JP3843222B2 - 装置フレーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルジ成形装置やハイドロフォーム装置などの液圧成形装置またはプレス装置に用いられる装置フレームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バルジ成形装置やハイドロフォーム装置などの液圧成形装置は、成形型の内部において金属管などのワークに数十〜数百ＭＰａの高い液圧を加えて塑性変形を生じさせ、成形型の内面形状に沿った製品形状を得る装置である。この内圧により開こうとする成形型の型締めは、装置フレームに取付けられた圧下手段または装置フレーム自体により行なわれるが、いずれの場合にも装置フレームには型締め反力によって大きな単軸応力が作用する。また、プレス装置の場合にもプレスの反力は装置フレームによって支えられることとなり、やはり大きな単軸応力が作用することとなる。
【０００３】
一般にこのような装置フレームは強度に優れた鋼鉄などからなるものであり、鍛造、鋳造、削り出し等により一体品として製造されている。しかし、一体型の大型フレームは製造が困難であったり、製造コストが著しく高く付くという問題がある。また、使用時の最大応力部に合わせた強度を持つ材料を選定しなければならないが、一般に高強度材料は合金元素を添加するなどの必要があるため高価であり、フレーム全体を高価な材料で一体に製造することは無駄が多いという問題もある。
【０００４】
そこで特開平９-１７４２９０号公報や実開平５-４４３９６号公報に示されるように、多数枚の鋼板を積層した構造の装置フレームも提案されている。このような積層構造の装置フレームは、上記したような一体構造のものとは異なり、大型サイズのものも製造し易いという利点がある。しかし従来は同一材質の鋼板を積層していたため、最大応力部に合わせた材料選択を行っていた点では上記と変わりはなく、やはりフレーム全体を高価な材料で製造することとなって無駄が多いという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、大型サイズのものも製造が容易であり、最大応力部に合わせた材料でフレーム全体を構成することによる無駄がない新規な装置フレームを提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明の装置フレームは、液圧成形装置またはプレス装置に用いられる装置フレームであって、中央部と両端部との型開き反力に応じて強度レベルの異なる同一形状の多数枚の鋼板を密着させて積層したことを特徴とするものである。また同一の課題を解決するためになされた請求項２の発明の装置フレームは、液圧成形装置またはプレス装置に用いられる装置フレームであって、中央部と両端部との型開き反力に応じて強度レベル及び厚さの異なる同一形状の多数枚の鋼板を密着させて積層したことを特徴とするものである。なお、請求項２の発明においては、強度レベルの低い厚手の鋼板と、強度レベルの高い薄手の鋼板とを組み合わせた構造とすることが好ましい。
【０００７】
本発明の装置フレームは、鋼板を積層した構造のものであるから大型サイズのものも製造が容易である。また従来のように全体が同一の材料からなるものではなく、強度レベルの異なる同一形状の多数枚の鋼板を密着させて積層した構造としたので、最大応力部にはそれに耐えうる高い強度レベルの材料を用い、応力の低い部分は強度レベルの低い安価な材料を用いることができるから、材料選択の無駄がなく、製造コストの抑制を図ることができる。
【０００８】
さらに請求項２，３の発明のように、板厚をも異ならせることにより、要求される強度レベルの低い部分には厚手の鋼板を使用して積層枚数を削減し、製造コストを一層引き下げることも可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の第１の実施形態を示す正面図である。この実施形態は本発明を液圧成形装置に適用したもので、１は装置フレーム、２は液圧成形用の上下分割式の成形型である。この装置フレーム１は一方が開口したＣ型のフレームであり、図示のように開口部に成形型２を装入し、液圧成形を行うものである。内圧による型開きは、装置フレーム１自体の剛性により防止される。
【００１０】
この装置フレーム１は、図２に示すように多数枚の鋼板３を互いに密着させて積層したものである。この例では同一形状の１６枚の鋼板３が、それらを水平方向に貫通する複数本の締結用ロッド４によって積層されている。なお中央部に空間が設けられているのは、成形型２に外部からカウンター圧などの操作を加えるためである。この液圧成形装置により成形されるワークＷの形状が、図２に示すように中央部が太いものであるとすると、成形型２の中央部付近には最大の型開き力が作用するが、成形型２の両端部に作用する型開き力は比較的小さいこととなる。従って装置フレーム１に作用する型開き反力も中央部付近では大きく、両端部では低くなる。
【００１１】
図３は、図２中に示した１６の応力計算点(最大応力発生点)の応力を示すグラフである。この例では、装置フレーム１の中央部には３８５ＭＰａの応力が発生するが、両端部には１９８ＭＰａの応力が発生するのみである。そこで、中央部のNo.７，８，９，１０の４枚の鋼板３のみに疲労限界が４００ＭＰａの鋼種Ａを使用し、その両側３枚ずつの鋼板３には疲労限界が３５０ＭＰａの鋼種Ｂを使用し、その両側２枚ずつの鋼板３には疲労限界が２８０ＭＰａの鋼種Ｃを使用し、両端部のNo.１，１６の鋼板３には疲労限界が２００ＭＰａの鋼種Ｄを使用した。
【００１２】
このように中央部と両端部との型開き反力に応じて強度レベルの異なる同一形状の鋼板３を積層した結果、装置フレーム１のどの部分も使用時の発生応力を越える疲労限度の材料で構成されることとなる。従って長期間にわたり繰り返し使用しても、装置フレーム１が変形したり損傷することはない。また発生応力が小さい部分に、過剰な強度レベルの材料が用いられることもなく、合理的な材料選択が可能となる。このため要求される強度レベルの低い部分に安価な材料を使用することにより、製造コストを引き下げることが可能となる。
【００１３】
図４に示す第２の実施形態では、装置フレーム１が中央に成形型挿入孔５を持つ形状をしており、上金型６と下金型７とからなる成形型２を挿入して液圧成形が行われる。ワークＷは図示されるようなひょうたん型のものであり、中央部よりも両側に最大の型開き力が作用する。図５はこの装置フレーム１に発生する最大応力のグラフであり、両側に大きい応力が発生する。
【００１４】
そこでこの実施形態では、装置フレーム１を中央部と両端部との型開き反力に応じて厚さと強度レベルの異なる同一形状の５枚の鋼板３を積層することにより構成している。すなわち、中央部は厚さが２００ｍｍの疲労限度の低い材料(鋼種Ｆ)とし、両側の２枚ずつは厚さが５０ｍｍの疲労限度の高い材料(鋼種Ｅ)とした。各材料の疲労限度と最大応力との関係は図５に示すとおりである。
【００１５】
このように強度レベルとともに板厚をも変え、要求される強度レベルの低い部分には製造しやすい厚手のものを使用し、要求される強度レベルの高い部分には薄手のものを使用することにより、積層枚数を削減して加工コストの削減を図ることができる。強度レベルの高い鋼板は合金元素の添加により製造コストが高く、また厚手のものを製造しにくいため、このような組み合わせが合理的であり、装置フレーム全体の製造コストの抑制が可能となる。
【００１６】
上記の実施形態はいずれも液圧成形装置の装置フレームに関するものであるが、本発明は図６に示すようなプレス装置の装置フレーム１にも適用することができる。本発明のような積層構造の装置フレームは特に単軸応力が発生する装置に適しており、プレス装置の場合にも装置フレーム１には液圧成形装置の場合と同様に単軸応力が発生するため、積層構造の適用が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の装置フレームは中央部と両端部との型開き反力に応じて強度レベルの異なる同一形状の多数枚の鋼板を密着させて積層したものであるから、大型サイズのものも製造が容易であるうえ、発生応力に適した強度レベルの鋼板を組み合わせることにより、材料の無駄をなくして製造コストを抑制できる利点がある。また要求される強度レベルの低い部分には製造し易い厚手の鋼板を使用することにより、積層枚数を減らして加工コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す正面図である。
【図２】第１の実施形態の装置フレームとワークとを示す斜視図である。
【図３】各鋼板の応力計算点における応力と、使用した鋼板の疲労限度との関係を示すグラフである。
【図４】第２の実施形態の装置フレームと成形型とを示す斜視図である。
【図５】各鋼板の最大応力と、使用した鋼板の疲労限度との関係を示すグラフである。
【図６】第３の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｗ ワーク
１ 装置フレーム
２ 成形型
３ 鋼板
４ 締結用ロッド
５ 成形型挿入孔
６ 上金型
７ 下金型

Claims (3)

1. 液圧成形装置またはプレス装置に用いられる装置フレームであって、中央部と両端部との型開き反力に応じて強度レベルの異なる同一形状の多数枚の鋼板を密着させて積層したことを特徴とする装置フレーム。
2. 液圧成形装置またはプレス装置に用いられる装置フレームであって、中央部と両端部との型開き反力に応じて強度レベル及び厚さの異なる同一形状の多数枚の鋼板を密着させて積層したことを特徴とする装置フレーム。
3. 強度レベルの低い厚手の鋼板と、強度レベルの高い薄手の鋼板とを組み合わせた請求項２記載の装置フレーム。

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