JP6420827B2 - スロット付又は閉構造のシートメタル形材に少なくとも１つのアンダーカットを加工する装置 - Google Patents

Description

本発明は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材に少なくとも１つのアンダーカットを加工する装置であって、シートメタル形材の中に挿入する、又はシートメタル形材を作る半製品シートメタルの補助コアとして作用するコアを具える装置に関する。

少なくとも部分的に閉構造を持つ形材（スロット付形材）、又はそのような形材の半製品の加工においては、連続的成形方法や非連続的成形方法が用いられている。連続的方法では例えばロール成形が行われている。形材又は半製品の幾何学的形状が複雑で連続的ロール成形を適用できない場合には、非連続的方法が好ましい。少なくとも部分的に閉構造を持つ形材又は半製品の非連続的加工法としては、例えば、いわゆるＵＯ成形が知られている。

従来技術として、順送り金型法によるシートメタルの３次元形状部品の加工法（例えば、米国特許出願公開第２００２／０１６２２９７Ａ１号、図６乃至８参照）もある。

シートメタルでできた閉構造形材は、自動車産業において、例えばバンパーや緩衝中空部の構造的部品として用いられている。時には、中空部長軸に対して横方向に広がる例えばプリーツ、エンボス、エレベーション、又は同様の形状要素といったアンダーカットを有するスロット付又は閉構造のシートメタルが求められることがある。このようなアンダーカットは、例えば衝突が起こった場合に、部品の剛性を高め、及び／又は変形したときの部品の挙動に影響を与える。

未加工のシートメタルから製造した中空材の中に心棒を配置して、長軸方向に溶接された中空材にプリーツ又は同様のエンボスのような補助的成形要素を加工することは、独国特許第１０２００４０４６６８７Ｂ３号（段落［００３２］参照）で提唱されている。この場合、心棒が、その周りに巻き付けたシートメタルにエンボス加工を施すためのエンボス装置を有している。このような心棒は、成形後に心棒が取り除かれる可能性がある場合、長さが一定でないエンボス加工用の補助的構造を有していてもよく、この場合は、例えば円錐形の基本構造を有している。比較的大容量の成形要素を確実に成形するには、このためのエンボス装置を心棒周囲を越えて交換できるエンボス加工金型にしてもよくエンボス装置によって製造する形に対応する成形要素が、心棒を入れる割型のクリアランスに設けられる。しかし、独国特許第１０２００４０４６６８７Ｂ３号で提唱されている方法は、特に内向のアンダーカットを有するほぼ円筒状の中空材の加工には適さないか、又はほぼ適さない。なぜなら、この場合、アンダーカットをエンボス加工すると、閉じた中空材から心棒を再び取り除くことができないためである。

従来技術から先に進み、本発明の目的は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材に高い費用対効果でアンダーカットを簡単に加工できる装置を提供することである。

本発明による請求項１に記載の特徴を有する装置によって本目的は達成される。本発明による装置の更なる有利な実施形態は、従属請求項に記載した内容から達成できる。

本発明による装置は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材に挿入するコア、又はスロット付又は閉構造のシートメタル形材を製造する半製品シートメタルの補助コアとして作用するコアを具える。この装置は、又、そのコアが少なくとも２つの外側コア部分を有し、そのうちの少なくとも１つがシートメタル形材にアンダーカットを成形する少なくとも１つの凹部又は少なくとも１つの凸部を有することを特徴とする。又、外側コア部分に対して移動可能であり、内側コア部分の予め決められた移動方向において外側コア部分に対して傾斜した又はカム形状の少なくとも１つの能動面を有する内側コア部分が、少なくとも２つの外側コア部分の間に配置されている。ここで、内側コア部分が外側コア部分に対して予め決められた移動方向に動くことによって外側コア部分が拡張し、次いで内側コア部分が逆移動方向に動くことによって外側コア部分が収束する。

本発明による装置によれば、アンダーカットを有するスロット付及び閉構造のシートメタル形材が高い費用対効果で加工できる。

本発明による装置の有利な実施形態の１つは、内側コア部分が外側コア部分に対して直線的に変位可能であることを特徴とする。この実施形態は、移動プロセス又はライン処理プロセスにおける操作ステップに特に対応しており、本発明によるコアユニットはそのようなプロセスに比較的単簡単かつ確実に組み込むことができる。外側コア部分と内側コア部分に分割したコアユニットは、組立式コアと呼ばれる。

本発明による装置の更なる有利な一実施形態は、内側コア部分の能動面が波状に構成されていることを特徴としており、少なくとも１つの外側コア部分がその能動面に割り当てられて、同様に波状に構成された内側面を有する。その結果、外側コア部分の平行かつ無段階の拡張とそれに続く収束を非常に確実に行うことができる。特に、外側コア部分が拡張したとしても、外側コア部分と内側コア部分とで規定されている支持面は互いにほぼ同一面上に保持される。

本発明による装置の更なる有利な一実施形態は、内側コア部分が能動面を２つ具えており、それらの２つの能動面は内側コア部分の対向する側部に構成されており、いずれの場合も外側コア部分が、波状に構成され、内側コア部分の能動面の１つに割り当てられた内側面を有する。その結果、内側コア部分の比較的小さく直線的な変位によって外側コア部分が比較的大きく拡張する。

本発明による装置の更なる有利な一実施形態によれば、外側コア部分がマウントに移動可能に取り付けられており、そのマウントは内側コア部分が貫通する貫通口を有する。この実施形態は記載した３つのコア部分の取り扱いを容易にする。ここに記載したマウントには、外側コア部分を移動可能に保持するガイドを設けることが好ましい。そうすることで、記載したコア部分で構成したコアユニットを確実に機能させることができる。さらに、マウントにガイドを設けることは、本発明による装置、特に上述のコアユニットの小型化に特に好都合である。

本発明による装置の更なる有利な一実施形態は、内側コア部分が、少なくとも１つの圧縮スプリングの効果とは逆に外側コア部分に対して予め決められた移動方向に変位可能であることを特徴としており、ここでは圧縮スプリングはマウントに支持されている。その結果、スロット付又は閉構造のシートメタル形材に少なくとも１つのアンダーカットを加工した後でコアユニットを再び引き抜く時に、外側コア部分に対する内側コア部分のリセット（逆方向へ変位）と共に外側コア部分のリセット（すなわち収束）を簡単かつ確実に行うことができる。この時、内側コア部分は、ガイドが貫通する少なくとも１つの貫通口を有する圧縮体に有利に締結され、この場合、ガイドは前述のマウントに締結される。さらに、ガイドを圧縮スプリング内に配置してスプリングが径方向にガイドを支持するようにしてもよい。圧縮スプリングのばね力又はこの圧縮スプリングは、外側コア部分に対して内側コア部分が自動的に戻ろうとする摩擦力を上回るものを選択する。

本発明による装置の特に好ましい一実施形態においては、外側コア部分は内側コア部分と共に直線的に移動可能であって、外側コア部分を端止めに割り当てて、外側コア部分が端止めに対して押圧された時に、内側コア部分が外側コア部分に対して予め決められた移動方向へ前進する。この実施形態によれば、本発明による装置は、単純で確実に機能するという点、及び、移動プロセス又はライン処理プロセスへ組み込む点で更に改良されている。

本発明の更なる一実施形態によると、前述した端止めに、外側コア部分が拡張され次いで収束するためのガイドが設けられている。このガイドによって、移動プロセス又はライン処理プロセスにおいて本発明による装置が確実に機能して更に最適化される。このガイドは、外側コア部分の方向に先細になる断面形状を有するウェブ形状のガイド要素で形成することが好ましく、ここで、ガイド要素に面する外側コア部分と内側コア部分の端側にガイド要素を受けるクリアランスが形成されている。ガイド要素は、外側コア部分と内側コア部分を同時に係止するよう作用する。

更なる好ましい一実施形態によれば、この端止めが、外側コア部分の拡張する動きの範囲を定める対向した停止面を有する場合、外側コア部分と内側コア部分の係止が特に確実なものになる。

以下に、複数の典型的な実施形態を示す図によって本発明をより詳細に説明する。
図１は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材（中空材）のアンダーカット加工の作動サイクルにおける、本発明による装置のコアユニットの様々な位置を示す。 図２は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材（中空材）のアンダーカット加工の作動サイクルにおける、本発明による装置のコアユニットの様々な位置を示す。 図３は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材（中空材）のアンダーカット加工の作動サイクルにおける、本発明による装置のコアユニットの様々な位置を示す。 図４は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材（中空材）のアンダーカット加工の作動サイクルにおける、本発明による装置のコアユニットの様々な位置を示す。 図５は、スロット付又は閉構造のシートメタル形材（中空材）のアンダーカット加工の作動サイクルにおける、本発明による装置のコアユニットの様々な位置を示す。 図６は、図１のコアユニットの一部を別な角度から示す図であり、外側コア部分を案内するコアマウント板をその方向に見た図である。 図７は、図３に示すコアユニットの端部の一部を拡大して示す図であり、この端部は端止めに連結できる。 図８は閉構造シートメタル形材を示す図であり、図１乃至５に示す本発明による装置によって加工した内側向きのアンダーカットを有する。 図９は、閉構造シートメタル形材の更なる例を示す図であり、本発明による装置によって加工した、外側向きのアンダーカットを有する。

図に示す装置は、シートメタルでできたスロット付又は閉構造の中空形材にアンダーカットを加工する装置である。この装置は、３つの部分から成るコア１を具え、このコアはコアユニット又は組立式コアとも呼ばれる。

コアユニット１は、細長い構成になっており、２つの外側コア部分１．１と１．２を具える。いずれの場合も、これらの部分は、例えば複数の凹部２と３を有しており、閉構造シートメタル形材に内向のアンダーカットを形成している。内側コア部分１．３は、外側コア部分１．１と１．２に対して直線的に変位可能であり、２つの外側コア部分１．１と１．２の間に波状の能動面１．３１と１．３２を具える。内側コア部分１．３の能動面１．３１と１．３２に対向する外側コア部分１．１と１．２の内側面１．１１と１．２１は同様に波状に構成されている。内側コア部分１．３の波状の能動面１．３１と１．３２と、外側コア部分１．１と１．２の内側面１．１１と１．２１は、互いにほぼ相補に構成することが好ましい。３つのコア部分１．１、１．２及び１．３はそれぞれほぼ等しい幅と奥行を有し、互いに平行な組立式コア１の側面が、いずれも互いに同一面に配置した側面１．１２、１．２２及び１．３３を有する。

図１に矢印Ｐ１で示す移動方向に外側コア部分１．１と１．２に対して直線的に内側コア部分１．３が動かすことによって、外側コア部分１．１と１．２が拡張して、その結果コアユニット１が拡がる。

スロット付又は閉構造のシートメタル形材に内向のアンダーカットを成形するための凹部２と３が、内側コア部分１．３から見て外側を向いている各外側コア部分１．１と１．２の外側に配置されている。この凹部２と３は、例えばチャネル形状に構成されており、組立式コア（コアユニット）１の長軸に対して横方向に延在している。この凹部２と３は、更にへこみ又は帽子形状としてもよい。

外側コア部分１．１と１．２は、その一端が板状のマウント４に移動可能に取り付けられている。このマウント（コアマウント板）４は、内側コア部分１．３のほぼまっすぐな部分１．３４が貫通している貫通口４．１を有する。内側コア部分のまっすぐな部分１．３４は、例えばほぼ矩形断面を有し、コアマウント板４の貫通口４．１は対応する断面を有しており、ガイドとして作用する。外側コア部分１．１と１．２に対向する側のコアマウント板４には、外側コア部分１．１と１．２用のガイド４．２が設けられている（図６参照）。このガイド４．２は溝型で、貫通口４．１と交差する。

互いに平行に延びているガイドボルト（ガイド棒）５が、外側コア部分１．１と１．２から見て外側を向いているコアマウント板４の側部に取り付けられている。ガイドボルト５は組立式コア（コアユニット）１の長軸に平行に延在しており、板状の圧縮体（圧縮板）６に（貫通口６．１を通って）案内される。この圧縮板６は、例えば溶接又はねじ止めによって内側コア部分１．３のまっすぐな部分の端部に固定的に連結している。ガイド棒５に、圧縮ばね（コイルばね）７が設けられており、これはコアマウント板４と圧縮板６の間に配置され、ガイドボルト５に押し込み式に取り付けられている。

外側コア部分１．１と１．２は、内側コア部分１．３と共にほぼ直線的に移動可能であり、コア部分１．１、１．２、１．３が端止め８に割り当てられている。図２に示した組立式コア１の位置には、外側コア部分１．１と１．２がコアマウント板４から見て外方に向いている外側コア部分１．１と１．２の面で端止め８に隣接しており、コアマウント板４から見て外方に向いている内側コア部分１．３の端部は、（初めは）端止め８からかなり離れて配置されている。ここで、内側コア部分１．３が端止め８の方向に圧縮板６の更なる移動分だけ前進すると、外側コア部分１．１と１．２に対して圧縮ばね７が圧縮するが、外側コア部分１．１と１．２は、その波状の内側面１．１１と１．２１及びコア内側面１．３の波状の能動面１．３１と１．３２によって、拡張する。このことは、図３に逆向きの矢印Ｐ２とＰ３で示されている。

端止め８には、外側コア部分１．１と１．２用のガイド８．１が設けられている。このガイド８．１は、例えば台形断面を有するウェブ形状のガイド要素として構成されており、外側コア部分１．１と１．２の方向に先細りしている。ガイド要素８．１に対向する外側コア部分１．１と１．２の端部側及び内側コア部分１．３の端部側には、ガイド８．１を受けるクリアランス１．１３、１．２３、１．３５が設けられている。このガイド要素８．１は、コア部分１．１、１．２、１．３を同時に係止するように作用する。更に、端止め８は、互いに対向する停止面８．２と８．３を有しており、これは外側コア部分１．１と１．２の拡張する動きの範囲を定める。

本発明による組立式コアの機能的概念を図１乃至５を参照してもう一度簡潔に説明する。

圧縮ばね７が大きく緩んでおり、３つのコアユニット部分（組立式コア）１が拡がっていない初期位置を図１に示す。

図２は、コアユニット１が端止め８及び２つの外側コア部分１．１と１．２の方向に直線的に変位して、コアマウント板４から見て外方に向いているコアユニット１の端部が端止め８に接した後の中期位置を示している。

図３は、図２に示す中間位置に続く最終位置を示す。この最終位置において、圧縮板６を予め、圧縮ばね７のばね力に逆らって矢印Ｐ１の方向に直線的に変位させておく。その結果内側コア部分１．３の変位が生じ、これに伴い２つの外側コア部分１．１と１．２がそれぞれ外側に押圧されて、持ち上げられる又は拡張する。本例では、例えばフォーク型又はＵ字型に構成された端止め８が、２つの外側コア部分の持ち上げ又は拡張動作のリミッタとして作用する。

図４は、コアユニット１の引込み動作中の状態を示している。コアユニット１が矢印Ｐ４の方向に直線的に端止め８から見て外方へ引っ張られているのがわかる。ここで、予め圧縮していた圧縮ばね７によって、まず圧縮板６が内側コア部分１．３と共に移動するが、２つの外側コア部分１．１と１．２は初期状態では端止め８に係合したままである。この結果、内側コア部分１．３が引っ張られ、同時に、３つの部分から成る組立式コア１の全高又は外側コア部分１．１と１．２の間隔がそれぞれ減少する。この減少は図４においての矢印Ｐ５とＰ６で追加的に示されている。この結果、アンダーカットを有する閉構造の中空形材及びスロット付形材を移動プロセス又はライン処理プロセスで製造することができる。

図５は、動作サイクルの最終状態を示している。コア内側部１．３が引き出た後に、コアユニット１全体が（矢印Ｐ４の方向に）端止め８から離れて引き抜かれる。このようにして、コアユニット１はアンダーカットが施されたシートメタル形材を解放して、移動プロセス又はライン処理プロセスに搬送される。図５による状態は図１に示す初期位置に一致する。

図８は、内向のアンダーカット９．１と９．２を有し、図１乃至７に示したコアユニット１によって製造できる、閉構造シートメタル形材Ｂの一例を示している。アンダーカット９．１はチャネル形状又はプリーツ形状に構成されており、一方アンダーカット９．２はくぼみ形状に構成されている。もちろん中空材に他の幾何学的形状を加工することもできる。特に、図９では、本発明による装置を用いて製造できる外向のアンダーカット１０を有する閉構造シートメタル形材Ｂ’が例示されている。

本発明による装置の実施形態は、図に示した実施形態の例に限定されない。むしろ、例示的実施例に関して設計を変更した特許請求項の範囲に記載の本発明を使用する数多くの変形例を考え得る。例えば、外側コア部分１．１と１．２の押し拡げ（拡張）を回転可能なコア内側部（図示せず）によって行うことが考えられる。ここでは、回転可能な内側コア部分が、予め決められた回転方向、すなわち外側コア部分１．１と１．２に対する回転方向においてカム形状に構成された少なくとも１つの能動面を有する。ここで、外側コア部分の拡張していない位置における、カム形状の能動面、すなわち回転可能な内側コア部分のカム（図示せず）は、例えば外側コア部分の１つの中空チャンバー内に遊びを持って受けられており、ここから前述したカムが、内側コア部分の回転により外側に旋回してもう１つの外側コア部分の内側面に逆らって進み、この回転又は旋回運動が連続する結果、外側コア部分１．１と１．２がそれぞれ押し拡げ（拡張）られる。

Claims (11)

1. スロット付又は閉構造のシートメタル形材（Ｂ、Ｂ’）に少なくとも１つのアンダーカットを加工する装置であって、前記装置が前記シートメタル形材の中に挿入するコア（１）又は前記シートメタル形材（Ｂ、Ｂ’）を製造する半製品シートメタル用の補助コアとして作用するコア（１）を具える装置において、前記コア（１）が少なくとも２つの外側コア部分（１．１、１．２）であって、そのうちの１つが前記シートメタル形材（Ｂ、Ｂ’）にアンダーカット（９．１、９．２；１０）を成形する少なくとも１つの凹部（２、３）又は少なくとも１つの凸部を有する外側コア部分を具え、前記外側コア部分（１．１、１．２）に対して移動可能である内側コア部分（１．３）であって、当該内側コア部分（１．３）の予め決められた移動方向において、前記外側コア部分（１．１、１．２）に対して傾斜して又はカム形状に構成された少なくとも１つの能動面（１．３１、１．３２）を有する内側コア部分が、前記少なくとも２つの外側コア部分（１．１、１．２）の間に配置されており、前記外側コア部分（１．１、１．２）に対して予め決められた移動方向（Ｐ１）に前記内側コア部分（１．３）を移動させることで、前記外側コア部分（１．１、１．２）が拡張し、前記内側コア部分（１．３）を逆の移動方向（Ｐ４）に移動させることで前記外側コア部分（１．１、１．２）が収束し、
   前記外側コア部分（１．１、１．２）がマウント（４）に移動可能に取り付けられており、当該マウント（４）が、前記内側コア部分が貫通する貫通口（４．１）を有し、
   前記内側コア部分（１．３）が、ガイド棒（５）が貫通している少なくとも１つの貫通口（６．１）を有する圧縮体（６）に締結されており、前記ガイド棒（５）が前記マウント（４）に締結されていることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記内側コア部分（１．３）が前記外側コア部分（１．１、１．２）に対して直線的に変位可能であることを特徴とする装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において、前記内側コア部分（１．３）の前記能動面（１．３１、１．３２）が波状に構成されており、前記外側コア部分（１．１、１．２）の少なくとも１つが前記能動面（１．３１、１．３２）に割り当てられると共に、やはり波状に構成された内側面（１．１１、１．２１）を有することを特徴とする装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置において、前記内側コア部分（１．３）が前記能動面を２つ具えており、前記２つの能動面（１．３１、１．３２）が前記内側コア部分（１．３）の対向する側部に構成されており、いずれの場合も前記外側コア部分（１．１、１．２）が波状に構成されており、前記内側コア部分（１．３）の前記能動面（１．３１、１．３２）の１つに割り当てられた内側面（１．１１、１．２１）を有することを特徴とする装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置において、前記マウント（４）に、当該マウント（４）に移動可能に保持されている前記外側コア部分（１．１、１．２）のガイド（４．２）が設けられていることを特徴とする装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置において、前記内側コア部分（１．３）が前記外側コア部分（１．１、１．２）に対して予め決められた移動方向（Ｐ１）に、少なくとも１つの圧縮ばね（７）の効果に逆らって変位可能であり、前記圧縮ばね（７）が前記マウント（４）に支持されていることを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置において、前記ガイド棒（５）が前記圧縮ばね（７）内に配置されており、当該圧縮ばね（７）がガイド棒（５）上に径方向に支持されていることを特徴とする装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置において、前記外側コア部分（１．１、１．２）が前記内側コア部分（１．３）と共にほぼ直線的に変位可能であり、前記外側コア部分（１．１、１．２）が端止め（８）に割り当てられており、前記外側コア部分（１．１、１．２）が前記端止め（８）に押し付けられると、前記内側コア部分（１．３）が前記外側コア部分（１．１、１．２）に対して予め決められた移動方向（Ｐ１）へ前進することを特徴とする装置。
9. 請求項８に記載の装置において、前記端止め（８）に、前記外側コア部分（１．１、１．２）が拡張し、次いで収束するように、前記外側コア部分（１．１、１．２）用のガイド（８．１）を設けたことを特徴とする装置。
10. 請求項９に記載の装置において、前記ガイド（８．１）が、前記外側コア部分（１．１、１．２）の方向に先細りの断面形状を有するウェブ型のガイド部分から成り、当該ガイド（８．１）に対向する前記外側コア部分（１．１、１．２）と前記内側コア部分（１．３）の端側部分に前記ガイド（８．１）を受けるクリアランス（１．１３、１．２３、１．３５）を設けたことを特徴とする装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の装置において、前記端止め（８）が、互いに対向する停止面（８．２、８．３）を有しており、前記外側コア部分（１．１、１．２）の拡張動作の範囲を制限することを特徴とする装置。

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