JPH06238378A - 薄板材の成形装置および薄板成形体の離型方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形後の薄板材の離型を作業性よく、しかも
確実に、安定して行うことができる薄板材の成形装置を
提供することを目的としている。 【構成】 金型容器４と天板６とを具備し、金型容器４
と天板６の周縁部４ａ、６ａには、薄板材２を挟持する
挟持面４ｄ、６ｂが形成され、金型容器４の周縁部４ａ
には、薄板材２の周縁部２ａに下方から当接する頭体１
０と、頭体１０を移動させる駆動機構９とからなる離型
手段１１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性の薄板材の成
形、特に、超塑性金属の成形技術として好適な薄板材の
成形方法および薄板成形体の離型方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高温において、金属製薄板材に特定範囲
のひずみ速度で引っ張りを与えた場合に、局部変形を発
生することなく著しく大きな延びを示す超塑性材料が開
発されて久しい。例えば、Ａｌ合金では、既に１９７０
年代に英国で開発されたＳｕｐｕｒａｌｌ（Ａｌー（Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｍｇ）ーＺｒ系）を初めとして、いずれも微
細結晶粒組織からなるＡｌーＭｇ系、ＡｌーＣｕ、Ｍｎ
系、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、ーＣｕ系（Ａｌ７０７５合
金）、連続鋳造圧延等の急速冷却凝固方式で製造したＡ
ｌーＺｎーＣａ合金等が知られている。

【０００３】これらの合金の成形法には、その変形応力
が比較的小さいという特性を利用して、上記合金の薄板
材を出発材とし、金型容器と天板との間にこの薄板材を
挟持し、特定の超塑性域に加熱した後に、薄板材の片側
から数気圧程度の低い流体圧を印加し、バルジ成形を行
ういわゆるブロー成形法が用いられている。その特徴と
して、通例のプレス法では成形しがたい複雑形状の成形
品等を一体成形できること、コストのかさむ金型は雌型
または雄型のいずれか一方で足り、設備費用を低減でき
ることなどが挙げられ、上記合金の成形法として広く普
及している。

【０００４】ところで、この成形方法においては、成形
加工された薄板材をひずみを与えずに、前記金型容器か
らいかに離型するかといった離型方法が重要とされてい
る。従来、この離型方法の一例として、金型容器の周縁
部の端面と薄板材を挟持する挟持面とにレベル差を設
け、成形後に、天板を退避させた後に、前記レベル差に
より形成されるクリアランスにリフターのフォークを挿
入し、あるいは人力により薄板材を金型容器から離型す
る方法が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た離型方法には次のような課題が存在した。すなわち、
成形後、天板を退避させた後でなければ薄板材を離型で
きず、作業性が悪くならざるを得なかった。また、薄板
材と金型容器の付着状況によっては前記リフターのフォ
ークあるいは人力による引き上げ操作を誤ると薄板材が
変形するなど、離型の安定性、確実性が得られない等の
問題があった。

【０００６】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、成形後の薄成形体の離型を作業性よく、しかも確
実に安定して行うことができる薄板材の成形装置および
薄板成形体の離型方法を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
薄板材の成形装置は、金型容器と天板とを具備し、前記
金型容器と前記天板の周縁部には、薄板材を挟持する挟
持面が形成され、前記金型容器の周縁部には、前記薄板
材の周縁部に下方から当接する頭体と、該頭体を昇降さ
せる駆動機構とが設けられていることを特徴としてい
る。

【０００８】本発明の請求項２に係る薄板材の成形装置
は、請求項１記載の薄板材の成形装置において、前記金
型容器の周縁部の挟持面に代えて、前記頭体の上端面を
挟持面としたことを特徴としている。

【０００９】本発明の請求項３に係る薄板材の成形装置
は、請求項１または請求項２に記載の薄板材の成形装置
に、前記薄板材を前記頭体により上方に押し上げた際
に、該薄板材の下面を冷却する冷却手段を設けたことを
特徴としている。

【００１０】本発明の請求項４に係る薄板成形体の離型
方法は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の成
形装置を使用した薄板材の離型方法であって、前記薄板
材を成形した後、当該薄板材を前記金型容器から離型す
るに際して、前記天板の挟持面と前記頭体とで前記薄板
材の周縁部を挟持しながら該薄板材を前記金型容器から
離型させることを特徴としている。

【００１１】

【作用】前記請求項１の発明では、金型容器と天板の周
縁部に形成された挟持面により薄板材の周縁部が挟持さ
れる。そして、該薄板材の成形後は、駆動機構の作動に
より頭体が前記薄板材の周縁部に下方から当接して上方
に押し上げるので、金型容器からの薄板材の離型が確実
になされる。

【００１２】前記請求項２の発明では、成形時におい
て、駆動機構の作動により頭体が薄板材の周縁部を下方
から押圧し天板の挟持面に圧着させることによって、該
薄板材の周縁部が天板の挟持面に密着する。薄板材の成
形後は、さらに駆動機構を作動させて前記頭体で薄板材
の周縁部に下方から当接して押し上げることにより、金
型容器からの薄板材の離型が確実になされる。

【００１３】前記請求項３の発明では、薄板材の成形後
に、駆動機構を作動させ頭体で薄板材の周縁部を下方か
ら押圧する。この際に、前記薄板材の下面が冷却手段に
より冷却されるので、薄板材の強度が増し、離型の際の
変形が抑さえられて、金型容器からの薄板材の離型が確
実になされる。

【００１４】前記請求項４の発明では、駆動機構を作動
させることにより、頭体が前記薄板材の周縁部を押圧
し、該薄板材の周縁部が、頭体の上端面と前記天板の挟
持面とで挟持された状態で、前記金型容器からの離型が
安定してなされる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の薄板材の成形装置および薄板
成形体の離型方法の実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。図１は本発明を超塑性金属の加圧成形に適用
した第１実施例の要部を示したものである。図中、符号
１は成形装置、２は薄板材である。図１に示すように、
成形装置１は、成形面３を有する金型容器４と、この金
型容器４が固定されるベッド５と、金型容器４の上方に
配置される天板６とから概略構成されている。

【００１６】前記金型容器４の周縁部４ａと天板６の周
縁部６ａには、互いに対向する平坦面４ｂ、６ｂがそれ
ぞれ形成されている。金型容器４の周縁部４ａには、該
周縁部４ａに沿い平坦面４ｂより突出するビード４ｃ
（突条）が形成されており、このビード４ｃの上端面４
ｄ（挟持面）と前記天板６の平坦面６ｂ（挟持面）によ
り薄板材２が挟持される構成となっている。

【００１７】前記金型容器４の周縁部４ａであって、前
記ビード４ｃの外側に位置する外縁には溝４ｅが形成さ
れている。溝４ｅの底面には前記ベッド５に通ずる孔４
ｆが形成されており、ベッド５の前記孔４ｆの下方に位
置する部分には、孔５ａが形成されている。これら孔４
ｆ、５ａはその内面が略面一状態とされている。

【００１８】前記ベッド５の下方には、油圧シリンダー
７とこの油圧シリンダーにより駆動するアーム８とから
構成されるシリンダー機構９（駆動機構）が配置されて
おり、アーム８は前記孔４ｆ、５ａ内に挿設されてい
る。アーム８の先端にはヘッド１０（頭体）が取り付け
られており、ヘッド１０は、シリンダー機構９を作動
し、アーム８を上下動させることにより、前記金型容器
４の平坦面４ａから突出自在な構成とされている。

【００１９】次に、上記の成形装置１を用いた薄板材２
の成形方法および成形された薄板材２（薄板成形体）の
離型方法について説明する。ここで、薄板材としては、
Ａｌ５０００系超塑性合金からなり、５００℃前後で超
塑性を示すものが用いられる。まず、前記金型容器４と
天板６との間に薄板材２を配置するとともに、この金型
容器４の周縁部４ａのビード４ｃと天板６の周縁部６ａ
の挟持面６ｂとで薄板材２の周縁部２ａを挟持する。

【００２０】この状態で、金型容器４と天板６とを薄板
材２が超塑性を示す温度域（５００℃前後）まで加熱す
るとともに、この薄板材２と天板６が形成する空間（図
示せず）にアルゴン等の不活性ガスを圧送して該空間内
を加圧し、薄板材２を塑性変形せしめて金型容器４の成
形面３に押圧し、これによって薄板材２に成形加工を施
す。

【００２１】加圧成形後は、シリンダー機構９を作動さ
せてヘッド１０を上方に移動して、薄板材２の周縁部２
ａの下面にヘッド１０を当接させて押圧し、天板６の挟
持面６ｂとヘッド１０の上端面１０ａとで薄板材２の周
縁部２ａを挟持しながら薄板材２を金型容器４から離型
させる。

【００２２】このように、上記実施例の成形装置１によ
れば、ビード４ｃの上端面４ｄと天板６の挟持面６ｂに
より薄板材２を挟持して、加圧成形を行い、成形後に、
シリンダー機構９によりヘッド１０を上方に移動させ
て、薄板材２の周縁部２ａの下端面にヘッド１０を当接
させるとともに、該薄板材２を押圧して、金型容器４か
ら薄板材２を離型するようにしたので、従来のように、
リフターのフォーク等を使用することなく薄板材２の離
型を迅速かつ確実に行うことができ、作業性を高めるこ
とができる。

【００２３】また、天板６の挟持面６ｂとヘッド１０の
上端面１０ａとで薄板材２の周縁部２ａを挟持しながら
薄板材２を金型容器４から離型させるようにしたので、
薄板材２を確実に、しかも安定して離型することができ
る。

【００２４】なお、上記第１実施例では、ビード４ｃの
外側に離型手段を設けたが、図２に示すように、ビード
４ｃの内側に設けてもよい。この場合ビード４ｃの内側
が成形の際高温域にあるので、ヘッド１０の上端面が１
０ａが金型容器４の平坦面４ｂより突出するように配置
することによって、ビード４ｃとヘッド１０が形成する
凹部およびヘッド１０の上端面１０ａに沿って薄板材２
を塑性変形させることができる。これにより、成形後に
ヘッド１０を上方に移動させて金型容器４から薄板材２
を離型する際に、ヘッド１０上で薄板材２を安定に支持
することができる。また、ヘッド１０の上端面１０ａに
凹凸を設けておくことにより、離型時の薄板材２をさら
に安定させることができる。

【００２５】また、薄板材２を押圧するヘッド１０につ
いては、薄板材２の周縁部２ａを全周するように設ける
ことが望ましいが、必ずしも全周させる必要はなく、薄
板材２の形状に合わせて、押圧力が均等に働くように配
置すればよい。

【００２６】図３は、本発明の薄板材の成形装置の第２
実施例を示したものである。図中、第１実施例と共通す
る部分については、同符号を付し、その説明は省略す
る。図３に示すように、金型容器４の周縁部４ａには、
平坦面４ｂより突出するようにヘッド１０が配置されて
おり、このヘッド１０の上端面１０ａと天板６の挟持面
６ｂにより薄板材２の周縁部２ａが挟持される構成とな
っている。

【００２７】この場合には、成形時に、シリンダー機構
９を作動させることにより、ヘッド１０が薄板材２の周
縁部２ａを下方から押圧し、薄板材２の周縁部２ａを天
板６の挟持面６ｂに密着させる。薄板材２の成形後は、
さらに、シリンダー機構９を作動させてヘッド１０で薄
板材２の周縁部２ａを押圧することにより、金型容器４
から薄板材２を離型させることができるので、確実に、
しかも安定して離型することができ、かつ作業性を高め
ることができる。

【００２８】図４は、本発明の薄板材の成形装置の第３
実施例を示したものである。図中、第１、第２実施例と
共通する部分については、同一符号を付し、その説明は
省略する。図４に示すように、ヘッド１０およびビード
４ｃ内には紙面に垂直な方向に延びる管路Ａ、Ｂが設け
られており、この管路Ａ、Ｂからは、ヘッド１０、ビー
ド４ｃのそれぞれの側面に開口する吹出口１１…、１２
…が設けられている。ヘッド１０に設けられた各吹出口
１１には、金型容器４の側面から外部に通じるエアー導
入管Ｃと、該吹出口１１からベッド５の下方に通じ、金
型容器４、ベッド５を通して該ベッド５の下方に通じる
エアー導入管Ｄが設けられている。ビード４ｃに設けら
れた各吹出口１２には、金型容器４の側面から外部に通
じるエアー導入管Ｅが設けられている。これらエアー導
入管Ｃ、Ｄ、Ｅには送風機（図示せず）に連接されてい
る。この場合、金型容器４およびベッド５には、エアー
導入管Ｃ、Ｄの昇降を可能とする切り欠き４ｈ、４ｉ、
５ｂが形成されている。これら管路Ａ、Ｂ、吹出口１１
…、１２…、エアー導入管Ａ、Ｂ、Ｃおよび送風機は冷
却手段１３を構成している。

【００２９】上記構成の成形装置１によれば、薄板材２
のブロー成形後に、送風機により冷却風をエアー導入管
Ｃ、Ｄ、Ｅを通じて吹出口１１…、１２…より送風し、
ヘッド１０の上昇に伴って金型容器４から離型した薄板
材２の下面を冷却し、離型時の薄板材２変形を抑さえる
ことができる。

【００３０】なお、離型手段を前記ビード４ｃの内側に
設けた場合には、図５に示すように、金型容器４の周縁
部にエアーの導入管Ｃの昇降を可能とす孔４ｊを設けた
構成とし、ビード４ｃについては吹出口、エアー導入管
を設けなくてもよい。この場合にも、上記第３実施例と
同様の効果を得ることができる。

【００３１】また、上記第２実施例の成形装置に冷却手
段を設ける場合には、図６に示すように、金型容器４に
孔４ｊ（図５参照）を設ける必要はなく、前記第３実施
例と同様の切り欠き４ｈ、４ｉ、５ｂを設けることによ
り、エアー導入管Ｃ、Ｄの昇降が可能な構成とすること
ができる。この場合にも、上記第３実施例と同様の効果
を得ることができることは言うまでもない。

【００３２】なお、上記の各実施例では、ヘッド１０の
駆動機構として油圧によるシリンダー機構９を採用した
が、これには限られず、ギア駆動等他の駆動機構を採用
してもよい。

【００３３】また、上記の実施例では、薄板材が超塑性
金属である場合について示したが、熱可塑性樹脂等の他
の熱可塑性の材料にも適用できることは言うまでもな
い。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る薄板材の成形装置および薄
板成形体の離型方法によれば、以下の効果を奏すること
ができる。請求項１記載の薄板材の成形装置によれば、
薄板材を挟持仕手、この薄板材に成形を施す天板と金型
容器に、薄板材の周縁部に下方から当接する頭体と、該
頭体を昇降させる駆動機構を設けたので、薄板材の成形
後、頭体を駆動機構により昇降させることによって、薄
板材を金型容器から迅速轄確実に離型させることができ
る。よって、従来のように薄板材の離型の際に、リフタ
ーのフォーク等を用いる必要がないので、薄板材の離型
を作業性よく、しかも確実に安定して行うことができ
る。

【００３５】請求項２記載の薄板材の成形装置によれ
ば、成形時において、駆動機構を作動させることにより
頭体で薄板材の周縁部を押し上げ、該薄板材の周縁部を
天板の挟持面に密着させるようにし、薄板材の成形後
は、さらに駆動機構を作動させて前記頭体で薄板材の周
縁部を下方から押圧するようにしたので、金型容器から
の薄板材の離型が確実に、しかも安定してなされ、かつ
作業性を高めることができる。

【００３６】請求項３記載の薄板材の成形装置によれ
ば、薄板材の成形後に、駆動機構を作動させて頭体で薄
板材の周縁部を押し上げる際に、前記薄板材の下面を冷
却手段により冷却し、薄板材の強度を増すことにより、
離型の際の変形が抑さえるようにしたので、金型容器か
らの薄板材の離型を確実に、しかも安定して行うことが
できる。

【００３７】請求項４記載の薄板成形体の離型方法によ
れば、薄板材の成形後、駆動機構を作動させることによ
り、頭体で前記薄板材の周縁部を下方から押圧し、該薄
板材の周縁部を、頭体の上端面と前記天板の挟持面とで
挟持しながら、該薄板材を前記金型容器からの離型させ
るようにしたので、薄板材を確実に、しかも安定して離
型させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形装置の第１実施例を示した要部側
断面図である。

【図２】同実施例における離型手段の別の配置例を示し
た要部側断面図である。

【図３】本発明の成形装置の第２実施例を示した要部側
断面図である。

【図４】本発明の成形装置の第３実施例を示した要部側
断面図である。

【図５】同実施例の冷却手段の別の例を示した要部側断
面図である。

【図６】本発明の成形装置の第２実施例に冷却手段を設
けた例を示した要部側断面図である。

【符号の説明】

１ 成形装置 ２ 薄板材 ２ａ、４ａ、６ａ 周縁部 ４ 金型容器 ４ｄ、６ｄ 挟持面 ６ 天板 ９ 駆動手段 １０ 頭体 １３ 冷却手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型容器と天板との間に配置された薄板
   材の周縁部を、これら金属容器と天板とによって挟持し
   て、前記薄板材を加熱し、前記薄板材と前記金型容器若
   しくは天板が形成する空間の気圧を変化させることによ
   り、前記薄板材を塑性変形せしめる薄板材の成形装置で
   あって、前記金型容器と前記天板の周縁部には、前記薄
   板材の周縁部を挟持する挟持面が形成され、前記金型容
   器には、前記薄板材の周縁部に下方から当接する頭体
   と、該頭体を昇降させる駆動機構とが設けられているこ
   とを特徴とする薄板材の成形装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の成形装置において、前記
   金型容器の周縁部の挟持面に代えて、前記頭体の上端面
   を挟持面としたことを特徴とする成形装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の成形装
   置に、前記薄板材を前記頭体により上方に押し上げた際
   に、該薄板材の下面を冷却する冷却手段を設けたことを
   特徴とする薄板材の成形装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の成形装置における薄板成形体の離型方法であって、
   前記薄板材を成形した後、当該薄板材を前記金型容器か
   ら離型するに際して、前記天板の挟持面と前記頭体とで
   前記薄板材の周縁部を挟持しながら該薄板材を前記金型
   容器から離型させることを特徴とする薄板成形体の離型
   方法。