JP3943328B2 - ハイドロフォーミング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイドロフォーミングまたは液圧バルジ加工と称される金属管の塑性加工に用いるハイドロフォーミング用金型装置を用いたハイドロフォーミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の排気マニホールドに使用するＴ字形パイプなどの金属管のバルジ成形は、特開２０００−１１７３４１号公報などに開示されるものが知られている。
従来、標準的なバルジ成形機は、図７に示すように、塑性加工を行う被加工品を配するキャビティを設けた金型１と、この金型１を型締めするプレス(油圧プレス)２と、金型１内の被加工物を押圧する軸力シリンダ３とで構成される。
【０００３】
軸力シリンダ３は、加工する製品の形状に合わせ、前後方向や水平旋回方向の調整機能を有する。
しかしながら、上下方同や上下角度の調整機構は、構造が複雑となり、設備費の増大や使い勝手の悪化をまねくことから、この機構を持たないのが一般的である。
【０００４】
このため、図８に示す標準的な金型１の構造のように、軸力シリンダ３の動きと合わせるために製品としては不必要な水平方向の余肉部分４を設けている。
このような問題点を解決する手段として、従来、図９〜図１１に示すように、軸力シリンダ３Ａを金型１Ａに設置する装置が提案されている。
軸力シリンダ３Ａは、ロッド形状の軸押し部７を備え、シリンダブラケット５を介して金型１Ａのフランジ部１Ａ１、１Ａ２に固定される。
【０００５】
軸押し部７は、内部に圧力液導通路８を設けるとともに、先端部に金型１Ａ内の被加工品の端部を軸押しするための段部９を設けている。
この装置によれば、例えば、図１１に示すように、シリンダブラケット５に角度調整プレート６を取り付けることにより、軸力シリンダ３Ａの位置および角度を目由に設定でき、かつ軸力シリンダ３Ａの段取りおよび調整作業を廃止できる利点がある。
【０００６】
さらには、図９に示すように、軸力シリンダで占有されていたプレス左右方向の部位Ｐ（例えば、図７において、軸力シリンダ３を設置する箇所）に、空間ができ、このエリアに金型交換装置を設置できる付随効果も期待できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図９〜図１１に示す装置では、金型１Ａ毎に軸力シリンダ３Ａを設けなければならない。また、軸力シリンダ３Ａの反力に見合った剛性を持つシリンダブラケット５を金型１Ａ毎に設ける必要がある。
【０００８】
その結果、下記のような問題がある。
１）金型費用の増加
２）金型サイズの増大とそれに伴う機械サイズのアップ(設備費増加)
３）金型交換時の内圧配管、油圧配管および電気配線などの脱着作業の発生(段取り時間の増加)
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、金型費および設備費を低減できるとともに段取り時間の短縮が図れるハイドロフォーミング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、被加工品を配するキャビティを設けるとともに該キャビティに連絡するインサート部を側部に設けた金型と、この金型のインサート部に対向して設置され、内部に圧力液導通路を設けるとともに該金型内の被加工品とのシール部および該被加工品の軸押し部を金型に対応させて設けた軸押し装置とを備えたハイドロフォーミング用金型装置と、前記軸押し装置と隔離して配置され、前記軸押し部を前記被加工品に向かって軸押しする軸押しシリンダ装置とで構成され、前記軸押し装置は、前記金型に設けられたブラケットと、内部に圧力液導通路を設け、前記ブラケットに移動自在に設けられた軸押しロッドとを備え、前記軸押しロッドは、前記被加工品の端部を当接する軸押し部と、この軸押し部に隣接して設けられたシール部と、ウエアプレートを取り付け、前記軸押しシリンダ装置と対向して設けられた被押圧部とを備え、前記軸押しシリンダ装置は、床上に取り付けたブラケットと、このブラケットに移動自在に取り付けた油圧シリンダと、この油圧シリンダに取り付けられ、前記軸押しロッドの被押圧部のウエアプレートの形状より大きな形状を為すウエアプレートを取り付け、前記ウエアプレートで前記被押圧部のウエアプレートを押圧して前記被押圧部を軸方向に押圧する押圧部材と、この押圧部材に取り付けられ、ブラケットを貫通して押圧部材を移動自在に案内するガイドロッドとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のハイドロフォーミング装置において、前記軸押し装置は、前記被押圧部に傾斜ウエアプレートから成る角度調整部材を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載のハイドロフォーミング装置と、このハイドロフォーミング装置の金型を型締めするプレス装置とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１記載のハイドロフォーミング装置において、前記軸押しシリンダ装置は、前記ハイドロフォーミング装置を据え付ける設備に設けられたブラケットと、このブラケットに設けられた油圧シリンダと、この油圧シリンダに設けられ、前記軸押し装置の軸押し部を押圧する押圧部材と、この押圧部材に設けられ、前記ブラケットを貫通して該押圧部材を移動自在に案内するガイドとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の第一実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング装置Ｂを示す（請求項１、請求項３、請求項４に対応）。本実施形態は、金型１０の上下方向で段差を持つ製品を加工する場合に適用した。
【００１４】
先ず、本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａについて説明する。
ハイドロフォーミング用金型装置Ａは、金型１０と、この金型１０内の被加工品Ｗとのシール機能および被加工品Ｗの軸押し機能を有する軸押し装置２０とから成る。
金型１０は、フランジ部１２を設けた上型１１と、フランジ部１４を設けた下型１３とから成る。
【００１５】
上型１１と下型１３とは、それぞれの内面に刻設した成形面により所望形状のキャビティ１５を形成する。キャビティ１５は、金型１０の側部に開口するインサート部１６と連設する。
そして、金型１０は、従来と同様に、上型１１をフランジ部１２を介して型締めプレス（油圧プレス）１７に固定し、下型１３をフランジ部１４を介して機械ボルスタ１８上に固定することにより据え付けられる。
【００１６】
軸押し装置２０は、金型１０のインサート部１６と対向する位置で、インサート部１６の軸線１６Ｌに、軸押しロッド２５の軸線２０Ｌを合わせて、金型１０のフランジ部１４上に固定される。
軸押し装置２０は、図１〜図３に示すように、金型１０のフランジ部１４上に固定したＬ字型に折曲するブラケット２１と、このブラケット２１に移動自在に取り付けた軸押しロッド２５とから成る。軸押しロッド２５は、内部に圧力液導通路２６を有する。
【００１７】
ブラケット２１は、軸押しロッド２５を移動自在に挿通するガイドブッシュ２４を取り付ける穴２２と、軸押しロッド２５を固定するリテーナボルト３２を取り付ける穴２３とを有する。
軸押しロッド２５は、金型１０内の被加工品Ｗの端部内に嵌入するロッド形状の挿入部２７と、この挿入部２７に連接する円板形状の基部３０とから成る。
【００１８】
挿入部２７は、被加工品Ｗの先端部Ｗ１を当接する段部（軸押し部）２８と、この段部２８の近傍に設けた環状凹部２９と、この環状凹部２９内に装着されるＯリング３６とから成る。Ｏリング３６は、挿入部２７と被加工品Ｗとのシールを確保するために用いられる。環状凹部２９とＯリング３６とは、シール部を形成する。
【００１９】
基部３０は、リテーナボルト３２を挿通するための段付き穴３１と、圧力液導通路２６を圧力源と連絡するための開口３３を有する。
また、基部３０の背面側は、円板から成るウエアプレート３４を取り付けて、被押圧部を形成する。
リテーナボルト３２は、ブラケット２１と基部３０との間にスプリング３５を配して基部３０の裏面側から段付き穴３１を介してブラケット２１に向かって挿入され、ブラケット２１の穴２３にネジ部を螺着することができる。
【００２０】
リテーナボルト３２の頭３２ａを固定する段付き穴３１の大径部３１ａの深さは、後述するように、軸押しシリンダ装置４０により押圧される軸押しロッド２５のストロークＳを確保することができる長さ以上に設定されている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａによれば、軸押し装置２０が金型１０のインサート部１６に対して両者の軸線２０Ｌ、１６Ｌを一致させて対向配置されているので、軸押し装置２０がシリンダなどによる金型１０方向への押圧力を受けると、軸押しロッド２５が２本のリテーナボルト３２に配したスプリング３５により規制されながら２本のリテーナボルト３２に案内されてガイドブッシュ２４を摺動しつつブラケット２１に対して直交方向に前進し、挿入部２７を金型１０内の被加工品Ｗの端部内に挿入し、挿入部２７の段部２８に被加工品Ｗの先端部Ｗ１を当接するとともに被加工品Ｗの端部の内面にＯリング３６を圧接することができる。
【００２２】
そして、挿入部２７の軸押しストロークは、基部３０の段付き穴３１のストロークＳに等しく設定されているので、ハイドロフォーミングによる軸押しを十分に確保することができる。
また、挿入部２７は、圧力液体導通路２６を介して圧力源に連絡することができるので、先端部から被加工品Ｗ内にハイドロフォーミングに必要な圧力液体を導入することができる。
【００２３】
以上のように、本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａは、金型１０毎に製作する装置が、軸押し装置２０だけとなり、従来のような軸力シリンダを設ける必要がなくなった。
その結果、油圧シリンダ配管、電気配線の脱着作業を行うことなく、ハイドロフォーミング用金型装置Ａを据え付けたり取り外したりすることができる。
【００２４】
次に、このハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング用装置Ｂについて説明する。なお、本実施形態では、金型１０の両側に配される軸押しシリンダ装置４０の一方のみを表示し、他方を省略してある。
ハイドロフォーミング用金型装置Ａは、機械ボルスタ１８上に定法に従って固定される。
【００２５】
そして、金型１０は、従来と同様に、型締めプレス（油圧プレス）１７にフランジ部１２を介して上型１１を固定し、機械ボルスタ１８上にフランジ部１４を介して下型１３を固定することにより据え付けられる。
また、ハイドロフォーミング用金型装置Ａの周囲に、軸押し装置２０を被加工品Ｗに向かって軸押しする軸押しシリンダ装置４０を設置する。
【００２６】
軸押しシリンダ装置４０は、床５０上に取り付けたブラケット４１と、このブラケット４１に移動自在に取り付けた油圧シリンダ４４と、この油圧シリンダ４４に取り付けられ、ウエアプレート３４を介して軸押しロッド２５を軸方向に押圧する押圧部材４６と、この押圧部材４３に取り付けられ、ブラケット４１を貫通して押圧部材４６を移動自在に案内する２本のガイドロッド４８とから成る。
【００２７】
ブラケット４１は、油圧シリンダ４４を挿通して支持する固定部４２と、２本のガイドロッド４８を挿通して支持する軸受け部４３とを有する。
油圧シリンダ４４は、そのロッド４５が軸押しロッド２５の軸線と平行して出没できるように設置される。
押圧部材４６は、軸押しロッド２５の基部３０より大径の円板から成り、軸押しロッド２５に設けたウエアプレート３４に当接する前面側にウエアプレート４７が設けている。
【００２８】
そして、押圧部材４６は、油圧シリンダ４４のロッド４５の移動方向と同じ方向に移動するように、油圧シリンダ４４のロッド４５に対して垂直に取り付けられている。
なお、ハイドロフォーミングに必要は圧力源（図示せず）は、従来と同様に設置される。
【００２９】
次に、このように構成された本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング用装置Ｂの作用を説明する。
先ず、図１に示すように、金型１０内に被加工品Ｗを配し、型締めプレス１７により金型１０の型締めを行う。
次に、図３に示すように、油圧シリンダ装置４０の油圧シリンダ４４を駆動してロッド４５を前進させると、押圧部材４６が２本のガイドロッド４８で位置を規制されながら前進し、押圧部材４６のウエアプレート４７が軸押し装置２０側のウエアプレート３４と接触し、さらにロッド４５を前進させると、軸押しロッド２５が金型１０方向へ押し出される。
【００３０】
そして、軸押しロッド２５の挿入部２７が金型１０のインサート部１６内に嵌入され、段部２８に被加工品Ｗの先端部Ｗ１を当接させる。
これにより、軸押しロッド２５の挿入部２７は、Ｏリング３６により圧力液を負荷したときのシール機能を果たすことができる。
この状態で、圧力源から圧力液を圧力液導通路２６を介して被加工品Ｗ内に導入する。そして、油圧シリンダ４４で軸押しロッド２５の段部２８を介して被加工品Ｗの先端部Ｗ１を金型１０内に押圧し、キャビティ１５内の被加工品Ｗの膨大部を形成する側へ被加工品Ｗの肉寄せを行い、被加工品Ｗの破裂を防止するというハイドロフォーミングによる塑性加工を確実に行わせる。
【００３１】
成形が完了すると、油圧シリンダ４４を後退する。これに伴い、軸押しロッド２５もスプリング３５により追従して後退をはじめ、図１に示す初期状態に戻る。
以上のように、本実施形態によれば、ハイドロフォーミング装置における軸押し機構を、軸押し装置２０と駆動源である軸押しシリンダ装置４０とに分離したので、金型一体とした従来の軸押し機構に比べ、下記の利点を有する。
【００３２】
1)金型毎に必要であった油圧シリンダを設備側に設けることができるので、金型費が低減できる。
2)金型に付属する軸押し機構の保持剛性を低くすることができるので、コンパクトな金型となり、安価にでき、かつ機械のサイズを小さくでき、設備費を低減できる。
【００３３】
3)油圧シリンダの配線および配管段取替が廃止でき、段取り時間の短縮が図れる。
図４は、本発明の第二実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ１を用いたハイドロフォーミング用装置Ｂ１を示す（全ての請求項に対応）。なお、図４では、型締めプレス１７および機械ボルスタ１８は省略してある。また、第一実施形態と同一構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略した。
【００３４】
本実施形態では、ハイドロフォーミング用金型装置Ａ１のインサート部１６Ａは、金型１０Ａの軸線１０Ｌに対して平面方向で角度αの開きをもって開口している。
そのため、軸押し装置２０Ａは、インサート部１６Ａの軸線１６Ｌと一致する軸線２０Ｌを確保するために同じく角度αをもって設置されている。
【００３５】
これに対し、軸押しシリンダ装置４０は、前記実施形態と同一構成とされている。
そこで、軸押し装置２０Ａの軸線２０Ｌと軸押しシリンダ装置４０の軸線４０Ｌと一致させるための角度調整部材として傾斜ウエアプレート３７を軸押しロッド２５の基部３０に取り付ける。
【００３６】
本実施形態では、軸押しシリンダ装置４０を駆動し、油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、押圧部材４６のウエアプレート４７が軸押しロッド２５Ａ側の傾斜ウエアプレート３７に接触し、さらに油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、傾斜ウエアプレート３７はウエアプレート４７上をスライドしながら前進する。
【００３７】
これにより、前記実施形態と同様に、軸押しロッド２５Ａの挿入部２７Ａは金型１０Ａのインサート部１６Ａ内に嵌入し、金型１０Ａ内の被成型品Ｗに対してハイドロフォーミングによる塑性加工を施すことができる。
【００３８】
図５は、本発明の第三実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ２を用いたハイドロフォーミング用装置Ｂ２を示す（全ての請求項に対応）。なお、図５では、第一実施形態と同一構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略した。
本実施形態では、ハイドロフォーミング用金型装置Ａ２のインサート部１６Ｂは、金型１０Ｂの軸線１０Ｌに対して上下方向で角度βの開きをもって開口している。
【００３９】
そのため、軸押し装置２０Ｂは、インサート部１６Ｂの軸線１６Ｌと一致する軸線２０Ｌを確保するために、ブラケット２１Ｂに同じく角度βをもって設置されている。
これに対し、軸押しシリンダ装置４０は、前記実施形態と同一構成とされている。
【００４０】
そこで、軸押し装置２０Ｂの軸線２０Ｌと軸押しシリンダ装置４０の軸線４０Ｌと一致させるための角度調整部材として傾斜ウエアプレート３８を軸押しロッド２５の基部３０に取り付ける。
本実施形態では、軸押しシリンダ装置４０を駆動し、油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、押圧部材４６のウエアプレート４７が軸押しロッド２５側の傾斜ウエアプレート３８に接触し、さらに油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、傾斜ウエアプレート３８はウエアプレート４７上をスライドしながら前進する。
【００４１】
これにより、前記両実施形態と同様に、軸押しロッド２５Ｂの挿入部２７Ｂは金型１０Ｂのインサート部１６Ｂ内に嵌入し、金型１０Ｂ内の被成型品Ｗに対してハイドロフォーミングによる塑性加工を施すことができる。
図６は、本発明の第四実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置を示す（全ての請求項に対応）。なお、図６は、軸押し装置２０Ｃだけを示す。
【００４２】
本実施形態では、傾斜ウエアプレートに代えてローラユニット３９を用いた例を示す。
ローラユニット３９は、傾斜ウエアプレート３６、３７と同様に軸押しシリンダ装置４０の軸押し力を軸押しロッド２５Ｃに伝達できるので、図４、図５に示す実施形態と同様の作用を奏することができる。
【００４３】
なお、ローラユニット３９のローラは、１個に限らず複数個でも良い。また、ローラユニット３９に代えてニードルベアリングを用いても良い。
また、各実施形態では、金型１０、１０Ａ、１０Ｂに２つのインサート部１６、１５Ａ、１５Ｂを設けた場合について説明したが、インサート部の数は被加工品Ｗの形状によって異なるので、その設置個数は任意である。
【００４４】
また、各実施形態では、ダイエリアの外側の床５０上に軸押しシリンダ装置４０を設置した場合について説明したが、軸押しシリンダ装置４０は、ハイドロフォーミング用金型装置の軸押し装置２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのロッドを押圧できるものであればこれに限らず、例えば、ダイエリアの外側の天井部から垂下する方式のシリンダ装置であっても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、軸押し機構を駆動源のシリンダ装置と被加工品を直接押し出す軸押し装置に分離し、この軸押し装置を金型に設ける構成としたので、金型毎に製作する部位が軸押し装置のみとなり、金型費用の節減、金型サイズの縮小、油圧シリンダ配管および電気配線の脱着作業の廃止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング装置Ｂを示す一部切り欠き側面図である。
【図２】（ａ）図１におけるハイドロフォーミング用金型装置Ａの軸押し装置を示す断面図である。
（ｂ）図１におけるハイドロフォーミング用金型装置Ａの軸押し装置の軸押しロッドを示す背面図である。
【図３】図１に示す第一実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング装置Ｂによる加工時の状態を示す一部切り欠き側面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ１を用いたハイドロフォーミング装置Ｂ１を示す一部切り欠き平面図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ２を用いたハイドロフォーミング装置Ｂ２を示す一部切り欠き側面図である。
【図６】（ａ）本発明の第四実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置を用いたハイドロフォーミング装置における軸押し装置２０Ｃの断面図である。
（ｂ）（ａ）における軸押し装置２０Ｃを示す背面図である。
【図７】従来のバルジ成形機を示す正面図である。
【図８】図７のバルジ成形機における金型部を示す正面図である。
【図９】従来のバルジ成形機を示す正面図である。
【図１０】図９のバルジ成形機における金型部を示す正面図である。
【図１１】図９のバルジ成形機における断面図である。
【符号の説明】
Ａ、Ａ１、Ａ２ ハイドロフォーミング用金型装置
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ ハイドロフォーミング装置
Ｗ 被加工品
１０、１０Ａ、１０Ｂ 金型
１５ キャビティ
１６、１６Ａ、１６Ｂ インサート部
１７ 型締めプレス
１８ 機械ボルスタ
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 軸押し装置
２１ ブラケット
２５、２５Ａ 軸押しロッド
２６ 圧力液導通路
２８ 段部（軸押し部）
３４ ウエアプレート（被押圧部）
２６ Ｏリング（シール部）
３７、３８ 傾斜ウエアプレート（角度調整部材）
３９ ローラユニット（角度調整部材）
４０ 軸押しシリンダ装置
４１ ブラケット
４４ 油圧シリンダ
４６ 押圧部材
４８ ガイドロッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイドロフォーミングまたは液圧バルジ加工と称される金属管の塑性加工に用いるハイドロフォーミング用金型装置を用いたハイドロフォーミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の排気マニホールドに使用するＴ字形パイプなどの金属管のバルジ成形は、特開２０００−１１７３４１号公報などに開示されるものが知られている。
従来、標準的なバルジ成形機は、図７に示すように、塑性加工を行う被加工品を配するキャビティを設けた金型１と、この金型１を型締めするプレス(油圧プレス)２と、金型１内の被加工物を押圧する軸力シリンダ３とで構成される。
【０００３】
軸力シリンダ３は、加工する製品の形状に合わせ、前後方向や水平旋回方向の調整機能を有する。
しかしながら、上下方同や上下角度の調整機構は、構造が複雑となり、設備費の増大や使い勝手の悪化をまねくことから、この機構を持たないのが一般的である。
【０００４】
このため、図８に示す標準的な金型１の構造のように、軸力シリンダ３の動きと合わせるために製品としては不必要な水平方向の余肉部分４を設けている。
このような問題点を解決する手段として、従来、図９〜図１１に示すように、軸力シリンダ３Ａを金型１Ａに設置する装置が提案されている。
軸力シリンダ３Ａは、ロッド形状の軸押し部７を備え、シリンダブラケット５を介して金型１Ａのフランジ部１Ａ１、１Ａ２に固定される。
【０００５】
軸押し部７は、内部に圧力液導通路８を設けるとともに、先端部に金型１Ａ内の被加工品の端部を軸押しするための段部９を設けている。
この装置によれば、例えば、図１１に示すように、シリンダブラケット５に角度調整プレート６を取り付けることにより、軸力シリンダ３Ａの位置および角度を目由に設定でき、かつ軸力シリンダ３Ａの段取りおよび調整作業を廃止できる利点がある。
【０００６】
さらには、図９に示すように、軸力シリンダで占有されていたプレス左右方向の部位Ｐ（例えば、図７において、軸力シリンダ３を設置する箇所）に、空間ができ、このエリアに金型交換装置を設置できる付随効果も期待できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図９〜図１１に示す装置では、金型１Ａ毎に軸力シリンダ３Ａを設けなければならない。また、軸力シリンダ３Ａの反力に見合った剛性を持つシリンダブラケット５を金型１Ａ毎に設ける必要がある。
【０００８】
その結果、下記のような問題がある。
１）金型費用の増加
２）金型サイズの増大とそれに伴う機械サイズのアップ(設備費増加)
３）金型交換時の内圧配管、油圧配管および電気配線などの脱着作業の発生(段取り時間の増加)
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、金型費および設備費を低減できるとともに段取り時間の短縮が図れるハイドロフォーミング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、被加工品を配するキャビティを設けるとともに該キャビティに連絡するインサート部を側部に設けた金型と、この金型のインサート部に対向して設置され、内部に圧力液導通路を設けるとともに該金型内の被加工品とのシール部および該被加工品の軸押し部を金型に対応させて設けた軸押し装置とを備えたハイドロフォーミング用金型装置と、前記軸押し装置と隔離して配置され、前記軸押し部を前記被加工品に向かって軸押しする軸押しシリンダ装置とで構成され、前記軸押し装置は、前記金型に設けられたブラケットと、内部に圧力液導通路を設け、前記ブラケットに移動自在に設けられた軸押しロッドとを備え、前記軸押しロッドは、前記被加工品の端部を当接する軸押し部と、この軸押し部に隣接して設けられたシール部と、ウエアプレートを取り付け、前記軸押しシリンダ装置と対向して設けられた被押圧部とを備え、前記軸押しシリンダ装置は、床上に取り付けたブラケットと、このブラケットに移動自在に取り付けた油圧シリンダと、この油圧シリンダに取り付けられ、前記軸押しロッドの被押圧部のウエアプレートの形状より大きな形状を為すウエアプレートを取り付け、前記ウエアプレートで前記被押圧部のウエアプレートを押圧して前記被押圧部を軸方向に押圧する押圧部材と、この押圧部材に取り付けられ、ブラケットを貫通して押圧部材を移動自在に案内するガイドロッドとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のハイドロフォーミング装置において、前記軸押し装置は、前記被押圧部に傾斜ウエアプレートから成る角度調整部材を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載のハイドロフォーミング装置と、このハイドロフォーミング装置の金型を型締めするプレス装置とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１記載のハイドロフォーミング装置において、前記軸押しシリンダ装置は、前記ハイドロフォーミング装置を据え付ける設備に設けられたブラケットと、このブラケットに設けられた油圧シリンダと、この油圧シリンダに設けられ、前記軸押し装置の軸押し部を押圧する押圧部材と、この押圧部材に設けられ、前記ブラケットを貫通して該押圧部材を移動自在に案内するガイドとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の第一実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング装置Ｂを示す（請求項１、請求項３、請求項４に対応）。本実施形態は、金型１０の上下方向で段差を持つ製品を加工する場合に適用した。
【００１４】
先ず、本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａについて説明する。
ハイドロフォーミング用金型装置Ａは、金型１０と、この金型１０内の被加工品Ｗとのシール機能および被加工品Ｗの軸押し機能を有する軸押し装置２０とから成る。
金型１０は、フランジ部１２を設けた上型１１と、フランジ部１４を設けた下型１３とから成る。
【００１５】
上型１１と下型１３とは、それぞれの内面に刻設した成形面により所望形状のキャビティ１５を形成する。キャビティ１５は、金型１０の側部に開口するインサート部１６と連設する。
そして、金型１０は、従来と同様に、上型１１をフランジ部１２を介して型締めプレス（油圧プレス）１７に固定し、下型１３をフランジ部１４を介して機械ボルスタ１８上に固定することにより据え付けられる。
【００１６】
軸押し装置２０は、金型１０のインサート部１６と対向する位置で、インサート部１６の軸線１６Ｌに、軸押しロッド２５の軸線２０Ｌを合わせて、金型１０のフランジ部１４上に固定される。
軸押し装置２０は、図１〜図３に示すように、金型１０のフランジ部１４上に固定したＬ字型に折曲するブラケット２１と、このブラケット２１に移動自在に取り付けた軸押しロッド２５とから成る。軸押しロッド２５は、内部に圧力液導通路２６を有する。
【００１７】
ブラケット２１は、軸押しロッド２５を移動自在に挿通するガイドブッシュ２４を取り付ける穴２２と、軸押しロッド２５を固定するリテーナボルト３２を取り付ける穴２３とを有する。
軸押しロッド２５は、金型１０内の被加工品Ｗの端部内に嵌入するロッド形状の挿入部２７と、この挿入部２７に連接する円板形状の基部３０とから成る。
【００１８】
挿入部２７は、被加工品Ｗの先端部Ｗ１を当接する段部（軸押し部）２８と、この段部２８の近傍に設けた環状凹部２９と、この環状凹部２９内に装着されるＯリング３６とから成る。Ｏリング３６は、挿入部２７と被加工品Ｗとのシールを確保するために用いられる。環状凹部２９とＯリング３６とは、シール部を形成する。
【００１９】
基部３０は、リテーナボルト３２を挿通するための段付き穴３１と、圧力液導通路２６を圧力源と連絡するための開口３３を有する。
また、基部３０の背面側は、円板から成るウエアプレート３４を取り付けて、被押圧部を形成する。
リテーナボルト３２は、ブラケット２１と基部３０との間にスプリング３５を配して基部３０の裏面側から段付き穴３１を介してブラケット２１に向かって挿入され、ブラケット２１の穴２３にネジ部を螺着することができる。
【００２０】
リテーナボルト３２の頭３２ａを固定する段付き穴３１の大径部３１ａの深さは、後述するように、軸押しシリンダ装置４０により押圧される軸押しロッド２５のストロークＳを確保することができる長さ以上に設定されている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａによれば、軸押し装置２０が金型１０のインサート部１６に対して両者の軸線２０Ｌ、１６Ｌを一致させて対向配置されているので、軸押し装置２０がシリンダなどによる金型１０方向への押圧力を受けると、軸押しロッド２５が２本のリテーナボルト３２に配したスプリング３５により規制されながら２本のリテーナボルト３２に案内されてガイドブッシュ２４を摺動しつつブラケット２１に対して直交方向に前進し、挿入部２７を金型１０内の被加工品Ｗの端部内に挿入し、挿入部２７の段部２８に被加工品Ｗの先端部Ｗ１を当接するとともに被加工品Ｗの端部の内面にＯリング３６を圧接することができる。
【００２２】
そして、挿入部２７の軸押しストロークは、基部３０の段付き穴３１のストロークＳに等しく設定されているので、ハイドロフォーミングによる軸押しを十分に確保することができる。
また、挿入部２７は、圧力液体導通路２６を介して圧力源に連絡することができるので、先端部から被加工品Ｗ内にハイドロフォーミングに必要な圧力液体を導入することができる。
【００２３】
以上のように、本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａは、金型１０毎に製作する装置が、軸押し装置２０だけとなり、従来のような軸力シリンダを設ける必要がなくなった。
その結果、油圧シリンダ配管、電気配線の脱着作業を行うことなく、ハイドロフォーミング用金型装置Ａを据え付けたり取り外したりすることができる。
【００２４】
次に、このハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング用装置Ｂについて説明する。なお、本実施形態では、金型１０の両側に配される軸押しシリンダ装置４０の一方のみを表示し、他方を省略してある。
ハイドロフォーミング用金型装置Ａは、機械ボルスタ１８上に定法に従って固定される。
【００２５】
そして、金型１０は、従来と同様に、型締めプレス（油圧プレス）１７にフランジ部１２を介して上型１１を固定し、機械ボルスタ１８上にフランジ部１４を介して下型１３を固定することにより据え付けられる。
また、ハイドロフォーミング用金型装置Ａの周囲に、軸押し装置２０を被加工品Ｗに向かって軸押しする軸押しシリンダ装置４０を設置する。
【００２６】
軸押しシリンダ装置４０は、床５０上に取り付けたブラケット４１と、このブラケット４１に移動自在に取り付けた油圧シリンダ４４と、この油圧シリンダ４４に取り付けられ、ウエアプレート３４を介して軸押しロッド２５を軸方向に押圧する押圧部材４６と、この押圧部材４３に取り付けられ、ブラケット４１を貫通して押圧部材４６を移動自在に案内する２本のガイドロッド４８とから成る。
【００２７】
ブラケット４１は、油圧シリンダ４４を挿通して支持する固定部４２と、２本のガイドロッド４８を挿通して支持する軸受け部４３とを有する。
油圧シリンダ４４は、そのロッド４５が軸押しロッド２５の軸線と平行して出没できるように設置される。
押圧部材４６は、軸押しロッド２５の基部３０より大径の円板から成り、軸押しロッド２５に設けたウエアプレート３４に当接する前面側にウエアプレート４７が設けている。
【００２８】
そして、押圧部材４６は、油圧シリンダ４４のロッド４５の移動方向と同じ方向に移動するように、油圧シリンダ４４のロッド４５に対して垂直に取り付けられている。
なお、ハイドロフォーミングに必要は圧力源（図示せず）は、従来と同様に設置される。
【００２９】
次に、このように構成された本実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング用装置Ｂの作用を説明する。
先ず、図１に示すように、金型１０内に被加工品Ｗを配し、型締めプレス１７により金型１０の型締めを行う。
次に、図３に示すように、油圧シリンダ装置４０の油圧シリンダ４４を駆動してロッド４５を前進させると、押圧部材４６が２本のガイドロッド４８で位置を規制されながら前進し、押圧部材４６のウエアプレート４７が軸押し装置２０側のウエアプレート３４と接触し、さらにロッド４５を前進させると、軸押しロッド２５が金型１０方向へ押し出される。
【００３０】
そして、軸押しロッド２５の挿入部２７が金型１０のインサート部１６内に嵌入され、段部２８に被加工品Ｗの先端部Ｗ１を当接させる。
これにより、軸押しロッド２５の挿入部２７は、Ｏリング３６により圧力液を負荷したときのシール機能を果たすことができる。
この状態で、圧力源から圧力液を圧力液導通路２６を介して被加工品Ｗ内に導入する。そして、油圧シリンダ４４で軸押しロッド２５の段部２８を介して被加工品Ｗの先端部Ｗ１を金型１０内に押圧し、キャビティ１５内の被加工品Ｗの膨大部を形成する側へ被加工品Ｗの肉寄せを行い、被加工品Ｗの破裂を防止するというハイドロフォーミングによる塑性加工を確実に行わせる。
【００３１】
成形が完了すると、油圧シリンダ４４を後退する。これに伴い、軸押しロッド２５もスプリング３５により追従して後退をはじめ、図１に示す初期状態に戻る。
以上のように、本実施形態によれば、ハイドロフォーミング装置における軸押し機構を、軸押し装置２０と駆動源である軸押しシリンダ装置４０とに分離したので、金型一体とした従来の軸押し機構に比べ、下記の利点を有する。
【００３２】
1)金型毎に必要であった油圧シリンダを設備側に設けることができるので、金型費が低減できる。
2)金型に付属する軸押し機構の保持剛性を低くすることができるので、コンパクトな金型となり、安価にでき、かつ機械のサイズを小さくでき、設備費を低減できる。
【００３３】
3)油圧シリンダの配線および配管段取替が廃止でき、段取り時間の短縮が図れる。
図４は、本発明の第二実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ１を用いたハイドロフォーミング用装置Ｂ１を示す（全ての請求項に対応）。なお、図４では、型締めプレス１７および機械ボルスタ１８は省略してある。また、第一実施形態と同一構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略した。
【００３４】
本実施形態では、ハイドロフォーミング用金型装置Ａ１のインサート部１６Ａは、金型１０Ａの軸線１０Ｌに対して平面方向で角度αの開きをもって開口している。
そのため、軸押し装置２０Ａは、インサート部１６Ａの軸線１６Ｌと一致する軸線２０Ｌを確保するために同じく角度αをもって設置されている。
【００３５】
これに対し、軸押しシリンダ装置４０は、前記実施形態と同一構成とされている。
そこで、軸押し装置２０Ａの軸線２０Ｌと軸押しシリンダ装置４０の軸線４０Ｌと一致させるための角度調整部材として傾斜ウエアプレート３７を軸押しロッド２５の基部３０に取り付ける。
【００３６】
本実施形態では、軸押しシリンダ装置４０を駆動し、油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、押圧部材４６のウエアプレート４７が軸押しロッド２５Ａ側の傾斜ウエアプレート３７に接触し、さらに油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、傾斜ウエアプレート３７はウエアプレート４７上をスライドしながら前進する。
【００３７】
これにより、前記実施形態と同様に、軸押しロッド２５Ａの挿入部２７Ａは金型１０Ａのインサート部１６Ａ内に嵌入し、金型１０Ａ内の被成型品Ｗに対してハイドロフォーミングによる塑性加工を施すことができる。
【００３８】
図５は、本発明の第三実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ２を用いたハイドロフォーミング用装置Ｂ２を示す（全ての請求項に対応）。なお、図５では、第一実施形態と同一構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略した。
本実施形態では、ハイドロフォーミング用金型装置Ａ２のインサート部１６Ｂは、金型１０Ｂの軸線１０Ｌに対して上下方向で角度βの開きをもって開口している。
【００３９】
そのため、軸押し装置２０Ｂは、インサート部１６Ｂの軸線１６Ｌと一致する軸線２０Ｌを確保するために、ブラケット２１Ｂに同じく角度βをもって設置されている。
これに対し、軸押しシリンダ装置４０は、前記実施形態と同一構成とされている。
【００４０】
そこで、軸押し装置２０Ｂの軸線２０Ｌと軸押しシリンダ装置４０の軸線４０Ｌと一致させるための角度調整部材として傾斜ウエアプレート３８を軸押しロッド２５の基部３０に取り付ける。
本実施形態では、軸押しシリンダ装置４０を駆動し、油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、押圧部材４６のウエアプレート４７が軸押しロッド２５側の傾斜ウエアプレート３８に接触し、さらに油圧シリンダ４４のロッド４５を前進させると、傾斜ウエアプレート３８はウエアプレート４７上をスライドしながら前進する。
【００４１】
これにより、前記両実施形態と同様に、軸押しロッド２５Ｂの挿入部２７Ｂは金型１０Ｂのインサート部１６Ｂ内に嵌入し、金型１０Ｂ内の被成型品Ｗに対してハイドロフォーミングによる塑性加工を施すことができる。
図６は、本発明の第四実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置を示す（全ての請求項に対応）。なお、図６は、軸押し装置２０Ｃだけを示す。
【００４２】
本実施形態では、傾斜ウエアプレートに代えてローラユニット３９を用いた例を示す。
ローラユニット３９は、傾斜ウエアプレート３６、３７と同様に軸押しシリンダ装置４０の軸押し力を軸押しロッド２５Ｃに伝達できるので、図４、図５に示す実施形態と同様の作用を奏することができる。
【００４３】
なお、ローラユニット３９のローラは、１個に限らず複数個でも良い。また、ローラユニット３９に代えてニードルベアリングを用いても良い。
また、各実施形態では、金型１０、１０Ａ、１０Ｂに２つのインサート部１６、１５Ａ、１５Ｂを設けた場合について説明したが、インサート部の数は被加工品Ｗの形状によって異なるので、その設置個数は任意である。
【００４４】
また、各実施形態では、ダイエリアの外側の床５０上に軸押しシリンダ装置４０を設置した場合について説明したが、軸押しシリンダ装置４０は、ハイドロフォーミング用金型装置の軸押し装置２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのロッドを押圧できるものであればこれに限らず、例えば、ダイエリアの外側の天井部から垂下する方式のシリンダ装置であっても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、軸押し機構を駆動源のシリンダ装置と被加工品を直接押し出す軸押し装置に分離し、この軸押し装置を金型に設ける構成としたので、金型毎に製作する部位が軸押し装置のみとなり、金型費用の節減、金型サイズの縮小、油圧シリンダ配管および電気配線の脱着作業の廃止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング装置Ｂを示す一部切り欠き側面図である。
【図２】（ａ）図１におけるハイドロフォーミング用金型装置Ａの軸押し装置を示す断面図である。
（ｂ）図１におけるハイドロフォーミング用金型装置Ａの軸押し装置の軸押しロッドを示す背面図である。
【図３】図１に示す第一実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａを用いたハイドロフォーミング装置Ｂによる加工時の状態を示す一部切り欠き側面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ１を用いたハイドロフォーミング装置Ｂ１を示す一部切り欠き平面図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置Ａ２を用いたハイドロフォーミング装置Ｂ２を示す一部切り欠き側面図である。
【図６】（ａ）本発明の第四実施形態に係るハイドロフォーミング用金型装置を用いたハイドロフォーミング装置における軸押し装置２０Ｃの断面図である。
（ｂ）（ａ）における軸押し装置２０Ｃを示す背面図である。
【図７】従来のバルジ成形機を示す正面図である。
【図８】図７のバルジ成形機における金型部を示す正面図である。
【図９】従来のバルジ成形機を示す正面図である。
【図１０】図９のバルジ成形機における金型部を示す正面図である。
【図１１】図９のバルジ成形機における断面図である。
【符号の説明】
Ａ、Ａ１、Ａ２ ハイドロフォーミング用金型装置
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ ハイドロフォーミング装置
Ｗ 被加工品
１０、１０Ａ、１０Ｂ 金型
１５ キャビティ
１６、１６Ａ、１６Ｂ インサート部
１７ 型締めプレス
１８ 機械ボルスタ
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 軸押し装置
２１ ブラケット
２５、２５Ａ 軸押しロッド
２６ 圧力液導通路
２８ 段部（軸押し部）
３４ ウエアプレート（被押圧部）
２６ Ｏリング（シール部）
３７、３８ 傾斜ウエアプレート（角度調整部材）
３９ ローラユニット（角度調整部材）
４０ 軸押しシリンダ装置
４１ ブラケット
４４ 油圧シリンダ
４６ 押圧部材
４８ ガイドロッド
Claims (4)
- 被加工品を配するキャビティを設けるとともに該キャビティに連絡するインサート部を側部に設けた金型と、
この金型のインサート部に対向して設置され、内部に圧力液導通路を設けるとともに該金型内の被加工品とのシール部および該被加工品の軸押し部を金型に対応させて設けた軸押し装置と
を備えたハイドロフォーミング用金型装置と、
前記軸押し装置と隔離して配置され、前記軸押し部を前記被加工品に向かって軸押しする軸押しシリンダ装置と
で構成され、
前記軸押し装置は、
前記金型に設けられたブラケットと、
内部に圧力液導通路を設け、前記ブラケットに移動自在に設けられた軸押しロッドと
を備え、
前記軸押しロッドは、
前記被加工品の端部を当接する軸押し部と、
この軸押し部に隣接して設けられたシール部と、
ウエアプレートを取り付け、前記軸押しシリンダ装置と対向して設けられた被押圧部と
を備え、
前記軸押しシリンダ装置は、
床上に取り付けたブラケットと、
このブラケットに移動自在に取り付けた油圧シリンダと、
この油圧シリンダに取り付けられ、前記軸押しロッドの被押圧部のウエアプレートの形状より大きな形状を為すウエアプレートを取り付け、前記ウエアプレートで前記被押圧部のウエアプレートを押圧して前記被押圧部を軸方向に押圧する押圧部材と、
この押圧部材に取り付けられ、ブラケットを貫通して押圧部材を移動自在に案内するガイドロッドと
を備えていることを特徴とするハイドロフォーミング装置。 - 請求項１記載のハイドロフォーミング装置において、
前記軸押し装置は、
前記被押圧部に傾斜ウエアプレートから成る角度調整部材を備えた
ことを特徴とするハイドロフォーミング装置。 - 請求項１または請求項２記載のハイドロフォーミング装置と、
このハイドロフォーミング装置の金型を型締めするプレス装置と
を備えたことを特徴とするハイドロフォーミング装置。 - 請求項１記載のハイドロフォーミング装置において、
前記軸押しシリンダ装置は、
前記ハイドロフォーミング装置を据え付ける設備に設けられたブラケットと、
このブラケットに設けられた油圧シリンダと、
この油圧シリンダに設けられ、前記軸押し装置の軸押し部を押圧する押圧部材と、
この押圧部材に設けられ、前記ブラケットを貫通して該押圧部材を移動自在に案内するガイドと
を備えたことを特徴とするハイドロフォーミング装置。
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