(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の素材管を収める一組の金型を夫々保持する複数の金型ホルダを型締めして、前記素材管の管内に圧液供給手段から圧液を供給することにより前記素材管を前記金型の型形状に成形するハイドロフォーミング装置において、
一の金型ホルダを型締め方向へ摺動可能に位置決めする位置決め部材と、
前記複数の金型ホルダに夫々当接する複数の当接部及び該複数の当接部を連結する連結部が設けてある型締めブロックと、
前記一の金型ホルダに当接する当接部に設けてあり、該一の金型ホルダを型締め方向に押圧するシリンダと、
該シリンダに圧流体を供給する圧流体供給手段と
を備え、
前記連結部で連結される当接部の間は、複数の金型ホルダにおける各当接部の当接箇所の厚み寸法より大きくしてクリアランス寸法を確保しており、
前記シリンダは、前記クリアランス寸法より長いストローク長を有することを特徴とするハイドロフォーミング装置。
【請求項２】
前記圧液供給手段は、
圧液を送り出す圧液用ポンプを備え、
前記圧流体供給手段は、
圧流体を送り出す圧流体用ポンプを備え、
前記圧液用ポンプ及び圧流体用ポンプを駆動する共用駆動手段を更に備える請求項１に記載のハイドロフォーミング装置。
【請求項３】
金属製の素材管を収める一組の金型を夫々保持する複数の金型ホルダを型締めして、前記素材管の管内に液圧回路から圧液を供給することにより前記素材管を前記金型の型形状に成形するハイドロフォーミング装置において、
一の金型ホルダを型締め方向へ摺動可能に位置決めする位置決め部材と、
前記複数の金型ホルダに夫々当接する複数の当接部及び該複数の当接部を連結する連結部が設けてある型締めブロックと、
前記一の金型ホルダに当接する当接部に設けてあり、該一の金型ホルダを型締め方向に押圧するシリンダと、
該シリンダに圧流体を供給する流体圧回路部と、
該流体圧回路部及び前記液圧回路の接続用であり、圧液の圧力を圧流体に伝達する圧媒体変換器と
を備え、
前記連結部で連結される当接部の間は、複数の金型ホルダにおける各当接部の当接箇所の厚み寸法より大きくしてクリアランス寸法を確保しており、
前記シリンダは、前記クリアランス寸法より長いストローク長を有することを特徴とするハイドロフォーミング装置。
【請求項４】
前記流体圧回路部又は前記圧媒体変換器は、
減圧手段を備える請求項３に記載のハイドロフォーミング装置。
【請求項５】
前記複数の金型ホルダは、
夫々突設してあるガイド部を備え、
前記型締めブロックは、前記当接部及び連結部により前記ガイド部を外嵌する環形状に形成してあり、
前記型締めブロックを前記ガイド部に対して非外嵌位置から外嵌位置へ移動させる移動手段を更に備える請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のハイドロフォーミング装置。
【請求項６】
前記型締めブロックは、前記当接部及び連結部によりＣ字形状に形成してあり、
前記型締めブロックを前記複数の金型ホルダに対して離反した位置から型締めする位置まで移動させる移動手段を更に備える請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のハイドロフォーミング装置。
【請求項７】
プレス基台に設置してある前記請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のハイドロフォーミング装置を備え、
上下動するプレス部に前記一対の金型ホルダのいずれか一方が連結してあることを特徴とするプレス機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型内に収めた素材管を圧液で所要の形状に成形するものであり、特に、低コストで安定した成形精度を維持できるハイドロフォーミング装置及びプレス機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型に収めた金属製の素材管の管内に圧液（通常は高圧水）を供給することで、素材管を金型の型形状に合致した形状に成形するハイドロフォーミングが注目されており、近時、このハイドロフォーミングを行う種々のタイプの装置が登場している。
【０００３】
図１６に示す従来のハイドロフォーミング装置１は、素材管Ｗを収めた上型３ａ及び下型３ｂからなる金型３をＣ字形状のフレーム２の開口部２ａに嵌め込んで型締めすると共に、開口部２ａの下面に設けたシリンダ４で下型３ｂを上型３ａへ押圧している。このような構成にすることで、成形時に生じる型開き方向の応力によるフレーム２の弾性変形の影響を削減し、成形精度の向上を目指している。
【０００４】
このハイドロフォーミング装置１は、シリンダ４の駆動に素材管Ｗの成形用の高圧水を利用している。即ち、高圧水を供給する液圧回路５は、水タンク５ａ、ポンプ５ｂ、増圧機５ｃ、モータ５ｄ及び液圧管６を備えており、液圧管６の一方の端部６ａを金型３に接続すると共に他方の端部６ｂをシリンダ４に接続し、素材管Ｗの管内に供給された高圧水を液圧管６を通じてシリンダ４へ循環させてシリンダ４を駆動している。
【０００５】
なお、素材管Ｗに供給される高圧水の圧力に抗してシリンダ４で下型３ｂを押圧するため、シリンダ４のシリンダ断面積の合計が素材管Ｗの成形品の断面積を上回るようにしている。また、ハイドロフォーミング装置１は図１６で図示していないが、フレーム２の開口部２ａに金型３を出し入れする金型移動手段、及び、開口部２ａから外方に移動させた金型３の上型３ａを開閉する開閉手段も備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したハイドロフォーミング装置１は、シリンダ４に高圧水を供給する液圧回路５で素材管Ｗにも高水圧を供給するため、簡易な回路構成を確保できるが、その一方、素材管Ｗへの高圧水の供給とシリンダ４への高圧水との供給が連動してしまい、シリンダ４に対して単独で押圧時期、圧力値及び高圧水量等を調節することが困難になる問題がある。また、このような問題に対して、単独でシリンダ４の押圧時期等の調節を行うにはストップバルブ等の所要の補助機器を液圧回路５に組み込むことが必要になり、回路構成が複雑になる問題がある。
【０００７】
さらに、液圧回路５は素材管Ｗの成形のために高圧水を生成する増圧機５ｃを設けているが、シリンダ４の断面積及びシリンダの個数等によっては、生成された高圧水に対応して下型３ｂの押圧力が過大になり、この過大な押圧力によりシリンダ４及び下型３ｂに必要以上の負荷がかかり、装置寿命に影響を及ぼす問題もある。
【０００８】
さらに、また、シリンダ４は高圧水で駆動されるため、シリンダ４及び液圧回路５の液圧管６、継手、圧力調節用のレギュレータ等の付属品、及び、各種消耗品に、一般的な油圧用のものではなく、特殊な高圧水用のものを使用する必要が生じ、装置費用を押し上げる問題がある。また、ハイドロフォーミング装置１は、重量のある金型３をフレーム２の開口部２ａに対して出し入れするため、推力の大きな移動手段が必要になる上、フレーム２の外方に移動させた金型３の上型３ａを開閉する開閉手段も専用に設けねばならない問題がある。
【０００９】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、素材管の成形に連動することなく、単独で金型を押圧可能にして高精度の成形を実現したハイドロフォーミング装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、簡易な回路構成を維持した上で、成形の際にシリンダ及び金型等に係る負担を低減したハイドロフォーミング装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、専用の金型の開閉手段を設けることなく金型の開閉できるハイドロフォーミング装置を備えたプレス機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るハイドロフォーミング装置は、金属製の素材管を収める一組の金型を夫々保持する複数の金型ホルダを型締めして、前記素材管の管内に圧液供給手段から圧液を供給することにより前記素材管を前記金型の型形状に成形するハイドロフォーミング装置において、一の金型ホルダを型締め方向へ摺動可能に位置決めする位置決め部材と、前記複数の金型ホルダに夫々当接する複数の当接部及び該複数の当接部を連結する連結部が設けてある型締めブロックと、前記一の金型ホルダに当接する当接部に設けてあり、該一の金型ホルダを型締め方向に押圧するシリンダと、該シリンダに圧流体を供給する圧流体供給手段とを備え、前記連結部で連結される当接部の間は、複数の金型ホルダにおける各当接部の当接箇所の厚み寸法より大きくしてクリアランス寸法を確保しており、前記シリンダは、前記クリアランス寸法より長いストローク長を有することを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、素材管の成形用の圧液供給手段とは独立して圧流体供給手段を設けてシリンダを駆動するため、成形に係る圧液の供給に関係なくシリンダを安定して単独で駆動でき、確実に成形時の金型の型開き力に抗して金型を押圧し、所要の成形精度を確保できる。また、シリンダが押圧するのは、従来の装置のように金型ではなく、金型ホルダであるため、高価な金型に押圧時の負荷が直接的にかからず、金型の負担を従来に比べて低減できる。
【００１２】
さらに、上述したように独立して圧流体供給手段を設けることで、圧流体として特殊な高圧水ではなく一般的な圧油等の適用が可能になり、油圧用のシリンダ及び付属機器等を適用することで、装置に係る費用を従来に比べて低減できる。さらに、また、第１発明は金型ホルダを型締めブロックで型締めする構成のため、従来、必要であったフレームを廃止でき、装置構成の簡易化を図れる。
【００１３】
なお、均等に金型ホルダを押圧するためには、型締めブロックは少なくとも２個以上設けて、金型ホルダの平面視で対向する辺部を型締めすることが好ましい。また、成形する製品寸法が大きい場合及び成形する製品の形状が複雑な場合等は、成形精度の維持及び均等な押圧を確保するため、各型締めブロックの当接部に複数のシリンダを設けることが好適である。
【００１４】
さらに、各シリンダは、シリンダ自体の負担及び押圧される金型の負担等を考慮すれば、できるだけシリンダ断面積の大きいものを適用することが好ましい。また、成形する製品の形状等により所要のシリンダ数及びシリンダ断面積を確保できない場合等は、成形時の型開き力に抗して金型ホルダを押圧できるように、独立している圧流体供給手段にも増圧機を設けるようにしてもよい。
【００１５】
第２発明に係るハイドロフォーミング装置は、前記圧液供給手段が、圧液を送り出す圧液用ポンプを備え、前記圧流体供給手段は、圧流体を送り出す圧流体用ポンプを備え、前記圧液用ポンプ及び圧流体用ポンプを駆動する共用駆動手段を更に備えることを特徴とする。
第２発明にあっては、相互に独立する圧液供給手段及び圧流体供給手段において、圧液用ポンプ及び圧流体用ポンプの駆動に対しては共用する共用駆動手段を設けることで、各圧媒体の供給に係る構成を簡略化でき装置費用を一段と低減できる。なお、駆動手段としては電動のモータ等が適用可能である。
【００１６】
第３発明に係るハイドロフォーミング装置は、金属製の素材管を収める一組の金型を夫々保持する複数の金型ホルダを型締めして、前記素材管の管内に液圧回路から圧液を供給することにより前記素材管を前記金型の型形状に成形するハイドロフォーミング装置において、一の金型ホルダを型締め方向へ摺動可能に位置決めする位置決め部材と、前記複数の金型ホルダに夫々当接する複数の当接部及び該複数の当接部を連結する連結部が設けてある型締めブロックと、前記一の金型ホルダに当接する当接部に設けてあり、該一の金型ホルダを型締め方向に押圧するシリンダと、該シリンダに圧流体を供給する流体圧回路部と、該流体圧回路部及び前記液圧回路の接続用であり、圧液の圧力を圧流体に伝達する圧媒体変換器とを備え、前記連結部で連結される当接部の間は、複数の金型ホルダにおける各当接部の当接箇所の厚み寸法より大きくしてクリアランス寸法を確保しており、前記シリンダは、前記クリアランス寸法より長いストローク長を有することを特徴とする。
【００１７】
第３発明にあっては、素材管の成形用の液圧回路とシリンダ押圧用の流体圧回路部とを圧媒体変換器で接続するため、シリンダ及び流体圧回路は液圧回路と相違する一般的な圧油等の圧流体を使用することが可能となる。よって、圧流体に圧油等を用いた場合、シリンダ及び付属機器等に係る費用を低減でき、簡易な回路構成を確保して装置に係るコストを低く抑えることができる。
【００１８】
第４発明に係るハイドロフォーミング装置は、前記流体圧回路部又は前記圧媒体変換器が、減圧手段を備えることを特徴とする。
第４発明にあっては、シリンダの断面積及びシリンダの個数等により、金型ホルダの押圧力が過大になる場合でも、減圧手段により押圧力を低減することで、シリンダ及び金型等に係る負担を軽減して装置寿命を適性に維持することができる。また、減圧手段により減圧することで、シリンダへ送り出される圧流体量が増加し、その結果シリンダの移動速度を向上でき成形に係るサイクルタイムを短縮できる。
【００１９】
第５発明に係るハイドロフォーミング装置は、前記複数の金型ホルダが、夫々突設してあるガイド部を備え、前記型締めブロックは、前記当接部及び連結部により前記ガイド部を外嵌する環形状に形成してあり、前記型締めブロックを前記ガイド部に対して非外嵌位置から外嵌位置へ移動させる移動手段を更に備えることを特徴とする。
【００２０】
第５発明にあっては、各金型ホルダにガイド部を設けると共に、これらガイド部を型締めブロックで外嵌することで容易に型締めできる。また、型締めブロックを環形状にすることで、型締めブロックの周囲が連続して高剛性を確保でき、強固な型締めを実現できる。さらに、型締めブロックを移動手段により移動可能にすることで、金型の型締めをスムーズに行うことができる。なお、移動手段は、型締めブロックを直線的に移動させてもよく、端部等を支点にして回転的に移動させてもよく、移動手段にはシリンダ及び電動のモータ等の各種アクチュエータを適用できる。
【００２１】
第６発明に係るハイドロフォーミング装置は、前記型締めブロックが、前記当接部及び連結部によりＣ字形状に形成してあり、前記型締めブロックを前記複数の金型ホルダに対して離反した位置から型締めする位置まで移動させる移動手段を更に備えることを特徴とする。
【００２２】
第６発明にあっては、型締めブロックをＣ字形状にすることで、成形品の形状に関係なく確実に型締めを行うことができる。即ち、成形品が大型の場合及び湾曲した形状である場合等は、第５発明のように各金型ホルダにガイド部を設けることが困難になることもあり、このようなときはＣ字形状の型締めブロックで、一組の金型ホルダを直接的に挟持することで確実に型締めできる。
【００２３】
第７発明に係るプレス機は、プレス基台に設置してある前記ハイドロフォーミング装置を備え、上下動するプレス部に前記一対の金型ホルダのいずれか一方が連結してあることを特徴とする。
【００２４】
第７発明にあっては、前記ハイドロフォーミング装置とプレス機を組み合わせることで、プレス機の上下機構を利用して金型の開閉を行うことができる。プレス機は一般に汎用性が高く、また、中古品のプレス機は中古市場において廉価で購入できることが多く、さらに、工場等で未使用状態のものも多く存在していると云う現状がある。よって、このようなプレス機の内部にハイドロフォーミング装置を設置して金型の開閉をプレス機で行うことにより、未使用のプレス機を有効利用でき、ハイドロフォーミング装置に専用の金型の開閉機構を設ける必要もなくなる。
【００２５】
なお、第７発明に係るプレス機はハイドロフォーミング装置の金型を開閉するだけなので作動精度の高いものは必要なく、一方の金型及び金型ホルダを持ち上げることが可能な推力及び素材管の出し入れができる空間を確保できるストロークを有するものであれば、中古品のプレス機等でも充分適用できる。また、ハイドロフォーミング装置のシリンダを圧油で駆動する場合には、プレス機を駆動する圧油供給手段をシリンダの駆動に利用するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１、２は、本発明の第１実施形態に係るハイドロフォーミング装置２０を備えたプレス機１０である。本実施形態では、プレス機１０のプレス基台となるフレーム部１０ａにハイドロフォーミング装置２０を設置しており、ハイドロフォーミング装置２０の上金型ホルダ２１に、プレスロッド１０ｂの伸縮により上下動するプレス部１０ｃを連結している。なお、図１はプレス部１０ｃを上昇させて金型３０を型開きした状態を示し、図２はプレス部１０ｃを下降させて金型３０を型閉じした状態を示している。
【００２７】
ハイドロフォーミング装置２０は、図３に示すように、金属製の素材管Ｗを一組の上型３０ａ及び下型３０ｂからなる金型３０の型内に収めて所要圧力で型締めし、この状態で下型３０ｂの両端に設けた水圧導入アダプタ３１ａ、３１ｂから素材管Ｗの管内に高圧水を供給して、素材管Ｗを金型３０の型形状に成形するものである。図１、２に示すように、下型３０ｂはベース部２０ａに載置された下金型ホルダ２２に保持されており、上型３０ａは上金型ホルダ２１に保持されている。
【００２８】
上金型ホルダ２１及び下金型ホルダ２２は、所要の剛性を有する材質で略直方体形状に形成されており、図１において左右となる両側からガイド部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを夫々水平方向に突設している。上金型ホルダ２１のガイド部２１ａ、２１ｂの突設寸法は、下金型ホルダ２２のガイド部２２ａ、２２ｂより短くして、後述する左右の型締めブロック２５、２６が後退している状態で干渉せずに上金型ホルダ２１を開閉できるようにしている。また、図４に示すように各ガイド部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの長手方向の寸法（奥行寸法）は、上金型ホルダ２１及び下金型ホルダ２２の寸法より両側を短くして、型締めブロック２５、２６が上金型ホルダ２１等の寸法内に収まるようにしている。
【００２９】
なお、上金型ホルダ２１は、プレス機１０のプレス部１０ｃの駆動により上下動される。また、下金型ホルダ２２は、ベース部２０ａに固定された左右両側の枠部２０ｂ、２０ｃで左右方向に位置決めされており、下金型ホルダ２２及び枠部２０ｂ、２０ｃの当接箇所を夫々摺動面にして、枠部２０ｂ、２０ｃで位置決めされた状態で垂直方向へ摺動可能にしている。
【００３０】
さらに、ハイドロフォーミング装置２０は、図１、２等に示すように、下金型ホルダ２２の左右に夫々同形状の型締めブロック２５、２６を設けている。図５（ａ）に示すように、一方の型締めブロック２６で説明すると、型締めブロック２６は、上当接部２６ａ、下当接部２６ｂ、前連結部２６ｃ及び後連結部２６ｄにより略矩形の環形状に形成され、上金型ホルダ２１及び下金型ホルダ２２が型閉じした状態で一対のガイド部２１ｂ、２２ｂを外嵌可能にしている。
【００３１】
型締めブロック２６の上当接部２６ａは上金型ホルダ２１のガイド部２１ｂの上面と外嵌時に当接し、下当接部２６ｂは下金型ホルダ２２のガイド部２２ｂの下面と外嵌時に当接するようにしている。また、型締めブロック２６は、上当接部２６ａ及び下当接部２６ｂの各前端を前連結部２６ｃで、各後端を後連結部２６ｄで夫々連結することで、素材管Ｗの成形時に金型３０が開く方向の力に抗する剛性力を確保している。
【００３２】
さらに、図５（ｂ）に示すように、型締めブロック２６の環形状の中空部２６ｅの高さ寸法Ｈは、上金型ホルダ２１のガイド部２１ｂの厚さ及び下金型ホルダ２２のガイド部２２ｂの厚さを加えた寸法より僅かに大きい寸法に設定している。これにより、型締めブロック２６の下当接部２６ｂの上面を下金型ホルダ２２のガイド部２２ｂの下面に当接させた状態で型締めブロック２６をガイド部２１ｂ、２２ｂに外嵌した場合、上金型ホルダ２１のガイド部２１ｂに対してクリアランス寸法Ｃを確保できるようにしている。
【００３３】
また、図５（ａ）に示すように、型締めブロック２６は、下当接部２６ｂに計３個のシリンダ２４４〜２４６を、長手方向に間隔を隔てて設けている。なお、図４に示すように、他方の型締めブロック２５にも同様に、計３個のシリンダ２４１〜２４３を設けている。
【００３４】
これらシリンダ２４１〜２４６は、下金型ホルダ２２を型締め方向となる上金型ホルダ２１へ押圧するものであり、合計の推力が素材管Ｗの成形時の金型３０を開く方向の力より大きくなるシリンダ径のものを適用している。各シリンダ２４１〜２４６のストローク長は、図５（ｂ）に示すクリアランス寸法Ｃよりわずかに長い寸法を確保して、左右の型締めブロック２５、２６の外嵌状態で下金型ホルダ２２を押圧して上昇させるようにしている。
【００３５】
さらに、ハイドロフォーミング装置２０は、図１、２、４等に示すように、左右の型締めブロック２５、２６の下面をベース部２０ａに固定した直動ガイド２７１〜２７４に夫々取り付けると共に、型締めブロック２５、２６の外面下部には、移動手段であるブロック用シリンダ２８１〜２８４のロッド先端を連結している。
【００３６】
ハイドロフォーミング装置２０は、このような構成にすることで、図２に示すように、ブロック用シリンダ２８１〜２８４のロッド２８１ａ〜２８４ａを収縮させた状態では、型締めブロック２５、２６が上金型ホルダ２１及び下金型ホルダ２２から後退し、ガイド部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを外嵌しない位置となる。また、図６に示すように、ロッド２８１ａ〜２８４ａを伸長させた状態では、型締めブロック２５、２６は前進し、ガイド部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを外嵌する位置になる。
【００３７】
なお、型締めブロック２５、２６を前進させる際は、図５（ｂ）に示すクリアランス寸法Ｃが確保されているため、型締めブロック２５、２６はスムーズに前進してガイド部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを外嵌し、上金型ホルダ２１及び下金型ホルダ２２を型締めしている。このように型締めブロック２５、２６は抵抗無く型締めを行うので、ブロック用シリンダ２８１〜２８４には、型締めブロック２５、２６を移動させることが可能な推力を発生するシリンダを適用している。
【００３８】
一方、図７（ａ）は、ハイドロフォーミング装置２０における成形用の液圧回路４０を示している。液圧回路４０は圧液供給手段に該当し、水タンク４０ａ、圧液用ポンプ４０ｂ、増圧機４０ｃ、モータ４０ｄ、及び液圧管４１を備えており、液圧管４１の両端部を下型３０ｂの両端に設けた水圧導入アダプタ３１ａ、３１ｂに接続し、下型３０ｂに収める素材管内部に高圧水を供給するようにしている。
【００３９】
また、図７（ｂ）は、ハイドロフォーミング装置２０における圧流体供給手段である油圧回路４５を示している。油圧回路４５は、油タンク４５ａと接続された油圧ポンプ４５ｂを駆動モータ４５ｃで駆動して、各シリンダ２４１〜２４６及びブロック用シリンダ２８１〜２８４に圧流体である圧油を供給している。
【００４０】
油圧回路４５は、油圧ポンプ４５ｂから二手に分かれる第１油圧管４６の一方の端部に第１切換バルブ４７１を接続し、他方の端部に第２切換バルブ４７２を接続している。また、第１切換バルブ４７１には第２油圧管４８を介してブロック用シリンダ２８１〜２８４を接続し、第２切換バルブ４７２には第３油圧管４９を介してシリンダ２４１〜２４６を接続している。
【００４１】
ハイドロフォーミング装置２０は、図示しない操作スイッチ及びボタン等で第１切換バルブ４７１及び第２切換バルブ４７２のバルブ位置を適宜切り替えて、ブロック用シリンダ２８１〜２８４及びシリンダ２４１〜２４６を駆動し、型締めブロック２５、２６を移動させると共に、下金型ホルダ２２を型締め方向に押圧するようにしている。
【００４２】
次に、上述したハイドロフォーミング装置２０を備えたプレス機１０による、素材管Ｗの成形手順を説明する。
先ず、図１に示すようにプレス機１０のプレス部１０ｃを上昇させて型開きを行い、素材管Ｗを下型３０ｂの型内に装着する。次に、プレス機１０を操作して図２に示すようにプレス部１０ｃを下降させて型閉じを行う。
【００４３】
この状態でハイドロフォーミング装置２０を操作して、図６に示すように、型締めブロック２５、２６を前進させてガイド部２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを外嵌し、上型３０ａ及び下型３０ｂを型締めし、素材管Ｗを上型３０ａ及び下型３０ｂの型内の形状になじませている。
【００４４】
型締め後、さらに、ハイドロフォーミング装置２０を操作して、図８に示すように、シリンダ２４１〜２４６を駆動し、下金型ホルダ２２を押圧して上昇させる。この押圧により下金型ホルダ２２の下型３０ｂは上金型ホルダ２１の上型３０ａに強固に押し当てられ、金型３０の型内は設計値通りの寸法精度が維持されている。なお、このようにシリンダ２４１〜２４６を駆動することで、ベース部２０ａと下金型ホルダ２２との間、及び、型締めブロック２５、２６の下当接部２５ｂ、２６ｂと下金型ホルダ２２のガイド部２２ａ、２２ｂとの間に、クリアランス寸法Ｃと同寸の隙間が夫々生じる。
【００４５】
このように下型３０ｂを上型３０ａへ強固に押し付けた状態で、ハイドロフォーミング装置２０を操作して、図７（ａ）の液圧回路４０で素材管Ｗの管内に圧力Ｐの高圧水を供給し、素材管Ｗを金型３０の型形状に合致した形状に成形している。
【００４６】
また、この成形時には、素材管Ｗの管内にかかる圧力Ｐにより金型３０を上下に押し広げようとする力が生じるが、成形用の圧力Ｐが付加されるときには、既に高水圧の供給とは別の油圧回路４５のシリンダ２４１〜２４６により、金型３０が強固且つ安定した状態で型締めされているため、成型中も金型３０を規定通りの型形状に維持でき、これにより高精度に成形された製品を得ている。
【００４７】
成形後は、上述した手順と逆の手順で、圧液の供給を停止すると共に、シリンダ２４１〜２４６を元に戻し、型締めブロック２５、２６を後退させてから、プレス機１０のプレス部１０ｃを上昇させて型開きし、成形した製品を取り出している。
【００４８】
なお、ハイドロフォーミング装置２０は上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、シリンダ２４１〜２４６は、図４に示すような個数及び配置に限定されるものではなく、成形する製品形状に応じた個数及び配置を適用できる。また、各シリンダ２４１〜２４６は、型締めホルダ２５、２６の下当接部２５ｂ、２６ｂではなく、上当接部２５ａ、２６ａに設けるようにしてもよい。また、図７（ｂ）の油圧回路４５の油タンク４５ａ、油圧ポンプ４５ｂ等は、プレス機１０のものと共用するようにしてもよい。
【００４９】
さらに、また、図９（ａ）（ｂ）に示すハイドロフォーミング装置５０のように、上金型ホルダ５１及び下金型ホルダ５２に複数のガイド部５１ａ〜５１ｄ、５２ａ〜５２ｄを設けると共に、これらガイド部５１ａ〜５１ｄ、５２ａ〜５２ｄを外嵌する各型締めブロック５５１、５５２、５６１、５６２にシリンダ５４１〜５４４を夫々設けてもよい。このように複数のガイド部５１ａ〜５１ｄ、５２ａ〜５２ｄを設けることで、各型締めブロック５５１、５５２、５６１、５６２を小型軽量にでき、大型の製品を成形する場合等でも均等な型締めが可能になり好適である。
【００５０】
図１０（ａ）（ｂ）は、別の変形例に係るハイドロフォーミング装置６０であり、図１のハイドロフォーミング装置２０に対して、金型６９を夫々保持する上金型ホルダ６１及び下金型ホルダ６２にガイド部を突出していない点、及び、左右両側の型締めブロック６５、６６がＣ字形状である点が相違している。
【００５１】
ハイドロフォーミング装置６０は、金型６９で成形を行う製品形状が左右に幅広であり、上金型ホルダ６１及び下金型ホルダ６２にガイド部を設けると寸法が更に大きくなることから、上金型ホルダ６１及び下金型ホルダ６２自体を型締めブロック６５、６６で直接的に型締めするようにしている。このように型締めするため、枠部６０ｂ、６０ｃで位置決めされてベース部６０ａに載置された下金型ホルダ６２の左右両側には窪部６２ｃ、６２ｄを形成している。
【００５２】
左右の型締めブロック６５、６６は、上当接部６５ａ、６６ａ、下当接部６５ｂ、６６ｂ及び上下の当接部６５ａ〜６６ｂを連結する連結部６５ｃ、６６ｃによりＣ字形状に形成されており、下当接部６５ｂ、６６ｂに下金型ホルダ６２の押圧用のシリンダ６５１〜６６０を計１０個設けている。また、型締めブロック６５、６６の型締め用の凹部６５ｄ、６６ｄは、上金型ホルダ６１及び下金型ホルダ６２の型閉じした状態で型締めされる箇所の厚さ寸法に対して、図５（ｂ）と同様に、クリアランス寸法を確保した高さを有している。
【００５３】
上述した箇所以外は、図１のハイドロフォーミング装置２０と略同様の構成であり、例えば、型締めブロック６５、６６はベース部６０ａに固定された直動ガイド６７１、６７２に取り付けられると共に、移動手段であるブロック用シリンダ６８１〜６８４のロッド先端が連結されている。
【００５４】
よって、型締めブロック６５、６６はブロック用シリンダ６８１〜６８４を駆動することで、上金型ホルダ６１及び下金型ホルダ６２に対して離反した位置から型締めできる位置まで移動可能にしている。このように、変形例のハイドロフォーミング装置６０は、上述した構成であるため、成形品の形状等の関係から上金型ホルダ６１及び下金型ホルダ６２にガイド部を設けることが困難な場合に好適である。
【００５５】
図１１は、さらに別の変形例のハイドロフォーミング装置７０を示している。ハイドロフォーミング装置７０はプレス機内に設置されずに、上金型ホルダ７１の開閉機構を備えている。詳しくは、下金型ホルダ７２を載置するベース部７０ａの周囲から支柱７０ｂを複数立設し、これら各支柱７０ｂの上端に天板７０ｃを取り付け、この天板７０ｃには上下シリンダ７９１、７９２を固定している。また、各支柱７０ｂには上下動自在に移動部材７０ｄを取り付け、移動部材７０ｄの上面には上下シリンダ７９１、７９２のロッド７９１ａ、７９２ａの先端を連結し、下面には上金型ホルダ７１を取り付けている。
【００５６】
よって、ハイドロフォーミング装置７０は、上下シリンダ７９１、７９２のロッド７９１ａ、７９２ａを収縮することで移動部材７０ｄを上昇させて型開きし、この状態からロッド７９１ａ、７９２ａを伸長することで移動部材７０ｄを下降させて型閉じする。故に、ハイドロフォーミング装置７０は、図１のようなプレス機１０を不要にして、左右の型締めブロック７５、７６の型締め、シリンダ７４１、７４２による下金型ホルダ７２の押圧等の一連の成形に係る全処理を単独で行うことができる。
【００５７】
図１２は、第２実施形態に係るハイドロフォーミング装置の液圧回路８０及び油圧回路８５を示している。第２実施形態のハイドロフォーミング装置は、圧液供給手段である液圧回路８０及び圧流体供給手段である油圧回路８５を除いて、図１に示す第１実施形態のハイドロフォーミング装置２０と同様の構成である。よって、図１２においても、下型３０ｂ、水圧導入アダプタ３１ａ、３１ｂ、シリンダ２４１〜２４６及びブロック用シリンダ２８１〜２８４には第１実施形態と同じ符号を付している。
【００５８】
液圧回路８０の構成は、図７（ａ）の液圧回路４０と略同様であり、水タンク８０ａ、圧液用ポンプ８０ｂ、増圧機８０ｃ及び液圧管８１を備えている。また、圧液用ポンプ８０ｂには圧液用プーリ８０ｅを端部に設けた圧液用駆動軸８０ｄが接続されている。
【００５９】
一方、油圧回路８５の構成は、図７（ｂ）の油圧回路４５と略同様であり、油タンク８５ａ、圧流体用ポンプである油圧ポンプ８５ｂ、第１油圧管８６、第１切換バルブ８７１、第２切換バルブ８７２、第２油圧管８８及び第３油圧管８９を備えている。また、油圧ポンプ８５ｂには油圧用プーリ８５ｄを設けた油圧用駆動軸８５ｃの一方の端部が接続されており、油圧用駆動軸８５ｃの他方の端部には、共用駆動手段である共用駆動モータ８２を接続している。
【００６０】
上述した液圧回路８０及び油圧回路８５は、共用駆動モータ８２を共用しており、圧液用プーリ８０ｅ及び油圧用プーリ８５ｄにベルト８３を架け渡して共用駆動モータ８２の駆動力を圧液用駆動軸８０ｄに伝達して圧液用ポンプ８０ｂを駆動している。なお、油圧回路８５の油圧ポンプ８５ｂは、共用駆動モータ８２で油圧用駆動軸８５ｃを介して直接駆動されている。
【００６１】
このように第２実施形態のハイドロフォーミング装置は、１台の共用駆動モータ８２で液圧ポンプ８０ｂ及び油圧ポンプ８５ｂを駆動することで、回路構成の効率化を図り、回路構成部品に係るコストを低減し成形を行っている。なお、成形に係る手順等も上述した第１実施形態のハイドロフォーミング装置と同様である。また、図１２に示す液圧回路８０及び油圧回路８５は、図１のハイドロフォーミング装置２０だけでなく、図９、１０等に示す第１実施形態における各種変形例のハイドロフォーミング装置に適用可能である。
【００６２】
また、図１３に示すように、圧液用ポンプ８０ｂを駆動する圧液用駆動軸８０ｄに圧液用クラッチ８０ｆを設けると共に、油圧ポンプ８５ｂを駆動する油圧用駆動軸８５ｃに油圧用クラッチ８５ｄを設け、液圧用クラッチ８０ｆと油圧用クラッチ８５ｄを相互に独立して作動できるようにしてもよい。このようにすることで、液圧回路８０及び油圧回路８５は、相互の影響を受けることなく所要の圧力を有する圧液及び圧油を発生させることができ、装置の取扱性を更に向上できる。
【００６３】
図１４（ａ）は、第３実施形態に係るハイドロフォーミング装置の液圧回路９０及び油圧回路部９５を示しており、図１４（ｂ）はブロック用シリンダ２８１〜２８４の駆動用の油圧回路９２を示している。第３実施形態のハイドロフォーミング装置は、液圧回路９０、油圧回路９２及び油圧回路部９５を除いて、図１に示すハイドロフォーミング装置２０と同様の構成であり、図１４（ａ）（ｂ）でも、下型３０ｂ、水圧導入アダプタ３１ａ、３１ｂ、シリンダ２４１〜２４６及びブロック用シリンダ２８１〜２８４にはハイドロフォーミング装置２０と同じ符号を付している。
【００６４】
液圧回路９０に係る部分は、図７（ａ）の液圧回路４０と同様であり、水タンク９０ａ、圧液用ポンプ９０ｂ、増圧機９０ｃ、駆動モータ９０ｄ及び液圧管９１を備えており、液圧管９１を下型３０ｂの水圧導入アダプタ３１ａ、３１ｂに接続して高圧水である圧液を供給している。
【００６５】
また、油圧回路部９５は流体圧回路部に該当し、圧流体である圧油を満たした油圧管９６を備えており、この油圧管９６の各端部をシリンダ２４１〜２４６に接続して圧油を供給するようにしている。液圧回路９０及び油圧回路部９５は圧媒体変換器９７で接続されており、具体的には、液圧回路９０は液圧管９１より接続管９８を延出して圧媒体変換器９７の液圧側に接続する一方、油圧回路部９５は油圧管９６を圧媒体変換器９７の油圧側に接続している。
【００６６】
圧媒体変換器９７は、圧液の圧力を油圧管９６を流れる圧油に伝達するものであり、油圧回路部９５は圧液の圧力を利用することで、専用のポンプ及び駆動モータ等を設けることなしに簡易な構成にしている。
【００６７】
また、図１４（ｂ）は、ブロック用シリンダ２８１〜２８４を駆動する油圧回路９２を示しており、油タンク９２ａ、油圧ポンプ９２ｂ、モータ９２ｃ、切換バルブ９３及びブロックシリンダ用管９４を設けて、ブロック用シリンダ２８１〜２８４を適宜作動させている。
【００６８】
上述したように第３実施形態のハイドロフォーミング装置は、油圧回路部９５と液圧回路９０が接続されているため、成形時の液圧回路９０の圧液供給に連動してシリンダ２４１〜２４６が作動することになるが、回路構成を簡易に維持できると共に、油圧回路部９５及びシリンダ２４１〜２４６に油圧用のものを適用して、従来に比べて回路に係るコストの低減を図っている。また、ブロック用シリンダ２８１〜２８４は独自に油圧回路９２から圧油が供給されているので、確実に型締めを行い、結果として第３実施形態のハイドロフォーミング装置は、第１実施形態のハイドロフォーミング装置と同様の内容で成形を可能にしている。
【００６９】
なお、図１４（ａ）の液圧回路９０及び油圧回路部９５と、図１４（ｂ）の油圧回路９２は、第１実施形態の各種変形例のハイドロフォーミング装置に適用可能である。また、図１４（ａ）の各シリンダ２４１、２４２等の断面積が大きいとき、各シリンダ２４１、２４２等の個数が多いとき等は、成形の際に型開きする力に対して各シリンダ２４１、２４２等の合計推力が過大になることもある。
【００７０】
上述したような場合は、図１５（ａ）に示すように、圧媒体変換器９７と接続される油圧回路部９５に減圧手段として減圧器９９を設け、各シリンダ２４１等に供給する圧油の圧力を低減するようにしてもよい。このように減圧することで、各シリンダ２４１、２４２等及び成形用の金型等に係る負担は低減されて、装置寿命が従来に比べて延長される。また、各シリンダ２４１、２４２等のシリンダの移動速度は、減圧する前の状態に比べて速くなることから、成形にかかるサイクルタイムも短縮している。
【００７１】
また、減圧器９９を設ける以外には、図１５（ｂ）に示すように、油圧回路部９５に接続される圧媒体変換器１００自体に減圧手段として減圧機能を具備させるようにしてもよく、圧媒体変換器１００は減圧機能を具備することで、圧液の圧力を減圧した状態で圧油に伝達している。
【００７２】
なお、図１４（ｂ）のブロック用シリンダ２８１〜２８４を駆動する油圧回路９２の油タンク９２ａ、油圧ポンプ９２ｂ及びモータ９２ｃ等は、ハイドロフォーミング装置が設置されるプレス機のものを共用するようにしてもよい。また、図１に示す上金型ホルダ２１及び下金型ホルダ２２を型締めする型締めブロック２５、２６は、図１４（ｂ）の油圧回路９２で移動させる代わりに電動のモータで移動させるようにしてもよい。
【００７３】
モータで型締めブロック２５、２６を移動させる場合は、図１の直動ガイド２７１、２７２と平行にボールネジを夫々設け、ボールネジの回転で直動するスライドユニットを型締めブロック２５、２６に取り付けると共に、モータでボールネジを回転させるようにしている。このようにすることで、ハイドロフォーミング装置に関しては、油圧回路を不要にしてコストを低減すると共に、取扱性等も向上させることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、第１発明にあっては、素材管の成形用の圧液供給手段とは別に、圧流体供給手段を設けてシリンダを駆動するため、金型ホルダを強固に押圧した状態で素材管を成形でき、良好な成形精度を確保でき、また、圧流体に圧油を適用した場合は従来の装置に比べてコストを低減できる。
第２発明にあっては、圧液用ポンプ及び圧流体用ポンプを共用駆動手段で駆動することにより、回路構成を簡略化できる。
【００７５】
第３発明にあっては、流体圧回路部の圧流体に液圧回路の圧液の圧力を伝達する圧媒体変換器を設けることで、流体圧回路部の構成を簡易化できると共に、圧流体に成形用の圧液と相違する一般的な圧油等を適用可能になり、装置に係るコストの低減を図れる。
第４発明にあっては、流体圧回路部又は圧媒体変換器に減圧手段を設けることで、流体圧回路部からの圧油で駆動されるシリンダ及び該シリンダにより押圧される金型等の負担を低減して装置寿命を延長できると共に、シリンダの押圧速度も向上できる。
【００７６】
第５発明にあっては、各金型ホルダにガイド部を設けると共に、型締めブロックを環形状にすることで、スムーズな型締めを実現できる。
第６発明にあっては、Ｃ字形状の型締めブロックで型締めを行うことで、成形品の形状及び寸法等に関係なく、確実に型締めを行うことができる。
【００７７】
第７発明にあっては、プレス機をハイドロフォーミング装置の型開き及び型閉じに利用するため、ハイドロフォーミング装置に専用の金型の開閉手段を設ける必要がなくなると共に、中古品のプレス機及び工場内の未使用のプレス機等を有効に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイドロフォーミング装置を備えたプレス機の型開き状態の正面図である。
【図２】第１実施形態に係るハイドロフォーミング装置を備えたプレス機の型閉じ状態の正面図である。
【図３】一組の金型及び素材管を示す概略斜視図である。
【図４】図１におけるＡ−Ａ線の平面図である。
【図５】（ａ）は図２におけるＢ方向からの側面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図６】ハイドロフォーミング装置の型締め状態の正面図である。
【図７】（ａ）は液圧回路の回路図であり、（ｂ）は油圧回路の回路図である。
【図８】成形時のハイドロフォーミング装置の要部拡大断面図である。
【図９】第１実施形態の変形例のハイドロフォーミング装置であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１０】第１実施形態の別の変形例に係るハイドロフォーミング装置であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１１】第１実施形態の別の変形例に係るハイドロフォーミング装置の正面図である。
【図１２】第２実施形態のハイドロフォーミング装置における液圧回路及び油圧回路に係る回路図である。
【図１３】第２実施形態の変形例に係る要部の回路図である。
【図１４】（ａ）は第３実施形態のハイドロフォーミング装置における液圧回路及び油圧回路部に係る回路図、（ｂ）はブロック用シリンダの油圧回路に係る回路図である。
【図１５】（ａ）は第３実施形態の変形例に係る要部の回路図、（ｂ）は第３実施形態の別の変形例に係る要部の回路図である。
【図１６】従来のハイドロフォーミング装置の概略図である。
【符号の説明】
１０  プレス機
１０ａ  フレーム部
１０ｃ  プレス部
２０  ハイドロフォーミング装置
２１  上金型ホルダ
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ  ガイド部
２２  下金型ホルダ
２５、２６  型締めブロック
２５ａ、２６ａ  上当接部
２５ｂ、２６ｂ  下当接部
２５ｃ、２６ｃ  前連結部
２５ｄ、２６ｄ  後連結部
３０  金型
３０ａ  上型
３０ｂ  下型
４０  液圧回路
４５  油圧回路
８０ｂ  圧液用ポンプ
８２  共用駆動モータ
８５ｂ  油圧用ポンプ
９７  圧媒体変換器
９９  減圧器
２４１〜２４６  シリンダ
２８１〜２８４  ブロック用シリンダ
Ｗ  素材管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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