せる弾圧室と、該弾圧室に接続さ
れ被加工物を設置するためのトリミング用の刃状縁部を
有する凹部が形成された金型を内部に配せる加工室とを
備え、上記刃状縁部を有する凹部の中に、被加工物から
切り取られた残材を複数個に分割切断するための他の刃
状縁部が複数箇所に配設されていることにより達成され
る。

【００１６】

【００１７】

【作用】かかる構成の本発明にあっては、気体デトネー
ションにより得られた圧力は、収束されて高圧の衝撃圧
となって弾圧室内の圧力媒体に伝播され、該圧力媒体を
経て被加工部材に達する。被加工部材はこの衝撃圧を受
けて突きとばされて、加工室内に配設された金型の刃状
縁部にてトリミング加工が行われる。被加工部材から切
り取られた残材は、凹部内に配された複数の他の刃状縁
部により、複数に分割切断される。

【００１８】また、該金型の面上に成形あるいは穴打ち
抜き用の型を彫り込んでおけば、トリミング加工と同一
工程で成形や穴打ち抜き加工も実施することができる。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は本発明の第一実施例装置の縦断面図
である。本実施例装置は燃焼室１を有し、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。

【００２１】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。

【００２２】上記燃焼室１の下端部１Ｂは開口されてお
り、ここに弾圧室１２が接続され、そしてその直下に衝
撃圧力を使用する加工室１３が設けられている。上記弾
圧室１２には圧力媒体としての液体又はゴム状の弾性体
が収容され、さらに被加工物たる板材Ｐと接する面の一
部には耐衝撃性を有し上記弾性体よりも強度の高い弾性
ブロック体１９が収容されているが、上記圧力媒体の上
端面は図のごとく上記燃焼室１の下端部１Ｂに直接面し
ていてもよいし、また、強靱かつ変形自在な膜体で界面
を形成していてもよい。

【００２３】上記加工室１３の内部には、上面に三次元
成形用の成形面が形成されていると共にトリミング加工
用の刃状縁部をもつ環状の凹部１６Ａで囲まれた金型１
６が交換可能に収容され、トリミング加工用の凹部１６
Ａはスライドブロック１６Ｂと金型１６の側壁で形成さ
れている。本実施例の場合、上記環状の凹部１６Ａは図
２に見られるように断面形状が下方に向け末広がりとな
っている。また、上記凹部１６Ａの底部には、図３に見
られるように周方向の四等分位置にて、半径方向に延び
る面での段部を形成しその縁部が他の刃状縁部１６Ｃを
なしている。すなわち、該刃状縁部１６Ｃで区分される
凹部１６Ａの底部における四つの四半円弧状部は交互に
高低の段差を有している。さらには、上記スライドブロ
ック１６Ｂには側方に配設されたシリンダ装置等の駆動
装置Ｓが接続されており、該スライドブロック１６Ｂは
半径方向に移動して上記凹部１６Ａの溝幅を変更するこ
とができるようになっている。

【００２４】上記加工室１３は必要に応じ、上記弾圧室
１２との間にて、例えば両者のフランジの間で加工を受
けるべき被加工部材としての板材等Ｐの周縁を保持する
こともできる。その際、板材等Ｐは金型１６に対し接触
していても又図示のごとく間隔をもって配置されていて
もよい。上記加工室１３には、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１
７は既述の着火室４にも接続されている。

【００２５】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及びトリミングの同時加
工は次のごとくなされる。

【００２６】先ず、加工を受けるべき板材Ｐを金型１
６上にセットする。

【００２７】次に、真空ポンプ装置１７によって着火
室４、分散室３、誘導路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
の間の空間も同様に所定の真空度となるように吸引され
る。

【００２８】しかる後、弾圧室１２内に液体又は弾性
体が充填され、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。

【００２９】かかる設定の完了後、着火装置６によっ
てそれらの点火栓５を同時に作動させる。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１
Ａに達する。

【００３０】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。

【００３１】上記燃焼室１の下端部１Ｂの開口部に
は、弾圧室１２内の圧力媒体の上端面が臨んでいるた
め、上記高圧は圧力媒体へと伝播され、膜体を介して又
は直接に板材Ｐを加工室内の金型１６に対して圧して成
形すると同時に、トリミングのための凹部１６Ａの刃状
縁部にて製品外周部の不要部分がトリミングされ、さら
に凹部１６Ａの底部の他の刃状縁部１６Ｃにより周方向
の複数箇所で分割切断される。

【００３２】しかる後、成形品としての板材をとり出
すと共に、フランジにはさまれた残材を取除き、さらに
スライドブロック１６Ｂを外側に移動させた後、磁石の
付いた専用工具等にて分割された切り粉を回収し、上記
〜の工程を繰返すことによって、次々と製品の成形
及びトリミングを行うことができる。

【００３３】次に、図４にもとづき本発明の第二実施例
装置を説明する。なお、図において図１に示した前実施
例装置と共通部分には同一符号を符してその説明は省略
する。

【００３４】本実施例では、燃焼室１’は半径方向に拡
がる横型に形成されている。該燃焼室１’は下方にふく
らむ略球面の一部の上壁面によって中心に向ってその断
面積が減ずる形になっている。

【００３５】かかる本実施例装置によれば、装置寸法を
高くできない場合に都合がよい。作用に関しては、前実
施例の場合と同様であり、火炎は誘導路２から燃焼室
１’の一端部たる周囲部１’Ａに到達した後、他端部た
る中心部１’Ｂに向って進行する。その進行の際、断面
積の減少に伴い圧力はきわめて高くなる。そして、その
高圧は弾圧室１２内の圧力媒体に伝播され、加工室１３
にて板材Ｐを金型１６に圧して成形する同時にその凹部
１６Ａの刃状縁部及び他の刃状縁部１６Ｃにてトリミン
グ加工及び除去部材の分割切断がそれぞれ行われる。

【００３６】なお、実験結果によると、刃状縁部の刃先
半径（または面取り寸法）は、板厚の１／２にて充分な
トリミング機能を有しており、プレス成形機のトリミン
グ用の刃先ほど鋭くとがらせる必要はなく刃先の劣化に
対して有利であることが判明した。

【００３７】本発明は図示の例に限定されない。例え
ば、弾性体内に圧力媒体として液体が収容され、該液体
を注入・排出する液体ハンドリング装置を備えることと
するならば、弾性体の弾性を変更したりあるいは弾圧の
圧力分布を可変とすることができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上のごとく、気体収束デトネ
ーションによる衝撃超高圧を利用してトリミング加工を
同時に行うようにしたので、その方法にあっては、従来
の方法に比してバリやダレのほとんどない切断面が得ら
れ、しかも凸型（ポンチ）が不要のため安価でかつ容易
に加工できるという効果を得る。

【００３９】また、本発明装置によれば、トリミング加
工後の残材は複数に分割切断されるため、その除去が容
易かつ確実に行えると共に、トリミング加工用の刃先の
補修回数が少なくてすみ、さらに被加工物の板厚や材質
に対するフレキシビリティーが大きいという効果をも得
る。

【００４０】さらに、本発明装置によれば、従来の弾丸
打込み式、爆発方式のように火薬を用いないため、設定
上の制約を受けない装置となり、また、膜体を介して被
加工物に圧力波を伝達させる方式を採用すれば被加工物
などのハンドリングが容易となり、連続的に加工を行う
ことができて量産システムへの転用が図れるという効果
をも得る。

【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装置の弾圧室及び加工室を拡大して示す縦
断面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視図である。

【図４】第二実施例装置の縦断面図である。

【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 弾圧室 １３ 加工室 １６ 金型 １６Ａ 凹部 １６Ｃ 他の刃状縁部 Ｓ 駆動装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−57367（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−99728（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−74244（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 28/00 B21D 26/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部から他端部へ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
   圧力媒体としての弾性体を収容せる弾圧室と、該弾圧室
   に接続され被加工物を設置するためのトリミング用の刃
   状縁部を有する凹部が形成された金型を内部に配せる加
   工室とを備え、上記刃状縁部を有する凹部の中に、被加
   工物から切り取られた残材を複数個に分割切断するため
   の他の刃状縁部が複数箇所に配設されていることを特徴
   とする爆轟によるトリミング加工装置。
2. 【請求項２】 成形型または穴打抜き型の一部にトリミ
   ングのための刃状縁部が形成され、被加工物の成形また
   は穴打抜きとトリミングとを同一工程で実施できるよう
   に配設されていることとする請求項１に記載の爆轟によ
   るトリミング加工装置。
3. 【請求項３】 刃状縁部を有する凹部の対向内壁の間隔
   が変更可能となっていることとする請求項１に記載の爆
   轟によるトリミング加工装置。
4. 【請求項４】 弾性体は、被加工物に接する部分が他の
   部分より強度が高く、かつ交換可能に配設されているこ
   ととする請求項１に記載の爆轟によるトリミング加工装
   置。
5. 【請求項５】 被加工物を加工室にセットした状態で刃
   状縁部と被加工物とが直接接触しないように間隔をもっ
   て配設されていることとする請求項１に記載の爆轟によ
   るトリミング加工装置。
6. 【請求項６】 刃状縁部が溝状を形成するように二本設
   けられていることとする請求項１に記載の爆轟によるト
   リミング加工装置。