JP2013537111A - 少なくとも一部が閉じられた中空異型材を短いサイクルタイムで製造する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも一部が閉じられた中空異型材をシートから製造する装置および方法であって、短いサイクルタイムおよび高い生産信頼性をもって対応異型材の製造を確保できる装置および方法を提供することにある。
【解決手段】上記課題は、工具セットの部品が、製造すべき少なくとも一部が閉じられた中空異型材の軸線方向に互いに平行に配置されかつ工具半部の閉方向に互いに上下に配置され、工具セットの両工具半部の間には、工具セットの、一部がＵ型の少なくとも２つの同一ダイを備えた共通マトリックスレシーバが設けられ、マトリックスレシーバはその長手方向軸線の回りで回転できる製造装置により達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも一部がＵ型のシートを作るための第１工具半部としてのＵパンチと、少なくとも一部がＵ型のシートを少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形するための第２工具半部としてのアッパーダイとからなる工具セットを用いたＵ−Ｏ成形により、シートまたはプレートから少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造する装置に関する。また本発明は、シートから、少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造する方法に関する。

少なくとも一部が閉じられた中空異型材は、開異型材および互いに溶接された異型材を交換すべく、自動車の構造にしばしば使用されている。しかしながら、複雑な成形手順から生じる成形工程数は、経済的生産と矛盾する。大量生産で使用されるＵ−Ｏ成形は少なくとも２つの成形工程を必要とし、この場合、各成形工程が１つ以上のプレスで別々に遂行されかつコンポーネントが加工ステーション間で再び真直化される。好ましい設計および構成により、１つの完成部品を１回のプレスストロークで作ることができるが、この装置は、個々の工具間でシートおよび半成シートを搬送するのに広範囲の工具セット並びに幾つかのロボットまたはフィーダを必要とする。より詳しくは、Ｕ−Ｏ成形では、最初に少なくとも一部がＵ型に成形されたシートが、ダイから取出されて、Ｕ成形用のダイ内に導入されるという問題がある。これは、特に、Ｏダイ内への挿入時の傾斜整合に関して技術的問題をもたらす。また、高弾性材料では、材料をＯ成形用のダイに直接導入させることができないという問題が生じる。本件出願人が所有する下記特許文献１から、少なくとも一部が閉じられた異型材を製造する装置が知られている。該装置は、変位可能なベースプレートおよび変位可能なパンチを有し、最初にＵ型に成形されたシートが、Ｏ成形の前に対応マトリックス内に留まることができるようになっている。この装置では、各第２プレスストロークで製造できる完成部品は１つに過ぎないため、この装置で達成できるサイクルタイムは改善する必要がある。また、この装置に包含されるコストおよび複雑さは比較的高いものである。

独国特許出願公開第１０ ２００７ ０２１ ７９８（Ａ１）号明細書

したがって、上記技術背景から、本発明の目的は、少なくとも一部が閉じられた中空異型材をシートから製造する装置および方法であって、短いサイクルタイムおよび高い生産信頼性をもって対応異型材の製造を確保できる装置および方法を提供することにある。

本発明の第１教示によれば、上記目的は、工具セットの部品は、製造すべき少なくとも一部が閉じられた中空異型材の軸線方向に互いに平行に配置されかつ工具半部の閉方向に互いに上下に配置され、工具セットの両工具半部の間には、工具セットの、一部がＵ型の少なくとも２つの同一ダイを備えた共通マトリックスレシーバが設けられ、マトリックスレシーバはその長手方向軸線の回りで回転できることを特徴とする製造装置により達成される。

まず第１に、工具セットの部品が、互いに平行にかつ上下に配置されている構成は、単一の閉手順により、工具セットが閉じられ、したがってシートまたは予成形されたシートが両工具半部内で同時に行われることを意味する。マトリックスレシーバがその長手方向軸線の回りで回転できることは、シートを、Ｕ成形に使用される少なくとも一部がＵ型のダイから取出す必要がなく、次に、回転により第２工具半部内に位置決めして、少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形することができる。マトリックスレシーバをその長手方向軸線の回りで回転させることにより、Ｏ成形のためおよび少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造のため、次の工具半部内での少なくとも一部がＵ型のシートの位置決めを行うことができる。回転可能なマトリックスレシーバは、この目的のために複雑な装置を全く必要としない。シートの挿入のためおよび完成した少なくとも一部が閉じられた中空異型材の取出しのために、ハンドリングシステム、ロボットおよびフィーダが必要とされるに過ぎない。

装置の第１構成によれば、マトリックスレシーバは２より多数の少なくとも一部がＵ型のダイを有し、ダイの個数は２の倍数である。したがって、マトリックスレシーバは、４つ、６つまたは例えば８つのＵ型ダイを有するのが好ましく、これによりマトリックスレシーバは、成形すべき複数のシートを受入れることができる。より詳しくは、工具半部の閉移動中または閉移動の間のサイクルタイムにいかなる問題または遅延を生じさせることもなく、完成した少なくとも一部が閉じられた中空異型材の取出しを行うことができる。

装置の加工信頼性を最大にしかつ摩耗を最小にするため、装置の更なる改良により、マトリックスレシーバは、工具半部の閉方向に移動でき、任意であるが、マトリックスレシーバの重量は軽量にすることができる。変位可能性をもたせることにより、一方の工具半部を固定することができるため、成形装置を簡単化できる。任意であるが、マトリックスレシーバの重量を軽減することにより、例えばピローブロックの必要なベアリング内でのマトリックスレシーバの摩耗を低減できる。

特に複雑な成形作業を遂行するには、Ｏ成形に支持コアを使用することがしばしば必要になる。したがって、装置は、マトリックスレシーバを回転可能に支持するピローブロックおよび少なくとも１つのコア引っ張りシステムを設けることにより有利に改善できる。この場合、任意であるが、少なくとも１つのコア引っ張りシステムがピローブロック上に配置される。コア引っ張りシステムをマトリックスレシーバのピローブロック上に配置することにより、Ｏ成形の領域内でのコア引っ張りシステムの簡単な位置決めを行うことができ、これにより、成形前の支持コアの位置決めまたは成形後の少なくとも一部が閉じられた中空異型材からの支持コアの取出しを行うことができる。

しかしながら、コア引っ張りシステムを第２工具半部内に配置する構成も可能である。

本発明による装置の次の改善により、Ｕパンチはアッパダイの下に配置され、この場合、任意であるが、保持装置をＵパンチと関連させることができる。Ｕパンチをアッパダイの下に配置することにより、Ｕ成形の実施のためのシートの簡単な挿入が可能になる。任意であるが、第１工具半部内に保持装置を設けることにより、Ｕ成形時のシートの制御された供給が可能になり、特に、保持装置が第１工具半部のＵパンチの頂基線まで移動できる場合には、シートの挿入を更に改善できる。

好ましくは、マトリックスレシーバの少なくとも一部がＵ型のダイは側壁を有し、その高さは、製造すべき中空異型材の最大圧延側壁長の少なくとも１／２に等しい。製造すべき中空異型材の最大圧延側壁長は、少なくとも一部がＵ型に成形されたシートのＵアームの最大長に等しい。マトリックスレシーバの少なくとも一部がＵ型のダイの側壁のこの変更例は、特に、高弾性材料の場合に次のＯ成形で高い加工信頼性が得られるＵ成形を可能にする。なぜならば、この場合には、少なくとも一部がＵ型のシートのアームは、もはや復元力により大きく拡大できないからである。

少なくとも一部がＵ型のダイの側壁が、外方に変位可能な丸められた入口を備えた部分領域を有する場合には、装置の更なる改変により、第２工具半部内でのＯ成形時のスレッディング加工（threading process, Einfaedelungsprozess（英、独訳）：スレッディング加工では、少なくとも一部がＵ型に成形されたシートのアームは第２工具半部のアッパダイ内に案内されなくてはならない）が簡単化されかつ加工がより安定化される。

また、少なくとも一部がＵ型のシートまたは少なくとも一部が閉じられた中空異型材に更なる加工段階を遂行する手段を設けることができ、これにより、シートが少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形される前に、マトリックスレシーバ内の少なくとも一部がＵ型のシートに更なる加工段階を実施できる。また、少なくとも一部がＵ型のシートを少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形した後に、更なる加工段階を実施することもできる。

本発明の第２教示によれば、上記目的は、本発明による装置を用いて、シートから、少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造する方法により達成され、本発明の製造方法は、
平らなシートを第１工具半部内に挿入する工程と、
工具セットの工具半部を閉じることにより、第１工具半部内のシートを成形して、少なくとも一部がＵ型のシートを成形する工程と、
両工具半部を開きかつマトリックスレシーバを回転させて、少なくとも一部がＵ型のシートを第２工具半部内で位置決めしかつ他のＵ型ダイを第１工具半部内で位置決めする工程と、
第２シートを第１工具半部内に挿入する工程と、
両工具半部を閉じ、同時に、第２工具半部内で、一部がＵ型のシートを少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形し、かつ第１工具半部内で、挿入されたシートを一部がＵ型のシートに成形する工程とを有している。

第２工具半部内で少なくとも一部がＵ型のシートを成形する前に、任意であるが、コア引っ張りシステムにより、支持コアを少なくとも一部がＵ型のシート内に配置し、かつ完成した中空異型材を取出す前に、コア引っ張りシステムを再び取出すことができる。

本発明による方法の説明から明らかになるであろうが、単なる工具半部の閉手順により、装置においてＵ成形およびＯ成形を同時に遂行できる。これにより、各閉手順の完了とともに、少なくとも一部が閉じられた中空異型材が成形される。したがって、本発明による方法のサイクルタイムは短い。また、ロボットまたはフィーダは、単に平らなシートの挿入および完成した中空異型材の取出しを必要とされるに過ぎないため、本発明を実施する装置は簡素化できる。

マトリックスレシーバが、少なくとも一部がＵ型の４つのダイを有し、マトリックスレシーバが、各場合に、第１および第２工具半部を開いた後に９０°だけ回転される場合には、本発明による方法は更に改善される。このようにすれば、マトリックスレシーバを回転しかつ第２工具半部内で少なくとも一部がＵ型に成形されたシートを位置決めするサイクルタイムは短縮される。また、Ｏ成形後およびマトリックスレシーバの９０°回転後の完成した部品の簡単な取出しも可能になる。

Ｏ成形時の加工信頼性を改善するため、マトリックスレシーバの少なくとも一部がＵ型のダイは、丸められた入口を備えた側壁の横方向に変位可能な部分領域を有し、該部分領域は、工具セットの工具半部が閉じると、第２工具半部のアッパダイの側壁を通って外方に変位される。この手順の結果として、第２工具半部の対応するアッパダイ内への、少なくとも一部がＵ型のシートのＵアームのスレッディングを容易に簡単化できかつ加工を信頼できるものとする。第２工具半部のアッパダイの側壁が、マトリックスレシーバのＵ型ダイの側壁の変位可能な部分領域を外方に変位させるならば、例えば、側壁の変位可能な部分領域を能動変位させる手段を省略でき、これにより、装置を更に簡単化できる。変位可能な部分領域は、例えば、スプリング作動型構造にすることができ、これにより、第２工具半部が開いた後に、変位可能な部分領域をこれらの元の位置に戻すことができる。しかしながら、部分領域のこれらの移動は、累積的に、交互にまたは能動的に行うこともできる。

最後に、マトリックスレシーバ内の少なくとも一部がＵ型のシートまたは少なくとも一部が閉じられた中空異型材に、更なる加工段階を遂行するならば、本発明の方法を更に改善できる。

以下、添付図面を参照して一例示実施形態を説明することにより、本発明をより詳細に説明する。

本発明の一実施形態を示す概略斜視図である。 図１の実施形態の工具半部が開いたところを示す概略斜視図である。 図２の実施形態の工具半部が閉じたところを示す概略斜視図である。 少なくとも一部がＵ型のシートのＵアームのスレッディング前の図１の実施形態の第２工具半部を示す概略平面図である。 閉手順時に、少なくとも一部がＵ型のシートのアームのスレッディング中の第２工具半部を示す概略平面図である。

まず第１に、図１は、開状態のシートから、少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造する装置の一実施形態を示す。装置１は工具セット２、５を有し、該工具セットは第１工具半部４に配置されたＵパンチ３を備えている。更にアッパダイ６が設けられており、該アッパダイ６は、少なくとも一部がＵ型のシートを、第２工具半部７内で少なくとも一部が閉じられた異型材に成形できるように配置されている。また、工具セット２、５の部品は互いに平行に配置され、閉方向において両工具半部４、７は互いに上下に配置されている。ここに示す実施形態では、マトリックスレシーバ９は、少なくとも一部がＵ型の４つの同一のダイ１０を有し、これらのダイ１０は、マトリックスレシーバ９の長手方向軸線１１の回りで半径方向に配置されている。マトリックスレシーバ９は、その長手方向軸線１１の回りで回転可能に取付けられている。マトリックスレシーバ９は、簡単に概略的に示す位置決め駆動装置１２により回転される。

同時に、図１はまた、コア引っ張りシステム１３を示している。該コア引っ張りシステム１３は、第２工具半部の領域内に配置されており、成形すべき少なくとも一部がＵ型のシート内への支持コアの導入および成形加工後の支持コアの取出しを可能にする。この場合、コア引っ張りシステム１３により使用される支持コアは図示されていない。

コア引っ張りシステム１３はピローブロック１４上に配置されている。ここでは、ピローブロック１４も概略的に示されているに過ぎない。また、例えばガス作動型圧縮スプリングの形態をなす重量緩和手段１５が設けられている。該重量緩和手段１５は、マトリックスレシーバ９を中間高さレベルに保持しかつマトリックスレシーバ９を工具セット２、５の閉方向に変位させることができる。

図２は、挿入されたシート１６並びに少なくとも一部がＵ型に成形されたシート１７を備えた図１の例示実施形態を同様な概略斜視図で示すものである。シート１６は、パンチ３の頂基線まで延びている保持装置１８上に置かれ、したがって、簡単な態様で装置内に置かれかつ位置決めできる。また、図２には、閉手順における第２工具半部７およびマトリックスレシーバ９の移動方向８も示されている。成形を行う場合、工具半部７並びにマトリックスレシーバ９は、第１工具半部４の方向に移動する。また、Ｕ型ダイ１０の側壁は、製造すべき中空異型材の最大圧延側壁長の少なくとも１／２に等しい高さ、すなわち、Ｕ型に成形されたシートのアームの長さを有している。また、側壁には変位可能な部分領域１９が設けられている。該部分領域１９は、第２工具半部７でのＯ成形中に少なくとも一部がＵ型のシートのアームのスレッディングを改善する機能を有している。

図３は、閉状態すなわち工具セット２、５が閉じられている状態にある装置１を示す。今や、シート１６は少なくとも一部がＵ型のシートに成形されていることは理解されよう。図３には更に、マトリックスレシーバ９が反時計回り方向に９０°だけ回転した後に、それぞれ第１工具半部４および第２工具半部７のＵ成形およびＯ成形から得られた、成形に供していないマトリックスレシーバ９のＵ型ダイ１０内にある、少なくとも一部がＵ型に成形されたシート２０および少なくとも一部が閉じられた中空異型材２１が示されている。

成形手順の後、マトリックスレシーバ９は、マトリックスレシーバ９が自由に回転できる距離だけ、第２工具半部７と一緒に閉方向に向かって上方に移動される。これに関連して、工具半部７並びにマトリックスレシーバ９の移動方向２２が図３に示されている。Ｏ成形の後およびマトリックスレシーバ９が反時計回り方向に９０°だけ回転した後、完成された少なくとも一部が閉じられた中空異型材２１が、例えば対応ロボットにより簡単な方法でＵダイ１０から取出される。したがって、本発明による装置の簡単な設計および構造により、１つの閉移動と同時に、２つの成形工程すなわちＵ成形およびＯ成形を遂行でき、更に、装置からの完成品の簡単な取出しを確保できる。

更に、マトリックスレシーバ９の少なくとも一部がＵ型の多数（例えば６個または８個）のダイ１０により、他の加工工程例えば溶接工程を、同じ装置に一体化された態様で遂行することを考えることもできる。好ましくは、これらの加工段階は、成形に供していないマトリックスレシーバ９により遂行される。

図４および図５は、Ｏ成形中の第２工具半部７でのスレッディング加工を示す平面図である。第２工具半部７はアッパダイ６を有し、該アッパダイ６の側壁６ａ、６ｂは、閉手順中に、マトリックスレシーバ９の少なくとも一部がＵ型のダイ１０の側壁の変位可能な部分領域１９の丸められた入口２３に対して当接する。側壁の変位可能な部分領域１９は、丸められた入口２３により、例えばスプリング負荷に抗して外方に押され、これにより、依然としてＵ型のシート１７のアームが第２工具半部７のアッパダイ６内にスレッディングする（図５参照）。また、側壁の部分領域１９が、アッパダイ６の側壁６ａ、６ｂの進入中に能動的に後退するように構成すること、すなわち側壁の変位可能な部分領域１９の「変位」が補助されるように構成することを考えることもできる。

図４および図５には、前に示した実施形態とは異なり、少なくとも一部が閉じられた中空異型材の完成形状を優れた形状にする機能を有する付加支持コア２４が示されている。この支持コア２４は、コア引っ張りシステム１３（図４および図５には示されていない）を介して少なくとも一部がＵ型のシート内に導入され、かつマトリックスレシーバ９が回転される前に取出される。

１ 製造装置
２、５ 工具セット
３ Ｕパンチ
４ 第１工具半部
６ アッパダイ
６ａ、６ｂ アッパダイの側壁
７ 第２工具半部
９ マトリックスレシーバ
１０ 少なくとも一部がＵ型のダイ
１９ 変位可能な部分領域
２３ 丸められた入口
２４ 付加支持コア

Claims (12)

1. 工具セット（２、５）を用いたＵ−Ｏ成形によりシート（１６）から少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造する装置（１）であって、少なくとも一部がＵ型のシート（１７）を製造するための、第１工具半部（４）のＵパンチ（３）と、少なくとも一部がＵ型のシート（１７）を少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形するための、第２工具半部（７）のアッパダイ（６）とを有する製造装置（１）において、工具セット（２、５）の部品は、製造すべき少なくとも一部が閉じられた中空異型材の軸線方向に互いに平行に配置されかつ工具半部（４、７）の閉方向（８）に互いに上下に配置され、工具セット（２、５）の両工具半部（４、７）の間には、工具セット（２、５）の、一部がＵ型の少なくとも２つの同一ダイ（１０）を備えた共通マトリックスレシーバ（９）が設けられ、マトリックスレシーバ（９）はその長手方向軸線（１１）の回りで回転できることを特徴とする製造装置。
2. 前記マトリックスレシーバ（９）は２より多い数の少なくとも一部がＵ型のダイ（１０）を有し、ダイ（１０）の個数は２の倍数であることを特徴とする請求項１記載の製造装置。
3. 前記マトリックスレシーバ（９）は工具半部（４、７）の閉方向に移動でき、任意であるが、マトリックスレシーバ（９）の重量は軽量であることを特徴とする請求項１または２記載の製造装置。
4. 前記マトリックスレシーバ（９）を回転可能に支持するピローブロック（１４）および少なくとも１つのコア引っ張りシステム（１３）が設けられ、該少なくとも１つのコア引っ張りシステム（１３）がピローブロック（１４）上に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の製造装置。
5. 前記Ｕパンチ（３）はアッパダイ（６）の下に配置され、任意であるが、保持装置（１８）はＵパンチ（３）と関連していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の製造装置。
6. 前記マトリックスレシーバ（９）の少なくとも一部がＵ型のダイ（１０）は側壁を有し、その高さは、製造すべき中空異型材の最大圧延側壁長の少なくとも１／２に等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の製造装置。
7. 前記少なくとも一部がＵ型のダイの側壁は、丸められた入口（２３）を備えた部分領域（１９）を有し、該部分領域（１９）は外方に変位可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の製造装置。
8. 前記少なくとも一部がＵ型のシートまたは少なくとも一部が閉じられた中空異型材に更なる加工段階を遂行する手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の製造装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項記載の製造装置を用いて、少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造する方法において、
   平らなシートを第１工具半部内に挿入する工程と、
   工具セットの工具半部を閉じることにより、第１工具半部内のシートを成形して、少なくとも一部がＵ型のシートを成形する工程と、
   両工具半部を開きかつマトリックスレシーバを回転させて、少なくとも一部がＵ型のシートを第２工具半部内で位置決めしかつ他のＵ型ダイを第１工具半部内で位置決めする工程と、
   第２シートを第１工具半部内に挿入する工程と、
   両工具半部を閉じ、同時に、第２工具半部内で、一部がＵ型のシートを少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形し、かつ第１工具半部内で、挿入されたシートを一部がＵ型のシートに成形する工程とを有することを特徴とする製造方法。
10. 前記マトリックスレシーバは少なくとも一部がＵ型の４つのダイを有し、マトリックスレシーバは、第１および第２工具半部を開いた後に９０°だけ回転されることを特徴とする請求項９記載の製造方法。
11. 前記マトリックスレシーバの少なくとも一部がＵ型のダイの側壁は、丸められた入口を備えた外方に変位可能な部分領域を有し、該部分領域は、工具セットの工具半部が閉じると、第２工具半部のアッパダイの側壁を通って外方に変位されることを特徴とする請求項９または１０記載の製造方法。
12. 前記マトリックスレシーバ内の少なくとも一部がＵ型のシートには、更なる加工段階が遂行されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項記載の製造方法。
    

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