JP2005144549A - 重ね合せ板材の液圧成形装置、その液圧成形金型およびその液圧成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置構成が単純であるのに生産性を向上させることができる重ね合せ板材の液圧成形装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも２枚の板材を重ね合せかつ板材の一部に注入孔が形成された予備成形体を挟み込む上下一対の金型(30,35)と、一対の金型を昇降させる型締め機(20)と、注入孔から予備成形体内に成形媒体を注入する液圧注入手段(62)と、成形媒体に高い圧力を付与する高圧シリンダ(67)と、を備えた重ね合せ板材の液圧成形装置において、型締め機内に金型の昇降に連動して作動する低圧シリンダ(33)が設けられているとともに、低圧シリンダと液圧注入手段とを連結するための液圧回路(50)が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、装置構成が単純であるのに生産性を向上させることができる重ね合せ板材の液圧成形装置、その液圧成形金型およびその液圧成形方法に関する。

従来の重ね合せ板材の液圧成形装置、液圧成形金型および液圧成形方法においては、たとえば下記特許文献１に記載されているように、縁部が接合された２枚の金属板材からなる予備成形体を、型締め機が備える上下一対の金型間に挟み込んで型締めした後、液圧シリンダにより予備成形体内に高圧の成形媒体を注入して膨出変形させ、これによって複雑な形状の成形品を得ている。
特開２００２−９６１１６号公報

しかしながら、このような従来の重ね合せ板材の液圧成形装置、液圧成形金型および液圧成形方法においては、型締め機のスライドに固定された上型をスライドの上死点から下死点まで移動させ、テーブル上に固定された下型と接触させて上下一対の金型が閉じられるようにした後、この一対の金型間に挟み込まれた予備成形体内に高圧シリンダにより高圧の成形媒体を注入し、膨出成形するようにしていたため、容量の大きな成形品を得るためには、型締め機のスライドの下降に要する時間も、その後高圧シリンダにより予備成形体内に成形媒体を注入するために要する時間も長くなる。この結果、一連の成形工程を完了させるまでには時間がかかってしまい、生産性が低くなるという問題点があった。

この問題点を少しでも解消させるためには、スライドの昇降速度を高速化したり、容量に余裕を持った大きな液圧シリンダを備えたりすればよいが、一方で、スライドや液圧シリンダおよびこれらを駆動させるための油圧装置が大型化するという問題点が生じてしまう。

本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、特別に付加的な動力源を必要とすることなく、大型の成形品であってもその成形時間を大幅に短縮することができ、装置構成が単純であるのに生産性を向上させることができる重ね合せ板材の液圧成形装置、その液圧成形金型およびその液圧成形方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明にかかる重ね合せ板材の液圧成形装置は、少なくとも２枚の板材を重ね合せかつ当該板材の一部に注入孔が形成された予備成形体を挟み込む上下一対の金型と、当該一対の金型を昇降させる型締め機と、当該注入孔から当該予備成形体内に成形媒体を注入する液圧注入手段と、当該成形媒体に高い圧力を付与する高圧シリンダと、を備えた重ね合せ板材の液圧成形装置において、当該型締め機内に前記金型の昇降に連動して作動する低圧シリンダが設けられているとともに、当該低圧シリンダと当該液圧注入手段とを連結するための液圧回路が設けられていることを特徴とするものである。

上記目的を達成するための本発明にかかる重ね合せ板材の液圧成形金型は、少なくとも２枚の板材を重ね合せかつ当該板材の一部に注入孔が形成された予備成形体を挟み込む、型締め機により昇降させられる上下一対の重ね合せ板材の液圧成形金型であって、当該金型内には、前記型締め機の昇降に連動して作動する低圧シリンダが設けられているとともに、当該低圧シリンダと当該注入孔から当該予備成形体内に成形媒体を注入する液圧注入手段とを連結するための液圧回路が設けられていることを特徴とするものである。

上記目的を達成するための本発明にかかる重ね合せ板材の液圧成形方法は、少なくとも２枚の板材を重ね合せかつ当該板材の一部に注入孔が形成された予備成形体を、上下一対の金型によって挟み込んで型締めを行うとともに、当該予備成形体内に成形媒体を供給して予備成形させる、重ね合せ板材の液圧成形方法において、前記予備成形体内に成形媒体を供給して予備成形させた後、さらに前記予備成形体内に高圧の成形媒体を供給することにより最終成形を行うようにしたことを特徴とするものである。

本発明にかかる重ね合せ板材の液圧成形装置によれば、型締め機による型締め工程中に、その型締め力を利用して予備成形体内に成形媒体を供給できるようにしたため、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上するとともに、特別な付加的な動力源も必要とせず、簡単な装置構成とすることができる。

本発明にかかる重ね合せ板材の液圧成形金型によれば、型締め機による型締め工程中に、その型締め力を利用して予備成形体内に成形媒体を供給できるようにしたため、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上するとともに、従来から一般的に用いられている液圧成形装置に対して、そのまま、または極めて小規模の改造で流用することができる。また金型を交換するだけでチューブ材や重ね合せ板材の液圧成形を行うことができ、生産のフレキシビリティが向上する。

本発明にかかる重ね合せ板材の液圧成形方法によれば、型締め機による型締め工程中に、予備成形体内に成形媒体を供給できるようにしたため、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る成形品を説明するための斜視図、図２は、成形品となる予備成形体を説明するための斜視図である。

成形品１０は、たとえば自動車構造部材であり、予備成形体１２を液圧成形した後、両端の余肉部分１３を適宜切断することによって得られる。予備成形体１２は重ね合せられた少なくとも２枚の板材１４、１５からなり、予備成形体１２の端部１６には成形媒体の注入孔として液圧注入部１７、液圧流路１８が形成されている。液圧注入部１７はドーム形に形成され、液圧注入部１７の下方に位置する板材１４には開口部２１が形成されている。また、液圧流路１８は液圧注入部１７に隣接する板材１５に形成されている。板材１４、１５は、たとえば厚さ１．８ｍｍ、材料強度が４４０ＭＰａの鋼板である。板材１４、１５の外周端部１１は接合部１９を有している。接合部１９は成形品１０の全周に形成されており、たとえば、レーザー溶接、アーク溶接、あるいは接着剤を用いて接合され気密性が確保されている。

図３は、本発明の実施の形態に係る液圧成形装置のシステム構成図である。なおこの図は、液圧成形過程の予備成形体１２と液圧成形装置の状態を示している。

本実施の形態に係る液圧成形装置は、型締め機２０と液圧回路５０とから構成される。

型締め機２０は、図２に示した予備成形体１２を挟み込む上下一対の金型（上型、下型）３０、３５を備えている。下型３０は型締め機２０の基台３１上に取り付けられている。上型３５は可動ボルスタ３２に取り付けられている。なお、金型３０、３５の内部には成形品１０の外形形状に対応した形状のキャビティ２４、２６がそれぞれに形成されている。可動ボルスタ３２はコラム３８に沿って上下に摺動自在に設けられている。可動ボルスタ３２の上部には低圧シリンダ３３が取り付けられている。低圧シリンダ３３内にはスライド３４に取り付けられたピストン３６が上下動自在に設けられている。スライド３４はスライドピストン３７に取り付けられ、コラム３８に沿って上下に摺動自在に取り付けられている。したがって、低圧シリンダ３３はスライド３４と上型３５との間に配置されることになる。スライドピストン３７は型締め機２０の支持台３９に設けられているスライドシリンダ４０内で上下に摺動自在に取り付けられている。スライドシリンダ４０には油圧をかけるための図示しない動力源が取り付けられており、スライドピストン３７はこの動力源から供給させる油によって上下に駆動される。可動ボルスタ３２の左右両端には可動ボルスタ３２とスライド３４との間の相対的な位置関係を規制するストローク規制手段４１Ａ、４１Ｂが取り付けられている。ストローク規制手段４１Ａ、４１Ｂは型締め機２０のスライド３４の下降量を規制して低圧シリンダ３３から送り出される成形媒体の量を制限している。

低圧シリンダ３３とピストン３６とによって液圧室４２が形成されるが、液圧室４２には液圧回路５０を構成する配管６１が取り付けられている。型締め機２０上方から見た液圧室４２の投影面積はキャビティ２４、２６よりも大きな投影面積を有している。つまり、液圧室４２の投影面積は成形品１０の液圧室４３の投影面積に比べて十分に大きな投影面積を有している。配管６１は成形品１０の液圧室４３に成形媒体を注入するための液圧注入手段６２に接続されている。液圧注入手段６２には予備成形体１２に形成されている液圧注入部１７（図２参照）が接続される。配管６１は逆止弁６３を介して媒体供給ポンプなどの図示しない媒体供給源に接続されている。液圧回路５０内には配管６１内を流通する成形媒体の圧力を制御するための圧力制御手段６４、成形品１０の液圧室４３に供給される成形媒体の流通を遮断する遮断弁６５、成形媒体を収容する成形媒体タンク６６が設けられている。また、液圧回路５０内には成形媒体に高い圧力を付与する高圧シリンダ６７が設けられているが、高圧シリンダ６７は逆止弁６８を介して液圧注入手段６２に接続されている。したがって、低圧シリンダ３３と高圧シリンダ６７とは液圧注入手段６２に対して並列に接続され、また、成形媒体供給ポンプにも接続されることになる。なお、高圧シリンダ６７の動作は制御手段６９によって制御される。

図４および図５は本発明の実施の形態において成形品の成形過程の説明に供する図である。なお、図４は液圧成形開始前における予備成形体１２のセット状態と液圧成形装置の状態を示しており、図５は液圧成形途中の予備成形体１２と液圧成形装置の状態を示している。

図４に示すように、上型３５は予備成形体１２の液圧注入部１７に対応する形状の凹部２７と液圧流路１８対応する形状の凹溝２８とを有している。下型３０はノズル部２５を有しており、ノズル部２５は板材１４の開口部２１（図２参照）に挿入可能になっている。なお、ノズル部２５は、予備成形体１２の液圧注入部１７に対する成形媒体の液圧注入手段６２であり、下型３０の内部を通過して成形媒体が流れる流路２９を有しており、流路２９から金型外の配管６１に接続されている。

本実施の形態に係る液圧成形装置は、型締め機２０の型締め工程中のスライド３４の下降により、低圧シリンダ３３内の成形媒体を液圧注入手段６２から予備成形体１２内に供給し、予備成形体１２を予備成形させた後、高圧シリンダ６７から高圧の成形媒体を供給することにより最終成形を行うものである。

次に、本実施の形態に係る液圧成形装置の動作とこの装置を使用した液圧成形方法を説明する。

まず、図２に示した予備成形体１２が図４に示すように下型３０上にセットされる。このとき、予備成形体１２に形成されたドーム状の液圧注入部１７、および液圧注入部１７の下方に位置し板材１４に設けられた開口部２１に、下型３０に形成されたノズル部２５を勘合するようにセットする。これにより、下型３０の内部を成形媒体が流れる流路２９を通じ、液圧注入手段６２から予備成形体１２の液圧注入部１７に成形媒体が供給できる状態となる。

この状態では、ピストン３６が低圧シリンダ３３の一端に固定された可動ボルスタ３２および上型３５の自重により低圧シリンダ３３の上端に位置している。つまり液圧室４２の空間が拡大された状態にある。このため、媒体供給ポンプ（図示せず）によって成形媒体タンク６６から液圧室４２に容易に成形媒体を供給することができる。

次に、型締め機２０のスライドシリンダ４０を作動させてその一端に固定されたスライド３４を下降させる。するとスライド３４の下降とともにスライド３４との相対位置を保ったまま可動ボルスタ３２も下降し、図５に示すように上下一対の金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となる。なお、媒体供給ポンプによる低圧シリンダ３３への成形媒体の充填は、金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となるまで（上下一対の金型が型締め機により接触させられるまで）継続させても良いが、少なくとも金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となるまでに完了させる。

金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となってからなおスライド３４が下降を続けると、今度はスライド３４と結合されている低圧シリンダ３３のピストン３６が押し下げられ、液圧室４２に溜められた成形媒体を圧縮し始める。すると成形媒体は液圧回路５０の配管６１を通り、逆止弁７０、液圧注入手段６２を介して予備成形体１２内に供給され、予備成形体１２が膨出変形を始める。このときには遮断弁６５は閉じた状態になっている。さらにスライド３４が下降を続けると、スライド３４と可動ボルスタ３２との間には、その相対的な位置関係を規制するストローク規制手段４１Ａ、４１Ｂが形成されているため、今度は図３のように、スライド３４がストローク規制手段４１Ａ、４１Ｂに当接し、当接した時点でスライド３４の下降が停止する。このストローク規制手段４１Ａ、４１Ｂは成形品１０の大きさや成形条件により、任意にその長さを調整できるように構成されており、ピストン３６のストロークを規制し、これによって予備成形体１２の液圧室４３へ供給する成形媒体の流量を制御している。このため、低圧シリンダ３３からの予備成形体１２への成形媒体の供給量を任意に設定することができる。また、液圧回路５０内には圧力制御手段６４が設けられているため、成形媒体の圧力の上限はこの圧力制御手段６４の設定値にしたがって制御することができ、低圧シリンダ３３からの予備成形体１２への成形媒体の供給圧力は任意に設定することができる。

つぎに、図３の状態から高圧シリンダ６７を作動させ、高圧の成形媒体を逆止弁６８、液圧注入手段６２を介して成形品１０の液圧室４３に注入し、最終成形を行うことで成形品１０が完成する。なお、高圧の成形媒体は、逆止弁７０があるため低圧シリンダ３３側に逆流することはない。高圧シリンダ６７としては、供給できる成形媒体の量は少なくとも高圧で送出できる特性をもった小型のシリンダを用いると好都合である。成形完了後は、遮断弁６５を開放して液圧回路５０内および成形品１０の液圧室４３の圧力を抜いた後、スライド３４を上昇させ型開きを行い、図４の状態として、得られた成形品１０を金型３０、３５から取り出し、一連の成形工程が完了する。なお、成形品１０の取り出しおよび次の成形のための予備成形体１２の投入の間に、前述したように、成形媒体供給ポンプによって低圧シリンダ３３内の液圧室４２に成形媒体を供給しておく。取り出された成形品１０は、その後、液圧注入部１７や成形品１０端部の余肉部分１３が適宜切除されて、所望の成形品１０が得られる。

次に、成形媒体の圧力と時間の関係および低圧シリンダから高圧シリンダへの切り換えのタイミングについて詳述する。図６Ａ〜Ｄは、液圧成形の開始時、初期、中間期、終了時をそれぞれ説明するための成形品１０と金型３０、３５の断面図、図７は成形条件の一例を示したグラフである。

図６Ａに示される開始時の状態から、図６Ｂに示される予備成形体１２の膨出変形が急激に進行する初期、図６Ｃに示される予備成形体１２の膨出部の頂点７５が上型３５および下型３０のキャビティ２６、２４に最初に接する中間期までは、成形媒体の圧力は小さくてよいが、成形媒体の流量は多くする必要がある。

そして、図６Ｃに示される中間期を過ぎて、予備成形体１２における上型３５および下型３０のキャビティ２６、２４に接触する面積が増大するに従って、成形に必要とされる圧力は上昇する（たとえば、２５ＭＰａ程度）。その後、圧力は、図６Ｄに示されるキャビティ２６、２４の角部近傍２３の成形に必要な（成形品１０の角部曲率半径が得られる）最終液圧まで急激に上昇（たとえば、１２０ＭＰａ程度）し、予備成形体１２は、最終の製品形状に成形される。

図７は、横軸は時間Ｔ、縦軸は型締め機２０のスライド３４の位置Ｓ、および成形媒体の圧力Ｐを示し、スライド３４の位置Ｓと成形媒体の圧力Ｐの変化を、時間Ｔとともに表わした成形条件の一例を示すグラフである。図７において、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ、図４、図５、図３に示す成形装置の状態となるタイミングを示しており、また、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、図６Ａ〜Ｄに示した液圧成形過程のタイミングを示している。

ここで一例として図７の成形条件にて、成形過程を説明する。

まず図７のＴ０からＴ１においては、図４から図５の変化に示すように、スライド３４は下降を続けている。この間は、成形媒体は成形媒体供給ポンプにより低圧シリンダ３３の液圧室４２に供給されているため、成形媒体供給ポンプは極めて低い圧力に保たれている。この過程では予備成形体１２は図６Ａのまま保持されている。

図７のＴ１からＴ２においては、図５から図３の変化に示すように、低圧シリンダ３３のピストン３６が液圧室４２内の成形媒体を加圧し押し下げ、成形媒体を予備成形体１２内に注入し、予備成形体１２を膨出変形させる。この過程では図７のＡ、Ｂ、Ｃのタイミングで、予備成形体１２は、図６Ａから図６Ｂ、図６Ｃを経て、さらに膨出変形が拡大する。ここで前述した圧力制御手段６４の設定圧力をたとえばＰ２としておくと、スライド３４の下降が続いても、成形媒体の圧力はＰ２に保持されたまま、成形媒体の流量だけが供給され膨出変形が進行し、スライド３４がストローク規制手段４１Ａ、４１Ｂに当接してスライド３４の下降が停止する図３の状態まで（Ｔ２まで）進行する。そして、このＴ２のタイミングで、高圧シリンダ６７を作動させる。

図７のＴ２以降は、高圧シリンダ６７を前進させ、さらに高圧の成形媒体を逆止弁６８、液圧注入手段６２を介して成形品１０の液圧室４３に注入し最終成形を行う。最終成形時、成形媒体の圧力は図７に示すようにＰ３まで上昇する。そして、図６Ｄに示すように、成形が完了し成形品１０に所望の形状が付与される。

本実施の形態では、低圧シリンダ３３から高圧シリンダ６７への切り替えを低圧シリンダ３３のストローク（ストローク規制手段４１Ａ、４１Ｂ）に基づいて行っているが、液圧回路５０内における成形媒体の圧力に基づいて行っても良い。たとえば、図７に基づいて説明すれば、低圧シリンダ３３から高圧シリンダ６７への切り替えを、液圧回路５０内における成形媒体の圧力が圧力制御手段６４の設定圧力Ｐ２と等しい圧力になったときに行うようにしても良い。

図８は、本発明にかかる重ね合せ板材の液圧成形装置を用いた場合と従来の液圧成形装置を用いた場合のサイクルタイムの相違を説明するためのグラフである。本発明にかかる液圧成形装置では、以上に説明したように、型締め中に低圧シリンダ３３による予備成形を行なっているため、従来の予備成形を行わない液圧成形装置に比較して約３３％のサイクルタイムの短縮が可能である。このように、本発明の液圧成形装置は、特別に付加的な動力源を必要とすることなく、大型の成形品であってもその成形時間を大幅に短縮することができる。

次に、他の実施の形態について説明する。図９、図１０、図１１には他の実施の形態に係る重ね合せ板材の液圧成形金型を示す。上記の実施の形態では低圧シリンダを液圧成形装置内に組み込んだが、本実施の形態では低圧シリンダを液圧成形金型内に組み込んでいる。

図９は、本発明の他の実施の形態に係る液圧成形装置のシステム構成図である。なおこの図は、液圧成形過程の予備成形体１２と液圧成形装置および成形金型の状態を示している。

本実施の形態に係る液圧成形装置および金型は、型締め機７６と液圧回路７７、液圧成形金型８０とから構成される。

型締め機７６内には、図９に示した予備成形体１２を挟み込む上下一対の金型（上型、下型）３０、３５を備えている。上型３５は上部取付板８１を介してスライド３４に取り付けられている。下型３０は可動板８２に取り付けられている。金型３０、３５の内部には成形品１０の外形形状に対応した形状のキャビティ２４、２６がそれぞれに形成されている。

可動板８２の下部には低圧シリンダ８６のピストン８８が取り付けられている。低圧シリンダ８６は下部取付板８７を介して型締め機７６の基台３１上に取り付けられている。可動板８２に取り付けられたピストン８８は低圧シリンダ８６内を上下動自在に設けられている。下部取付板８７には複数本のガイドピン８４が固定され、このガイドピン８４に、ガイドブッシュ８９を介して可動板８２が取り付けられている。つまり可動板８２はガイドピン８４に案内され、上下動自在に構成されている。なおガイドピン８４の外周には弾性体８５が設けられ、可動板８２を上方に押し上げている。

低圧シリンダ８６と可動板８２の間には、低圧シリンダ８６のピストン８８の位置を規制するストローク規制手段９０Ａ、９０Ｂが取り付けられている。ストローク規制手段９０Ａ、９０Ｂは型締め機７６のスライド３４の下降量を規制して低圧シリンダ８６から送り出される成形媒体の量を制限している。

低圧シリンダ８６とピストン８８とによって液圧室８３が形成されるが、液圧室８３は連接配管９１により逆止弁７０を介して成形品１０の液圧室４３に成形媒体を注入するための液圧注入手段６２に接続されている。型締め機７６の上方から見た液圧室８３の投影面積はキャビティ２４、２６よりも大きな投影面積を有している。つまり液圧室８３の投影面積は成形品１０の液圧室４３の投影面積に比べて十分に大きな投影面積を有している。

これら上部取付板８１から下部取付板８７までの構成部品、つまり上部取付板８１、上型３５、下型３０、可動板８２、低圧シリンダ８６、下部取付板８７、ストローク規制手段９０Ａ、９０Ｂ、連接配管９１、逆止弁７０、その他により液圧成形金型８０が構成されている。

液圧回路７７内には連接配管９１内を流通する成形媒体の圧力を制御するための圧力制御手段６４、成形品１０の液圧室４３に供給される成形媒体の流通を遮断する遮断弁６５、成形媒体を収容する成形媒体タンク６６が設けられている。また、液圧回路７７内には成形媒体に高い圧力を付与する高圧シリンダ６７が設けられているが、高圧シリンダ６７は逆止弁６８を介して液圧注入手段６２に接続されている。したがって、低圧シリンダ８６と高圧シリンダ６７とは液圧注入手段６２に対して並列に接続され、また、成形媒体供給ポンプにも接続されることになる。なお、高圧シリンダ６７の動作は制御手段６９によって制御されるところは上記の実施の形態と同様である。

図１０および図１１は本発明の実施の形態において成形品の成形過程の説明に供する図である。なお、図１０は液圧成形開始前における予備成形体１２のセット状態と液圧成形装置および液圧成形金型の状態を示しており、図１１は液圧成形途中の予備成形体１２と液圧成形装置および液圧成形金型の状態を示している。

図１０に示すように、上型３５、液圧注入手段６２を有した下型３０、下型３０の内部を通過して成形媒体が流れる流路２９、予備成形体１２は上記の実施の形態と同様である。

本実施の形態に係る液圧成形装置および液圧成形金型は、型締め機７６の型締め工程中のスライド３４の下降により、液圧成形金型内に設けた低圧シリンダ８６内の成形媒体を液圧注入手段６２から予備成形体１２内に供給し、予備成形体１２を予備成形させた後、高圧シリンダ６７から高圧の成形媒体を供給することにより最終成形を行うものである。

次に、本実施の形態に係る液圧成形装置および液圧成形金型の動作とこの装置や金型を使用した液圧成形方法を説明する。

まず、図２に示した予備成形体１２が図１０に示すように下型３０上にセットされる。このとき下型３０の内部を成形媒体が流れる流路２９を通じ、液圧注入手段６２から予備成形体１２の内部に成形媒体が供給できる状態となる。

この状態では、ピストン８８の一端が固定された可動板８２が、低圧シリンダ８６の一端が固定された下部取付板８７に対して、ガイドピン８４により案内され、ガイドブッシュ８９を介して弾性体８５によって持ち上げられた状態となり、ピストン８８は低圧シリンダ８６の上端に位置している。つまり液圧室８３の空間が拡大された状態にある。このため、媒体供給ポンプ（図示せず）によって成形媒体タンク６６から液圧室８３に容易に成形媒体を供給することができる。

次に、型締め機７６のスライドシリンダ４０を作動させてその一端に固定されたスライド３４を下降させる。するとスライド３４の下降とともに上型３５も下降し、図１１に示すように上下一対の金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となる。なお、媒体供給ポンプによる低圧シリンダ８６への成形媒体の充填は、金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となるまで（上下一対の金型が型締め機により接触させられるまで）継続させても良いが、少なくとも金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となるまでに完了させる。

金型３０、３５が予備成形体１２を挟み込んだ状態となってからなおスライド３４が下降を続けると、今度は下型３０が固定された可動板８２と結合されている低圧シリンダ８６のピストン８８が押し下げられ、液圧室８３に溜められた成形媒体を圧縮し始める。すると成形媒体は連接配管９１を通り、逆止弁７０、液圧注入手段６２を介して予備成形体１２内に供給され、予備成形体１２が膨出変形を始める。このときには遮断弁６５は閉じた状態になっている。さらにスライド３４が下降を続けると、可動板８２と下部取付板８７との間には、その相対的な位置関係を規制するストローク規制手段９０Ａ、９０Ｂが形成されているため、今度は図９のように、可動板８２がストローク規制手段９０Ａ、９０Ｂに当接し、当接した時点でスライド３４の下降が停止する。

このストローク規制手段９０Ａ、９０Ｂは成形品１０の大きさや成形条件により、任意にその厚さを調整できるように構成されており、ピストン８８のストロークを規制し、これによって予備成形体１２の液圧室４３へ供給する成形媒体の流量を制御している。このため、低圧シリンダ８６からの予備成形体１２への成形媒体の供給量を任意に設定することができる。また、液圧回路７７内には圧力制御手段６４が設けられているため、成形媒体の圧力の上限はこの圧力制御手段６４の設定値にしたがって制御することができ、低圧シリンダ８６からの予備成形体１２への成形媒体の供給圧力は任意に設定することができる。

つぎに、図１１の状態から高圧シリンダ６７を作動させ、高圧の成形媒体を逆止弁６８、液圧注入手段６２を介して成形品１０の液圧室４３に注入し、最終成形を行うことで成形品１０が完成する。なお、高圧の成形媒体は、逆止弁７０があるため低圧シリンダ８６側に逆流することはない。成形完了後は、遮断弁６５を開放して液圧回路７７内および成形品１０の液圧室４３の圧力を抜いた後、スライド３４を上昇させ型開きを行い、図１０の状態として、得られた成形品１０を金型３０、３５から取り出し、一連の成形工程が完了する。取り出された成形品１０は、その後、液圧注入部１７や成形品１０端部の余肉部分１３が適宜切除されて、所望の成形品１０が得られる。

本実施の形態においても、成形媒体の圧力と時間の関係および低圧シリンダから高圧シリンダへの切り換えのタイミング、およびそれによるサイクルタイムの短縮効果は上記の実施の形態と同様である。

本実施の形態の特有の効果は、上記の実施の形態が低圧シリンダを液圧成形装置側に形成したのに対し、本実施の形態では低圧シリンダを金型側に形成しているため、従来から用いている一般的な液圧成形装置をそのまま、または極めて最小限の改造で重ね合せ板材の液圧成形にも流用できる。このため金型を交換するだけで、一般的なチューブ材の液圧成形と、本実施の形態のような重ね合せ板材の液圧成形を混合生産できるため、生産のフレキシビリティが大幅に向上する。

液圧成形金型の構成は本実施の形態に限定されるものではなく、図１２にさらに別の実施の形態として示したように、上記の実施の形態に対し低圧シリンダとキャビティが形成された上下金型の位置関係を上下反転させ、スライド３４側に低圧シリンダ８６、基台３１側に上下金型３５、３０、とした液圧成形金型の構成としてもよい。

以下に図１２に基づいて本構成の実施の形態を説明する。

本実施の形態に係る液圧成形装置および液圧成形金型は、型締め機７６と液圧回路１１０、液圧成形金型１００とから構成される。

型締め機７６内の基台３１上には、図１２に示した予備成形体１２を挟み込む上下一対の金型（上型、下型）３０、３５を備えている。下型３０は下部取付板１０７を介して基台３１上に取り付けられている。上型３５は可動板１０２に取り付けられている。可動板１０２の上部には低圧シリンダ８６が取り付けられている。低圧シリンダ８６内のピストン８８は上部取付板１０１を介して型締め機７６のスライド３４に取り付けられている。

上部取付板１０１には複数本のガイドピン１０３が固定され、このガイドピン１０３に、ガイドブッシュ８９を介して可動板１０２が取り付けられている。つまり可動板１０２はガイドピン１０３に案内され、上下動自在に構成されている。ガイドピン１０３の先端にはストッパ１０６が設けられ、また、ガイドピン１０３の外周には弾性体８５が設けられ、この弾性体８５の反発力により可動板１０２がストッパ１０６に当接するまで可動板１０２を下方に押し下げている。

低圧シリンダ８６と上部取付板１０１の間には、低圧シリンダ８６のピストン８８の位置を規制するストローク規制手段１０５Ａ、１０５Ｂが取り付けられている。ストローク規制手段１０５Ａ、１０５Ｂは型締め機７６のスライド３４の下降量を規制して低圧シリンダ８６から送り出される成形媒体の量を制限している。

低圧シリンダ８６とピストン８８とによって液圧室１０９が形成されるが、液圧室１０９は連接配管１０８により逆止弁７０を介して成形品１０の液圧室４３に成形媒体を注入するための液圧注入手段６２に接続されている。型締め機７６の上方から見た液圧室１０９の投影面積はキャビティ２４、２６よりも大きな投影面積を有している。

これら上部取付板１０１から下部取付板１０７までの構成部品、つまり上部取付板１０１、低圧シリンダ８６、可動板１０２、上型３５、下型３０、下部取付板１０７、ストローク規制手段１０５Ａ、１０５Ｂ、連接配管１０８、逆止弁７０、その他により液圧成形金型１００が構成される。

液圧回路１１０内の構成、つまり圧力制御手段６４、遮断弁６５、成形媒体タンク６６、高圧シリンダ６７、逆止弁６８、高圧シリンダ６７、逆止弁６３、などは上記の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、スライド３４が上方にある状態では、それに固定されたピストン８８も上方にあり、一方、低圧シリンダ８６はその一端が固定された可動板１０２が、弾性体８５の反発力と、上型３５、可動板１０２の自重によって、ガイドピン１０３の先端に設けられたストッパ１０６に当接した状態、つまり可動板１０２が押し下げられた状態となり、液圧室１０９の空間が拡大された状態にある。このため、上記の実施の形態と同様、成形媒体タンク６６から液圧室１０９に容易に成形媒体を供給することができる。

型締め機７６のスライドシリンダ４０を作動させてその一端に固定されたスライド３４を下降させてからの作動状態は上記の実施の形態と同様である。また、本実施の形態においても、成形媒体の圧力と時間の関係および低圧シリンダから高圧シリンダへの切り換えのタイミング、およびそれによるサイクルタイムの短縮効果などは上記の実施の形態と同様である。

本発明にかかる実施の形態は以上の通りである。なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。

また、本発明は請求項ごとに次のような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、型締め機による型締め工程中にその型締め力を利用して予備成形体内に成形媒体を供給できるようにしたため、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上するとともに、特別な付加的な動力源も必要とせず、簡単な装置構成とすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、型締め機による型締め工程中に、その型締め力を利用して予備成形体内に成形媒体を供給することができるため、成形時間が短縮できるとともに、成形完了後の型締め機のスライド上昇時に、上型等の自重により低圧シリンダが開くために、次の成形に必要な成形媒体を低圧シリンダ内に容易に供給できるようになる。

請求項３に記載の発明によれば、低圧シリンダ内への成形媒体の供給を容易にするとともに、予備成形過程での成形媒体の供給を、低圧シリンダから高圧シリンダへ連続的に容易に切り換えることができるため、大型成形品が高品質で、しかも短い時間で成形できる。

請求項４に記載の発明によれば、低圧シリンダのストロークが規制されるため、型締め工程中に予備成形体にあらかじめ必要な量だけの成形媒体を供給することができ、成形時間が短縮できるとともに、高圧シリンダの容量を大幅に小さくできる。

請求項５に記載の発明によれば、低圧シリンダによる成形媒体の注入圧力が規制されるため、型締め工程中に予備成形体にあらかじめ必要な圧力で成形媒体を注入でき、成形時間が短縮できるとともに、高圧シリンダの容量を大幅に小さくできる。

請求項６に記載の発明によれば、低圧シリンダでの成形過程においては、金型内の予備成形体の膨出力よりも、低圧シリンダによる型締め力が常に上回ることになり、上下金型の型開きを防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、型締め機による型締め工程中にその型締め力を利用して予備成形体内に成形媒体を供給できるような金型としたため、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上するとともに、従来の液圧成形装置をそのままもしくは最小の改造で流用できる上、生産のフレキシビリティが向上する。

請求項８に記載の発明によれば、型締め機による型締め工程中に、その型締め力を利用して予備成形体内に成形媒体を供給することができるため、成形時間が短縮できる。

請求項９に記載の発明によれば、低圧シリンダ内への成形媒体の供給を容易にするとともに、予備成形過程での成形媒体の供給を、低圧シリンダから高圧シリンダへ連続的に容易に切り換えることができるため、大型成形品が高品質で、しかも短い時間で成形できる。

請求項１０に記載の発明によれば、低圧シリンダのストロークが規制されるため、型締め工程中に予備成形体にあらかじめ必要な量だけの成形媒体を供給することができ、成形時間が短縮できるとともに、高圧シリンダの容量を大幅に小さくできる。

請求項１１に記載の発明によれば、低圧シリンダによる成形媒体の注入圧力が規制されるため、型締め工程中に予備成形体にあらかじめ必要な圧力で成形媒体を注入でき、成形時間が短縮できるとともに、高圧シリンダの容量を大幅に小さくできる。

請求項１２に記載の発明によれば、低圧シリンダでの成形過程においては、金型内の予備成形体の膨出力よりも、低圧シリンダによる型締め力が常に上回ることになり、上下金型の型開きを防止することができる。

請求項１３に記載の発明によれば、型締め機による型締め工程中に、予備成形体内に成形媒体を供給できるようにしたため、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上する。

請求項１４に記載の発明によれば、型締め機による型締め工程中に、その型締め力を利用して予備成形体内に成形媒体を供給できるようにしたため、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上するとともに、特別に付加的な動力源も必要とせず、簡単な装置構成とすることができる。

請求項１５に記載の発明によれば、膨出成形過程での成形媒体の供給を、低圧シリンダから高圧シリンダへ連続的に容易に切り換えが行えるため、大型成形品が高品質で、しかも短い時間で成形できる。また高圧シリンダの容量を大幅に小さくできる。

請求項１６に記載の発明によれば、膨出変形過程の最適なタイミングで、低圧シリンダでの予備成形から、高圧シリンダでの最終成形へと切換えることができ、大型成形品が高品質で、しかも短い時間で成形できる。また高圧シリンダの容量を大幅に小さくできる。

請求項１７に記載の発明によれば、膨出変形過程の最適なタイミングで、低圧シリンダでの予備成形から、高圧シリンダでの最終成形へと切り換えることができ、大型成形品が高品質で、しかも短い時間で成形できる。また高圧シリンダの容量を大幅に小さくできる。

請求項１８に記載の発明によれば、予備成形体の金型への投入時や、成形完了品の取り出し時を利用して低圧シリンダ内への成形媒体の充填が行われるために、大型の成形品であっても成形時間が大幅に短縮でき、生産性が向上する。

特別に付加的な動力源を必要とすることなく、大型の成形品であってもその成形時間を大幅に短縮することができ、装置構成が単純であるのに生産性を向上させることができる重ね合せ板材の液圧成形装置、その液圧成形金型およびその液圧成形方法を提供できる。

本発明の実施の形態に係る成形品を説明するための斜視図である。 成形品となる予備成形体を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態に係る液圧成形装置のシステム構成図である。 本発明の実施の形態において成形品の成形過程の説明に供する図である。 本発明の実施の形態において成形品の成形過程の説明に供する図である。 本発明の実施の形態において成形品の成形過程の説明に供する図である。 本発明の実施の形態において成形品の成形条件を説明するための図である。 従来の装置と本発明の装置との比較結果を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る液圧成形装置のシステム構成図である。 本発明の他の実施の形態において成形品の成形過程の説明に供する図である。 本発明の他の実施の形態において成形品の成形過程の説明に供する図である。 本発明の更に他の実施の形態に係る液圧成形装置のシステム構成図である。

符号の説明

１０ 成形品
１１ 外周端部
１２ 予備成形体
１３ 余肉部分
１４、１５ 板材
１６ 端部
１７ 液圧注入部
１８ 液圧流路
１９ 接合部
２０ 型締め機
２１ 開口部
２３ 角部近傍
２４、２６ キャビティ
２５ ノズル部
２７ 凹部
２８ 凹溝
２９ 流路
３０ 金型（下型）
３１ 基台
３２ 可動ボルスタ
３３ 低圧シリンダ
３４ スライド
３５ 金型（上型）
３６ ピストン
３７ スライドピストン
３８ コラム
３９ 支持台
４０ スライドシリンダ
４１Ａ、４１Ｂ ストローク規制手段
４２ 液圧室
４３ 液圧室
５０ 液圧回路
６１ 配管
６２ 液圧注入手段
６３ 逆止弁
６４ 圧力制御手段
６５ 遮断弁
６６ 成形媒体タンク
６７ 高圧シリンダ
６８ 逆止弁
６９ 制御手段
７０ 逆止弁
７５ 頂点
８０ 液圧成形金型
８１ 上部取付板
８２ 可動板
８３ 液圧室
８４ ガイドピン
８６ 低圧シリンダ
８７ 下部取付板
８８ ピストン
９０Ａ、９０Ｂ ストローク規制手段
９１ 連接配管
１００ 液圧成形金型
１０１ 上部取付板
１０２ 可動板
１０３ ガイドピン
１０５Ａ、１０５Ｂ ストローク規制手段
１０７ 下部取付板
１０８ 連接配管
１０９ 液圧室

Claims (18)

1. 少なくとも２枚の板材を重ね合せかつ当該板材の一部に注入孔が形成された予備成形体を挟み込む上下一対の金型と、当該一対の金型を昇降させる型締め機と、当該注入孔から当該予備成形体内に成形媒体を注入する液圧注入手段と、当該成形媒体に高い圧力を付与する高圧シリンダと、を備えた重ね合せ板材の液圧成形装置において、
   当該型締め機内に前記金型の昇降に連動して作動する低圧シリンダが設けられているとともに、当該低圧シリンダと当該液圧注入手段とを連結するための液圧回路が設けられていることを特徴とする重ね合せ板材の液圧成形装置。
2. 前記低圧シリンダは、前記型締め機のスライドと前記金型との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材の液圧成形装置。
3. 前記低圧シリンダは、前記液圧注入手段に接続されている液圧回路内において前記高圧シリンダと並列に接続されるとともに成形媒体供給ポンプにも接続されていることを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材の液圧成形装置。
4. 前記低圧シリンダから送り出される成形媒体の量は、前記型締め機のスライドの下降量を規制するストローク規制手段によって規制されることを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材の液圧成形装置。
5. 前記低圧シリンダと前記液圧注入手段とを接続する前記液圧回路には、前記液圧回路内を流通する成形媒体の圧力を制御する圧力制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材の液圧成形装置。
6. 前記低圧シリンダの投影面積は、前記金型に形成されているキャビティの投影面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の重ね合せ板材の液圧成形装置。
7. 少なくとも２枚の板材を重ね合せかつ当該板材の一部に注入孔が形成された予備成形体を挟み込む、型締め機により昇降させられる上下一対の重ね合せ板材の液圧成形金型であって、
   当該金型内には、前記型締め機の昇降に連動して作動する低圧シリンダが設けられているとともに、当該低圧シリンダと当該注入孔から当該予備成形体内に成形媒体を注入する液圧注入手段とを連結するための液圧回路が設けられていることを特徴とする重ね合せ板材の液圧成形金型。
8. 前記金型内に設けられた前記低圧シリンダは、前記型締め機のスライドの作動方向に対して、前記金型に形成されたキャビティと重ねて配置されていることを特徴とする請求項７に記載の重ね合せ板材の液圧成形金型。
9. 前記金型内に設けられた前記低圧シリンダは、前記液圧注入手段に接続されている液圧回路内において前記高圧シリンダと並列に接続されるとともに成形媒体供給ポンプにも接続されていることを特徴とする請求項７に記載の重ね合せ板材の液圧成形金型。
10. 前記低圧シリンダから送り出される成形媒体の量を、前記型締め機のスライドの下降量によって規制するストローク規制手段を、前記金型内に設けたことを特徴とする請求項７に記載の重ね合せ板材の液圧成形金型。
11. 前記金型内に設けられた前記低圧シリンダと前記液圧注入手段とを接続する前記液圧回路には、前記液圧回路内を流通する成形媒体の圧力を制御する圧力制御手段が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の重ね合せ板材の液圧成形金型。
12. 前記金型内に設けられた前記低圧シリンダの投影面積は、前記金型に形成されているキャビティの投影面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項７に記載の重ね合せ板材の液圧成形金型。
13. 少なくとも２枚の板材を重ね合せかつ当該板材の一部に注入孔が形成された予備成形体を、上下一対の金型によって挟み込んで型締めを行うとともに、当該予備成形体内に成形媒体を供給して予備成形させる、重ね合せ板材の液圧成形方法において、
    前記予備成形体内に成形媒体を供給して予備成形させた後、さらに前記予備成形体内に高圧の成形媒体を供給することにより最終成形を行うようにしたことを特徴とする重ね合せ板材の液圧成形方法。
14. 前記予備成形は、前記一対の金型を昇降させるために設けた型締め機のスライドの下降により、低圧シリンダ内の成形媒体を液圧注入手段から前記予備成形体内に供給し前記予備成形体を予備成形させることによって行い、
    前記最終成形は、高圧シリンダから前記予備成形体内に高圧の成形媒体を供給することにより行うことを特徴とする請求項１３に記載の重ね合せ板材の液圧成形方法。
15. 前記低圧シリンダによる予備成形と前記高圧シリンダによる最終成形とを成形工程の途中で切り替えることを特徴とする請求項１４に記載の重ね合せ板材の液圧成形方法。
16. 前記低圧シリンダによる予備成形と前記高圧シリンダによる最終成形との切り替えを前記低圧シリンダのストロークに基づいて行うことを特徴とする請求項１５に記載の重ね合せ板材の液圧成形方法。
17. 前記低圧シリンダによる予備成形と前記高圧シリンダによる最終成形との切り替えを液圧回路内における成形媒体の圧力に基づいて行うことを特徴とする請求項１５に記載の重ね合せ板材の液圧成形方法。
18. 上下一対の金型が型締め機により相互に接触させられる以前に、前記低圧シリンダ内への成形媒体の充填があらかじめ完了されていることを特徴とする請求項１３に記載の重ね合せ板材の液圧成形方法。

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