DE112017001285T5

DE112017001285T5 - Form, Formvorrichtung und Kühlverfahren für ein Werkstück

Info

Publication number: DE112017001285T5
Application number: DE112017001285.6T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Seki; Nobuyuki Naito; Yoichi Jinza; Hiroshi Fukuchi; Kazuo Hikida; Ken Takata; Naruhiko Nomura
Original assignee: Aisin AW Industries Co Ltd
Current assignee: Aisin Fukui Corp Echizen Shi Jp
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2037-04-19
Also published as: US11104971B2; JP2017196624A; US20210222264A1; KR20180136506A; JP6633445B2; CN109195723B; US20190100816A1; CN109195723A; DE112017001285B4; US11499202B2; WO2017188056A1

Abstract

In einer Form weist mindestens eine von einer unteren Form und einer oberen Form einen Kühlmittelzufuhrkanal auf, durch den ein flüssiges Kühlmittel einem Innenraum einer Vertiefung zugeführt wird, und die Form weist einen Luftaustrittskanal auf, durch den Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben ausgelassen wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Form, die ein heißes Werkstück abschreckt, während dasselbe gepresst oder eingespannt wird, eine Formvorrichtung mit der Form und ein Kühlverfahren für ein Werkstück, bei dem die Form verwendet wird.
Technischer Hintergrund
Im Allgemeinen ist eine Form, die ein heißes Werkstück abschreckt, während dasselbe gepresst wird, bekannt. Solch eine Form ist beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2005-169394 offenbart.
Das offengelegte japanische Patent Nr. 2005-169394 offenbart eine Warmpressvorrichtung, die eine heiße Metallplatte pressformt. Bei dieser Warmpressvorrichtung ist ein Ausstoßloch, durch das ein Kühlmedium wie Wasser zu einer Formfläche einer Form ausgestoßen wird, in einer von einer oberen Form und einer unteren Form vorgesehen, und ein heißer geformter Artikel, der gepresst worden ist, wird in einem gepressten Zustand zwangsweise gekühlt, indem das Kühlmedium durch das Ausstoßloch ausgestoßen wird.
Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: offengelegtes japanisches Patent Nr. 2005-169394
Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Bei der in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2005-169394 offenbarten Warmpressvorrichtung wird jedoch, wenn das Kühlmedium in einem Raum, in dem der gepresste, geformte Artikel platziert ist, gespeichert wird, Luft nicht aus dem Raum, in dem der geformte Artikel platziert ist, ausgelassen, sondern bleibt darin zurück, so dass die Luft möglicherweise weiter in Kontakt mit dem geformten Artikel bleibt. In diesem Fall kühlt das Kühlmedium einen Abschnitt, der in Kontakt mit Luft ist, nicht ausreichend, und daher wird es schwierig, den geformten Artikel gleichmäßig zu kühlen. Wenn der heiße, geformte Artikel (das Werkstück) nicht gleichmäßig gekühlt wird, tritt bei dem geformten Artikel (Werkstück) ein Härteunterschied oder dergleichen auf.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das zuvor erwähnte Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Form, die dazu in der Lage ist, ein Werkstück gleichmäßig zu kühlen, wenn das heiße Werkstück gekühlt wird, während dasselbe gepresst oder eingespannt wird, eine Formvorrichtung mit der Form und ein Kühlverfahren für ein Werkstück, bei dem die Form verwendet wird, bereitzustellen.
Mittel zur Lösung des Problems
Zur Lösung der zuvor erwähnten Aufgabe kühlt eine Form gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein heißes Werkstück, während das Werkstück gepresst oder eingespannt wird, und weist eine untere Form, in der eine Vertiefung, die ein flüssiges Kühlmittel speichert, das das Werkstück kühlt, auf einer Formfläche vorgesehen ist und eine Gesamtheit des Werkstücks in einem Innenraum der Vertiefung platziert wird, und eine obere Form, in der ein Vorsprung, der der Vertiefung der unteren Form entspricht, auf einer Formfläche vorgesehen ist, auf. Mindestens eine von der unteren Form und der oberen Form weist einen Kühlmittelzufuhrkanal auf, durch den das flüssige Kühlmittel dem Innenraum der Vertiefung zugeführt wird, und die Form weist einen Luftaustrittskanal auf, durch den Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben ausgelassen wird. Bei der vorliegenden Erfindung sind die „Formflächen“ Flächen, die einander in der oberen Form und der unteren Form gegenüberliegen und in Kontakt mit dem Werkstück gepresst oder gehalten werden.
Bei der Form gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der oben beschrieben wurde, wird die Gesamtheit des Werkstücks in dem Innenraum der Vertiefung der unteren Form platziert, und der Kühlmittelzufuhrkanal, durch den das flüssige Kühlmittel dem Innenraum der Vertiefung zugeführt wird, ist in mindestens einer von der unteren Form und der oberen Form vorgesehen. Somit kann die Gesamtheit des Werkstücks zuverlässig in das flüssige Kühlmittel getaucht werden, und ein Kontakt der Luft mit dem Werkstück kann signifikant verringert oder verhindert werden. Darüber hinaus ist der Luftaustrittskanal, durch den die Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben ausgelassen wird, derart in der Form vorgesehen, dass die Vertiefung mit dem Innenraum, in dem die Gesamtheit des Werkstücks in einem gepressten oder eingespannten Zustand platziert ist, mit dem flüssigen Kühlmittel gefüllt ist, und daher kann die Luft in dem Innenraum der Vertiefung durch den Luftaustrittskanal nach oben ausgelassen werden. Somit wird die Zufuhr des flüssigen Kühlmittels zu einer Fläche des Werkstücks im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Luft in dem Innenraum der Vertiefung bleibt, nicht behindert. Demzufolge kann das Werkstück gleichmäßig gekühlt werden, wenn das heiße Werkstück in dem gepressten oder eingespannten Zustand gekühlt wird.
Eine Formvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Form gemäß dem ersten Aspekt, eine Pumpe, die das flüssige Kühlmittel dem Kühlmittelzufuhrkanal der Form zuführt, und eine Steuerung, die die Pumpe zum Zuführen des flüssigen Kühlmittels steuert, auf.
Die Formvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Form gemäß dem ersten Aspekt auf, so dass wie bei dem ersten Aspekt das Werkstück gleichmäßig gekühlt werden kann, wenn das heiße Werkstück in einem gepressten oder eingespannten Zustand gekühlt wird. Darüber hinaus wird eine Zufuhr von flüssigem Kühlmittel durch die Steuerung derart gesteuert, dass der Strom von flüssigem Kühlmittel in der Vertiefung eingestellt werden kann, während die Luft in dem Innenraum der Vertiefung durch den Luftaustrittskanal nach oben ausgelassen wird. Somit kann das Werkstück zuverlässig mittels des flüssigen Kühlmittels gekühlt werden.
Ein Kühlverfahren für ein Werkstück gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet Platzieren einer Gesamtheit des Werkstücks in einem Innenraum einer Vertiefung, die auf einer Formfläche einer unteren Form vorgesehen ist, Pressen oder Einspannen des Werkstücks durch eine Form, die die untere Form und eine obere Form aufweist, in der ein Vorsprung, der der Vertiefung der unteren Form entspricht, auf einer Formfläche vorgesehen ist, Zuführen eines flüssigen Kühlmittels zu dem Innenraum der Vertiefung durch einen Kühlmittelzufuhrkanal, der in mindestens einer von der unteren Form und der oberen Form vorgesehen ist, durch eine Pumpe und Auslassen von Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben durch einen Luftaustrittskanal und Kühlen des Werkstücks durch Eintauchen der Gesamtheit des heißen Werkstücks in das flüssige Kühlmittel, das die Vertiefung füllt. Es sei bemerkt, dass die Reihenfolge eines Schritts zum „Platzieren der Gesamtheit des Werkstücks in dem Innenraum der Vertiefung, die auf der Formfläche der unteren Form vorgesehen ist“, eines Schritts zum „Pressen oder Einspannen des Werkstücks durch die Form, die die untere Form und die obere Form aufweist, in der der Vorsprung, der der Vertiefung der unteren Form entspricht, auf der Formfläche vorgesehen ist“ und eines Schritts zum „Zuführen des flüssigen Kühlmittels zu dem Innenraum der Vertiefung durch den Kühlmittelzufuhrkanal, der in mindestens einer von der unteren Form und der oberen Form vorgesehen ist, durch die Pumpe und Auslassen der Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben durch den Luftaustrittskanal“ nicht auf die oben beschriebene Reihenfolge beschränkt ist. Ferner kann die Form in dem Schritt zum „Pressen oder Einspannen des Werkstücks durch die Form“ einen Abschnitt, der nicht verformt werden muss, oder einen Abschnitt, der nicht eingespannt werden muss, nicht pressen oder einspannen. Das heißt, es ist nicht notwendig, dass die Form die Gesamtheit des Werkstücks presst oder einspannt, und die Form kann lediglich einen Abschnitt des Werkstücks pressen oder einspannen.
Bei dem Kühlverfahren für das Werkstück gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das flüssige Kühlmittel dem Innenraum der Vertiefung von der Pumpe durch den Kühlmittelzufuhrkanal zugeführt, der in mindestens einer von der unteren Form und der oberen Form vorgesehen ist, die Luft in dem Innenraum der Vertiefung wird durch den Luftaustrittskanal nach oben ausgelassen, und das Werkstück wird durch Eintauchen der Gesamtheit des heißen Werkstücks in das flüssige Kühlmittel, das die Vertiefung füllt, gekühlt. Somit kann das Werkstück wie bei dem ersten Aspekt gleichmäßig gekühlt werden, wenn das heiße Werkstück in einem gepressten oder eingespannten Zustand gekühlt wird. Darüber hinaus wird das flüssige Kühlmittel dem Innenraum der Vertiefung durch die Pumpe derart zugeführt, dass die Luft in dem Innenraum ausgelassen werden kann, und die Strömungsrate des flüssigen Kühlmittels kann gesteuert werden. Somit kann das Werkstück effektiver gekühlt werden.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können, wie oben beschrieben, die Form, die dazu in der Lage ist, das Werkstück gleichmäßig zu kühlen, wenn das heiße Werkstück gekühlt wird, während dasselbe gepresst oder eingespannt wird, die Formvorrichtung mit der Form und das Kühlverfahren für das Werkstück, bei dem die Form verwendet wird, bereitgestellt werden.
Figurenliste

[1] Eine perspektivische Ansicht einer Formvorrichtung (Form) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2] Ein Blockdiagramm der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[3] Eine Draufsicht auf eine untere Form der Form gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[4] Eine Schnittansicht entlang der Linie 600-600 in 3.
[5] Eine Schnittansicht entlang der Linie 610-610 in 3.
[6] Eine Draufsicht auf eine obere Form der Form gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[7] Eine Schnittansicht entlang der Linie 620-620 in 6.
[8] Eine Schnittansicht entlang der Linie 630-630 in 6.
[9] Eine vergrößerte Draufsicht, die die Zustände einer Bodenfläche und einer vorstehenden Fläche der Form gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[10] Eine Schnittansicht entlang der Linie 640-640 in 9.
[11] Eine Schnittansicht, die den Zustand der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor einem Pressen oder Einspannen eines Werkstücks im Rahmen eines Kühlverfahrens für das Werkstück zeigt.
[12] Eine Schnittansicht, die ein Kühlen des Werkstücks in einem gepressten oder eingespannten Zustand im Rahmen des Kühlverfahrens für das Werkstück bei der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[13] Eine vergrößerte Schnittansicht, die das Kühlverfahren für das Werkstück bei der Formvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[14] Eine Draufsicht auf eine untere Form einer Form gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[15] Eine Draufsicht auf eine obere Form der Form gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[16] Eine Schnittansicht der Form in Entsprechung zu der Linie 650-650 in 14 und 15.
[17] Eine Draufsicht auf eine untere Form einer Form gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[18] Eine Draufsicht auf eine obere Form der Form gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[19] Eine Schnittansicht der Form in Entsprechung zu der Linie 660-660 in 17 und 18.
[20] Eine Schnittansicht der Form gemäß der Linie 670-670 in 17 und 18.
[21] Eine Draufsicht auf eine untere Form einer Form gemäß einem modifizierten Beispiel für die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[22] Eine Schnittansicht einer Form gemäß einem modifizierten Beispiel für die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[23] Ein Blockdiagramm einer Formvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel der vorliegenden Erfindung.

Weisen zum Ausführen der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Die Struktur einer Formvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben.
(Struktur der Formvorrichtung)
Wie in 1 gezeigt, ist die Formvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform eine sogenannte Pressabschreckvorrichtung, die ein heißes Werkstück W rasch kühlt und abschreckt, indem Wasser in direkten Kontakt mit dem Werkstück W gebracht wird, während das Werkstück W von zwei Seiten umgeben ist. Das Wasser ist ein Beispiel für ein „flüssiges Kühlmittel“ in den Ansprüchen.
Das Werkstück W ist ein rechtwinkliges, plattenförmiges Bauteil, das in einer Draufsicht in einer Richtung X verlängert ist und in eine vorbestimmte Form einer flachen Platte vorgeformt ist. Die Dicke des Werkstücks W in einer Oben-Unten-Richtung (Z-Richtung) ist t (siehe 5), die Länge des Werkstücks W in der Richtung X ist L1 (siehe 4), und die Länge des Werkstücks W in einer Richtung Y ist L2 (siehe 5).
Das Werkstück W besteht aus einer Stahlplatte, beispielsweise einer mit Al beschichteten Stahlplatte, einer mit Zn beschichteten Stahlplatte, einer hochfesten Stahlplatte oder gewöhnlichem Stahl. Das Werkstück W wird im Voraus durch Hochfrequenzheizen, Induktionsheizen, elektrisches Heizen, Heizen in einem Ofen oder gleichen auf eine Temperatur aufgeheizt, die höher als eine Martensitumwandlungstemperatur (eine niedrigste Temperatur, bei der eine martensitische Umwandlung auftreten kann) ist, so dass es in einem austenitisierten Zustand zu der Formvorrichtung 100 befördert wird.
Wie in 2 gezeigt, weist die Formvorrichtung 100 eine Form 1, eine Zufuhrpumpe 2, eine Saugpumpe 3, eine Steuerung 4 und einen Wassertank 5 auf. Die Zufuhrpumpe 2 weist eine Funktion zum Zuführen von Wasser aus dem Wassertank 5 zu der Form 1 auf. Die Saugpumpe 3 weist eine Funktion zum Erzeugen einer Saugkraft aufgrund eines Unterdrucks zum Sammeln des Wassers und (oder) von Luft aus der Form 1 und Rückführen des Wassers zu dem Wassertank 5 auf. Die Steuerung 4 steuert die Zufuhrpumpe 2 und die Saugpumpe 3 zum Zuführen des Wassers zu der Form 1 und Sammeln des Wassers aus der Form 1. Die Zufuhrpumpe 2 ist ein Beispiel für eine „Pumpe“ in den Ansprüchen.
Wie in 1 gezeigt, weist die Form 1 eine feste untere Form 10 und eine obere Form 20, die in der Oben-Unten-Richtung (Z-Richtung) beweglich ist, auf. Bei der Form 1 wird die obere Form 20 in einem Zustand, in dem das Werkstück W auf der unteren Form 10 platziert ist, so dass das Werkstück W zwischen der unteren Form 10 und der oberen Form 20 angeordnet ist, in Richtung der unteren Form 10 nach unten (in einer Richtung Z2) bewegt. Mehrere Zufuhrverbinder 30, die über Zufuhrschläuche 6 mit der Zufuhrpumpe 2 verbunden sind, und mehrere Sammelverbinder 40, die über Saugschläuche 7 mit der Saugpumpe 3 verbunden sind, sind mit der unteren Form 10 und der oberen Form 20 verbunden.
Gemäß der ersten Ausführungsform weist, wie in 3 bis 5 gezeigt, ein Abschnitt der unteren Form 10, der der oberen Form 20 gegenüberliegt, eine Vertiefung 11 auf, die von der oberen Fläche (einer Fläche, die sich am nächsten an der Seite Z1 befindet) 10a der unteren Form 10 nach unten vertieft ist. Die Vertiefung 11 ist, wie in der Draufsicht von oben (von der Seite Z1 aus) betrachtet, rechtwinklig ausgebildet. Wie in 5 gezeigt, ist eine Länge (die Tiefe D der Vertiefung 11) in der Oben-Unten-Richtung von der oberen Fläche 10a zu der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 größer als die Dicke t des Werkstücks W in der Oben-Unten-Richtung. Wie in 4 gezeigt, ist die Länge L3 der Vertiefung 11 in der Richtung X größer als die Länge L1 des Werkstücks W in der Richtung X, und wie in 5 gezeigt, ist die Länge L4 der Vertiefung 11 in der Richtung Y größer als die Länge L2 des Werkstücks W in der Richtung Y. Demzufolge kann, wie in 1 und 3 gezeigt, die Gesamtheit des Werkstücks W in einem Innenraum S der Vertiefung 11 platziert werden.
Wie in 3 bis 5 gezeigt, weist die untere Form 10 mehrere Wasserzufuhrkanäle 12, durch die Wasser zum Kühlen des Werkstücks W dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, und mehrere Sammelkanäle 13 der unteren Form, durch die das Wasser in dem Innenraum S der Vertiefung 11 gesammelt wird, auf.
Wie in 4 und 5 gezeigt, weisen die mehreren Wasserzufuhrkanäle 12 Öffnungen 12a, die in der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 vorgesehen sind, erste Zufuhrkanäle 12b, die sich jeweils von mehreren Öffnungen 12a nach unten erstrecken, und zweite Zufuhrkanäle 12c, die mit den ersten Zufuhrkanälen 12b verbunden sind und sich in einer horizontalen Richtung (einer Richtung entlang einer X-Y-Ebene) zu der Außenfläche 10b der unteren Form 10 erstrecken, auf. Auf ähnliche Weise weisen die mehreren Sammelkanäle 13 der unteren Form Öffnungen 13a, die in der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 vorgesehen sind, erste Sammelkanäle 13b der unteren Form, die sich jeweils von mehreren Öffnungen 13a nach unten erstrecken, und zweite Sammelkanäle 13c der unteren Form, die mit den ersten Sammelkanälen 13b der unteren Form verbunden sind und sich in der horizontalen Richtung zu der Außenfläche 10b der unteren Form 10 erstrecken, auf.
Wie in 3 gezeigt, sind die mehreren (fünf) Öffnungen 12a (Abschnitte, die in 1 und 3 durch schwarze Kreise angegeben sind) der Wasserzufuhrkanäle 12 in einer Region (Formfläche F1) der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11, in der das Werkstück W platziert wird, verteilt vorgesehen. Zusätzlich dazu sind die mehreren Öffnungen 12a im Wesentlichen im Zentrum in der Richtung Y ausgerichtet, und die mehreren (fünf) Öffnungen 12a sind in der Richtung X ausgerichtet. Auf der anderen Seite umgeben die mehreren (sechzehn) Öffnungen 13a (Abschnitte, die in 1 und 3 durch weiße Kreise angegeben sind) der Sammelkanäle 13 der unteren Form die Region der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11, in der das Werkstück W platziert wird. Das heißt, die Öffnungen 13a sind außerhalb der Öffnungen 12a in der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 vorgesehen. In 1 und 3 sind die Öffnungen 12a der Wasserzufuhrkanäle 12 als schwarze Kreise gezeigt, und die Öffnungen 13a der Sammelkanäle 13 der unteren Form sind zum besseren Verständnis als weiße Kreise gezeigt, tatsächlich sind jedoch die Öffnungen 12a und die Öffnungen 13a dieselben kreisförmigen Öffnungen. Im Folgenden gilt dies auch für 6, 14, 15, 17, 18 und 21.
Wie in 5 gezeigt, ist jeder der zweiten Zufuhrkanäle 12c mit einem der Zufuhrverbinder 30 auf der Außenfläche 10b der unteren Form 10 verbunden. Darüber hinaus ist jeder der zweiten Sammelkanäle 13c der unteren Form mit einem der Sammelverbinder 40 auf der Außenfläche 10b der unteren Form 10 verbunden. Somit wird Wasser durch die Zufuhrschläuche 6, die Zufuhrverbinder 30 und die Wasserzufuhrkanäle 12 ausgestoßen und dem Innenraum S der Vertiefung 11 der unteren Form 10 zugeführt. Darüber hinaus wird das Wasser in dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch die Sammelkanäle 13 der unteren Form, die Sammelverbinder 40 und die Saugschläuche 7 außerhalb der Form 1 gesammelt.
Wie in 3 bis 5 gezeigt, ist in der unteren Form 10 eine in Umfangsrichtung verlaufende Auslassnut 14, die den gesamten Umfang der Vertiefung 11 umgibt, außerhalb der Vertiefung 11 vorgesehen. Die Auslassnut 14 ist nach unten vertieft und weist eine Funktion zum vorübergehenden Speichern eines Teils des Wassers, das dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, auf. Eine Länge (die Tiefe der Auslassnut 14) in der Oben-Unten-Richtung (Z-Richtung) von der oberen Fläche 10a zu der Bodenfläche 14a der Auslassnut 14 ist kleiner als die Tiefe D der Vertiefung 11.
Die untere Form 10 weist mehrere Auslassnutsammelkanäle 15, durch die das Wasser von der Auslassnut 14 gesammelt wird, auf. Die mehreren Auslassnutsammelkanäle 15 weisen Öffnungen 15a, die in der Bodenfläche 14a der Auslassnut 14 vorgesehen sind, und erste Auslassnutsammelkanäle 15b, die sich jeweils von mehreren Öffnungen 15a nach unten erstrecken und mit den zweiten Sammelkanälen 13c der unteren Form der Sammelkanäle 13 der unteren Form verbunden sind, auf. Demzufolge wird ein Teil des Wassers, der dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, durch die Auslassnut 14 und die Auslassnutsammelkanäle 15 ausgelassen.
Ein rahmenartiges Dichtbauteil 16, das den gesamten Umfang der Auslassnut 14 umgibt, ist in der Nähe des äußeren Endes der unteren Form 10, das das Äußere der Auslassnut 14 bildet, angeordnet. Das Dichtbauteil 16 kommt in einem Zustand, in dem die untere Form 10 und die obere Form 20 das Werkstück W einspannen, in Kontakt mit der unteren Fläche 20a der oberen Form 20, so dass das Wasser nicht aus einem Raum zwischen der unteren Form 10 und der oberen Form 20, der den Innenraum S der Vertiefung 11 enthält, austritt.
Wie in 6 bis 8 gezeigt, ist ein Vorsprung 21, der von der unteren Fläche 20a der oberen Form 20 nach oben vorsteht, in einem Abschnitt der oberen Form 20, der der unteren Form 10 gegenüberliegt, vorgesehen. Der Vorsprung 21 ist in einer Draufsicht von oben rechtwinklig ausgebildet. Wie in 4 und 5 zeigt, ist die Länge L5 des Vorsprungs 21 in der Richtung X größer als die Länge L1 des Werkstücks W in der Richtung X und kleiner als die Länge L3 der Vertiefung 11 in der Richtung X. Die Länge L6 des Vorsprungs 21 in der Richtung Y ist größer als die Länge L2 des Werkstücks W in der Richtung Y und kleiner als die Länge L4 der Vertiefung 11 in der Richtung Y.
Wie in 6 bis 8 gezeigt, weist die obere Form 20 mehrere Wasserzufuhrkanäle 22, durch die das Wasser zum Kühlen des Werkstücks W dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, und mehrere Sammelkanäle 23 der oberen Form, durch die das Wasser und Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 gesammelt werden, auf. Die mehreren Wasserzufuhrkanäle 22 weisen Öffnungen 22a, die in einer vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 (der unteren Fläche des Vorsprungs 21) vorgesehen sind, erste Zufuhrkanäle 22b, die sich jeweils von mehreren Öffnungen 22a nach oben erstrecken, und zweite Zufuhrkanäle 22c, die mit den ersten Zufuhrkanälen 22b verbunden sind und sich in der horizontalen Richtung zu der Außenfläche 20b der oberen Form 20 erstrecken, auf. Auf ähnliche Weise weisen die mehreren Sammelkanäle 23 der oberen Form Öffnungen 23a, die in der vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 vorgesehen sind, erste Sammelkanäle 23b der oberen Form, die sich jeweils von mehreren Öffnungen 23a nach oben erstrecken, und zweite Sammelkanäle 23c der oberen Form, die mit den ersten Sammelkanälen 23b der oberen Form verbunden sind und sich in der horizontalen Richtung zu der Außenfläche 20b der oberen Form 20 erstrecken, auf. Die Sammelkanäle 23 der oberen Form, die ersten Sammelkanäle 23b der oberen Form und die zweiten Sammelkanäle 23c der oberen Form sind jeweils Beispiele für einen „Luftaustrittskanal“, einen „ersten Kanal der oberen Form“ und einen „zweiten Kanal der oberen Form“ in den Ansprüchen.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind die Sammelkanäle 23 der oberen Form über dem Werkstück W vorgesehen, und somit kann bei der Form 1 die Luft durch die Sammelkanäle 23 der oberen Form nach oben ausgelassen werden.
Wie in 6 gezeigt, sind die mehreren (fünf) Wasserzufuhrkanäle 22 (Abschnitte, die als schwarze Kreise dargestellt sind) in einer Region (Formfläche F2), in der das Werkstück W platziert wird, verteilt angeordnet, so dass sie den Wasserzufuhrkanälen 12 entsprechen. Zusätzlich dazu umgeben die mehreren (sechzehn) Öffnungen 23a (Abschnitte, die als weiße Kreise dargestellt sind) der Sammelkanäle 23 der oberen Form die Region, in der das Werkstück W platziert wird. Das heißt, die Öffnungen 23a sind weiter außen als die Öffnungen 22a vorgesehen.
Die obere Form 20 weist mehrere Sammelkanäle 24 der oberen Form, die den mehreren Auslassnutkanälen 15 entsprechen, auf. Die mehreren Sammelkanäle 24 der oberen Form weisen Öffnungen 24a, die in der unteren Fläche 20a der oberen Form 20 vorgesehen sind, und erste Sammelkanäle 24b, die sich jeweils von mehreren Öffnungen 24a nach oben erstrecken und mit den zweiten Sammelkanälen 23c der oberen Form der Sammelkanäle 23 der oberen Form verbunden sind, auf.
Die zweiten Zufuhrkanäle 22c und die zweiten Sammelkanäle 23c der oberen Form sind jeweils mit den Zufuhrverbindern 30 und den Sammelverbindern 40 auf der Außenfläche 20b der oberen Form 20 verbunden. Somit wird, ähnlich wie bei der unteren Form 10, bei der zweiten Form 20 Wasser durch die Zufuhrschläuche 6, die Zufuhrverbinder 30 und die Wasserzufuhrkanäle 22 ausgestoßen und dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt. Darüber hinaus wird Wasser und Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch die Sammelkanäle 23 der oberen Form, die Sammelverbinder 40 und die Saugschläuche 7 außerhalb der Form 1 gesammelt.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist, wie in 4 und 5 gezeigt, in Kanal 1c zwischen der Innenfläche 11b der Vertiefung 11 der unteren Form 10 und der Außenfläche 21b des Vorsprungs 21 der oberen Form 20 in einem Zustand, in dem die untere Form 10 und die obere Form 20 das Werkstück W umgeben und das Werkstück W pressen oder einspannen, vorgesehen. Der Kanal 1c ist in Umfangsrichtung über dem gesamten Vorsprung 21 vorgesehen, so dass er den Vorsprung 21 umgibt. Der Kanal 1c befindet sich über dem Werkstück W, und daher kann in der Form 1 die Luft durch den Kanal 1c nach oben ausgelassen werden. Der Kanal 1c ist ein Beispiel für einen „Luftaustrittskanal“ in den Ansprüchen.
Wie in 9 und 10 gezeigt, sind mehrere kleine Vorsprünge 1d bei vorbestimmten Intervallen auf im Wesentlichen der gesamten Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 und im Wesentlichen der gesamten vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 vorgesehen. In der Form 1 können Wasser und Luft zwischen den kleinen Vorsprüngen 1d strömen. Die Formfläche F1 der unteren Form 10, die das Werkstück W kontaktiert, wird durch die vorstehenden Flächen der mehreren kleinen Vorsprünge 1d, die auf der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 vorgesehen sind, festgelegt. Auf ähnliche Weise wird die Formfläche F2 der oberen Form 20, die das Werkstück W kontaktiert, durch vorstehende Flächen der mehreren kleinen Vorsprünge 1d, die auf der vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 vorgesehen sind, festgelegt.
(Kühlen des Werkstücks unter Verwendung der Formvorrichtung)
Ein Kühlverfahren für das Werkstück W unter Verwendung der Formvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 2 und 10 bis 13 beschrieben.
Zuerst wird das Werkstück W durch eine Heizvorrichtung (nicht gezeigt) auf eine Temperatur, die höher als die Martensitumwandlungstemperatur (oder die Bainitumwandlungstemperatur) ist, aufgeheizt, so dass es eine austenitische Struktur aufweist. Wie in 11 gezeigt, wird das heiße Werkstück W auf der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 der unteren Form 10 der Formvorrichtung 100 platziert. Somit ist das heiße Werkstück W in dem Innenraum S der Vertiefung 11 platziert. Zu diesem Zeitpunkt sind die mehreren kleinen Vorsprünge 1d (siehe 10) auf der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 derart vorgesehen, dass ein Kühlen des Werkstücks W aufgrund eines Kontakts zwischen dem Werkstück W und der unteren Form 10 signifikant verringert oder verhindert wird.
Danach wird die obere Form 20 nach unten bewegt, so dass, wie in 12 gezeigt, das Werkstück W zwischen der unteren Form 10 und der oberen Form 20 angeordnet ist. Dann wird die Bewegung der oberen Form 20 gestoppt, so dass das Werkstück W durch die oberen Form 20 leicht nach unten gedrückt wird oder die untere Form 10 und die obere Form 20 mit einem vorbestimmten kleinen Spalt zwischen denselben gehalten werden. Zu diesem Zeitpunkt sind ferner die mehreren kleinen Vorsprünge 1d auf der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 und der vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 derart vorgesehen, dass ein Kühlen des Werkstücks W aufgrund eines Kontakts zwischen dem Werkstück W und der unteren Form 10 und der oberen Form 20 signifikant verringert oder verhindert wird. Zu diesem Zeitpunkt dichtet das Dichtbauteil 16 zwischen der unteren Form 10 und der oberen Form 20. Unter der Steuerung der Steuerung 4 (siehe 2) wird der Form 1 durch die Zufuhrpumpe 2 Wasser zugeführt.
Somit wird das Wasser durch die Wasserzufuhrkanäle 12 der unteren Form 10 und die Wasserzufuhrkanäle 22 der oberen Form 20 zu dem Werkstück W ausgestoßen und dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich das Wasser und die Luft durch Strömungspfade, die zwischen den kleinen Vorsprüngen 1d zwischen dem Werkstück W und der unteren Form 10 und zwischen dem Werkstück W und der oberen Form 20 vorgesehen sind. Demzufolge wird, wie in 13 gezeigt, die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch das Wasser nach oben gedrückt, dessen Dichte größer als die der Luft ist, so dass sie sich in den Sammelkanälen 23 der oberen Form 20 und dem Kanal 1c nach oben bewegt. Demzufolge wird die Luft aus dem Innenraum S der Vertiefung 11 nach oben ausgelassen. Dann füllt das Wasser den Innenraum S der Vertiefung 11, und ein Teil davon geht durch den Kanal 1c und erreicht die Auslassnut 14.
Bei dem vorbestimmten Zeitpunkt wird die Saugpumpe 3 durch die Steuerung 4 angetrieben. Somit wird die Luft, die sich zu den Sammelkanälen 23 der oberen Form der oberen Form 20 bewegt hat, zusammen mit dem Wasser in der Saugpumpe 3 gesammelt. Die Luft, die sich zu dem Kanal 1c bewegt hat, wird durch die Auslassnutsammelkanäle 15 der unteren Form 10 und die Sammelkanäle 24 der oberen Form der oberen Form 20 zusammen mit dem Wasser in der Saugpumpe 3 gesammelt. In Abhängigkeit von dem Zeitpunkt des Antriebs der Saugpumpe 3 wird ein Teil der Luft durch die Sammelkanäle 13 der unteren Form der unteren Form 10 mit dem Wasser in der Saugpumpe 3 gesammelt. Dann wird die Luft aus dem Innenraum S der Vertiefung 11 ausgelassen, so dass der Innenraum S der Vertiefung 11 mit Wasser gefüllt wird. Der Raum zwischen der unteren Form 10 und der oberen Form 20, der durch das Dichtbauteil 16 umgeben ist, wird verschlossen, so dass ein Austritt von Wasser signifikant verringert oder verhindert wird, und somit kann ein gleichmäßiger Wasserstrom (ein laminarer Strom) durch geeignete Wasserzufuhrsteuerung und Wassersammelsteuerung der Steuerung 4 ohne Weiteres erzeugt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird ein Verbleiben der Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 signifikant verringert oder verhindert, und daher wird die Dichtleistung der Form 1 nicht funktional benötigt. Somit kann bei der Form 1 das Wasser etwas über das Dichtbauteil 16 hinaus nach außen austreten. Demzufolge können sowohl die komplizierte Dichtungsstruktur der Form 1 aufgrund einer strengen Dichtungsbefestigung und die erhöhten Kosten zum Bereitstellen der komplizierten Dichtungsstruktur der Form signifikant verringert oder verhindert werden.
Folglich wird in dem Innenraum S der Vertiefung 11 das Wasser einer Fläche des Werkstücks W, das durch die Form 1 gepresst oder eingespannt wird, zugeführt, ohne dass es durch die Luft behindert wird. Somit ist die Gesamtheit des Werkstücks W in das Wasser getaucht, so dass es rasch im Wesentlichen gleichmäßig abgekühlt wird. Das heißt, das Werkstück W wird abgeschreckt. Somit wird die Festigkeit (Härte) des Werkstücks W im Wesentlichen gleichmäßig verbessert, während eine Verformung des Werkstücks W aufgrund des raschen Kühlens signifikant verringert oder verhindert wird.
Nach Abschluss des Kühlens des Werkstücks W wird das Wasser in dem geschlossenen Raum zwischen der unteren Form 10 und der oberen Form 20 durch die Sammelkanäle 13 der unteren Form und die Auslassnutsammelkanäle 15 der unteren Form 10 ausgelassen. Das Werkstück W wird mit dem Wasser gekühlt, und daher beträgt die Kühlzeit des Werkstücks W etwa mehrere Sekunden. Schließlich wird die obere Form 20 nach oben bewegt, und das abgeschreckte Werkstück W wird aus der Form 1 entnommen.
(Wirkungen der ersten Ausführungsform)
Gemäß der ersten Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erzielt.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird, wie im Vorhergehenden beschrieben, die Gesamtheit des Werkstücks W in dem Innenraum S der Vertiefung 11 der unteren Form 10 platziert, und die Wasserzufuhrkanäle 12 und 22, durch die das Wasser dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, sind in der unteren Form 10 und der oberen Form 20 vorgesehen. Somit kann die Gesamtheit des Werkstücks W zuverlässig in das Wasser getaucht werden, und ein Kontakt der Luft mit dem Werkstück W kann signifikant verringert oder verhindert werden. Ferner sind der Kanal 1c und die Sammelkanäle 23 der oberen Form, durch die die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 nach oben ausgelassen wird, derart in der Form 1 vorgesehen, dass die Vertiefung 11 mit dem Innenraum S, in dem die Gesamtheit des Werkstücks W in dem gepressten oder eingespannten Zustand platziert ist, mit dem Wasser gefüllt wird, und somit kann die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch den Kanal 1c und die Sammelkanäle 23 der oberen Form nach oben ausgelassen werden. Somit wird im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Luft in den Innenraum S der Vertiefung 11 zurückbleibt, die Zufuhr des Wassers zu der Fläche des Werkstücks W nicht behindert. Demzufolge kann das Werkstück W gleichmäßig gekühlt werden, wenn das heiße Werkstück W in dem gepressten oder eingespannten Zustand gekühlt wird. Zusätzlich dazu wird die Luft, die sich zu den Sammelkanälen 23 der oberen Form der oberen Form 20 bewegt hat, zusammen mit dem Wasser in der Saugpumpe 3 gesammelt, und die Luft, die sich zu dem Kanal 1c bewegt hat, wird durch die Auslassnutsammelkanäle 15 der unteren Form 10 und die Sammelkanäle 24 der oberen Form der oberen Form 20 zusammen mit dem Wasser in der Saugpumpe 3 gesammelt. Somit kann eine Bewegung (Rückkehr) der Luft in den Innenraum S zuverlässig erheblich verringert oder verhindert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, der Kanal 1c zwischen der unteren Form 10 und der oberen Form 20 vorgesehen, so dass der Kanal 1c, durch den die Luft in einem Zustand, in dem das Werkstück W durch die untere Form 10 und die obere Form 20 gepresst oder eingespannt wird, nach oben ausgelassen werden kann, ohne Weiteres in der Form 1 vorgesehen werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die Sammelkanäle 23 der oberen Form in dem Vorsprung 21 der oberen Form 20 derart vorgesehen, dass, auch wenn sich die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 nach oben bewegt und zwischen der oberen Form 20 und dem Werkstück W zurückbleibt, die Luft, die in dem Innenraum S zurückbleibt, durch die Sammelkanäle 23 der oberen Form, die in dem Vorsprung 21 der oberen Form 20 vorgesehen sind, aus dem Innenraum S der Vertiefung 11 ausgelassen werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, der Kanal 1c zwischen der Innenfläche 11b der Vertiefung 11 der unteren Form 10 und der Außenfläche 21b des Vorsprungs 21 der oberen Form 20 vorgesehen. Somit kann der Kanal 1c, durch den die Luft nach oben ausgelassen werden kann, problemlos in der Form 1 vorgesehen werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform weisen, wie oben beschrieben, die Sammelkanäle 23 der oberen Form die ersten Sammelkanäle 23b der oberen Form, die sich von der Formfläche F2 des Vorsprungs 21 nach oben erstrecken, und die zweiten Sammelkanäle 23b der oberen Form, die mit den ersten Sammelkanälen 23b der oberen Form verbunden sind und sich in der horizontalen Richtung zu der Außenfläche 20b der oberen Form 20 erstrecken, auf. Somit kann sich die Luft, die zwischen der oberen Form 20 und dem Werkstück W zurückbleibt, problemlos durch die ersten Sammelkanäle 23b der oberen Form nach oben bewegen.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, in der unteren Form 10 die Öffnungen 13a der Sammelkanäle 13 der unteren Form weiter außen als die Öffnungen 12a der Wasserzufuhrkanäle 12 vorgesehen. Zusätzlich dazu sind in der oberen Form 20 die Öffnungen 23a der Sammelkanäle 23 der oberen Form weiter außen als die Öffnungen 22a der Wasserzufuhrkanäle 22 vorgesehen. Somit kann das Wasser in dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch die Öffnungen 13a und 23a, die außerhalb der Öffnungen 12a und 22a vorgesehen sind, gesammelt werden, während das Wasser durch die Öffnungen 12a und 22a dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird. Somit kann ein Strom von innen nach außen problemlos erzeugt werden, und daher wird in dem Innenraum S der Vertiefung 11 ohne Weiteres ein gleichmäßiger Wasserstrom (laminarer Strom) erzeugt, so dass ein Zurückbleiben des Wassers in dem Innenraum S signifikant verringert oder verhindert werden kann.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die mehreren Wasserzufuhrkanäle 12 und 22 jeweils in der unteren Form 10 und der oberen Form 20 vorgesehen, so dass das Wasser über einem breiten Bereich und rasch dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt werden kann. Darüber hinaus sind die Wasserzufuhrkanäle 12 und 22 jeweils derart in der unteren Form 10 und der oberen Form 20 vorgesehen, dass im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Wasserzufuhrkanäle lediglich in einer von der untere Form 10 und der oberen Form 20 vorgesehen sind, das Wasser im Wesentlichen gleichmäßig in Kontakt mit der oberen Fläche und der unteren Fläche des Werkstücks W gebracht werden kann, und daher kann die Gesamtheit des Werkstücks W rascher und gleichmäßiger gekühlt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind die Öffnungen 12a der mehreren Wasserzufuhrkanäle 12 in einer Draufsicht in der Region der Vertiefung 11, in der das Werkstück W platziert wird, verteilt angeordnet. Ferner sind die Öffnungen 22a der mehreren Wasserzufuhrkanäle 22 in einer Draufsicht in der Region, in der das Werkstück W platziert wird, verteilt angeordnet. Daher kann das Wasser dem Innenraum S der Vertiefung 11 über einem breiteren Bereich und rascher zugeführt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, die in Umfangsrichtung verlaufende Auslassnut 14, die den gesamten Umfang der Vertiefung 11 umgibt, außerhalb der Vertiefung 11 der unteren Form 10 vorgesehen. Somit kann überschüssiges Wasser, das dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, vorübergehend in der Auslassnut 14 gespeichert werden, und daher kann ein Austritt von Wasser aus der Form 1 signifikant verringert oder verhindert werden. Demzufolge kann ein Wasserstrom in dem Innenraum S der Vertiefung 11 leichter gesteuert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die Auslassnutsammelkanäle 15, durch die das Wasser in der Auslassnut 14 gesammelt wird, derart in der unteren Form 10 vorgesehen, dass ein kontinuierliches Speichern des Wassers in der Auslassnut 14 signifikant verringert oder verhindert werden kann, und daher kann ein Wasserstrom in dem Innenraum S der Vertiefung 11 zuverlässig gesteuert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, das Dichtbauteil 16 außerhalb der Vertiefung 11 in der unteren Form 10 angeordnet, so dass der Innenraum S der Vertiefung 11 verschlossen werden kann, und daher kann ein Wasserstrom in dem Innenraum S der Vertiefung 11 zuverlässig gesteuert werden, während ein Austritt von Wasser nach außen signifikant verringert oder verhindert wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, eine Wasserzufuhr durch die Steuerung 4 derart gesteuert, dass ein Wasserstrom in der Vertiefung 11 eingestellt werden kann, während die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch den Kanal 1c und die Sammelkanäle 23 der oberen Form nach oben ausgelassen wird. Daher kann das Werkstück W zuverlässig mit dem Wasser gekühlt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, das Wasser dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch die Zufuhrpumpe 2 über die Wasserzufuhrkanäle 12, die in der unteren Form 10 vorgesehen sind, und die Wasserzufuhrkanäle 22, die in der oberen Form 20 vorgesehen sind, zugeführt, die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 wird durch den Kanal 1c und die Sammelkanäle 23 der oberen Form nach oben ausgelassen, und die Gesamtheit des heißen Werkstücks W wird in das Wasser, das die Vertiefung 11 füllt, getaucht, so dass es gekühlt wird. Somit kann das Werkstück W gleichmäßig gekühlt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, das Wasser dem Innenraum S der Vertiefung 11 durch die Zufuhrpumpe 2 derart zugeführt, dass die Luft in dem Innenraum S ausgelassen werden kann, und die Strömungsrate des Wassers kann gesteuert werden. Somit kann das Werkstück W effektiver gekühlt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Die Struktur einer Formvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 2 und 14 bis 16 beschrieben. Bei dieser zweiten Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Positionen von Wasserzufuhrkanälen und Sammelkanälen der Formvorrichtung 200 unterschiedlich zu denen der Formvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform sind. Dieselben Strukturen wie diejenigen der Formvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung derselben wird weggelassen.
(Struktur der Formvorrichtung)
Wie in 2 gezeigt, weist die Formvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform anstelle der Form 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine Form 101 auf. Wie in 14 bis 16 gezeigt, weist die Form 101 eine feste untere Form 110 und eine obere Form 120 auf, die in einer Oben-Unten-Richtung (Z-Richtung) beweglich ist. Mehrere Zufuhrverbinder 30 (siehe 16), die mit einer Zufuhrpumpe 2 verbunden sind, sind mit der unteren Form 110 und der oberen Form 120 verbunden, und mehrere Sammelverbinder 40 (siehe 16), die mit einer Saugpumpe 3 verbunden sind, sind mit der unteren Form 110 und der oberen Form 120 verbunden.
Wie in 14 und 16 gezeigt, weist die untere Form 110 mehrere Wasserzufuhrkanäle 112, durch die Wasser zum Kühlen eines Werkstücks W einem Innenraum S einer Vertiefung 11 zugeführt wird, und mehrere Sammelkanäle 113 der unteren Form, durch die das Wasser in dem Innenraum S der Vertiefung 11 gesammelt wird, auf. Auf ähnliche Weise weist, wie in 15 und 16 gezeigt, die obere Form 120 mehrere Wasserzufuhrkanäle 122, durch die das Wasser zum Kühlen des Werkstücks W dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, und mehrere Sammelkanäle 123 der oberen Form, durch die das Wasser und Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 gesammelt werden, auf. Die Sammelkanäle 123 der oberen Form sind ein Beispiel für einen „Luftaustrittskanal“ in den Ansprüchen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform sind, wie in 14 gezeigt, in der unteren Form 110 Öffnungen 112a (durch schwarze Kreise angegeben) der Wasserzufuhrkanäle 112 und Öffnungen 113a (durch weiße Kreise angegeben) der Sammelkanäle 113 der unteren Form in einer Draufsicht von oben abwechselnd in der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 vorgesehen. Genauer gesagt sind die Öffnungen 112a und die Öffnungen 113a in einer Richtung X in einer Region (Formfläche F1), die mit dem Werkstück W überlappt, abwechselnd angeordnet. Ferner sind die Öffnungen 112a und die Öffnungen 113a in der Richtung X und einer Richtung Y außerhalb der Region, die mit dem Werkstück W überlappt, abwechselnd angeordnet.
Auf ähnliche Weise sind, wie in 15 gezeigt, in der oberen Form 120 Öffnungen 122a (durch schwarze Kreise angegeben) der Wasserzufuhrkanäle 122 und Öffnungen 123a (durch weiße Kreise angegeben) der Sammelkanäle 123 der oberen Form in einer Draufsicht von unten abwechselnd in einer vorstehenden Fläche 21a eines Vorsprungs 21 vorgesehen. Genauer gesagt sind die Öffnungen 122a und die Öffnungen 123a in der Richtung X in einer Region (Formfläche F2), die mit dem Werkstück W überlappt, abwechselnd angeordnet. Darüber hinaus sind die Öffnungen 122a und die Öffnungen 123a in der Richtung X und der Richtung Y außerhalb der Region, die mit dem Werkstück W überlappt, abwechselnd angeordnet. Im Gegensatz zu der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform weist die obere Form 120 gemäß der zweiten Ausführungsform keine Sammelkanäle der oberen Form, die Auslassnutsammelkanälen 15 der unteren Form 110 entsprechen, auf. Die restlichen Strukturen der Formvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform und ein Kühlverfahren für das Werkstück W, das die Formvorrichtung 200 verwendet, sind ähnlich zu denen gemäß der ersten Ausführungsform, und eine Beschreibung derselben wird daher weggelassen.
(Wirkungen der zweiten Ausführungsform)
Gemäß der zweiten Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erzielt.
Gemäß der zweiten Ausführungsform weist, wie oben beschrieben, die Vertiefung 11 der unteren Form 110 den Innenraum S auf, in dem die Gesamtheit des Werkstücks W platziert wird. Ferner sind die Wasserzufuhrkanäle 112 und 122, durch die das Wasser dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, in der unteren Form 110 und der oberen Form 120 vorgesehen. Zusätzlich dazu sind ein Kanal 1c und die Sammelkanäle 123 der oberen Form, durch die die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 nach oben ausgelassen wird, in der Form 101 vorgesehen. Daher kann ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform das Werkstück W gleichmäßig gekühlt werden, wenn das heiße Werkstück W in einem gepressten oder eingespannten Zustand gekühlt wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, in der unteren Form 110 die Öffnungen 112a der Wasserzufuhrkanäle 112 und die Öffnungen 113a der Sammelkanäle 113 der unteren Form in einer Draufsicht von oben (in einer Draufsicht) abwechselnd in der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 vorgesehen. Ferner sind in der oberen Form 120 die Öffnungen 122a der Wasserzufuhrkanäle 122 und die Öffnungen 123a der Sammelkanäle 123 der oberen Form in einer Draufsicht von oben (in einer Draufsicht) abwechselnd in der vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 vorgesehen. Somit kann die Luft durch die Sammelkanäle 113 der unteren Form und die Sammelkanäle 123 der oberen Form, die in der Nähe angeordnet sind, rasch gesammelt werden, bevor die Luft, die durch das Wasser, das durch die Wasserzufuhrkanäle 112 und 122 zugeführt wird, hinausgedrückt wird, lange Zeit in dem Innenraum S der Vertiefung 11 bleibt. Somit kann das Werkstück W gleichmäßiger gekühlt werden. Darüber hinaus sind die Öffnungen 112a und 122a, durch die das Wasser zugeführt wird, und die Öffnungen 113a und 123a, durch die das Wasser gesammelt wird, abwechselnd angeordnet, so dass die Strömungsrate des Wassers gleichmäßiger sein kann. Daher kann ein Wasserstrom in dem Innenraum S der Vertiefung 11 leichter gesteuert werden. Die restlichen Wirkungen der zweiten Ausführungsform sind ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform, und eine Beschreibung derselben wird daher weggelassen.
[Dritte Ausführungsform]
Die Struktur einer Formvorrichtung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 2 und 17 bis 20 beschrieben. Bei dieser dritten Ausführungsform wird die Struktur einer Form 201 in dem Fall, in dem das Werkstück W1 im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform kastenförmig ist, beschrieben.
(Struktur der Formvorrichtung)
Das Werkstück W1, das durch die Formvorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform abgeschreckt werden soll, ist, wie in 17 bis 20 gezeigt, kastenförmig ausgebildet. Das heißt, beide Querschnitte des Werkstücks W1 entlang Richtungen X und Y sind U-förmig. Die Länge L7 eines äußeren Abschnitts des Werkstücks W1 in einer Oben-Unten-Richtung (Z-Richtung) ist kleiner als die Tiefe D einer Vertiefung 11. Daher wird die Gesamtheit des Werkstücks W1 in einem Innenraum S der Vertiefung 11 platziert.
Wie in 2 gezeigt, weist die Formvorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform anstelle der Form 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Form 201 auf. Wie in 17 bis 20 gezeigt, weist die Form 201 eine feste untere Form 210 und eine obere Form 220, die in der Oben-Unten-Richtung (Z-Richtung) beweglich ist, auf. Mehrere Zufuhrverbinder 30 (siehe 20), die mit einer Zufuhrpumpe 2 verbunden sind, sind mit der unteren Form 210 und der oberen Form 220 verbunden, und mehrere Sammelverbinder 40 (siehe 20), die mit einer Saugpumpe 3 verbunden sind, sind mit der unteren Form 210 und der oberen Form 220 verbunden.
Wie in 17, 19 und 20 gezeigt, weist die untere Form 210 mehrere Wasserzufuhrkanäle 212, durch die Wasser zum Kühlen des Werkstücks W dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, und mehrere Sammelkanäle 213 der unteren Form, durch die das Wasser in dem Innenraum S der Vertiefung 11 gesammelt wird, auf.
Auf ähnliche Weise weist, wie in 18 bis 20 gezeigt, die obere Form 220 mehrere Wasserzufuhrkanäle 222, durch die das Wasser zum Kühlen des Werkstücks W dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, und mehrere Sammelkanäle 223 der oberen Form, durch die das Wasser und Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 gesammelt werden, auf. Die Sammelkanäle 223 der oberen Form sind Beispiele für einen „Luftaustrittskanal“ in den Ansprüchen.
Gemäß der dritten Ausführungsform sind, wie in 17 gezeigt, in der unteren Form 210 Öffnungen 212a (durch schwarze Kreise angegeben) der Wasserzufuhrkanäle 212 und Öffnungen 213a (durch weiße Kreise angegeben) der Sammelkanäle 213 der unteren Form in einer Draufsicht von oben abwechselnd in der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 vorgesehen. Genauer gesagt sind in einer Formfläche F1 der Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 zwei in der Richtung X ausgerichtete Öffnungen 212a und zwei in der Richtung X ausgerichtete Öffnungen 213a in den Richtungen X und Y abwechselnd angeordnet. Die äußersten Öffnungen 212a und 213a sind an Positionen vorgesehen, die Seitenflächenabschnitten des Werkstücks W1, die sich nach oben erstrecken, gegenüberliegen.
Auf ähnliche Weise sind, wie in 18 gezeigt, in der oberen Form 220 Öffnungen 222a (durch schwarze Kreise angegeben) der Wasserzufuhrkanäle 222 und Öffnungen 223a (durch weiße Kreise angegeben) der Sammelkanäle 223 der oberen Form in einer Draufsicht von unten abwechselnd in einer vorstehenden Fläche 21a eines Vorsprungs 21 vorgesehen. Genauer gesagt sind in einer Formfläche F2 der vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 zwei Öffnungen 222a, die in der Richtung X ausgerichtet sind, und zwei Öffnungen 223a, die in der Richtung X ausgerichtet sind, in der Richtung X abwechselnd angeordnet, und in der unteren Fläche 20a in der Nähe des Umfangs der vorstehenden Fläche 21a sind zwei Öffnungen 222a, die in der Richtung X ausgerichtet sind, und zwei Öffnungen 223a, die in der Richtung X ausgerichtet sind, abwechselnd in der Richtung X angeordnet.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist keine Auslassnut in der unteren Form 210 vorgesehen, im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform. Die untere Form 210 weist Sammelkanäle 217 der unteren Form, durch die Wasser und Luft, die einen Kanal 1c passiert haben und sich nach außen bewegt haben, gesammelt werden. Die restlichen Strukturen der Formvorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform und ein Kühlverfahren für das Werkstück W, bei dem die Formvorrichtung 300 verwendet wird, sind ähnlich zu denen gemäß der ersten Ausführungsform, und eine Beschreibung derselben wird daher weggelassen.
(Wirkungen der dritten Ausführungsform)
Gemäß der dritten Ausführungsform werden die folgenden Wirkungen erzielt.
Gemäß der dritten Ausführungsform weist, wie oben beschrieben, die Vertiefung 11 der unteren Form 210 den Innenraum S auf, in dem die Gesamtheit des Werkstücks W1 mit einer Kastenform platziert wird. Darüber hinaus sind die Wasserzufuhrkanäle 212 und 222, durch die das Wasser dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, in der unteren Form 210 und der oberen Form 220 vorgesehen. Zusätzlich dazu sind in der Form 201 der Kanal 1c und die Sammelkanäle 223 der oberen Form, durch die die Luft in dem Innenraum S der Vertiefung 11 nach oben ausgelassen wird, vorgesehen. Somit kann das Werkstück W1 mit einer Kastenform gleichmäßig gekühlt werden, wenn das heiße Werkstück W1 in einem gepressten oder eingespannten Zustand gekühlt wird. Die restlichen Wirkungen der dritten Ausführungsform sind ähnlich zu denen gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, und eine Beschreibung derselben wird daher weggelassen.
[Modifizierte Beispiele]
Die an dieser Stelle offenbarten Ausführungsformen dienen lediglich der Erläuterung und stellen keine Beschränkung dar. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt, sondern durch den Schutzbereich der Patentansprüche angegeben, und alle Modifikationen (modifizierten Beispiele) innerhalb des Wortlauts und des Äquivalenzbereichs der Patentansprüche sind umfasst.
Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung, auch wenn in Zusammenhang mit der oben erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben wurde, dass die Auslassnut 14 und die Auslassnutsammelkanäle 15 in der unteren Form 10 vorgesehen sind und das Dichtbauteil 16 in der unteren Form 10 angeordnet ist, nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung müssen, wie bei einer unteren Form 310 gemäß einem modifizierten Beispiel für die erste Ausführungsform in 21, die Auslassnut, die Auslassnutsammelkanäle und das Dichtbauteil nicht vorgesehen sein. Alternativ dazu müssen bei der Form 101 gemäß der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform die Auslassnut, die Auslassnutsammelkanäle und das Dichtbauteil nicht vorgesehen sein, oder bei der Form 201 gemäß der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform muss das Dichtbauteil nicht vorgesehen sein. Wenn das Dichtbauteil nicht in der Form vorgesehen ist, wird das Wasser aus der Außenfläche (Passfläche) der Form ausgelassen. In diesem Fall wird in der Formvorrichtung die Strömungsrate des flüssigen Kühlmittels, das der Vertiefung zuzuführen ist, bevorzugt ausreichend erhöht, und das flüssige Kühlmittel wird bevorzugt in ausreichendem Maße aus der Form strömen. Alternativ dazu kann das Dichtbauteil anstelle in der unteren Form in der oberen Form vorgesehen sein.
In der unteren Form sind die Positionen der Öffnungen der Wasserzufuhrkanäle und die Positionen der Öffnungen der Sammelkanäle der unteren Form nicht auf die Strukturen der unteren Formen gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei beschränkt. Beispielsweise können, wie bei der unteren Form 310 gemäß dem modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform in 21, Öffnungen 312a von zwei Wasserzufuhrkanälen 312, die in einer Richtung Y ausgerichtet sind, und Öffnungen 313a von drei Sammelkanälen 313 der unteren Form, die in der Richtung Y ausgerichtet sind, in einer Richtung X abwechselnd angeordnet sein. Die Wasserzufuhrkanäle 312 und die Sammelkanäle 313 der unteren Form sind jeweils Beispiele für einen „Kühlmittelzufuhrkanal“ und einen „Sammelkanal“ in den Ansprüchen. Auf ähnliche Weise sind in der oberen Form die Positionen der Öffnungen der Wasserzufuhrkanäle und die Positionen der Öffnungen der Sammelkanäle der oberen Form nicht auf die Strukturen der oberen Form gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei beschränkt. In diesem Fall können die Positionen der Öffnungen der Wasserzufuhrkanäle und die Positionen der Öffnungen der Sammelkanäle der oberen Form in der oberen Form jeweils den Positionen der Öffnungen der Wasserzufuhrkanäle und den Positionen der Öffnungen der Sammelkanäle der unteren Form in der unteren Form entsprechen oder nicht.
Während bei den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei beschrieben wurde, dass der Kanal 1c und die Sammelkanäle 23 (123, 223) der oberen Form als der „Luftaustrittskanal“ in den Ansprüchen der Form 1 (101, 201) vorgesehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können beispielsweise die Sammelkanäle, durch die die Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben ausgelassen wird, nicht in der Form vorgesehen sein, und die Luft in dem Innenraum der Vertiefung kann lediglich durch den Kanal (Luftaustrittskanal), der zwischen der Innenfläche der Vertiefung der unteren Form und der Außenfläche des Vorsprungs der oberen Form vorgesehen ist, nach oben ausgelassen werden. In diesem Fall ist die Form bevorzugt klein, und die Form der Form (die Form des Werkstücks) ist bevorzugt nicht kompliziert, da die Luft durch den Kanal effizient nach oben ausgelassen werden kann.
Auch wenn bei den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei das Werkstück W die Form einer flachen Platte aufweist, und bei der dritten Ausführungsform das Werkstück W1 eine Kastenform aufweist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Form des Werkstücks nicht besonders beschränkt, solange das Werkstück in dem Innenraum der Vertiefung der unteren Form platziert werden kann. Zum Pressen oder Einspannen des Werkstücks ist es notwendig, dass die Form der Formfläche der Form mit der Form des Werkstücks übereinstimmt. Die Form der gesamten Formfläche der Form muss jedoch nicht mit der Form des Werkstücks übereinstimmen. Das heißt, es ist lediglich notwendig, dass die Form eines Abschnitts der Formfläche der Form, der zum Pressen oder Einspannen beiträgt, mit der Form des Werkstücks übereinstimmt.
Wenn beispielsweise ein Werkstück W2 eine Stufenform (Ziehform) in einem Querschnitt wie bei einer Form 401, die in einem modifizierten Beispiel der dritten Ausführungsform in 22 gezeigt ist, aufweist, ist eine Vertiefung 418, die nach unten vertieft ist, ebenfalls in der Bodenfläche 11a einer Vertiefung 411 einer unteren Form 410 gemäß der Querschnittsform des Werkstücks W2 vorgesehen, und ein Vorsprung 425, der nach unten vorsteht, so dass er der Vertiefung 418 entspricht, ist auf einer vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 421 einer oberen Form 420 vorgesehen. Ferner sind, zum signifikant Verringern oder Verhindern eines Zurückbleibens von Luft in der Vertiefung 418, in der Luft wahrscheinlich zurückbleibt, Sammelkanäle 423 der oberen Form mit Öffnungen, die sich in der unteren Fläche (vorstehende Fläche) des Vorsprungs 425 befinden, in der oberen Form 420 vorgesehen. Somit ist zwischen der Innenfläche der Vertiefung 418 und der Außenfläche des Vorsprungs 425 ein Kanal 401e vorgesehen, durch den Luft in einem Innenraum S1 der Vertiefung 418 austritt. Demzufolge wird die Luft in dem Innenraum S1 der Vertiefung 418 zusätzlich zu den Sammelkanälen 423 der oberen Form durch Kanäle 401e und 1c nach oben ausgelassen. Der Kanal 401e und die Sammelkanäle 423 der oberen Form sind Beispiele für einen „Luftaustrittskanal“ in den Ansprüchen.
Auch wenn im Zusammenhang mit den Ausführungsformen eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, bei dem das Dichtbauteil 16 in der Nähe des äußeren Endes der unteren Form 10 (110, 210) angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung muss das Dichtbauteil nicht in der Nähe des äußeren Endes der äußeren Form vorgesehen sein, sondern es kann auf der Außenseite der Vertiefung und im Inneren der unteren Form in der Nähe der Vertiefung angeordnet sein.
Auch wenn im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, bei dem die Wasserzufuhrkanäle 12 (112, 212) und 22 (122, 222) in der Region der Vertiefung 11, in der das Werkstück W (W1) platziert wird, vorgesehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Kühlmittelzufuhrkanäle außerhalb der Region der Vertiefung, in der das Werkstück platziert wird, vorgesehen sein, solange das Kühlmittel dem Innenraum der Vertiefung zugeführt werden kann.
Auch wenn im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, bei dem die mehreren Wasserzufuhrkanäle und Sammelkanäle in sowohl der unteren Form als auch der oberen Form vorgesehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Wasserzufuhrkanäle und die Sammelkanäle in lediglich einer der unteren Form und der oberen Form vorgesehen sein. Ferner sind die Anzahl der Wasserzufuhrkanäle, die Anzahl von Sammelkanälen, die Positionen der Wasserzufuhrkanäle und die Positionen der Sammelkanäle nicht besonders beschränkt. Die Anzahl von Wasserzufuhrkanälen, die Anzahl von Sammelkanälen, die Größe (der Lochdurchmesser) der Wasserzufuhrkanäle und die Größe (der Lochdurchmesser) der Sammelkanäle werden bevorzugt gemäß der Form und der Größe des Werkstücks geeignet eingestellt. In diesem Fall werden die Anzahl von Wasserzufuhrkanälen, die Anzahl von Sammelkanälen, die Größe der Wasserzufuhrkanäle und die Größe der Sammelkanäle bevorzugt derart eingestellt, dass die Strömungsrate des flüssigen Kühlmittels, das zu sammeln ist, kleiner wird als die Strömungsrate des flüssigen Kühlmittels, das zuzuführen ist.
Auch wenn im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, bei dem Wasser als das „flüssige Kühlmittel“ verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können zusätzlich zu Wasser mehrwertige Alkohole, wässrige Lösungen von mehrwertigen Alkoholen, Polyglykol, Mineralöl, synthetische Ester, Silikonöl, Fluoröl, ein Schmiermittel, eine Wasseremulsion etc. oder eine Kombination daraus als das flüssige Kühlmittel verwendet werden. Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung besonders geeignet ist für eine Formvorrichtung, bei der ein flüssiges Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur und einer hohen Kühlleistung verwendet wird.
Auch wenn in Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem die Form gemäß der vorliegenden Erfindung in der sogenannten Pressabschreckvorrichtung als der Formvorrichtung 100 (200, 300) vorgesehen ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Form gemäß der vorliegenden Erfindung für eine andere Formvorrichtung als die Pressabschreckvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann die Form gemäß der vorliegenden Erfindung für eine sogenannte Tiegelpressvorrichtung (Warmpressvorrichtung) verwendet werden, bei der ein heißes Werkstück in eine vorbestimmte Form pressgeformt wird und das Werkstück in einem gepressten Zustand mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt wird.
Auch wenn im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, bei dem das Werkstück W (W1) aus einer Stahlplatte wie einer mit Al beschichteten Stahlplatte, einer mit Zn beschichteten Stahlplatte, einer hochfesten Stahlplatte oder gewöhnlichem Stahl besteht, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es keine Beschränkung im Hinblick auf das Material für das Werkstück.
Auch wenn im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, bei dem die Formvorrichtung 100 (200, 300) die Saugpumpe 3 aufweist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Luft unter Atmosphärendruck durch den Luftaustrittskanal nach oben ausgelassen werden, ohne dass die Saugpumpe für die Formvorrichtung vorgesehen ist. In diesem Fall ist zum zuverlässigen Auslassen der Luft nach oben durch den Luftaustrittskanal der Luftaustrittskanal bevorzugt oberhalb einer Position in der Vertiefung vorgesehen, an der es wahrscheinlich ist, dass Luft zurückbleibt, beispielsweise, wenn die Form der Form kompliziert ist.
Bei einer Formvorrichtung 500 gemäß einem modifizierten Beispiel, das in 23 gezeigt ist, kann ein Wasserauslasser 550, der keine Saugfunktion aufweist, getrennt von Sammelverbindern 40 mit einer unteren Form 10 verbunden sein. Ein Abschnitt von Sammelkanälen der unteren Form und Auslassnutsammelkanälen ist bevorzugt mit dem Wasserauslasser 550 verbunden. Darüber hinaus kann der Wasserauslasser 550 zum Auslassen von Wasser in einem Innenraum einer Form 1 nach Kühlen eines Werkstücks durch die Formvorrichtung 500 verwendet werden.
Auch wenn in Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsform eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, dass die mehreren kleinen Vorsprünge 1d bei den vorbestimmten Intervallen auf im Wesentlichen der gesamten Bodenfläche 11a der Vertiefung 11 und im Wesentlichen der gesamten vorstehenden Fläche 21a des Vorsprungs 21 vorgesehen sind, die das Werkstück W (W1) derart kontaktieren, dass sich das Wasser und die Luft durch die Strömungspfade zwischen den kleinen Vorsprüngen 1d bewegen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können mehrere Nuten, durch die sich Wasser und Luft bewegen können, in einem Abschnitt der Form, der das Werkstück W kontaktiert, vorgesehen sein.
Auch wenn im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen eins bis drei das Beispiel beschrieben wurde, bei dem nach Platzieren des heißen Werkstücks W in dem Innenraum S der Vertiefung 11 und Umgeben mit der unteren Form 10 und der oberen Form 20 das Wasser dem Innenraum S der Vertiefung 11 zugeführt wird, die Luft aus dem Innenraum S der Vertiefung 11 nach oben ausgelassen wird und die Gesamtheit des Werkstücks W in das Wasser eingetaucht wird, so dass es gekühlt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise nach Zufuhr von Wasser im Voraus zu dem Innenraum der Vertiefung und Auslassen der Luft aus dem Innenraum der Vertiefung nach oben das heiße Werkstück in dem gefluteten Innenraum der Vertiefung platziert (eingetaucht) werden, und das Werkstück kann zwischen der unteren Form und der oberen Form angeordnet und gekühlt werden. In diesem Fall kann das Werkstück zwischen der unteren Form und der oberen Form angeordnet werden, nachdem das Werkstück im Voraus in dem Innenraum der Vertiefung platziert (eingetaucht) wurde. Alternativ dazu können die obere Form und das Werkstück zusammen bewegt werden, so dass das Werkstück im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Umgeben des Werkstücks durch die untere Form und die obere Form in dem Innenraum der Vertiefung platziert (eingetaucht) wird.
Bei jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsform eins bis drei kann eine Hubvorrichtung, die das Werkstück nach oben anhebt, zum Minimieren eines Kontakts zwischen dem Werkstück und der Form zu der unteren Form hinzugefügt werden. Die obere Form wird derart nach unten bewegt, dass die Hubvorrichtung in der unteren Form aufgenommen ist. Somit wird ein Kontakt des Werkstücks mit der unteren Form (der Form) erheblich verringert oder verhindert, ausgenommen einen Zustand, in dem das Werkstück durch die Form gepresst oder gehalten wird.
Bezugszeichenliste

1, 101, 201, 401:: Form
1c, 401e:: Kanal (Luftaustrittskanal)
2:: Zufuhrpumpe (Pumpe)
4:: Steuerung
10, 110, 210, 310, 410:: untere Form
11, 411, 418:: Vertiefung
12, 22, 112, 122, 212, 222, 312:: Wasserzufuhrkanal (Kühlmittelzufuhrkanal)
13, 113, 213, 313:: Sammelkanal der unteren Form (Sammelkanal)
14:: Auslassnut
15:: Auslassnutsammelkanal
20, 120, 220, 420:: obere Form
21, 425:: Vorsprung
23, 123, 223, 423:: Sammelkanal der oberen Form (Luftaustrittskanal)
23b:: erster Sammelkanal der oberen Form (erster Kanal der oberen Form)
23c:: zweiter Sammelkanal der oberen Form (zweiter Kanal der oberen Form)
100, 200, 300, 500:: Formvorrichtung
F1:: Formfläche (der unteren Form)
F2:: Formfläche (der oberen Form)
S, S1:: Innenraum
W, W1, W2:: Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005169394 [0002, 0003, 0004, 0005]

Claims

Form zum Kühlen eines heißen Werkstücks während eines Pressens oder Einspannens des Werkstücks, mit: einer unteren Form, in der eine Vertiefung, die ein flüssiges Kühlmittel, das das Werkstück kühlt, speichert, auf einer Formfläche vorgesehen ist und eine Gesamtheit des Werkstücks in einem Innenraum der Vertiefung platziert wird; und einer oberen Form, in der ein Vorsprung, der der Vertiefung der unteren Form entspricht, auf einer Formfläche vorgesehen ist, bei der mindestens eine von der unteren Form und der oberen Form einen Kühlmittelzufuhrkanal, durch den das flüssige Kühlmittel dem Innenraum der Vertiefung zugeführt wird, aufweist, die Form einen Luftaustrittskanal aufweist, durch den Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben ausgelassen wird.
Form nach Anspruch 1, bei der der Luftaustrittskanal in dem Vorsprung der oberen Form vorgesehen ist.
Form nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Luftaustrittskanal einen Kanal, der zwischen einer Innenfläche der Vertiefung der unteren Form und einer Außenfläche des Vorsprungs der oberen Form vorgesehen ist, aufweist.
Form nach Anspruch 2, bei der der Luftaustrittskanal, der in dem Vorsprung der oberen Form vorgesehen ist, einen ersten Kanal der oberen Form, der sich von der Formfläche des Vorsprungs nach oben erstreckt, und einen zweiten Kanal der oberen Form, der mit dem ersten Kanal der oberen Form verbunden ist und sich in einer horizontalen Richtung zu einer Außenfläche der oberen Form erstreckt, aufweist.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die untere Form einen Sammelkanal, durch den das flüssige Kühlmittel in dem Innenraum der Vertiefung gesammelt wird, aufweist und in der unteren Form eine Öffnung des Sammelkanals weiter außen als eine Öffnung des Kühlmittelzufuhrkanals vorgesehen ist.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die untere Form mehrere Sammelkanäle, durch die das flüssige Kühlmittel in dem Innenraum der Vertiefung gesammelt wird, aufweist und in einer Draufsicht Öffnungen mehrerer der Kühlmittelzufuhrkanäle, die in der unteren Form vorgesehen sind, und Öffnungen der mehreren Sammelkanäle abwechselnd vorgesehen sind.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der mehrere der Kühlmittelzufuhrkanäle jeweils in der unteren Form und der oberen Form vorgesehen sind.
Form nach Anspruch 7, bei der Öffnungen der mehreren Kühlmittelzufuhrkanäle in einer Draufsicht in einer Region der Vertiefung, in der das Werkstück platziert wird, verteilt vorgesehen sind.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der eine in Umfangsrichtung verlaufende Auslassnut, die einen gesamten Umfang der Vertiefung umgibt, weiter außen als die Vertiefung der unteren Form vorgesehen ist.
Form nach Anspruch 9, bei der die untere Form einen Auslassnutsammelkanal aufweist, durch den das flüssige Kühlmittel in der Auslassnut gesammelt wird.
Form nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der ein Dichtbauteil außerhalb der Vertiefung in der unteren Form oder der oberen Form angeordnet ist.
Formvorrichtung mit: einer Form mit: einer unteren Form, in der eine Vertiefung, die ein flüssiges Kühlmittel, das ein Werkstück kühlt, speichert, auf einer Formfläche vorgesehen ist und eine Gesamtheit des Werkstücks in einem Innenraum der Vertiefung platziert wird, und einer oberen Form, in der ein Vorsprung, der der Vertiefung der unteren Form entspricht, auf einer Formfläche vorgesehen ist, bei der mindestens eine von der unteren Form und der oberen Form einen Kühlmittelzufuhrkanal, durch den das flüssige Kühlmittel der Vertiefung zugeführt wird, aufweist, die Form einen Luftaustrittskanal, durch den Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben ausgelassen wird, aufweist und das heiße Werkstück kühlt, während das Werkstück gepresst oder gehalten wird; einer Pumpe, die das flüssige Kühlmittel dem Kühlmittelzufuhrkanal der Form zuführt; und einer Steuerung, die die Pumpe zum Zuführen des flüssigen Kühlmittels steuert.
Kühlverfahren für ein Werkstück, mit: Platzieren einer Gesamtheit des Werkstücks in einem Innenraum einer Vertiefung, die auf einer Formfläche einer unteren Form vorgesehen ist; Pressen oder Einspannen des Werkstücks durch eine Form mit der unteren Form und einer oberen Form, in der ein Vorsprung, der der Vertiefung der unteren Form entspricht, auf einer Formfläche vorgesehen ist; Zuführen eines flüssigen Kühlmittels zu dem Innenraum der Vertiefung durch einen Kühlmittelzufuhrkanal, der in mindestens einer von der unteren Form und der oberen Form vorgesehen ist, durch eine Pumpe und Auslassen von Luft in dem Innenraum der Vertiefung nach oben durch einen Luftaustrittskanal; und Kühlen des Werkstücks durch Eintauchen der Gesamtheit des heißen Werkstücks in das flüssige Kühlmittel, das die Vertiefung füllt.