JP2004276075A - ハイドロフォーミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のプレス機に小規模な改造を施すだけで、サイクルタイムの短縮による生産性の向上を図ることができる小型・軽量のハイドロフォーミング装置を提供する。
【解決手段】ハイドロフォーミング装置４００は、プレス本体４１のクラウン５４に設けられ、型閉じ位置と型開き位置との間でスライド５６を昇降させることにより上下に対向配置された上型３と下型４の開閉を行う金型開閉シリンダ４３と、スライド５６に装着された上型３とプレス本体４１のボルスタ４５に装着された下型４とにより画成された成形用キャビティ５ａ内に収容された管状ワーク３２の両端部を軸方向に押圧する一対の軸押装置３７，３７と、軸押装置３７により両端部を塞がれた管状ワーク３２内に外部から圧液を注入して当該管状ワーク３２を膨出させる液圧発生装置と、管状ワーク３２の成形処理時に上型３を付勢して型閉じ状態に保持する型締めシリンダ４４と、を備える。型締めシリンダ４４とスペーサ５７が、クラウン５４とスライダ５６との間の位置と、スライド５６をかわす位置とにわたって進退自在に、クラウン５４に水平方向に移動自在に設けられる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下型により画成された成形用キャビティ内に収容された管状ワークの両端部を軸方向に押圧しながら該管状ワーク内に外部から圧液を注入して内圧により当該管状ワークを膨出成形するハイドロフォーミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイドロフォーミングによる成形は、複雑な異形状・異形断面の一体成形が可能であるだけでなく、部品点数の削減や、溶接・穴あけなどの加工工程の減少も望めることにより生産性の向上が図れ、また、製品の軽量化や加工硬化による高剛性化が図れることから、各種の中空状製品の製造に利用されている。
【０００３】
ところで、このようなハイドロフォーミングによる成形を実施するハイドロフォーミング装置１００は、図３に示したように、昇降可能なスライド１６に装着された上型３とボルスタ１８に装着された下型４とで画成される成形用キャビティ５ａ内に管状ワークを収容させ、かつ収容された管状ワーク内に軸押装置７の軸押ピストンの先端に配した軸押工具７ａを利用して両端部を塞ぎつつ、図示しない液圧発生装置により外部から圧液を注入し、当該管状ワークにハイドロフォーミングを施すものである。
【０００４】
前記スライド１６は、スライド昇降手段１５によって昇降可能であり、型締め位置Ｐ１まで下降させてスライド側の上型３をボルスタ側の下型４に押圧させることにより、上下型３，４を型締めすることができる。
そして、プレス機を元に構成されたプレス本体１は、クラウン１４、コラム１２、ベッド１１を含み、型締め力に耐えられるように頑丈に構成されており、大きくて重い。
【０００５】
ところで、前記ハイドロフォーミング装置１００は、上型３と下型４との開閉動作と、軸押装置７の圧液注入による成形処理時に上下型３，４を型閉じ状態に保持する型締め動作とが、全てクラウン１４に組み付けたスライド昇降手段１５の油圧シリンダによって行われていた。
【０００６】
そこで、ハイドロフォーミング終了後、軸押装置７の軸押ピストンを後退させた後に、前記スライド昇降手段１５の油圧シリンダを働かせて、スライド１６を実線の型締め位置Ｐ１から二点鎖線で示す型開き位置（上死点位置）Ｐ２まで上昇させる。これにより、上型３と下型４との間隔が広がるので、加工後製品を取出し、次の管状ワークを成形用キャビティ５ａ内に収容する所謂ワークハンドリング作業を行う。
【０００７】
そして、再びスライド昇降手段１５の油圧シリンダを働かせて、スライド１６を上死点位置Ｐ２から型締め位置Ｐ１まで下降させ、上下型３，４の型締めを行う。
その為、スライド昇降手段１５の油圧シリンダには、スライド１６を上死点位置Ｐ２から型締め位置Ｐ１まで昇降可能な長大なストロークと、型締め動作時に必要となる強大なプレス力（例えば、３００００ｋＮ）が要求されるので、大型の油圧シリンダが必要となるだけでなく、油圧シリンダの駆動に必要な高圧油を大量に圧送する為の大型の油圧ポンプも必要であり、ハイドロフォーミング装置１００の小型化は困難であった。
例えば、上型３及びスライド１６の昇降にはせいぜい数十ｋＮ〜数百ｋＮの推力で十分なので、必要とされる油圧シリンダのシリンダ径はずっと小さく、作動油量も少ない。
【０００８】
また、スライド１６の上死点位置Ｐ２から型締め位置Ｐ１までの移動ストロークが長大で、油圧シリンダによってスライド１６を昇降させる際の油圧シリンダへの高圧油の給排量が多量になるため、スライド１６の移動に時間がかかり、結局、型締めまでの所要時間の増大等が、一回の成形を完了するまでのサイクルタイムの増大を招いて、生産性の向上を図ることが難しいという問題もあった。
【０００９】
そこで、図４に示すようなハイドロフォーミング装置３００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このハイドロフォーミング装置３００には、クラウン１４に左右一対のクラウン側型締めブロック３１，３１が水平方向に移動自在に装着されている。
【００１０】
そして、各クラウン側型締めブロック３１は、クラウン側型締めブロック位置決め手段３４により水平方向に移動されつつクラウン下部とスライド上部との介在させられる。しかる後、型締めシリンダ３５で下型４及びボルスタ１８を上方に強制的に押上げて型締めすることができる。
【００１１】
この場合、スライド昇降手段３３には、スライド１６及び上型３を昇降させるために必要な昇降能力を持たせるだけでよい為、型締め用のシリンダに比べ小径のシリンダで事足りる。一方、型締め手段３５は、型締めストロークが短く、シリンダに供給する油量が少なくて済むので、型締め時間を短くでき、成形に掛かるサイクルタイムを短縮することができる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−１０６６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したハイドロフォーミング装置３００の場合、型締めシリンダ３５は、型締めの際に、ボルスター１８及び下型４と伴に付随する軸押装置７等も同時に持ち上げなければならず、その分、該型締めシリンダ３５の負荷が増大してしまう。
そこで、前記型締めシリンダ３５は、高圧油の使用量の大幅な削減は望めず、高圧油用の油圧ポンプの小型化が制限される結果、装置の小型・軽量化が十分に図れないという問題があった。
【００１４】
また、上記ハイドロフォーミング装置３００の場合、使用油量が多く、ベッド１１には型締めシリンダ３５を内蔵しなければならず、既存のプレス機と比較すると改造点が多いので、既存のプレス機を改造しようとすると改造が大規模になって、改造費が嵩むという問題もあった。
【００１５】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、既存のプレス機に小規模な改造を施すだけで、サイクルタイムの短縮による生産性の向上を図ることができる小型・軽量のハイドロフォーミング装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、プレス本体のクラウンに設けられ、型閉じ位置と型開き位置との間でスライドを昇降させることにより上下に対向配置された上型と下型の開閉を行う金型開閉シリンダと、
前記スライドに装着された上型とプレス本体のボルスタに装着された下型とにより画成された成形用キャビティ内に収容された管状ワークの両端部を軸方向に押圧する軸押装置と、
前記軸押装置により両端部を塞がれた前記管状ワーク内に外部から圧液を注入して内圧により当該管状ワークを膨出させる液圧発生装置と、
前記管状ワークの成形処理時に前記上型を付勢して型閉じ状態に保持する型締めシリンダと、を備えるハイドロフォーミング装置であって、
前記型締めシリンダが、前記クラウンと前記スライダとの間の位置と、スライドをかわす位置とにわたって進退自在に、前記クラウンに水平方向に移動自在に設けられることを特徴とするハイドロフォーミング装置により達成される。
【００１７】
上記構成のハイドロフォーミング装置によれば、上下型の開閉及び型締めを別個の金型開閉シリンダ及び型締めシリンダに分担させているため、金型開閉シリンダは強大なプレス力が必要なく、型締めシリンダはストロークを短縮できるので、使用油量の低減を図ることができる。
又、前記型締めシリンダは、スライダが型閉じ位置まで降下した後に、前記クラウンと前記スライダとの間に水平移動され、該スライドを介して上型を下型に加圧する。そして、スライダが型開き位置まで上昇する際には、前記型締めシリンダは、スライドをかわす位置まで水平移動され、該スライドとの干渉が防止される。
【００１８】
即ち、予め、型締めシリンダの先端が水平移動時に型閉じ状態のスライドの上面に干渉しない程度のクリアランスを設定しておけば、該型締めシリンダのストロークは、実質上、前記クリアランスの分（例えば、３乃至５ｍｍ程度）だけで良い。
そこで、型締めシリンダのストロークの存在に起因した型締め完了の遅延を解消して、型締めまでの所要時間の短縮によって、一回の成形を完了するまでのサイクルタイムを短縮して、生産性の向上を図ることができる。
【００１９】
また、前記型締めシリンダは、前記クラウンと前記スライダとの間で前記上型を下方へ付勢する構造であるので、型締め時に重力に抗することなく稼働することができる。
そこで、前記上下型を効率良く型締めすることができ、当該型締めシリンダの加圧力を必要最小限に抑えることができるので、従来のハイドロフォーミング装置における型締めシリンダと比べて高圧油の使用量を大幅に削減できる。
【００２０】
更に、上記ハイドロフォーミング装置は、既存のプレス機におけるプレス本体のクラウンに型締めシリンダを水平移動可能に追加する等の小幅な改造を施すだけで良く、安価に実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るハイドロフォーミング装置の具体的な実施形態を詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の実施形態に係るハイドロフォーミング装置の動作を説明する為の概略構成を示した正面図である。
【００２２】
本実施形態のハイドロフォーミング装置４００は、図１及び図２に示したように、プレス本体４１のクラウン５４に設けられ、スライド５６を昇降させることにより、上下に対向配置された上型３と下型４の開閉を行う単一の金型開閉シリンダ４３と、前記スライド５６に装着された上型３とプレス本体４１のボルスタ４５に装着された下型４とにより画成された成形用キャビティ５ａ内に収容された管状ワーク３２の両端部を軸方向に押圧する一対の軸押装置３７，３７と、この軸押装置３７の軸押工具３７ａにより両端部を塞がれた前記管状ワーク３２内に外部から圧液を注入して内圧により当該管状ワーク３２を膨出させる液圧発生装置（図示せず）と、前記管状ワーク３２の成形処理時に前記上型３を付勢して型閉じ状態に保持する一対の型締めシリンダ４４，４４と、これら金型開閉シリンダ４３、軸押装置３７及び型締めシリンダ４４等に所定の油圧を供給する油圧回路（図示略）と、を備えている。
【００２３】
前記金型開閉シリンダ４３は、型閉じ位置（図１の位置）と、ワーク取り出しのための型開き位置（図２の位置）との間で、上型３と伴にスライド５６を昇降させるだけなので、強大なプレス力は必要なく、型締めに用いるような高圧油用の油圧ポンプ（図示せず）を必要としない。
【００２４】
前記軸押装置３７は、上型３と下型４とで画成される成形用キャビティ５ａ内に収容された管状ワーク３２内に軸押ピストンの先端に配した軸押工具３７ａを利用して両端部を塞ぎつつ、図示しない液圧発生装置により外部から圧液を注入し、当該管状ワーク３２にハイドロフォーミングを施すものであり、基本的構成は従来のものと略同様である。
【００２５】
前記型締めシリンダ４４は、図１に示したように、先端部に装着したスペーサ５７を介してワークの成形処理時に前記スライド５６を下型４側に加圧して上型３を型閉じ状態に保持するためのものであり、前記プレス本体４１のベッド５１にコラム５２を介して連結されたクラウン５４に対して、前記金型開閉シリンダ４３とは別に水平方向に移動自在に設けられている。
前記型締めシリンダ４４は、高圧用ポンプから供給される高圧油により駆動される図示しない駆動シリンダによって、前記クラウン５４と前記スライダ５６との間の位置（図１中、実線で図示）と、スライド５６をかわす位置（図１中、想像線で図示）とにわたって進退自在とされている。
【００２６】
そして、前記型締めシリンダ４４及び前記スペーサ５７は、図１に示したように、金型開閉シリンダ４３によってスライド５６が型閉じ位置まで降下した後に、水平移動動作によってスライド５６とクラウン５４との間の空間に割り込んでスライド５６を加圧し、型開きのためにスライド５６が上昇する際には、図２に示したように、水平移動によりスライド５６の側方に退避して干渉が防止され、該スライド５６の上昇を許容する。
【００２７】
尚、前記型締めシリンダ４４を水平移動させる機構は、具体的に図示してはいないが、例えば、型締めシリンダ４４を水平方向に移動自在に支持するガイド部材と、このガイド部材上の型締めシリンダ４４を進退動させる移動用シリンダとの組み合わせを始めとして、公知の各種の水平平行移動機構を採用することができる。
【００２８】
即ち、本実施形態のハイドロフォーミング装置４００によれば、上下型３，４の開閉及び型締めを別個の金型開閉シリンダ４３及び型締めシリンダ４４に分担させているため、長大なストロークが必要な金型開閉シリンダ４３は強大な推力が必要なく、高圧油の駆動が必要な型締めシリンダ４４はストロークを最小限にできるので、使用油量の低減を図ることができる。
【００２９】
又、前記型締めシリンダ４４は、スライダ５６が型閉じ位置まで降下した後に、図１に示したように、プレス本体４１のクラウン５４と前記スライダ５６との間に水平移動され、該スライド５６を介して上型３を下型４に加圧する。
そして、スライダ５６が型開き位置まで上昇する際には、図２に示したように、前記型締めシリンダ４４は、スライド５６をかわす位置まで水平移動され、該スライド５６との干渉が防止される。
【００３０】
即ち、予め、各型締めシリンダ４４の先端（スペーサ５７の下端）が水平移動時に型閉じ状態のスライド５６の上面に干渉しない程度のクリアランスを設定しておけば、該型締めシリンダ４４のストロークは、実質上、前記クリアランスの分だけで良い。
そこで、ハイドロフォーミング装置４００は、型締めシリンダ４４のストロークの存在に起因した型締め完了の遅延を解消して、型締めまでの所要時間の短縮によって、一回の成形を完了するまでのサイクルタイムを短縮して、生産性の向上を図ることができる。
【００３１】
また、前記型締めシリンダ４４は、前記クラウン５４と前記スライダ５６との間で前記上型３を下方へ付勢する構造であるので、型締め時に重力に抗することなく稼働することができる。
そこで、前記上下型３，４を効率良く型締めすることができ、当該型締めシリンダ４４の加圧力を必要最小限に抑えることができるので、図４に示した従来のハイドロフォーミング装置３００における型締めシリンダ３５と比べて高圧油の使用量を大幅に削減できる。
【００３２】
更に、上記ハイドロフォーミング装置４００は、既存のプレス機におけるプレス本体４１のクラウン５４に型締めシリンダ４４を水平移動可能に追加する等の小幅な改造を施すだけで良く、安価に実現することができる。
従って、既存のプレス機に小規模な改造を施すだけで、型締めシリンダ４４のストロークの短縮や金型開閉シリンダ４３の高圧油の使用量の低減を達成して、高圧油用の油圧ポンプの徹底した小型・軽量化によって、装置の小型・軽量化、コスト低減を促進することができる。
【００３３】
尚、本発明のハイドロフォーミング装置におけるプレス本体の形態は、上述したようにベッド上に４本のコラムを立設し、クラウンを支承した門型構造のものに限らず、ベッドとクラウンとが背面のコラムのみで片持ち支承したＣ型構造となる形態でも適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のハイドロフォーミング装置によれば、上下型の開閉及び型締めを別個の金型開閉シリンダ及び型締めシリンダに分担させているため、金型開閉シリンダは強大なプレス力が必要なく、型締めシリンダはストロークを短縮できるので、使用油量の低減を図ることができる。
【００３５】
又、前記型締めシリンダは、スライダが型閉じ位置まで降下した後に、前記クラウンと前記スライダとの間に水平移動され、該スライドを介して上型を下型に加圧する。そして、スライダが型開き位置まで上昇する際には、前記型締めシリンダは、スライドをかわす位置まで水平移動され、該スライドとの干渉が防止される。
【００３６】
即ち、予め、型締めシリンダの先端が水平移動時に型閉じ状態のスライドの上面に干渉しない程度のクリアランスを設定しておけば、該型締めシリンダのストロークは、実質上、前記クリアランスの分だけで良い。
そこで、型締めシリンダのストロークの存在に起因した型締め完了の遅延を解消して、型締めまでの所要時間の短縮によって、一回の成形を完了するまでのサイクルタイムを短縮して、生産性の向上を図ることができる。
【００３７】
また、前記型締めシリンダは、前記クラウンと前記スライダとの間で前記上型を下方へ付勢する構造であるので、型締め時に重力に抗することなく稼働することができる。
そこで、前記上下型を効率良く型締めすることができ、当該型締めシリンダの加圧力を必要最小限に抑えることができるので、従来のハイドロフォーミング装置における型締めシリンダと比べて高圧油の使用量を大幅に削減できる。
【００３８】
更に、上記ハイドロフォーミング装置は、既存のプレス機におけるプレス本体のクラウンに型締めシリンダを水平移動可能に追加する等の小幅な改造を施すだけで良く、安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るハイドロフォーミング装置の動作を説明する為の概略構成を示した正面図である。
【図２】図１に示したハイドロフォーミング装置の型開き状態を示す正面図である。
【図３】従来のプレス機を元に構成したハイドロフォーミング装置の概略正面図である。
【図４】従来のハイドロフォーミング装置の縦断面図である。
【符号の説明】
３ 上型
４ 下型
５ａ 成形用キャビティ
３２ 管状ワーク
３７ 軸押装置
３７ａ 軸押工具
４１ プレス本体
４３ 金型開閉シリンダ
４４ 型締めシリンダ
４５ ボルスタ
５４ クラウン
５６ スライド
４００ ハイドロフォーミング装置

Claims (1)

1. プレス本体のクラウンに設けられ、型閉じ位置と型開き位置との間でスライドを昇降させることにより上下に対向配置された上型と下型の開閉を行う金型開閉シリンダと、
   前記スライドに装着された上型とプレス本体のボルスタに装着された下型とにより画成された成形用キャビティ内に収容された管状ワークの両端部を軸方向に押圧する軸押装置と、
   前記軸押装置により両端部を塞がれた前記管状ワーク内に外部から圧液を注入して内圧により当該管状ワークを膨出させる液圧発生装置と、
   前記管状ワークの成形処理時に前記上型を付勢して型閉じ状態に保持する型締めシリンダと、を備えるハイドロフォーミング装置であって、
   前記型締めシリンダが、前記クラウンと前記スライダとの間の位置と、スライドをかわす位置とにわたって進退自在に、前記クラウンに水平方向に移動自在に設けられることを特徴とするハイドロフォーミング装置。

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