(57)【要約】【課題】有底容器における成形不良の発生を防止する。【解決手段】スラグ４０は、インパクト成形において成形素材として用いられる略長方形の延べ板状をなすものであり、上面開放のキャビティ１１に収容された状態でパンチ２０によって衝撃的に押圧されると、パンチ２０の長辺側外側面２２Ｌとキャビティ１１の内側面１２Ｌとの間の長辺側経路２７Ｌ、及びパンチ２０の短辺側外側面２２Ｓとキャビティ１１の内側面１２Ｓとの間の短辺側経路２７Ｓを押圧方向と反対方向へ立ち上がりながら塑性変形することで、底面形状が略長方形の有底容器３０に成形される。スラグ４０の長辺方向における略中央部分には、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部４０が形成されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面が開放されて底面形状が略長方形をなすキャビティが形成されたダイスと、前記ダイスの上方から前記キャビティ内への進入を可能に設けたパンチとを用いて行うインパクト成形において、成形素材として用いられる略長方形の延べ板状をなすスラグであり、
前記キャビティに収容された状態で前記パンチによって衝撃的に押圧されると、前記パンチの長辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の長辺側経路、及び前記パンチの短辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の短辺側経路を押圧方向と反対方向へ立ち上がりながら塑性変形することで、底面形状が略長方形の有底容器に成形されるスラグにおいて、
長辺方向における略中央部分に形成され、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部を備えていることを特徴とするインパクト成形用スラグ。
【請求項２】
前記減肉部が、前記長辺側経路に沿った長辺方向の側縁部を凹ませた形態であることを特徴とする請求項１記載のインパクト成形用スラグ。
【請求項３】
前記減肉部が、上面を凹ませた形態であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインパクト成形用スラグ。
【請求項４】
上面が開放されて底面形状が略長方形をなすキャビティが形成されたダイスと、前記ダイスの上方から前記キャビティ内への進入を可能に設けたパンチとを設けた上で、
略長方形の延べ板状をなし、長辺方向における略中央部分に、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部が形成されたスラグを、前記キャビティに収容し、
前記キャビティ内の前記スラグを前記パンチによって衝撃的に押圧し、
衝撃的に押圧した前記スラグを、前記パンチの長辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の長辺側経路、及び前記パンチの短辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の短辺側経路において押圧方向と反対方向へ立ち上げながら塑性変形させることで、底面形状が略長方形の有底容器を成形することを特徴とするインパクト成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インパクト成形用スラグ及びインパクト成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スラグを収容するためのキャビティが形成されたダイスと、キャビティ内への進入可能に設けたパンチとを備え、パンチの底面で衝撃的に押圧したスラグを、キャビティの内側面とパンチの外側面との隙間において押圧方向と反対方向へ立ち上がるように塑性変形させることにより、底面形状が略長方形をなす有底容器を成形するインパクト成形装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３００２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにパンチの衝撃的な押圧力でスラグを立ち上げて底面形状が略長方形をなす有底容器を成形する場合、有底容器を構成する長辺側壁部と短辺側壁部のうち長辺側壁部だけに割れや皺等の成形不良が生じることがある。このような成形不良の発生は、壁部の壁厚が薄いほど、顕著である。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、有底容器における成形不良の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明のインパクト成形用スラグは、
上面が開放されて底面形状が略長方形をなすキャビティが形成されたダイスと、前記ダイスの上方から前記キャビティ内への進入を可能に設けたパンチとを用いて行うインパクト成形において、成形素材として用いられる略長方形の延べ板状をなすスラグであり、
前記キャビティに収容された状態で前記パンチによって衝撃的に押圧されると、前記パンチの長辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の長辺側経路、及び前記パンチの短辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の短辺側経路を押圧方向と反対方向へ立ち上がりながら塑性変形することで、底面形状が略長方形の有底容器に成形されるスラグにおいて、
長辺方向における略中央部分に形成され、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部を備えている
ところに特徴を有する。
【０００６】
第２の発明のインパクト成形方法は、
上面が開放されて底面形状が略長方形をなすキャビティが形成されたダイスと、前記ダイスの上方から前記キャビティ内への進入を可能に設けたパンチとを設けた上で、
略長方形の延べ板状をなし、長辺方向における略中央部分に、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部が形成されたスラグを、前記キャビティに収容し、
前記キャビティ内の前記スラグを前記パンチによって衝撃的に押圧し、
衝撃的に押圧した前記スラグを、前記パンチの長辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の長辺側経路、及び前記パンチの短辺側外側面と前記キャビティの内側面との間の短辺側経路において押圧方向と反対方向へ立ち上げながら塑性変形させることで、底面形状が略長方形の有底容器を成形するところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
第１及び第２の発明の作用、効果は次のとおりである。成形時にスラグが立ち上がりながらパンチの外側面に摺接する経路は、長辺側経路と短辺側経路とで構成される。この２つの経路をスラグの立ち上がり方向と直角に切断したときの断面積は、長辺側経路の方が短辺側経路に比べて大きいため、立ち上がるスラグとパンチの外側面との間に生じる摺接抵抗は、長辺側経路の方が短辺側経路に比べて小さい。摺接抵抗が小さいほど、パンチからスラグに付与された押圧力の圧力損失が小さくなるため、スラグの立ち上がり速度が速くなる。
【０００８】
したがって、従来のインパクト成形装置では、長辺側経路内で速く立ち上がろうとするスラグの一部が、長辺側経路よりも立ち上がり速度の遅い短辺側経路内のスラグに引っ張られ、その結果、長辺側経路内においてスラグの立ち上がり速度が不均一となり、長辺側立上り部の上端縁は中央部で高く、両端部で低くなる。この高低差は、立ち上がりが進行するのにともなって拡大するため、長辺側立上り部の上端縁に引張り応力が集中し、長辺側立上り部だけに割れや皺等の成形不良が生じる原因と考えられる。
【０００９】
そこで、本発明では、スラグの長辺方向における中央部分に、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部を形成し、パンチの押圧力を受けたスラグが長辺側経路内に進入するタイミングを、長辺方向の中央部で遅く、長辺方向の両端部で早くなるようにした。この設定は、スラグの短辺側立上り部の影響を無視して長辺側経路内に限ってみれば、スラグの長辺側立上り部の上端縁は、中央部で低く、両端部で高くなることを意味する。
【００１０】
したがって、スラグの短辺側立上り部による引張りの影響を考慮すると、スラグの長辺側立上り部の立ち上がり速度は、中央部で早く、両端部で遅くなる。これにより、長辺側立上り部の上端縁の高低差は、立ち上がりの過程で縮小されるので、長辺側立上り部の上端縁に引張り応力が集中することがなく、長辺側立上り部における割れや皺等の成形不良が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のインパクト成形装置においてパンチがスラグを衝撃的に押圧した瞬間をあらわす正断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】有底容器の成形が完了した状態をあらわす正断面図
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図
【図５】図３のＣ−Ｃ線断面図
【図６】スラグの平面図
【図７】実施例２のスラグの正面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のスラグは、
前記減肉部が、前記長辺側経路に沿った長辺方向の側縁部を凹ませた形態であってもよい。
本発明のスラグは、
前記減肉部が、上面を凹ませた形態であってもよい。
【００１３】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図６を参照して説明する。本実施例１のインパクト成形装置Ｍは、スラグ４０を収容するためのキャビティ１１が形成されたダイス１０と、ダイス１０の上方からキャビティ１１内への進入を可能に設けたパンチ２０とを備えて構成されている。このインパクト成形装置Ｍにより、有底容器３０が成形される。尚、以下の説明で、キャビティ１１に対するパンチ２０の進退方向と上下方向を同義で用い、幅方向と左右方向を同義で用い、奥行き方向と前後方向を同義で用いる。
【００１４】
図３，４に示すように、有底容器３０は、幅方向（左右方向）に長い略長方形をなす底壁部３１、底壁部３１の外周縁のうち長辺から上方へ直角に立ち上がる前後一対の長辺側壁部３２Ｌと、底壁部３１の外周縁のうち短辺から立ち上がる左右一対の短辺側壁部３２Ｓとを備えて構成されている。有底容器３０は、前後対称であり且つ左右対称な形状である。有底容器３０は、ハイブリット車両、電気自動車、電子機器等の二次電池を収容するためのケースとして用いられる。
【００１５】
本実施例の有底容器３０は、長辺側壁部３２Ｌと短辺側壁部３２Ｓの厚さ寸法が０．７ｍｍであり、底壁部３１の厚さ寸法が１．１〜１．２ｍｍである。また、有底容器３０の側壁部３２Ｌ，３２Ｓの厚さ寸法と長辺に沿った幅寸法との比率は、約１：２００である。有底容器３０の長辺に沿った幅寸法と短辺に沿った奥行き寸法との比率は、約６：１である。尚、各図面における寸法比率は、便宜上デフォルメしている部分があり、これらの部分は上記各比率と整合していない。
【００１６】
キャビティ１１は、ダイス１０の上面を凹ませた形態であり、パンチ２０の進入を可能にするために、上面が開放された形態となっている。キャビティ１１内には、有底容器３０の成形素材である略長方形をなす延べ板状のスラグ４０が収容されるようになっている。キャビティ１１の平面形状（開口形状）は、幅方向（左右方向）に細長い略長方形をなす。
【００１７】
図５に示すように、キャビティ１１の内側面１２Ｌ，１２Ｓ，１２Ｒは、前後一対の平面状の長辺側内側面１２Ｌと、長辺側内側面１２Ｌと直角をなす左右一対の平面状の短辺側内側面１２Ｓと、長辺側内側面１２Ｌと短辺側内側面１２Ｓとを滑らかに繋ぐ二対の弧状内側面１２Ｒとによって構成されている。これらの内側面１２Ｌ，１２Ｓ，１２Ｒは、押圧方向と平行である。これらの内側面１２Ｌ，１２Ｓ，１２Ｒは、スラグ４０が立ち上がるときに摺接して、スラグ４０の立ち上がりに抗する摺接抵抗を生じさせるようになっている。
【００１８】
図１，２に示すように、キャビティ１１の底面は、スラグ４０を載置するとともに、パンチ２０からの押圧力（衝撃）を受け止めるための受圧面１３となっている。この受圧面１３は、パンチ２０の進退方向（押圧方向）と直角をなす水平な平坦面である。図１〜４に示すように、受圧面１３と内側面１２Ｌ，１２Ｓ，１２Ｒとは、球面状内面１４によって滑らかに繋がっている。
【００１９】
パンチ２０は、全体としてブロック状をなす。パンチ２０のうち有底容器３０の成形に寄与する底部側（下端部側）の部分は、前後寸法に比べて左右寸法が大きい略直方形をなしている。パンチ２０の底面は、押圧方向と直角をなす水平な平面状の底部押圧面２１となっている。図５に示すように、パンチ２０の外側面２２Ｌ，２２Ｓ，２２Ｒは、前後一対の長辺側外側面２２Ｌと、左右一対の短辺側外側面２２Ｓと、長辺側外側面２２Ｌと短辺側外側面２２Ｓとを滑らかに繋ぐ弧状外側面２２Ｒとから構成される。また、図１〜４に示すように、外側面２２Ｌ，２２Ｓ，２２Ｒと底部押圧面２１は、球面状外面２３によって滑らかに繋がっている。
【００２０】
図２，４，５に示すように、パンチ２０の前後方向（短辺方向）の奥行き寸法は、キャビティ１１の前後方向の寸法（長辺側内側面１２Ｌ間の間隔）よりも小さい寸法であり、この寸法差は、長辺側壁部３２Ｌの厚さ寸法に相当する。図１，３，５に示すように、パンチ２０の左右方向（長辺方向）の幅寸法は、キャビティ１１の左右方向の寸法（短辺側内側面１２Ｓ間の間隔）よりも小さい寸法であり、この寸法差は、短辺側壁部３２Ｓの厚さ寸法に相当する。また、図３，４に示すように、パンチ２０がその進退ストロークにおける最下端に位置した状態では、パンチ２０の底部押圧面２１がキャビティ１１の受圧面１３よりも高い位置にあり、この高低差は底壁部３１の厚さ寸法に相当する。
【００２１】
有底容器３０を成形する際には、図１，２に示すように、キャビティ１１内にスラグ４０を収容した状態で、パンチ２０を急速に下降させ、パンチ２０の底部押圧面２１によってスラグ４０を衝撃的に押圧する。パンチ２０がスラグ４０への押圧を開始してから、有底容器３０の成形が完了するまでの間、キャビティ１１の内側面１２Ｌ，１２Ｓ，１２Ｒとパンチ２０の外側面２２Ｌ，２２Ｓ，２２Ｒとの間には、立ち上がり経路が形成される。
【００２２】
この立ち上がり経路は、パンチ２０からの押圧力を受けたスラグ４０の一部が、スラグ４０に対するパンチ２０の押圧方向（以下、押圧方向という）と反対方向（つまり、上方）へ立ち上がる際に、そのスラグ４０を所定の厚さに成形しつつ案内するための経路である。この立ち上がり経路は、左右方向（長辺方向）及び上下方向に関して長辺側外側面２２Ｌと長辺側内側面１２Ｌとの間に形成される長辺側経路２７Ｌと、前後方向（短辺方向）及び上下方向に関して短辺側外側面２２Ｓと短辺側内側面１２Ｓとの間に形成される短辺側経路２７Ｓとを備えて構成される。
【００２３】
キャビティ１１内に収容されているスラグ４０が、パンチ２０からの押圧力（押し潰し力）を受けると、そのスラグ４０の一部が、長辺側経路２７Ｌと短辺側経路２７Ｓにおいて、スラグ４０に対するパンチ２０の押圧方向と反対に上向きに立ち上がりながら塑性変形することにより、図３，４に示すように、有底容器３０が成形される。
【００２４】
上記のようにパンチ２０の衝撃的な押圧力でスラグ４０を立ち上げて底面形状が略長方形をなす有底容器３０を成形する場合、キャビティ１１の内側面とパンチ２０の外側面との隙間を立ち上がるスラグ４０によって長辺側壁部３２Ｌと短辺側壁部３２Ｓが成形されるのであるが、従来では、長短両側壁部３２Ｌ，３２Ｓのうち長辺側壁部３２Ｌだけに割れや皺等の成形不良が生じることがあった。そこで、本実施例では、長辺側壁部３２Ｌにおける成形不良の発生を防止するための手段として、スラグ４０を独自の形状としている。
【００２５】
図１，６に示すように、スラグ４０の長さ方向（長辺方向）における略中央部には、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部４１が形成されている。この減肉部４１は、長辺側経路２７Ｌに沿った長辺方向の左右両側縁部を左右対称に凹ませた形態である。この減肉部４１における凹部４２の平面形状、つまり、減肉部４１におけるスラグ４０の前後両面は、曲率が一定の円弧面である。
【００２６】
スラグ４０は、一定厚さの長尺の金属板材を水平に向け、その金属板材を、抜き型（図示省略）で上下方向（厚さ方向）に型抜きすることによって得られる。本実施例１のスラグ４０は、減肉部４１が形成されている領域を含む全領域において、厚さ寸法が一定であるから、抜き型で型抜きする工程で、減肉部４１を同時に形成することができる。
【００２７】
スラグ４０の幅寸法Ｗａ（長辺方向の寸法）と最大奥行き寸Ｄａ（短辺方向の寸法）との比は、６：１である。スラグ４０の厚さ寸法Ｔａ（上下方向の寸法）とスラグ４０の幅寸法Ｗａとの比は、１：３．５である。スラグ４０の幅寸法Ｗａと、減肉部４１（凹部４２）の幅寸法Ｗｂとの比は、７：６である。減肉部４１（凹部４２）の幅寸法Ｗｂと、減肉部４１（凹部）の最小奥行き寸法Ｄｂとの比は、６：１である。尚、各図面における寸法比率は、便宜上デフォルメしている部分があり、これらの部分は上記各比率と整合していない。
【００２８】
次に、スラグ４０が、パンチ２０の押圧力によって塑性変形しながら移動する形態について説明する。パンチ２０を下降させると、パンチ２０の底部押圧面２１とキャビティ１１の受圧面１３との間に底部経路２８が形成される。底部経路２８の高さ寸法は、パンチ２０の下降に伴って小さくなる。したがって、底部経路２８内では、パンチ２０からの押圧力を受けたスラグ４０が、底部押圧面２１と受圧面１３との間で潰されるように塑性変形しながら、中央から外周縁に向かって水平に移動する。
【００２９】
底部経路２８の外周縁で移動方向を水平方向から上方へ変えたスラグ４０は、長辺側経路２７Ｌと短辺側経路２７Ｓとに進入する。長辺側経路２７Ｌ内においては、スラグ４０が、長辺側内側面１２Ｌと長辺側外側面２２Ｌとに挟まれた状態で摺接しながら立ち上がることによって長辺側壁部３２Ｌを形成する。短辺側経路２７Ｓ内においては、スラグ４０が、短辺側内側面１２Ｓと短辺側外側面２２Ｓとに挟まれた状態で摺接しながら立ち上がることによって短辺側壁部３２Ｓを形成する。
【００３０】
図５に示すように、この２つの立ち上がり経路２７Ｌ，２７Ｓをスラグ４０の立ち上がり方向と直角に切断したときの断面積は、長辺側経路２７Ｌの方が短辺側経路２７Ｓに比べて大きい。そのため、立ち上がるスラグ４０がダイス１０及びパンチ２０から受ける摺接抵抗は、長辺側経路２７Ｌの方が短辺側経路２７Ｓに比べて小さい。摺接抵抗が小さいほど、パンチ２０からスラグ４０に付与された押圧力の圧力損失が小さくなるため、スラグ４０の立ち上がり速度が速くなる。
【００３１】
したがって、従来のインパクト成形装置では、長辺側経路２７Ｌ内で速く立ち上がろうとするスラグ４０の一部（両端側部分）が、長辺側経路２７Ｌよりも立ち上がり速度の遅い短辺側経路２７Ｓ内のスラグ４０に引っ張られ、その結果、長辺側経路２７Ｌ内におけるスラグ４０の立ち上がり速度が、左右方向（立ち上がり方向と直角な方向）において不均一となり、左右方向中央部で速く、左右方向両端部で遅くなる。
【００３２】
つまり、長辺側壁部３２Ｌ（スラグ４０の長辺側立上り部）の上端縁は、中央部で高く、両端部で低くなる。この高低差は、立ち上がりが進行するのにともなって拡大するため、長辺側壁部３２Ｌの上端縁に引張り応力が集中することになる。この長辺側壁部３２Ｌの上端縁の高低差の拡大が、有底容器３０の長辺側壁部３２Ｌだけに割れや皺等の成形不良が生じる原因と考えられる。
【００３３】
そこで、本実施例１では、スラグ４０の長辺方向における中央部分に、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部４１を形成し、パンチの押圧力を受けたスラグ４０が長辺側経路内に進入するタイミングを、長辺方向の中央部で遅く、長辺方向の両端部で早くなるようにした。この設定は、短辺側壁部３２Ｓ（スラグ４０の短辺側立上り部）の影響を無視して長辺側経路内に限ってみれば、長辺側壁部３２Ｌ（スラグ４０の長辺側立上り部）の上端縁は、中央部で低く、両端部で高くなることを意味する。
【００３４】
したがって、短辺側壁部３２Ｓによる引張りの影響を考慮すると、長辺側壁部３２Ｌの立ち上がり速度は、中央部で早く、両端部で遅くなる。これにより、長辺側壁部３２Ｌの上端縁の高低差は、立ち上がりの過程で縮小されるので、長辺側壁部３２Ｌの上端縁に引張り応力が集中することがなく、長辺側壁部３２Ｌにおける割れや皺等の成形不良が防止される。
【００３５】
＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図７を参照して説明する。本実施例２は、スラグ５０を上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００３６】
図７に示すように、スラグ５０の長さ方向（長辺方向）における略中央部には、長辺方向と直角な断面積が長辺方向両端部よりも小さい減肉部５１が形成されている。この減肉部５１は、スラグ５０の上面（パンチ２０と対向する面）のみを凹ませた形態である。この減肉部５１における凹部５２の正面形状は、楕円形を構成する曲面であり、左右対称に形状である。また、凹部５２は、スラグ５０の前端から後端まで奥行き方向の全領域に亘って形成されている。
【００３７】
スラグ５０の幅寸法Ｗａと減肉部５１の幅寸法Ｗｃとの比は、３：１である。スラグ５０の厚さ寸法Ｔａ（上下方向の寸法）と減肉部５１（凹部５２）の最小厚さ寸法Ｔｂとの比は、４：１である。スラグ５０の幅寸法Ｗａとスラグ５０の厚さ寸法Ｔａとの比は、１：３．５である。尚、図７における寸法比率は、便宜上デフォルメしている部分があり、これらの部分は上記各比率と整合していない。
【００３８】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１では、減肉部の外側面を円弧状としたが、減肉部の外側面は、曲率が一定でない曲面であってもよく、台形状であってもよく、略三角形状であってもよい。
（２）上記実施例２では、減肉部の上面を楕円形を構成する曲面としたが、減肉部の上面は、曲率が一定の円弧面であってもよく、台形状であってもよく、略三角形状であってもよい。
（３）上記実施例１の減肉部に、実施例２の減肉部の上面形状を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…ダイス
１１…キャビティ
２０…パンチ
２２Ｌ…長辺側外側面
２２Ｓ…短辺側外側面
２７Ｌ…長辺側経路
２７Ｓ…短辺側経路
３０…有底容器
４０…スラグ
４１…減肉部
５０…スラグ
５１…減肉部
【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】
2014046360.tif 000007
【図６】
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【図７】
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