JP4375736B2 - 超塑性成形用金型の開閉装置への設置構造 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金等の超塑性成形用金型の開閉装置への設置構造に関するものである。

従来の超塑性成形用金型として、一本の位置決めピンで金型の位置決めを行い、係合ピンで金型の廻り止めを行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２１４１９６号公報

特許文献１の図１を以下の図７で説明する。なお、符号は同公報に記載されているものを使用した。
図７は従来の超塑性成形用金型の断面図であり、金型Ｍは、ボルスタ１に固定された固定ブロック２に位置決めされたものである。

即ち、ボルスタ１に鉛直に移動自在に位置決めピン１０を取付け、金型Ｍの中央に位置決め穴３０を形成し、位置決めピン１０を位置決め穴３０に嵌合し、固定ブロック２に水平に移動自在に複数の係合ピン２０を取付け、金型Ｍの側面に複数の係合溝４０を形成し、係合ピン２０の先端を係合溝４０に係合させることで固定ブロック２に対する金型Ｍの回転を防止することにより、ボルスタ１に対して金型Ｍを位置決めする。更に、このような位置決め構造とすることで、金型Ｍの熱膨張後も位置決めの狂いが生じない。

図７に示されるように、金型Ｍの周囲に配置した複数の係合ピン２０は、金型Ｍの側方に水平方向に延びるように配置した部材であるから、係合ピン２０を移動自在に支持する固定ブロック２は、金型Ｍの周囲に大きなスペースを占有する。即ち、超塑性成形用の装置が大型になる。また、複数の係合ピン２０は、それぞれスプリングで係合溝４０側に付勢され、先端の係合部２０ａは係合ピン２０の本体とは別部材とした構造であるため、装置が複雑になる。

本発明の課題は、小型で且つ簡単な構造により成形金型の熱膨張を吸収できるようにした超塑性成形用金型の開閉装置への設置構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、超塑性成形時に熱膨張する上下型からなる成形金型を、その開閉装置に設置する設置構造において、開閉装置からＬ字状に延びる係止部と、上型から水平に延びる突出部とを備え、突出部を係止部で係止可能にすることで、上型を、下型の熱膨張に追従して開閉装置に対して鉛直方向又は水平方向の少なくとも一方に移動可能に配置したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、下型を、その第１隅部に開閉装置に対する第１位置決め部を設け、第１隅部と対角位置にある第２隅部に、下型が開閉装置に対して熱膨張したときに、その膨張量だけ移動可能とする開閉装置に対する第２位置決め部を設けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、上型を、下型の熱膨張に追従して開閉装置に対して鉛直方向又は水平方向の少なくとも一方に移動可能に配置したので、上型を下型の熱膨張に伴って移動させることができ、開閉装置に対する上型の熱膨張を吸収することができる。従って、開閉装置に対する上型の位置決め機構を設けなくてもよく、成形金型の熱膨張を吸収しつつ、成形金型をその開閉装置に設置する設置構造を小型で簡単にすることができる。

請求項２に係る発明では、下型の第１隅部に第１位置決め部を設け、第１隅部と対角位置にある第２隅部に熱膨張を吸収可能とした第２位置決め部を設けたので、対角位置にある第１位置決め部と第２位置決め部との距離をより大きくすることができ、例えば、２つの位置決め部間の距離が小さい場合に比べて位置決め精度をより向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る超塑性成形用金型の開閉装置への設置構造を示す断面図であり、超塑性成形装置１０は、加熱した板材１１を成形金型１２内でブロー成形する装置であり、成形金型１２、詳しくは下型１３及び上型１４と、下型１３を支持するボルスタ１６と、このボルスタ１６をボルスタ支持部１７に連結する複数の下側連結部材１８と、上型１４を開閉するとともに上型１４に加圧力を伝えるラム２１と、このラム２１をラム支持部２２に連結する複数の上側連結部材２３と、成形時に加熱した下型１３及び上型１４を保温する保温部材２４、詳しくは、下側保温部材２６及び上側保温部材２７と、成形金型１２内に加圧ガスを供給する加圧ガス供給装置２８と、下型１３及び上型１４を加熱する図示せぬヒータとからなる。なお、１３ａは下型１３に設けた山部、１４ａは上型１４に設けた凹部である。

板材１１は、例えば、長さ１７００ｍｍ、幅１３００ｍｍ、板厚１．３ｍｍの５０００系（５０８３番、５１８２番）アルミニウム合金板材であり、成形時には４５０〜５５０℃（例えば、５４０℃）に加熱する。

上型１４は、ラム２１の下面に設けた係止部３１，３２で係止される突出部３３，３４を備え、ラム２１に対して鉛直方向及び水平方向に移動可能としたものである。
上記したボルスタ１６、ボルスタ支持部１７、下側連結部材１８、ラム２１、ラム支持部２２、上側連結部材２３は、プレス機の一部を構成する部品であり、ボルスタ１６及びラム２１は、成形金型１２を開閉するための開閉装置３６を構成する部材である。
高圧ガス供給装置２８は、加圧ガス供給源４１から下型１３に形成したガス通路４２へ配管４３を延ばし、この配管４３の途中にバルブ４４を設けたものである。

図２は本発明に係る成形金型の位置決め構造を示す断面図である。
下型１３とボルスタ１６とは、第１位置決め部５１及び第２位置決め部５２で位置決めを行う。

第１位置決め部５１は、ボルスタ１６に圧入した第１ピン５４と、この第１ピン５４に嵌合させるために下型１３に開けた第１嵌合穴５５とからなる。
第２位置決め部５２は、ボルスタ１６に圧入した第２ピン５６と、この第２ピン５６に、下型１３の熱膨張時に移動可能に設けた長穴５７とからなる。

下型１３と上型１４とは、熱膨張差を吸収できる程度に第１嵌合部６１〜第４嵌合部６４（第４嵌合部６４は不図示）で緩く嵌合する。
第１嵌合部６１は、下型１３に圧入した第３ピン６６と、この第３ピン６６に緩く嵌合する第３嵌合穴６７とからなる。なお、第２嵌合部６２〜第４嵌合部６４は、第１嵌合部６１と同一であり、説明は省略する。

図３は本発明に係る下型の位置決め構造を示す斜視図である。
下型１３は、ベース部７１と、このベース部７１の上部に一体に形成した型本体７２とからなり、型本体７２の上面７２ａに、山部１３ａと、この山部１３ａの周囲に矩形状に延びる凸部７４，７５とを形成するとともに、これらの山部７４，７５の外側に複数の第３ピン６６を埋め込んだものである。なお、７７，７８はガス通路４２（図１参照）の入口及び出口である。
ボルスタ１６に埋め込んだ第１ピン５４及び第２ピン５６は、平面視矩形のボルスタ１６のほぼ対角線上に配置したものである。

図４は本発明に係る下型及びボルスタの平面図であり、下型１３の対角線１３ｂ上に第１嵌合穴５５及び長穴５７を開け、これらの第１嵌合穴５５及び長穴５７にそれぞれ第１ピン５４及び第２ピン５６を嵌合させて、第１位置決め部５１及び第２位置決め部５２を設けたことを示す。長穴５７は、対角線１３ｂに沿って開けた穴である。
上記した対角線１３ｂは、平面視矩形としたベース部７１の第１角部７１Ａと、この第１角部７１Ａの対角となる第２角部７１Ｂとに引いた線である。

第１嵌合穴５５は、第１角部７１Ａ近傍に且つその内側に設けたものであり、第１嵌合穴５５を設けた位置付近を、ここでは、第１隅部７１Ｃとする。また、長穴５７は、第２角部７１Ｂ近傍に且つその内側に設けたものであり、長穴５７を設けた位置付近を、ここでは、第２隅部７１Ｄとする。

以上に述べた成形金型１２の開閉装置３６への設置構造の作用を説明する。
図５は本発明に係る成形金型の開閉装置への設置構造の作用を示す第１作用図である。
なお、位置決めに係るピンにはクロスハッチングを施し、位置決めに係る穴は太線で示した（図６も同様）。
常温時には、下型１３は、ボルスタ１６に対して第１位置決め部５１及び第２位置決め部５２で位置決めされる。

また、常温時には、上型１４は、下型１３に対しては第１嵌合部６１〜第４嵌合部６４により所定距離の水平移動が可能となり、ラム２１に対しては係止部３１，３２と突出部３３，３４により水平移動及び上下移動が可能になる。

成形金型１２の加熱時には、ボルスタ１６及びラム２１に対して、下型１３及び上型１４が膨張する。ここでは、下型１３及び上型１４が、例えば、図の右方に同じ量だけ膨張したことを示す。

即ち、常温時において、第１ピン５４と第３嵌合部６３の第３ピン６６との距離をＬ１、第１ピン５４と第２ピン５６との距離をＬ２、第１ピン５４と上型１４の突出部３４の端面３４ａとの距離をＬ３とし、加熱時において、第１ピン５４と第３嵌合部６３の第３ピン６６との距離をＬ４、第１ピン５４と上型１４の端面３４ａとの距離をＬ５とすると、Ｌ４＞Ｌ１であり、Ｌ５＞Ｌ３となる。なお、ここでは、ボルスタ１６及びラム２１は、下型１３及び上型１４よりも温度が低く、熱膨張しないものとした。従って、距離Ｌ２は常温時と加熱時とで変化していない。

このように、加熱時には、下型１３は、ボルスタ１６に対して第１位置決め部５１及び第２位置決め部５２で位置決めされるとともに、第２位置決め部５２によって、ボルスタ１６に対する下型１３の熱膨張が吸収され、上型１４は、下型１３と温度が同等であれば、下型１３の熱膨張に追従して熱膨張するとともに、ラム２１に対して鉛直方向及び水平方向の熱膨張が吸収される。上型１４と下型１３との温度に差が生じたときには、その温度差による熱膨張量差を第１嵌合部６１〜第４嵌合部６４で吸収する。

図６は本発明に係る成形金型の開閉装置への設置構造の作用を示す第２作用図である。
常温時における、第１ピン５４と下型１３のベース部７１の端面７１ａとの距離（図の左右方向の距離）をＬ６、加熱時における、第１ピン５４と下型１３のベース部７１の端面７１ａとの距離（図の左右方向の距離）をＬ７とすると、下型１３の熱膨張によってＬ７＞Ｌ６となる。

また、常温時における、第１ピン５４と第２ピン５６との距離（図の上下方向の距離）をＬ１１、第１ピン５４と下型１３のベース部７１の端面７１ｂとの距離（図の上下方向の距離）をＬ１２、加熱時における、第１ピン５４と下型１３のベース部７１の端面７１ｂとの距離（図の上下方向の距離）をＬ１３とすると、下型１３の熱膨張によってＬ１３＞Ｌ１２となる。距離Ｌ１１は常温時と加熱時とで変化していない。

このときの第２位置決め部５２による下型１３の位置決めとは、常温時及び加熱時において、対角線１３ｂに垂直な方向での位置決めであり、この第２位置決め部５２によって第１位置決め部５１に対して下型１３の回転を防止する。更に、下型１３の対角線上に第１・第２位置決め部５１，５２を設けたことで、例えば、２つの位置決め部が向かい合う２辺の近傍にそれぞれ設けた場合よりも、本発明では、第１・第２位置決め部５１，５２の距離を大きくすることができ、位置決め精度をより向上させることができる。

このように、下型１３が、ボルスタ１６に対して図の左右方向及び上下方向に熱膨張しても、第１位置決め部５１及び第２位置決め部５２で位置決めを行いつつ、更に第２位置決め部５２によって熱膨張量を吸収することができる。

以上の図２及び図４で説明したように、本発明は第１に、超塑性成形時に熱膨張する上下型１４，１３からなる成形金型１２を、その開閉装置３６、詳しくは、ラム２１に設置する設置構造において、上型１４を、下型１３の熱膨張に追従して開閉装置３６に対して鉛直方向又は水平方向の少なくとも一方に移動可能に配置したことを特徴とする。

上型１４を、下型１３の熱膨張に追従して開閉装置３６に対して鉛直方向又は水平方向の少なくとも一方に移動可能に配置したので、上型１４を下型１３の熱膨張に伴って移動させることができ、開閉装置３６に対する上型１４の熱膨張を吸収することができる。従って、開閉装置３６、即ち、ラム２１に対する上型１４の位置決め機構を設けなくてもよく、成形金型１２の熱膨張を吸収しつつ、成形金型１２をその開閉装置３６に設置する設置構造を小型で簡単にすることができる。

本発明は第２に、下型１３を、その第１隅部７１Ｃに開閉装置３６、詳しくは、ボルスタ１６に対する第１位置決め部５１を設け、第１隅部７１Ｃと対角位置にある第２隅部７１Ｄに、下型１３が開閉装置３６に対して熱膨張したときに、その膨張量だけ移動可能とする開閉装置３６に対する第２位置決め部５２を設けたことを特徴とする。

下型１３の第１隅部７１Ｃに第１位置決め部５１を設け、第１隅部７１Ｃと対角位置にある第２隅部７１Ｄに熱膨張を吸収可能とした第２位置決め部５２を設けたので、対角位置にある第１位置決め部５１と第２位置決め部５２との距離をより大きくすることができ、例えば、２つの位置決め部間の距離が小さい場合に比べて、本発明では、ボルスタ１６に対する下型１３の位置決め精度をより向上させることができる。

尚、本実施形態では、図３に示したように、第１嵌合穴５５、長穴５７を開け、ボルスタ１６に第１ピン５４及び第２ピン５６を圧入したが、これに限らず、下型１３に第１ピン５４及び第２ピン５６を圧入し、ボルスタ１６に第１嵌合穴５５、長穴５７を開けてもよい。

本発明の成形金型の開閉装置への設置構造は、金型を昇温させる成形に好適である。

本発明に係る超塑性成形用金型の開閉装置への設置構造を示す断面図である。 本発明に係る成形金型の位置決め構造を示す断面図である。 本発明に係る下型の位置決め構造を示す斜視図である。 本発明に係る下型及びボルスタの平面図である。 本発明に係る成形金型の開閉装置への設置構造の作用を示す第１作用図である。 本発明に係る成形金型の開閉装置への設置構造の作用を示す第２作用図である。 従来の超塑性成形用金型の断面図である。

符号の説明

１２…成形金型、１３…下型、１４…上型、３１，３２…係止部、３３，３４…突出部、３６…開閉装置、５１…第１位置決め部、５２…第２位置決め部、７１Ｃ…第１隅部、７１Ｄ…第２隅部。

Claims (2)

1. 超塑性成形時に熱膨張する上下型からなる成形金型を、その開閉装置に設置する設置構造において、
   前記開閉装置からＬ字状に延びる係止部と、前記上型から水平に延びる突出部とを備え、前記突出部を前記係止部で係止可能にすることで、前記上型は、前記下型の熱膨張に追従して前記開閉装置に対して鉛直方向又は水平方向の少なくとも一方に移動可能に配置したことを特徴とする超塑性成形用金型の開閉装置への設置構造。
2. 前記下型は、その第１隅部に前記開閉装置に対する第１位置決め部を設け、前記第１隅部と対角位置にある第２隅部に、下型が開閉装置に対して熱膨張したときに、その熱膨張を吸収可能とする開閉装置に対する第２位置決め部を設けたことを特徴とする請求項１記載の超塑性成形用金型の開閉装置への設置構造。

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