JP2007509754A - 中空形材の工具及び内部高圧成形 - Google Patents

Abstract

本発明は、中空形材（２）の内部高圧成形のための工具（１）に関する。本発明によれば、前記工具（１）は、中空形材（２）を形成し、中空形材（２）の外側をエンボス加工し、同様に孔を中空形材（２）に作製できるように実施される。このため、本発明の工具（１）は、中空形材（２）の長手方向延長部に対し横断方向に変位させられることができるエンボス型（１１）と、エンボス型（１１）に同軸に配置されるパンチ型（１３）とを備える。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の内部高圧成形工程によって中空形材を形成するための工具、及び請求項１１の前段に記載の関連の方法に関する。

特許文献１及び特許文献２は、内部高圧成形工程に従って製造された中空体を切断する方法を開示している。

独国特許発明第１９７２４０３７Ｃ２号明細書 独国特許出願公開第１００３０８８２Ａ１号明細書

本発明は、特に生産工程の合理化を達成できる内部高圧成形のための方法を規定する問題を取り扱う。さらに、特に様々な作業ステップを組み合わせることができる上述の方法に適切な工具が提供されるべきである。

この課題は、本発明により独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。

本発明は、内部高圧成形工程に従って中空形材を形成するための、同様に中空形材の外側にエンボス部を作製するための、さらに中空形材を穿孔するための工具を設計する一般的な構想に基づいている。このため、工具は、中空形材の長手方向延長部に対し横断方向に変位可能な少なくとも１つのエンボスパンチと、同様に、エンボスパンチに同軸に配置された少なくとも１つの穿孔パンチとを有する。

したがって、本発明による解決方法は、３つの作業ステップ、すなわち、内部高圧成形、エンボス加工及び穿孔を単一の工具で実施でき、この結果、特に工具交換が不必要であり、これによって、合理化された製造順序が得られる利点を提供する。したがって、本発明による解決方法は、生産工程を合理化し、このようにして時間又はコスト上の利点の達成を補助する。さらに、本発明による解決方法は、穿孔パンチによって製作された孔が、エンボス加工に対して非常に高い精度の位置及び形状を有し、このように、製作された中空形材の品質を著しく高めることができることを確実にする。エンボス部及び／又は孔が、すでに完成形状の中空形材に引き続き製作される以前の製造方法と比較して、引き続く中空形材の変形、したがって、寸法の不正確さを今や回避することができる。孔の製作後にエンボス加工が行われる場合にも、本発明による解決方法は、エンボス加工によって、エンボスパンチが寸法精度、すなわち、製作された孔の位置及び形状に悪影響を及ぼさない大きな利点を提供する。原則として、本発明による工具により、内部高圧成形後に、最初に穿孔、次にエンボス加工を実施することができ、その逆も可能である。

発展形態において、工具は、中空形材のフランジを切断するためにも設計可能であり、これによって、工具交換なしに、さらなる作業ステップの一体化が可能である。

発展形態によれば、エンボスパンチは、エンボス加工操作中に切断装置の対応する開口部を交差して通過するように配置され、この切断装置は、中空形材の長手方向延長部に対し平行に延在して、中空形材の横断方向に変位可能である。特に、中空形材に面する切断装置の側面が、少なくとも内部高圧成形中に中空形材が押圧される成形型壁として設計される場合、これにより、工具用に単純化された運動が得られ、これらの運動をサイクルタイムの短縮に利用することができる。

本発明による解決方法の他の発展形態によれば、工具は、互いに変位可能な下型及び上型を有する。エンボスパンチは、適切に、これらの型の一方の上又は中に変位可能に装着可能である。このようにして、エンボスパンチとそれぞれの型との間に、規定された相対位置が達成され、これは生産工程の精度を改善する要因である。さらに、切断装置を型の一方に一体化して、切断エッジがそれぞれの型の一体部分を形成してもよく、あるいは切断装置を別個の構成要素として設計して、型の一方に位置固定して締結してもよく、あるいは切断装置をストロークが調整可能であるように型の一方に配置してもよい。工具における切断装置の記載した配置の変形は、切断装置の工程最適化された配置の変形に関し本発明によって開かれている広範囲の可能性をすでに示している。例えば、型の一方に位置固定して締結される別個の構成要素としての切断装置の設計は、比較的多数の切断作業の後に、切断装置又は切断エッジを簡単かつ迅速に交換でき、このように工具の維持費は低減できる利点を提供する。切断装置がストロークが調整可能であるように型の一方に配置された場合、上型又は下型と比較して切断装置の移動重量の低減のため、工具の著しくより滑らかな操作モードが達成される。他方、型の一方に切断装置を一体化すること、又は一体構成要素としての切断エッジの設計は、この結果、特に精密で強力な切断操作を達成できる利点を提供する。したがって、切断装置を型の一方に配置する可能な多くの方法のお陰で、本発明による解決方法は、処理すべき材料及び／又は加工品に関して、非常に多様な要件に柔軟に対応することを可能にする。

本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも切断操作中に中空形材のフランジを固定する少なくとも１つの押さえが、切断エッジの領域に設けられる。このような押さえは、切断及び成形操作の前及びその間に、中空形材に面する切断装置の当該側面に対し中空形材をプレスする位置決め装置と組み合わせて、中空形材が切断操作中に位置固定して保持されることを確実にし、このように、高品質の正確な切断を確実にする。さらに、押さえは、工具内部の中空形材の常に同一の位置決めを可能にし、その結果、再現可能な高度の寸法精度、したがって、製造すべき中空形材の均一性が達成される。

本発明のさらに重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、そして図面に関する図の関連した説明から理解される。

上述の特徴及びなお以下に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれの特定の組み合わせのみでなく、他の組み合わせにおいても、又はそれ自体で使用されることができることは言うまでもない。

本発明の好ましい模範的な実施形態を図面に示し、以下により詳細に説明するが、同一の参照番号は、同一又は機能的に同一または同様の構成要素に関する。

図１によれば、中空形材２のフランジ３を切断するために設計される本発明による工具１は、互いに変位可能な下型７及び上型８を有する。ここで、図１〜図５の説明によれば、上型８は、下型７に向かって変位可能である。しかし、一般に、下型７が上型８に向かって変位可能であるか、あるいはそれらの両方が変位可能に装着されることも考えられる。

中空形材２のフランジ３を切断するため、工具１は、長手方向延長部に対し平行に走る少なくとも１つの切断装置４を有し、切断エッジ５を有し、そして中空形材に対し中空形材２の横断方向に変位可能である。この場合、切断装置４は、型７又は８の一方に一体化してもよく、この場合、切断エッジ５は、それぞれの型７又は８の一体部分を形成する。代わりに、切断装置４は、２つの型７又は８の一方、ここでは上型８に位置固定して締結される別個の構成要素として設計してもよい。第３の変形例として、切断装置４は、それぞれの型７、８に対しストロークが調整可能であるように、型７又は８の一方に配置してもよい。

型７又は８の一方に一体化された切断装置４の場合、特に強力に、したがって精密にフランジ３を切り取るか又は切断することができ、その結果、引き続く最終製品の品質を著しく高めることができる。他方、２つの型７又は８の一方に位置固定して締結される別個の構成要素としての切断装置４の実施形態は、例えば切断刃として設計可能な切断エッジ５を簡単かつ費用効果的に交換できる大きな利点を提供する。例えば特に長い寿命を有する硬化処理された金属が、切断エッジ５として適切である。切断装置４が切断エッジ５と共に型７又は８の一方に変位可能に配置される第３の実施形態の変形は、切断操作を工具１の閉鎖操作から、すなわち、上型８及び下型７の互いに向かう移動から分離できる利点を提供する。

図１によれば、中空形材２に面する切断装置４の側面６に成形型壁１７が形成され、中空形材２は、切断操作の後におよび引き続く内部高圧成形の間に、この型壁１７に押し付けられる。この場合、図１〜図５によれば、工具１は、例えば、上型８及び下型７の各々がＬ字形の形状を有するような断面で設計され、これらのＬ字形の形状は、それらが出会うときに空洞１４を形成し、この空洞に内部高圧によって中空形材２を成形することができる。この空洞１４はこの場合、少なくとも片側で切断装置４の型壁１７によって画定される。

図１と図２によれば、位置決め装置９が工具１に設けられ、位置決め装置９は、切断及び成形操作の前に、中空形材２に面する切断装置４の当該側面６に対し、すなわち、切断装置４の型壁１７に向かって中空形材２を押し付ける。この場合、位置決め装置９は、例えば、ばね力又は油圧によって作用されるパンチとして設計してもよく、このパンチは、型７又は８の一方、ここでは下型７に拡張可能かつ後退可能であるように配置される。図２によれば、位置決め装置９は作動され、作動状態で、切断装置４の側面６に対し中空形材２を押し付ける。

少なくとも切断操作中に中空形材２のフランジ３を固定する少なくとも１つの押さえ１０が、切断エッジ５の領域に設けられる。図３と図４によれば、第２の押さえ１０’を切断エッジ５の段付き設計によって設けることができ、この第２の押さえ１０’は、切断操作に続く成形操作又はエンボス加工及び穿孔操作中に、中空形材２を所定の位置に固定する。

図３によれば、中空形材２の長手方向延長部に対し横断方向に変位可能であり、かつ形成操作後に中空形材２の外側にエンボス部（図４参照）を提供するエンボスパンチ１１が設けられる。この場合、エンボスパンチ１１は、油圧式に作動されることができることが好ましく、エンボス加工中に中空形材２の内部で支配する内部高圧Ｐ_ｉに対して作用する。エンボスパンチ１１は、適切に、型７、８の一方の上又は中に変位可能に装着され、切断操作後及びエンボス加工操作中に、切断装置４の対応する開口部１２を交差して通過するように配置されることが可能である。切断操作中に、エンボスパンチ１１は、切断装置４又は上型８と共に、そのエンボス方向に対し横断方向に移動する。この場合、例えば、エンボスパンチ１１の端面に形成されたエンボス面１５は、切断装置４の型壁１７の部分であることが可能である。

上述のように、中空形材２のエンボス加工は、内部高圧Ｐ_ｉに抗し切断操作後に行われ、この結果、エンボス加工により、追加の、しかし任意の処理ステップを工具１で実施することができる。

図３と図４によれば、エンボス加工操作完了後に中空形材２を穿孔する少なくとも１つの穿孔パンチ１３が、エンボスパンチ１１にそれと同軸に設けられる。この場合、エンボスパンチ１１のエンボス方向は、穿孔パンチ１３の移動方向に対し平行である。エンボスパンチ１３のお陰で、同様に任意の別の処理ステップ、すなわち、中空形材２の穿孔が工具１に一体化され、その結果、生産工程をさらに合理化することができる。

さらに、内部高圧Ｐ_ｉに抗したエンボス加工又は穿孔により、前もって製作されたエンボス部が穿孔によって悪影響を受けないか、あるいは前もって製作された穿孔部が内部高圧Ｐ_ｉのためエンボス加工によって悪影響を受けず、製作された中空形材２の高品質を達成できる利点が提供される。

中空形材２の切断、又は中空形材２の形成、エンボス加工、及び／又は穿孔の１つの可能な方法について、以下に簡単に説明する。

図１によれば、中空形材２は工具１内に挿入され、２つの型７と８は開状態にあり、すなわち、互いにある距離で位置決めされる。この段階ではなお中空形材ブランク（これ以上詳細に図示しない）である中空形材２の挿入後、図２による位置決め装置９は、なお切断及び形成操作の前に、中空形材２に面する切断装置４の当該側面６に対し、すなわち型壁１７に対し中空形材２を押圧する。位置決め中、図２による工具は、なお部分開状態にあり、この結果、切断装置４の方向の中空形材２の簡単な調整が可能である。

切断操作は位置決め後に行われる。このため、図３によれば、上型８は下型７に向かって移動し、移動方向の切断装置４の前部に位置する切断エッジ５によって中空形材２のフランジ３を切断する。少なくとも切断操作中、切断エッジ５の領域に配置された少なくとも１つの押さえ１０が、中空形材２のフランジ３を固定する。切断操作の完了後、第２の押さえ１０’が中空形材２の残りのフランジスタブを固定し、したがって、中空形材２をその位置に固定する。切断操作後、切断スクラップ（図示せず）は、図１〜図５によれば、切断装置４の移動方向に下型７の中を垂直に延びている排出シャフト１６を通して落ちる。

図２と図３から、フランジ３の切断は、工具１の閉鎖によって、すなわち、下型７に向かう上型８の移動によって行われることが理解できる。この場合、工具の閉鎖後にのみ、すなわち、上型８が下型７に押し付けられたときに、ストロークが調整可能であり、例えば別個の構成要素として設計される切断装置４によって、切断操作を行うことも考えられる。

切断操作の完了後、中空形材ブランク２’は内部高圧成形によって形成され、その工程で、図３に従って寸法及び形状が変化する。内部高圧成形中、位置決め装置９は、対応する程度だけ後方に能動的にシフトされるか、あるいは受動的に押し戻され、すなわち、位置決め装置９の保持又は位置決め力は、形成中に生じて中空形材２を拡げる力よりも（著しく）小さい。

中空形材２の形成後、中空形材２の長手方向に対し横断方向に変位可能なエンボスパンチ１１は、図４による中空形材２の外側にエンボス部を作製することができる。この場合、このようなエンボス加工操作は任意に選択可能である。エンボス加工は、図４に従って、エンボスパンチ１１が切断装置４の開口部１２を通して中空形材２の長手方向延長部に対し横断方向に移動して、エンボス方向に前部に設けられたエンボス面１５により、中空形材２の外壁の凹部をエンボス加工することによって行われる。

エンボス加工に追加してまたは代わりに、エンボスパンチ１１と同軸にエンボスパンチ１１に配置された穿孔パンチ１３により、エンボス加工操作の完了後に中空形材２を穿孔することができる（図４参照）。このため、穿孔パンチ１３は、切断装置４の移動方向に対し横断方向に、エンボスパンチ１１のエンボス方向に対し平行に移動して、中空形材２の外壁を穿孔する。この場合、図３と図４によれば、各々の場合に、１つの穿孔パンチ１３が設けられる。しかし、複数の穿孔パンチ１３を配置することも可能である。中空形材２をエンボス加工することなく、穿孔を行うことも考えられる。内部高圧Ｐ_ｉに対し作用するエンボスパンチ１１又は穿孔パンチ１３のお陰で、複数のステップによる従来の製作方法のように、これらの処理ステップが互いに悪影響を及ぼすことなく、中空形材２にエンボス加工及び穿孔の両方を実施することが可能である。

この場合、一例として切断装置４の開口部１２に配置されるエンボスパンチ１１のエンボス面１５は、成形型壁１７として設計される切断装置４の当該側面６の一部を形成してもよい。しかし、開口部１２は、エンボス加工中又は穿孔操作中まで開口しないこと、そして切断操作中又は形成操作中に閉鎖されることも考えられ、その結果、成形型壁１７は、中空形材２に面する切断装置４の当該側面６によって完全に形成される。

図５によれば、工具１は、上型８が下型７から移動することによって、切断及び形成操作及び／又はエンボス加工操作及び／又は穿孔操作後に開口される。その工程で、エンボスパンチ１１及び穿孔パンチ１３も、少なくとも２つの型７と８が何ら問題なく移動して離れることができ、そして中空形材２が工具１から取り外されることができる程度に、工具１又は切断装置４内に後退させられる。

要約すると、本発明による解決方法の本質的な特徴は、次のように特徴づけることができる。

内部高圧成形工程に従って中空形材２を形成するために設計される工具１において、本発明は、エンボス部を作製するためのエンボスパンチ１１と、中空形材２に孔を作製するためのエンボスパンチ内の穿孔パンチ１３とを提供する。さらに、成形型壁１７を有する切断装置４を設けることが可能である。

このように、本発明は、１つの製造ステーションにおける複数の処理ステップ、例えば中空形材２のトリミング、形成、エンボス加工及びを穿孔の組み合わせを可能にし、この結果、本発明による工具１により、従来は互いに別個の複数の処理ステップを即座に、かつ中空形材２を工具１から取り外すことなく行うことができる。さらに、エンボス加工及び穿孔の処理ステップを選択的に実施することができるので、例えば、フランジ３の切断、及び引き続く形成及び／又は引き続くエンボス加工及び／又は引き続く穿孔を本発明による工具１で実施することができる。

成形型壁１７として設計される切断装置４の当該側面６は、切断装置４の多機能用途を提供し、切断装置４は、構造的に簡単に実現可能であり、同時に構造上特に優れた解決方法を提供する。さらに、内部高圧Ｐ_ｉに対抗して作用するエンボスパンチ１１又は穿孔パンチ１３のお陰で、中空形材２の正確なエンボス加工又は穿孔を行うことができ、これらの間、エンボス加工及び穿孔は、互いに悪影響を及ぼさず、この結果、高品質の最終製品を全体的に達成することができる。

切断操作又は形成操作の前の、中空形材が挿入された本発明による工具の断面図である。 図１と同様の図面であるが、位置決め装置は作動状態にある。 切断及び形成操作の後及びエンボス加工又は穿孔操作の前の本発明による工具の断面図である。 図３と同様の図面であるが、エンボス加工及び穿孔操作は完了している。 開口した上型及び下型を有する工具の断面図である。

Claims (17)

1. 中空形材（２）を形成するための工具（１）であって、
   −前記工具（１）が、前記中空形材（２）の長手方向延長部に対し横断方向に変位可能であり、かつ前記形成操作後に前記中空形材（２）の外側にエンボス部を形成する少なくとも１つのエンボスパンチ（１１）を有し、
   −少なくとも１つの穿孔パンチ（１３）が、前記エンボスパンチ（１１）と同軸に前記エンボスパンチに設けられ、前記穿孔パンチ（１３）が前記エンボス加工操作の前または後に前記中空形材（２）を穿孔することを特徴とする工具。
2. 前記工具（１）が、前記中空形材（２）のフランジ（３）を切断するためにも設計されることを特徴とする、請求項１に記載の工具。
3. 前記工具（１）が、長手方向延長部に対し平行に走る少なくとも１つの切断装置（４）を有し、切断エッジ（５）を有し、そして前記中空形材（２）の横断方向に変位可能であることを特徴とする、請求項２に記載の工具。
4. 前記エンボスパンチ（１１）が、前記エンボス加工操作中に前記切断装置（４）の対応する開口部（１２）を交差して通過するように配置されることを特徴とする、請求項３に記載の工具。
5. 前記中空形材（２）に面する前記切断装置（４）の側面（６）が、少なくとも前記内部高圧成形中に前記中空形材（２）が押圧される成形型壁（１７）として設計されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の工具。
6. 前記工具（１）が、互いに変位可能な下型（７）及び上型（８）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の工具。
7. 前記エンボスパンチ（１１）が、前記型（７、８）の一方の中に又は上に変位可能に装着されることを特徴とする、請求項６に記載の工具。
8. −前記切断装置（４）が、前記型（７、８）の一方に一体化され、前記切断エッジ（５）が、前記それぞれの型（７、８）の一体部分を形成するか、あるいは
   −前記切断装置（４）が、別個の構成要素として設計され、前記型（７、８）の一方に位置固定して締結されるか、あるいは
   −前記切断装置（４）が、ストロークが調整可能であるように前記型（７、８）の一方に配置されることを特徴とする、請求項６あるいは７に記載の工具。
9. 前記切断操作の前に又は成形操作の前に、前記中空形材（２）に面する前記切断装置（４）の当該側面（６）に対し、前記中空形材（２）を押し付ける位置決め装置（９）が設けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の工具。
10. 少なくとも前記切断操作中に前記中空形材（２）のフランジ（３）を固定する少なくとも１つの押さえ（１０）が、前記切断エッジ（５）の領域に設けられることを特徴とする、請求項３に記載の工具。
11. 内部高圧成形工程に従って中空形材（２）を形成する方法であって、
    −前記中空形材（２）の長手方向延長部に対し横断方向に変位可能であるエンボスパンチ（１１）が、前記形成操作後に前記中空形材（２）の外側にエンボス部を形成し、
    −前記エンボスパンチ（１１）と同軸に前記エンボスパンチに配置された少なくとも１つの穿孔パンチ（１３）が、前記エンボス加工操作の前または後に前記中空形材（２）を穿孔することを特徴とする方法。
12. 前記中空形材（２）のフランジ（３）が、前記中空形材（２）の長手方向延長部に対し平行に走り、かつ前記中空形材（２）の長手方向延長部に対し横断方向に変位させられる切断エッジ（５）を有する切断装置（４）によって切断されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記エンボスパンチ（１１）が、前記エンボス加工操作中に前記切断装置（４）を交差して通過することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記中空形材（２）が、前記切断操作の後、前記内部高圧成形中に、前記中空形材（２）に面しかつ成形型壁として設計される前記切断装置（４）の当該側面（６）に押圧されることを特徴とする、請求項１２あるいは１３に記載の方法。
15. 前記切断操作の前に又は成形操作の前に、位置決め装置（９）が、前記中空形材（２）に面する前記切断装置（４）の当該側面（６）に対し前記中空形材（２）を押し付けることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記切断エッジ（５）の領域に配置された少なくとも１つの押さえ（１０）が、少なくとも前記切断操作中に前記中空形材（２）のフランジ（３）を固定することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
17. 前記フランジ（３）が、前記工具（１）を閉じることによって切断されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

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