JP2013537112A - 回転可能なキャビティ半部を用いて短いサイクルタイムで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ボード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加工安定性をもって対応異型材の製造を可能にする製造装置および製造方法を提供することにある。
【解決手段】第２工具半部には、少なくとも一部がＵ型の少なくとも２つの同一ダイキャビティが設けられ、第１工具半部のＵスタンプおよびアッパキャビティの各々が少なくとも一部がＵ型のキャビティと噛み合い、第１工具半部の少なくとも１つのＵスタンプおよび少なくとも１つのアッパキャビティおよび第２工具半部の少なくとも一部がＵ型の少なくとも２つのダイキャビティが、工具の閉じる方向に平行な回転軸線に沿って配置され、第１および第２工具半部が前記回転軸線の回りで互いに回転でき、第１および／または第２工具半部を回転させることにより、Ｕスタンプおよびアッパキャビティと、第１または第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティとをそれぞれ噛み合わせることができることを特徴とする製造装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、工具を用いたＵ−Ｏ成形により、ボード（板材）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であって、第１工具半部の少なくとも１つのＵスタンプおよび少なくとも１つのアッパキャビティを有する製造装置に関する。また本発明は、ボードから、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、開いておりかつ一緒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。複雑な成形から生じる成形工程数は、経済的に実行可能な製造方法にとって障壁となる。使用されている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、各成形工程は少なくとも１つのプレスで別々に行われかつコンポーネントは加工ステーション間に通される。好ましい実施形態では、１つの完成部品がプレスハブで製造されるが、この装置は、ボードまたは半成ボードを個々のプレス間で搬送するのに、大型の工具セットおよび複数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、少なくとも一部がＵ型のボードが最初にキャビティから取出され、Ｏ成形用のキャビティ内に置かれるという問題がある。これにより、Ｏキャビティ内に挿入時に特にインバランスに関連する技術的加工問題が生じる。特に弾性材料では、これらがＯ成形用キャビティ内に容易に挿入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中空異型材を製造する装置が知られており、該装置は、変位可能なベースプレートおよび変位可能なスタンプを有し、最初にＵ型に成形されたボードが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、完成部品は各第２プレスストロークで達成されるに過ぎないので、この装置により達成できるサイクルタイムは改善する必要がある。また、この装置の製造コストは比較的高い。

独国特許出願公開第１０２００７０２１７９８（Ａ１）号明細書

上記に鑑み、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ボード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加工安定性をもって対応異型材の製造を可能にする製造装置および製造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、少なくとも一部がＵ型の少なくとも２つの同一マトリックスが第２工具半部に設けられ、工具が閉じられたとき、Ｕスタンプおよびアッパキャビティの各々が少なくとも一部がＵ型のマトリックスと噛み合い、第１工具半部の少なくとも１つのＵスタンプおよび少なくとも１つのアッパキャビティおよび第２工具半部の少なくとも一部がＵ型の少なくとも２つのダイキャビティが、工具の閉じる方向に平行な回転軸線に対して回転対称に配置され、第１および第２工具半部が前記回転軸線の回りで互いに回転でき、第１および／または第２工具半部が回転されると、Ｕスタンプおよびアッパキャビティの各々が、第１または第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティとそれぞれ噛み合うことができる構成の装置により達成される。

本発明による装置の工具は、水平ボードのＵ成形および少なくとも一部がＵ型のボードのＯ成形を行って、２つの工具半部で少なくとも一部が閉じられた中空異型材を創成するための回転対称に配置された成形要素を有している。これにより、例えば第１工具半部を第２工具半部に向けて単に回転させるだけで、ボードをＵ型キャビティから取出す必要なくして、少なくとも一部がＵ型のボードに形成されたボードを、アッパキャビティと一緒に少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形できる。水平ボードが同時に他のＵ型ボード内に挿入される場合には、次に工具が閉じられ、両工具半部が予め互いに近づく方向に回転されている場合にはコンポーネントが完成される。この結果、少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造するサイクルタイムは非常に短くなる。また、一部が閉じられた中空異型材が完成する前にダイキャビティを変えることにより、ボードが損傷を受ける危険が回避される。

本発明による装置はまた、第１または第２工具半部を固定態様に形成して、第１または第２工具半部を、回転軸線の回りで回転できる取付板上に配置するように設計できる。通常、両工具半部のうちの一方（第１または第２工具半部）のみが取付板に配置され、該工具半部は回転軸線の回りの回転態様で収容される。これは、装置の製造コストが安価に維持されかつ装置の摩耗し易い部品および可動部品が回避される。しかしながら、例えば工具半部の回転角を１／２にしてサイクルタイムを最小にするため、両工具半部の各々を取付板上に回転態様に配置できる。

少なくとも一部が閉じられた中空異型材の複雑な形状を作るとともにモールディングを改善するため、第２工具半部の各マトリックスにコア引っ張り装置を設けるのが好ましい。コア引っ張り装置は、Ｏ成形前の少なくとも一部がＵ型に成形されたボードの支持面コアを少なくとも一部が閉じられた中空異型材内に簡単に挿入することを可能にする。

本発明による装置は、第１工具半部のＵスタンプにガイドを割り当てることにより更に改善される。ガイドは、特に、少なくとも一部がＵ型のボードの製造材料の挿入を制御するのに必要である。

好ましくは、第２工具半部の少なくとも一部がＵ型のダイキャビティは側壁を有し、該側壁の高さは、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である。製造すべき中空異型材の最大圧延側壁長は、Ｏ成形前の少なくとも一部がＵ型に変形されたボードのＵアームの最大長に等しい。少なくとも一部がＵ型のダイキャビティの側壁は、次のＯ成形において高い加工信頼性をもって少なくとも一部がＵ型のボードを成形することを可能にする。なぜならば、これにより、少なくとも一部がＵ型のボードのアームのアッパダイ内へのスレッディング加工が改善されるからである。

装置のキャパシティは、対をなしてかつ回転対称態様で配置された複数のＵスタンプおよびアッパダイキャビティを備えた第１工具半部および同数の少なくとも一部がＵ型のダイキャビティを備えた第２工具半部により増大され、少なくとも一部がＵ型のダイキャビティはそれぞれの回転軸線に対して回転対称に配置されている。換言すれば、例えば各々がＵスタンプおよびアッパキャビティを備えた２つの回転可能な部分工具が、装置の工具半部に設けられている。対向して配置された同一のダイキャビティに関連して、各加工ストロークにより、２つの少なくとも一部が閉じられた完成中空異型材が製造される。かくして、装置のキャパシティを例えば２倍にできる。成形要素の数を増大させることにより、サイクルタイムを短縮できかつ他の加工工程を同じ装置に一体化できる。

本発明の第２教示によれば、前記目的は、本発明による装置を使用する方法により達成され、該方法は、下記工程すなわち、
第１レベルのボードを、第２工具半部の第１の少なくとも一部がＵ型のキャビティ内に挿入する工程と、
両工具半部を閉じることにより、第１工具半部のＵスタンプを用いて、第１ボードを少なくとも一部がＵ型のボードに成形する工程と、
第１工具半部のＵスタンプが第２工具半部の第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティの上方に位置しかつ第１工具半部のアッパキャビティが第２工具半部の第１の少なくとも一部がＵ型のキャビティの上方に位置するように、工具を開きかつ第１および第２工具半部を工具の閉方向の回転軸線に沿って互いに回転させる工程と、
第２レベルのボードを、第２工具半部の第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティ内に挿入する工程と、
両工具半部を閉じかつ第１工具半部のアッパキャビティを用いて、少なくとも一部がＵ型の第１ボードを少なくとも一部が閉じられた中空異型材に同時成形し、かつ第１工具半部のＵスタンプを用いて第２ボードを少なくとも一部がＵ型のボードに同時成形する工程とを有している。

本発明による方法を使用すれば、両Ｕ型ダイキャビティが、次の閉ストロークの前に、成形すべき部品に組付けられるならば、工具の各閉ストロークの特に短いサイクルタイムにより、一部が閉じられた中空異型材を製造できる。本発明による装置の簡単な構造は、方法のコストをかなり低くすることを意味する。

好ましくは、第１および／または第２工具半部は、工具を開いた後に回転軸線の回りで回転される。回転を行う駆動装置が不要となるように、一方の工具半部を固定態様に形成するならば特に有利である。この場合、付加駆動装置は不要であり、装置コストを低減できる。しかしながら、既に述べたように、両工具半部の回転角を１／２にしてサイクルタイムを短縮するため、回転軸線の回りで両工具半部を反対方向に回転させ、再び互いに噛み合わせることを考えることもできる。

少なくとも一部がＵ型のボードをコア引っ張り装置を用いて少なくとも一部が閉じられた中空異型材に成形する前に、支持コアを第２工具半部内のそれぞれの少なくとも一部がＵ型のボード内に配置して、高い加工信頼性をもってＯ成形を行うように設計できる。Ｏ成形の後、完成した少なくとも一部が閉じられた中空異型材から支持コアが取外される。

最後に、他の実施形態では、少なくとも一部がＵ型のダイキャビティが、導入湾曲部（inflow curves, Einlaufrundungen（英、独訳））を備えた、横方向に変位可能な側壁の部分領域を有する場合に、両工具半部が閉じられると、第１工具半部のアッパキャビティの側壁が、第２工具半部の少なくとも一部がＵ型のダイキャビティの側壁の変位可能な部分領域を外方に変位させ、これにより、少なくとも一部が閉じられた中空異型材への少なくとも一部がＵ型のボードのＵアームのスレッディング加工が容易になる。

最後に、少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造するため、本発明による装置で、他の加工工程を遂行することも好ましい。この場合、成形工程の前または後に、ボードの非常に正確な位置決めを行うことができるという長所を使用できる。

以下、添付図面の実施形態を参照して、本発明を更に説明する。

少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 少なくとも一部が閉じられた中空異型材の製造における種々の加工工程の１つを示す装置の概略側面図である。 第１工具半部に対をなして配置された複数のＵスタンプおよびアッパダイキャビティを備えた本発明による装置を示す斜視図である。 少なくとも一部がＵ型のボードのアームのスレッディング中の第１工具半部のアッパキャビティを示す概略側面図である。 少なくとも一部がＵ型のボードのアームのスレッディング中の第１工具半部のアッパキャビティを示す概略側面図である。

図１〜図９は、工具３を用いてボード２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本発明による装置１を示す概略側面図である。工具３は、２つの工具半部６、８および第１工具半部６に設けられたＵスタンプ４およびアッパキャビティ５を有している。第２工具半部８は、２つの同一の少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ７を有し、これらの少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ７は、Ｕスタンプ４およびアッパキャビティ５と一緒に、回転軸線９に関して回転対称に配置されている。

工具３を閉じる移動がなされると、Ｕスタンプ４およびアッパキャビティ５が、第２工具半部８の２つの少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ７と同時に噛み合わされる。図１に示すように、ガイド１１も設けられており、該ガイド１１は、Ｕ成形中にボードの材料の流れを制御しかつ成形中にボード２を固定する。第１工具半部６のＵスタンプ４、アッパキャビティ５およびガイド１１が取付けられた取付板１０は回転軸線９の回りで回転できるように収容されている。

図２には、本発明による装置が閉状態にあるところが示されている。Ｕスタンプ４は、挿入された第１ボート２を少なくとも一部がＵ型のボードに成形し、ガイド１１は、適当な接触圧力を設定することにより、材料の流れを制御する。端位置に到達したならば、工具半部６、８を互いに回転できるようになるまで、工具３が再び開かれる。この実施形態に示すように第１工具半部６を回転軸線９の回りで回転させると、Ｕスタンプ４を、第２工具半部８の第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティ７に挿入されているボード１２の上方に位置決めできる。更に図３に示すように、支持コア１３が、コア引っ張り装置（図示せず）を介して、第２工具半部８の少なくとも一部がＵ型のキャビティ７内の今や少なくとも一部がＵ型に成形されたボード２内に導入される。最後に、図４に示すように、工具３が更に閉移動される。

この閉移動により、少なくとも一部が閉じられた中空異型材２および少なくとも一部がＵ型のボード１４の両方が形成される。これは、工具３の第１閉ストロークであり、この第１閉ストロークで、完成した、一部が閉じられた中空異型材２が作られる。

図５は、開状態にある装置の一実施形態を示す。図６に示すように、開かれた工具３から、一部が閉じられた中空異型材２を取出すことができ、この結果フリーとなった第２工具半部８の少なくとも一部がＵ型のキャビティ７内に新しいボート１５を挿入できる。最後にまたはこの前に、第１工具半部６が回転軸線９の回りで更に回転され、これにより、スタンプ４がボード１５と噛み合いかつ第１工具半部６のアッパキャビティ５が少なくとも一部がＵ型のボード１４と噛み合う。この前に、支持コア１３が第２工具半部８の少なくとも一部がＵ型のキャビティ７内に挿入される。

図８には、開状態での次の閉工程に続く本発明による装置の一実施形態が示されている。他方の同一Ｕ型キャビティ７内のＵ型ボード１４は、完成した、少なくとも一部が閉じられた中空異型材１４に成形されていることが理解されよう。最後に、キャビティ７には次のボード１７が装填される。製造工程を続けるため、今度は第１工具半部６が第２工具半部８に向かって回転され、これにより、工具３が次に閉じられると、Ｕスタンプ４は、新しく挿入されたボード１７を、少なくとも一部がＵ型のボードに成形する（図９）。

図示の実施形態の説明から、本発明による装置の実施形態によれば、各加工ストロークが、完成した、少なくとも一部が閉じられた中空異型材を作ることができ、したがって製造のサイクルタイムを非常に短縮できることが明らかになるであろう。

品目数を増大させつつ加工工程を一体化させるため、図１０に一例として示す実施形態を使用できる。この目的のため、装置１´には、回転可能に取付けられた２つの取付板１０´が設けられており、各取付板１０´は、第１工具半部６´のＵスタンプ４´、アッパキャビティ５´およびガイド１１´を有している。第２工具半部８´は全部で４つの少なくとも一部がＵ型の同一ダイキャビティ７´を有しており、これらのダイキャビティ７´はＵ−Ｏ成形に使用される。また、図１０の装置１´の第２工具半部８´の少なくとも一部がＵ型の各キャビティ７´には、コア引っ張り装置１８´が設けられている。したがって、図１０に示す装置１´は、図１〜図９に示した装置の２倍の能力を有している。

図１１および図１２には、Ｏ成形における少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ７の側壁の横方向に変位可能な部分領域２０を用いたスレッディング加工が示されている。アッパキャビティ５は側壁１９を有し、該側壁１９は、導入湾曲部２１の補助により、第２工具半部の少なくとも一部がＵ型のキャビティ７の側壁の変位可能な部分領域２０を変位させる。これにより、少なくとも一部がＵ型のボード２は、特に確実な態様でアッパキャビティ５内にスレッディングされる。導入湾曲部２１および少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ７の側壁の高さは、キャビティ７内で形成されたＵ型ボードのスプリングバック作用が小さいため、特に信頼できるスレッディング加工が達成されることを確保する。しかしながら、導入湾曲部２１の摩耗を最小にするには、側壁１９の部分領域２０の外方への変位を能動的にサポートすべきであることも理解されよう。この目的のため、少なくとも一部がＵ型のキャビティ７の側壁は、製造すべき中空異型材の最大圧延側壁長したがって少なくとも一部がＵ型の異型材の少なくとも１／２の高さを有している。これにより、短いサイクルタイムおよび少ない投資により少なくとも一部が閉じられた中空異型材を製造する信頼性ある方法を提供できる。

１、１´ 装置
２、１２、１４、１７ ボード
３ 工具
４、４´ Ｕスタンプ
５、５´ アッパキャビティ
６、６´ 第１工具半部
７、７´ 少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ
８、８´ 第２工具半部
１１、１１´ ガイド
１３ 支持コア
１８´ コア引っ張り装置

Claims (12)

1. 工具（３）を用いたＵ−Ｏ成形により、ボード（２）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、第１工具半部（６）の少なくとも１つのＵスタンプ（４）および少なくとも１つのアッパキャビティ（５）を有する製造装置（１）において、第２工具半部（８）には、少なくとも一部がＵ型の少なくとも２つの同一マトリックス（７）が設けられ、第１工具半部（６）のＵスタンプ（４）およびアッパキャビティ（５）の各々が少なくとも一部がＵ型のキャビティ（７）と噛み合い、第１工具半部（６）の少なくとも１つのＵスタンプ（４）および少なくとも１つのアッパキャビティ（５）および第２工具半部（８）の少なくとも一部がＵ型の少なくとも２つのダイキャビティ（７）が、工具（３）の閉じる方向に平行な回転軸線（９）に沿って配置され、第１および第２工具半部（６、８）が前記回転軸線（９）の回りで互いに回転でき、第１および／または第２工具半部（６、８）を回転させることにより、Ｕスタンプ（４）およびアッパキャビティ（５）と、第１または第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティ（７）とをそれぞれ噛み合わせることができることを特徴とする製造装置（１）。
2. 前記第１または第２工具半部（６、８）は固定態様で形成され、第１または第２工具半部（６、８）は、回転軸線（９）の回りで回転可能な取付板（１０）上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の製造装置。
3. 前記第２工具半部（８、８´）の各キャビティ（７´）には、コア引っ張り装置（１８´）が設けられてい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. 前記第１工具半部（６）のＵスタンプ（４）にチェーンガイド（１１）が割り当てら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. 前記第２工具半部（８、８´）の少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ（７、７´）は側壁を有し、該側壁の高さは、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であ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. 前記少なくとも一部がＵ型のダイキャビティ（７、７´）の側壁は、少なくとも部分領域（２０）が外方に変位可能であり、これらの部分領域（２０）は導入湾曲部（２１）を有している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. 前記第１工具半部（６´）は、対をなしてかつ回転対称態様に配置された複数のＵスタンプ（４´）およびアッパダイキャビティ（５´）を有し、第２工具半部（８´）は少なくとも一部がＵ型の同数のダイキャビティ（７´）を有し、該ダイキャビティ（７´）はそれぞれの回転軸線に対して回転対称態様に配置されてい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. 請求項１〜７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、
   第１レベルのボードを、第２工具半部の第１の少なくとも一部がＵ型のキャビティ内に挿入する工程と、
   両工具半部を閉じることにより、第１工具半部のＵスタンプを用いて、第１ボードを少なくとも一部がＵ型のボードに成形する工程と、
   第１工具半部のＵスタンプが第２工具半部の第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティの上方に位置しかつ第１工具半部のアッパキャビティが第２工具半部の第１の少なくとも一部がＵ型のキャビティの上方に位置するように、工具を開きかつ第１および第２工具半部を工具の閉方向の回転軸線に沿って互いに回転させる工程と、
   第２レベルのボードを、第２工具半部の第２の少なくとも一部がＵ型のキャビティ内に挿入する工程と、
   両工具半部を閉じかつ第１工具半部のアッパキャビティを用いて、少なくとも一部がＵ型の第１ボードを少なくとも一部が閉じられた中空異型材に同時成形し、かつ第１工具半部のＵスタンプを用いて第２ボードを少なくとも一部がＵ型のボードに同時成形する工程とを有することを特徴とする製造方法。
9. 工具を開いた後に、第１および／または第２工具半部が回転軸線の回りで回転されることを特徴とする請求項８記載の製造方法。
10. コア引っ張り装置を用いて少なくとも一部がＵ型のボードを少なくとも一部が閉じられた異型材を成形する前に、支持コアが第２工具半部のそれぞれの少なくとも一部がＵ型のボード内に配置されることを特徴とする請求項８または９記載の製造方法。
11. 前記少なくとも一部がＵ型のダイキャビティは、横方向に変位可能な側壁の部分領域を有し、両工具半部が閉じられると、第１工具半部のアッパキャビティの側壁が、第２工具半部の少なくとも一部がＵ型のダイキャビティの側壁の変位可能な部分領域を変位させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の製造方法。
12. 装置内で他の加工工程を遂行することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項記載の製造方法。
    
    

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