JPH06234026A - 爆轟圧加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工部材の設定そして加工後の製品の取り
出しが簡単で短時間で行える爆轟加工装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 一端部から他端部へ向け断面積が小さくなる
燃焼室１と、燃料の供給を受け点火栓が配設された着火
室４と、着火室４から分岐して延び上記燃焼室１の一端
部へ連通する路程の等しい複数の誘導路２と、上記燃焼
室１の最小断面積部たる他端部の開口に接続されかつ内
部に液体または弾性体を収容せる圧力室１２と、該圧力
室１２に連通せる加工室１３とを備える装置において、
上記圧力室１２と加工室１３はフランジ部１４，１５に
て分離可能にクランプ装置２０により連結され、該クラ
ンプ装置２０は周方向にて複数に分割形成されたクラン
プ部材２１Ａ〜２１Ｄを有し、該クランプ部材にはシリ
ンダ装置３４が接続されていて上記フランジ部のクラン
プ及びその解除が可能となっている。

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弾圧を
得られ、加工サイクルを短縮可能とする爆轟圧加工装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一方の面が金型で支持された板材等の部
材の他方の面に液圧を作用せしめて三次元成形を行う場
合等においては、瞬時ではあるが極めて高い圧力を必要
とする。従来、かかる液圧を得るためにいくつかの手法
が知られている。

【０００３】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衝撃液圧発生装置が特開平０１
−１５７７２５号にて提案されている。

【０００４】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、その圧力で薄板の
三次元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。

【０００５】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る
こととした装置も知られている。

【０００６】

【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発生の手法にあ
っては、共通のあるいはそれぞれ固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、成形型へのダメージが
大きいこと 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. 圧力媒体として液体を用いるため、該液体をハン
ドリングするための機器類が必要となる。

【０００７】すなわち、上述の第一の手法にあっては１
〜６，８，９〜13、第二の手法では１〜７，９，10，1
2,13、そして第三の手法では１，４〜９，11〜13の欠点
を有している。

【０００８】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、かつ高速
・高圧の衝撃圧を得て高能率の加工ができる装置を提供
することを目的とするものである。

【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かつ内部に液体または弾
性体を収容せる圧力室と、該圧力室に連通せる加工室と
を備える装置において、上記圧力室と加工室はフランジ
部にて分離可能にクランプ装置により連結され、該クラ
ンプ装置は周方向にて複数に分割形成されたクランプ部
材を有し、該クランプ部材にはシリンダ装置が接続され
ていて上記フランジ部のクランプ及びその解除が可能と
なっていることにより得られる。

【００１０】

【作用】かかる本発明において、高圧による加工は次の
要領で行われる。

【００１１】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。

【００１２】次に、着火室にて着火を行う。

【００１３】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。

【００１４】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
他端部の開口には圧力室が直接もしくは膜体を介して接
続されて液面または弾性体の端面が該開口に臨んでいる
ので、上記圧力は圧力室内の液体または弾性体に伝達さ
れ、液体または弾圧に変換される。この液圧または弾圧
は、加工室内の型上に配置され上記液体または弾性体に
臨む板材等の被加工材に伝達されて、該被加工材を上記
型により加工する。

【００１５】一つの被加工材についての加工終了後、
クランプ部材に接続されているシリンダ装置を作動せし
めて該クランプ部材のクランプを解除する。しかる後、
圧力室と加工室とをフランジ部にて離間せしめ、上記加
工された一つの被加工材（製品）を取り出し、新たな未
加工の被加工材を加工室内にセットする。そして、再び
圧力室と加工室とを閉じ、上記クランプ部材によりフラ
ンジ部で締結し、次の加工を上記〜の手順で行う。

【００１６】

【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。

【００１７】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、該燃焼室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
てその断面積が次第に減じ、外径部で最大、中心部１Ｂ
で最小となって収束部を形成するようになっている。上
記上壁面には、中心に向かう適宜本数の溝１Ｃが放射状
に形成されていて、中心部１Ｂにて燃焼室１が圧力室１
２に連通している。

【００１８】上記燃焼室１の外径部１Ａの内壁には半径
外方に延びる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内の圧力を確認するための圧力計である。

【００１９】上記燃焼室１の中心部１Ｂは開口されてお
り、ここに液体または弾性体Ｇを収容せる圧力室１２が
接続され、そしてその直下に液圧または弾圧使用の一例
としての加工装置１３が設けられている。上記圧力室１
２には、図示の例の場合、圧力媒体としての天然ゴム等
の弾性体Ｇが収容されているが、その端面は図のごとく
上記燃焼室１の中心部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。

【００２０】上記加工装置１３は内部に、例えば、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。該加工装置１３は必要に応じ、上記圧力室
１２との間にて、例えば両者のフランジの間で成形を受
けるべき板材等Ｐの周縁を保持することもできる。上記
加工装置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。

【００２１】上記圧力室１２と加工装置１３とは、それ
らのテーパ状のフランジ部１４，１５とクランプ装置２
０とによって、離間可能に結合されている。該クランプ
装置２０は図２〜５に示す構成になっている。

【００２２】上記クランプ装置２０は、例えば図示のご
とく周方向に四つの同一セグメントとして分割形成され
上記フランジ部１４，１５の外面に適合するテーパ内面
形状をもつ断面略コ字状のクランプ部材２１Ａ〜２１Ｄ
と、各クランプ部材にロッドが連結された空圧もしくは
液圧のシリンダ装置２２Ａ〜２２Ｄと、上記クランプ部
材２１Ａ〜２１Ｄを半径方向に案内するガイド２３Ａ〜
２３Ｄとを主として備えている。

【００２３】各クランプ部材２１Ａ〜２１Ｄとそれぞれ
に対応するシリンダ装置２２Ａ〜２２Ｄ及びガイド２３
Ａ〜２３Ｄは、四つともに同一構成となっているので、
以下、クランプ部材２１Ａ及び２１Ｂを中心にして説明
する。

【００２４】クランプ部材２１Ａは、床上に据えつけら
れたベース２４に取りつけられたガイド２４Ａに形成さ
れた半径方向のガイド面（図示せず）により周方向に支
持・案内されている。上記クランプ部材２１Ａは、周方
向の両端側にブロック部２６Ａ，２７Ａを有し、該ブロ
ック部２６Ａ，２７Ａには隣接せる他のクランプ部材２
１Ｂ，２１Ｄと接線方向に設けられた上下二本の案内連
結部材２５によって、相対位置が可変となるように移動
自在に支持されている。

【００２５】上記案内連結部材２５は、図２の隣接せる
クランプ部材２１Ａ，２１Ｂのブロック部２７Ａ，２６
Ｂについての部分及び図５に示されるように、上記隣接
せるブロック部２７Ａ，２６Ｂに形成された案内孔２８
Ａ，２８Ｂに貫通されて滑動自在となっている。該案内
連結部材２５はブロック部２６Ｂから突出せる端部のね
じ部でナット２９によってブロック部２６Ｂ側に固定さ
れ、ブロック部２７Ａから突出する端部は、さらにシリ
ンダ用ブロック３０Ａを貫通してねじ部においてナット
３１により該シリンダ用ブロック３０Ａに固定されてい
る。かかる案内連結部材２５は、図５に見られるよう
に、上下二本平行に設けられている。

【００２６】また、本実施例では、図５に示されるよう
に、一方のブロック部２７Ａには、隣接せるブロック部
２６Ｂとの対向面に芯材を有する弾性部材３２Ａを備
え、上記ブロック部２６Ｂには該弾性部材３２Ａを摺動
自在に受入れる受入凹部３３Ｂが形成されている。

【００２７】上記弾性部材３２Ａの芯材の軸線延長位
置、すなわち上記二本の案内連結部材２５，２５の中央
位置には、図２の次の隣接せるクランプ部材２１Ｂ，２
１Ｃのブロック部２７Ｂ，２６Ｃについての部分及び図
５に見られるように、油圧もしくは空圧のシリンダが設
けられている。この場合、シリンダ本体３４はシリンダ
用ブロック３０Ｂに固定され、そのロッド３５は該シリ
ンダ用ブロック３０Ｂを貫通してブロック部２７Ｂに取
りつけられている。

【００２８】かかる構成の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加工は次のごとくにな
される。

【００２９】先ず、加工、例えば成形を受けるべき板
材Ｐが金型１６上にセットされる。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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の外径部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外径部１Ａに達する。

【００３３】燃焼室１内では火炎は外径部１Ａから中
心部１Ｂへと進行するが、燃焼室１の断面積は中心に向
け次第に小さくなっているために、その圧力は上昇し中
心部１Ｂではきわめて高圧となる。

【００３４】上記燃焼室１の中心部１Ｂの開口部に
は、弾圧室１２内の弾性体Ｇの端面が臨んでいるため、
上記高圧は該端面から弾性体中へと伝播され、板材Ｐを
金型１６に対して等圧で圧し成形が行われる。

【００３５】次に、成形された板材Ｐを製品として加
工装置１３から取り出すために、圧力室１２と加工装置
１３とを離間せしめる。すなわち、各クランプ部材２１
Ａ〜２１Ｄのそれぞれのシリンダ用ブロック３０Ａ〜３
０Ｄに取りつけられているシリンダ３４を同時に作動せ
しめると、それらの引き込まれるロッド３５によって隣
接せるクランプ部材同士は離間しようとする。これらの
隣接せるクランプ部材はガイド２４Ａ〜２４Ｄによって
半径方向にのみ案内されているので、各クランプ部材２
１Ａ〜２１Ｄは等しく半径外方に移動することにより互
いに離間する。なお、各シリンダ装置の作動に若干の差
があっても、各クランプ部材間の弾性部材３２Ａ〜３２
Ｄによってそれらの相違分は吸収されて、各クランプ部
材は等しく移動する。かくして、クランプは解除され、
加工装置１３が適宜駆動装置（図示せず）により圧力室
１２から離間し、ここから製品が取り出され、次の加工
されるべき板材をセットする。

【００３６】しかる後、上記と反対方向にシリンダ
を駆動させてクランプし、再び、からの要領で成形
を行いその後製品の取り出しを行う。

【００３７】次に、図６にもとづき本発明の第二実施例
を説明する。

【００３８】前実施例においては、各クランプ部材のた
めのシリンダは、同一のものが使用されており、個々の
駆動源により同一条件で別個に駆動されていた。本実施
例では、駆動源を一つで行うことにより装置の簡単化を
図るものである。図６に示すように、本実施例では各ク
ランプ部材のための四つのシリンダは直列に接続され、
切換えバルブ４１を介してループを形成しており、該切
換えバルブ４１に接続された一つの駆動源４０からの圧
力で同時に同一条件で作動するようになっている。

【００３９】なお、既述の二つの実施例ではクランプ装
置は、四つのクランプ部材に分割形成されていたが、四
つに限らず、複数ならば適宜箇数のセグメントとするこ
とができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は以上のごとく構成されるので、
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
衝撃弾圧を発生させて高能率に製品を加工することがで
きるようになるという効果を得る。そして、容易かつ安
全に衝撃弾圧を得ることができるので、加工分野等の広
い工業分野での本格的な応用が可能になった。

【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装置のクランプ装置の拡大部分破断平面図
である。

【図３】図２のクランプ装置の正面図である。

【図４】クランプ部材及びガイドについての図２におけ
るIV-IV断面図である。

【図５】図２におけるV-V断面図である。

【図６】本発明の第二実施例装置の系統図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 １Ａ 外径部 １Ｂ 中心部 ２ 誘導路 ４ 着火室 ５ 点火栓 １２ 圧力室 １３ 加工室（加工装置） １４，１５ フランジ部 ２０ クランプ装置 ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ クランプ部材 ３４ シリンダ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 実 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 (3)

【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
   小断面積部たる他端部の開口に接続されかつ内部に液体
   または弾性体を収容せる圧力室と、該圧力室に連通せる
   加工室とを備える装置において、上記圧力室と加工室は
   フランジ部にて分離可能にクランプ装置により連結さ
   れ、該クランプ装置は周方向にて複数に分割形成された
   クランプ部材を有し、該クランプ部材にはシリンダ装置
   が接続されていて上記フランジ部のクランプ及びその解
   除が可能となっていることを特徴とする爆轟圧加工装
   置。
2. 【請求項２】 フランジ部は外面が先細りのテーパ面を
   有し、クランプ部材の内面がフランジ部の外面に適合す
   るテーパ面をなし、該クランプ部材がシリンダ装置の作
   動により半径方向に移動可能となっていることとする請
   求項１に記載の爆轟圧加工装置。
3. 【請求項３】 周方向に分割形成された各クランプ部材
   のそれぞれにシリンダ装置が設けられ、各シリンダ装置
   は直列に接続されていることとする請求項１または請求
   項２に記載の爆轟圧加工装置。