JP4074753B2 - 液圧成形装置の型締め装置 - 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、ハイドロフォーム装置等の液圧成形装置に用いられる型締め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような液圧成形装置は、金属管等の成形素材を成形金型内に装入し、成形素材の内部に数百ＭＰａの高い液圧を加えて塑性変形を生じさせ、所定の形状に成形する装置である。このとき成形金型は内圧により押し広げられようとするため、型締めが必要となる。このための型締め装置として、従来は油圧プレス装置のような巨大なシリンダが用いられてきた。
【０００３】
この従来のシリンダは、図６に示すようにピストン１を挟んで押側圧力室２と引側圧力室３とを設けたものであって、型締め時には押側注入口４から押側圧力室２に加圧オイルのような作動流体を供給することによりロッド５を前進させ、成形後は引側注入口６から引側圧力室３に作動流体を供給することによりロッド５を待機位置まで復帰させる複動型のものである。
【０００４】
ところが上記のような従来の型締め装置には、次のような問題があった。
１．巨大なシリンダを用いているための装置全体が大型化し、場所を取るうえに高価な設備となる。
２．シリンダ内に大量の作動流体を供給・排出する必要があるために迅速に動作させることが難しく、成形のサイクルタイムが長くなる。
３．図示のようにピストンシール７のほかにロッドシール８が必要で、メンテナンスに手数がかかる。
４．坐屈を避けるためにロッド５を太くしなければならず、可動部質量が増加する。
５．ラム（ピストン１、ロッド５）に横方向の外力が加わり傾斜すると（製品形状によっては型締め力が場所によりばらつくため、ラムに横方向の外力が加わることがある）円滑な作動ができなくなる。
【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、装置サイズが小型で迅速な型締め動作が可能であり、構造が簡単でメンテナンスの手数も少なく、可動部質量が小さく、またラムの傾斜に対する許容度も大きい液圧成形装置の型締め装置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本発明は、液圧成形用の成形金型が挿入される鋼板積層構造のＣ型の型締めフレームの内部下面に、上面が開口した偏平な有底筒状のケースの内部に、周囲にシールを設けた偏平なラムを、型締め反力によるＣ型の型締めフレームの弾性変形に応じて傾斜可能に装入した構造の荷重戻し形シリンダを複数個配置し、各荷重戻し形シリンダは加圧された作動流体を供給したときに成形金型を押し上げて型締めを行い、圧力開放時にはラムの自重及び成形金型の重量により原位置に戻されるものであり、かつ前記荷重戻し形シリンダの偏平なケースと偏平なラムとは、型締めによりラムが傾いた状態においてもシールのみによって接する構造のものであることを特徴とするものである。
【０００７】
なお、荷重戻し形シリンダのラムを、型締めフレームの弾性変形に応じて傾斜可能とすることが好ましく、その場合には複数個の荷重戻し形シリンダを、共通のケースに複数のラムを分割配置したものとすることができる。また作動流体の供給孔を、荷重方向投影面の中央部に設けた構造とすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をその実施の形態とともに更に詳細に説明する。
参考例である図１に示すように、本発明の液圧成形装置の型締め装置は型締めフレーム１０の内部下面に、荷重戻し形シリンダ１１を配置したものである。型締めフレーム１０は例えば鋼板積層構造として十分な剛性を持たせ、その内部に液圧成形用の成形金型１２を挿入できるものである。型締めフレーム１０はＣ型である。成形金型１２と型締めフレーム１０との間隙は小さいため、荷重戻し形シリンダ１１は偏平でショートストロークのものでよい。
【０００９】
この荷重戻し形シリンダ１１は、上面が開口した偏平な有底筒状のケース１３の内部に偏平なラム１４を装入したものであり、ラム１４の周囲に設けたシール１５によりケース１３の内面との間はシールされている。ラム１４の下部は圧力室１６であり、ケース１３の下部に形成された作動流体の供給孔１７から加圧オイルなどの作動流体が供給されるとラム１４は上方に移動し、作動流体が排出されるとラム１４（及び成形金型１２）の重量によってラム１４は下方に戻される構造となっている。
【００１０】
このため、予め成形素材が装入された成形金型１２をラム１４が下げられた状態でＣ型の型締めフレーム１０の内部に挿入したうえ、作動流体を圧力室１６に供給すれば、ラム１４は押し上げられて成形金型１２の型締めが行われる。この状態で従来と同様に成形金型１２の内部に液圧が加えられ液圧成形が行われるが、その間の成形金型１２の型開きは、荷重戻し形シリンダ１１により確実に防止される。成形完了後は、荷重戻し形シリンダ１１の圧力室１６の圧力を開放すると、ラム１４はラム１４の自重及び成形金型１２の重量により下降し、原位置に戻される。
【００１１】
このような荷重戻し形シリンダ１１は、従来の複動型のシリンダとは異なり引き側の圧力室が不要であり、また押出し側のシール（ロッドシール）及びラムの引き側のシールも不要である。従って背を低くしたコンパクトな構造とすることができる。なお、成形金型１２をＣ型の型締めフレーム１０に挿入したうえ型締めするため、荷重戻し形シリンダ１１はショートストロークのものでよく、迅速な成形速度を達成することができる。
【００１２】
しかもこのような荷重戻し形シリンダ１１は全体が偏平で坐屈の恐れがなく、外径が同一であっても従来の複動型のシリンダよりも大出力を出すことができ、さらに戻し側を省略できるので駆動回路を単純化することができる。また、ケース１３とラム１４とはシール１５のみによって接しているため、ラム１４が多少傾いても支障なく作動することができる。このためＣ型の型締めフレーム１０が型締め反力により口を開くように弾性変形し、ラム１４の上面が多少傾斜した場合にも、荷重戻し形シリンダ１１の動作に支障は生じない。
【００１３】
なお、成形金型１２が小型の場合には荷重戻し形シリンダ１１は単一であってもよいが、成形品が長い場合には成形金型１２も大型になるため、図２に示すように複数個の荷重戻し形シリンダ１１を型締めフレーム１０の内部下面に配置した構造とすることが好ましい。このような構造とすれば、大きい型締め荷重を各荷重戻し形シリンダ１１に最適に分配することができ、例えば成形品の断面積が中央部で大きく両端部で小さいような場合には、断面積の大きい中央部分には大径の荷重戻し形シリンダ１１を配置するようなこともできる。
【００１４】
また、図２において型締め反力によって型締めフレーム１０の中央部が両端部よりも持ち上げられるように弾性変形する場合があるが、そのような場合にも前記したとおり各荷重戻し形シリンダ１１は傾きを許容できる。このため、型締めフレーム１０や成形金型１２の剛性をさほど高めなくともよい。
【００１５】
このように複数個の荷重戻し形シリンダ１１を型締めフレーム１０の内部下面に配置する場合、上記のように荷重に応じてサイズの異なる荷重戻し形シリンダ１１を配置してもよいが、全部を同一サイズとしておけば、シール等の消耗品が統一でき、メンテナンスが容易となる。
【００１６】
さらに図３に示すように、共通のケース１３に複数のラム１４を分割配置することにより、複数個の荷重戻し形シリンダ１１を構成することもできる。この場合には共通のケース１３内に作動流体用の配管１９を収納することができ、設備のコンパクト化を図ることができる。
【００１７】
なお、各荷重戻し形シリンダ１１の圧力室への作動流体の供給孔１７は、図１に示したようにケース１３の下部側壁に形成するのが普通である。しかしこの部分は圧力室１６の側面と底面とをつなぐ応力集中部であるため、この部分に貫通孔を形成することは更に応力集中を高めるおそれがある。従って、図４に示すように作動流体の供給孔１７を、ケース１３の荷重方向投影面の中央部に設けるようにすれば応力集中が緩和され、ケース１３に高強度素材を用いなくともよいようになる。
【００１８】
図５は、複数個の荷重戻し形シリンダ１１に対してケース１３の荷重方向投影面の中央部に作動流体の供給孔１７を設けた例を示している。この例では共通ベース１８上に複数のケース１３を配置し、配管１９は共通ベース１８内に収納されている。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の液圧成形装置の型締め装置は、Ｃ型の型締めフレームの内部下面に荷重戻し形シリンダを配置し、作動流体を供給したときに型締めを行い、圧力開放時にはラムの自重及び成形金型の重量により原位置に戻るようにしたものである。この結果、従来のような巨大なシリンダが不要となって装置を小型化でき、迅速動作が可能となって成形のサイクルタイムを短縮できる。また、荷重戻し形シリンダを用いたため構造が簡単となってメンテナンスに手数がかからず、シリンダの可動部質量が減少できる。さらにラムに横方向の外力が加わり傾斜しても円滑に作動させることができるので、Ｃ型の型締めフレームが型締め反力により口を開くように弾性変形した場合にも耐えることができるなどの多くの利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示す側面図及び荷重戻し形シリンダ部分の拡大断面図である。
【図２】複数の荷重戻し形シリンダを配置した実施形態を示す正面図である。
【図３】請求項３の発明の実施形態を示す要部の断面図である。
【図４】請求項４の発明の実施形態を示す要部の断面図である。
【図５】請求項４の発明の他の実施形態を示す要部の断面図である。
【図６】従来の型締め装置の概念図である。
【符号の説明】
１ ピストン
２ 押側圧力室
３ 引側圧力室
４ 押側注入口
５ ロッド
６ 引側注入口
７ ピストンシール
８ ロッドシール
１０ 型締めフレーム
１１ 荷重戻し形シリンダ
１２ 成形金型
１３ ケース
１４ ラム
１５ シール
１６ 圧力室
１７ 作動流体の供給孔
１８ 共通ベース
１９ 配管

Claims (3)

1. 液圧成形用の成形金型が挿入される鋼板積層構造のＣ型の型締めフレームの内部下面に、上面が開口した偏平な有底筒状のケースの内部に、周囲にシールを設けた偏平なラムを、型締め反力によるＣ型の型締めフレームの弾性変形に応じて傾斜可能に装入した構造の荷重戻し形シリンダを複数個配置し、各荷重戻し形シリンダは加圧された作動流体を供給したときに成形金型を押し上げて型締めを行い、圧力開放時にはラムの自重及び成形金型の重量により原位置に戻されるものであり、かつ前記荷重戻し形シリンダの偏平なケースと偏平なラムとは、型締めによりラムが傾いた状態においてもシールのみによって接する構造のものであることを特徴とする液圧成形装置の型締め装置。
2. 複数個の荷重戻し形シリンダが、共通のケースに複数のラムを分割配置したものである請求項１記載の液圧成形装置の型締め装置。
3. 作動流体の供給孔を、荷重方向投影面の中央部に設けた請求項１〜２のいずれかに記載の液圧成形装置の型締め装置。

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