JPH01133617A - 圧空成形方法及びその方法に使用する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧空成形方法及びその方法に使用する装置、更
に詳しくは金属板に圧縮空気による変形加工を行なわせ
る際に板厚の均一化を図った圧空成形方法及びその装置
に関するものであり、特に自動車のドア等の加工に最適
な圧空成形方法及びその方法に使用する装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来から圧空成形装置は種々の分野で用いられている。

ここて従来から用いられていた圧空成形装置をその工程
毎に説明する。

従来の圧空成形装置は、型締め工程から順次、圧空工程
、型開き工程、冷却工程、脱型工程の各種工程を経るよ
うに作動するものであった。

ここで型締め工程は、次の工程である圧空工程での空気
漏れを防止するために、加工板３０と金型２０、及び上
蓋ｌＯとメス金型２０の上に位置させた加工板３０とを
空気的に密着させる工程である（第２図参照）。なおこ
の工程に達する以前の加工板３０は、加工の容易性から
約１８０〜２００℃程度の高温に加熱されているもので
ある。また加工板３０と金型２０．及び上蓋１０と加工
板３０との各々の密着は、通常図示しないシリンダ等に
よって、加工板３０下方の金型２０を加工板３０に向っ
て上昇させると共に、金型２０上方に位置する上蓋１０
を加工板３０に向って降下圧着させて行なうものである
。

また更に、必要に応しては、上蓋ｌＯから金型２０方向
に向って図示しないプラグ状の押し型を付設し、この押
し型によって型締め工程中にあらかじめ所定の形状に加
工板３０を一次変形させておくこともできる。

圧空工程は、上蓋１０と加工板３０との間に約１．６Ｋ
ｇ／ｃｍ２程度の圧力の空気を送り込み、この空気圧に
よって加熱された加工板３０を変形成形させるものであ
る（第３図参照）。

またこの圧空工程では、加工板３０を変形成型させた直
後に圧力破壊を行なうと、−旦所定の金型２０形状に成
型された加工板３０形状が更に変形してしまうことがあ
るために、通常は加工板３０か所定の金型２０形状に成
型された後にも、その圧力状態をしばらく維持させてお
く必要かあった。更にこの圧空工程による変形にあって
は、空気厚によって変形させるために各変形部分に均一
の圧力か加わることとなっていた。またこの圧空工程に
よって圧縮された加工板３０と金型２０との間の空気は
、金型２０に設けた図示しない抜き孔から外部に放出さ
れるために、圧縮状態となることかない。

型開き工程は、圧空工程による上蓋１０と加工板３０と
の間の高圧状態を除去するための工程である。具体的に
は加圧空気の送り込みを停止すると共に、上蓋１０と加
工板３０との間の空気な若干抜き、更にその後、加工板
３０から離れるように図示しないシリンダ等によって上
蓋１０を上昇させる工程である（第４図参照）。

次の冷却工程は、型開き工程か終了した加工板３０が依
然的１８０℃程度の高温であることから、次の脱型工程
に移行する以前に、金型２０中に位置させである加工板
３０を約８０°Ｃ程度に冷却させるための工程である。

具体的には、このように冷却させるために、例えば加工
板３０表面に冷たい空気を吹き付けたり、あるいは金型
２０を冷却したりするものである。

その後の脱型工程は、金型２０から加工板３０を取り外
す工程であって、機械であっても人力であっても行なう
ことができる。

またこのような各工程は、加工板３０として自動車のド
アを考えた時には、型締め工程に１２秒間、圧空工程に
５６秒間、型開き工程に５秒間、冷却工程に１２秒間、
脱型工程に７秒間を要し、更にこのようにして加工が終
了した後に、次の加工のための離型剤塗布工程の７秒間
と、安全な見るための時間として５秒間を加えると、全
工程て約１０４秒間かかることとなっていた。

［発明か解決しようとする問題点］ このようにして成型された加工板３０は、加工板の温度
か均一であり、かつ全体か均一の空気圧によって変形さ
せられるために、第５図に示すように、水平部か一番厚
く、この水平部に対して傾斜部、垂直部、角部の順に薄
くなっていた。

そこで本発明は、水平部、垂直部、角部等の各温度分布
を変化させ、特に板厚が薄くなる角部周囲の温度を高く
して、均一圧力によっての圧空成形であっても加工後の
加工板の板厚をほぼ均一として、加工後の加工板の強度
を向上させることを目的としたものである。

［問題点を解決するための手段］ 前述した問題点を解決するために、本発明は、金型上に
位置させた加工板に反金型方向から加圧空気を加えるこ
とによって成形加工を行なう圧空成形方法において、金
型に多数の温度部を配置し、この温度部によって圧空成
形時に加工板の角部周囲を他の部分に比べて高温になる
ような偏温度を加えて加工を施すようにしたことを特徴
とする圧空成形方法と、 金型上に位置させた加工板に反金型方向から加圧空気を
加えることによって成形加工を行なう圧空成形装置にお
いて、金型に多数の温度部を配置し、かつこの各温度部
を異なる温度となるように制御する制御装置を設けて形
成したことを特徴とする圧空成形装置とを提供するもの
である。

［作用］ 本発明ては、まず金型上に高温に加熱した加工板を位置
させる。

ただこの時、金型あるいは金型の内面に必要に応じて設
置する電鋳層に異なった温度分布による温度がかかって
いるものである。この異なった温度としては、特に加工
板の角部周囲が他の部分に比べて高温となっている。

従って加工板は、高温のほぼ均一温度となっているもの
の、この加工板が圧空成型される時に、加工板か金型あ
るいは電鋳層に接触することによって、この金型あるい
は電鋳層の温度か各部位によって異なっているので、部
分的に温度分布か変化することとなる。

この温度分布の変化として、例えば通常の圧空成形にあ
っては最も薄くなる部分である角部の周囲を特に他の部
分に比べて高温とするために、その高温部分の加工板が
角部方向に伸び、その結果、圧空加工終了後の加工板は
ほぼ均一の板厚となるものである。

なおこのような温度分布を変化させる手段としては、金
型に通水用のバイブを設け、このパイプ中に蒸気あるい
は液体の熱媒等を通すこるによっても行なえるし、金型
に熱電素子を設置し、この熱電素子によって金型あるい
は電鋳層を加熱することによっても行なえる。

またこのようにして圧空加工を行なって所定形状に変形
させた後は、変形直後に圧力破壊を行なうと一旦所定形
状に変形した加工板が更に変形してしまうこともある。

従って加工板を一旦所定形状に変形させた後であっても
しばらくそのままの圧力状態を維持することか必要とさ
れる。

圧力破壊を行なっても加工板が変形しないようになった
後には、圧空工程による上蓋と加工板との間の高圧状態
を除去するために、加圧空気の送り込みを停止すると共
に、上蓋と加工板との間の空気を若干抜き、更にその後
、上蓋を加工板から離れるように図示しないシリンダ等
によって上昇させる。

更にその後、型開き工程が終了した加工板が依然的１８
０℃程度の高温であることから１次の脱型工程に移行す
る以前に、加工板を約８０’Ｃ程度に冷却させる。

このようにして加工板が冷却された後は、金型から加工
板を取り外して一連の作業が終了することとなる。

なお温度分布を変化させるための手段として熱電素子を
用いた場合にあっては、加工板を一旦所定形状に変形さ
せた後の圧力状態の維持時に、電流方向を変更し、熱電
素子によって冷却を開始させることもできる。

このような冷却の開始によって、所定の形状維持が極め
て短時間で行なえることとなると共に、圧空工程の途中
から次の工程である型開き工程中にかけて連続して加工
板を冷却するならば、その後の冷却工程に要する時間が
短縮できるものである。

［実施例］ 以下本発明の実施例を、図示例に従って説明する。

まず本発明に係る圧空成形方法を説明する前に、この圧
空成形方法の実施に直接使用する圧空成形装置を、要部
断面図として第１図に示した図面を参照しながら説明す
る。

この第１図に示した断面図は、角部を含んた金型２０の
一部を示したものであり、金型２０の内側にはニッケル
電鋳層４１を配置させ、かつ温度部５０として熱電素子
５１を用いた場合を示しである。図において、この金型
２０からはその内面方向に向って順次、断熱材４０及び
ニッケル電鋳層４１が形成されていると共に、断熱材４
０の一部に切欠き部４２が設けられ、かっこの切欠き部
４２に熱電素子５１と伝熱材５１とが位置させである。

またこのような熱電素子５１は、金型２０を１００Ｃ１
１２程度のブロックに分けて考えた時に、各ブロック毎
に設けられているものである。

なお、各熱電素子５１は図示しない制御装置によって温
度制御が行なわれるものである。

また金型２０は、粒状のアルミニウム等によって形成さ
れ、圧空工程によって加工板３０か変形した時の加工板
３０と金型との間の空気が抜けるように形成されている
。またここでアルミニウムによって形成したのは、熱伝
導性の良さに着目したものであって、他の素材、例えば
スズ等にて形成することもてきる。

また熱電素子５１によつて加工板３０を加熱したりある
いは冷却したりする場合には、熱電素子５１の反加工板
３０側である金型２０か逆に冷却されたり加熱されたり
するものである。従って断熱材４０は、金型２０の熱を
加工板３０に伝達しないために設置するものであって、
金型２ｏと同様、圧空工程によって加工板３０か変形し
た時の加工板３０と金型２０との間の空気が抜けるよう
に形成されている。

電鋳層４１は、加工板３０の最終的な加工形状に一致す
る形状に形成されており、圧空工程によって加工板３０
か変形した時の加工板３０と金型２０との間の空気が抜
けるように、多数の小孔を穿設して形成しである。

切欠き部４２は、装置全体の大きさ、温度条件等によっ
て大きさ及び個数等が決定されるものである。

熱７ｆｔ素子５１は、電気と熱とのエネルギー変換を起
させるエレメントてあり、電流を流すことによって加工
板３０側である一面を加熱あるいは冷却し、金型２０側
である他面を逆に冷却あるいは加熱するものである。

伝熱材５１は、空気を流通可能とするために気泡状に形
成され、熱電素子５１の温度な電鋳層４１を介して加工
板３０に伝導するためのものである。

次にこのような装置を用いての圧空成形方法について説
明する。

この圧空成形方法は、型締め工程から順次。

圧空工程、型開き工程、冷却工程、脱型工程の各工程か
ら成っている。

ここで型締め工程は、次の工程である圧空冷却工程ての
空気漏れを防止するために、上蓋ｌＯとメス金型２０の
上に位置させた加工板３０とを空気的に密着させる工程
である（第２図参照）。

なおこの工程に達する以前の加工板３０は、加工の容易
性から１８０〜２００°Ｃ程度の高温に加熱されている
ものである。また上蓋１０と加工板３０との密着は、通
常図示しないシリンダ等によって、金型２０上方に位置
する上蓋１０を加工板３０に向って降下圧着させて行な
うものである。また更にこの型締め工程中あるいはそれ
以前から、電鋳層４１を加熱するように熱電素子５１に
通電しておくと、電鋳層４−１をあらかじめ設定した温
度分布とすることとができる。また実施例のように多数
の熱電素子５１を用いる場合にあっては、６熱？［１素
子５１への電流値を変更することによって温度分布を変
化させることもてきるし、図示は省略するものの、熱電
素子５１の配置によっても温度分布を変更することがで
きる。

圧空工程は、上ＭＩＯと加工板３０との間に約１．６Ｋ
ｇ／ａｍ２程度の圧力の空気を送り込み、この空気圧に
よって加熱された加工板３０を変形成形させるものであ
る（第３図参照）。

またこの圧空工程ては、加工板３０か空気圧によって電
鋳層４１に押し付けられた時に、電鋳層４１の位置によ
って温度か異なることから、高温度の部分では良く伸び
ることとなる。従って、角部の周囲の温度を高くしてお
くことによって、角部の周囲か良く伸び、従来のように
角部だけか薄くなってしまうことがなく、全体かほぼ均
一の厚さに加工されることとなる。

またこの圧空工程を開始して、所定形状への変形成形か
終了した後であっても、加工板３０の所定形状からの変
形を防止するために依然圧空工程を維持するものの、同
時に熱電素子５１への通電を逆方向とし、この熱電素子
５１によって電着層を介して加工板３０の冷却が開始さ
れるものである。

型開き工程は、圧空冷却工程による上Ｍ１０と加工板３
０との間の高圧状態を除去するための工程である。具体
的には加圧空気の送り込みを停止すると共に、上蓋ｌＯ
と加工板３０との間の空気を若干抜き、更にその後、加
工板３０から離れるように図示しないシリンダ等によっ
て上蓋ｌＯを上昇させる工程である（第４図参照）。

またこのような型開き工程中にあっても、熱電素子５１
への通電を継続し、この熱電素子５１によって電鋳層４
１を介して加工板３０の冷却か続行されているものであ
る。

次の冷却工程は、型開き工程か終了し、圧空工程の途中
から冷却を継続している加工板３０を約８０°Ｃ程度に
冷却させるための工程である。

具体的には、加工板３０の下面は電鋳層４１及び伝熱材
５１を介して熱電素子５１によって冷却されているため
に、例えば加工板３０表面に冷たい空気を吹き付けたり
して、熱電素子５１の上面側を冷却することとなる。な
お熱電素子５０の冷却性能によっては、圧空工程の途中
から型開き工程中に至るまでの冷却によって十分加工板
３０が冷却される場合もあり、この冷却工程を不要とす
ることもてきる。

その後の脱型工程は、金型２０から加工板３０を取り外
す工程であって１機械てあっても人力であっても行なう
ことかてきる。

またこのような各工程は、加工板３０として自動車のド
アを考えた時には、型締め工程に１２秒間、圧空工程に
４０秒間（通常の圧空工程に５秒間、熱電素子５１に通
電を逆電流として冷却しながらの圧空工程に３５秒）、
型開き工程に５秒間、冷却工程に５秒間、脱型工程に７
秒間を要し、更にこのようにして加工か終了した後に、
次の加工のための離型剤塗布工程の７秒間と、安全を見
るための時間として５秒間を加えると、全工程で約８１
秒間で足りることとなる。

また以上の説明では、温度部５０として熱電素子５１を
用いることとして説明したが、熱電素子５１以外にも、
例えば金型２０中に通水用のパイプを設け、このパイプ
中に蒸気あるいは液体の熱媒等を通すことによっても、
熱電素子５１を用いた場合と同様に温度分布を変化させ
、加工後はほぼ均一の厚さの加工板３０を得ることもで
きる。またこの時、圧空工程の途中でパイプ中に冷たい
空気、ガス等を流すことによって、加工板３０の冷却を
行なうことも可能である。

勿論、温度部５０として熱電素子５１を用いた場合であ
っても、あるいはパイプな用いた場合であっても、圧空
工程の途中から加工板３０の冷却を行なわなくても加工
後の加工板３０の板厚の均一化は図れるものである。

また更に温度部５０として熱電素子５１を用いた場合て
あっても、あるいはパイプを用いた場合であっても、制
御部を介して各温度部５０毎の温度制御を行なうことに
よって、加工板３０の板厚の変更、あるいは材質の変更
等に対応できるものである。

なお図示は省略したが、上蓋ｌＯから金型２０方向に向
ってプラグ状の押し型を付設することもできる。このよ
うに押し型を設けると、型締め工程中にあらかじめ所定
の形状に加工板３０を一次変形させ、その後の圧空工程
での変形量を減少させ、効率化を図ることができるもの
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、水平部、傾斜部、垂直
部、角部等の各温度を変化させ、特に板厚が薄くなる角
部周囲の温度を高くして、均一圧力によっての圧空成形
であっても加工後の加工板の板厚をほぼ均一として、加
工後の加工板の強度を向上させたものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
圧空成形装置のの要部断面図、第２図乃至第４図は圧空
成形方法を示すための各工程の概略図、第５図は従来の
装置によって加工した加工板を示すための要部断面図で
ある。 １０・・・上蓋　　　　　　２０・・・金型３０・・・
加工板　　　　　４０・・・断熱材４１・・・１ｔＰＩ
層　　　　　４２・・・切欠き部５０・・・温度部　　
　　　５１・・・熱電素子５２・・・伝熱材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金型上に位置させた加工板に反金型方向から加圧空
   気を加えることによって成形加工を行なう圧空成形方法
   において、 金型に多数の温度部を配置し、この温度部によって圧空
   成形時に加工板の角部周囲を他の部分に比べて高温にな
   るような偏温度を加えて加工を施すようにしたことを特
   徴とする圧空成形方法。 ２、温度部を、熱電素子によって形成した特許請求の範
   囲第１項記載の圧空成形装置。 ３、金型上に位置させた加工板に反金型方向から加圧空
   気を加えることによって成形加工を行なう圧空成形装置
   において、 金型に多数の温度部を配置し、かつこの各温度部を異な
   る温度となるように制御する制御装置を設けて形成した
   ことを特徴とする圧空成形装置。 ４、温度部を、熱電素子によって形成した特許請求の範
   囲第３項記載の圧空成形装置。