JPH0825080B2 - 加熱加圧成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加熱加圧成形装置に関するものである。

［従来の技術］ チタン合金のような難加工材を成形する装置として
は、例えば複動プレスを用いるもの、或いはガス圧力を
用いるものがある。

複動プレスを用いて成形する装置の従来例は、第10図及
び第11図に示されている。該装置では、油圧プレスに、
上部金型ａ及び下部金型ｂ並にしわ抑え用摺動金型ｃ及
び各金型a,b,cの加熱ヒータｄを設けてダイセットを構
成し、所定温度に昇温後、上部金型ａとしわ抑え用摺動
金型ｃの間に板材ｅを所定のしわ抑え力で挾持させ、下
部金型ｂの形状に倣って加圧成形を行っている。又加圧
成形の際には、加圧力制御のために、油圧プレスの圧力
制御仕事又は、レリーフ弁からの吐出仕事が必要であ
る。なお、第10図および第11図中ｆは断熱材である。

ガス圧力を用いて成形する装置の従来例は第12図に示
されている。該装置では上下部金型g,h間に板材ｉを挾
み込み、ボルトｊにより上下部金型g,hを締結し、対で
締結された上下部金型g,hを真空加熱炉内にセットし、
上部金型の空間ｏの大気を真空排気穴ｎから排気し真空
にすると共に下部金型ｈのガス供給口ｋにガス供給管を
接続し下部金型の空間ｌの大気もガス供給管を通して真
空排気し真空にして、真空加熱炉内で所定温度に昇温さ
せ、しかる後ガス供給管から下部金型ｈと板材ｉとによ
り形成される空間ｌに圧力制御されたアルゴンガス等を
供給し、ガス圧力と真空圧により板材ｉを上部金型ｇの
凹形状ｍに倣わせ加圧成形を行っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の装置のうち、複動プレスによる
成形装置では、各金型a,b,cの部分に設けた加熱ヒータ
ｄによって各金型a,b,cを加熱しているため、各金型a,
b,cの温度むらを無くすのが困難であり、加えて、加熱
ヒータｄの配置上金型a,b,cの構造が複雑化すると共に
大型化する傾向があり、又加圧成形時の圧力制御仕事又
はレリーフ弁からの吐出仕事により動力が浪費されると
いう問題がある。

ガス圧力による成形装置では、成形のたびに上下部金
型g,hの解体、組立が必要となるため、成形準備に時間
が掛かると共に作業が断続的になって生産能率が悪く、
又成形のたびに上下部金型g,hの加熱冷却が必要である
ため、加熱仕事及び冷却仕事が増加し、エネルギーが浪
費されるという問題がある。

本発明は上述の実情に鑑み、各金型を小型化して加熱
時の温度むらをなくすようにすると共に加圧成形時の圧
力制御仕事又はレリーフ弁からの吐出仕事を不要にし、
成形のたびに上下部金型の解体、組立を行う必要がない
ようにし、しかも成形準備を短時間に行うことができる
ようにすることにより生産能率を高め、成形のたびに金
型の加熱冷却を行わなくてすむようにすることを目的と
してなしたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ベッド上に取付けられた下部加熱炉と、昇
降可能なクラウンに対し相対的に昇降し得るよう吊下げ
られ前記下部加熱炉と接して密閉状の炉を形成し得るよ
うにした上部加熱炉と、前記ベッドに取付けられた下部
加圧ラムに支持され且つ前記下部加熱炉内に位置する下
部金型と前記クラウンに取付けられた上部加圧ラムに支
持され且つ前記上部加熱炉内に位置する上部金型と、前
記クラウンに対し摺動自在に貫通し上端側に荷重検出器
が固着された、クラウンを昇降させるための昇降ジャッ
キ軸と、前記荷重検出器とクラウンとの間に介在しクラ
ウンを下方へ付勢するばねを設けた構成を備えている。
又下部金型近傍には、しわ抑え用金型を設ける構成とす
ることができ、或いは、上下部金型のうち一方の金型を
凹形上に形成し、上下部金型間に挾持された板材と他方
の金型間に成形用のガスを供給するガス供給手段を設け
た構成とすることができる。

［作用］ 本発明では、下部金型に板材が載置されると、昇降ジ
ャッキ軸の下降によりクラウンが下降し、又クラウンが
下降すると同時に上部加熱炉もクラウンに対して相対的
な位置が変化するよう下降する。このため、上部金型と
下部金型により板材が挟持される前に上部加熱炉が下部
加熱炉に対して接触し、密閉状の炉が形成され、又密閉
状の炉が形成された炉内を加熱し、炉内が所定温度にな
ったら更に昇降ジャッキ軸によりクラウンが下降し、上
下部金型により加圧成形系が行われる。

しわ抑え金型を設けた場合には、成形時にはしわ抑え
金型は板材を抑えた状態で上部金型と同期して下降し、
加圧成形が行われる。成形された製品にはしわの発生が
ない。

ガスを供給して加圧成形する場合には、板材は金型の
凹形状に倣った形状に加圧成形される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明す
る。

第１図〜第７図は本発明の一実施例で、複動金型式の
装置である。

支柱１を介して固定、支持されたベッド２上部には、
内部に断熱材３を備えた下部加熱炉４が配設され、断熱
材３の内側には加熱ヒータ５が取付けられている。

ベッド２上には、竪型の下部加圧ラム６が固着され、
下部加圧ラム６の下部加熱炉４内上端には、下部金型取
付板７を介して、上部平坦面と側部垂直面を備えた下部
金型８が着脱可能に取付けられている。

ベッド２下面には竪型のしわ抑え用シリンダ９が配設
され、しわ抑え用シリンダ９のピストンロッド10上端に
は、ベッド２に設けた円筒状のガイド部材12に対し上下
に摺動し得るようにしたしわ抑え用ロッド11が連結さ
れ、該しわ抑え用ロッド11は下部加熱炉４内へ延びてそ
の上端にしわ抑え用ロッド13が連結され該しわ抑え用ロ
ッド13の上端は、下部金型８外周の側部垂直面に対し上
下へ摺動し得るよう嵌合した断面コの字状のしわ抑え用
摺動金型14の下部フランジに連結されている。

下部加熱炉４側面には、排気ダクト15が接続され、該
排気ダクト15には真空ポンプ16が接続されている。ベッ
ド２上面四隅には、支柱状のガイドフレーム17が立設さ
れ、ガイドフレーム17上端には、隣り合うガイドフレー
ム17を接続するよう横粱18が取付けられている。

下部加熱炉４の上方には、クラウン19が配設され、該
クラウン19はその四隅に固着した水平断面Ｌ形のガイド
部材20及びガイドシュー21を介して前記ガイドフレーム
17に固着したガイドレール39に沿い昇降可能に嵌合され
ている。又ガイド部材20には、先端がガイドシュー21に
当接した押しボルト40を回すことにより、クラウン19の
水平方向及び上下部加圧ラム43,6の通り芯位置を調整し
得るようにし、位置調整後ガイドシュー21と押しボルト
40を固定するためのボルト41が取付けられ、上下部金型
の通り芯を合せ得るようになっている。

クラウン19の両側部には、ガイドブッシュ22が嵌合さ
れ、該ガイドブッシュ22には、段部23aがクラウン19を
支持し得るようにした昇降ジャッキ軸23が上下へ摺動自
在に嵌合され昇降ジャッキ軸23上端のクラウン19上方突
出部には円筒状のガイド部材24が固着され、ガイド部材
24上面フランジには昇降ジャッキ軸23に嵌合されたロー
ドセル等の荷重検出器25が載置されてナット26により昇
降ジャッキ軸23に固定され、ガイド部材24の上部フラン
ジとクラウン19上面の載置したばね座27との間には、皿
ばね28が配設され、該皿ばね28によりクラウン19を下方
へ付勢し得るようになっている。

昇降ジャッキ軸23の下端は昇降ジャッキ29の昇降ジャ
ッキ軸30に連結され、昇降ジャッキ29はベベルギアボッ
クス31,32を介して電動機33に接続されている。

クラウン19には４本の竪型の流体圧シリンダ34の上端
が枢着されると共に該流体圧シリンダ34のピストンロッ
ド35下端には、内部に断熱材36を備えた上部加熱炉37が
吊下げられ、断熱材36内側には加熱ヒータ38が取付けら
れている。又上部加熱炉37には、水平断面形状がＬ型の
ガイド部材42が固着され、該ガイド部材42はクラウン19
に固着したガイド部材20の角度に接触し、上部加熱炉37
が円滑に昇降し得るようになっている。

クラウン19の中央部には、竪型の上部加圧ラム43が固
着され、上部加圧ラム43の上部加熱炉37内下端には、上
部金型取付板44を介して上部金型45が取付けられてい
る。上部金型45は下部金型８外周に嵌合し下部金型８と
協働して板材46の加圧成形を行い得るよう凹形状に形成
されている。成形開始前は、クラウン19は昇降ジャッキ
29により上限位置に上昇していると共に流体圧シリンダ
34のピストンロッド35も最上方に位置している。このた
め、上部加圧ラム43及び上部加熱炉37も上限位置に停止
しており、上部加熱炉37と下部加熱炉４の間及び上部金
型45と下部金型８の間には、第６図の右半分に示すよう
に所要の間隔があいている。又しわ抑え用シリンダ９に
よりしわ抑え用ロッド11,13を介してしわ抑え用摺動金
型14は、その上面が下部金型８の上面と一致する位置ま
で上昇している。

成形を行う場合には、適宜の手段で板材46を上部加熱
炉37と下部加熱炉４の間を通して下部金型８及びしわ抑
え用金型14の上面に載置させ、電動機33を起動してベベ
ルギアボックス32,31を介し昇降ジャッキ29を駆動す
る。これにより昇降ジャッキ軸30,23が下降し始め、ク
ラウン19も下降を開始する。この場合、クラウン19は第
７図に示すように昇降ジャッキ軸23の段部23aに支持さ
れた状態で下降する。

電動機33の起動と同時に流体圧シリンダ34を作動させ
てピストンロッド35を突出させ、上部加熱炉37を下降さ
せる。而して、上下部金型45,8間に板材46が挾持される
前に上部加熱炉37の下面は下部加熱炉４の上面に当接し
て上部加熱炉37と下部加熱炉４は密閉される。又上下部
加熱炉37,4が密閉されたら電動機33を停止させて昇降ジ
ャッキ軸30,23の下降を停止させると共に真空ポンプ16
を駆動して上下部加熱炉37,4内を真空排気し、加熱ヒー
タ38,5により上下部加熱炉37,4内の加熱を開始する。

上下部加熱炉37,4内の真空度、炉内温度が所定の状態
になったことが各センサーで検知されると、再び電動機
33が駆動されて昇降ジャッキ29が駆動され、昇降ジャッ
キ軸30,23が下降し、クラウン19が下降する。このた
め、上部金型45も下降して板材46の縁部はしわ抑え用摺
動金型14と上部金型45により挾持される。更に昇降ジャ
ッキ軸30,23によりクラウン19を介し上部金型45を下降
させると、上部金型45の下降速度に同期してしわ抑え用
摺動金型14は下降し、しわ抑え用シリンダ９は板材46の
挾持力を維持しつつ押下げられ上下部金型45,8により板
材46の加圧成形が行われる。

加圧成形時には皿ばね28が昇降ジャッキ軸23、荷重検
出器25、ガイド部材24を介して圧縮されることにより上
部金型45の板材46に対する加圧力が発生し、該加圧力は
荷重検出器25により検出される。而して、荷重検出器25
で検出された加圧力が所定の値になれば、加圧成形は終
了する。

上下部加熱炉37,4が閉じた状態でクラウン19が下降す
る際には、上部加熱炉37は下降できないが、流体圧シリ
ンダ34内のロッド側チェンバ及びヘッド側チェンバは何
れも大気圧になっているため、流体圧シリンダ34の本体
がピストンロッド35に対し下降し、従ってクラウン19の
下降には何等支障はない。

板材46が所定形状に成形されたら、真空ポンプ16を停
止させると共に上下部加熱炉37,4内を適宜の手段により
大気雰囲気に戻し、流体圧シリンダ34のピストンロッド
35を引っ込めて上部加熱炉37を上昇させ、同時に電動機
33を駆動し、昇降ジャッキ軸30,23を介してクラウン19
を上昇させる。この時、しわ抑え用摺動金型14は上部金
型45の上昇温度に同期して上昇し下部金型８から製品を
外す。而して、上部加熱炉37及び上部金型45が所定位置
まで上昇し、上下部加熱炉37,4間及び上下部金型45,8間
に所定の隙間ができたら、しわ抑え用摺動金型14の上の
製品を、適宜の手段で炉外へ取出し、各金型を解体した
り強制的に冷却することなく次の板材46を下部金型８及
びしわ抑え用摺動金型14上にセットし、再び上述の手順
で加圧成形を繰返す。

第８図は本発明の他の実施例で、前記実施例では複動
金型を使用しているのに対し本実施例ではガスにより成
形するようにしている。このため、本実施例では金型部
分の構成は前記実施例のものとは異なるが、排気手段、
加熱手段、昇降手段、加圧手段等は前記実施例のものと
同じであり、同一部分には同一符号が付してある。

下部金型取付板７上には、スペーサ47が固着され、ス
ペーサ47上面には、下部金型48が取付けられている。下
部金型48の上面は、成形すべき板材46を載置し位置決め
し得るようになっており、板材46と下部金型48との間に
形成された空間49にガス供給管50からのガスを供給し得
るよう、下部金型48にはガス供給口51が穿設されてい
る。

上部金型取付板44の下端にはスペーサ52が固着され、
スペーサ52の下面には、上部金型53が取付けられてい
る。上部金型53は球状にへこんだ空間54を有すると共に
下部突出部55により下部金型48と協働して板材46を挾持
し得るようになっている。

成形を行う場合には、板材46を適宜の手段で上部加熱
炉37と下部加熱炉４の間を通して下部金型48上に載置し
て位置決めし、前述の実施例で示すように電動機33を駆
動することにより昇降ジャッキ軸30,23を介しクラウン1
9を下降させ、又同時に流体圧シリンダ34により上部加
熱炉37を下降させる。クラウン19を下降させると、上部
金型53と下部金型48によって板材46が挾持される前に、
上部加熱炉37下端が下部加熱炉４上端に接触し、上下部
加熱炉37,4は密閉される。

上下部加熱炉37,4が密閉されたら、炉内を真空ポンプ
により排気して真空にすると共に加熱ヒータ38,5により
加熱する。この時上部金型45の空間54とガス供給管50を
通して下部金型48の空間49も真空にする。更に昇降ジャ
ッキ軸によりクラウン19を下降させて上部加熱ラム43を
下降させ、上部金型53の下部突出部55と下部金型48によ
り板材46の周囲を挾持する。板材46を挾持する力は、板
材46が上下部金型53,48により挾持されクラウン19が下
降しない状態になった後も前記実施例の昇降ジャッキ軸
30,23を更に下降させ、第７図に示す皿ばね28を所定量
撓ませることにより発生させる。

上述のように、成形のための準備が終了し、炉内の真
空度、温度、板材46を抑える力が所定の状態に達したこ
とが各センサーにより検知されると、予め設定しておい
たプログラムに従い、アルゴンガス等が、ガス供給管5
0、ガス供給口51を介して板材46と下部金型48により形
成されている空間49に供給され成形が開始される。

空間49にガスが供給されると、板材46は上方へ膨張を
開始されるが、ガスの圧力は時間と共に刻々制御され、
板材46は加圧されて半円球状に成形される。

板材46が所定形状に成形されたら、真空ポンプを停止
させ、上下部加熱炉37,4内を適宜の手段により大気雰囲
気に戻し、流体圧シリンダ34により上部加熱炉37を上昇
させ、同時にクラウン19及び上部金型53を上昇させ、し
かる後下部金型48に載っている製品を取出し、各金型を
解体したり強制的に冷却することなく、次の板材46を下
部金型48にセットして再び上述の加圧成形を繰返す。

第９図は、前記２つの実施例におけるクラウン昇降用
の昇降ジャッキを駆動する電動機を親子モータにしたも
のである。図中56は低速用の減速機付電動機、62は電磁
クラッチ、63は電磁ブレーキである。而して、昇降ジャ
ッキ軸29延いてはクラウン19を高速で昇降させる場合
は、電磁クラッチ62を切り、ブレーキ63を解放して電動
機33を駆動し、クラウン19が下限若しくは上限近傍の所
定の位置に達したら電動機33を停止し、電磁クラッチ62
を接続してから減速機付電動機56を駆動し低速でクラウ
ン19を昇降させる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え
得ることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明の加熱加圧成形装置によれば、下記のごとき種
々の優れた効果を奏し得る。

（ｉ）各金型は炉内で加熱装置により加熱されるため温
度むらがなくなり、均一な加熱が可能となる。

（ii）加熱装置は炉側にのみ配置され金型の中には配置
されていないため、金型は構造が簡単で小型化できる。

（iii）加圧成形時の加圧力はばねによって与えられる
ため、加圧力を発生させる場合に動力の浪費がなく又金
型は成形後製品を取出すたびに強制的に冷却する必要が
ない。従って省エネルギーに貢献できる。

（iv）成形後製品を取出すたびに金型の組立、解体を行
う必要がないため、成形準備時間が短縮され、作業が連
続的になって生産能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱加圧成形装置の一実施例で、左半
分は上部加熱炉が下降した状態の、又右半分は上部加熱
炉が上昇した状態の説明図、第２図は第１図のII−II方
向矢視図で左半分は上部加熱炉が下降した状態の、又右
半分は上部加熱炉が上昇した状態の説明図、第３図は第
１図のIII−III方向矢視図、第４図は第２図のIV−IV方
向矢視図、第５図は第２図のＶ−Ｖ方向矢視図の拡大
図、第６図は第５図のVI−VI方向矢視図で、左半分は上
部加熱炉が下降した状態の、又右半分は上部加熱炉が上
昇した状態の説明図、第７図は第１図のVII部拡大図、
第８図は本発明の加熱加圧成形装置の他の実施例で、左
半分は上部加熱炉が下降した状態の、又右半分は上部加
熱炉が上昇した状態の説明図、第９図は本発明の加熱加
圧成形装置において、クラウンを昇降させる駆動機構の
他の例の説明図、第10図は従来の加熱加圧成形装置の一
例の説明図、第11図は第10図の平面図、第12図は従来の
加熱加圧成形装置の他の例の説明図である。 図中４は下部加熱炉、６は下部加圧ラム、８は下部金
型、14はしわ抑え用摺動金型、19はクラウン、23は昇降
ジャッキ軸、25は荷重検出器、28は皿ばね、29は昇降ジ
ャッキ、30は昇降ジャッキ軸、37は上部加熱炉、45は上
部金型、48は下部金型、53は上部金型を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベッド上に取付けられた下部加熱炉と、昇
   降可能なクラウンに対し相対的に昇降し得るよう吊下げ
   られ前記下部加熱炉と接して密閉状の炉を形成し得るよ
   うにした上部加熱炉と、前記ベッドに取付けられた下部
   加圧ラムに支持され且つ前記下部加熱炉内に位置する下
   部金型と、前記クラウンに取付けられた上部加圧ラムに
   支持され且つ前記上部加熱炉内に位置する上部金型と、
   前記クラウンに対し摺動自在に貫通し上端側に荷重検出
   器が固着された、クラウンを昇降させるための昇降ジャ
   ッキ軸と、前記荷重検出器とクラウンとの間に介在しク
   ラウンを下方へ付勢するばねを設けたことを特徴とする
   加熱加圧成形装置。
2. 【請求項２】昇降可能なしわ抑え用金型を下部金型近傍
   に設けたことを特徴とする請求項１）に記載の加熱加圧
   成形装置。
3. 【請求項３】上下部金型のうち一方の金型を凹形状に形
   成し、上下部金型間に挾持された板材と他方の金型間に
   成形用のガスを供給するガス供給手段を設けたことを特
   徴とする請求項１）に記載の加熱加圧成形装置。