JP5047053B2 - 金属要素を液圧成形するための装置 - Google Patents

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Description

本発明は、金属要素を液圧成形するための装置に関し、特に以下のタイプの装置に関する。
金属要素を液圧成形するための装置は、
ベースと、ベースの上に位置してベースから離間してセットされた上部横材と、ベースに対して上部横材を堅固に接続する二つの肩部と、を含む固定された剛体の構造体を有する液圧成形の小部屋と、
液圧成形プロセスの間に生成される垂直方向の力が前記肩部(それらは引張応力を受けている)に負荷されないように、前記ベースと前記上部横材との間の小部屋内にセットされた液圧成形モジュールと、を含み、
前記液圧成形モジュールは、
開状態と閉状態との間で互いに関して垂直方向に移動することができ、上型及び下型の間にセットされた金属要素用の成形キャビティを画定する上型及び下型と、
前記成形チャンバ内に加圧された液体を供給のための供給手段と、
二つの金型の相対的な垂直方向の移動を制御するための制御手段と、を含み、
前記制御手段は、
前記金型のうちの一つと小部屋の固定構造体との間でセットされた少なくとも一つの垂直方向の油圧シリンダと、
互いに対向してセットされ、前記金型のうちの一つに動作可能なように接続される制御された部材を垂直方向に移動させるために、小部屋の固定構造体の水平方向の支持面で互いに関して同期する駆動手段によって移動される一組のくさび形部材と、
を含む。
上記特徴のすべてを有する液圧成形装置は、特許文献1に開示されている。
特開2004−276077号公報
従来の液圧成形(hydroforming)装置において、上型及び下型はプレス手段によって互いに押圧している。明らかに、液圧成形プロセスの間において、液圧成形液体の圧力が比較的高いので、プレス機によって加えられなければならない力は、例えば自動車のボディ用薄板金のパネルのような薄板金の大きなパネルの成形の場合には非常に高くなる。従って、従来の装置は、非常に大きな寸法の非常に強力なプレス機の使用を要する。前記液圧成形装置において、前述のくさび形部材が互いに対して上型及び下型をセットアップするために用いられるが、上型及び下型の間の液圧成形液体の圧力の結果として液圧成形の操作の間に生成される高い垂直方向の力に抵抗するのにアクティブ状態におかれる、二つの垂直方向の油圧シリンダが設けられる限りでは、前記欠点は、特許文献1に開示された装置の場合にも存する。
本発明の目的は、薄板金の大きなパネルの形成にも使用可能になり、比較的小さな寸法の構造を示し、液圧成形プロセスの間に低電力を必要とする液圧成形(hydroforming)装置を提供することにより上述の欠点を克服することである。
前記目的を達成するために、本発明の主題は、最初に言及した特徴のすべてを有する液圧成形装置であって、水平方向に移動可能なくさび形部材によって制御された装置及び前述の垂直移動可能部材に設けられている前述の油圧シリンダ(複数可)が、前記液圧成形モジュールの同一の金型と、液圧成形の小部屋の固定構造体の水平方向の支持面との間で直列に(in series)動作可能なように配置されることを特徴とし、少なくとも一つの油圧シリンダ(10)は、開状態と閉状態との間で上型及び下型の移動を制御するためにだけ駆動され、その代りに、液圧成形プロセスの間に所定形状で阻止され続けるようにその供給に関して分離される(isolated)が、液圧成形プロセスの間に上型及び下型が開くことを防止するために十分な力を上型及び下型に加えるための液圧成形過程の間にくさび形部材と前記アクチュエータ手段とが駆動されていて、前記油圧シリンダが、液圧成形プロセスの間に前述の力を印加するための剛体の伝達部材としてだけ機能することを特徴としている。
本発明の場合には、くさび形部材及び前述の垂直方向の油圧シリンダを駆動するための手段が、所定のシーケンスによる電子制御装置によって制御される。その結果、形成される金属要素が液圧成形モジュールの上型及び下型の間で把持されることを維持するのに十分なわずかな力だけを印加することにより、油圧シリンダが上型及び下型を閉状態にもたらすためだけに使用されるが、くさび形部材がプロセスの間で液圧成形モジュールを閉状態に維持するために駆動される。くさび形部材による力の伝達のおかげで、くさび形部材を制御するアクチュエータに必要とされるパワーは、著しく低い。
実際、液圧成形プロセスの間に、油圧シリンダは加圧された液体を備えていないが、単に分離されていて、それがその所定形状にブロックされた状態に維持される。前記状態では、前記シリンダが受けるべき、取りうる小さな垂直方向の降伏(yielding)は、どんな場合でも、油圧シリンダに関して一連のこれらにおける配置のおかげでくさび形部材によって自動的に回復される。もう一度、前記くさび形部材は、くさび形部材の傾斜面を通じて起こる力の伝達のおかげでそれらを制御する流体アクチュエータの比較的低い動作圧で前記機能を実行することができ、移動可能部材の対応する傾斜面はそれらによって制御される。
本発明の主題は、上述の装置の補助によって金属要素を液圧成形するための方法でもある。少なくとも一つの垂直方向の油圧シリンダと水平方向に移動可能なくさび形部材によって制御された垂直移動可能部材とは、前記液圧成形モジュールの全く同一の金型と液圧成形の小部屋の固定構造体との間に直列に(in series)動作可能なようにセットされる。当該方法は、少なくとも一つの油圧シリンダが、閉状態で上型及び下型の相対的な移動を制御するために駆動され、液圧成形の操作の間にシリンダとその供給の手段との間の連通を遮断して前記状態で阻止される(blocked)が、くさび形部材を駆動するための手段は、液圧成形プロセスの間に液圧成形モジュールが開くことを防止する位置にくさび形部材を維持するために液圧成形の操作の間に駆動されることを特徴としている。
既に説明しているように、液圧成形プロセスの間に閉状態に液圧成形モジュールを維持するためのくさび形部材の使用により、高性能のアクチュエータの使用を必要とせずに、大寸法の金属要素に対する操作が可能になる。更に、開状態と閉状態との間で金型を移動させるために油圧シリンダを使用することは、短時間での大規模な移動のために互いに関して二つの金型を移動するというさらなる利点が可能になる。
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付した図面を参照して、以下の説明から明らかになるであろう。添付図面は、単なる非限定の実施例として提供されている。
図1において、参照番号1は、液圧成形(hydroforming)装置によって決定された構造を仮定するように永久に変形されることになっている薄板金の面パネルを全体として示す。金属パネル1は、パネル1に接する上面を有する下型2と、薄板金のパネル1に所望される形態に対応する形づくられた下面3aを有する上型3と、の間にセットされる。高圧(例えば100バール(bar)の領域にある)の水は、パネル1を所望の形状にする上型3の形づくられた表面3aに対して薄板金1のパネルを押圧するように、上型3及び下型2の間に画定されたチャンバ内にあるパイプ4を通じて供給される。下型2及び上型3がお互いに強く押圧された後に、加圧された水が供給される。
既に説明したように、従来の装置において、下型及び上型はプレス機によって互いに押圧されている。明らかに、水の圧力が比較的高いので、例えば薄板金のパネルが自動車ボディの構造のパネルの場合のような比較的大きな面積である場合、プレス機によって加えられなければならない力は非常に高くなる。従って、既知の装置では、非常に大きな面積と高パワーのプレス機を使用することが必要になる。
本発明の装置の場合には、上型3及び下型2と、上型3及び下型2を互いに対して押圧するように構成された押圧手段とが、ベース7を有する箱(図2)の形状の剛体の金属構造体6と、ベース7の上に載せられていて(surmounted by)ベース7から離間してセットされた上部横材(top cross member)8と、上部横材8をベース7に堅固につなぐ二つの垂直方向の肩部(shoulder)9と、を有する液圧成形の小部屋(cell)の空洞5内に含まれている。従って、液圧成形プロセスの間に生成される垂直方向の力は、引張応力を受ける構造体6の肩部9の上に放出される(discharged)。
更に、本発明に係る装置において、上型3及び下型2は、油圧シリンダ10により開状態と閉状態との間で垂直方向に移動することができる。そのステム12で下型2を上型3(上部横材8に堅固に接続されている)に対して押圧するように、油圧シリンダ10には、加圧されたオイルがパイプ11を通じて供給される。図示した実施例(図1を参照)では、上型3は、側面のブラケットによって上部横材8に支持されている。上型3は、作動することが必要な断片(piece)と、設けることが必要な形成面3aの構造(conformation)とによって、側面のブラケットの中では、上型3の置換を可能にするために引出しのようにガイドされる。
油圧シリンダ10によって加えられた圧力は、上型3及び下型2を開位置から閉位置へ移動させるために必要な圧力であり、またそれらの間で薄板金1のパネルをつかむように互いに対してそれらを軽く押圧する。液圧成形プロセスの間に上型3及び下型2が閉状態から移動することを防止するのに必要な力は、高圧の水が成形チャンバの中にパイプ4を通じて供給される場合、二つの水平方向の油圧シリンダ13aによって得られる。二つの水平方向の油圧シリンダ13aは、液圧成形の小部屋の固定された剛体の構造体6に組み入れられている。二つの油圧シリンダ13aは、ピストン13を持っている。ピストン13のステムは、ベース7の水平方向の支持面上でガイドされる二つのくさび形部材14を押圧する。二つのくさび形部材14は、相互に反対方向に同期しながら移動する。上傾斜面14aは、底板15の対応する傾斜面とスライド接触する。底板15の上には、油圧シリンダ10が取り付けられている。くさび形部材14を駆動するための手段として機能する二つの油圧シリンダ13aが駆動されるとき、二つのくさび形部材14は、油圧シリンダ13aによって水平方向に加えられた力を、底板15及び油圧シリンダ10を通して下型2に伝達される垂直方向の力に変換する。前記工程において、シリンダ10の動作中の(active)チャンバが対応する供給と連通することは、シリンダ10(図2に図示)の供給を制御するための制御回路11aの一部を形成するバルブ手段(不図示)によって遮られる。したがって、前記状態では、シリンダ10のボディとそのステム12との間での相対的な位置は、実質的に変化せず、その結果、シリンダ10は、くさび形部材14のスラスト力(thrust)を受ける底板15と、成形チャンバの水圧によって生成されたスラスト力(thrust)を受ける下型2と、の間にセットされた伝達要素のみとして機能する。くさび形の要素14aの傾斜面、及び底板15の傾斜面の影響のおかげで、液圧成形プロセスの間に上型3及び下型2が開くことを防止するために必要な力は、比較的低パワーのアクチュエータ13aで得ることができる。液圧成形の工程の間、シリンダ10が受けることになっていたあらゆる可能なわずかな降伏も、二つのくさび形部材14によってどんな場合でも自動的に回復される。さらに、既に説明したように、前記状態のシリンダ10は、外界から完全に分離されているが、上型3及び下型2をそれぞれ開いたり閉じたりすることのために液圧成形の工程の前後にだけ駆動される。
図2において、参照番号4aは、加圧された水を液圧成形・チャンバへ運ぶパイプ4の供給回路の全体を示す。シリンダ10を制御する制御回路11aと、油圧シリンダ10及び二つのくさび形部材14のアクチュエータ13aを制御するための制御回路11aとは、所望のシーケンスに従って電子制御装置20(図2)によって制御される電磁弁(不図示)を含んでいる。
もちろん、発明の原理を損なうことなく、構造の細部及び実施形態は、単なる実施例として説明され且つ図示されるものに関して、本発明の範囲からその結果として逸脱することなく、幅広く変更することができる。
本発明に係る液圧成形装置の模式的な断面図である。 図1の装置の模式的な斜視図である。
符号の説明
1:パネル
2:下型
3:上型
4:パイプ
5:空洞
6:構造体
7:ベース
8:上部横材
9:肩部
10:油圧シリンダ
11a:制御回路
13a:アクチュエータ
14:くさび形部材
15:底板
20:電子制御装置

Claims (4)

  1. ベース(7)と、
    前記ベース(7)の上に配置されて前記ベースから離間してセットされた上部横材(8)と、
    前記上部横材(8)を前記ベース(7)に対して堅固に接続する二つの肩部(9)と、
    前記ベース(7)と上部横材(8)との間にある小部屋内部にセットされて、液圧成形プロセスの間に生成される垂直方向の力が引張応力を受ける前記肩部(9)に放出される液圧成形モジュールと、を含む固定された剛体の構造体(6)を有する液圧成形の小部屋を備える、金属要素を液圧成形するための装置であって、
    前記液圧成形モジュールは、
    セットされる金属要素(1)のための成形キャビティを画定する開状態及び閉状態の間で互いに関して垂直方向に移動することができる上型(3)及び下型(2)と、
    前記成形キャビティ内に加圧された液体を供給するための供給手段(11,11a)と、
    前記上型(3)及び下型(2)を相対的に垂直方向に移動させることを制御するための制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、
    前記上型(3)及び下型(2)のうちの一つの金型と前記固定構造体(6)との間にセットされた少なくとも一つの油圧シリンダ(10)と、
    互いが対向するように配置されて、液圧成形の小部屋の固定構造体の水平の支持面(7)の上をアクチュエータ手段(13a)によって水平方向に同期して移動することができ、前記上型(3)及び下型(2)のうちの一つの金型(2)に動作可能なように接続されている垂直移動可能部材(15)の対応する傾斜面と協働する傾斜面(14a)を有する一組のくさび形部材と、備え、
    液圧成形を行うための装置は、
    少なくとも一つの垂直方向の油圧シリンダ(10)と、水平方向に移動可能である前記くさび形部材(14)によって制御された前記垂直移動可能部材(15)とは、液圧成形モジュールの全く同一の金型(2)と液圧成形の小部屋の固定構造体との間で動作可能なように直列にセットされており、
    少なくとも一つの油圧シリンダ(10)は、前記上型(3)及び下型(2)を開状態と閉状態との間で移動させることを制御するためだけに駆動される一方、液圧成形プロセスの間においては前記油圧シリンダ(10)のボディとステム(12)との間での相対的な位置が変化しないように、コントロール手段(20)によって制御されて、
    前記上型(3)及び下型(2)に対して液圧成形プロセスの間に前記上型(3)及び下型(2)が開くことを防止するのに十分な力を加えるために、前記くさび形部材(14)を駆動するための駆動手段(13a)は、液圧成形プロセスの間駆動され、
    前記油圧シリンダ(10)は、液圧成形プロセスの間に前述の上型(3)及び下型(2)が開くことを防止するのに十分な力を加えるための剛体の伝達部材としてのみ機能することを特徴とする、金属要素を液圧成形するための装置。
  2. 前記少なくとも一つの油圧シリンダ(10)は、前記上型(3)及び下型(2)のうちの一つの金型(2)と、前述の垂直移動可能部材(15)との間にセットされ、前記くさび形部材(14)は、前記垂直移動可能部材(15)と、液圧成形の小部屋の固定構造体の水平方向の支持面との間にセットされることを特徴とする、請求項1記載に装置。
  3. 前記上型(3)は、液圧成形の小部屋の固定構造体の上部横材(8)に堅固に接続され、且つ、前記下型(2)は、少なくとも一つの油圧シリンダ(10)の可動のステム(12)に動作可能なように接続されることを特徴とする、請求項2記載に装置。
  4. 金属要素を液圧成形するための方法であって、
    ベース(7)と、前記ベース(7)の上に配置されてベース(7)から離間してセットされた上部横材(8)と、上部横材(8)をベース(7)に対して堅固に接続する二つの肩部(9)と、を含む固定された剛体の構造体を有する液圧成形の小部屋が設けられていて、
    前記ベース(7)と前記上部横材(8)との間にある小部屋の内部にセットされて、その結果、液圧成形プロセスの間に生成される垂直方向の力が引張応力を受けている前記肩部(9)に放出されている液圧成形モジュールが設けられていて、
    前記液圧成形モジュールは、
    開状態と閉状態との間で互いに関して垂直方向に移動することのできる上型(3)及び下型(2)を備え、
    前記上型(3)及び下型(2)は、両者の間で金属要素(1)のための成形キャビティを画定し、
    液体が前記成形キャビティ内に加圧状態で供給され、
    前記上型(3)及び下型(2)を垂直方向に相対的に移動させることを制御するための制御手段が予め配置されており、
    前記制御手段は、
    前記上型(3)及び下型(2)のうちの一つの金型(2)と小部屋の固定構造体(6)との間にセットされた少なくとも一つの垂直方向の油圧シリンダ(10)と、
    小部屋の固定構造体の水平方向の支持面上を水平方向にアクチュエータ手段(13a)によって同期して移動することができ、前記上型(3)及び下型(2)のうちの一つの金型に動作可能なように接続された垂直移動可能部材(15)の対応する傾斜面とスライド接触の状態にある傾斜面(14a)を有する、互いに対向してセットされた一組のくさび形部材(14)と、を備え、
    前記くさび形部材(14)によって制御された、少なくとも一つの油圧シリンダ(10)と垂直移動可能部材(15)とは、前記上型(3)及び下型(2)のうちの一つの金型(2)と、液圧成形の小部屋の固定構造体の支持面(7)との間で直列に動作可能なようにセットされ、
    前記少なくとも一つの油圧シリンダ(10)は、開状態と閉状態との間で前記上型(3)及び下型(2)が移動することを制御するためだけに駆動される一方、液圧成形プロセスの間においては前記油圧シリンダ(10)のボディとステム(12)との間での相対的な位置が変化しないように制御されて、
    前記くさび形部材(14)を駆動するための手段(13a)は、液圧成形プロセスの間に、前記上型(3)及び下型(2)が開くことを防止するのに十分な力を前記上型(3)及び下型(2)に加えるために駆動され、
    前記油圧シリンダ(10)は、液圧成形プロセスの間に前述の上型(3)及び下型(2)が開くことを防止するのに十分な力を加えるための剛体の伝達部材としてのみ機能することを特徴とする、金属要素を液圧成形するための方法。
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