JP3607375B2

JP3607375B2 - 超塑性成形装置

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Publication number: JP3607375B2
Application number: JP21517495A
Authority: JP
Inventors: 勉田形; 守松尾; 一郎鈴木
Original assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Current assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: JPH0947825A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、流体圧による超塑性金属材料の改良された成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温に加熱した金属板に特定の歪速度で引張りを与えた場合に、局部変形（ネッキング）を生ずることなく著しく大きい伸びを示す超塑性材が開発されて久しい。例えばアルミニウム合金では、１９７０年代英国で開発されたスプラール（Ａｌ−（Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇ）−Ｚｒ系）を初めととしていずれも微細結晶組織からなるＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｚｎ−ＭｇーＣｕ系（ＡＡ７０７５合金）、連続鋳造圧延等の急速冷却凝固方式で製造されるＡｌ−Ｚｎ−Ｃａ合金板等が知られている。
【０００３】
また、上記の合金であっても超塑性の発現には不十分なサイズの結晶粒組織を有する板体を出発材とし、変形の過程において動的歪再結晶を生起させ、微細再結晶粒組織を形成しつつ超塑性変形させる方法も知られている。
【０００４】
超塑性合金板の流体圧による成形法は、大別して２つの類型に区分される。すなわち（Ａ）図１３に示すように、板材１２の片面を加圧し、他面にも弱い背圧を与え調整された差圧下に他面をキャビテイー内面の金型に押圧成形するものと、（Ｂ）図１２に示すように複数の板材のクラッド板の間に加圧流体を導入して膨張成形するものがそれである。さらにこれを装置の面から類別すると、後者は（Ｂ１）図９に例示するように相対する平行な平面または曲面からなる金型の間において膨張成形する方式と、（Ｂ２）図１０に例示するように少なくとも一方がキャビテイーを有する金型の間において膨張成形する方式とに分けられる。
【０００５】
上記の成形方式の代表例は、（Ａ）では特公平１−５７９６８号に開示される方式で、キャビテイーを有する金型間に挟持した板材両面に特定の流体圧を印加し、キャビテーションを減少して成形する方式である。また特公平１−４７２８０号に開示される方式は、一方に離散的なキャビテイーを有する２つの相対する金型の間に２枚の板材を挟持し、板材の間に流体圧を導入し、キャビテイーのある位置では膨出を、無い位置では拡散接合を同時に行ういわゆる一体化成形を行う方式である。（Ｂ）では特開平４ー２７００１８号に例示される平面金型間のロールボンド成形、あるいは特開平５−２１２５６２号の実施例１に見られるようにクラッド板の非圧着部に気体圧を導入するフリーのバルジ成形によって非圧着部分の両面を膨出させる方式等が知られている。
【０００６】
上記した成形方式には、原理上必然の要件として、（Ａ）では板材と金型との挟持（クランプ）部分のシール性が重要で、板材が引張り応力に耐えてシールを保持すること、（Ｂ）では膨出に伴う成形体の膨張圧力と金型間圧力（金型レベル）を調和させることが重要な課題である。（Ａ）では例えば特開昭６１−２３８４２３号は、クランプ部分に易展延性金属板を重ねる提案であり、さらにそこには従来技術として図１３のクランプ部分に金属ワイヤＳを介装し、あるいは金型面上に突出部をもって包囲するものが示されている。
【０００７】
上記のごとき超塑性成形方式に対して、従来一般に採用されている金型に対する加圧手段は、上下金型の一方または双方を昇降及び加圧可能に設けた油圧シリンダータイプのものである。例えば特公平１−５７９６８号、第１図の装置において、上下金型の間に挟持された板材のクランプ圧力は、プレスのラム８（上、下）によって与えられると説明されている。
上記のラム８はこの分野において広く採用されている油圧シリンダーであることは図形から認識される。油圧装置は高圧力発生装置として各種産業機器に普及していることからこの種の装置にも例外なく適用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の超塑性成形において用いられている油圧シリンダーあるいはニューマチックシリンダー等の流体圧装置は、その固有の特性故に甚だ不適当なところがある。すなわち（１）昇降の起動又は停止の際瞬時反動する動き（クッション現象）があり、前記（Ａ）におけるクランプ部分のシール性を損なうし、（Ｂ）においては、直ちに成形品の歩留低下につながる課題である。すなわち成形完了時に膨出成形体の内圧を先に減圧すると外部から押されて成形体が押しつぶされ、また逆に外部の油圧を先に減圧すると内圧によって膨出してしまい求める形状の成形体が得られない。
【０００９】
さらに（２）金型の微小なレベル調整、昇降速度制御が困難である。（３）高温の超塑性成形装置の一部として構成しており、高圧の油圧系のシール維持が困難であり、油漏れによる成形の失敗はもとより油火災の危険が常時内在している。特に車両、航空機等の構造部材あるいは扉等の大形製品の成形には相応の高圧油圧装置が必要となりこの影響は大きい。（４）装置として大型であり、また高価であることも欠点である。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、超塑性合金板の流体圧による成形における金型昇降機構を改良して前記した（Ａ）における板材と金型との挟持（クランプ）部分のシール性を向上すること、前記（Ｂ）における二面金型間における成形体の膨張圧力と金型間圧力（金型レベル）を調和させることによって超塑性成形加工の歩留り向上、生産性の改善を図ることができる超塑性金属板の成形装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、従来の油圧シリンダー等高圧可燃物を高温炉付近において作動させる方式の装置に内在していた油火災等の危険を排除し、安全な生産環境を形成する改良された装置を提供することにある。さらに装置の占有容積が小さくて済み、装置価格が従来のものに比して低廉で済むことも目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記したような課題を解決すべく種々の装置の試作及び実験を重ねた結果、固定した上金型とその下方の固定台座の間において下金型を独特な昇降機構により作動させることにより前記の課題を解決し得ることを見出し、この発明をなすに至ったものである。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の超塑性成形装置は、被成形超塑性材を上下一組の金型間に挟持する手段、超塑性成形温度に加熱する加熱手段、上記被成形超塑性材の上下面または上記超塑性材間に流体圧を印加するための加圧流体導入手段とを有する超塑性成形装置において、上記上金型の上方に少なくとも上記成形中は剛に固定可能に設けられた上型ホルダーと、固定台座上に上記下金型を支持する支持台と、上記固定台座と上記支持台との間に、横方向に進退可能に挟持され、その上面又は下面の少なくとも一方がスロープを有してなる梁体と、一端が前記の梁体に接続し、他端がアクチュエータに接続し、前記梁体の進退に追従して上記下金型を昇降する回転駆動軸とからなることを特徴とするものである。
【００１４】
また請求項２に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１に記載の超塑性成形装置において、前記上下一組の金型が、相対する平面または曲面からなることを特徴とするとするものである。
【００１５】
また請求項３に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１に記載の超塑性成形装置において、前記上下一組の金型の少なくとも一方がキャビテイーを有し、かつ上下金型間周囲に上記超塑性板材を密に挟持するクランプ機構を有してなることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１に記載の超塑性成形装置において、前記アクチュエータが、摩擦クラッチ機構および減速機を介して、上記金型間の圧力制御手段及び上記下金型の昇降速度制御手段と接続作動する電動機からなることを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、請求項５に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項４に記載の超塑性成形装置において、前記アクチュエータが、サーボモータ単独またはピニオンを介してサーボモータと並列に接続されてなることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１記載の超塑性成形装置において、前記梁体が、進退方向に平行に間隔をおいて複数が列設挟持され、各梁体間は連結アームにより一体に接続されてなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１記載の超塑性成形装置において、前記梁体の複数が進退方向に直列に間隔をおいて列設挟持され、進退方向前後の梁体が相反する方向のスロープを有し、かつ該梁体が正逆方向のネジを設けた単一の回転駆動軸に螺合してなることを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１記載の超塑性成形装置において、前記台座の上面及び前記支持台の下面には、前記梁体の上下を滑動可能に挟持する案内板を該梁体の進退方向に一体に延設してなることを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１記載の超塑性成形装置において、前記梁体の上下面が進退方向に直交する方向に合掌状傾斜面を形成し、これに当接する前記案内板の内周面が前記進退方向に直交する方向に軸支列設されたローラ群からなることを特徴とするものである。
【００２２】
さらに、請求項１０に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１記載の超塑性成形装置において、前記上下金型の相対的レベル、上記下金形の昇降及び昇降速度制御手段を具備してなることを特徴とするものである。
【００２３】
そして、請求項１１に記載の発明の超塑性成形装置は、請求項１ないし請求項１０記載の超塑性成形装置において、超塑性板材が単板又は複数のクラッド板及びそれらの予備成形体であることを特徴とするものである。
【００２４】
【作用】
本発明の超塑性成形装置によれば、成形中は剛に固定された上金型と、昇降可能に支持された下金型の間に被成形超塑性板材を挟持して成形する場合に、上記下金型が、固定台座と下金型支持台の間に横方向に進退可能に梁体を挟持し、その梁体上面又は下面の少なくとも一方が進退一方向にスロープを有してなる梁体と、一端が前記の梁体に接続し、他端がクラッチ機構を介してアクチュエータに接続し、前記梁体の横方向の進退に追従して上記下金型を昇降する回転駆動軸とによって昇降する構成からなっているため、下金型の昇降レベル、昇降速度および金型間の圧力の微調整が可能である。
【００２５】
さらに重要な作用は、前記スロープ面を有する梁体及び前記回転駆動軸を含む昇降機構が適度なフリクションを有しているため、金型間に印加される流体圧を一次主導エネルギーとし、下金型の昇降はこれに随従して柔軟に作動させることができること、従来の油圧シリンダー方式等に内在した不安定なクッション現象は本質的に排除されていることである。
【００２６】
このような作用は、前記上下一組の金型が、いずれもキャビテイーを有さず、相対する平面または曲面からなる装置において、該金型間に挟持されたクラッド板の間に流体圧を導入して膨張成形する方式において特に有用なものである。
すなわちこの方式においては、膨張成形は流体圧によって支配的であり、下金型はこれに随従し、しかも成形体外面に弱いフリクションを介して接触してこれを保持し、局部膨張等の不均一成形を抑止ししながら成形に見合う速度で降下すること、この種の超塑性成形はプレス等とは異なり、長時間を要して緩慢に塑性変形することが特徴であるが、このような緩慢な変形過程に異常なく対応することが必須要件であるが、上記の成形方式はこれに良く適合すからである。
【００２７】
また本装置は、下金型が上記のごとく作動するため、前記上下一組の金型の少なくとも一方がキャビテイーを有し、かつ上下金型間周囲に上記超塑性板材を密に挟持するクランプ機構を有してなる成形装置において、クランプ部における被成形板及びクランプ機構自体の熱膨張収縮及び流体圧による被成形板の引っ張り応力等に柔軟に即応して適度なクランプ圧力を維持する。これによってクランプ部のシール性は格段と向上する。
【００２８】
さらに本発明の装置において、前記台座の上面及び上記支持台の下面には、前記梁体の上下を滑動可能に挟持する案内板を該梁体の進退方向に一体に延設することによって梁体の進退が円滑に機能する。特に前記梁体の上下面が進退方向に直交する方向に合掌状傾斜面を形成し、これに当接する前記案内板の内周面が前記進退方向に直交する方向に軸支列設されたローラ群から構成することにより、梁体の進退を円滑にし、しかも支持台の横方向の偏移が阻止され、支持台を安定させる作用がある。
【００２９】
本発明の装置の機能は、上記したように金型間に印加される流体圧を一次主導エネルギーとし、これに柔軟に調和して随従する下金型の昇降を確立するところに特徴があるが、この作用の主原因をなすものは、梁体の横方向進退を支配する回転駆動軸およびアクチュエータである。本発明においては、前記アクチュエータがクラッチ機構および減速機を介して接続され、前記金型間の圧力制御手段及び上記下金型の昇降速度制御手段と接続作動する電動機からなる。
【００３０】
これにより、電動機の始動は無負荷で行い、動力伝達は断続的にクラッチにより行う。クラッチは接続が円滑、遮断が確実容易、慣性モーメントが小さいものが得られるので、本発明の装置の作動に適する。特に液体、粉体等の流体クラッチは摩擦力による動力伝達であり、本発明の装置において好適な作用をもたらす。
【００３１】
さらに本発明の装置において、前記アクチュエータが、サーボモータ単一からなるものは負荷の変動に即応して作動するため最も好ましい構成であるが、設備費がかさむのは避けられない。これに対して本発明の請求項４に記載の通常の電動機に減速機、流体クラッチ系統にサーボモーターを並列的に接続することにより、小型のサーボモーターをもって前記と同等の作用が得られる。
【００３２】
【実施例】
図１ないし図８は、本発明の一実施例に係わる超塑性成形装置を説明するための図面である。そして図９ないし図１１は本発明の別の実施例の部分説明図である。
図１は、上下一組の相対する平面の金型の間に挟持したクラッド板の間に加圧流体を導入して膨張成形する方式の装置の縦断面図であり、図２は、図１の線Ｂ−Ｂ’方向に見た横方向断面図である。図３は、図１の線Ａ−Ａ’方向に見た要部縦断面図、図４は、回転駆動軸８に接続されたアクチュエータ系にサーボモータ１８を並列に接続した例の平面略図である。
【００３３】
図５は、上下に相対する金型の一方にキャビテイーを有し、板材の片面を加圧し、他面をキャビテイー内面の金型に押圧成形する方式の装置の縦断面図５は、上下に相対する金型の一方にキャビテイーを有し、板材の片面を加圧し、他面をキャビテイー内面の金型に押圧成形する方式の装置の縦断面図図であり、図６は、梁体の上下面が進退方向に直交する方向に合掌状傾斜面を形成した例の縦断面図である。図７は、図６の線Ｃ−Ｃ’方向に見た縦断面図であり、梁体の上下に相反する方向のスロープを設け、これを直列に配列し、貫通するボールネジ８、８’のネジ山を正逆ネジとした例である。図８の（イ）は図７の線Ｄ−Ｄ’方向に見た梁体６ａ下部のローラ７に挟持された摺動部分の縦断面図であり、図８の（ロ）は、上記合掌状傾斜面に当接する案内板内周面のローラ７の配列の平面図である。
【００３４】
図１の超塑性成形装置は、被超塑性成形材としてクラッド板を相対する上下一組の平面からなる金型１、２間に挟持する手段、上金型２の上方に上型ホルダー５、該上型ホルダーを成形中は剛に固定しておく支柱１８、上記上下金型を超塑性成形温度に加熱するヒータ２ａ，上金型１の上記クラッド板間に導入口１２ａ、加圧空気を導入するための配管１３及び気圧計１４を有している。
【００３５】
そして、固定台座４上に上記下金型１を支持する支持台３と、上記固定台座４と上記支持台３との間に、横方向に進退可能に挟持され、その上面又は下面の少なくとも一方がスロープ６を有してなる梁体６ａと、一端が前記の梁体６ａに接続し、他端が減速機１５、クラッチ１６、電動機１７を接続してなるアクチュエータに接続し、前記梁体の進退に追従して上記下金型を昇降する回転駆動軸８からなる。
【００３６】
図２及び図３は、支持台３の下部構造の細部で、梁体６ａが進退方向に平行に間隔をおいて複数が列設挟持され、梁体間は連結アーム９により一体に接続されてなり、該連結アーム９のほぼ中央にはそれと一体にネジ軸受け１０が設けられ、該ネジ軸受けを貫通した回転駆動軸はボールネジ８から構成され、一端は固定軸受け１１に係支され、他端はアクチュエータに接続されて、アクチュエータの回転によりスロープを有する梁体６ａは横方向に進退し、同時に支持台３を昇降する構造を示している。
【００３７】
図４は、回転駆動軸８に接続されたアクチュエータ系にサーボモータ１１を並列に接続した例で、駆動軸８の接続端はピニオン１５，１５’により一方は、減速機付きクラッチ１６と通常の３相電動機１７に接続し、他方はサーボモータ１８に随時接続、離間可能の図示してないジョイント部を介して接続している。これにより、支持台の調整を２段に切り替え、微細な調節段階においては、サーボモータ単一の制御系を作動させる。この方式は高価なサーボモータの負荷を大きく減らして、小型のサーボモータで足り、装置のコストを低下させる効果がある。
【００３８】
図５の装置では、金型の一方１にキャビテイーを有し、金型間１、２間周囲のクランプ部１’で板材１２を挟持し、金型１に対面して張設した板材１２に片面または両面から流体圧を印加する成形方式において、本発明の装置を適用した例である。台座４上の相反する方向のスロープ６、６を有する２個の梁体６ａ、６ａ１は、進退方向に直列に間隔をおいて列設挟持され、かつ該梁体が正逆方向のボールネジ８、８’を螺設した単一の回転駆動軸８に貫通螺合してなる。正逆方向のネジにより、回転駆動軸８の回転により梁体６ａ、６ａ１は、同一横方向に進退し、支持台を昇降する。このように支持台下の梁体を離間配置し、相反する方向のスロープを形成した構造では、梁体に対する静加重、動加重の均一化に有効であり、支持台の微細な昇降調節における安定性を増すことが分かった。
【００３９】
図６は、台座４の上面及び支持台３の下面に、一対の梁体６ａ、６ａの上下を滑動可能に挟持する案内板６ｂ，６ｂ’を該梁体の進退方向に一体に延設してなる例である。
本来、梁体６ａの上下面は横方向に摺動して進退する。摺動面は単なる平滑平面であっても良く、これに潤滑剤を介在させる等の各種の潤滑界面を応用することができる。しかしながら、摺動摩耗等により摺動特性が変化した場合は、摺動面の補修あるいは部材の交換が必要となり、その点を考慮して上記のごとく案内板あるいは案内軌条のごときものが着脱可能に設けられることが好ましい。
【００４０】
図６は、上記梁体６ａの上下面が進退方向に直交する方向に合掌状傾斜面７ａ、７ａ’を形成し、これに当接する上記案内板６ｂ，６ｂ’の内周面が前記進退方向に直交する方向に軸支列設されたローラ群７からなる構造とした装置の例である。
【００４１】
さらに図７は、図６の線Ｃ−Ｃ’方向に見た縦断面図であり、梁体の上下に相反する方向のスロープを設け、これを直列に配列し、貫通するボールネジ８、８’のネジ山を正逆ネジとした例である。図８の（イ）は上記図７の梁体下部の摺動部分の縦断面図であり、図８の（ロ）は、梁体の合掌状傾斜面に対応する案内板のローラ７の配列平面図である。
【００４２】
上記の図６ないし図８に示す梁体６ａのスロープ形態は梁体の横方向進退の負荷を均等化する作用がある。また梁体上下面の合掌状傾斜面は、梁体の進退が偏移することなく方向性が安定する効果がある。さらに前記合掌状傾斜面に対応する案内板摺動面にローラー群を配列した構造は、梁体の進退作動において摺動抵抗を低下し、支持台３の改善された円滑な昇降をもたらす。
【００４３】
上記の案内板は、梁体の断面形状に対応して他の各種のものが適用されうる。梁体上下が角形断面であれば、梁体の上下面及び一部側面にわたってこれを包囲する案内板も有効である。また摺動抵抗低減に的を絞れば案内板摺動面が流体軸受の構造を採ることもできる。
しかしながら、本発明の装置の作動の本質は、下金型が適切なフリクションの合成によって、柔軟な昇降を実現するところにある。アクチュエータを含め、回転駆動軸及び梁体の進退における摺動抵抗も総合して組み合わせ、最適設計がなされて良い。
【００４４】
本発明の装置において、金型の出入、交換、成形製品の取り出し、ヒータ交換等は慣用の昇降手段が適用される。具体例としては、上金型２の上方に設ける上型ホルダー５は、少なくとも上記成形中は剛に固定可能に設けられ、成形中以外には上方または横方向に外され、あるいは跳ね上げて開放される。そして上記物品の装着、出入には図示してないクレーンやホイスト等の懸垂移動機構等が使用され、また横方向軌条に載荷されて引き出される。
【００４５】
また、成形時以外の大幅な金型のレベル調整にも図示してない各種の昇降装置例えばニュウマチック、メカニカルジャッキ等常用手段が採用され得る。本発明が解決すべき技術的課題は、超塑性成形時におけるものであり、成形の進行を微調整する機能に関する。これと関連して本装置における下金型の昇降のストロークは梁体に施すスロープによって決まることは自明であり、梁体の上下方向の寸法が決定因子である。従って成形体の成形高さによって梁体諸元が決まる。本発明者等の実施例の範囲は、梁体のスロープは１０ないし３０分の１であったがこの数値は、電動機の必要なトルクにも影響のある因子であり、超塑性合金材の成形特性、成形体の形状、寸法とも関連して設計される。
【００４６】
本装置における被成形超塑性材は平板に限定されるものではなく、各種の予備成形を経て成形する場合を含む。例えば大型の粗成形を別途実施し、細部成形を本装置によって行うごとき場合である。換言すれば本発明の装置は被成形超塑性材を総轄して対象としている。
【００４７】
本装置においてアクチュエータのフリクションが重要な意義を有することは前記した通りであるが、特にクラッチの役割が大きい。流体方式のクラッチが適しており、本発明者等はパウダークラッチがこれに良く適合する事実を認めた。なお、図１、２、４に例示した減速機とクラッチの位置関係はこれに限定されるものではない。
【００４８】
本発明の装置は、前記したようにクラッド板特に板間の特定区域に非圧着部分を有するロールボンド用クラッド板に加圧流体を導入して膨張成形する方式で、上下金型が相対する平面である場合に特に優れた効果を発揮する。以下図１の例に基づいて制御された成形方法を説明する。
【００４９】
この場合、下型は膨張成形の流体圧に耐え、柔軟にレベルを維持するためには下型を支持する支持台３の降下に対するフリクションが必要で、梁体スロープ面及びアクチュエータのフリクションが合成されたものである。その中でも主たるものはクラッチのトルク調整である。図１の場合、パウダークラッチ１６のトルク調整を行うが、多様な調整手法がある。例えばパウダークラッチのトルクを最大値に設定しておき、電動機１７の回転で梁体６ａの移動速度を調整する。あるいは任意の膨張成形圧を印加したときの付加重量より若干高いトルク値（下降しないトルク値）に合わせ、電動機を回転させ下金型を降下させることにより円滑に成形が進む。
【００５０】
膨張速度（例えばｍｍ／ｍｉｎ．）は、変位計等により検知することができるので、電動機の回転数と膨張速度を組み合わせることができる。この場合、電動機を回転させて下金型の降下を制御するのは、下金型のレベルを保持しているパウダークラッチのトルクに、下金型が動く必要のある力を付加してやる制御方式で、その力は事実上僅少である。
【００５１】
本発明の別の実施例は、図９、図１０、図１１に示すいずれもクラッド板の膨張成形に係わるものである。図９は、相対する上下の金型が平行な曲面からなるものであり、図１０は、上下の金型にキャビテイーが設けられ、膨張成形体は両キャビテイーに挟持されて成形される。図１１は、特定区域に非圧着部分を有するロールボンド用クラッド板に加圧流体を導入して膨張成形する方式で、上下金型が相対する平面である場合に特に優れた効果を発揮する。
【発明の効果】
本発明は、上下金型の間に被成形超塑性材を挟持して流体圧により成形する装置であって、上記下金型が、固定台座と下金型支持台の間に横方向に進退可能にスロープを有する梁体を挟持し、上記下金型を昇降する回転駆動軸とによって昇降する構成、及びそれと摩擦クラッチを含むアクチュエータが接続一体化された構成となっているため、上金型のレベルを固定し、下金型の昇降レベル、昇降速度および金型間の圧力の微調整が可能である。
【００５２】
さらに前記スロープ面を有する梁体及び前記回転駆動軸を含む昇降機構が適度なフリクションを有しているため、金型間に印加される流体圧を一次主導エネルギーとし、下金型の昇降はこれに従随して柔軟に作動させることができること、従来の油圧シリンダー方式等に内在した不安定なクッション現象は、本質的に排除されていることである。
【００５３】
本発明の装置は、このような特性を具備する故に、前記上下一組の金型が、いずれもキャビテイーを有さず、相対する平面または曲面からなる装置において、該金型間に挟持されたクラッド板の間に流体圧を導入して膨張成形する方式において特に有用なものである。
すなわち、この方式においては膨張成形は流体圧によって支配的であり、下金型はこれに従随し、しかも成形体外面にフリクションを介して接触しこれを保持し、局部膨張等の不均一成形を抑止ししながら成形に見合う速度で降下することが必須要件であるが、本装置はこれを十分に満足している。
【００５４】
また本装置は、下金型が上記のごとく作動するため、前記上下一組の金型の少なくとも一方がキャビテイーを有し、かつ上下金型間周囲に上記超塑性板材を密に挟持するクランプ機構を有してなる成形装置においても、クランプ部における被成形板及びクランプ機構自体の熱膨張収縮及び流体圧による被成形板の引張り応力等に柔軟に即応して適度なクランプ圧力を維持する。これによってクランプ部のシール性は格段と向上する。
【００５５】
さらに本発明の装置は、従来の油圧シリンダーによる装置に内在している高圧油圧装置の油漏れ火災等の危険が完全に解消され、しかも高価な油圧装置を必要とせず、小型で安価な装置構造が提供される。
上記したように本発明は、製品歩留りを改善して生産性を向上し、しかも作業環境の油火災等の災害を排除し、装置は小型で廉価であるから従来の技術的課題をことごとく解決し、この産業分野に対する貢献は大きいものがる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である、上下一組の平面の金型の間に挟持したクラッド板の間に加圧流体を導入して膨張成形する方式の装置の縦断面図。
【図２】図１の線Ｂ−Ｂ’方向に見た横方向断面図である。図３は、図１の線Ａ−Ａ’方向に見た要部縦断面図成形金型室の重ね合わせ用ガイド構造例である。
【図３】図１の線Ａ−Ａ’方向に見た要部縦断面図。
【図４】回転駆動軸（ボールネジ軸）８に接続されたアクチュエータ系にサーボモータ１１を並列に接続した本発明の一実施例の平面略図。
【図５】上下に相対する金型の一方にキャビテイーを有し、板材の片面を加圧し、他面をキャビテイー内面の金型に押圧成形する方式の本発明の一実施例の装置の縦断面図。
【図６】梁体の上下面が進退方向に直交する方向に合掌状傾斜面を形成した本発明の一実施例の装置の縦断面図。
【図７】図６の線Ｃ−Ｃ’方向に見た縦断面図。
【図８】（イ）は、図７の線Ｄ−Ｄ’方向に見た縦断面図。（ロ）は、合掌状傾斜面に対応するローラの配列平面図。
【図９、図１０、図１１】クラッド板から膨張成形する本発明の装置の別の実施例の説明図。
【図１２】従来のクラッド板の膨張成形装置の説明図。
【図１３】従来のキャビテイーを有する金型内での片面流体圧成形装置の説明図。
【符号の説明】
１・・・下金型
１’ ・・・クランプ部
２・・・上金型
２ａ・・・ヒータ
３・・・支持台
４・・・台座
５・・・上型ホルダー
６ａ・・・梁体
６・・・梁体のスロープ面
６ｂ，６ｂ’・・・案内板
７・・・ローラ
８、８・・・回転駆動軸、ボールネジ
９・・・連結アーム
１０・・・ネジ軸受け
１１・・・サーボモータ
１２・・・超塑性板材
１２ａ・・・クラッド板間流体導入口
１３・・・加圧空気導入配管
１４・・・気圧計
１５・・・減速機
１６・・・クラッチ
１７・・・電動機
１８・・・支柱
１９・・・耐熱シール材
２０・・・油圧シリンダー
Ｓ・・・金属ワイヤ

Claims

被成形超塑性材を上下一組の金型間に挟持する手段、超塑性成形温度に加熱する加熱手段、上記被成形超塑性材の上下面または上記超塑性材間に流体圧を印加するための加圧流体導入手段とを有する超塑性成形装置において、上記上金型の上方に少なくとも上記成形中は剛に固定可能に設けられた上型ホルダーと、固定台座上に上記下金型を支持する支持台と、上記固定台座と上記支持台との間に、横方向に進退可能に挟持され、その上面又は下面の少なくとも一方にスロープを有してなる梁体と、一端が前記の梁体に接続し、他端がアクチュエータに接続し、前記梁体の進退に追従して上記下金型を昇降する回転駆動軸とからなることを特徴とする超塑性成形装置。
上記上下一組の金型が相対する平面または曲面からなることを特徴とする請求項１記載の超塑性成形装置。
上記上下一組の金型の少なくとも一方がキャビテイーを有し、かつ上下金型間周囲に上記被成形超塑性材を密に挟持するクランプ機構を有してなることを特徴とする請求項１記載の超塑性成形装置。
上記アクチュエータが、摩擦クラッチ機構および減速機を介して、上記金型間の圧力制御手段及び上記下金型の昇降速度制御手段と接続作動する電動機からなることを特徴とする請求項１記載の超塑性成形装置。
上記アクチュエータが、サーボモータ単独またはピニオンを介してサーボモータと並列に接続されてなることを特徴とする請求項４記載の超塑性成形装置。
上記梁体が、進退方向に平行に間隔をおいて複数が列設挟持され、各梁体間は連結アームにより一体に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の超塑性成形装置。
上記梁体の複数が進退方向に直列に間隔をおいて列設挟持され、進退方向前後の梁体が相反する方向のスロープを有し、かつ該梁体が正逆方向のネジを設けた単一の回転駆動軸に螺合してなることを特徴とする請求項６記載の超塑性成形装置。
上記台座の上面及び上記支持台の下面には、上記梁体の上下を滑動可能に挟持する案内板を該梁体の進退方向に一体に延設してなることを特徴とする請求項１記載の超塑性成形装置。
上記梁体の上下面が進退方向に直交する方向に合掌状傾斜面を形成し、これに当接する上記案内板の内周面が前記進退方向に直交する方向に軸支列設されたローラ群からなることを特徴とする請求項４記載の超塑性成形装置。
上記上下金型の相対的レベル、上記下金形の昇降及び昇降速度制御手段を具備してなることを特徴とする請求項１記載の超塑性成形装置。
被成形超塑性材が一枚の板又は複数のクラッド板及びそれらの予備成形体であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０記載の超塑性成形装置。