JPH05115926A - 爆轟液圧によるリストライキング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 爆轟によるガス圧を液圧に変換し該液圧によ
り被成形部材を金型に圧して成形することを目的とす
る。 【構成】 燃焼室１は火炎の進行につれて断面積が一端
部１Ａから次第に小さくなるように設定され、他端部１
Ｂでは最小断面積をもつ収束部が形成され、他端部１Ｂ
の開口に、ゴム状の弾性体Ｇを収容せる液圧室１２が臨
んでいる。燃焼室１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１Ｂではき
わめて高い圧力となる。この高圧は液圧室１２内の液体
に伝達される。液圧室１２には成形室１３が連通して設
けられ、該成形室１３内に被成形部材Ｐを支持するリス
トライキングのための成形用金型１６が収容されてい
る。

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を
得られる爆轟液圧による一次成形品のリストライキング
方法及びそのための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一次成形品のリストライキングは、従来
よりプレス機械により行われている。しかし、このリス
トライキング技術では、被加工物の材料のスプリングバ
ック現象等により型の通りに加工することは難しく、側
壁のそりをなくすことは事実上不可能であることや、角
における曲率半径を板厚の２倍程度以下にすることが困
難である等の問題がある。

【０００３】これに対し、薄板の成形に関しては、一方
の面が成形金型で支持された板材等の被成形部材の他方
の面に液圧を、瞬時ではあるが極めて高い圧力のもとに
作用せしめて成形する液圧による成形法がいくつかが知
られている。

【０００４】例えば、先ず第一に、加圧用の水等の液体
中に弾丸を打ち込んで、衝撃液圧を液体中に発生させ、
その圧力を板材等の被成形部材に印加して該部材を金型
へ圧して成形せんとする衝撃液圧発生装置が特開平０１
−１５７７２５号にて提案されている。

【０００５】また、第二には、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、その圧力で被成形
部材としての板材を金型に圧して成形を行う爆発成形装
置も知られている。この装置は主として大型部品の成形
に利用されている。

【０００６】さらには第三として、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、
該液圧で被成形部材を金型に圧して成形することとした
装置も知られている。該装置は比較的小型部品の成形に
利用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第一ないし第三の装置による衝撃液圧による成形の手
法にあっては、仮にこれをリストライキングに用いよう
としても、共通のあるいはそれぞれ個有の問題を次のご
とく有している。 1. 容器内壁全面又は一部が高温高圧場に直接さらされ
ること。 2. 危険でかつ高価な爆薬を使用すること。 3. 大きな騒音を発生すること。 4. 危険性を伴うため、設置場所の制約があること。 5. 到達圧力の大幅変更が難しいこと。 6. 短時間での繰返し運転に適さないこと。 7. 大規模な設備が必要であること。 8. ピストンなどの可動部品の交換が必要であること。 9. 圧力の持続時間が長いため、耐圧設計上の配慮が必
要であること。 10. 液圧室内に固形物等が残留すること。 11. 装置の構造が複雑であるため、保守、点検等がや
りにくいこと。 12. １ショットにて、１回の衝撃水圧しか得られない
こと。 13. 孔のあいた被成形物に適用しにくい。

【０００８】すなわち、上述の第一の手法にあっては１
〜６，10，12,13、第二の手法では１〜７，９〜13、そ
して第三の手法では１，８，９，11〜13の欠点を有して
いる。

【０００９】また、従来の衝撃成形の技術のうちには、
被成形物の受圧面に上述の液圧媒体とは別にゴム等の弾
性体の膜体を配し、被成形物と一体となって変化するも
のが知られている。しかしながら、この弾性体からなる
膜体は成形圧伝播の目的ではなく、単に成形時の局所的
応力集中を緩和させるものでありこれによって成形を行
うことはできない。

【００１０】本発明は、上述の従来の手法による諸問題
を解決し、安全で、短時間で繰返し運転でき、しかも燃
焼生成物の取扱いが容易な爆轟液圧によるリストライキ
ング方法及びそのための装置を提供することを目的とす
るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、先ず爆轟液圧によるリストライキング方法に関し
ては、可燃性混合気を着火することにより発生するデト
ネーション波をその進行と共に収束し、収束部で得られ
る高圧を直接もしくは交換可能な液体を介して液圧に変
換し、該液圧により膜体を介しもしくは直接被成形部材
を成形金型に圧してリストライキングすることにより達
成される。

【００１２】また、上記方法を実施するための装置に関
しては、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、上記燃焼室の最小断
面積部たる他端部の開口に接続され液圧室と、該液圧室
に連通せる成形室とを備え、該成形室には膜体を介して
もしくは直接液圧を受ける被成形部材を支持するリスト
ライキングのための成形金型が収容されていることによ
り得られる。

【００１３】

【作用】かかる本発明において、リストライキングは次
の要領でなされる。 先ず、互いに連通せる燃焼室、誘導路そして着火室
にほぼ理論混合比の可燃性混合ガスを充填する。 次に、着火室にて着火を行う。 着火すると火炎は爆轟（デトネーション）により誘
導路を経て燃焼室内を進行する。その際、各誘導路は等
しい路程となっているので、燃焼室の一端部には各誘導
路火炎が同時に到達する。 燃焼室では、上記火炎は他端部に向け伝播するが、
燃焼室はその断面積が他端部に向け減少するので、火炎
の圧力は上昇し他端部にて最大値になる。該他端部の開
口には液圧室が接続されて液面が直接又は膜体を介して
該開口に臨んでいるので、上記圧力は液圧室内の液体に
伝達される。 上記液圧室内の圧力は膜体を介しあるいは直接に金
型上の被成形部材を金型に圧しリストライキングがなさ
れる。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例
を説明する。

【００１５】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、１は燃焼室で、下方に向け円錐状
をなし横断面における断面積は上端部１Ａで最大、下端
部１Ｂで最小となって収束部を形成するようになってい
る。

【００１６】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に集束せられている。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及び燃焼室１内の圧力を確認するた
めの圧力計である。

【００１７】上記燃焼室１の下端部１Ｂは開口されてお
り、ここに液圧室１２が接続され、そしてその直下に液
圧を使用する成形装置１３が設けられている。液圧室内
の液体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、強靭かつ変形容易な膜体で介面を形成して
いてもよい。上記液圧室１２には弁を介して空気抜き用
の管１４、そして弁を介して液圧用の水等の液体供給装
置１５が接続されている。

【００１８】上記成形装置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。該成形装置１３は必要に応じ、上記液圧室１２との
間にて、例えば両者のフランジの間で成形を受けるべき
被成形部材としての板材等Ｐの周縁を保持することもで
きる。上記成形装置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が接続さている。該真空ポンプ装置１７
は既述の着火室４にも接続されている。

【００１９】かかる本実施例装置において、高圧液圧の
発生そしてこれを利用したリストライキングは次のごと
くになされる。 先ず、リストライキングすべき板材Ｐが金型１６上
にセットされる。 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。ただ
し、燃料ガスを燃焼室内に圧入する場合には、必ずしも
燃焼室内をあらかじめ真空引きする必要はない。 しかる後、液圧室１２内の上部には水等の液体が充
填され、着火室４、分散室３、誘導路２そして燃焼室１
内には、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。 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。 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。 上記燃焼室１の下端部１Ｂの開口部には、液圧室１
２内の液体の液面が臨んでいるため、上記高圧は該液面
から液体中へと伝播され、膜体を介し又は直接に板材Ｐ
に運動エネルギが与えられ、該板材Ｐが成形装置の金型
に衝突することによりリストライキングがなされる。 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、次々とリス
トライキングを行うことができる。

【００２０】液圧室内に収容される液体として、その伝
播特性が段階的または連続的に変化する液体を採用し層
状に収容すれば、圧力波の方向を変えることができ、燃
焼室から液圧室へのエネルギ透過率を大きくすることが
できる。

【００２１】また、ゴム状の弾性体Ｇは液圧室１２に固
定されているため、成形室１３の着脱操作と平行して、
燃焼室及び液圧室の関連部分の操作が可能となる。

【００２２】なお、燃焼性ガスとして水素や炭化水素系
の燃料を用いた場合、燃焼生成物として水が生成される
ため、開口１Ｂ付近に集まった水をそのまま液圧室用の
液体として利用することができる。

【００２３】次に、図２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付してその説明は省略
する。

【００２４】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かってその断
面積が減ずる形になっている。

【００２５】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に向かって進行する。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
の高圧は液圧室１２内の液体に伝播され、成形装置１３
にて板材Ｐを金型１６に圧してリストライキングが行わ
れる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のごとく構成されるので、
その方法にあっては、従来の方法に比して、安価、かつ
容易に立上りが急峻で特性の優れた衝撃液圧リストライ
キングが行えると共に衝撃液圧のレベルは、爆轟装置の
初期充填ガス圧に依存しているので、圧力制御性に優れ
ており、被成形部材の寸法や形状に応じた適正条件の設
定が容易に行えるという効果を得る。

【００２７】また、本発明装置によれば、従来の弾丸打
込式、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、又、連続的に衝撃液圧を発
生させることができて量産システムへの転用が図れると
いう効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一実施例装置の縦断面図であ
る。

【図２】第二実施例装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 １’ 燃焼室 １Ａ 一端部（上端部） １’Ａ 一端部（周囲部） １Ｂ 他端部（下端部） １’Ｂ 他端部（中央部） ２ 誘導路 ４ 着火室 ５ 点火栓 １２ 液圧室 １３ 成形室（成形装置） １６ 成形金型 Ｇ ゴム状の弾性体 Ｐ 被成形部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 吉男 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃性混合気を着火することにより発生
   するデトネーション波をその進行と共に収束し、収束部
   で得られる高圧を直接もしくは交換可能な媒体を介して
   液体に伝達して液圧に変換し、該液圧により膜体を介し
   もしくは直接被成形部材を成形金型に圧してリストライ
   キングすることとした爆轟液圧によるリストライキング
   方法。
2. 【請求項２】 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
   小断面積部たる他端部の開口に接続される液圧室と、該
   液圧室に連通せる成形室とを備え、該成形室には膜体を
   介してもしくは直接液圧を受ける被成形部材を支持する
   成形金型が収容されていることとした爆轟液圧によるリ
   ストライキング装置。
3. 【請求項３】 液圧室内の一部又は全部を層状に弾性膜
   等で仕切り、圧力波の伝播特性が異なる液体を各層に収
   容していることとした請求項２に記載の爆轟液圧による
   リストライキング装置。
4. 【請求項４】 液圧室内に、燃焼室の開口に臨む交換可
   能な液体を収容していることとした請求項２に記載の爆
   轟液圧によるリストライキング装置。
5. 【請求項５】 液圧室内の液体の一部又は全部は外部操
   作により供給及び排出が可能であることとする請求項２
   に記載の爆轟液圧によるリストライキング装置。