JP2004276096A - ハイドロフォーム成形方法およびハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに重ね合わせたシート材19,21の端部31,33相互を溶接によって接合し、この溶接接合部を金型13内の成形空間18の内壁に近接して配置した状態で各シート材19,21全体を成形空間18に収容する。この状態で各シート材19,21相互間に液圧を付与してシート材19,21を成形空間18内で押し広げて成形する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、型内に収容した互いに重ね合わせた板材相互間に圧力を付与し、この各板材を型内で押し広げて成形するハイドロフォーム成形方法およびハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハイドロフォーム成形方法は、例えば特許文献1に記載されたものがある。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−96116号公報
【0004】
図10は、上記したハイドロフォーム成形方法を示すもので、中心線Sに対して左側が成形前の状態を、同右側が成形後の状態をそれぞれ示している。
【0005】
上型1と下型3との間には成形空間5を設けてあり、互いに重ね合わせた板材7,9をこの成形空間5に配置する。このとき各板材7,9は、外周側の端部7a,9aが上型1と下型3との間に挟持固定される。また、上記した端部7a,9aの先端部相互は溶接接合し、溶接ビード11を有する。
【0006】
図10左側の成形前の状態から、板材7,9相互間に、圧力を付与するために例えば水を注入することで、同右側の成形後の状態で示すように、各板材7,9が成形空間5内で押し広げられて成形される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の成形方法では、各板材7,9の端部7a,9aを上型1と下型3とで挟持固定する必要があることから、端部7a,9a相互に対する溶接時での重ね溶接代Lを必要とし、このため重ね溶接代Lを必要とする分材料の無駄が発生している。
【0008】
また、成形時には、図11に示すように、上型1と下型3とで挟持固定してある端部7a,9aが、注入する水の圧力(液圧H)によって成形空間5側に引っ張られ、成形時に溶接接合部に過大な力(矢印Pで示す引張り応力)が作用して破断に至るという問題がある。
【0009】
そこで、この発明は、材料の無駄の発生を防止しつつ、成形時に溶接接合部に過大な力が作用しないようにすることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、互いに重ね合わせた板材の端部相互を溶接によって接合し、この溶接接合部を型内の成形空間の内壁に近接して配置した状態で前記各板材全体を前記成形空間に収容し、この状態で前記各板材相互間に流体圧力を付与して各板材を前記成形空間内で押し広げて成形するハイドロフォーム成形方法としてある。
【0011】
【発明の効果】
この発明によれば、各板材相互の溶接接合部を型内の成形空間の内壁に近接して配置した状態で各板材相互間に流体圧力を付与して成形するようにしたので、各板材の外周側の端部を型によって挟持固定する必要がなく、このため、成形時に板材の外周側の端部に過大な力が作用することがなく、型により固定する部分も不要となるので、材料の無駄を省くことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0013】
図1(a)は、この発明の第1の実施形態を示すハイドロフォーム成形用の金型13にワークWをセットした状態を示す断面図である。金型13は、上型15と下型17とを備え、これら両者間に成形空間18を備える。図1(b)はワークWを下型17とともに示す平面図である。
【0014】
ワークWは、板材として2枚のシート材19,21を重ね合わせたもので、そのほぼ全域はシート材19,21が互いに密着する平面状となっているが、外周縁部全周は、シート材19,21相互間に空間23を有するように互いに離れる方向に屈曲形成してある。
【0015】
また、上記したワークWは、図1中で左側の端部付近を他の部分に対し図1(b)中で上下方向の幅を小さくして液圧導入部22を設けてある。この液圧導入部22は、シート材19,21相互間に隙間25を有し、この隙間25の図1中で左側の端部に、隙間25より図1(a)中で上下幅が広い液圧導入空間25aを設けてある。
【0016】
上記した隙間25および液圧導入空間25aを設けることで、図1(a)中で上部に位置するシート材19には、図1中で左右方向に長い長尺凸部19aおよび円形凸部19bがそれぞれ形成される。
【0017】
前記した液圧導入空間25aに対応する図1(a)中で下部の板材21に液圧注入用の貫通孔27を設け、この貫通孔27に対応して下型17には、外部から流体圧力を付与するための水を注入する液圧注入流路29を設ける。
【0018】
そして、シート材19,21の外周縁の端部31,33相互は、図2(a)に拡大して示すように、溶接により接合することで、相互間に溶接ビード35が形成される。この各端部31,33は、端面31a,33aが互いにほぼ90度の角度を持って突き合わされるとともに、端面31a,33aの内側の角部31b,33b相互が、互いに離れて継手隙間tを有する。
【0019】
このように、各端部31,33を溶接によって接合固定したワークWは、この溶接継手部34を前記金型13内の成形空間18の内壁に近接して配置した状態で、各シート材19,21全体を成形空間18に収容する。
【0020】
この状態で、図1(a)に示した液圧導入空間25aに、液圧注入流路29を通して外部から水を注入することで、図2(b)に示すように、シート材19,21相互は、液圧によって徐々に押し広げられ、最終的には、図2(c)に示すように、各シート材19,21は、成形空間18の内壁に密着し、成形が完了する。なお、上記した図2は、液圧導入部22を除く部分のワークWの外周縁部の断面図である。
【0021】
このとき、各シート材19,21は、液圧導入部22を除く外周縁部の全周を、図2に示すように金型13によって挟持固定していないので、前記図10に示した溶接時での重ね溶接代Lが不要であり、材料の有効利用がなされている。
【0022】
また、この場合、各シート材19,21は、外周縁部全周を上型15と下型17とで挟持固定していないので、成形時に、端部31,33が成形空間18側に引っ張られることがなく、溶接継手部34に過大な力が作用することがなく、溶接継手部34の破断を防止することができる。
【0023】
図3は、上記した溶接継手部34を溶接接合する装置を示す。なお、ここでのワークWは、図1のものに対して簡略化して示している。この装置は、溶接治具固定部37と一対の溶接治具可動部39とを備える。
【0024】
溶接治具固定部37は、固定部本体37aに上部に開口するワーク収容凹部37bを備え、このワーク収容凹部37aにワークWを収容する。このとき、ワークWの溶接継手部34となる各端部31,33が、ワーク収容凹部37bから外部に突出する状態とする。
【0025】
一方、溶接治具可動部39は、溶接治具固定部37の固定部本体37aの両側に一対配置し、溶接治具固定部37の底板部37c上を固定部本体37aに対して接近離反移動可能である。
【0026】
また、溶接治具可動部39の上部に、ワークWの端部31,33に向けて突出するワーク押さえ39aを設け、ワーク押さえ39aには、各端部31,33の表面形状に整合するワーク押さえ面39bを形成する。この溶接治具可動部39の下部には、溶接治具固定部37に向けて突出するストッパ部39cを設ける。
【0027】
このストッパ部39cが固定部本体37aに当接した状態で、前記したワーク押さえ面39bがワークWの各端部31,33を押さえ、この状態で、溶接治具固定部37の上方から接近する溶接トーチ41により、各端部31,33相互を溶接接合する。他の部位の各端部31,33については、ワークWを溶接治具固定部37に対し適宜位置を変えて保持させることで、その全周に対して溶接を行う。これにより、図4に模式的に示すように、溶接ビード35が、溶接継手部34に形成される。
【0028】
この場合、溶接トーチ41は、MIG,TIGまたはプラズマなどで溶融溶接することで、継手隙間tが大きいものでも対応可能となる。
【0029】
図5は、ワークWの他の例を示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は(a)のA−A断面図である。このワークWは、互いに重ね合わせる板材としての2枚の円板状のシート材43,45を備える。
【0030】
この各シート材43,45も前記図1に示したものと同様に、外周縁部全周は、相互間に環状の空間47を有するように、各シート材43,45が互いに離れる方向に屈曲形成してある。そして、この空間47の外周側端部に溶接継手部49を形成する。この継手溶接部49は、下部のシート材45の端部51の内面51aに上部のシート材43の端部53の端面53aを対向させた形状である。
【0031】
このような形状の溶接継手部49も、図1のものと同様にして溶接接合されており、溶接ビード50を備える。この場合も、継手隙間tを有する。
【0032】
上記したワークWは、下部のシート材45の中心に、シート材43,45相互間に液圧を付与するための水を注入する貫通孔55を設け、この貫通孔55に対応して上部のシート材43には、シート材45から離れる方向に突出する凸部43aを形成する。これによりシート材43,45相互間に、液圧を導入するための液圧導入空間55を設ける。
【0033】
この液圧導入空間55は、図5中で左右両側方に向けて外周部の空間47に対し連通隙間57を通して連通する。この連通隙間57と外周部の空間47および中央部の液圧導入空間55を除く部位59は、シート材43,45相互が互いにほぼ密着した状態にある。
【0034】
上記図5に示したワークWについても、図6に示すように、上型61と下型63とからなる金型65内の成形空間67に収容する。このとき、ワークWは、溶接継手部49を成形空間67の内壁に近接して配置する。
【0035】
また、上記した金型67は、図示していないが、シート材45の中央の貫通孔45aおよびシート材43の凸部43aを備えた部位、すなわち液圧導入部69を、前記図1の液圧導入部22と同様に、上型61と下型63とで保持する構造となっている。
【0036】
したがって、液圧導入空間55に、貫通孔45aから水を導入してシート材43,45相互間に液圧を付与すると、各シート材43,45は、液圧導入部69を除く部分が互いに離れるように押し広げられて成形される。
【0037】
このとき、各シート材43,45は、その外周縁部全周を、金型65によって挟持固定していないので、前記図10に示し溶接時での重ね溶接代Lが不要であり、材料の有効利用がなされている。
【0038】
また、この場合、各シート材43,45は、その外周縁部全周を上型61と下型63とで挟持固定していないので、成形時に、端部51,53が成形空間67側に引っ張られることがなく、溶接継手部49に過大な力が作用することがなく、溶接継手部49の破断を防止することができる。
【0039】
図7は、上記図6に示したワークWの溶接継手部49を溶接接合する装置を示す。この図7はワークWの外周側の空間を47を備えた部分の図6中で左側の半分を示しており、図7中で、左側(a)がワークWを溶接治具にセットした状態、同右側(b)が溶接している状態をそれぞれ示す。
【0040】
ワークWをセットする溶接治具は、溶接治具固定部71で下部のシート材45の端部51を載置する凹部71aを備える。(a)で示すように、端部51を凹部71aに載置した状態では、溶接治具固定部71の側方に配置してある溶接治具下型可動部73は、上部に位置している。
【0041】
ここで、溶接治具上型可動部75を下降させて、(b)で示すように、上部のシート材43の端部53を押さえ、かつ溶接治具下型可動部73を下降させた状態で、溶接トーチ41により、溶接継手部49に対して溶接を行う。これにより、図6に示してある溶接ビード50が形成される。
【0042】
図8は、溶接継手部77の他の形状例を示している。この溶接継手部77を備えたワークWは、同図(a)に示すように、互いに重ね合わせる板材としての2枚のシート材79,81を備える。下部のシート材81はその端部83を、上部のシート材79の端部85より外方に突出させ、かつこの突出させたシート材81の端部83を上部のシート材79の端部85に向けて屈曲させている。
【0043】
そして、下部のシート材81の端部83の内面83aと、上部のシート材79の端部85の端面85aとの間に、溶接ビード87を備える。
【0044】
図9は、上記したワークWの溶接継手部77に溶接トーチ41により溶接作業を行っている状態を模式的に示している。溶接トーチ41を用いて溶接作業を行うことで、溶接ビード87が溶接継手部77に形成される。
【0045】
このようなワークWを、上型89と下型91とからなる金型93内の成形空間95に収容する。このとき、ワークWは、溶接継手部77を成形空間95の内壁に近接して配置する。
【0046】
この状態で、各シート材79,81相互間に、水などなどを注入して液圧を付与すると、同図(b)のように、各シート材79,81が互いに離れる方向に徐々に押し広げられ、同図(c)のように成形空間95内の金型93の内壁に密着して成形が完了する。
【0047】
このとき、各シート材79,81は、その外周縁部全周を、金型93によって挟持固定していないので、前記図10に示した溶接時での重ね溶接代Lが不要であり、材料の有効利用がなされている。
【0048】
また、この場合、各シート材79,81は、その外周縁部全周を上型89と下型91とで挟持固定していないので、成形時に、端部83,85が成形空間95側に引っ張られることがなく、溶接継手部77に過大な力が作用することがなく、溶接継手部77の破断を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はこの発明の第1の実施形態を示すハイドロフォーム成形用の金型にワークをセットした状態を示す断面図、(b)はワークを下型とともに示す平面である。
【図2】第1の実施形態における成形時の動作説明図である。
【図3】第1の実施形態におけるワークの溶接継手部を溶接接合する装置を示す断面図である。
【図4】図1のワークの溶接継手部に溶接作業を行っている状態を示す模式図である。
【図5】(a)はワークの他の例を示す平面図、(b)は(a)のA−A断面図である。
【図6】図5のワークを金型にセットした状態を示す断面図である。
【図7】図6に示したワークの溶接継手部を溶接接合する装置の一部を、ワークセット時(a)と溶接時(b)とについてそれぞれ示す断面図である。
【図8】溶接継手部の他の形状例を示すワークを成形する際の動作説明図である。
【図9】図8のワークの溶接継手部に溶接作業を行っている状態を示す模式図である。
【図10】従来のハイドロフォーム成形方法に係わる成形前および成形後についてそれぞれ示す断面図である。
【図11】図10の成形方法での溶接継手部における動作説明図である。
【符号の説明】
W ワーク
13,65,93 金型
18,67,95 成形空間
19,21、43,45,85,87 シート材(板材)
31,33,51,53,79,81 板材の端部
Claims (6)
- 互いに重ね合わせた板材の端部相互を溶接によって接合し、この溶接接合部を型内の成形空間の内壁に近接して配置した状態で前記各板材全体を前記成形空間に収容し、この状態で前記各板材相互間に流体圧力を付与して各板材を前記成形空間内で押し広げて成形することを特徴とするハイドロフォーム成形方法。
- 前記各板材の端部相互を所定角度を持って突き合わせてあることを特徴とする請求項1記載のハイドロフォーム成形方法。
- 前記一方の板材の端部を同他方の板材の端部に対して外方へ突出させ、かつこの突出させた一方の板材の端部を他方の板材の端部に向けて屈曲させることを特徴とする請求項1記載のハイドロフォーム成形方法。
- ハイドロフォーム成形に用いる板材を、その端部相互を所定角度を持って突き合わせた状態で溶接接合することを特徴とするハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法。
- 前記各板材の端部相互を所定角度を持って突き合わせてあることを特徴とする請求項4記載のハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法。
- 前記一方の板材の端部を同他方の板材の端部に対して外方へ突出させ、かつこの突出させた一方の板材の端部を他方の板材の端部に向けて屈曲させることを特徴とする請求項4記載のハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法。
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