JP3756399B2

JP3756399B2 - Hydroforming equipment

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Publication number: JP3756399B2
Application number: JP2000360966A
Authority: JP
Inventors: 博道宮田; 慎二郎佐藤; 寛細谷
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: JP2002160023A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相対的に離隔接近可能な上型と下型とが密着状態において協働形成するキャビティ内に収容されかつ両端部が閉塞された状態の管状素材内に注入された液圧を利用してキャビティ内の形状と管状素材内の仕上用液圧値とに応じた仕上フォーミングを施すハイドロフォーミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４において、金型１０を構成する上型１１と下型１５とは、図で上下方向に離隔接近可能である。この図４の場合は、ボルスタ（図示省略）側の下型１５が静止側で、上型１１が型締め装置２０［シリンダ装置…シリンダ２１（上室２１Ｕ，下室２１Ｄ），ピストン２２（ピストンロッド２２Ｒ）］によって上下動可能な可動側である。下型１５を可動側で上型１１を静止側とする場合もあるが本質的には変わらない。
【０００３】
上型１１は、制御装置７０から出力された制御信号で型締め装置用制御バルブ２３を駆動制御しつつ、液圧源６０からの液圧（例えば、油圧）を上室２１Ｕ（または、下室２１Ｄ）に供給することによりピストンロッド２２Ｒを介しかつ下型１５に対して、下降（または、上昇）される。すなわち、上型１１と下型１５とは、相対的に離隔接近可能であり、装置正面側から見た図４および装置側面側から見た図５（Ｂ）の場合は上型１１と下型１５とが管状素材１００を収容した密着状態にある。
【０００４】
上型１１側のキャビティ１１Ｃには、これに繋がった溝形状のサブキャビティ１１ＣＬ，１１ＣＲが設けられている。このキャビティ１１Ｃの中央部分の形状は、上型１１の中央に突出した部分１２に対応する凹部形状である。また、下型１５側のキャビティ１５Ｃにも、これに繋がった溝形状のサブキャビティ１５ＣＬ，１５ＣＲが設けられている。これらの全て１１Ｃ，１１ＣＬ，１１ＣＲ、１５Ｃ，１５ＣＬ，１５ＣＲが、上型１１と下型１５とが密着状態において協働形成するキャビティである。
【０００５】
キャビティ１５Ｃに収容［図５（Ａ）に示す初期状態では、保持］された管状素材１００の両端部（左開口部および右開口部）は閉塞される。この閉塞は、専門的なシール手段等を設けてもよいが、図４の場合は軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用して行なうものとされている。もっとも、軸押込み装置自体としては、管状素材１００の双方（両側）から押込む方式に限定されず、いずれかの一方から押込む方式でもよい。
【０００６】
軸押込み装置３０Ｌ（３０Ｒ）は、シリンダ３１（内側室３１Ａ，外側室３１Ｂ）とピストン３２（ピストンロッド３２Ｒ）とからなるシリンダ装置から形成され、ピストンロッド３２Ｒを利用して管状素材１００の両端部（左開口部および右開口部）を閉塞することができる。
【０００７】
この軸押込み装置３０Ｌは、制御装置７０から出力された制御信号で軸押込み装置用制御バルブ３３を駆動制御しつつ、液圧源６０からの液圧（例えば、油圧）を外側室３１Ｂ（または、内側室３１Ａ）に供給することによりピストン３２（ピストンロッド３２Ｒ）を右方向に押込み（または、左方向に退避）させることができる。軸押込み装置３０Ｒの場合も同様である。
【０００８】
液圧注入装置４０Ｐは、制御装置７０から出力された制御信号に基づき、装置側面側から見た縦断面図相当の図５（Ｂ）に示すキャビティ１１Ｃ，１５Ｃ内に収容されかつ両端部が閉塞された管状素材１００内に注入管４６Ｐを通して液圧源６０からの液圧を注入する。管状素材１００内の圧力は、最終的には仕上用液圧値（例えば、７０ＭＰａ）に確立される。
【０００９】
なお、キャビティ形状に大きな変形部［例えば、図４に示す中央部分（上型１１の中央に突出した部分１２に対応する凹部形状部分）］を有する場合には、仕上フォーミング開始後に、キャビティ１１Ｃの中央部分に管状素材１００を送込む必要がある。そこで、軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用して当該管状素材１００の双方（両側）から押込力を加えて素材１００を中央に向けて送込みつつ、キャビティ内形状と仕上用液圧値に応じた仕上フォーミングを施している。
【００１０】
但し、キャビティの形状が、例えば上記した凹部形状部分（１２）が無くかつ容積の小さなサブキャビティ１１ＣＬ，１１ＣＲ、１５ＣＬ，１５ＣＲのみを有する単純円筒形などの場合には、仕上フォーミング中に当該管状素材１００の双方（両側）から押込力を加えて送り込む必要がないわけである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるハイドロフォーミング装置において、仕上フォーミング精度を一段と向上させるための１策として、両端部が閉塞された管状素材１００内に予圧を与えておき、上型１１と下型１５の密着状態に至るまでの途中に予備フォーミングを導入する考え方がある。
【００１２】
しかし、上型１１と下型１５との接近に伴って上昇する管状素材１００内の液圧値に関する問題が多いので普及拡大が遅れている。すなわち、管状素材の材質や金型（キャビティ）形状によっては、予備フォーミング用の液圧値（予圧）がある限界的な値またはその前後の値に上昇すると、例えば図３（Ｂ）に示す上下型間に残る隙間１４Ｌ，１４Ｒに管状素材１００の一部が外部にはみ出す虞が強い。これでは、高精度仕上げに反する。
【００１３】
また、シリンダ装置では、ピストンの静止状態における耐圧能力とピストンの可動状態での耐圧能力とは別個である。したがって、シリンダ装置からなる締め装置２０を上・下型１１・１５の密着状態で仕上フォーミング用の液圧値（例えば、７０ＭＰａ）に耐える能力を持たせたとしても、ある一定値以上の予備フォーミング用の液圧値（例えば、５０ＭＰａ）に抗しつつピストン２２（上型１１）を連続的に移動（下降）運動させることは困難である。つまり、連続的下降運動を可能とするには、締め装置２０の能力を従来例に比較して大幅に大型化しなければならずかつコスト高となる。
【００１４】
さらに、リリーフバルブを働かせて予備フォーミング用の液圧値が予め決められた値（予圧値）以上に上昇しないようにように構築した場合、管状素材の材質や金型（キャビティ）形状の変更に対して追従できないので、適応性が狭い。また、リリーフバルブの動作タイミングの設定が難しいので、予備フォーミングを安定して行なえない。
【００１５】
本発明の目的は、上・下型の接近に伴う予圧液圧値の上昇を利用した予備フォーミングを安定して確実に行なえるハイドロフォーミング装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、相対的に離隔接近可能な上型と下型とが密着状態において協働形成するキャビティ内に収容されかつ両端部が閉塞された状態の管状素材内に注入された液圧を利用してキャビティ内の形状と管状素材内の仕上用液圧値とに応じた仕上フォーミングを施すハイドロフォーミング装置において、前記下型と前記上型とが非密着状態中で前記下型側の前記キャビティ内に保持されかつ両端部が閉塞された状態の管状素材内に液圧を注入して当該管状素材内に前記仕上用液圧値以下の予圧液圧値を確立可能かつこの予圧液圧値の確立後に前記上型と前記下型とを密着させる方向に相対接近させつつ当該管状素材に前段階的な予備フォーミングを実行可能に形成し、この予備フォーミング期間中に相対接近する前記上型と前記下型との相対距離の減少に応じて上昇する当該管状素材内の液圧値を強制的に抑制しつつ設定液圧値に調整可能に形成し、
管状素材内に液圧を注入するための液圧注入装置をシリンダおよびピストンを含むシリンダ装置から構成し、検出されたピストン位置をフィードバック信号とした位置制御系によりピストンの現在位置を調整することで管状素材内の液圧値を前記仕上用液圧値に合わせるように制御可能であるとともに、検出された管状素材内の液圧値をフィードバック信号とした液圧制御系によりピストンの現在位置を調整することで予備フォーミング中の管状素材内の液圧値を設定液圧値に合わせるように制御可能に形成されたハイドロフォーミング装置である。
【００１７】
かかる発明では、下型と上型とが密着していない状態つまり非密着状態中において、管状素材を下型側のキャビティ内に保持しかつ当該管状素材の両端部を閉塞した状態とする。この閉塞状態の管状素材内に、液圧を注入して仕上用液圧値（例えば、７０ＭＰａ）以下の予圧液圧値（例えば、１０ＭＰａ）を確立する。
【００１８】
そして、この予圧液圧値の確立後に、例えば型締め装置を働かせて上型と下型とを密着させる方向に相対接近させる。すると、上型と下型との相対距離の減少に応じて管状素材内の液圧値が上昇するので、当該管状素材に前段階的な予備フォーミングを実行することができる。
【００１９】
しかし、この予備フォーミング期間中に相対接近する上型と下型との相対距離の一層の減少に応じて管状素材内の液圧値が一段と上昇して、例えば１０ＭＰａ以上になってしまう。これでは、管状素材の一部が上下型間に残る隙間にはみ出す虞がある。かくして、管状素材内の液圧の値を強制的に抑制しつつ設定液圧値（例えば、１０ＭＰａ）に調整する。すなわち、上型と下型が離隔した非密着状態では液圧制御系を選択してあるから、検出された管状素材内の液圧値をフィードバック信号として液圧注入装置（シリンダ装置）のピストンの現在位置を調整することにより、予備フォーミング中の管状素材内の液圧値を予めセットされた設定液圧値（目標値）に合わせるように制御することができる。検出対象は、管状素材内へ液圧を注入する注入管などの液圧値としてもよい。つまり、管状素材内の液圧値を先行して検出するようにしてもよい。管状素材内の液圧値を正確に設定液圧値に合わせることができるので、所定の精度でかつより安定した予備フォーミングを行なえる。設定液圧値は、複数の値を切替えるようにすることもできる。一方、上型と下型とが密着した状態では、液圧注入装置を構成するシリンダ装置のピストンに関与して検出された当該時のピストン位置をフィードバック信号とした位置制御系を選択する。この位置制御系では、ピストンの現在位置を目標位置（仕上用液圧値相当位置）に合うように調整し、これにより管状素材内の液圧値をピストン位置に対応する仕上用液圧値に合わせるように制御する。仕上用液圧値は単数でかつ途中に値を切替えるものでないから、２次的な圧力制御よりも１次的で応答が速くかつ安定的な位置制御でよいわけである。
【００２０】
したがって、上・下型の接近に伴う予圧の上昇を利用した予備フォーミングを安定して確実に行なえるから、高精度の最終仕上げを達成できる。さらに制御対象の特性に見合った圧力制御系と位置制御系に選択切替えることができるので、予備フォーミングおよび仕上フォーミングを一段と正確かつ安定して行なえる。
【００２１】
また、請求項２の発明は、前記設定液圧値が、前記予備フォーミング期間中の任意のタイミングでかつ前記予圧液圧値以上で前記仕上用液圧値未満の任意の液圧値に選択可能に形成されたハイドロフォーミング装置である。
【００２２】
かかる発明では、予備フォーミング期間中の任意のタイミングで、設定液圧値を、予圧液圧値以上で仕上用液圧値未満の任意の液圧値に選択することができるから、請求項１の発明の場合と同様な作用効果を奏することができることに加え、さらに一段と安定した予備フォーミングを行なえかつ管状素材の材質や金型形状などに対する適応性が広い。
【００２８】
さらに、請求項３の発明は、軸押込み装置を利用して前記下型側のキャビティ内に保持および収容された前記管状素材の両端部を閉塞可能に形成されたハイドロフォーミング装置である。
【００２９】
かかる発明では、下型側のキャビティ内に保持および収容された管状素材の両端部は、軸押込み装置を利用してつまり例えばピストンロッドで蓋をして閉塞することができるので、請求項１および請求項２の各発明の場合と同様な作用効果を奏することができることに加え、さらに格別のシール手段を設けなくてよいからコスト低減および構造簡素化を図れる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
本ハイドロフォーミング装置は、図１〜図３に示す如く、基本的構成・機能が従来例の場合（図４，図５）と同様とされているが、さらに下型１５と上型１１とが非密着状態中で下型１５側のキャビティ１５Ｃ内に保持されかつ両端部が閉塞された状態の管状素材１００内に外部（４０，５０）から液圧を注入して管状素材１００内に仕上用液圧値以下の予圧液圧値を確立可能かつこの予圧液圧値の確立後に上型１１と下型１５とを密着させる方向に相対接近させつつ当該管状素材１００に前段階的な予備フォーミングを実行可能に形成し、この予備フォーミング期間中に相対接近する上型１１と下型１５との相対距離の減少に応じて上昇する管状素材内の液圧値を強制的に抑制しつつ設定液圧値に調整可能に形成し、液圧注入装置４０をシリンダ４１およびピストン４２を含むシリンダ装置から構成し、検出されたピストン位置をフィードバック信号とした位置制御系によりピストンの現在位置を調整することで管状素材内の液圧値を仕上用液圧値に合わせるように制御可能で、検出された管状素材内の液圧値をフィードバック信号とした液圧制御系によりピストンの現在位置を調整することで予備フォーミング中の管状素材内の液圧値を設定液圧値に合わせるように制御可能に形成されている。
【００３２】
確認的に、本ハイドロフォーミング装置の基本的機能は、従来例の場合と同様に、相対的に離隔接近可能な上型１１と下型１５とが密着状態において協働形成するキャビティ（１１Ｃ，１５Ｃ等）内に収容されかつ両端部が閉塞された状態の管状素材１００に液圧注入装置４０を用いて液圧を注入するとともに軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用して当該管状素材１００の双方［左右（なお、一方の場合でもよい。）］から押込力を加えつつキャビティ（１１Ｃ，１５Ｃ等）形状と管状素材１００内の仕上用液圧値とに応じた仕上フォーミングを施すことができる。
【００３３】
かくして、従来例の場合（図４，図５）と共通する部分については同一の符号を付するとともに、それら部分の構成・機能に関する説明は簡略化または省略する。
【００３４】
図１において、液圧注入装置４０は、シリンダ装置［シリンダ４１（左室４１Ｌ，右室４１Ｒ），ピストン４２（ピストンロッド４２Ｒ）］から構成されている。シリンダ４１の先端（左）側には、ピストンロッド４２Ｒの左右方向の位置変化に応じて実質的な内容積が変わる調整室４５が設けられている。
【００３５】
ピストン４２には、シリンダ４１の右端壁を摺動可能に貫通する検出バー４８を介して液圧注入装置用位置センサ４７が設けられている。この液圧注入装置用位置センサ４７は、位置制御系でのフィードバック信号として利用するためのピストン位置を検出可能である。
【００３６】
このシリンダ装置（４０）は、制御装置７０から出力された制御信号（Ｓ１，Ｓ２）で液圧注入装置用制御バルブ４３を駆動制御しつつ、液圧源６０からの液圧（例えば、油圧）を右室４１Ｒ（または、左室４１Ｌ）に供給することによりピストン４２（ピストンロッド４２Ｒ）を左方向（または、右方向）に移動変位することができる。詳細は図２を参照して後記する。
【００３７】
調整室４５は、調整管４６および注入・調整管５９を介しかつ軸押込み装置３０Ｌのピストンロッド３２Ｒを貫通して、閉塞状態の管状素材１００内に連通されている。なお、図１のピストン４２（ピストンロッド４２Ｒ）の左右方向の位置は、オフセット状態（中立位置）である。つまり、調整室４５の内容積を図１に示す状態を中心として増減することにより、管状素材１００内の液圧値を昇降制御することができる。
【００３８】
調整管４６と注入・調整管５９との接続ポイントには、液圧供給装置５０の一部を構成する供給管５３が連通可能に接続されている。この液圧供給装置５０は、タンク５１，供給ポンプ５２および各種弁類（図示省略）を含み、供給管５３，調整管４６，注入・調整管５９，調整室４５および閉塞状態の管状素材１００内に初期液圧を注入することができる。各種弁類（図示省略）の開閉や供給ポンプ５２の起動・停止は、制御装置７０からの制御信号で自動的に行なわれる。なお、５４は逆止弁である。
【００３９】
注入・調整管５９には、管内液圧用圧力センサ４９が設けられている。この管内液圧用圧力センサ４９は、圧力制御系でのフィードバック信号として利用するための閉塞状態にある管状素材１００内の当該時の液圧値を直接または間接的に検出することができればよいので、調整管４６や調整室４５に設けてもよい。この実施形態のように、管状素材１００に近づけた方がタイムラグを小くすることができるので、制御上好ましい。
【００４０】
なお、下型１５側のキャビティ１５Ｃ内に保持および収容された管状素材１００の両端部の閉塞は、軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用して行なう。ピストンロッド３２Ｒを押込んで閉塞する。格別なシール手段などを設けなくてもよいわけである。
【００４１】
図２において、制御装置７０は、圧力制御系を形成する液圧注入装置圧力制御部７０ＰＲと位置制御系を形成する液圧注入装置位置制御部７０ＰＳおよび共通制御部から構成されている。なお、これらは、ハードロジックのみならず他の制御装置（例えば、パソコン）を利用して構築することができる。
【００４２】
共通制御部は、位置／圧力選択器７０ＳＴと、切替スイッチ７０ＳＷと増幅器７０ＡＭＰとを含み、切替入力された制御信号（Ｓ１またはＳ２）を用いて液圧注入装置制御用バルブ４３を駆動制御する。
【００４３】
圧力制御系を形成する液圧注入装置圧力制御部７０ＰＲは、任意タイミング発生器７０ＰＲ１，液圧設定データ選択器７０ＰＲ２，液圧データ記憶部７０ＰＲ３，液圧指令値発生器７０ＰＲ４および圧力制御用演算器７０ＰＲ５から形成されている。
【００４４】
任意タイミング発生器７０ＰＲ１は、予備フォーミング期間中における管状素材１００内の液圧値（目標値）を切替えるために選択された任意のタイミングを発生する。タイミングは単数でも複数でも選択できる。また、例えば上型１１と下型１５の間隔に応じた線図として選択することもできる。なお、任意のタイミングを設定するセッター形式として形成してもよい。
【００４５】
液圧設定データ選択器７０ＰＲ２は、任意タイミング発生器７０ＰＲ１で発生されるタイミングごとに切替える液圧値（目標値）を設定するための液圧設定データを選択設定可能な選択器で、単純な液圧値に対応する液圧設定データだけでなく、線図に沿って時々刻々に変化する液圧値に対する液圧設定データをも選択することができる。なお、任意の液圧値を設定するセッター形式として形成してもよい。
【００４６】
液圧データ記憶部７０ＰＲ３は、任意タイミング発生器７０ＰＲ１を用いて選択された任意のタイミングと、液圧設定データ選択器７０ＰＲ２を用いて選択された液圧設定データとを対応させた液圧データを記憶する。
【００４７】
したがって、予備フォーミング期間中の任意のタイミングでの抑制（下降化）すべき管状素材１００内の液圧値（目標値）を事前に選択記憶保持させておくことができるから、運用上の実際に対する利用性および適応性が広い。
【００４８】
液圧指令値発生器７０ＰＲ４は、液圧データ記憶部７０ＰＲ３に記憶された液圧データを利用して予備フォーミング工程の進行に応じた液圧指令値（目標値）を発生する。予備フォーミング工程の進行は、この実施形態の場合は、下型１５と上型１１との間隔つまりは上型１１の下降量として検出される。
【００４９】
圧力制御用演算器７０ＰＲ５は、液圧指令値発生器７０ＰＲ４から発生された液圧指令値を目標値としかつ管内液圧用圧力センサ４９で検出された管状素材１００内の液圧値（現在値）をフィードバック信号として制御信号Ｓ１を増幅器７０ＡＭＰへ出力することができる。これにより、液圧注入装置用制御バルブ４３を駆動制御して管状素材１００内の液圧値を液圧指令値に対応する値に制御する。つまり、管状素材１００内の液圧値の上昇を抑制することができる。
【００５０】
すなわち、検出された管状素材１００内の液圧値をフィードバック信号とした液圧制御系によりピストン４２の現在位置（調整室４５の実質的な内容積）を調整（増減調整）することつまり調整室４５内から液圧を吐出・吸収することで、予備フォーミング中の管状素材１００内の液圧値を設定液圧値に合わせるように制御可能である。しかも、設定液圧値を、予備フォーミング期間中の任意のタイミングでかつ予圧液圧値以上で仕上用液圧値未満の任意の液圧値に選択して切替えることができる。
【００５１】
次に、位置制御系を形成する液圧注入装置位置制御部７０ＰＳは、位置データ記憶部７０ＰＳ１，位置指令値発生器７０ＰＳ２および位置制御用演算器７０ＰＳ３から形成されている。
【００５２】
位置データ記憶部７０ＰＳ１は、仕上フォーミング期間中の管状素材１００内の仕上液圧値に対応する液圧注入装置４０のピストン４２の位置データを記憶する。仕上液圧値は一定値であるから、圧力制御系における液圧データのように複雑でないから簡単に設定記憶させることができる。
【００５３】
位置指令値発生器７０ＰＳ２は、位置データ記憶部７０ＰＳ１に記憶された位置データを利用して仕上フォーミング工程中の位置指令値（目標値）を発生する。また、位置制御用演算器７０ＰＳ３は、位置指令値発生器７０ＰＳ２から発生された位置指令値を目標値としかつ液圧注入装置用位置センサ４７で検出されたピストン４２の現在位置をフィードバック信号として制御信号Ｓ２を増幅器７０ＡＭＰへ出力することができる。これにより、液圧注入装置用制御バルブ４３を駆動制御して管状素材１００内の液圧値を位置指令値に対応する値に制御する。つまり、管状素材１００内の液圧値を仕上液圧値になるように制御することができる。
【００５４】
すなわち、検出された液圧注入装置４０を構成するピストン４２の位置をフィードバック信号とした位置制御系によりピストン４２の現在位置を調整することで、管状素材１００内の液圧値を仕上用液圧値に合わせるように制御できる。
【００５５】
かかる実施形態によれば、液圧データ記憶部７０ＰＲ３にタイミングと液圧値を含む液圧データを記憶しかつ位置データ記憶部７０ＰＳ１に所定の位置データを記憶しておく。また、位置／圧力選択器７０ＳＴを用いて切替スイッチ７０ＳＷを圧力制御系（７０ＰＲ）側に切替えておく。
【００５６】
下型１５と上型１１とが密着していない状態つまり図３（Ａ）に示す非密着状態中において、管状素材１００を下型１５側のキャビティ１５Ｃ内に保持しかつ軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを働かせて管状素材１００の両端部（左右開口部）を閉塞した状態とする。
【００５７】
この閉塞状態の管状素材１００内に、液圧供給装置５０および液圧注入装置４０を働かせて液圧を供給して管状素材１００の降伏点以下の液圧（図３のＰＲＳ）つまり仕上用液圧値（例えば、７０ＭＰａ）以下の予圧液圧値（例えば、１０ＭＰａ）を確立する。
【００５８】
この段階での液圧注入装置（シリンダ装置）４０のピストン４２は図１に示す如くオフセットされた中立位置にあり、調整室４５には予圧液圧値（１０ＭＰａ）の液圧（ＰＲＳ）が充填されている。
【００５９】
そして、この予圧液圧値の確立後に、型締め装置２０を働かせて、図３（Ｂ）に示すように上型１１と下型１５とを密着させる方向に相対接近させる。すると、上型１１と下型１５との相対距離の減少に応じて管状素材１００内の液圧（ＰＲＳ）の値が上昇するので、管状素材１００に前段階的な予備フォーミングが実行される。
【００６０】
すなわち、予備フォーミングでは、管状素材１００内の液圧（ＰＲＳ）が素材内面に均等に掛かる。したがって、管状素材１００の内部が空のまま型締め装置２０で上型１１を下降させて下型１５に密着させた場合に生じる管状素材１００の部分的な鋭角変形や部分的平面と観察したときの本来的フォーミング形状（例えば、上方に向かって凸）とは反対の形状（上方に向かって凹）に変形するなどの従来例における問題点（品質乃至精度の劣悪化要因）を一掃化できるわけである。
【００６１】
この予備フォーミング期間中に、相対接近する上型１１と下型１５との相対距離の一層の減少に応じて管状素材１００内の液圧値が一段と上昇して、例えば１０ＭＰａ以上になってしまう。これでは、管状素材１００の一部が図３（Ｂ）に示す上下型（１１，１５）間に残る隙間１４Ｌ，１４Ｒに、はみ出す虞がある。
【００６２】
ここに、圧力制御用演算器７０ＰＲ５は、液圧指令値発生器７０ＰＲ４から出力される液圧指令値を目標値としかつ管内液圧用圧力センサ４９で検出された液圧値をフィードバック信号として演算生成した制御信号Ｓ１を出力する。
【００６３】
この制御信号Ｓ１により液圧注入装置用制御バルブ４３が、図１の液圧注入装置４０の左室４１Ｌ内に油圧を供給しかつ右室４１Ｒから対応する量の油圧を逃がす。これにより、ピストン４２（ピストンロッド４２Ｒ）が図で右方向に移動変位するので、調整室４５の内容積が増大する。
【００６４】
つまり、閉塞された管状素材１００内の見掛け内容積を調整［増大（拡大）］することができるから、予備フォーミング中の管状素材１００内の液圧値を強制的に抑制（下降）させつつ予めセット（選択）された目標値である設定液圧値（例えば、１０ＭＰａ）に合わせるように制御することができる。
【００６５】
しかも、管状素材１００の材質や金型（キャビティ）形状によっては、予備フォーミング用の液圧値（予圧）がある限界的な値またはその前後の値に上昇すると、図３（Ｂ）に示す上下型間に残る隙間１４Ｌ，１４Ｒに管状素材１００の一部が外部にはみ出す虞があった従来例の場合に比較して、隙間１４Ｌ，１４Ｒへのはみ出しを防止できるから、図３（Ｃ）に示す状態となるまでに上・下型１１，１５の接近に伴う予圧の上昇を利用した予備フォーミングを所定の精度でかつより安定して確実に行なえる。
【００６６】
また、型締め装置（シリンダ装置）２０で高圧化する予備フォーミング用の液圧値に抗しつつピストン２２（上型１１）を連続的に移動（下降）運動させる必要がないので、型締め装置（シリンダ装置）２０には上・下型の密着状態で仕上フォーミング用の液圧値（例えば、７０ＭＰａ）に耐える能力を持たせておけばよい。したがって、締め装置２０の大型化、コスト高を防止できる。
【００６７】
さらに、リリーフバルブを働かせて予備フォーミング用の液圧値を予め決められた値（予圧値）以上に上昇しないように構築した場合に比較して、管状素材の材質や金型（キャビティ）形状の変更に対する適応性が広い
【００６８】
その後に、上型１１と下型１５とが密着した状態では、液圧注入装置（シリンダ装置）４０のピストン４２に関与して検出された当該時のピストン位置をフィードバック信号とした位置制御系を選択する。この位置制御系では、ピストン４２の現在位置を目標位置（仕上用液圧値相当位置）に合うように調整し、これにより管状素材１００内の液圧値をピストン位置に対応する仕上用液圧値に合わせるように制御する。
【００６９】
詳しくは、上型１１と下型１５とが密着した状態［図３（Ｃ）を参照］となったら、図２の位置／圧力選択器７０ＳＴを用いて切替スイッチ７０ＳＷを位置制御系（７０ＰＳ）側に切替えておく。
【００７０】
位置制御用演算器７０ＰＳ３は、位置指令値発生器７０ＰＳ２から出力される位置指令値を目標値としかつ液圧注入装置用位置センサ４７で検出されたピストン４２の現在位置をフィードバック信号として演算生成した制御信号Ｓ２を出力する。
【００７１】
この制御信号Ｓ２により液圧注入装置用制御バルブ４３が、図１の液圧注入装置４０の左室４１Ｌ（右室４１Ｒ）内に油圧を供給しかつ右室４１Ｒ（左室４１Ｌ）から対応する量の油圧を逃がす。これにより、ピストン４２（ピストンロッド４２Ｒ）が図で右方向（左方向）に移動変位するので、調整室４５の内容積を迅速に増減調整することができる。
【００７２】
つまり、閉塞された管状素材１００内の見掛け内容積を調整［増減（拡縮大）］することができるから、仕上フォーミング中の管状素材１００内の液圧値を設定仕上液圧値（７０ＭＰａ）に合わせるように制御する。したがって、高精度の最終仕上げを達成できる。
【００７３】
このように、制御対象（予備フォーミング，仕上フォーミング）の特性にあった圧力制御系（７０ＰＲ）と位置制御系（７０ＰＳ）に選択切替えことができるから、予備フォーミングおよび仕上フォーミングの双方を一段と正確かつ安定して行なえる。
【００７４】
また、予備フォーミング期間中において、任意のタイミングで設定液圧値（予圧液圧値以上で仕上用液圧値未満の任意の液圧値）に選択することができるから、一段と安定した予備フォーミングを行なえかつ管状素材１００の材質や金型形状などに対する適応性が広い。
【００７５】
さらに、下型１５側のキャビティ１５Ｃ内に保持および収容された管状素材１００の両端部は、軸押込み装置３０Ｌ，３０Ｒを利用してつまりピストンロッド３２Ｒ，３２Ｒで対応開口部に蓋をして閉塞する。格別のシール手段を設けなくてよいから、コスト低減および構造簡素化を図れる。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、上・下型の非密着状態中で下型側キャビティ内に保持されかつ両端部が閉塞された状態の管状素材内に液圧を注入して仕上用液圧値以下の予圧液圧値を確立した後に上・下型を相対接近させつつ予備フォーミングを実行可能で、この予備フォーミング期間中に相対接近する上型と下型との相対距離の減少に応じて上昇する管状素材内の液圧値を強制的に抑制しつつ設定液圧値に調整可能に形成され、液圧注入装置のピストン位置をフィードバック信号とした位置制御系により管状素材内の液圧値を仕上用液圧値に合わせかつ管状素材内液圧値をフィードバック信号とした液圧制御系により予備フォーミング中の管状素材内の液圧値を設定液圧値に合わせるように制御可能に形成されたハイドロフォーミング装置であるから、予備フォーミングを安定して確実に行なえる。よって、高精度の最終仕上げを達成できる。しかも、制御対象の特性にあった圧力制御系と位置制御系に選択切替えることができるので、予備フォーミングおよび仕上フォーミングを一段と正確かつ安定して行なえる。
【００７７】
また、請求項２の発明によれば、設定液圧値が予備フォーミング期間中の任意のタイミングでかつ予圧液圧値以上で仕上用液圧値未満の任意の液圧値に選択可能に形成されているので、請求項１の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに一段と安定した予備フォーミングを行なえかつ管状素材の材質や金型形状などに対する適応性が広い。
【００７９】
さらに、請求項３の発明によれば、軸押込み装置を利用して下型側のキャビティ内に保持・収容された管状素材の両端部を閉塞可能に形成されているので、請求項１および請求項２の各発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに格別のシール手段を設けなくてよいからコスト低減および構造簡素化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための全体構成図である。
【図２】同じく、制御装置を説明するための回路図である。
【図３】同じく、予備フォーミングおよび仕上フォーミング工程を説明するための図である。
【図４】従来例を説明するための全体構成図である。
【図５】従来のフォーミング工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１０金型
１１上型
１１Ｃキャビティ
１１ＣＬ，１１ＣＲ部分キャビティ
１５下型
１５Ｃキャビティ
１５ＣＬ，１５ＣＲ部分キャビティ
２０型締め装置
２１シリンダ
２２ピストン
２３型締め装置制御用バルブ
３０Ｌ，３０Ｒ軸押込み装置
３１シリンダ
３２ピストン
３３軸押込み装置制御用バルブ
４０液圧注入装置
４１シリンダ
４２ピストン
４３液圧注入装置制御用バルブ
４５調整室
４７液圧注入装置用位置センサ
４９管内液圧用圧力センサ
５０液圧供給装置
５２供給ポンプ
５３供給管
５９注入・調整管
６０液圧源
７０制御装置
７０ＰＲ圧力制御部（圧力制御系）
７０ＰＲ３液圧データ記憶部
７０ＰＲ５圧力制御用演算器
７０ＰＳ位置制御部（位置制御系）
７０ＰＳ１位置データ記憶部
７０ＰＳ３位置制御用演算器
７０ＳＴ位置／圧力選択器
７０ＳＷ切替スイッチ
７０ＡＭＰ増幅器
１００管状素材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention utilizes the hydraulic pressure injected into a tubular material that is housed in a cavity in which an upper die and a lower die that are relatively close to each other can be formed in close contact with each other and are closed at both ends. The present invention also relates to a hydroforming apparatus that performs finish forming according to the shape in the cavity and the finishing hydraulic pressure value in the tubular material.
[0002]
[Prior art]
In FIG. 4, the upper mold | type 11 and the lower mold | type 15 which comprise the metal mold | die 10 can be spaced apart and approached to the up-down direction in the figure. In the case of FIG. 4, the lower die 15 on the bolster (not shown) side is stationary, and the upper die 11 is a clamping device 20 [cylinder device ... cylinder 21 (upper chamber 21U, lower chamber 21D), piston 22 (piston The movable side is movable up and down by the rod 22R)]. There are cases where the lower die 15 is movable and the upper die 11 is stationary, but this is essentially unchanged.
[0003]
The upper mold 11 drives and controls the mold clamping device control valve 23 with a control signal output from the control device 70, and supplies the hydraulic pressure (for example, hydraulic pressure) from the hydraulic pressure source 60 to the upper chamber 21U (or lower chamber). 21D) is lowered (or raised) with respect to the lower mold 15 through the piston rod 22R. That is, the upper mold 11 and the lower mold 15 can be relatively separated from each other. In the case of FIG. 4 viewed from the front side of the apparatus and FIG. 15 is in a close contact state in which the tubular material 100 is accommodated.
[0004]
In the cavity 11C on the upper mold 11 side, groove-shaped sub-cavities 11CL and 11CR connected to the cavity 11C are provided. The shape of the central portion of the cavity 11 </ b> C is a concave shape corresponding to the portion 12 protruding to the center of the upper mold 11. The cavity 15C on the lower mold 15 side is also provided with groove-shaped sub-cavities 15CL and 15CR connected to the cavity 15C. All of these 11C, 11CL, 11CR, 15C, 15CL, and 15CR are cavities that the upper mold 11 and the lower mold 15 cooperate to form in close contact.
[0005]
Both ends (the left opening and the right opening) of the tubular material 100 accommodated [held in the initial state shown in FIG. 5A] in the cavity 15C are closed. Although this sealing may be provided with specialized sealing means or the like, in the case of FIG. 4, it is assumed that the shaft pushing devices 30L and 30R are used. However, the shaft pushing device itself is not limited to the pushing method from both sides (both sides) of the tubular material 100, and may be a pushing method from either one.
[0006]
The shaft pushing device 30L (30R) is formed from a cylinder device including a cylinder 31 (inner chamber 31A, outer chamber 31B) and a piston 32 (piston rod 32R), and both end portions of the tubular material 100 using the piston rod 32R. (Left opening and right opening) can be closed.
[0007]
The shaft pushing device 30L drives and controls the shaft pushing device control valve 33 with a control signal output from the control device 70, and supplies the hydraulic pressure (for example, hydraulic pressure) from the hydraulic pressure source 60 to the outer chamber 31B (or By supplying to the inner chamber 31A), the piston 32 (piston rod 32R) can be pushed rightward (or retracted leftward). The same applies to the shaft pushing device 30R.
[0008]
Based on the control signal output from the control device 70, the hydraulic pressure injection device 40P is accommodated in the cavities 11C and 15C shown in FIG. The hydraulic pressure from the hydraulic pressure source 60 is injected into the tubular material 100 formed through the injection tube 46P. The pressure in the tubular material 100 is finally established at a finishing hydraulic pressure value (for example, 70 MPa).
[0009]
When the cavity shape has a large deformed portion [for example, the central portion shown in FIG. 4 (the concave shape portion corresponding to the portion 12 protruding to the center of the upper mold 11)], after the finish forming starts, the cavity 11C It is necessary to feed the tubular material 100 into the central portion. Therefore, using the shaft pushing devices 30L and 30R, pushing force is applied from both sides (both sides) of the tubular material 100 to feed the material 100 toward the center, and according to the shape in the cavity and the finishing hydraulic pressure value. Finish forming.
[0010]
However, in the case where the shape of the cavity is, for example, a simple cylindrical shape which does not have the above-described concave-shaped portion (12) and has only a small volume of the sub-cavities 11CL, 11CR, 15CL, 15CR, etc. It is not necessary to apply a pushing force from both sides (both sides) of 100.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a hydroforming apparatus, as one measure for further improving the finish forming accuracy, a preload is applied in the tubular material 100 whose both ends are closed, and the upper die 11 and the lower die 15 are brought into a close contact state. There is a concept of introducing preliminary forming in the middle.
[0012]
However, since there are many problems regarding the hydraulic pressure value in the tubular material 100 that rises as the upper mold 11 and the lower mold 15 approach each other, the spread of the spread is delayed. That is, depending on the material of the tubular material and the shape of the mold (cavity), if the hydraulic pressure value (preload) for preliminary forming increases to a certain limit value or a value before and after that, for example, the up and down shown in FIG. There is a strong possibility that a part of the tubular material 100 protrudes into the gaps 14L, 14R remaining between the molds. This is contrary to high-precision finishing.
[0013]
In the cylinder device, the pressure resistance capability when the piston is stationary and the pressure resistance capability when the piston is movable are different. Therefore, even if the fastening device 20 composed of a cylinder device has the ability to withstand the hydraulic pressure value for finishing forming (for example, 70 MPa) with the upper and lower molds 11 and 15 in close contact with each other, the preliminary forming exceeding a certain value is performed. It is difficult to continuously move (lower) the piston 22 (upper die 11) against the hydraulic pressure value (for example, 50 MPa). That is, in order to enable continuous lowering motion, the capability of the fastening device 20 must be significantly increased as compared with the conventional example, and the cost is increased.
[0014]
Furthermore, when the relief valve is operated so that the hydraulic pressure value for preliminary forming does not rise above a predetermined value (preload value), the material of the tubular material and the mold (cavity) shape can be changed. On the other hand, adaptability is narrow because it cannot follow. In addition, since it is difficult to set the operation timing of the relief valve, the preliminary forming cannot be performed stably.
[0015]
An object of the present invention is to provide a hydroforming apparatus that can stably and reliably perform preliminary forming using an increase in the preload hydraulic pressure value accompanying the approach of the upper and lower molds.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, the liquid injected into the tubular material accommodated in the cavity in which the upper mold and the lower mold, which are relatively close to each other, can be formed in close contact with each other and closed at both ends. In the hydroforming apparatus that performs finish forming according to the shape in the cavity and the finishing hydraulic pressure value in the tubular material using pressure, the lower mold side is in the non-contact state with the lower mold The hydraulic pressure is injected into the tubular material held in the cavity and closed at both ends, and a pre-pressure hydraulic pressure value equal to or lower than the finishing hydraulic pressure value can be established in the tubular material. After the pressure value is established, the upper die and the lower die are relatively close to each other in a close contact direction, and the tubular material is formed so that pre-stage preliminary forming can be performed, and the upper portion relatively approaching during the preliminary forming period is formed. Mold and lower mold Adjustably formed in the setting fluid pressure while forcibly suppress the liquid pressure value in the tubular material which increases according to the decrease in the relative distanceAnd
  A hydraulic pressure injection device for injecting hydraulic pressure into a tubular material is composed of a cylinder device including a cylinder and a piston, and the current position of the piston is adjusted by a position control system using the detected piston position as a feedback signal. The fluid pressure value in the tubular material can be controlled to match the fluid pressure value for finishing, and the current position of the piston is adjusted by the fluid pressure control system using the detected fluid pressure value in the tubular material as a feedback signal. As a result, the hydraulic pressure value in the tubular material during preliminary forming can be controlled to match the set hydraulic pressure value.This is a hydroforming device.
[0017]
In this invention, in a state where the lower die and the upper die are not in close contact, that is, in a non-contact state, the tubular material is held in the cavity on the lower die side and both ends of the tubular material are closed. A hydraulic pressure is injected into the closed tubular material to establish a preload hydraulic pressure value (for example, 10 MPa) that is equal to or lower than a finishing hydraulic pressure value (for example, 70 MPa).
[0018]
Then, after the preload hydraulic pressure value is established, for example, a mold clamping device is operated so as to make it relatively approach in a direction in which the upper mold and the lower mold are brought into close contact with each other. Then, the hydraulic pressure value in the tubular material increases in accordance with the decrease in the relative distance between the upper mold and the lower mold, so that preliminary preliminary forming can be performed on the tubular material.
[0019]
  However, as the relative distance between the upper mold and the lower mold, which are relatively close to each other during the preliminary forming period, further decreases, the hydraulic pressure value in the tubular material further increases to, for example, 10 MPa or more. In this case, a part of the tubular material may protrude into the gap remaining between the upper and lower molds. Thus, while forcibly suppressing the hydraulic pressure value in the tubular materialSettingIt adjusts to a hydraulic pressure value (for example, 10 MPa).That is, since the hydraulic pressure control system is selected in the non-contact state where the upper die and the lower die are separated from each other, the detected hydraulic pressure value in the tubular material is used as a feedback signal for the piston of the hydraulic pressure injection device (cylinder device). By adjusting the current position, it is possible to control the hydraulic pressure value in the tubular material during the preliminary forming so as to match the preset hydraulic pressure value (target value). The detection target may be a hydraulic pressure value such as an injection tube that injects hydraulic pressure into the tubular material. That is, the hydraulic pressure value in the tubular material may be detected in advance. Since the hydraulic pressure value in the tubular material can be accurately adjusted to the set hydraulic pressure value, a more stable preliminary forming can be performed with a predetermined accuracy. The set hydraulic pressure value can be switched between a plurality of values. On the other hand, when the upper die and the lower die are in close contact with each other, a position control system is selected that uses the piston position at that time detected in connection with the piston of the cylinder device constituting the hydraulic pressure injection device as a feedback signal. In this position control system, the current position of the piston is adjusted so as to match the target position (position corresponding to the finishing hydraulic pressure value), so that the hydraulic pressure value in the tubular material is changed to the finishing hydraulic pressure value corresponding to the piston position. Control to match. Since the finishing hydraulic pressure value is singular and does not change over the course, the primary pressure is faster than the secondary pressure control, the response is fast, and stable position control is sufficient.
[0020]
  Therefore, the preliminary forming using the increase in the preload accompanying the approach of the upper and lower molds can be performed stably and reliably, so that a highly accurate final finish can be achieved.Further, since the pressure control system and the position control system can be selectively switched in accordance with the characteristics of the controlled object, preliminary forming and finish forming can be performed more accurately and stably.
[0021]
In the invention according to claim 2, the set hydraulic pressure value can be selected to an arbitrary hydraulic pressure value that is greater than the preload hydraulic pressure value and less than the finishing hydraulic pressure value at an arbitrary timing during the preliminary forming period. It is the hydroforming apparatus formed in this.
[0022]
In this invention, the set hydraulic pressure value can be selected to an arbitrary hydraulic pressure value that is greater than or equal to the preload hydraulic pressure value and less than the finishing hydraulic pressure value at an arbitrary timing during the preliminary forming period. In addition to being able to achieve the same operational effects as in the case of the invention, it is possible to perform more stable preliminary forming and to have a wide applicability to the material of the tubular material and the mold shape.
[0028]
  And claims3This invention is a hydroforming device that is formed so as to be capable of closing both ends of the tubular material held and accommodated in the cavity on the lower mold side using a shaft pushing device.
[0029]
  In this invention, both ends of the tubular material held and accommodated in the cavity on the lower mold side can be closed using a shaft pushing device, that is, for example, covered with a piston rod.andClaim2In addition to being able to achieve the same operational effects as in the case of each of the inventions, it is not necessary to provide a special sealing means, so that the cost can be reduced and the structure can be simplified.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0031]
  As shown in FIGS. 1 to 3, the hydroforming apparatus has the same basic configuration and function as the conventional example (FIGS. 4 and 5), but further includes a lower mold 15 and an upper mold 11. Liquid pressure is injected from the outside (40, 50) into the tubular material 100 which is held in the cavity 15C on the lower mold 15 side and closed at both ends in a non-adhered state, and is finished in the tubular material 100. A pre-pressure hydraulic value equal to or lower than the hydraulic pressure value can be established, and after the pre-pressure hydraulic pressure value is established, pre-stage preliminary forming is performed on the tubular material 100 while relatively approaching the upper die 11 and the lower die 15 in close contact with each other. The set hydraulic pressure is controlled while forcibly suppressing the hydraulic pressure value in the tubular material that is formed so as to be executable and rises as the relative distance between the upper die 11 and the lower die 15 relatively approaching each other during the preliminary forming period. Adjustable to valueThen, the hydraulic pressure injection device 40 is composed of a cylinder device including a cylinder 41 and a piston 42, and the hydraulic pressure in the tubular material is adjusted by adjusting the current position of the piston by a position control system using the detected piston position as a feedback signal. The tubular material being pre-formed by adjusting the current position of the piston with a hydraulic pressure control system that uses the detected hydraulic pressure value in the tubular material as a feedback signal. The fluid pressure value inside can be controlled to match the set fluid pressure valueHas been.
[0032]
To be sure, the basic function of the present hydroforming apparatus is the cavity (11C, 15C) in which the upper mold 11 and the lower mold 15 that are relatively close to each other can be formed in close contact with each other as in the case of the conventional example. Etc.) Both the tubular material 100 is injected into the tubular material 100 in the state of being housed inside and closed at both ends using the hydraulic pressure injection device 40 and the axial pushing devices 30L and 30R. It is possible to perform finishing forming according to the cavity (11C, 15C, etc.) shape and the finishing hydraulic pressure value in the tubular material 100 while applying a pushing force from the left and right (in either case).
[0033]
Thus, portions common to those in the conventional example (FIGS. 4 and 5) are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the configuration and function of these portions are simplified or omitted.
[0034]
In FIG. 1, the hydraulic pressure injection device 40 includes a cylinder device [cylinder 41 (left chamber 41L, right chamber 41R), piston 42 (piston rod 42R)]. On the tip (left) side of the cylinder 41, there is provided an adjustment chamber 45 whose substantial internal volume changes in accordance with a change in the position of the piston rod 42R in the left-right direction.
[0035]
The piston 42 is provided with a hydraulic pressure injection device position sensor 47 via a detection bar 48 slidably penetrating the right end wall of the cylinder 41. The hydraulic pressure injection device position sensor 47 can detect a piston position to be used as a feedback signal in the position control system.
[0036]
The cylinder device (40) controls the hydraulic pressure injection device control valve 43 with the control signals (S1, S2) output from the control device 70, and controls the hydraulic pressure (for example, hydraulic pressure) from the hydraulic pressure source 60. Is supplied to the right chamber 41R (or the left chamber 41L), and the piston 42 (piston rod 42R) can be moved and displaced leftward (or rightward). Details will be described later with reference to FIG.
[0037]
The adjustment chamber 45 communicates with the closed tubular material 100 through the adjustment tube 46 and the injection / adjustment tube 59 and through the piston rod 32R of the shaft pushing device 30L. In addition, the position of the left-right direction of the piston 42 (piston rod 42R) of FIG. 1 is an offset state (neutral position). That is, the hydraulic pressure value in the tubular material 100 can be controlled up and down by increasing or decreasing the internal volume of the adjustment chamber 45 with the state shown in FIG. 1 as the center.
[0038]
A supply pipe 53 constituting a part of the hydraulic pressure supply device 50 is connected to a connection point between the adjustment pipe 46 and the injection / adjustment pipe 59 so as to communicate therewith. The hydraulic pressure supply device 50 includes a tank 51, a supply pump 52, and various valves (not shown), and includes a supply pipe 53, an adjustment pipe 46, an injection / adjustment pipe 59, an adjustment chamber 45, and a closed tubular material 100. The initial hydraulic pressure can be injected. Opening / closing of various valves (not shown) and starting / stopping of the supply pump 52 are automatically performed by a control signal from the control device 70. Reference numeral 54 denotes a check valve.
[0039]
The injection / adjustment tube 59 is provided with an in-tube hydraulic pressure sensor 49. The in-pipe hydraulic pressure sensor 49 only needs to be able to directly or indirectly detect the current hydraulic pressure value in the tubular material 100 in a closed state for use as a feedback signal in the pressure control system. You may provide in the adjustment pipe | tube 46 or the adjustment chamber 45. FIG. As in this embodiment, the time lag can be reduced if it is closer to the tubular material 100, which is preferable in terms of control.
[0040]
The both ends of the tubular material 100 held and accommodated in the cavity 15C on the lower mold 15 side are closed using the shaft pushing devices 30L and 30R. The piston rod 32R is pushed in and closed. It is not necessary to provide special sealing means.
[0041]
In FIG. 2, the control device 70 includes a hydraulic pressure injection device pressure control unit 70PR that forms a pressure control system, a hydraulic pressure injection device position control unit 70PS that forms a position control system, and a common control unit. These can be constructed using not only hardware logic but also other control devices (for example, personal computers).
[0042]
The common control unit includes a position / pressure selector 70ST, a changeover switch 70SW, and an amplifier 70AMP, and drives and controls the hydraulic pressure injecting device control valve 43 using the control signal (S1 or S2) that is input.
[0043]
The hydraulic pressure injection device pressure control unit 70PR forming the pressure control system includes an arbitrary timing generator 70PR1, a hydraulic pressure setting data selector 70PR2, a hydraulic pressure data storage unit 70PR3, a hydraulic pressure command value generator 70PR4, and a pressure control calculator. 70PR5.
[0044]
The arbitrary timing generator 70PR1 generates an arbitrary timing selected for switching the hydraulic pressure value (target value) in the tubular material 100 during the preliminary forming period. Single or multiple timings can be selected. Further, for example, a diagram corresponding to the distance between the upper mold 11 and the lower mold 15 can be selected. In addition, you may form as a setter format which sets arbitrary timings.
[0045]
The hydraulic pressure setting data selector 70PR2 is a selector capable of selectively setting hydraulic pressure setting data for setting a hydraulic pressure value (target value) to be switched at each timing generated by the arbitrary timing generator 70PR1. Not only the hydraulic pressure setting data corresponding to the pressure value but also the hydraulic pressure setting data for the hydraulic pressure value that changes every moment along the diagram can be selected. In addition, you may form as a setter form which sets arbitrary hydraulic pressure values.
[0046]
The hydraulic pressure data storage unit 70PR3 stores hydraulic pressure data in which an arbitrary timing selected using the arbitrary timing generator 70PR1 is associated with hydraulic pressure setting data selected using the hydraulic pressure setting data selector 70PR2. Remember.
[0047]
Therefore, since the hydraulic pressure value (target value) in the tubular material 100 to be suppressed (decreased) at an arbitrary timing during the preliminary forming period can be selected and stored in advance, Wide availability and adaptability.
[0048]
The hydraulic pressure command value generator 70PR4 generates a hydraulic pressure command value (target value) according to the progress of the preliminary forming process using the hydraulic pressure data stored in the hydraulic pressure data storage unit 70PR3. In this embodiment, the progress of the preliminary forming process is detected as the interval between the lower mold 15 and the upper mold 11, that is, the descending amount of the upper mold 11.
[0049]
The pressure control calculator 70PR5 uses the hydraulic pressure command value generated from the hydraulic pressure command value generator 70PR4 as a target value, and the hydraulic pressure value (current value) in the tubular material 100 detected by the in-pipe hydraulic pressure sensor 49. As a feedback signal, the control signal S1 can be output to the amplifier 70AMP. As a result, the hydraulic pressure injection device control valve 43 is driven to control the hydraulic pressure value in the tubular material 100 to a value corresponding to the hydraulic pressure command value. That is, an increase in the hydraulic pressure value in the tubular material 100 can be suppressed.
[0050]
That is, the adjustment (increase / decrease adjustment) of the current position (substantial internal volume of the adjustment chamber 45) of the piston 42 by the hydraulic pressure control system using the detected hydraulic pressure value in the tubular material 100 as a feedback signal. By discharging / absorbing the hydraulic pressure from the inside 45, the hydraulic pressure value in the tubular material 100 during preliminary forming can be controlled to match the set hydraulic pressure value. In addition, the set hydraulic pressure value can be selected and switched to an arbitrary hydraulic pressure value that is equal to or higher than the prepress hydraulic pressure value and less than the finishing hydraulic pressure value at an arbitrary timing during the preliminary forming period.
[0051]
Next, the hydraulic pressure injection device position control unit 70PS forming the position control system is composed of a position data storage unit 70PS1, a position command value generator 70PS2, and a position control calculator 70PS3.
[0052]
The position data storage unit 70PS1 stores position data of the piston 42 of the hydraulic pressure injection device 40 corresponding to the finish hydraulic pressure value in the tubular material 100 during the finish forming period. Since the finishing hydraulic pressure value is a constant value, it is not complicated like the hydraulic pressure data in the pressure control system and can be easily set and stored.
[0053]
The position command value generator 70PS2 generates a position command value (target value) during the finishing forming process using the position data stored in the position data storage unit 70PS1. Further, the position control calculator 70PS3 controls the position command value generated from the position command value generator 70PS2 as a target value and controls the current position of the piston 42 detected by the hydraulic pressure injecting device position sensor 47 as a feedback signal. Signal S2 can be output to amplifier 70AMP. Thus, the hydraulic pressure control device 43 is controlled to control the hydraulic pressure value in the tubular material 100 to a value corresponding to the position command value. That is, the hydraulic pressure value in the tubular material 100 can be controlled to be the finishing hydraulic pressure value.
[0054]
That is, by adjusting the current position of the piston 42 by a position control system using the detected position of the piston 42 constituting the hydraulic pressure injection device 40 as a feedback signal, the hydraulic pressure value in the tubular material 100 is adjusted to the finishing hydraulic pressure. It can be controlled to match the value.
[0055]
According to this embodiment, the hydraulic pressure data storage unit 70PR3 stores hydraulic pressure data including timing and hydraulic pressure values, and the position data storage unit 70PS1 stores predetermined position data. Further, the selector switch 70SW is switched to the pressure control system (70PR) side using the position / pressure selector 70ST.
[0056]
In a state where the lower die 15 and the upper die 11 are not in close contact, that is, in a non-contact state shown in FIG. 3A, the tubular material 100 is held in the cavity 15C on the lower die 15 side and the shaft pushing devices 30L and 30R. To make the both ends (left and right openings) of the tubular material 100 closed.
[0057]
The hydraulic pressure supply device 50 and the hydraulic pressure injection device 40 are supplied into the closed tubular material 100 to supply the hydraulic pressure, so that the hydraulic pressure below the yield point of the tubular material 100 (PRS in FIG. 3), that is, the finishing liquid. A pre-pressure hydraulic pressure value (for example, 10 MPa) equal to or lower than the pressure value (for example, 70 MPa) is established.
[0058]
The piston 42 of the hydraulic pressure injection device (cylinder device) 40 at this stage is in the neutral position offset as shown in FIG. 1, and the adjustment chamber 45 is filled with the hydraulic pressure (PRS) of the preload hydraulic pressure value (10 MPa). Has been.
[0059]
Then, after the preload hydraulic pressure value is established, the mold clamping device 20 is operated so as to make it relatively approach in the direction in which the upper mold 11 and the lower mold 15 are brought into close contact with each other as shown in FIG. Then, as the relative distance between the upper mold 11 and the lower mold 15 decreases, the value of the hydraulic pressure (PRS) in the tubular material 100 increases, so that preliminary pre-forming is performed on the tubular material 100.
[0060]
That is, in the preliminary forming, the hydraulic pressure (PRS) in the tubular material 100 is equally applied to the inner surface of the material. Accordingly, when the tubular material 100 is observed as a partial acute angle deformation or a partial flat surface of the tubular material 100 that is generated when the upper mold 11 is lowered and brought into close contact with the lower mold 15 with the mold clamping device 20 while the inside of the tubular material 100 is empty. It is possible to eliminate the problems (factors of deterioration of quality or accuracy) in the conventional example, such as deformation to a shape opposite to the original forming shape (for example, convex upward) (for example, concave upward) It is.
[0061]
During this preliminary forming period, as the relative distance between the upper mold 11 and the lower mold 15 that are relatively close to each other further decreases, the hydraulic pressure value in the tubular material 100 further increases, for example, 10 MPa or more. In this case, a part of the tubular material 100 may protrude into the gaps 14L and 14R remaining between the upper and lower molds (11, 15) shown in FIG.
[0062]
Here, the pressure control calculator 70PR5 calculates and generates the hydraulic pressure command value output from the hydraulic pressure command value generator 70PR4 as a target value and the hydraulic pressure value detected by the in-pipe hydraulic pressure sensor 49 as a feedback signal. The control signal S1 is output.
[0063]
In response to this control signal S1, the control valve 43 for the hydraulic pressure injection device supplies hydraulic pressure into the left chamber 41L of the hydraulic pressure injection device 40 of FIG. 1 and releases a corresponding amount of hydraulic pressure from the right chamber 41R. As a result, the piston 42 (piston rod 42R) moves and displaces in the right direction in the figure, so that the internal volume of the adjustment chamber 45 increases.
[0064]
That is, the apparent internal volume in the closed tubular material 100 can be adjusted [increased (enlarged)], so that the hydraulic pressure value in the tubular material 100 during the preliminary forming is forcibly suppressed (decreased) in advance. Control can be performed to match a set hydraulic pressure value (for example, 10 MPa) that is a set (selected) target value.
[0065]
In addition, depending on the material of the tubular material 100 and the shape of the mold (cavity), when the hydraulic pressure value (preload) for preliminary forming increases to a certain limit value or a value before and after that, the up and down shown in FIG. Compared to the case of the conventional example in which a part of the tubular material 100 may protrude to the outside in the gaps 14L and 14R remaining between the molds, the protrusion to the gaps 14L and 14R can be prevented. Preliminary forming using the increase in preload accompanying the approach of the upper and lower molds 11 and 15 can be performed with a predetermined accuracy and more stably before the state shown in FIG.
[0066]
Further, it is not necessary to continuously move (lower) the piston 22 (upper mold 11) against the hydraulic pressure value for preliminary forming which is increased by the mold clamping apparatus (cylinder apparatus) 20, and therefore the mold clamping apparatus. The (cylinder device) 20 may have an ability to withstand a hydraulic pressure value (for example, 70 MPa) for finishing forming with the upper and lower molds in close contact with each other. Therefore, an increase in size and cost of the fastening device 20 can be prevented.
[0067]
Furthermore, compared to the case where the relief valve is operated so that the hydraulic pressure value for preliminary forming does not rise above a predetermined value (preload value), the material of the tubular material and the shape of the mold (cavity) Wide adaptability to change
[0068]
Thereafter, when the upper die 11 and the lower die 15 are in close contact with each other, a position control system using the piston position at that time detected by being involved in the piston 42 of the hydraulic pressure injection device (cylinder device) 40 as a feedback signal is provided. select. In this position control system, the current position of the piston 42 is adjusted to match the target position (position corresponding to the finishing hydraulic pressure value), whereby the hydraulic pressure value in the tubular material 100 is adjusted to the finishing hydraulic pressure corresponding to the piston position. Control to match the value.
[0069]
Specifically, when the upper die 11 and the lower die 15 are in close contact with each other (see FIG. 3C), the changeover switch 70SW is moved to the position control system (70PS) using the position / pressure selector 70ST of FIG. Switch to the side.
[0070]
The position control calculator 70PS3 calculates and generates the position command value output from the position command value generator 70PS2 as a target value and the current position of the piston 42 detected by the hydraulic pressure injection device position sensor 47 as a feedback signal. The control signal S2 is output.
[0071]
With this control signal S2, the hydraulic pressure control device 43 supplies hydraulic pressure into the left chamber 41L (right chamber 41R) of the hydraulic pressure injection device 40 of FIG. 1 and responds from the right chamber 41R (left chamber 41L). Relieve the amount of hydraulic pressure. As a result, the piston 42 (piston rod 42R) moves and displaces in the right direction (left direction) in the figure, so that the internal volume of the adjustment chamber 45 can be quickly increased or decreased.
[0072]
That is, since the apparent internal volume in the closed tubular material 100 can be adjusted [increase / decrease (enlarge / reduce)], the fluid pressure value in the tubular material 100 during finish forming is set to the set finish fluid pressure value (70 MPa). Control to match. Therefore, a highly accurate final finish can be achieved.
[0073]
As described above, since the pressure control system (70PR) and the position control system (70PS) suitable for the characteristics of the control target (preliminary forming, finish forming) can be selectively switched, both the preliminary forming and the finishing forming can be performed more accurately and accurately. It can be done stably.
[0074]
In addition, during the preliminary forming period, it is possible to select a set hydraulic pressure value (an arbitrary hydraulic pressure value that is greater than or equal to the preload hydraulic pressure value and less than the finishing hydraulic pressure value) at an arbitrary timing. The adaptability to the material of the tubular material 100 and the mold shape is wide.
[0075]
Further, both end portions of the tubular material 100 held and accommodated in the cavity 15C on the lower mold 15 side are closed by using the shaft pushing devices 30L and 30R, that is, by covering the corresponding openings with the piston rods 32R and 32R. To do. Since no special sealing means is required, the cost can be reduced and the structure can be simplified.
[0076]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, the hydraulic pressure is injected into the tubular material held in the lower mold side cavity and closed at both ends in the non-contact state of the upper and lower molds, and the hydraulic pressure for finishing. Pre-forming fluid pressure value below the value can be established and preliminary forming can be executed while the upper and lower molds are relatively approached. In accordance with the decrease in the relative distance between the upper mold and the lower mold that are relatively close during this preliminary forming period. It is formed so that it can be adjusted to the set hydraulic pressure value while forcibly suppressing the hydraulic pressure value in the rising tubular material.The hydraulic pressure value in the tubular material is adjusted to the finishing hydraulic pressure value by the position control system using the piston position of the hydraulic pressure injection device as the feedback signal, and the hydraulic pressure control system using the hydraulic pressure value in the tubular material as the feedback signal is reserved. It is formed to be controllable so that the hydraulic pressure value in the tubular material during forming matches the set hydraulic pressure value.Since this is a hydroforming device, preliminary forming can be performed stably and reliably. Thus, a highly accurate final finish can be achieved.In addition, since it is possible to selectively switch between the pressure control system and the position control system that match the characteristics of the controlled object, preliminary forming and finish forming can be performed more accurately and stably.
[0077]
According to the second aspect of the present invention, the set hydraulic pressure value can be selected at an arbitrary timing during the preliminary forming period, and an arbitrary hydraulic pressure value that is greater than or equal to the preload hydraulic pressure value and less than the finishing hydraulic pressure value. Therefore, in addition to being able to achieve the same effects as in the case of the invention of claim 1, it is possible to perform more stable preliminary forming and to have a wide applicability to the material of the tubular material and the mold shape.
[0079]
  And claims3According to the invention, the both ends of the tubular material held and accommodated in the cavity on the lower mold side using the shaft pushing device are formed so as to be able to be closed.andClaim2In addition to being able to achieve the same effects as those of the above inventions, it is not necessary to provide a special sealing means, so that the cost can be reduced and the structure can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the control device in the same manner.
FIG. 3 is also a diagram for explaining a preliminary forming and a finishing forming step.
FIG. 4 is an overall configuration diagram for explaining a conventional example.
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional forming process.
[Explanation of symbols]
10 Mold
11 Upper mold
11C cavity
11CL, 11CR Partial cavity
15 Lower mold
15C cavity
15CL, 15CR Partial cavity
20 Clamping device
21 cylinders
22 piston
23 Clamping device control valve
30L, 30R shaft pushing device
31 cylinders
32 piston
33 Valve for controlling shaft push-in device
40 Hydraulic injection device
41 cylinders
42 piston
43 Valve for controlling hydraulic pressure injection device
45 Adjustment room
47 Position sensor for hydraulic injection device
49 Pressure sensor for in-pipe hydraulic pressure
50 Hydraulic supply device
52 Supply pump
53 Supply pipe
59 Injection and adjustment pipe
60 hydraulic source
70 Controller
70PR pressure controller (pressure control system)
70PR3 hydraulic pressure data storage
70PR5 pressure control calculator
70PS position controller (position control system)
70PS1 position data storage
70PS3 Position control calculator
70ST position / pressure selector
70SW selector switch
70AMP amplifier
100 Tubular material

Claims

The upper die and the lower die, which are relatively close to each other, can be housed in a cavity formed in cooperation with each other in close contact with each other, and the inside of the cavity can be utilized using the hydraulic pressure injected into the tubular material in which both ends are closed. In the hydroforming apparatus that performs finish forming according to the shape of the tube and the finishing hydraulic pressure value in the tubular material,
Liquid pressure is injected into the tubular material in a state where the lower die and the upper die are not in close contact with each other and are held in the cavity on the lower die side and closed at both ends. Pre-forming hydraulic pressure value that is less than or equal to the finishing hydraulic pressure value can be established, and after the pre-pressing hydraulic pressure value is established, pre-stage preliminary forming is performed on the tubular material while bringing the upper mold and the lower mold into close contact with each other. Forming a viable
During the preliminary forming period, it is possible to adjust to the set hydraulic pressure value while forcibly suppressing the hydraulic pressure value in the tubular material that rises according to the decrease in the relative distance between the upper die and the lower die that relatively approach each other. Forming ,
A hydraulic pressure injection device for injecting hydraulic pressure into a tubular material is composed of a cylinder device including a cylinder and a piston, and the current position of the piston is adjusted by a position control system using the detected piston position as a feedback signal. The fluid pressure value in the tubular material can be controlled to match the fluid pressure value for finishing, and the current position of the piston is adjusted by the fluid pressure control system using the detected fluid pressure value in the tubular material as a feedback signal. Thus, the hydroforming device is formed so as to be controllable so that the hydraulic pressure value in the tubular material during preliminary forming matches the set hydraulic pressure value .

The said set hydraulic pressure value is formed so as to be selectable at an arbitrary timing during the preliminary forming period and an arbitrary hydraulic pressure value equal to or higher than the prepress hydraulic pressure value and less than the finishing hydraulic pressure value. Hydroforming equipment.

The hydroforming apparatus according to claim 1 or 2 , wherein both ends of the tubular material held and accommodated in the cavity on the lower mold side are formed so as to be closed using a shaft pushing device.