TW201936364A - 彎曲模具及彎曲模具之製造方法 - Google Patents

彎曲模具及彎曲模具之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種彎曲模具，其無論是產品之形狀超長，還是於三維空間內自由地彎曲之形狀，皆可不產生屈曲地進行製造。
一種彎曲模具1，係具有藉由使輪廓5假想地於三維空間內連續地移動而所形成的平滑形狀，該輪廓5係包含具有凹部之大致圓形形狀的第一封閉曲線C1，其特徵在於：上述凹部之開口寬度b係較凹部之溝寬a短，且藉由上述凹部而形成有管材嵌入部2，及上述形狀係使用三維印刷之技法而於實際空間內具體化而被作成。

Description

彎曲模具及彎曲模具之製造方法
為了製造汽車之輸油管等之彎曲的配管，例如具有將熱可塑性樹脂管加熱後放入至彎曲模具內而進行成形的技術。本發明係關於一種對此種彎曲之配管進行成形時所使用之彎曲模具及彎曲模具之製造方法。
為了將利用熱可塑性樹脂所形成之管材在彎曲成既定之形狀之狀態下進行成形，而採用彎曲模具。彎曲模具係例如以手動作業組合複數塊鐵板且經焊接加工等而被製成目的之形狀的彎曲模具。此外，也可對平面狀之鐵板進行沖壓加工而製造目的之形狀的彎曲模具。
此外，於專利文獻1還揭示有如下之技術。
藉由對鋁材進行擠壓成形，製造截面為U字形的U字管，且使由既定硬度之熱可塑性樹脂所形成之棒狀且具有可撓性的芯材嵌入至該U字管之內部，於此狀態下利用彎管機對U字管進行彎曲加工，然後取出芯材而製造所期形狀的彎曲模具。並且，將擠壓成形為直管狀之熱可塑性樹脂管嵌入至該彎曲模具之內部而進行設定，對其進行加熱處理而進行彎曲加工，獲得既定彎曲形狀之彎管。
此外，作為該技術之先前技術而於專利文獻1中，亦揭示有一 種截面為上面打開的矩形之彎曲模具。
專利文獻2揭示有一種利用銑削加工於不平整之上表面刻削出截面為半圓狀之溝而所形成的彎曲模具。此外，專利文獻3揭示一種藉由沖孔加工而成形有截面為大致C字狀之溝的彎曲模具。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平9-164586號公報
專利文獻2：日本專利特開2011-79318號公報
專利文獻3：US2003/0042655A1
用以放入熱可塑性樹脂管而作成既定之形狀的彎曲模具，係如上述般過往以手動作業進行製作。然而，於以手動作業將複數塊鐵板組合且經焊接加工等而製造目的之形狀之彎曲模具的情況下，存在有因作業員之技能等而於彎曲模具之形狀及尺寸上產生誤差的問題。因此，尋求一種不用依賴作業員之技能等而製造彎曲模具的方法。
當以手動作業將利用熱可塑性樹脂所形成之管材嵌入至截面為U字形之模具且進行加熱而製作既定形狀之產品時，過往所進行之方法，係將加熱媒體(氣體或液體)送入至管材而進行預先加熱，然後以手動作業將加熱後之管材放入至模具。由於此種方法中之以手動作業將熱的管材放入至模具的作業係存在有燙傷等 之危險，因而作業性不良。因此，還尋求一種不用依賴手動作業而可自動地將管材放入至彎曲模具的方法。
上述專利文獻1、專利文獻2及專利文獻3所揭示之彎曲模具及彎曲模具之製造方法，係為了解決如上述之問題而完成者。然而，其等之技術方案中分別存在有尚未解決之課題。例如，於藉由沖壓加工自平板製造彎曲模具之情況，在彎曲模具之形狀上存在在侷限性。此外，不能製造如下述般之形狀的彎曲模具：具有若自特定之方向觀察彎曲模具時形成陰影而無法看見的部分。亦即，根據其等先前技術，不能製造依序朝正交之x軸、y軸、z軸方向彎曲之形狀之彎曲模具。例如，於專利文獻1所揭示之方法即對放入有芯材的鋁管進行彎曲加工而後除去芯材的方法中，作成如上述之複雜形狀之彎曲模具則存在有困難。此外，藉由專利文獻2之銑削加工來製造彎曲模具之情況也存在有相同之問題，並且還存在有產生大量銑削屑之問題。於專利文獻3之利用沖孔加工製造彎曲模具之情況，也於彎曲模具之形狀上存在有相同之問題。
先前技術之彎曲模具，其前提為以手動作業將管材嵌入至彎曲模具。利用操作人員之判斷力及技巧而進行將熱可塑性樹脂管嵌入至製造複雜形狀之產品的複雜形狀之彎曲模具的作業。然而，於自管材製作超長尺寸之產品、例如超過2米之產品之情況下，以手動作業嵌入至彎曲模具並不容易，實際上也不可行。此外，由於將被加熱之熱可塑性樹脂管嵌入至彎曲模具的作業係存在有燙傷等之危險，因而期盼能自動化。
此外，當將熱可塑性樹脂管嵌入至彎曲模具時，雖然預先進行利用熱媒體加熱管材的作業，但於如先前技術般未控制彎 曲模具之溫度之情況下，於將管材嵌入至彎曲模具之後，存在有管材較預定時間提早冷卻，因這原因而存在有產品變形的可能性。此外，存在有於取出產品之前產品冷卻比預定時間慢，其結果對作業計畫產生影響的情況。
爰此，本發明之第一課題，在於提供一種彎曲模具，其無論是將熱可塑性樹脂管嵌入至彎曲模具而所製造之產品之形狀超過2米，還是可製造於三維空間內自由地彎曲之複雜形狀之產品。本發明之第二課題，在於提供一種彎曲模具，其可使用自動嵌入裝置而嵌入熱可塑性樹脂管。並且，本發明之第三課題，在於提供一種彎曲模具，其可進行溫度控制。並且，本發明之第四課題，在於提供一種製造方法，其製造此種之彎曲模具。
上述課題係藉由以下之〔1〕~〔9〕記載之彎曲模具及彎曲模具之製造方法而被解決。
〔1〕一種彎曲模具，係用以嵌入成形管材，且具有藉由使輪廓假想地於三維空間內連續地移動而所形成的平滑形狀，該輪廓係包含具有凹部之大致圓形形狀的第一封閉曲線，其特徵在於：上述凹部之開口寬度係較凹部之溝寬短，且藉由上述凹部而形成有管材嵌入部，又上述形狀係使用三維印刷之技法而於實際空間內具體化而被作成。
〔2〕如上述〔1〕記載之彎曲模具，其中，在上述三維空間內之假想的連續移動，係輪廓之單純之平行移動、或組合輪廓面之方向之變化與平行移動的迴旋或傾角運動、或組合輪廓面之面內旋轉與平行移動的扭曲運動、或將其等進行組合。
〔3〕如上述〔1〕記載之彎曲模具，其中，與上述輪廓之凹部開口之兩側鄰接的2個區域，係平緩之曲線或直線，與上述輪廓之凹部開口之背側部分之兩側鄰接的2個區域，係平緩之曲線或直線。
〔4〕如上述〔1〕記載之彎曲模具，其中，上述彎曲模具係串聯地連接複數個單位彎曲模具而所形成，且上述單位彎曲模具係於端部具備有用以與所鄰接之單位彎曲模具連接的連接部。
〔5〕如上述〔1〕記載之彎曲模具，其中，由上述第一封閉曲線所形成的上述輪廓，係於內部包含有由封閉之曲線所形成的第二封閉曲線，且藉由該第二封閉曲線而形成熱媒體用孔。
〔6〕如上述〔5〕記載之彎曲模具，其中，上述第二封閉曲線係於內部具有突起。
〔7〕如上述〔1〕至〔6〕中任一項記載之彎曲模具，其中，彎曲模具係以金屬作為材料且利用三維印刷之技法而被作成。
〔8〕一種彎曲模具之製造方法，其特徵在於：將用以嵌入成形管材的彎曲模具，設計為藉由使輪廓假想地於三維空間內連續地移動而所形成的平滑形狀，求得該形狀之資料，且根據該資料利用三維印刷之技法而作成該形狀之彎曲模具，該輪廓係包含具有凹部之大致圓形形狀的第一封閉曲線。
〔9〕如上述〔8〕記載之彎曲模具之製造方法，其中，利用三維印刷之技法作成多個彎曲模具，並連接其等而製造用於長尺寸之產品的彎曲模具。
根據上述本發明之彎曲模具，無論是產品之形狀超過2米，還是於三維空間內自由地彎曲之複雜形狀之產品，皆可製造。 此外，以避免管材之嵌入時之屈曲現象之方式可對彎曲模具之凹部開口進行最佳化，並且可作成一旦被嵌入之管材不會簡單地脫離之彎曲模具。
1‧‧‧彎曲模具、單位彎曲模具
2‧‧‧管材嵌入部
2a‧‧‧嵌入凹部
3‧‧‧安裝部
4‧‧‧連接部
4a‧‧‧孔
5‧‧‧輪廓
5a~5j‧‧‧輪廓面
6‧‧‧凹部
7‧‧‧開口
8‧‧‧上面導軌部
9‧‧‧開口之背側部分
10‧‧‧下面導軌部
11‧‧‧包含輪廓之平面
12a‧‧‧螺絲
12b‧‧‧螺帽
13、13a‧‧‧熱媒體用孔
13b‧‧‧開口部
13c‧‧‧O型密封圈座
13d‧‧‧O型密封圈
14‧‧‧供給‧排出孔
17‧‧‧上面導軌
18‧‧‧下面導軌
20‧‧‧管材
a‧‧‧凹部之溝寬
b‧‧‧凹部之開口寬度
C1‧‧‧第一封閉曲線
C2‧‧‧第二封閉曲線
圖1為顯示本發明之彎曲模具(單位彎曲模具)之一實施形態之概念的立體圖。
圖2為顯示本發明之彎曲模具(單位彎曲模具)之另一實施形態之概念的立體圖。
圖3為輪廓之一例之前視圖。
圖4為連接圖1及圖2之單位彎曲模具時之概念的立體圖。
圖5(A)及(B)為顯示形成熱媒體用孔之情況的輪廓之例子之前視圖。
圖6為對形成有熱媒體用孔之彎曲模具之一實施形態進行切斷而所顯示之概念的立體圖。
圖7為顯示連接多個單位彎曲模具而可三維自由地彎曲而所形成之彎曲模具之一實施形態之概念的立體圖。
圖8(a)至(f)為顯示輪廓之形狀、尤其第二封閉曲線之形狀之幾個較佳例之前視圖。
圖9為顯示使用以圖8(a)之輪廓所形成之實心之彎曲模具A來成形熱可塑性樹脂管之情況、及使用以圖8(c)之輪廓所形成之具有2個熱媒體用孔之彎曲模具B進行成形之情況之三個點上之溫度變化之測定例之圖。
圖10為顯示彎曲模具A之溫度測定點A1、A2、A3及彎曲模 具B之溫度測定點B1、B2、B3之圖。
圖11為顯示使用以圖8(c)之輪廓所形成之具有熱媒體用孔之彎曲模具B，且於不對彎曲模具進行溫度控制(non-control)之情況及進行溫度控制(controlled)之情況之管材之三個點上之溫度變化之測定例之圖。
以下，參照圖式，對本發明之彎曲模具及彎曲模具之製造方法進行說明。
圖1及圖2係分別顯示本發明之彎曲模具(單位彎曲模具)之實施形態之概念的立體圖。於本實施形態例中，「彎曲模具」係藉由連接複數個「單位彎曲模具」而形成。圖1係顯示配置於彎曲模具之末端的單位彎曲模具之例子，圖2係顯示與圖1之單位彎曲模具相鄰而所配置之單位彎曲模具之例子。
再者，於本說明書中，為了避免複雜化，於不同實施形態例中，也對所對應之構件賦予相同之元件符號進行說明。
圖1之單位彎曲模具1係具備有：管材嵌入部2，其形成有用以嵌入管材的凹部；安裝部3，其用以將該單位彎曲模具1固定於未圖示之框體；及連接部4，其用以將單位彎曲模具1連接於所鄰接之單位彎曲模具(例如，圖2之單位彎曲模具)。
於管材嵌入部2形成有管材嵌入凹部2a。為了嵌入截面形狀在所有部位皆大致相同之未圖示的管材，較佳為，凹部2a不論哪個部位皆具有相同之截面形狀。因此，與單位彎曲模具1之長邊方向垂直的截面形狀(尤其是嵌入凹部2a之截面)係皆大致相同。亦即，圖1之單位彎曲模具1之不同部位之截面5a、5b、5c、 5d、5e、及圖2之單位彎曲模具1之不同部位之截面5f、5g、5h、5i、5j係具有大致相同之截面形狀。惟，於安裝部3及連接部4中，由於除了嵌入凹部2a外還具有附屬之構造，因此該部分之截面形狀係與該以外之部分不同。
如圖3所示，圖1及圖2所例示之單位彎曲模具1、1之形狀，係藉由使輪廓5於三維空間內連續地移動而所生成之形狀，該輪廓5係包含具有凹部之大致圓形形狀之第一封閉曲線C1。於本說明書中，將生成彎曲模具(或單位彎曲模具)之截面形狀的二維圖形稱為「輪廓」。並且，將彎曲模具(或單位彎曲模具)之輪廓所出現的截面稱為「輪廓面」。
如圖3所例示，輪廓5係包含具有凹部之大致圓形形狀之第一封閉曲線C1的平面形狀。圖3之輪廓5係包含有：凹部6；開口7；上面導軌部8、8，其係與開口7之兩側鄰接的平緩之曲線或直線；開口7之背側部分9；及下面導軌部10、10，其係與背側部分9之兩側鄰接的平緩之曲線或直線。較佳為，凹部6之溝寬a，係設計為較凹部6之開口寬度b略寬。這是為了使一旦被嵌入至形成有凹部6的管材嵌入部2的管材不會簡單地脫離。
為了方便理解以下之說明，於包含輪廓5的平面11內設定有二個正交方向。如圖3所示，例如將輪廓5之第一封閉曲線C1之對稱軸之方向設為y方向，且將與y方向垂直的方向設為x方向。並且，將與x方向及y方向垂直的方向設為z方向。一般而言，本發明之彎曲模具或單位彎曲模具1，係具有藉由使二維圖形即一個輪廓於三維空間內之假想的連續移動而所生成的形狀。輪廓之於三維空間內的連續移動之代表例，係平行移動、或組合輪廓 面之方向之變化與平行移動的迴旋或傾角運動、或組合輪廓面之面內旋轉與平行移動的扭曲運動、或其等之組合。再者，若在於外部所固定之三維空間進行觀察，伴隨輪廓之移動，輪廓5內之y方向及x方向係能夠看得出產生變化。當然，與x方向及y方向垂直的z方向也能夠看得出產生變化。
輪廓之於三維空間內的平行移動，係表示單純地使包含輪廓5的面11朝z方向移動的運動。迴旋運動Ry係表示以輪廓5之開口7之方向(y方向)作為軸而使輪廓之面11之方向進行旋轉、或者組合該旋轉與平行移動的運動。傾角運動Rx係表示以與輪廓5之開口7之方向正交的方向(x方向)作為軸而使輪廓之面11之方向進行旋轉、或者組合該旋轉與平行移動的運動。輪廓面之面內旋轉Rz，係表示輪廓之面11之方向不變且以與輪廓5之開口7之方向正交的方向(x方向)作為軸而使輪廓進行旋轉的運動，扭曲運動係表示組合面內旋轉Rz與平行移動的運動。
本發明之輪廓之運動，係不侷限於其等運動，只要是不改變輪廓5之形狀、連續且平滑且朝單方向之運動即可。例如，也包含組合以上所說明之運動的運動等。
例如，自圖1之左端之輪廓面5a至其次之輪廓面5b的區間係平行移動，至其次之輪廓面5c的區間，係以x方向作為軸的傾角運動，至其次之輪廓面5d之附近係平行移動，至右端之輪廓面5e為止的區間，係組合傾角運動與平行移動的輪廓之運動，該單位彎曲模具1係成為藉由其等之輪廓運動而所生成的形狀。
此外，自圖2之左端之輪廓面5f至其次之輪廓面5g的區間係平行移動，至其次之輪廓面5h的區間，係組合傾角運動、 迴旋運動及扭曲運動的運動，至其次之輪廓面5i的區間係扭曲移動，至右端之輪廓面5j的區間係平行移動，該單位彎曲模具1係成為藉由其等之輪廓運動而所生成的形狀。
其等之運動係於彎曲模具之設計中假設地被進行的運動。並且，根據該假設之運動來決定彎曲模具之形狀，而製作與設計圖及形狀相關的數值資料等。根據該設計圖及資料，將金屬(例如，鋁、不鏽鋼)或具有耐熱性的樹脂等作為材料而利用三維印刷之技法製造彎曲模具或單位彎曲模具。金屬及其他之材料之三維印刷之技法本身係屬公知技術，因而在此省略對其之詳細說明。
由於利用三維印刷技術進行製造，因此，圖1及圖2所示之管材嵌入部2、安裝部3及連接部4等之亦存在有附屬於單位彎曲模具1的構件，也可全部一體地形成於每個單位彎曲模具。
圖1之單位彎曲模具1及圖2之單位彎曲模具1，係在圖1之輪廓面5e及圖2之輪廓面5f進行接合。為了連接其等之單位彎曲模具1、1，於圖1之單位彎曲模具之右端及圖2之單位彎曲模具之左端分別設有連接部4、4。
圖4為連接圖1及圖2之單位彎曲模具1、1時之概念的立體圖。如圖4所示，連接部4係作為大致正方體部分而於各單位彎曲模具1之端部之下側與單位彎曲模具1一體地形成。各連接部4係具有螺絲插通用之孔4a。使圖1之輪廓面5e與圖2之輪廓面5f對接，且如圖4所示將螺絲12a插通於各自之孔4a、4a，且利用螺帽12b鎖緊固定，藉此可連接二個單位彎曲模具1、1。藉由重複進行該過程，可形成長尺寸之彎曲模具。於產品之大小不是長尺寸之情況下，由於利用單一之單位彎曲模具即足夠，因此不需 要連接部。
於將熱可塑性樹脂管嵌入至彎曲模具1時存在有以下之情況：進行預先加熱管材、或者為了迅速地將所成形後之產品自彎曲模具1中取出而將管材加以冷卻。於即使預先將管材加熱但在彎曲模具1之溫度較低之情況下，管材之溫度產生下降。其結果，有可能無法如既定之目標而進行成形。此外，於即使欲迅速地將產品冷卻但彎曲模具1之溫度較高之情況下，存在有需要花費較長時間用於冷卻的情況。為了避免此種之問題，較佳為，可控制彎曲模具1之溫度。
於本發明之彎曲模具1中，可於彎曲模具之內部設置用以使加熱或冷卻該彎曲模具的溫度控制用媒體(液體或氣體)流動的熱媒體用孔13。圖5(A)為形成一個熱媒體用孔之情況的輪廓之例子之前視圖。於包含第一封閉曲線C1的輪廓5之內部，包含由封閉之曲線所形成的第二封閉曲線C2。藉由使第一封閉曲線C1及第二封閉曲線C2於三維空間內連續地移動，可實現生成有熱媒體用孔13的彎曲模具1。圖5(B)為顯示為了形成2個熱媒體用孔而包含2條第二封閉曲線C2、C2的輪廓5之例子。再者，於圖5(A)中，對與圖3之輪廓相同之部分或區域，賦予相同之符號。
圖6為將藉由使圖5(A)之輪廓5於三維空間內連續地移動而所生成的彎曲模具1進行切斷而所顯示之概念的立體圖。利用第二封閉曲線C2被包圍之區域成為空洞，而形成熱媒體用孔13。
由於只要熱媒體用孔13不與所鄰接之彎曲模具1、1相互地連接便不能發揮作用，因此於連接部4也形成有熱媒體用孔 13。如圖1及圖2所示，若彎曲模具1之熱媒體用孔13連續地轉移至形成於連接部4之內部的熱媒體用孔13a，且使圖1之單位彎曲模具1與圖2之單位彎曲模具1抵接，則各管材嵌入部2、2產生連通，同時以各熱媒體用孔13、13之開口部13b、13b產生連通之方式形成熱媒體用孔13a。
於圖1之彎曲模具1之連接部之熱媒體用孔13之開口部13b設有O型密封圈座13c。如圖4所示，藉由將O型密封圈13d嵌入至O型密封圈座13c，使圖2之彎曲模具1之連接部4之開口部13b抵接於此，且將螺絲12a插通於孔4a、4a，然後利用螺帽12b鎖緊固定，藉此可無流體洩漏地連接所鄰接之2個彎曲模具1、1的熱媒體用孔13、13。藉由重複進行該過程，即使為連結複數個單位彎曲模具而所形成之長尺寸之彎曲模具，仍可使熱媒體在全部之單位彎曲模具內流動，從而可進行彎曲模具之溫度控制。
朝熱媒體用孔13供給熱媒體或排出熱媒體之供給‧排出口14，係形成在位於形成彎曲模具的一連續之單位彎曲模具之兩端的單位彎曲模具。在圖1顯示有供給‧排出孔14之例子。於單位彎曲模具1設有安裝部3，且於該安裝部3中具備有熱媒體用孔13a，熱媒體用孔13a之端部係連接至供給‧排出口14。
利用連接部4串聯地被連接的一連串之單位彎曲模具，係於連接部4之部位或安裝部3之位置之所有部位或一部分之部位上，被固定於支撐裝置之未圖示的框體。安裝係利用螺絲、夾頭或焊接，且配合現場之狀況而適宜地被固定於未圖示之框體。
圖7為連接多個單位彎曲模具1、1...而於三維空間內自由地彎曲而所形成之彎曲模具1之概念的立體圖。於圖7中， 省略連接所鄰接之單位彎曲模具的連接部、將單位彎曲模具固定於框體的安裝部、及框體等。如此，於形成彎曲模具1時，可將管材嵌入部2設為具有自由地迴旋的形狀、升降之形狀、或螺旋之形狀者。此時，與根據先前技術所製作之物品不同，不必限制管材嵌入部2必須於三維空間之特定方向(例如，xyz正交軸之z軸方向)開口。針對於此具有如下之長處。
當將熱可塑性樹脂管嵌入至管材嵌入部2之所彎曲的部分時，存在有發生管材變得扁平或屈曲的現象。於在包含彎曲模具之彎曲部分之兩側的管材嵌入部之中心線的平面(稱為「彎曲平面」)內而無管材嵌入部之輪廓面之y方向(稱為「開口方向」)之情況下，往往會產生該現象。另一方面，彎曲平面與開口方向之所形成的角度(稱為「插入角」)為0°或180°時，幾乎不產生該現象。
於自熱可塑性樹脂管嵌入至本發明之彎曲模具1而製作如圖7所例示之複雜形狀之產品之情況下，由於針對於在彎曲模具1上設置管材嵌入部2時的位置，具有設計自由度，因此藉由最佳地設計管材嵌入部2之在各部分的上述之「彎曲平面」與「開口方向」的關係，可減少上述之「插入角」之自0°或180°的偏離。其結果，可盡可能地減少嵌入過程中之管材之「管材變得扁平或屈曲」之現象的發生。
此外，本發明之彎曲模具1，具有可使用自走式管材嵌入裝置的效果。為了說明這點，首先對輪廓5與彎曲模具或單位彎曲模具1之形狀的對應關係進行說明。形成彎曲模具1的圖3之輪廓5之第一封閉曲線C1之凹部6及開口7，係與圖7之管材嵌入部2對應。與圖3之開口7兩側鄰接的平緩之曲線或直線即上面 導軌部8、8，係與圖7之一對上面導軌17、17對應。圖1及圖2所示之單位彎曲模具1之連接部4及安裝部3，係形成於與圖3之開口7之背側部分9對應的位置。與圖3之背側部分9兩側鄰接的平緩之曲線或直線即下面導軌部10、10，係與圖7之一對下面導軌18、18對應。
藉由圖3之輪廓5之在三維空間內的移動而所形成的形狀，如圖7所例示，係成為於彎曲模具1之周圍具有沿管材嵌入部2而延伸之一對上面導軌17、17及一對下面導軌18、18的構成。這意味著於將管材暫時收納於管材嵌入部2之後，藉由使手或類似滑塊之構件沿該上面導軌17、17及下面導軌18、18滑動，可容易將管材確實地嵌入至管材嵌入部2。
也可取代手或滑塊，而改設為可沿其等之上面導軌17、17及下面導軌18、18自走的滑塊。例如，藉由設置滑動於上面導軌17、17的滑塊及於下面導軌18、18上滾動的滾子，且利用該等一面夾持彎曲模具1一面使滾子旋轉，藉此使將管材嵌入的行走體進行自走，能夠無須使用人工而嵌入管材。
其次，針對用以形成熱媒體用孔13的第二封閉曲線C2之形狀進行說明，該熱媒體用孔13係用以進行彎曲模具1之溫度管理。具有輪廓5之第一封閉曲線C1之內部之由封閉的曲線所形成的第二封閉曲線C2，如上述，該第二封閉曲線C2係形成熱媒體用孔13。並且，熱媒體係用以控制彎曲模具1及所嵌入之管材的溫度者，因此較佳為形成熱交換之效率之高的熱媒體用孔13。因此，於孔之內表面形成用以增大熱媒體用孔13之表面積的皺紋。亦即，可於第二封閉曲線C2設置凹凸而使線增長。
圖8為顯示輪廓之形狀、尤其是第二封閉曲線C2之形狀之幾個較佳例子之前視圖。圖8(a)係輪廓5不具有第二封閉曲線C2而僅由第一封閉曲線C1所形成之情況，彎曲模具為實心構造。(b)~(f)係具有第二封閉曲線C2之情況，彎曲模具成為中空構造，且將該中空部利用為熱媒體用孔13。顯示以下之情況：(b)係於中空部之內表面形成有突起的情況，(c)係包含2條第二封閉曲線而被分成二個中空部的情況，(d)係於中空部之內表面形成有截面為圓形之突起的情況，(e)係於中空部之內表面形成有截面為三角形之突起的情況，(f)係第二封閉曲線C2由多條封閉曲線所形成且中空部係由多個細管束所形成的情況。
圖9為顯示使用以圖8(a)之輪廓所形成的實心之彎曲模具A而成形熱可塑性樹脂管的情況、及使用以圖8(c)之輪廓所形成之具有2個熱媒體用孔的彎曲模具B而進行成形的情況之三個點上之溫度變化之測定例之圖(其中，橫軸為時間(sec)，縱軸為溫度(℃))。
於該測定中，無論是彎曲模具A還是彎曲模具B，皆不進行加熱‧冷卻，而藉由朝管材之內部輸送熱媒體來進行溫度控制。在圖10顯示各彎曲模具A、B之溫度測定點A1、A2、A3(彎曲模具A之測定點)及溫度測定點B1、B2、B3(彎曲模具B之測定點)。附加於圖9之溫度變化曲線的符號，係顯示各彎曲模具之各測定點上之溫度變化。於圖9之S時刻，將管材嵌入至彎曲模具。環境溫度為26±2℃。
由圖9可知以下之狀況。
1)剛嵌入不久，管材下面中央之溫度A2、B2係皆瞬間下降然 後漸漸上升。
2)於完成管材加熱之前，於彎曲模具A、B之任一者中，管材之上面與下面之溫度差(A3-A2)、(B3-B2)皆為40℃以上，對管材之形狀穩定性產生影響。
3)將管材嵌入至彎曲模具之後，管材下面之B2之溫度上升率係A2之溫度上升率之4倍。
綜上所述，可知即使於不對彎曲模具進行溫度控制之情況下，中空之彎曲模具B係較實心之彎曲模具A之情況而具有快速之溫度回應性。
該測定例係顯示在使用本發明之彎曲模具而進行成形熱可塑性樹脂管的情況，尤其是使用中空之彎曲模具之情況下，能夠獲得可使溫度回應性加快的效果。
圖11為顯示使用以圖8(c)之輪廓所形成之具有2個熱媒體用孔的彎曲模具B，且於不對彎曲模具進行溫度控制(non-control)之情況及進行溫度控制(controlled)之情況之管材之圖10所示之三個點上之溫度變化之測定例之圖。於不進行溫度控制(non-control)之情況下，不對彎曲模具B進行加熱‧冷卻。另一方面，於進行溫度控制(controlled)之情況下，進行以下之溫度控制：於彎曲步驟中藉由朝內部輸送熱媒體而同時地對彎曲模具及管材進行加熱，當達到設定溫度時，較管材先停止彎曲模具之加熱，管材加熱完成之後，同時地對彎曲模具及管材進行冷卻。並且，於該測定中，比較各個情況之溫度變化。
溫度測定點B1、B2、B3係圖10所示之三個點。附加於圖11之溫度變化曲線的符號B1non、B2non、B3non，係顯示不進行溫度 控制之情況之上述各點的溫度變化，符號B1con、B2con、B3con，係顯示進行溫度控制之情況之上述各點的溫度變化。於圖11之S時刻，將管材嵌入至彎曲模具。圖11之以細虛線所顯示的遷移溫度T，係熱可塑性樹脂之玻璃遷移點，若溫度下降至遷移溫度T以下則可取出產品。環境溫度為26±2℃。
由圖11可知以下之狀況。
1)當將管材嵌入至彎曲模具時，於管材與被預先加熱之彎曲模具接觸之情況下，B2con之溫度變化較B2non少。
2)於嵌入管材之後至完成管材加熱之期間，溫度差(B2con-B3con)係較溫度差(B2non-B3non)小，管材形狀穩定。
3)當冷卻管材時，進行溫度控制時(controlled)之整個管材之溫度B2con、B3con，係以不進行溫度控制時(non-controlled)之整個管材之溫度B2non、B3non之1.5倍的速度而達到至材料之玻璃遷移溫度(T=46℃)以下。
該測定例係顯示當使用本發明之設有熱媒體用孔的彎曲模具而進行成形熱可塑性樹脂管之時，於對彎曲模具進行溫度控制之情況下，由於可一面保持管材之溫度為一致的條件一面進行成形，因此可獲得可防止不必要之管材之變形，並且可縮短成形後之冷卻期間的效果。
再者，上述各點之溫度變化，當然會根據為了進行管材之溫度控制而被輸送至管材中之熱媒體及被輸送至彎曲模具之熱媒體用孔的媒體之種類、溫度、流量及其他之條件而變化，但無論哪一情況皆可獲得上述之效果。
以上，對用以對本發明之管材進行彎曲嵌入且加熱冷 卻而進行成形的彎曲模具及彎曲模具之製造方法進行了詳細說明，但本發明之應用對象不限圖式例示之構成，當然也可以相同之技術思想而作為其他形態之裝置及方法而進行實施。
(產業上之可利用性)
根據本發明之彎曲模具，由於即使將熱可塑性樹脂管嵌入至彎曲模具而所製作之產品之形狀超過2米，此外，即使為於三維空間內自由地彎曲之複雜形狀之產品仍可進行製造，因此可廣泛地利用於尤其作為汽車之零件等而被使用之各種樹脂製、金屬製之管材、軟管材之彎曲加工。

Claims (9)

  1. 一種彎曲模具，係用以嵌入成形管材，且具有藉由使輪廓假想地於三維空間內連續地移動而所形成的平滑形狀，該輪廓係包含具有凹部之大致圓形形狀的第一封閉曲線；其特徵在於：上述凹部之開口寬度係較凹部之溝寬短，且藉由上述凹部而形成有管材嵌入部，又上述形狀係使用三維印刷之技法而於實際空間內具體化而被作成。
  2. 如請求項1之彎曲模具，其中，在上述三維空間內之假想的連續移動，係輪廓之單純之平行移動、或組合輪廓面之方向之變化與平行移動的迴旋或傾角運動、或組合輪廓面之面內旋轉與平行移動的扭曲運動、或將其等進行組合。
  3. 如請求項1之彎曲模具，其中，與上述輪廓之凹部開口之兩側鄰接的2個區域，係平緩之曲線或直線，與上述輪廓之凹部開口之背側部分之兩側鄰接的2個區域，係平緩之曲線或直線。
  4. 如請求項1之彎曲模具，其中，上述彎曲模具係串聯地連接複數個單位彎曲模具而所形成，且上述單位彎曲模具係於端部具備有用以與所鄰接之單位彎曲模具連接的連接部。
  5. 如請求項1之彎曲模具，其中，由上述第一封閉曲線所形成的上述輪廓，係於內部包含有由封閉之曲線所形成的第二封閉曲線，且藉由該第二封閉曲線而形成熱媒體用孔。
  6. 如請求項5之彎曲模具，其中，上述第二封閉曲線係於內部具有突起。
  7. 如請求項1至6中任一項之彎曲模具，其中，彎曲模具係以金屬作為材料且利用三維印刷之技法而被作成。
  8. 一種彎曲模具之製造方法，其特徵在於：將用以嵌入成形管材的彎曲模具，設計為藉由使輪廓假想地於三維空間內連續地移動而所形成的平滑形狀，求得該形狀之資料，且根據該資料利用三維印刷之技法而作成該形狀之彎曲模具，該輪廓係包含具有凹部之大致圓形形狀的第一封閉曲線。
  9. 如請求項8之彎曲模具之製造方法，其中，利用三維印刷之技法作成多個彎曲模具，並連接其等而製造用於長尺寸之產品的彎曲模具。
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