JP2002160023A - ハイドロフォーミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下型の接近に伴う予圧の上昇を利用した予
備フォーミングを安定して確実に行なえるハイドロフォ
ーミング装置を提供する。 【解決手段】 下型１５と上型１１とが非密着状態中で
下型側のキャビティ１５Ｃ内に保持されかつ両端部が閉
塞された状態の管状素材１００内に外部から液圧を注入
して管状素材内に仕上用液圧値以下の予圧液圧値を確立
可能かつこの予圧液圧値確立後に上型と下型とを密着さ
せる方向に相対接近させつつ管状素材に予備フォーミン
グを実行可能に形成し、この予備フォーミング期間中に
相対接近する上型と下型との相対距離の減少に応じて上
昇する管状素材内の液圧値を強制的に抑制しつつ設定液
圧値に調整可能に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相対的に離隔接近
可能な上型と下型とが密着状態において協働形成するキ
ャビティ内に収容されかつ両端部が閉塞された状態の管
状素材内に注入された液圧を利用してキャビティ内の形
状と管状素材内の仕上用液圧値とに応じた仕上フォーミ
ングを施すハイドロフォーミング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４において、金型１０を構成する上型
１１と下型１５とは、図で上下方向に離隔接近可能であ
る。この図４の場合は、ボルスタ（図示省略）側の下型
１５が静止側で、上型１１が型締め装置２０［シリンダ
装置…シリンダ２１（上室２１Ｕ，下室２１Ｄ），ピス
トン２２（ピストンロッド２２Ｒ）］によって上下動可
能な可動側である。下型１５を可動側で上型１１を静止
側とする場合もあるが本質的には変わらない。

【０００３】上型１１は、制御装置７０から出力された
制御信号で型締め装置用制御バルブ２３を駆動制御しつ
つ、液圧源６０からの液圧（例えば、油圧）を上室２１
Ｕ（または、下室２１Ｄ）に供給することによりピスト
ンロッド２２Ｒを介しかつ下型１５に対して、下降（ま
たは、上昇）される。すなわち、上型１１と下型１５と
は、相対的に離隔接近可能であり、装置正面側から見た
図４および装置側面側から見た図５（Ｂ）の場合は上型
１１と下型１５とが管状素材１００を収容した密着状態
にある。

【０００４】上型１１側のキャビティ１１Ｃには、これ
に繋がった溝形状のサブキャビティ１１ＣＬ，１１ＣＲ
が設けられている。このキャビティ１１Ｃの中央部分の
形状は、上型１１の中央に突出した部分１２に対応する
凹部形状である。また、下型１５側のキャビティ１５Ｃ
にも、これに繋がった溝形状のサブキャビティ１５Ｃ
Ｌ，１５ＣＲが設けられている。これらの全て１１Ｃ，
１１ＣＬ，１１ＣＲ、１５Ｃ，１５ＣＬ，１５ＣＲが、
上型１１と下型１５とが密着状態において協働形成する
キャビティである。

【０００５】キャビティ１５Ｃに収容［図５（Ａ）に示
す初期状態では、保持］された管状素材１００の両端部
（左開口部および右開口部）は閉塞される。この閉塞
は、専門的なシール手段等を設けてもよいが、図４の場
合は軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用して行なうもの
とされている。もっとも、軸押込み装置自体としては、
管状素材１００の双方（両側）から押込む方式に限定さ
れず、いずれかの一方から押込む方式でもよい。

【０００６】軸押込み装置３０Ｌ（３０Ｒ）は、シリン
ダ３１（内側室３１Ａ，外側室３１Ｂ）とピストン３２
（ピストンロッド３２Ｒ）とからなるシリンダ装置から
形成され、ピストンロッド３２Ｒを利用して管状素材１
００の両端部（左開口部および右開口部）を閉塞するこ
とができる。

【０００７】この軸押込み装置３０Ｌは、制御装置７０
から出力された制御信号で軸押込み装置用制御バルブ３
３を駆動制御しつつ、液圧源６０からの液圧（例えば、
油圧）を外側室３１Ｂ（または、内側室３１Ａ）に供給
することによりピストン３２（ピストンロッド３２Ｒ）
を右方向に押込み（または、左方向に退避）させること
ができる。軸押込み装置３０Ｒの場合も同様である。

【０００８】液圧注入装置４０Ｐは、制御装置７０から
出力された制御信号に基づき、装置側面側から見た縦断
面図相当の図５（Ｂ）に示すキャビティ１１Ｃ，１５Ｃ
内に収容されかつ両端部が閉塞された管状素材１００内
に注入管４６Ｐを通して液圧源６０からの液圧を注入す
る。管状素材１００内の圧力は、最終的には仕上用液圧
値（例えば、７０ＭＰａ）に確立される。

【０００９】なお、キャビティ形状に大きな変形部［例
えば、図４に示す中央部分（上型１１の中央に突出した
部分１２に対応する凹部形状部分）］を有する場合に
は、仕上フォーミング開始後に、キャビティ１１Ｃの中
央部分に管状素材１００を送込む必要がある。そこで、
軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用して当該管状素材１
００の双方（両側）から押込力を加えて素材１００を中
央に向けて送込みつつ、キャビティ内形状と仕上用液圧
値に応じた仕上フォーミングを施している。

【００１０】但し、キャビティの形状が、例えば上記し
た凹部形状部分（１２）が無くかつ容積の小さなサブキ
ャビティ１１ＣＬ，１１ＣＲ、１５ＣＬ，１５ＣＲのみ
を有する単純円筒形などの場合には、仕上フォーミング
中に当該管状素材１００の双方（両側）から押込力を加
えて送り込む必要がないわけである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるハイ
ドロフォーミング装置において、仕上フォーミング精度
を一段と向上させるための１策として、両端部が閉塞さ
れた管状素材１００内に予圧を与えておき、上型１１と
下型１５の密着状態に至るまでの途中に予備フォーミン
グを導入する考え方がある。

【００１２】しかし、上型１１と下型１５との接近に伴
って上昇する管状素材１００内の液圧値に関する問題が
多いので普及拡大が遅れている。すなわち、管状素材の
材質や金型（キャビティ）形状によっては、予備フォー
ミング用の液圧値（予圧）がある限界的な値またはその
前後の値に上昇すると、例えば図３（Ｂ）に示す上下型
間に残る隙間１４Ｌ，１４Ｒに管状素材１００の一部が
外部にはみ出す虞が強い。これでは、高精度仕上げに反
する。

【００１３】また、シリンダ装置では、ピストンの静止
状態における耐圧能力とピストンの可動状態での耐圧能
力とは別個である。したがって、シリンダ装置からなる
締め装置２０を上・下型１１・１５の密着状態で仕上フ
ォーミング用の液圧値（例えば、７０ＭＰａ）に耐える
能力を持たせたとしても、ある一定値以上の予備フォー
ミング用の液圧値（例えば、５０ＭＰａ）に抗しつつピ
ストン２２（上型１１）を連続的に移動（下降）運動さ
せることは困難である。つまり、連続的下降運動を可能
とするには、締め装置２０の能力を従来例に比較して大
幅に大型化しなければならずかつコスト高となる。

【００１４】さらに、リリーフバルブを働かせて予備フ
ォーミング用の液圧値が予め決められた値（予圧値）以
上に上昇しないようにように構築した場合、管状素材の
材質や金型（キャビティ）形状の変更に対して追従でき
ないので、適応性が狭い。また、リリーフバルブの動作
タイミングの設定が難しいので、予備フォーミングを安
定して行なえない。

【００１５】本発明の目的は、上・下型の接近に伴う予
圧液圧値の上昇を利用した予備フォーミングを安定して
確実に行なえるハイドロフォーミング装置を提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、相対
的に離隔接近可能な上型と下型とが密着状態において協
働形成するキャビティ内に収容されかつ両端部が閉塞さ
れた状態の管状素材内に注入された液圧を利用してキャ
ビティ内の形状と管状素材内の仕上用液圧値とに応じた
仕上フォーミングを施すハイドロフォーミング装置にお
いて、前記下型と前記上型とが非密着状態中で前記下型
側の前記キャビティ内に保持されかつ両端部が閉塞され
た状態の管状素材内に液圧を注入して当該管状素材内に
前記仕上用液圧値以下の予圧液圧値を確立可能かつこの
予圧液圧値の確立後に前記上型と前記下型とを密着させ
る方向に相対接近させつつ当該管状素材に前段階的な予
備フォーミングを実行可能に形成し、この予備フォーミ
ング期間中に相対接近する前記上型と前記下型との相対
距離の減少に応じて上昇する当該管状素材内の液圧値を
強制的に抑制しつつ設定液圧値に調整可能に形成された
ハイドロフォーミング装置である。

【００１７】かかる発明では、下型と上型とが密着して
いない状態つまり非密着状態中において、管状素材を下
型側のキャビティ内に保持しかつ当該管状素材の両端部
を閉塞した状態とする。この閉塞状態の管状素材内に、
液圧を注入して仕上用液圧値（例えば、７０ＭＰａ）以
下の予圧液圧値（例えば、１０ＭＰａ）を確立する。

【００１８】そして、この予圧液圧値の確立後に、例え
ば型締め装置を働かせて上型と下型とを密着させる方向
に相対接近させる。すると、上型と下型との相対距離の
減少に応じて管状素材内の液圧値が上昇するので、当該
管状素材に前段階的な予備フォーミングを実行すること
ができる。

【００１９】しかし、この予備フォーミング期間中に相
対接近する上型と下型との相対距離の一層の減少に応じ
て管状素材内の液圧値が一段と上昇して、例えば１０Ｍ
Ｐａ以上になってしまう。これでは、管状素材の一部が
上下型間に残る隙間にはみ出す虞がある。かくして、管
状素材内の液圧の値を強制的に抑制しつつ予圧液圧値
（例えば、１０ＭＰａ）に調整する。

【００２０】したがって、上・下型の接近に伴う予圧の
上昇を利用した予備フォーミングを安定して確実に行な
えるから、高精度の最終仕上げを達成できる。

【００２１】また、請求項２の発明は、前記設定液圧値
が、前記予備フォーミング期間中の任意のタイミングで
かつ前記予圧液圧値以上で前記仕上用液圧値未満の任意
の液圧値に選択可能に形成されたハイドロフォーミング
装置である。

【００２２】かかる発明では、予備フォーミング期間中
の任意のタイミングで、設定液圧値を、予圧液圧値以上
で仕上用液圧値未満の任意の液圧値に選択することがで
きるから、請求項１の発明の場合と同様な作用効果を奏
することができることに加え、さらに一段と安定した予
備フォーミングを行なえかつ管状素材の材質や金型形状
などに対する適応性が広い。

【００２３】また、請求項３の発明は、前記液圧注入装
置をシリンダおよびピストンを含むシリンダ装置から構
成し、検出されたピストン位置をフィードバック信号と
した位置制御系によりピストンの現在位置を調整するこ
とで前記管状素材内の液圧値を前記仕上用液圧値に合わ
せるように制御可能であるとともに、検出された管状素
材内の液圧値をフィードバック信号とした液圧制御系に
よりピストンの現在位置を調整することで前記予備フォ
ーミング中の前記管状素材内の液圧値を前記設定液圧値
に合わせるように制御可能に形成されたハイドロフォー
ミング装置である。

【００２４】かかる発明では、上型と下型が離隔した非
密着状態では、液圧制御系を選択する。この液圧制御系
では、検出された管状素材内の液圧値をフィードバック
信号として液圧注入装置（シリンダ装置）のピストンの
現在位置を調整することにより、予備フォーミング中の
管状素材内の液圧値を予めセットされた設定液圧値（目
標値）に合わせるように制御する。

【００２５】検出対象は、管状素材内へ液圧を注入する
注入管などの液圧値としてもよい。つまり、管状素材内
の液圧値を先行して検出するようにしてもよい。管状素
材内の液圧値を正確に設定液圧値に合わせることができ
るので、所定の精度でかつより安定した予備フォーミン
グを行なえる。設定液圧値は、複数の値を切替えるよう
にすることもできる。

【００２６】上型と下型とが密着した状態では、液圧注
入装置を構成するシリンダ装置のピストンに関与して検
出された当該時のピストン位置をフィードバック信号と
した位置制御系を選択する。この位置制御系では、ピス
トンの現在位置を目標位置（仕上用液圧値相当位置）に
合うように調整し、これにより管状素材内の液圧値をピ
ストン位置に対応する仕上用液圧値に合わせるように制
御する。仕上用液圧値は単数でかつ途中に値を切替える
ものでないから、２次的な圧力制御よりも１次的で応答
が速くかつ安定的な位置制御でよいわけである。

【００２７】したがって、請求項１および請求項２の各
発明の場合と同様な作用効果を奏することができること
に加え、さらに制御対象の特性に見合った圧力制御系と
位置制御系に選択切替えることができるので、予備フォ
ーミングおよび仕上フォーミングを一段と正確かつ安定
して行なえる。

【００２８】さらに、請求項４の発明は、軸押込み装置
を利用して前記下型側のキャビティ内に保持および収容
された前記管状素材の両端部を閉塞可能に形成されたハ
イドロフォーミング装置である。

【００２９】かかる発明では、下型側のキャビティ内に
保持および収容された管状素材の両端部は、軸押込み装
置を利用してつまり例えばピストンロッドで蓋をして閉
塞することができるので、請求項１から請求項３までの
各発明の場合と同様な作用効果を奏することができるこ
とに加え、さらに格別のシール手段を設けなくてよいか
らコスト低減および構造簡素化を図れる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００３１】本ハイドロフォーミング装置は、図１〜図
３に示す如く、基本的構成・機能が従来例の場合（図
４，図５）と同様とされているが、さらに下型１５と上
型１１とが非密着状態中で下型１５側のキャビティ１５
Ｃ内に保持されかつ両端部が閉塞された状態の管状素材
１００内に外部（４０，５０）から液圧を注入して管状
素材１００内に仕上用液圧値以下の予圧液圧値を確立可
能かつこの予圧液圧値の確立後に上型１１と下型１５と
を密着させる方向に相対接近させつつ当該管状素材１０
０に前段階的な予備フォーミングを実行可能に形成し、
この予備フォーミング期間中に相対接近する上型１１と
下型１５との相対距離の減少に応じて上昇する管状素材
内の液圧値を強制的に抑制しつつ設定液圧値に調整可能
に形成されている。

【００３２】確認的に、本ハイドロフォーミング装置の
基本的機能は、従来例の場合と同様に、相対的に離隔接
近可能な上型１１と下型１５とが密着状態において協働
形成するキャビティ（１１Ｃ，１５Ｃ等）内に収容され
かつ両端部が閉塞された状態の管状素材１００に液圧注
入装置４０を用いて液圧を注入するとともに軸押込み装
置３０Ｌ，３０Ｒを利用して当該管状素材１００の双方
［左右（なお、一方の場合でもよい。）］から押込力を
加えつつキャビティ（１１Ｃ，１５Ｃ等）形状と管状素
材１００内の仕上用液圧値とに応じた仕上フォーミング
を施すことができる。

【００３３】かくして、従来例の場合（図４，図５）と
共通する部分については同一の符号を付するとともに、
それら部分の構成・機能に関する説明は簡略化または省
略する。

【００３４】図１において、液圧注入装置４０は、シリ
ンダ装置［シリンダ４１（左室４１Ｌ，右室４１Ｒ），
ピストン４２（ピストンロッド４２Ｒ）］から構成され
ている。シリンダ４１の先端（左）側には、ピストンロ
ッド４２Ｒの左右方向の位置変化に応じて実質的な内容
積が変わる調整室４５が設けられている。

【００３５】ピストン４２には、シリンダ４１の右端壁
を摺動可能に貫通する検出バー４８を介して液圧注入装
置用位置センサ４７が設けられている。この液圧注入装
置用位置センサ４７は、位置制御系でのフィードバック
信号として利用するためのピストン位置を検出可能であ
る。

【００３６】このシリンダ装置（４０）は、制御装置７
０から出力された制御信号（Ｓ１，Ｓ２）で液圧注入装
置用制御バルブ４３を駆動制御しつつ、液圧源６０から
の液圧（例えば、油圧）を右室４１Ｒ（または、左室４
１Ｌ）に供給することによりピストン４２（ピストンロ
ッド４２Ｒ）を左方向（または、右方向）に移動変位す
ることができる。詳細は図２を参照して後記する。

【００３７】調整室４５は、調整管４６および注入・調
整管５９を介しかつ軸押込み装置３０Ｌのピストンロッ
ド３２Ｒを貫通して、閉塞状態の管状素材１００内に連
通されている。なお、図１のピストン４２（ピストンロ
ッド４２Ｒ）の左右方向の位置は、オフセット状態（中
立位置）である。つまり、調整室４５の内容積を図１に
示す状態を中心として増減することにより、管状素材１
００内の液圧値を昇降制御することができる。

【００３８】調整管４６と注入・調整管５９との接続ポ
イントには、液圧供給装置５０の一部を構成する供給管
５３が連通可能に接続されている。この液圧供給装置５
０は、タンク５１，供給ポンプ５２および各種弁類（図
示省略）を含み、供給管５３，調整管４６，注入・調整
管５９，調整室４５および閉塞状態の管状素材１００内
に初期液圧を注入することができる。各種弁類（図示省
略）の開閉や供給ポンプ５２の起動・停止は、制御装置
７０からの制御信号で自動的に行なわれる。なお、５４
は逆止弁である。

【００３９】注入・調整管５９には、管内液圧用圧力セ
ンサ４９が設けられている。この管内液圧用圧力センサ
４９は、圧力制御系でのフィードバック信号として利用
するための閉塞状態にある管状素材１００内の当該時の
液圧値を直接または間接的に検出することができればよ
いので、調整管４６や調整室４５に設けてもよい。この
実施形態のように、管状素材１００に近づけた方がタイ
ムラグを小くすることができるので、制御上好ましい。

【００４０】なお、下型１５側のキャビティ１５Ｃ内に
保持および収容された管状素材１００の両端部の閉塞
は、軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用して行なう。ピ
ストンロッド３２Ｒを押込んで閉塞する。格別なシール
手段などを設けなくてもよいわけである。

【００４１】図２において、制御装置７０は、圧力制御
系を形成する液圧注入装置圧力制御部７０ＰＲと位置制
御系を形成する液圧注入装置位置制御部７０ＰＳおよび
共通制御部から構成されている。なお、これらは、ハー
ドロジックのみならず他の制御装置（例えば、パソコ
ン）を利用して構築することができる。

【００４２】共通制御部は、位置／圧力選択器７０ＳＴ
と、切替スイッチ７０ＳＷと増幅器７０ＡＭＰとを含
み、切替入力された制御信号（Ｓ１またはＳ２）を用い
て液圧注入装置制御用バルブ４３を駆動制御する。

【００４３】圧力制御系を形成する液圧注入装置圧力制
御部７０ＰＲは、任意タイミング発生器７０ＰＲ１，液
圧設定データ選択器７０ＰＲ２，液圧データ記憶部７０
ＰＲ３，液圧指令値発生器７０ＰＲ４および圧力制御用
演算器７０ＰＲ５から形成されている。

【００４４】任意タイミング発生器７０ＰＲ１は、予備
フォーミング期間中における管状素材１００内の液圧値
（目標値）を切替えるために選択された任意のタイミン
グを発生する。タイミングは単数でも複数でも選択でき
る。また、例えば上型１１と下型１５の間隔に応じた線
図として選択することもできる。なお、任意のタイミン
グを設定するセッター形式として形成してもよい。

【００４５】液圧設定データ選択器７０ＰＲ２は、任意
タイミング発生器７０ＰＲ１で発生されるタイミングご
とに切替える液圧値（目標値）を設定するための液圧設
定データを選択設定可能な選択器で、単純な液圧値に対
応する液圧設定データだけでなく、線図に沿って時々刻
々に変化する液圧値に対する液圧設定データをも選択す
ることができる。なお、任意の液圧値を設定するセッタ
ー形式として形成してもよい。

【００４６】液圧データ記憶部７０ＰＲ３は、任意タイ
ミング発生器７０ＰＲ１を用いて選択された任意のタイ
ミングと、液圧設定データ選択器７０ＰＲ２を用いて選
択された液圧設定データとを対応させた液圧データを記
憶する。

【００４７】したがって、予備フォーミング期間中の任
意のタイミングでの抑制（下降化）すべき管状素材１０
０内の液圧値（目標値）を事前に選択記憶保持させてお
くことができるから、運用上の実際に対する利用性およ
び適応性が広い。

【００４８】液圧指令値発生器７０ＰＲ４は、液圧デー
タ記憶部７０ＰＲ３に記憶された液圧データを利用して
予備フォーミング工程の進行に応じた液圧指令値（目標
値）を発生する。予備フォーミング工程の進行は、この
実施形態の場合は、下型１５と上型１１との間隔つまり
は上型１１の下降量として検出される。

【００４９】圧力制御用演算器７０ＰＲ５は、液圧指令
値発生器７０ＰＲ４から発生された液圧指令値を目標値
としかつ管内液圧用圧力センサ４９で検出された管状素
材１００内の液圧値（現在値）をフィードバック信号と
して制御信号Ｓ１を増幅器７０ＡＭＰへ出力することが
できる。これにより、液圧注入装置用制御バルブ４３を
駆動制御して管状素材１００内の液圧値を液圧指令値に
対応する値に制御する。つまり、管状素材１００内の液
圧値の上昇を抑制することができる。

【００５０】すなわち、検出された管状素材１００内の
液圧値をフィードバック信号とした液圧制御系によりピ
ストン４２の現在位置（調整室４５の実質的な内容積）
を調整（増減調整）することつまり調整室４５内から液
圧を吐出・吸収することで、予備フォーミング中の管状
素材１００内の液圧値を設定液圧値に合わせるように制
御可能である。しかも、設定液圧値を、予備フォーミン
グ期間中の任意のタイミングでかつ予圧液圧値以上で仕
上用液圧値未満の任意の液圧値に選択して切替えること
ができる。

【００５１】次に、位置制御系を形成する液圧注入装置
位置制御部７０ＰＳは、位置データ記憶部７０ＰＳ１，
位置指令値発生器７０ＰＳ２および位置制御用演算器７
０ＰＳ３から形成されている。

【００５２】位置データ記憶部７０ＰＳ１は、仕上フォ
ーミング期間中の管状素材１００内の仕上液圧値に対応
する液圧注入装置４０のピストン４２の位置データを記
憶する。仕上液圧値は一定値であるから、圧力制御系に
おける液圧データのように複雑でないから簡単に設定記
憶させることができる。

【００５３】位置指令値発生器７０ＰＳ２は、位置デー
タ記憶部７０ＰＳ１に記憶された位置データを利用して
仕上フォーミング工程中の位置指令値（目標値）を発生
する。また、位置制御用演算器７０ＰＳ３は、位置指令
値発生器７０ＰＳ２から発生された位置指令値を目標値
としかつ液圧注入装置用位置センサ４７で検出されたピ
ストン４２の現在位置をフィードバック信号として制御
信号Ｓ２を増幅器７０ＡＭＰへ出力することができる。
これにより、液圧注入装置用制御バルブ４３を駆動制御
して管状素材１００内の液圧値を位置指令値に対応する
値に制御する。つまり、管状素材１００内の液圧値を仕
上液圧値になるように制御することができる。

【００５４】すなわち、検出された液圧注入装置４０を
構成するピストン４２の位置をフィードバック信号とし
た位置制御系によりピストン４２の現在位置を調整する
ことで、管状素材１００内の液圧値を仕上用液圧値に合
わせるように制御できる。

【００５５】かかる実施形態によれば、液圧データ記憶
部７０ＰＲ３にタイミングと液圧値を含む液圧データを
記憶しかつ位置データ記憶部７０ＰＳ１に所定の位置デ
ータを記憶しておく。また、位置／圧力選択器７０ＳＴ
を用いて切替スイッチ７０ＳＷを圧力制御系（７０Ｐ
Ｒ）側に切替えておく。

【００５６】下型１５と上型１１とが密着していない状
態つまり図３（Ａ）に示す非密着状態中において、管状
素材１００を下型１５側のキャビティ１５Ｃ内に保持し
かつ軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを働かせて管状素材１
００の両端部（左右開口部）を閉塞した状態とする。

【００５７】この閉塞状態の管状素材１００内に、液圧
供給装置５０および液圧注入装置４０を働かせて液圧を
供給して管状素材１００の降伏点以下の液圧（図３のＰ
ＲＳ）つまり仕上用液圧値（例えば、７０ＭＰａ）以下
の予圧液圧値（例えば、１０ＭＰａ）を確立する。

【００５８】この段階での液圧注入装置（シリンダ装
置）４０のピストン４２は図１に示す如くオフセットさ
れた中立位置にあり、調整室４５には予圧液圧値（１０
ＭＰａ）の液圧（ＰＲＳ）が充填されている。

【００５９】そして、この予圧液圧値の確立後に、型締
め装置２０を働かせて、図３（Ｂ）に示すように上型１
１と下型１５とを密着させる方向に相対接近させる。す
ると、上型１１と下型１５との相対距離の減少に応じて
管状素材１００内の液圧（ＰＲＳ）の値が上昇するの
で、管状素材１００に前段階的な予備フォーミングが実
行される。

【００６０】すなわち、予備フォーミングでは、管状素
材１００内の液圧（ＰＲＳ）が素材内面に均等に掛か
る。したがって、管状素材１００の内部が空のまま型締
め装置２０で上型１１を下降させて下型１５に密着させ
た場合に生じる管状素材１００の部分的な鋭角変形や部
分的平面と観察したときの本来的フォーミング形状（例
えば、上方に向かって凸）とは反対の形状（上方に向か
って凹）に変形するなどの従来例における問題点（品質
乃至精度の劣悪化要因）を一掃化できるわけである。

【００６１】この予備フォーミング期間中に、相対接近
する上型１１と下型１５との相対距離の一層の減少に応
じて管状素材１００内の液圧値が一段と上昇して、例え
ば１０ＭＰａ以上になってしまう。これでは、管状素材
１００の一部が図３（Ｂ）に示す上下型（１１，１５）
間に残る隙間１４Ｌ，１４Ｒに、はみ出す虞がある。

【００６２】ここに、圧力制御用演算器７０ＰＲ５は、
液圧指令値発生器７０ＰＲ４から出力される液圧指令値
を目標値としかつ管内液圧用圧力センサ４９で検出され
た液圧値をフィードバック信号として演算生成した制御
信号Ｓ１を出力する。

【００６３】この制御信号Ｓ１により液圧注入装置用制
御バルブ４３が、図１の液圧注入装置４０の左室４１Ｌ
内に油圧を供給しかつ右室４１Ｒから対応する量の油圧
を逃がす。これにより、ピストン４２（ピストンロッド
４２Ｒ）が図で右方向に移動変位するので、調整室４５
の内容積が増大する。

【００６４】つまり、閉塞された管状素材１００内の見
掛け内容積を調整［増大（拡大）］することができるか
ら、予備フォーミング中の管状素材１００内の液圧値を
強制的に抑制（下降）させつつ予めセット（選択）され
た目標値である設定液圧値（例えば、１０ＭＰａ）に合
わせるように制御することができる。

【００６５】しかも、管状素材１００の材質や金型（キ
ャビティ）形状によっては、予備フォーミング用の液圧
値（予圧）がある限界的な値またはその前後の値に上昇
すると、図３（Ｂ）に示す上下型間に残る隙間１４Ｌ，
１４Ｒに管状素材１００の一部が外部にはみ出す虞があ
った従来例の場合に比較して、隙間１４Ｌ，１４Ｒへの
はみ出しを防止できるから、図３（Ｃ）に示す状態とな
るまでに上・下型１１，１５の接近に伴う予圧の上昇を
利用した予備フォーミングを所定の精度でかつより安定
して確実に行なえる。

【００６６】また、型締め装置（シリンダ装置）２０で
高圧化する予備フォーミング用の液圧値に抗しつつピス
トン２２（上型１１）を連続的に移動（下降）運動させ
る必要がないので、型締め装置（シリンダ装置）２０に
は上・下型の密着状態で仕上フォーミング用の液圧値
（例えば、７０ＭＰａ）に耐える能力を持たせておけば
よい。したがって、締め装置２０の大型化、コスト高を
防止できる。

【００６７】さらに、リリーフバルブを働かせて予備フ
ォーミング用の液圧値を予め決められた値（予圧値）以
上に上昇しないように構築した場合に比較して、管状素
材の材質や金型（キャビティ）形状の変更に対する適応
性が広い

【００６８】その後に、上型１１と下型１５とが密着し
た状態では、液圧注入装置（シリンダ装置）４０のピス
トン４２に関与して検出された当該時のピストン位置を
フィードバック信号とした位置制御系を選択する。この
位置制御系では、ピストン４２の現在位置を目標位置
（仕上用液圧値相当位置）に合うように調整し、これに
より管状素材１００内の液圧値をピストン位置に対応す
る仕上用液圧値に合わせるように制御する。

【００６９】詳しくは、上型１１と下型１５とが密着し
た状態［図３（Ｃ）を参照］となったら、図２の位置／
圧力選択器７０ＳＴを用いて切替スイッチ７０ＳＷを位
置制御系（７０ＰＳ）側に切替えておく。

【００７０】位置制御用演算器７０ＰＳ３は、位置指令
値発生器７０ＰＳ２から出力される位置指令値を目標値
としかつ液圧注入装置用位置センサ４７で検出されたピ
ストン４２の現在位置をフィードバック信号として演算
生成した制御信号Ｓ２を出力する。

【００７１】この制御信号Ｓ２により液圧注入装置用制
御バルブ４３が、図１の液圧注入装置４０の左室４１Ｌ
（右室４１Ｒ）内に油圧を供給しかつ右室４１Ｒ（左室
４１Ｌ）から対応する量の油圧を逃がす。これにより、
ピストン４２（ピストンロッド４２Ｒ）が図で右方向
（左方向）に移動変位するので、調整室４５の内容積を
迅速に増減調整することができる。

【００７２】つまり、閉塞された管状素材１００内の見
掛け内容積を調整［増減（拡縮大）］することができる
から、仕上フォーミング中の管状素材１００内の液圧値
を設定仕上液圧値（７０ＭＰａ）に合わせるように制御
する。したがって、高精度の最終仕上げを達成できる。

【００７３】このように、制御対象（予備フォーミン
グ，仕上フォーミング）の特性にあった圧力制御系（７
０ＰＲ）と位置制御系（７０ＰＳ）に選択切替えことが
できるから、予備フォーミングおよび仕上フォーミング
の双方を一段と正確かつ安定して行なえる。

【００７４】また、予備フォーミング期間中において、
任意のタイミングで設定液圧値（予圧液圧値以上で仕上
用液圧値未満の任意の液圧値）に選択することができる
から、一段と安定した予備フォーミングを行なえかつ管
状素材１００の材質や金型形状などに対する適応性が広
い。

【００７５】さらに、下型１５側のキャビティ１５Ｃ内
に保持および収容された管状素材１００の両端部は、軸
押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用してつまりピストンロ
ッド３２Ｒ，３２Ｒで対応開口部に蓋をして閉塞する。
格別のシール手段を設けなくてよいから、コスト低減お
よび構造簡素化を図れる。

【００７６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、上・下型の非
密着状態中で下型側キャビティ内に保持されかつ両端部
が閉塞された状態の管状素材内に液圧を注入して仕上用
液圧値以下の予圧液圧値を確立した後に上・下型を相対
接近させつつ予備フォーミングを実行可能で、この予備
フォーミング期間中に相対接近する上型と下型との相対
距離の減少に応じて上昇する管状素材内の液圧値を強制
的に抑制しつつ設定液圧値に調整可能に形成されたハイ
ドロフォーミング装置であるから、予備フォーミングを
安定して確実に行なえる。よって、高精度の最終仕上げ
を達成できる。

【００７７】また、請求項２の発明によれば、設定液圧
値が予備フォーミング期間中の任意のタイミングでかつ
予圧液圧値以上で仕上用液圧値未満の任意の液圧値に選
択可能に形成されているので、請求項１の発明の場合と
同様な効果を奏することができることに加え、さらに一
段と安定した予備フォーミングを行なえかつ管状素材の
材質や金型形状などに対する適応性が広い。

【００７８】また、請求項３の発明によれば、液圧注入
装置に関与して検出されたピストン位置をフィードバッ
ク信号とした位置制御系により管状素材内の液圧値を仕
上用液圧値に合わせるように制御可能でかつ検出された
管状素材内液圧値をフィードバック信号とした液圧制御
系により予備フォーミング中の管状素材内の液圧値を設
定液圧値に合わせるように制御可能に形成されているの
で、請求項１および請求項２の各発明の場合と同様な効
果を奏することができることに加え、さらに制御対象の
特性にあった圧力制御系と位置制御系に選択切替えるこ
とができるので、予備フォーミングおよび仕上フォーミ
ングを一段と正確かつ安定して行なえる。

【００７９】さらに、請求項４の発明によれば、軸押込
み装置を利用して下型側のキャビティ内に保持・収容さ
れた管状素材の両端部を閉塞可能に形成されているの
で、請求項１から請求項３までの各発明の場合と同様な
効果を奏することができることに加え、さらに格別のシ
ール手段を設けなくてよいからコスト低減および構造簡
素化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための全体構成図
である。

【図２】同じく、制御装置を説明するための回路図であ
る。

【図３】同じく、予備フォーミングおよび仕上フォーミ
ング工程を説明するための図である。

【図４】従来例を説明するための全体構成図である。

【図５】従来のフォーミング工程を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１０ 金型 １１ 上型 １１Ｃ キャビティ １１ＣＬ，１１ＣＲ 部分キャビティ １５ 下型 １５Ｃ キャビティ １５ＣＬ，１５ＣＲ 部分キャビティ ２０ 型締め装置 ２１ シリンダ ２２ ピストン ２３ 型締め装置制御用バルブ ３０Ｌ，３０Ｒ 軸押込み装置 ３１ シリンダ ３２ ピストン ３３ 軸押込み装置制御用バルブ ４０ 液圧注入装置 ４１ シリンダ ４２ ピストン ４３ 液圧注入装置制御用バルブ ４５ 調整室 ４７ 液圧注入装置用位置センサ ４９ 管内液圧用圧力センサ ５０ 液圧供給装置 ５２ 供給ポンプ ５３ 供給管 ５９ 注入・調整管 ６０ 液圧源 ７０ 制御装置 ７０ＰＲ 圧力制御部（圧力制御系） ７０ＰＲ３ 液圧データ記憶部 ７０ＰＲ５ 圧力制御用演算器 ７０ＰＳ 位置制御部（位置制御系） ７０ＰＳ１ 位置データ記憶部 ７０ＰＳ３ 位置制御用演算器 ７０ＳＴ 位置／圧力選択器 ７０ＳＷ 切替スイッチ ７０ＡＭＰ 増幅器 １００ 管状素材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に離隔接近可能な上型と下型とが
   密着状態において協働形成するキャビティ内に収容され
   かつ両端部が閉塞された状態の管状素材内に注入された
   液圧を利用してキャビティ内の形状と管状素材内の仕上
   用液圧値とに応じた仕上フォーミングを施すハイドロフ
   ォーミング装置において、 前記下型と前記上型とが非密着状態中で前記下型側の前
   記キャビティ内に保持されかつ両端部が閉塞された状態
   の管状素材内に液圧を注入して当該管状素材内に前記仕
   上用液圧値以下の予圧液圧値を確立可能かつこの予圧液
   圧値の確立後に前記上型と前記下型とを密着させる方向
   に相対接近させつつ当該管状素材に前段階的な予備フォ
   ーミングを実行可能に形成し、 この予備フォーミング期間中に相対接近する前記上型と
   前記下型との相対距離の減少に応じて上昇する当該管状
   素材内の液圧値を強制的に抑制しつつ設定液圧値に調整
   可能に形成したことを特徴とするハイドロフォーミング
   装置。
2. 【請求項２】 前記設定液圧値が、前記予備フォーミン
   グ期間中の任意のタイミングでかつ前記予圧液圧値以上
   で前記仕上用液圧値未満の任意の液圧値に選択可能に形
   成されている請求項１記載のハイドロフォーミング装
   置。
3. 【請求項３】 前記液圧注入装置をシリンダおよびピス
   トンを含むシリンダ装置から構成し、検出されたピスト
   ン位置をフィードバック信号とした位置制御系によりピ
   ストンの現在位置を調整することで前記管状素材内の液
   圧値を前記仕上用液圧値に合わせるように制御可能であ
   るとともに、検出された管状素材内の液圧値をフィード
   バック信号とした液圧制御系によりピストンの現在位置
   を調整することで前記予備フォーミング中の前記管状素
   材内の液圧値を前記設定液圧値に合わせるように制御可
   能に形成されている請求項１または請求項２記載のハイ
   ドロフォーミング装置。
4. 【請求項４】 軸押込み装置を利用して前記下型側のキ
   ャビティ内に保持および収容された前記管状素材の両端
   部を閉塞可能に形成されている請求項１から請求項３ま
   でのいずれか１項に記載されたハイドロフォーミング装
   置。