JPH06344046A - 爆轟による成形及び打抜き同時加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 爆轟による高衝撃圧を用いて成形と打抜き加
工とを同時に行える装置を提供することを目的とする。 【構成】 一端部１Ａから他端部１Ｂに向け断面積が小
さくなる燃焼室１と、燃料の供給を受け点火栓５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１Ａ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の最小通路断面積部たる他端部１Ｂ
の開口に接続されかつ内部に圧力媒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、
該加工室１３には膜体を介してもしくは直接圧力を受け
る被加工部材Ｐを支持する金型１６が収容されていて、
該金型１６の表面に打抜き用の刃状縁部をもつ凹部１６
Ａが形成されている。

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ま
たは弾圧が得られる爆轟による成形及び打抜きを同時に
行う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】一方の面が成形用あるいは打抜き用の金
型で支持された板材等の被加工部材の他方の面に衝撃液
圧を作用させて行う成形あるいは打抜き加工は、瞬時で
はあるが極めて高い圧力のもとに加工されるのが好まし
い。

【０００３】本発明が対象とする上記の加工のための衝
撃高圧を得る技術に比較的近い衝撃高圧発生法として衝
撃液圧発生技術が知られている。例えば、加圧用の水等
の液体中に弾丸を打ち込んで液体中に衝撃液圧を発生さ
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特開平０１−１５７７２５
号にて提案されているような衝撃液圧発生装置、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成形装置、さらに
は、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がある。

【０００４】しかしながら、これらの装置にあっては、
液圧室の形状または寸法はエネルギー源（爆薬，高速飛
翔体）の挙動を考慮して決定する必要があり、自由度が
かなり小さいこと、圧力の持続時間が長く、かつ液圧室
内の比較的広い範囲にわたって同時に衝撃圧力が加わる
こと、危険性を伴うために、設置場所の制約または安全
性の配慮が必要であること、等の共通の問題の他、さら
には固有の問題をもかかえている。

【０００５】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、出願人は、例えば特開平０４−３７１３２７及び特
開平０４−３７２３９８に開示されている爆轟液圧によ
る成形装置及び打抜き加工装置をそれぞれ提案した。

【０００６】これら前者及び後者の装置にあっては、燃
焼室は逆円錐状をなしていて火炎の進行につれて断面積
が一端部から次第に小さくなるように設定され、他端部
では最小断面積をもつ収束部が形成され、他端部の開口
に、液圧室の液面が臨んでいる。燃焼室内の火炎は進行
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、他端部ではきわめて高い圧力となる。この高圧は液
圧室内の液体の液圧に変換される。そして液圧室に金型
を有する加工室を設け、該金型の上に板材等の被加工部
材を配することとしている。そして、前者の装置では金
型を三次元形状をもつ成形金型とし、後者では打抜き用
の刃状縁部をもつ凹部が形成せられた打抜き金型として
いる。したがって、前者の装置を用いて被加工部材を所
定形状に成形し、しかる後に後者を用いれば、これに孔
明けを加工できる。なお、上記液圧室は液体に代えてゴ
ム状の弾性体を有する弾圧室とすることもできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ごとくの前者の成形装置及び後者の打抜き装置を相次い
で用いて、成形を行った後に打抜き加工を行うと、エネ
ルギーの無駄、作業の煩雑そしてコストの増大といった
問題がある。

【０００８】上記成形装置において成形のために必要な
エネルギーは、少なくとも、被加工部材が成形金型まで
突きとばされて成形面に到達したときに衝撃エネルギー
が零となるだけ必要とされる。また、打抜き装置では、
被加工部材が打抜き金型面から離れた位置から該金型面
にまで達した後、さらに打抜くのに必要なエネルギーを
必要とする。打抜き加工は被加工部材を金型面に接面し
た状態にセットし、かかる状態で衝撃力を加えても十分
に行われず、打抜きにはその前に上記金型面に衝突させ
る必要があるからである。したがって、上記成形及び加
工を別途行うと金型の加工面まで該被加工部材を二度突
きとばすこととなり、その分だけエネルギーの無駄とな
るばかりではなく、型や被加工部材への損傷が大きくな
ると共に、該被加工部材の再セットに伴う加工精度の低
下の問題が発生する。

【０００９】さらには、成形そして打抜きのための金型
の交換を行うかあるいは別々に二種の装置を備えねばな
らず、手間あるいは費用がかかる。

【００１０】本発明は、かかる従来の方法及び装置にお
いてかかえていた問題を解決し、簡単かつ安価に成形及
び打抜きを同時に加工することのできる爆轟による成形
及び打抜き同時加工方法及び装置を提供することを目的
とする。

【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、成形および打抜きの同時加工方法に関しては、燃
焼室内で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ま
たは弾性体から成る圧力媒体に伝達して液圧または弾圧
に変換し、該液圧または弾圧により膜体を介しもしくは
直接に、被加工部材を金型に圧して成形及び打抜きを同
時に行うことにより達成される。

【００１２】また、その装置に関しては、一端部から他
端部に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、上記燃焼室の最小通路断面積部たる他端部の
開口に接続されかつ内部に圧力媒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、該加工室には
膜体を介してもしくは直接圧力を受ける被加工部材を支
持する金型が収容されていて、該金型表面に打抜き用の
刃状縁部をもつ凹部が形成されていることにより達成さ
れる。

【００１３】

【作用】かかる構成の本発明にあっては、爆轟により得
られた圧力は、収束されて高圧衝撃圧となって圧力室に
伝播され、圧力媒体を経て被加工部材に達する。被加工
部材はこの高圧衝撃圧を受けて突きとばされて、金型面
に沿って成形され、引き続き、凹部の刃状縁部にて打抜
きが行われる。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面にもとづき本発明の実施例を
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。本実施例装置は燃焼室１を有し、該燃焼室１は
下方に向け狭くなる逆円錐状をなし横断面における通路
断面積は上端部１Ａで最大で、下端部１Ｂにて最小とな
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に収束せられている。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。

【００１７】上記燃焼室１の下端部１Ｂは開口されてお
り、ここに圧力室１２が接続され、そしてその直下に衝
撃圧力を使用する加工成形装置１３が設けられている。
上記圧力室１２には圧力媒体としての液体又はゴム状の
弾性体が収容され、さらに被加工物たる板材Ｐと接する
面には粘塑性体１９が収容されているが、上記圧力媒体
の上端面は図のごとく上記燃焼室１の下端部１Ｂに直接
面していてもよいし、また、強靱かつ変形自在な膜体で
界面を形成していてもよい。

【００１８】上記加工装置１３の内部には、上面に三次
元成形用の成形面が形成されていると共に打抜き用の刃
状縁部をもつ凹部１６Ａを有する金型１６が交換可能に
収容され、打抜き用の凹部１６Ａは切り粉回収装置１８
に連通している。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加工
を受けるべき被加工部材としての板材等Ｐの周縁を保持
することもできる。上記加工装置１３には、上記金型１
６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が接続されている。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、高圧弾圧の
発生そしてこれを利用した成形及び打抜きの同時加工は
次のごとくなされる。

【００２０】先ず、加工を受けるべき板材Ｐを金型１
６上にセットする。

【００２１】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。

【００２２】しかる後、圧力室１２内に液体又は弾性
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、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。

【００２３】かかる設定の完了後、着火装置６によっ
てそれらの点火栓５を同時に作動させる。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１
Ａに達する。

【００２４】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。

【００２５】上記燃焼室１の下端部１Ｂの開口部に
は、圧力室１２内の圧力媒体の上端面が臨んでいるた
め、上記高圧は圧力媒体へと伝播され、膜体を介して又
は直接に板材Ｐを加工装置の成形・打抜き金型１６に対
して等圧で圧して成形すると同時に、打抜きのための凹
部１６Ａの刃状縁部にて打抜き加工が行われる。

【００２６】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、
次々と製品の成形を行うことができる。

【００２７】なお、切り粉は切り粉回収装置１８によ
り外部に吸引排出される。

【００２８】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符してその説明は省略
する。

【００２９】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ってその断
面積が減ずる形になっている。

【００３０】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
高圧は圧力室１２内の圧力媒体に伝播され、加工装置１
３にて板材Ｐを金型１６に圧して成形する同時にその凹
部１６Ａの刃状縁部にて打抜き加工が行われる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上のごとく、爆轟による高衝
撃圧力により成形と打抜き加工を同時に行うようにした
ので、その方法にあっては、加工に要する時間が大幅に
短縮されると共に装置にあっては、必要エネルギーの低
減化を図れ、かつ装置の簡単化が図れる。

【００３２】また、本発明はその方法にあって、従来の
方法に比して、安価、かつバリの生成の少ない成形・穴
打抜き同時加工が行え、これに伴って、被加工部材の再
セットによる加工精度の低下が回避できると共に、衝撃
圧力のレベルは、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、被加工部材の寸法
や形状あるいは穴の性状に応じた適当な加工条件の設定
が容易に行えるという効果をも得る。

【００３３】さらに、本発明装置によれば、従来の弾丸
打込み式、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、また、膜体を介して被
加工物に圧力波を伝達させる方式を採用すれば被加工物
などのハンドリングが容易となり、連続的に加工を行う
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
をも得る。

【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】第二実施例装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 １Ａ 一端部 １Ｂ 他端部 ２ 誘導路 ４ 着火室 ５ 点火栓 １２ 圧力室 １３ 加工室 １６ 金型

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内で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
   体を介して液体または弾性体から成る圧力媒体に伝達し
   て液圧または弾圧に変換し、該液圧または弾圧により膜
   体を介しもしくは直接に、被加工部材を金型に圧して成
   形及び打抜きを同時に行うこととする爆轟による成形及
   び打抜き同時加工方法。
2. 【請求項２】 一端部から他端部に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
   小通路断面積部たる他端部の開口に接続されかつ内部に
   圧力媒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、該加工室には膜体を介してもしくは直接圧
   力を受ける被加工部材を支持する金型が収容されてい
   て、該金型表面に打抜き用の刃状縁部をもつ凹部が形成
   されていることとする爆轟による成形及び打抜き同時加
   工装置。