JP2005297064A - 長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全長にわたって変化している横断面をもつ成形体を有利に製造する方法を提供する。
【解決手段】長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する方法であって、下記の方法ステップで、すなわち、ブランクを準備し、深絞りによってブランクを変形し、この際に深絞りによって、長手方向において変化している横断面を有する片側が開放した成形体と、該片側が開放した成形体から張り出した２つのフランジとを生ぜしめ、次いで、片側が開放した成形体から張り出したフランジを切断する、という方法ステップで、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する方法に関する。

ドイツ連邦共和国特許第１９６０４３６８号明細書に基づいて、横断面輪郭の異なった複数の区分を備えた管を製造する方法が公知であり、この公知の方法では、方形のベース領域と該ベース領域に接続していて幅の異なった複数の区分とを備えた、後で成形される管の展開図の形をしたブランクが製造され、残りの区分において互いにオーバラップする領域を形成しながらベース領域は丸く曲げられ、次いで、オーバラップする領域を互いに引き離すために、残りの区分が広げられる。その後で管はシームに沿って溶接されることができる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９６０４３５７号明細書に基づいて、壁厚の異なった複数の長手方向区分を備えた管を製造する方法が公知であり、この公知の方法では、長手方向において異なった壁厚を備えた圧延された金属薄板が、２回の曲げ加工操作において、長手方向においてほぼ同じままの横断面をもつ管に変形される。

ヨーロッパ特許第０１３３７０５号明細書に基づいて、長手方向において異なった壁厚を有する管を製造する別の方法が公知であり、この公知の方法においても同様に、全長にわたって変化している厚さを備えた金属薄板が、複数回の曲げ加工操作において丸く曲げられ、この際に生じた管はコンスタントな内径を有するようになっている。
ドイツ連邦共和国特許第１９６０４３６８号明細書 ドイツ連邦共和国特許公開第１９６０４３５７号明細書 ヨーロッパ特許第０１３３７０５号明細書

本発明の課題は、全長にわたって変化している横断面をもつ成形体を製造するための新規で有利な方法を提供することである。

この課題を解決するために本発明の方法では、下記の方法ステップで、すなわち、
ブランクを準備し、
深絞りによってブランクを変形し、この際に深絞りによって、長手方向において変化している横断面を有する片側が開放した成形体と、該片側が開放した成形体から張り出した２つのフランジとを生ぜしめ、
次いで、片側が開放した成形体から張り出したフランジを切断する、
という方法ステップで、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造するようにした。

上に述べたようなステップで成形体を製造する本発明による方法では、１つの深絞り加工ダイスにおいて、長手方向において異なった横断面を有する片側が開放した成形体が生ぜしめられ、この片側が開放した成形体からはフランジが張り出しており、これらのフランジは有利には真っ直ぐに切断されている。

深絞り加工のためには、ブランクが、２つの平行な側部領域に沿って深絞り加工ダイスにおいて緊締され、この深絞り加工ダイスは２つの平行な側壁と、ブランクを緊締する２つの抑え体とを有している。側壁の間に進入するポンチは、全長にわたって変化している横断面を有しており、この横断面によって、深絞り加工時に、形成される成形体の相応な横断面が生ぜしめられる。側壁と抑え体との間には、開放した成形体から張り出したフランジが残っており、これらのフランジは深絞り加工時における材料流れによって、ゆがめられる。成形体から張り出したフランジを次いで切断することは、深絞り加工時にどうしても生じてしまうフランジにおける不規則性を排除するために必要である。この場合特に、成形体の一体的な部分を形成するためには、フランジが長手方向に対して平行に真っ直ぐに切断されると有利である。このような成形体は例えば、平らな金属薄板を硬化させるためにフランジで該金属薄板に当て付けて、この金属薄板と結合されることができる。全長にわたって異なった成形体横断面によって、硬化される金属薄板の形状安定性を所望のように変化させることができる。択一的にフランジは切断時に完全に除去されてもよく、このような場合には、単に開放した成形体領域だけが残ることになる。

さらに続くステップにおいて、片側において開放している成形体が、長手方向に対してほぼ平行にフランジを切断した後で、曲げ加工ダイスにおいて変形され、これによって開放した成形体の横断面が変化させられる。この場合においても、全長にわたって変化している横断面形状を備えた成形体は維持される。成形体の最終形状は、使用例に応じて、製品において要求される強度又は利用できる空間状況に基づいて決定することができる。

特別な方法では、成形体は長手方向に対して平行に真っ直ぐに切断され、長手方向縁部が互いに突き合わせられるまで、曲げ加工ダイスにおいて変形され、これによって、真っ直ぐなシームラインを備えていて横断面を閉鎖された成形体を形成することができる。このシームラインは通常、次いで溶接される。シームラインの純然たる直線的な経過は、溶接の実施を簡単にする。それというのは、このようになっていると、溶接フォーカスを２つの座標に関して溶接作業の間中、不変に保つことができるからである。

択一的な方法では、成形体が長手方向において異なった幅で切断され、長手方向縁部が互いに突き合わせられるまで、曲げ加工ダイスにおいて変形され、これによって、三次元的に延びるシームラインを備えていて横断面を閉鎖された成形体を形成することができる。この場合、深絞り加工ダイスにおいて製造された片側の開放した成形体は、曲げ加工ダイスによって所定された形状によって、対称的な成形体へと変形されることができ、その結果少なくとも長手方向中心平面に対して対称的な成形体、有利には軸線対称的な成形体が形成される。このような成形体は次いでその三次元的なシームラインに沿って溶接される。シームラインはこの場合いずれにせよ空間的に延びていて、溶接時に溶接フォーカスは少なくとも２つの座標に沿って変化させられねばならず、この座標は有利には長手方向軸線を通る１つの半径方向平面に位置している。

成形体の強度は形状付与によって所望のように調節されて変化可能であるのみならず、成形体の曲げ強さ又はねじれ強さに対する別の影響は次のことによって調節することが可能である。すなわちこの場合には、長手方向において変化している厚さを備えたブランク、又は長手方向に対して直角な方向において変化している厚さを備えたブランクが、出発材料として使用される。ブランクとしてはこの場合いわゆるテーラ圧延ブランク（Taylor Rolled Blanks）が使用され、このようなブランクは例えば、いわゆるフレキシブルな圧延の後で製造される帯材から裁断されることができる。自動車のシャーシにおける支持部材として使用することができる本発明のように製造された成形体は、従って特に有利に、自動車における一般的な強度要求に合わせられ、かつ特に、衝突時における強度要求に合わせられることができる。

全長にわたって変化している横断面をもつ閉鎖された成形体は、長手方向シームの溶接後に、さらに続く加工ステップにおいて区分毎に横断面を外力によって及び／又は区分毎に横断面を内的な力特に液圧による内圧によって変化させられることができる。これによってその都度の使用例に対するさらなる適合が可能である。

本発明の方法において、深絞りによって、ほぼＵ字形の成形領域と、該成形領域から直角に張り出しているフランジとを形成すると、有利である。

本発明の別の方法では、フランジを切断時に完全に除去するようにした。

本発明の別の方法では、片側において開放された成形体の横断面を、次いで曲げ加工操作によって変化させる。

本発明の別の方法では、成形体を、長手方向縁部が互いに付き合わせられるように、閉鎖された成形体に変形させる。

この場合、成形体は、長手方向縁部が直線的なシームラインにおいて互いに付き合わせられるように変形されても、又は長手方向縁部が三次元的に延びるシームラインにおいて互いに付き合わせられるように変形されてもよい。

本発明の別の方法では、成形体はその横断面を、シームラインに沿った溶接によって閉鎖されるようにした。

本発明の別の方法では、形成される成形体の長手方向において変化している厚さを備えたブランクを使用することも、又は形成される成形体の長手方向に対して直角な方向において変化している厚さを備えたブランクを使用することも可能である。

本発明のさらに別の方法では、閉鎖された成形体の横断面を、外力によって又は内圧によって少なくとも部分的に変形させるようにした。

本発明はまた、本発明によって製造された成形体にも関する。

本発明による成形体は、ただ１つのブランクから深絞りによって製造された成形体であって、片側において開放していて全長にわたって変化している横断面と切断されるフランジとを有している成形体である。

本発明による別の成形体は、ただ１つのブランクから深絞りと切断と曲げ加工とによって製造された成形体であって、閉鎖されていて全長にわたって変化している横断面を有している成形体である。

本発明による別の成形体は、ただ１つのブランクから深絞りと切断と曲げ加工と溶接とによって製造された成形体であって、閉鎖されていて全長にわたって変化している横断面と真っ直ぐなシームラインとを有している成形体である。

本発明による別の成形体は、ただ１つのブランクから深絞りと切断と曲げ加工と溶接とによって製造された成形体であって、閉鎖されていて全長にわたって変化している横断面と三次元的なシームラインとを有している成形体である。

これらの成形体において、本発明の別の構成では、成形体が長手方向において変化している壁厚を有している。

本発明による成形体の別の構成では、成形体が横断面において変化している壁厚を有している。

本発明による成形体の別の構成では、成形体が少なくとも、凹設部を備えた長手方向区分を有している。

本発明による成形体のさらに別の構成では、成形体が少なくとも、凸設部もしくは膨出部を備えた長手方向区分を有している。

本発明はまた、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する装置にも関する。

本発明の構成では、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する装置において、深絞り加工ダイスが設けられており、該深絞り加工ダイスが２つの側壁と２つの抑え体とを備えていて、該抑え体の間に深くて縦長の間隙が形成されており、深絞り加工ダイスがさらに、間隙内に進入可能でかつ長手方向において変化している横断面をもつポンチを備えているようにした。

本発明による装置の別の構成では、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する装置において、曲げ加工ダイスが設けられており、該曲げ加工ダイスが、長手方向において変化している横断面をもつ溝状のトラフを備えた一体的な下側工具と、上側工具とを有しているようにした。

次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１に示された深絞り加工装置（第１のダイス）１１は、その表面によって示された２つの側壁１２，１３を有する深絞り加工ダイスと、ほぼ縦長のポンチ１５とから成っており、両側壁１２，１３の間には深くて縦長の間隙１４が形成され、ポンチ１５は水平方向に長く延在した状態で、鉛直方向で間隙１４内に進入可能である。間隙１４の長手方向の延び及びポンチ１５の長手方向の延びは、以下の記載においてワークの長手方向を所定する。側壁１２，１３は間隙１４内に進入する突出部１７，１８を有しており、これらの突出部１７，１８には、ポンチ１５における引っ込められた側面が対応している。さらにポンチ１５は下側に凹設部１９を有している。間隙１４は上方に向かって開放していて、ポンチ１５の形状に合わせられていない。側壁１２，１３の上側には深絞り条片２２，２３が形成されている。側壁１２，１３の上には抑え体２０，２１が示されており、これらの抑え体２０，２１は下側に切欠き３２，３３を有しており、これらの切欠き３２，３３は深絞り条片２２，２３と相補するように対応している。側壁１２，１３の上に置かれたブランクには抑え体２０，２１が、ポンチの押し下げ動作の前に降下させられ、そして深絞り条片２２，２３と切欠き３２，３３との共働によって、ブランクの走入抵抗が高められ、襞もしくは折り目の形成が阻止される。そしてこれによって寸法安定性が改善される。

図２には、本発明による深絞り加工後における片側が開放した成形体３１が、つまり場合によっては図１に示された装置を用いたただ１回の深絞り加工ステップによって成形された、片側が開放した成形体３１が示されている。この成形体３１は、全長にわたって変化している横断面をもつほぼＵ字形の成形領域３４と、該成形領域３４からほぼ垂直に張り出した２つのフランジ３５，３６とを有している。下側工具の突出部１７，１８に相応して、成形体は側部に引っ込められたノッチ３７，３８を有し、かつポンチ１５の凹設部１９に相応して、僅かな深さをもつ成形区分３９を有している。

図３には、図２に示された開放した成形体３１に変形されたブランクが、張り出したフランジを本発明のように切断された後の状態で示されている。図示の実施例では、フランジは完全に除去されている。そしてほぼＵ字形の成形領域３４だけが残されており、この成形領域３４には、僅かな深さの成形区分３９と側部を引っ込められたノッチ３７，３８とが認識される。

図４には、下側工具５２と所属の上側工具５３とを備えた曲げ加工ダイス（第２のダイス）５１が示されており、上側工具５３は、図３に示された変形された成形体３１を下側工具５２に挿入した後で、下側工具５２に向かって降下させられる。下側工具５２には、長手方向において変化している半径を備えた溝形のトラフ５４が形成されており、このトラフ５４のベースラインは段付けされている。上側工具５３には、長手方向において同様に変化している横断面をもつ溝形のトラフ５５が形成されており、このトラフ５５のベースラインは真っ直ぐであり、リブ５６を有している。上側工具５３が下側工具５２に降下すると、両方の工具５２，５３は共働して管状の中空室を形成し、この中空室内において、曲げ加工操作によって、図３に示された片側を開放された成形体は、閉鎖された横断面をもつ成形体に変形される。

図５には、閉鎖された成形体４１に変形されたブランクが示されており、このブランクは、開放した成形体３１に合わせられた下側工具５２に挿入され、上側工具５３によって自由に又は挿入された心棒を介して、閉鎖された成形体に変形されており、この場合上側には間隙４０が形成されていて、この間隙４０は図示の実施形態では完全に真っ直ぐな経過を有している。しかしながらまた、フランジの切除形式が異なっている場合や、上側工具の形が異なっている場合には、三次元的な経過を有する間隙を形成することも可能であり、このようにして、全長にわたって直径が変化している軸線対称的な成形体を形成することができる。間隙４０に沿って、閉鎖された成形体４１は最後に溶接されることができる。

閉鎖された成形体においては、間隙４０と、引っ込められたノッチ３７，３８と、深さの僅かな区分３９とが認識可能であり、これによって、大きな端部区分４２と移行円錐部４３と小さな端部区分４５とを備えた成形体が形成される。

もちろん、同様な形式で、全長にわたって複数回、特に交互に増減する横断面を有する閉鎖された成形体を、製造することも可能である。このような場合には、例えばシャーシのクロスビームのため等、多くの場合に必要となる長手方向における対称性を難なく得ることができる。

本発明による深絞り加工ダイスを示す斜視図である。 深絞り加工のステップ後における成形体を示す斜視図である。 フランジ切断ステップの後における成形体を示す斜視図である。 本発明による曲げ加工ダイスを示す斜視図である。 閉鎖された成形体に丸曲げされた後における成形体を示す斜視図である。

符号の説明

１１ 深絞り加工ダイス、 １２，１３ 側壁、 １４ 間隙、 １５ ポンチ、 １７，１８ 突出部、 １９ 凹設部、 ２０，２１ 抑え体、 ２２，２３ 深絞り条片、 ３１ 成形体、 ３４ 成形領域、 ３５，３６ フランジ、 ３７，３８ ノッチ、 ３９ 成形区分、 ４０ 間隙、 ４１ 閉鎖された成形体、 ４２ 大きな端部区分、 ４３ 移行円錐部、 ４５ 小さな端部区分、 ５１ 曲げ加工ダイス、 ５２ 下側工具、 ５３ 上側工具、 ５４，５５ トラフ、 ５６ リブ

Claims (7)

1. 長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する方法であって、下記の方法ステップで、すなわち、
   ブランクを準備し、
   深絞りによってブランクを変形し、この際に深絞りによって、長手方向において変化している横断面を有する片側が開放した成形体（３１）と、該片側が開放した成形体から張り出した２つのフランジとを生ぜしめ、
   次いで、片側が開放した成形体から張り出したフランジを切断する、
   という方法ステップで、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造することを特徴とする方法。
2. ただ１つのブランクから深絞りによって製造された成形体であって、片側において開放していて全長にわたって変化している横断面と切断されるフランジとを有している成形体。
3. ただ１つのブランクから深絞りと切断と曲げ加工とによって製造された成形体であって、閉鎖されていて全長にわたって変化している横断面を有している成形体。
4. ただ１つのブランクから深絞りと切断と曲げ加工と溶接とによって製造された成形体であって、閉鎖されていて全長にわたって変化している横断面と真っ直ぐなシームラインとを有している成形体。
5. ただ１つのブランクから深絞りと切断と曲げ加工と溶接とによって製造された成形体であって、閉鎖されていて全長にわたって変化している横断面と三次元的なシームラインとを有している成形体。
6. 長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する装置であって、
   深絞り加工ダイス（１１）が設けられており、該深絞り加工ダイス（１１）が２つの側壁（１２，１３）と２つの抑え体（２０，２１）とを備えていて、該抑え体（２０，２１）の間に深くて縦長の間隙（１４）が形成されており、深絞り加工ダイス（１１）がさらに、間隙（４０）内に進入可能でかつ長手方向において変化している横断面をもつポンチ（１５）を備えていることを特徴とする、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する装置。
7. 長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する装置であって、
   曲げ加工ダイス（５１）が設けられており、該曲げ加工ダイス（５１）が、長手方向において変化している横断面をもつ溝状のトラフ（５４）を備えた一体的な下側工具（５２）と、上側工具（５３）とを有していることを特徴とする、長手方向において変化している横断面をもつ成形体を製造する装置。

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