JP2003530219A - 深絞り可能なブランクから部品を製造するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 変形可能な材料、特に鉄鋼から成るブランク（１）から部品を製造する方法が、前記ブランク（１）は、変形する間、成形具（５）に対して流体クッション（Ｆ）により支持されており、前記方法は、前記成形具（５）を用いて前記ブランク（１）を中間形状に変形する工程と、次に、成形具（５）の移動方向（Ｒ）に対向させてブランク（１）へ移動する対向型部材（６）を用いて、前記中間形状に変形したブランク（１）を局所的に変形する工程とを具備する。このようにして、品質を低下することなくコストを削減しながら、正確に部品を成形、製造可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、変形可能な材料、特に鉄鋼から成るブランクから部品を製造する方
法に関し、前記ブランクは、変形する間、成形具に対して流体クッションにより
支持されている。更に、本発明は、こうした方法を実施するために特に適した装
置に関する。この種の装置では、容器内に作用媒体として流体、例えば水または
水に相当する液体が貯留されている。ブランクが適当な機構により容器の開口部
の上に保持され、例えばスタンプにより変形される。前記スタンプは前記開口部
に配置され前記容器内に移動可能となっている。この場合、変形の間、容器内に
貯留されている流体は、スタンプにより印加される圧力に対してクッションとし
て前記ブランクを支持して、該スタンプが前進する間、前記ブランクはスタンプ
により予め決定される形状に変形する。

【０００２】 既述した種の方法における代替例では、ブランクは、容器内の流体圧力を高め
ることにより、容器の開口部内または開口部上に配置、静止した成形具に対して
押圧され、製造すべきワークの形状が決定される。また、既述した方法の組み合
わせも利用されている。

【０００３】 既述した種の方法および装置は、改良された性質を有する複雑な部品を製造す
るのに適している。こんこ場合、流動する媒体により形成されるクッションの助
けを借りて行う変形には、スタンプによりブランクを対向型を形成する母材内に
変形させる典型的な深絞りとは異なり、材料の流れにより最終的な形状が容易に
なされる点である。然しながら、部品を正確に所望形状とするためには非常に高
い圧力が必要となる点が問題である。従って、従来の方法では、成形プロセスの
最後に予め成形された部品の修正が行われ、流体クッションの圧力を強烈に高め
るて形状精度を高めている。

【０００４】 小さな半径を有する「付加形状部」は、実施する際特に問題となる。この種の
付加形状部は、ブランクを部品の主形状に変形させた後にのみ部品に成形するこ
とができる。

【０００５】 付加形状部を形成するために必要な高圧の修正圧力のために、部品の広い領域
に変形工程の間にブランクを装置に保持するために特に大きな力を必要となる。
この目的のために必要な装置の費用高圧の修正圧力を発生するため、および、こ
うした高圧を受けるシステム全体をシールするために必要な技術的支出は、既述
した種の装置を設置し運用するために高いコストを必要とする。

【０００６】 従来の深絞りに対応させて、固定された対向型部材を装置の容器内に取付ける
ことにより、こうした支出を低減する試みがなされてきた。ブランクは、成形具
により移動する間、静止した対向型部材に対して押圧され、付加形状部が形成さ
れる。この方法には、主材料の流れが終わっていないときに、容器内の剛性の対
向型部材が成形を開始してしまい、従って、制御不能の材料の流れが生じるとの
問題がある。これにより、エッジ部分にウェークが形成されたり、表面が局所的
に損傷したり、ひけが形成されたりし、製造された部品の品質が低回する。

【０００７】 本発明の目的は、品質を低下させることなく、安価に正確な形状の部品を製造
できるようにした既述した種の方法および装置を提供することである。

【０００８】 この目的は、変形可能な材料、特に鉄鋼から成るブランクから部品を製造する
方法において、前記ブランクは、変形する間、成形具に対して流体クッションに
より支持されており、前記方法は、前記成形具を用いて前記ブランクを中間形状
に変形する工程と、次に、成形具の移動方向に対向させてブランクへ移動する対
向型部材を用いて、前記中間形状に変形したブランクを局所的に変形する工程と
を具備する部品の製造方法により達成される。

【０００９】 本発明によれば、ブランクの成形は少なくとも２つの工程に分割される。第１
の工程では、成形具を用いて部品形状の基本的要素の全てが本質的に十分に成形
される。この主変形が完了すると付加形状部が成形される。

【００１０】 関連技術と比較すると、この目的のために、能動的に動作可能かつ制御可能な
対向型部材がブランクへ向けて移動する。その寸法は、付加形状部の領域で高速
されたブランクの変形が各場合に生じるように与えられている。対向型部材は能
動的にブランクに対して作用するので、それ自体、成形具として作用する。これ
に対して、主変形を起こす成形具は、各付加形状部を成形する間、ブランクに形
を転写する「ステンシル」を形成している。

【００１１】 少なくとも２つの部分を有する本発明による方法の利点は、固定された対向型
部材に影響されない流体クッションの圧力に対してのみ主変形が実施される点で
ある。この場合、各付加形状部の最終成形のための最適な条件が提供されるよう
に、材料の流れおよび成形を計画できる。

【００１２】 従って、この目的のために、従来技術において必要とされるような非常に高圧
に昇圧することなく、正確に複雑な形状を有した付加形状部を成形可能となる。
見た目の印象を悪くするブランクの損傷や材料分配の欠陥は確実になくなる。そ
の結果、本発明による方法により、装置の支出を低減しながら、最も高い要求を
満たす部品がブランクから製造される。

【００１３】 本発明による方法を実施する特に適した本発明の実施例は、前記成形具が位置
を調節可能なスタンプであることを特徴としている。ブランクに対して位置決め
可能なこの種の移動可能なスタンプを用いることにより、流体クッションの最適
な支持効果を利用して、製造すべきワークの形状が高精度に成形される。

【００１４】 流体クッションの圧力が最小値に到達したときに先ず、局所的な変形が行われ
ると特に有利である。この圧力の最小値は、ブランクの主変形により自動的に達
成されるようにできる。そうでない場合には、各付加形状部を成形するためによ
り好ましい圧力が、流体クッションの圧力を補助的に増加することにより作られ
る。付加形状部の成形の進行および複雑さによっては、対向型部材を用いて、変
形させる間、従前の圧力に関して流体クッションの圧力を変化させることが好ま
しい。この場合、流体クッションの最小圧力は、中間形状の圧力によって生じる
付加形状部の成形が開始する圧力に好ましく一致している。

【００１５】 付加形状部の成形の開始およびその間、対向型部材によって生じる特定の圧力
は、作業結果を更に改善するために用いられる。ブランクが十分に高い圧力によ
り成形具に支持されている場合、各付加形状部を成形する間に生じるであろう材
料の制御不能な流れの危険性は低減される。部品の表面損傷はこのようにして防
止される。

【００１６】 最終形状に到達した後に流体クッションの圧力を高めることにより、本発明に
よる部品の成形精度は更に改善される。この最後の昇圧は、付加形状部の成形の
間に生じる、成形具による部品の主形状の変形を修正する目的で、従来の方法で
典型的に行われている修正プロセスに類似している。

【００１７】 また、既述した目的は、変形可能な材料、特に鉄鋼から成るブランクから部品
を製造する装置であって、流体により充填される容器と、前記容器の上に前記ブ
ランクを保持するための機構と、前記容器の開口部の領域に位置決め可能な成形
具とを有した製造装置において、成形具の移動方向に対向させてブランクへ移動
する対向型部材が前記容器内に配置されていることを特徴とした部品の製造装置
により達成される。本発明による方法を実施するために、能動的に調節可能な対
向型部材を備えたこうした装置が特に適している。と言うのは、変形プロセスに
おいて成形具によるブランクの主成形が完了したときにのみ対向型部材が作動す
るように制御可能であるからである。このようにして、複雑な付加形状部を成形
するために従来技術において必要とされる著しい昇圧が、本発明による装置の作
動中には必要なくなる。従って、この種の装置が低コストで製造、運用可能とな
る。

【００１８】 前記成形具が位置制御可能なスタンプである場合に、本発明によるタイプの装
置は特に高能率とすることができる。

【００１９】 本発明による装置は、好ましくは、ブランクの特定の変形が達成するや否や前
記対向型部材の調節のための信号を出力する制御装置を具備している。本発明の
この実施例は、特に部品の深絞りを自動製造化するために適している。原理的に
、これと関連して、対向型部材を調節するために適した信号は、例えば、成形具
の調節距離の関数として出力される。然しながら、制御装置は、好ましくは、容
器に貯留されている流体の圧力が、付加形状部を成形するために好ましい所定値
を超過したときに調節信号を出力する。

【００２０】 容器内の圧力を調節可能とするために、制御可能な弁を設けることができる。
該弁を用いて容器内の圧力を変更可能である。更に、望ましい場合には、本発明
による装置は、圧力発生装置を設けることができる。該圧力発生装置を用いて容
器内の圧力(sic)を昇圧することができる。付加形状部を成形するために望まし
い圧力状態は、こうした圧力発生装置を用いて能動的に達成することが可能であ
る。

【００２１】 以下、実施形態を示す添付図面を参照してより詳細に説明する。 図示する装置は、金属薄板から所定寸法に切り出されたブランク１から、例え
ば自動車のボディー部品を製造するために用いることができる。そのために、前
記装置は上方に開口した箱形の容器２を具備しており、容器２の上縁部にブラン
ク１を保持する機構４がブランクホルダリングとして容器の開口部を包囲するよ
うに配設されている。成形具を形成するスタンプ５が、調節機構（図示せず）を
用いて、容器の上方の休止位置（図１）から調節方向Ｒへ容器２の開口部内に導
入される。

【００２２】 更に、容器２内には対向型部材６がピストン８により支持されており、該ピス
トンは、前記スタンプの調節方向Ｒに対して反対向きの調節方向Ｓに調節機構７
により油圧により調節可能となっている。液体Ｆ、例えば水を容器２内に充填す
るために圧力発生装置９が配設されている。

【００２３】 スタンプ５は、ブランク１に対向する面が、該ブランクから製造すべき部品の
形状に対応している。この例では、付加形状部Ｎが領域Ａ内に形成される。該領
域において、部品の２つの壁要素が成形され、該２つの壁要素は小さな半径で互
いに概ね垂直に連結されている。この付加形状部Ｎを成形するために、該付加形
状部Ｎに対して鉛直方向の直線上に設けられている対向型部材６は、ブランク１
において該対向型部材側の付加形状部Ｎの形状に対応した形状を有している。

【００２４】 図１に示す作用位置では、スタンプ５および機構４は上動した休止位置にあり
、ブランク１は容器２の縁部３に障害なく配置可能となっている。同時に、対向
型部材６は容器の底部に直近する開始位置にある。この位置で、ブランク１と対
向型部材６との間の距離は、ブランク１を変形させる間のスタンプ５の行程より
も大きくなっている。容器２には液体Ｆが充填されている。

【００２５】 ブランク１の挿入後、機構４が下動して、ブランク１の縁部が容器の開口部の
上で機構４と容器２の上縁部３との間に挟持される。スタンプ５が所定位置に置
かれ、該位置からブランク１の変形作用が開始する。対向型部材６は従前どうり
休止位置にある。このとき必要であれば、容器２に充填されている液体Ｆの圧力
が昇圧され、ブランク１がスタンプ５の方向に予め変形される。このようにして
、ブランクの中央領域の形状が持ち上がるように変形し、次の主変形のための材
料が容器２内に充填される。

【００２６】 次に、スタンプ５が容器２の開口部内に導入されブランク１が変形する。同時
に、ブランク１の鋼材および／または製造すべき部品の形状の関数として、機構
４により印加される保持力は、材料１の縁部から容器２内へ材料が流れるように
、或いは、ブランク１の縁部がしっかりと固定されるように調節される。スタン
プ５によりブランク１が変形する間、容器２に充填されている液体Ｆが流体クッ
ションを形成し、これにより、ブランク１においてスタンプ５の反対側が支持さ
れる。液体Ｆの支持圧力は、スタンプ５によるブランク１の変形の進捗に従い制
御かつ／または調整される。スタンプ５の行程の終点において、ブランク１は中
間形状を呈しており、付加形状部Ｎを除いて部品の全ての形状要素が最終形状に
達している。スタンプ５により実施されるブランク１の主変形はこうして完了す
る（図３）。

【００２７】 付加形状部Ｎを成形するために、液体Ｆによる支持圧力Ｐにより付加形状部Ｎ
が開始する最小値まで、圧力発生機構９により支持圧力Ｐが昇圧され。然しなが
ら、この時点で更なる昇圧は行われない。その代わり、対向型部材６が調節方向
Ｒにブランク１へ向けて移動し、スタンプ５により予め決定された付加形状部Ｎ
の形状にブランク１が変形する。スタンプ５はこのとき停止している。付加形状
部Ｎの成形が完了すると、ブランク１の形状を最終的にスタンプ５に修正するた
めに再び支持圧力Ｐが昇圧される。

【００２８】 最後に、スタンプ５、機構４および対向型部材６が図１に示す開始位置に戻さ
れ、完成した部品が装置から取り外される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の作用位置にある、ブランクから部品を製造するための装置の長手の断面
図である。

【図２】 第２の作用位置にある図１に示す装置である。

【図３】 第３の作用位置にある図１に示す装置である。

【図４】 第４の作用位置にある図１に示す装置である。

【符号の説明】

１…ブランク ２…容器 ３…容器２の縁部 ４…ブランク１を保持するための機構 ５…スタンプ ６…対向型部材 ７…調節機構 ８…ピストン ９…圧力発生装置 Ａ…領域 Ｆ…液体 Ｎ…付加形状部 Ｒ…調節方向 Ｓ…調節方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 レーゼン，ハルトビク ドイツ連邦共和国，59757 アルンスベル ク，ガベルスベルガー シュトラーセ １ アー

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変形可能な材料、特に鉄鋼から成るブランク（１）から部品
   を製造する方法において、 前記ブランク（１）は、変形する間、成形具（５）に対して流体クッション（
   Ｆ）により支持されており、 前記方法は、前記成形具（５）を用いて前記ブランク（１）を中間形状に変形
   する工程と、 次に、成形具（５）の移動方向（Ｒ）に対向させてブランク（１）へ移動する
   対向型部材（６）を用いて、前記中間形状に変形したブランク（１）を局所的に
   変形する工程とを具備する部品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記成形具が位置を調節可能なスタンプであることを特徴と
   した請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記流体クッション（Ｆ）の圧力（Ｐ）が最小値に到達する
   や否や前記局所的変形が行われることを特徴とした請求項１または２に記載の方
   法。
4. 【請求項４】 流体クッション（Ｆ）の圧力（Ｐ）の前記最小値は、流体ク
   ッション（Ｆ）の圧力により生じる付加形状部（Ｎ）の成形が開始する圧力であ
   ることを特徴とした請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 流体クッション（Ｆ）の圧力（Ｐ）は、対向型部材（６）を
   用いて変形させる間に存在した従前の圧力に関連して変化することを特徴とした
   請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 最終形状に到達した後に流体クッション（Ｆ）の圧力（Ｐ）
   を昇圧することを特徴とした請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】 変形可能な材料、特に鉄鋼から成るブランク（１）から部品
   を製造する装置であって、流体により充填される容器（２）と、前記容器（２）
   の上に前記ブランク（１）を保持するための機構（４）と、前記容器（２）の開
   口部の領域に位置決め可能な成形具（５）とを有した製造装置において、 成形具（５）の移動方向（Ｒ）に対向させてブランク（１）へ移動する対向型
   部材（６）が前記容器（２）内に配置されていることを特徴とした部品の製造装
   置。
8. 【請求項８】 前記成形具が位置を調節可能なスタンプであることを特徴と
   した請求項１に記載の製造装置。
9. 【請求項９】 前記ブランク（１）の特定の変形が達成するや否や前記対向
   型部材（６）の調節のための信号を出力する制御装置を具備することを特徴とす
   る請求項７または８に記載の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記制御装置は、前記容器（２）に貯留されている液体の
    圧力（Ｐ）が所定値を超過するや否や前記調節のための信号を出力することを特
    徴とした請求項７または８に記載の製造装置。
11. 【請求項１１】 前記容器（２）内の圧力（Ｐ）が所定値を変化させること
    のできる制御可能な弁を具備する請求項７から１０の何れか１項に記載の製造装
    置。
12. 【請求項１２】 前記容器（２）に貯留されている液体の圧力（Ｐ）を昇圧
    する圧力発生機構（９）を具備することを特徴とした請求項７から１１の何れか
    １項に記載の製造装置。
13. 【請求項１３】 前記１から６の何れか１項に記載の方法を実施するための
    請求項７から１２の何れか１項に記載の製造装置。