(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を利用して薄板金に直接作用させることで、薄板金を絞り加工を施さずに延伸成形し、ベ一スおよび内外の垂直方向に往復動するスライドを有する複動式プレス内で使用することができる、液体内蔵式薄板金成形装置であって、
プレスに取り付けることができ、外側スライドに装着可能な上方シューおよび下方ダイに連結可能であり、内側スライドによって機械的に作動させることができ、特殊成形型に加圧液体を供給する液圧手段を包含する基本ダイと、
開放位置と閉鎖位置との間で移動できる上下のダイを包含し、前記上方ダイが前記上方シューに交換可能に装着され、成形品延伸形成キャビティを構成する下向きのダイ係合面を有し、前記下方ダイがベ一スの頂部に交換可能に装着することができ、前記ダイ係合面の下方で整合する上向きのバインド面を有し、前記上下ダイはダイ係合面とバインド面の間で薄板金素材を受容し、かつ、該薄板金素材を把持するようになっており、また、前記下方ダイが前記液圧手段から前記バインド面へ加圧液体を送るための第１通路手段を包含して、前記薄板金素材に絞り加工を施さずに、前記係合面に押し付けられた薄板金素材を延伸成形することができるようにした特殊成形型と
を包含していることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、さらに、前記上下のダイが閉鎖位置にあるときにこれら上下のダイ間に位置した薄板金素材の周縁をしっかりと把持し、固定する把持手段を包含することを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記把持手段が、少なくとも２つの外方へ突出するビードを有するグリッパ・スチールを包含し、前記少なくとも２つのビードが成形品延伸形成キャビティを囲んでおり、前記上下のダイが閉鎖位置にあるときに素材の周縁に食い込むようになっていることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記グリッパ・スチールが多数のグリッパ・スチール部材を有し、各グリッパ・スチール部材が少なくとも２つのビ一ドを有し、前記グリッパ・スチール部材が端と端を突き合わせた状態で前記上方ダイによって保持されており、前記グリッパ・スチール部材のビードが成形品延伸形成キャビティをほぼ連続的に取り囲んでいることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項５】
請求の範囲第３項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記グリッパ・スチールが前記上方ダイ内に装着してあり、さらに、前記下方ダイ内に装着してあって、前記上下のダイが閉鎖位置にあるときに前記グリッパ・スチールの下方に整合するようになっているバックアップ・ステールを包含することを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項６】
請求の範囲第３項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、内側のビードは外側のビードよりも２〜３パーセント低いことを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項７】
請求の範囲第３項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、内側のビードは外側のビードよりも0.051mm低いことを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項８】
請求の範囲第３項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記グリッパ・スチールは３つの外方に延びるビードを有していることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項９】
請求の範囲第１項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記液圧手段が、内側スライドの下降行程によって押し下げられるようになっている往復動ピストン・ロッドを有する少なくとも１つの液圧シリンダ組立体を包含することを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１０】
請求の範囲第９項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記液圧手段が、ベ一スの頂部に装着でき、前記上下のダイからあふれた液体を収集するようになっている液体溜めパンを包含し、前記液体溜めが前記少なくとも１つのシリンダ組立体に液体を供給し、前記下方ダイが前記パン内に着座していることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１１】
請求の範囲第10項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記下方シューの両側に２つの液圧シリンダ組立体が設けであることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１２】
請求の範囲第11項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記２つの液圧シリンダ組立体の各々が、２つの液圧シリンダ・ユニットを包含し、また、内側スライドの下降運動に対抗するスプリング手段を包含し、このスプリング手段が前記液圧シリンダ・ユニットのピストン・ロッドをリセット位置へ持ち上げるようになっていることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１３】
請求の範囲第11項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、さらに、前記上下のダイが閉鎖位置にあるときにこれらのダイの間に位置する薄板金素材の周縁をしっかり把持し、固定する把持手段を包含することを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１４】
請求の範囲第13項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記把持手段が、少なくとも２つの外方へ突出するビードを有するグリッパ・スチールを包含し、前記少なくとも２つのビードが成形品延伸形成キャビティを囲んでおり、前記上下のダイが閉鎖位置にあるときに素材の周縁に食い込むようになっていることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１５】
液体内蔵式薄板金成形装置であって、
ベ一スおよび内外の垂直方向に往復動するスライドを有するプレスと、
前記外側スライドに固定した上方シューと、
前記ベ一スの頂部に交換可能に装着した下方ダイと、
成形品延伸形成キャビティを構成し、前記上方シューに交換可能に装着された上方ダイであり、前記下方ダイ上方にあり、前記外側スライドによって前記下方ダイから離れるように持ち上げられる開放位置と、前記下方ダイの上方にあり、前記外側スライドによって前記下方ダイに向かって片寄せられる閉鎖位置とを有し、前記上方ダイが閉鎖位置にあるときに上下のダイの間に薄板金素材を緊密に締め付けるようになっている上方ダイと、
前記内側スライドによって機械的に作動させることができ、前記下方ダイと前記上下のダイの間に締め付けられた素材の間の領域に加圧液体を供給し、素材を成形品延伸形成キャビティ内へ成形する液圧手段と
を包含することを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１６】
請求の範囲第15項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記内側スライドが上下方向へ往復動する行程を有し、前記液圧手段がピストン・ロッドを有する少なくとも１つの液圧シリンダ組立体を包含し、このピストン・ロッドが上下方向の行程のうちの少なくとも一方で前記内側スライドと協働し、それによって駆動されるようになっていることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１７】
請求の範囲第16項記載の液体内蔵式装置において、前記ピストン・ロッドが、前記第２スライドに向かって上方へ延び、この第２スライドの下方に整合し、この第２スライドに取り付けてなく、前記内側スライドが前記ピストン・ロッドと係合し、かつ、ピストン・ロッドの下降行程でピストン・ロッドを押し下げるようになっていることを特徴とする液体内蔵式装置。
【請求項１８】
請求の範囲第16項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記少なくとも１つの液圧シリンダ組立体の２つのシリンダ組立体があり、これら２つのシリンダ組立体が前記下方ダイの両側に設置してあり、前記下方ダイが前記液圧シリンダ組立体から前記領域に加圧液体を送る第１通路手段を構成していることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項１９】
請求の範囲第18項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記液圧手段が、さらに、前記ベ一スの頂部に装着した液体溜めパンを包含し、前記２つシリンダ組立体が前記パン内に着座しており、その頂部に取り付けてあり、前記下方ダイが前記２つのシリンダ組立体の間において前記パン内に着座していることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項２０】
請求の範囲第19項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記液体溜めパンが前記上下のダイからあふれた液体を収集するようになっており、前記液体溜めパンが前記２つのシリンダ組立体に液体を供給することを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項２１】
請求の範囲第15項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記下方ダイが上方に延びるバインド面を構成しており、前記上方ダイが前記下方ダイに向かって下方に動かされ、前記上下のダイの間に位置した薄板金に向かって動かされたときに薄板金がバインド面まわりに強制的に巻き付けられ、予備成形されることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項２２】
請求の範囲第19項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記２つの液圧シリンダ組立体の各々が、２つの液圧シリンダ・ユニットを包含し、また、前記液圧シリンダ・ユニットのピストン・ロッドをリセット位置へ持ち上げるスプリング手段を包含することを特徴とする液体内蔵式薄板成形装置。
【請求項２３】
請求の範囲第22項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、各シリンダ組立体が、２つの液圧シリンダ・ユニットのピストン・ロッドおよびそれぞれのスプリング手段に連結した共通のヘッド・ブロックを包含し、一体に垂直方向に往復動して内側スライドと係合し、それによって押し下げられるようになっていることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項２４】
薄板金を成形する方法であって、
ベ一ス、内外の垂直方向に往復動するスライドおよび基本ダイを有し、前記基本ダイが前記外側スライドおよび液圧手段に固定してあり、前記内側スライドによって作動させられ得、ダイに加圧液体を供給する上方シューを包含するプレスを用意する段階と、
開放位置と閉鎖位置との間を相対的に移動できる協働する上下のダイを包含し、上方ダイが成形品延伸形成キャビティを構成し、下方ダイが上向きのバインド面と前記液圧手段から前記バインド面に加圧液体を送る第１通路手段を有する特殊成形型を用意する段階と、
前記上方ダイを前記上方シューに交換可能に取り付ける段階と、
前記下方ダイを前記ベ一スの頂部に交換可能に取り付ける段階と、
前記上下のダイの間に金属シートを置く段階と、
前記外側スライドを下方へ作動させ、それによって、前記上方ダイが前記下方ダイに向かって下方へ移動し、シートが前記上下のダイの間にしっかりと締め付けられるまでシートに向かって移動する段階と、
前記内側スライドを下方へ移動させ、前記内側スライドが前記液圧シリンダ組立体を作動させ、前記下方ダイと薄板金の間の領域に液体を送り込むことによってシートを成形する段階と
を包含することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求の範囲第24項記載の方法において、前記位置決め段階で用いる金属シートが薄板金素材であることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求の範囲第24項記載の方法において、前記プレスを用意する段階で、前記内側スライドが上下の往復動行程を有し、前記液圧手段がピストン・ロッドを有する少なくとも１つの液圧シリンダ組立体を包含し、このピストン・ロッドが前記内側スライドの上下の行程のうちの少なくとも一方の行程で前記内側スライドと係合し、それによって駆動されるようにならていることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求の範囲第26項記載の方法において、前記プレスを用意する段階で、前記内側スライドに向かって上方に延び、その下方で整合しているがこの内側スライドには取り付けてない前記ピストン・ロッドを包含し、前記内側スライドがその下降行程で前記ピストン・ロッドを押し下げるようになっていることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求の範囲第27項記載の方法において、前記プレスを用意する段階で、前記ベ一スの頂部に装着してあり、前記上下のダイからあふれた液体を収集するようになっている液体溜めパンを構成する前記液圧手段を包含し、前記液体溜めパンが前記少なくとも１つのシリンダ組立体に液体をを供給するようになっていることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求の範囲第28項記載の方法において、前記プレスを用意する段階で、前記少なくとも１つのシリンダ組立体の２つのシリンダ組立体を包含し、これらのシリンダ組立体が前記パンに取り付けであることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求の範囲第29項記載の方法において、前記プレスを用意する段階で、前記２つの液圧シリンダ組立体の各々が、２つの液圧シリンダ・ユニットを包含し、また、前記液圧シリンダ・ユニットのピストン・ロッドをリセット位置へ持ち上げるスプリング手段を包含することを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求の範囲第30項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記プレスを用意する段階で各シリンダ組立体がそれぞれの１つの液圧シリンダ・ユニットのピストン・ロッドおよびそれぞれのスプリング手段に連結した共通のヘッド・ブロックを包含し、一体になって垂直方向に往復動し、内側スライドと係合し、それによって押し下げられることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項３２】
請求の範囲第24項記載の方法において、前記特殊成形型を用意する段階で、前記下方ダイが上方に延びるバインド面を構成しており、前記上方ダイが前記下方ダイに向かって下方へ動かされ、前記上下のダイの間に置かれた薄板金に向かって動かされたときに、前記薄板金が前記バインド面のまわりに巻き付けられ、予備成形されることを特徴とする方法。
【請求項３３】
液体内蔵式薄板金成形装置であって、
ベ一スおよび内外の垂直方向に往復動するスライドを有するプレスを包含し、前記内側スライドは上下方向に往復動する行程を有しており、
前記ベースに固着される下方シュー、
前記外側スライドに固着される上方シュー、
前記下方シューに交換可能に装着された下方ダイを更に包含し、前記下方シューは、その頂部にしっかりと固定される前記下方ダイを受容するようになった床を構成しており、
前記内側スライドにより機械的に作動させることができ、前記下方ダイと前記上下ダイの間で締め付けられている薄板金素材との間の領域に加圧液体を送る液圧手段を更に包含し、前記液圧手段は、前記内側スライドと係合し、かつ、内側スライドが上下へ往復動する行程の少なくともどちらか一方の時に内側スライドにより駆動されるようになっているピストン・ロッドを有する少なくとも１つの液圧シリンダ組立体を包含し、少なくとも１つのシリンダ組立体は前記下方シューに接続されており、前記下方ダイは、前記液圧手段から前記領域に加圧液体を送る第１通路手段を構成しており、前記液圧手段は、前記少なくとも１つのシリンダ組立体から前記第１通路手段へ加圧液体を送る第２通路手段を更に包含しており、第２通路手段は、前記少なくとも１つのシリンダ組立体から前記下方シューを通って延びて、前記下方ダイが床の頂部にしっかりと固定されると、前記第１通路手段と連絡している床から上向きに開き、前記下方シューは、前記ダイからあふれた液体を収集するようになっている液体溜めを構成しており、前記液体溜めは前記少なくとも１つのシリンダ組立体に液体を供給することを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項３４】
薄板金を成形する方法であって、
ベ一ス、内外の垂直方向に往復動するスライドおよび基本ダイを有し、前記基本ダイが、前記ベースの頂部に装着された下方シュー、および、前記外側スライドおよび液圧手段に固定してあり、前記内側スライドによって作動させられ得、ダイに加圧液体を供給する上方シューを包含するプレスを用意する段階を包含し、プレスを用意する段階では、前記内側スライドは上下方向に往復動する行程を有しており、前記液圧手段は、前記内側スライドと係合し、かつ、内側スライドが上下へ往復動する行程の少なくともどちらか一方の時に内側スライドにより駆動されるようになっているピストン・ロッドを有する少なくとも１つの液圧シリンダ組立体を包含し、
前記上方ダイを前記上方シューに交換可能に取り付ける段階と、
前記下方ダイを前記下方シューに交換可能に取り付ける段階と、
前記上下のダイの間に金属シートを置く段階と、
前記外側スライドを下方へ作動させ、それによって、前記上方ダイが前記下方ダイに向かって下方へ移動し、シートが前記上下のダイの間にしっかりと締め付けられるまでシートに向かって移動する段階と、
開放位置と閉鎖位置の間で移動可能な上下ダイを協働させることを含む特殊成形型を用意する段階とを更に包含し、前記上方ダイが成形品延伸形成キャビティを構成し、前記下方ダイは、上向きのバインド面、および、前記液圧手段から前記バインド面へ加圧液体を送るための第１通路手段を包含し、特殊成形型を用意する段階では、前記液圧手段は前記少なくとも１つシリンダ組立体から前記第１通路手段に加圧液体を送る第２通路手段を有しており、
前記内側スライドを下方へ移動させ、前記内側スライドが前記液圧シリンダ組立体を作動させ、前記下方ダイと薄板金の間の領域に液体を送り込むことによってシートを成形する段階を更に包含しており、前記下方シューは前記ダイからあふれた液体を収集するようになった液体溜めを構成しており、液体溜めは少なくとも１つのシリンダ組立体に液体を供給し、前記少なくとも１つのシリンダ組立体は前記下方シューに接続されており、前記下方シューはその頂部にしっかり固定された前記下方ダイを受容するようになった床を構成しており、前記第２通路手段は前記少なくとも１つのシリンダ組立体から前記下方シューを通って延びて、前記下方ダイが床の頂部にしっかりと固定されると、前記第１通路手段と連絡している床から上向きに開くことを特徴とする方法。
【請求項３５】
液体を利用して薄板金を延伸成形することで、薄板金を絞り加工を施さずに延伸成形する装置であって、
生成されるべき部分のために成形されているダイと、
金属のシートを把持して閉じた周縁を構成するようにした把持シール手段とを包含し、前記ダイは前記周縁を横断して延び、包囲された空間が前記ダイと薄板金の間に設けられるようにし、把持シール手段は薄板金の周縁が移動するのを防止し、周縁にそって包囲空間をシールし、
薄板金素材を前記空間内に延伸し、かつ、前記周縁を横断して延びているダイに押し付けて薄板金を成形するのに十分な液圧で薄板金に直接液体を付与する手段を更に包含し、前記把持シール手段は、延伸成形処理の間、薄板金素材が絞り加工を受けるのを防止し、前記液体が前記空間内に入るのを防止することを特徴とする薄板金成形装置。
【請求項３６】
請求項33に記載の装置において、把持シール手段は、薄板金に喰い込むように位置決めされた複数のビードを包含していることを特徴とする装置。
【請求項３７】
請求項34に記載の装置において、液体を付与する前記手段は、
液体を加圧して加圧液体を形成するシリンダ組立体と、
薄板金の包囲空間とは反対側に封止された液体チャンバーを構成している封入体と、
封止された液体チャンバーに加圧液体を送る第１通路とを包含することを特徴とする装置。
【請求項３８】
ダイに直接付与される液体を利用して成形部を生成することで、薄板金に絞り加工を施さずに、成形ダイを押し付けながら薄板金を延伸成形する方法であって、
前記薄板金を把持して、薄板金素材の閉じた周縁を構成し、前記周縁を横断して延びる成形ダイに隣接した位置に前記薄板金素材を配置し、前記薄板金素材と前記成形ダイとの間に空間を設けるようにした段階と、
前記薄板金の前記周縁をシールして、液体が前記空間にはいらないようにする段階と、
前記薄板金を前記空間内へと押しやり、かつ、前記成形ダイに押し付けて薄板金を延伸成形して前記成形部を生成するのに十分な液圧で前記薄板金素材に液体を付与する段階とを包含し、前記薄板金素材の前記周縁は移動しないようにされて、前記薄板金素材に絞り加工を施さずに、前記成形部が生成されるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項３９】
薄板金に直接作用する液体を利用してダイに押し付けて薄板金を延伸成形することで、薄板金から成形部を形成する装置であって、
生成されるべき部分のために成形されたダイと、
前記薄板金を把持し、把持された周縁に沿って薄板金をシールする複数のビードと、
前記薄板金に直接液体を強く付与して、前記周縁を横断して延びるダイに押しつけて薄板金を延伸成形し、成形部を生成する液圧ピストンとを包含することを特徴とする装置。
【請求項４０】
液体を利用して薄板金に直接作用させることで、薄板金を絞り加工を施さずに延伸成形し、ベ一スおよび内外の垂直方向に往復動するスライドを有する従来型の複動式プレス内で使用することができる、液体内蔵式薄板金成形装置であって、
プレスに取り付けることができ、
外側スライドに装着可能な上方シュー、
ベースの頂部に装着可能な下方シュー、および
下方シューに接続され、内側スライドによって機械的に作動させる
ことができ、特殊成形型に加圧液体を供給する液圧手段を包含する
基本ダイと、
開放位置と閉鎖位置との間で移動できる上下のダイを包含し、前記上方ダイが前記上方シューに交換可能に装着され、成形品延伸形成キャビティを構成する下向きのダイ係合面を有し、前記下方ダイが前記下方シューに交換可能に装着することができ、前記ダイ係合面の下方で整合する上向きのバインド面を有し、前記上下ダイはダイ係合面とバインド面の間で薄板金素材を受容し、かつ、該薄板金素材を把持するようになっており、また、前記下方ダイが前記液圧手段から前記バインド面へ加圧液体を送るための第１通路手段を包含して、前記薄板金素材に絞り加工を施さずに、前記係合面に押し付けられた薄板金素材を延伸成形することができるようにした特殊成形型と
を包含し、
前記上下のダイがダイ係合面とバインド面の間に薄板金素材を受け、締め付けるようになっていることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項４１】
請求の範囲第40項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、前記液圧手段は、前記下方シューに設けられて、少なくとも１つのシリンダ組立体から第１通路手段に加圧液体を送る第２通路手段を包含していることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【請求項４２】
請求の範囲第41項記載の液体内蔵式薄板金成形装置において、下方シューの両側に２つの液圧シリンダ組立体が配置されていることを特徴とする液体内蔵式薄板金成形装置。
【発明の詳細な説明】
関連出願との関係
本出願は、1989年11月29日に出願したアメリカ合衆国特許出願第443,112号の一部継続である。
発明の分野
本発明は、薄板金成形の分野、特に、薄板金を自動車のフェンダ、ドア、フード等の部分に液圧成形する装置および方法に関する。
発明の背景
高生産の調理具、家庭電化製品、自動車産業や低、中生産の航空、宇宙、ジョブショップ産業においては、金属製のシートが種々のダイで形成されている。ダイのタイプおよびサイズは、特定の部品の形状および意図した用途によって規定される。広範囲にわたる部品を形成するのに用いられる１つの方法は、普通、絞り成形法である。絞り成形ダイでは、素材がバインダ表面を横切って引かれ、金属をバインダ表面から部品上に流動させる。あいにくも、それによって部品を通じて可変、不均一な応力が生じ、局部的な延伸作用が生じる。これは、厳しいスプリングバック、保形問題を招き、これにより、特に大型部品の場合、生じるであろうスプリングバックの量を予測することがほぼ不可能となる。このスプリングバックまたは保形上の問題を克服する普通の実務は、部品をオーバークラウンすること（所望の形状以上に変形すること）である。適切なオーバークラウン度を見つけるには、何回もの費用のかかる試行錯誤が必要である。また、バインダ表面を横切って流動する金属を補正し、不均一な加工硬化から生じる種々の成形品強度を勘案して素材をオーバーサイズとなっているため、絞り成形法ではかなりの量の材料の無駄がある。
本発明者の米国特許第4,576,030号には、協働する雄型、雌型のダイ部分の間において100％の伸び率で薄板金を整形することのできる方法が記載してある。これは、一対の対向したグリッパ・スチールを設けることによって達成される。グリッパ・スチールのうちの少なくとも一方は、多数の間隔を置いたビードを備え、これらのビードが、グリッパ・スチールが閉ざされたときに、薄板金の周縁に食い込むようになっている。これにより、薄板金が均質に100％伸び率成形され、より高い品質の保形、ショック線、伸び線の数の低減、無駄の低減、全体的な成形品強度の増大とすることができる。
成形品の品質を高める別の方法は、流体成形法、すなわち、素材の片側に加圧流体を作用させる方法である。これには、融通性の増大、成形品の仕上げの向上、工具保守コストの低減という利点がある。
これらすべての進歩が続いて成形品の品質を改善すると共に製品デザインの制限を緩めてきたが、ダイおよびそれを支持する機構、ハードウェアは、ますます大型、多種となり、より高価になっている。さらに、競合市場により、動作の改善、美的感覚で新規性のある製品が絶えず求められている。新しい製品は、それぞれ、新しい成形品を必要とし、また、それが新しいダイおよびそれを支持する機械、ハードウェアを必要とする。反復デザインおよび新製品のテストに伴う明らかな経済的負担とは別に、概念から現実への変換に要する時間（しばしば、年の単位である）が潜在的な革新に水を差すことになる。
望まれるものは、流体成形の望ましい特徴を100％伸び率成形の利点と組み合わせ、所望の成形品へのより正確な近似性を可能とし、プロトタイプおよびテスト作業を排除できないとしても低減でき、現存の組立体よりも容易かつ安価に再構築でき、普通の標準サイズのプレスで作動できるようになっている薄板金成形装置である。
発明の概要
全体的に言って、本発明は、標準の複動式プレスで作動するようになっておりかつ薄板金から種々の成形品を成形するようになっている液体内蔵式すなわち自蔵式の延伸液圧成形ダイ装置である。
標準の複動式プレスは、ベースと第１、第２の垂直方向往復動スライドとを包含し、さらに、基本的なダイを備える。このダイは、外側スライドに取り付けた上方シューと、ベースの頂部に装着した下方シュー、流体溜めの組み合わせと、下方シューに連結した液圧シリンダ組立体とを包含する。２つのシリンダ組立体の各々は、上方へ延びるピストンロッドを包含し、このピストンロッドは、プレスの内側スライドの下降行程毎にそれと係合し、押し下げられる。特定の成形品を成形するために特殊な成形型が設けてあり、これは上下の協働するダイを包含し、これらのダイは対応する上下のシューに垂直方向に整合して装着してある。上方ダイは、下向きの成形品延伸形成キャビティすなわち成形品プリント・キャビティを構成し、下方ダイは、上方に延びるバインド面を有する。送られてきた素材としての薄板金すなわちコイルは、下方ダイの上に置かれ、素材ロケータによってそこに保持され、第１スライド、したがって、上方ダイが閉じ位置まで下降されるつれて下方ダイのバインド面のまわりに巻き付けられ、素材は上下のダイの間で締め付けられ、それによって、素材の周縁が上下のダイに装着された整合した対のグリッパ・スチールによってしっかりと把持される。次に、外側スライドが停止し、内側スライドは下降し、シリンダ組立体の上方に延びるロッドと係合し、それを作動させ、作動流体を下方シューと下方ダイにある流路に強制的に流動させると共に、締め付けられた素材と下方ダイの間の領域に流動させ、素材が上方ダイの成形品プリント・キャビティ内へ100％伸び率成形される。
成形作業の終わりで、内外の両スライドが上昇させられ、シリンダ組立体のピストンロッドがそれ自体の内部ガス・スプリングによって上昇させられる。外側スライドが上方へ移動するにつれて、それと一緒に上方ダイを上昇させ、成形品と下方ダイの間に捕らえられている加圧流体が外側ダイのまわりにあふれ、下方シューと流体溜めの組み合わせにある上方に開口するキャビティへ流入する。溜めは液圧シリンダ組立体のための液溜めとなる。本装置は、こうして、自蔵式、流体再循環式となる。
本発明の装置で異なった成形品を成形することを望むときには、特殊な成形型、すなわち、上下のダイを、特定のバインド面および成形品プリント・キャビティを有する所望の成形型と交換する。装置の残部は、所定位置に留まる。これらは種々の薄板金成形品を成形する種々の成形型と一緒に用いることを多年にわたって意図したものである。
本発明の別の実施例では、下方シューと流体溜めの組み合わせと下方ダイの代わりに、プレス・ベース頂部に装着した流体溜めパンと、このパン内に着座する下方ダイとを用いる。下方ダイは、液圧シリンダ組立体と下方ダイの上面との間に、流体連絡のための流路を構成する。各液圧シリンダ組立体は、一対の個別の液圧シリンダ・ユニットと、各対の液圧シリンダ・ユニット間の一対の垂直方向に積重したガス・スプリングとを包含する。対の液圧シリンダ・ユニットとガス・スプリングは、プレスの内側スライドと協働するようになっている共通のヘッド・ブロックによって一体となって垂直方向に往復動するように装着してある。
本発明の一目的は、薄板金を成形する改良装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、再構築に要するコスト、時間を最小限に抑えるように、種々の成形品を成形する際の融通性が大きくなっている薄板金成形装置を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、ほぼ自蔵式である薄板金液圧成形装置を提供することにある。
本発明のさらにまた別の目的および利点は、好ましい実施例についての以下の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の好ましい実施例による、普通の複動式プレスと一緒に作動するようになっている薄板金液圧成形装置の部分断面側面図である。
第２図は、第１図の薄板金液圧成形装置の部分断面正面図である。
第３図は、第１図の薄板金液圧成形装置の下半分の平面図であり、下方シュー16、液圧シリンダ組立体17、18および下方ダイ25も示す図である。
第４図は、第１図の装置の液圧シリンダ組立体のうちの１つの部分断面側面図である。
第５図は、第２図の装置の上下のダイ51、25の、５−５線に沿って第３図の矢印方向に見た断面図であり、上下のダイを閉じ位置で示す図である。
第６図は、第２図の装置の上下のダイ51、25の、６−６線に沿って第３図の矢印方向に見た断面図であり、上下のダイを閉じ位置で示す図である。
第７図は、短半径素材ロケータ６の１つを示す斜視図である。
第８図は、端部ロケータ68を示す、第６図の拡大断片断面図である。
第９図は、第３図の装置の側部リフタ67のうちの１つの、９−９線に沿って矢印方向に見た断片断面図である。
第10図は、第２図の装置のグリッパ・スチールおよびバックアップ・スチール75、61の拡大断片断面図である。
第11図は、第10図の拡大断片断面図であり、グリッパ・ビードの構造の或る種の特徴を示す図である。
第12図は、本発明の別の実施例による、普通の複動式プレスと一緒に作動するようになっている薄板金液圧成形装置の部分断面正面図である。
第13図は、第12図の装置の液圧シリンダ組立体のうちの１つの部分断面側面図である。
好ましい実施例の説明
本発明の原理をより良く理解して貰う目的のために、図面に示す実施例について以下に言及するが、特殊な用語は同じもの説明するのに用いている。それにもかかわらず、本発明の範囲の限定を意図しておらず、図示装置の変更、修正および図示した本発明の原理の別の応用例が当業者にとって普通に行えるということは了解されたい。
第１、２、３図を参照して、ここには、本発明の好ましい実施例による薄板金液圧成形装置10が示してある。装置10は、普通の複動式プレスと一緒に作動するようになっている。このようなプレスは、一般的には、外側スライド11（普通は、外側素材ホルダと呼ばれる）を包含し、この外側スライドは、矩形のチューブ形状を有し、垂直方向に往復動できるように装着している。同様の形状の内側スライド12が、同様に、垂直方向に往復動できるように、外側スライド12内に入れ子式に装着してある。スライド11、12は、その上方にある個別のリンク機構（図示せず）によって独立して上下に動かされる。
本実施例の装置10は、「基本ダイ」と「特殊な成形型」とを包含する。基本ダイは、ユーザの「極めて重要な機器」の一部を包含する。すなわち、基本ダイは、種々の成形品を作るのに長時間にわたって使用することを意図している装置の構成要素を包含する。一方、特殊な成形型は、成形品を実際に成形する互換性のあるアタッチメントを包含する。この特殊成形型は、基本ダイ内に装着してあり、それによって作動させられ、異なった成形品を形成しようとする毎に交換する構成要素からなる。
ここで用いる「素材」なる用語は、上下のダイ51、25の間に置かれ、本発明に従って成形しようとしている薄板金の一部を意味している。素材は、単一片の薄板金（第１、３図で80）でもよいし、順送りダイ内などの薄板金コイルの部分であってもよい。
基本ダイ
基本ダイは、標準の複動式プレスに取り付けてあり、一般的には、上方シュー15、下方シュー兼流体溜め16および液圧シリンダ組立体17、18を包含する。上方シュー15は、外側スライド11に固定してあってそれと一体に動く。上方シュー15は、液圧シリンダ組立体17、18（第２図）の間で垂直方向に往復動するに充分に狭い幅となっており、また、外側スライド11の対向した端壁（14）（第１図）に協働連結できるに充分な長さとなっている。下方シュー16は、サブプレート19上に着座しており、このサブプレートは、プレスのベースまたはボルスタに留めてある。下方シュー16は、ベッド24と、このベッド24を取り囲む多数の上方へ開口するキャビティ20とを構成している。ベッド24は、特殊成形型の下方ダイ25を頂部で受けるようになっている。キャビティ20は、すべて、キャビティ間の完全な流体連絡を行うように種々のチャンネル21および内部通路によって相互接続してある。したがって、キャビティ20は、液圧シリンダ組立体17、18のための単一の流体溜めまたは液溜め（図示せず）として作用する。キャビティ20内に保持されている流体を保守点検するために適当なドレンポート（図示せず）が設けてある。本実施例で用いられる流体は、95％水である。残りの５％は、さびや腐蝕を防ぎ、潤滑の助けとなる添加剤である。この流体は、市販されており、高水ベース流体と呼ばれている。
第１〜４図を参照して、液圧シリンダ組立体17、18は、同じであり、以下、液圧シリンダ組立体18の説明は両液圧シリンダ組立体17、18に同等に当てはまる。液圧シリンダ組立体18は、一般的に、下方ヘッド26、シリンダ27、管状ピストンロッド28および延長部29を包含する。組立体18は、サブプレート19の頂部に乗っており、下方ヘッド26の耳32を介して下方シュー16にしっかりとボルト留めしてある。フィルタ組立体30が下方ヘッド26に接続してあり、それと流体連絡している。供給／戻りホース31がフィルタ組立体30から上下左右の隣接のキャビティ20に延びている。ピストン38の下降行程のとき、加圧流体が、シリンダ27から、出口ポート33aを通り、また、下方シュー16に構成された接続用の水平通路34、垂直通路35を通ってベッド24にある開口36に送られる。下方ダイ25がベッド24の頂部に正しく位置しているとき、上方ダイ25の垂直通路57が開口36と整合し、上方ダイ25の上面62を通して加圧流体を排出させる。ポート33aには適当な流体制御弁（図示せず）が設けてあり、これはシリンダ27と通路34の間の流体の流量を制御する。シリンダ27は、供給／戻りポート33b、フィルタ組立体30および供給／戻りホース31を経てキャビティ20とも連通している。ポート33bに設けた適当な流体制御弁（図示せず）がシリンダ27とキャビティ20の間の流体の流れを制御する。
第４図を参照して、本実施例のシリンダ組立体18は、12インチ行程、5.875ガロン容量のものとして用いられるが、これらのパラメータは装置10全体のサイズ、容量に応じて変わる。管状ピストン・ロッド28は、その下端をピストン38に固着してあり、シリンダ27からキャップ37にある孔37aを貫いて上方へ延びている。キャップ37の通路37bは、一端で、孔37aと連通し、反対端で、流体ライン37cと連通している。ライン37cは出口ポート33aと連通しており、ロッド28と孔37aの間で少量の流体潤滑を行う。一対のガス・スプリング39、40が直列に配置してあってピストン38を上方位置へ片寄せている。ガス・スプリング39、40のシールは、そこから流体が逃げないように設計してあり、一般的には、高圧の外部流体の侵入を防ぐようには設計してない。したがって、ガス・スプリング39、40は、中空のピストンロッド28内に装着し、密封することによってシリンダ27内で発生した高圧流体から隔離される。ロッド28の端の内部にはブッシング41が緊密に固着してある。シリンダ27の底にはピン42が乗っており、このピン42は、ブッシング41を通して中空ピストンロッド28内へ上向きに延びている。ガス・スプリング39、40および青銅製スペーサ44が、ピン42とピストンロッド28のキャップ43の間に直列に同軸に積み重ねてあり、キャップ43はロッド28の頂部に固着してある。ロッド28内で入れ子式に摺動できるスペーサ44は、一対の対向したくぼみ45を構成しており、これらのくぼみは、ガス・スプリング39、40の端を軸線方向に整合した状態で受け入れ、保持する。ガス・スプリング39、40、スペーサ44およびピン42のサイズは、ピストン38がその上限にあるときに、やや圧縮状態に留まるように決める。ガス・スプリング39、40は、市販のガス・スプリングであり、それぞれ、６インチの行程を有する。ブッシング41とピン42の間にある適当なシール46が、ロッド28、キャップ43、ブッシング41およびピン42と一緒に、密封室を構成しており、この密封室は、ガス・スプリング39、40をシリンダ27内の高圧流体から隔離し、ピストン38、ロッド28およびブッシング41はピン42に沿って垂直方向へ入れ子となって往復動する。
延長部29は、キャップ43の頂部から上方へ延びている。延長部29は、中央通路48を通してアクセスできるねじ47によってキャップ43に取り付けてある。第１、２図に示すように、液圧シリンダ組立体17、18、特に、それらの延長部29は、内側スライド12の対応する側壁49と整合している。内側スライド12が下降すると、側壁49が延長部29と接触してそれらを押し下げ、液圧シリンダ組立体17、18を付勢する。下方ヘッド26にある弁機構を適当に切り換えると、内側スライド12の下降による液圧シリンダ組立体17、18の作動により、流体がシリンダ27から通路34、35を通して押し出され、対応する通路57を通って上方へ流れる。これについては後述する。
特殊成形型
基本ダイは本発明のホルダ兼入力変換器であるが、特殊成形型は所望の成形品を成形するための互換性アタッチメントを包含する。本実施例において、特殊成形型は、下方ラップ・ダイ25と上方ダイ51とからなる。下方ダイ25は、ベッド24の頂面に乗っており、適当なクロスキー52によって所望の水平方向整合状態でベッド上に位置決めされている。上方ダイ51は、普通の要領で上方シュー15の底に固着してあり、下方ダイ25と同様に、上方ダイ51は、いくつかの箇所で、上方シュー15に適当にクロスキー留めしてある。ダイ51、25は、こうして、外側スライド11および上方シュー15が下降し、上方ダイ51を下方ダイ25上に下降させる毎に完全に水平方向に整合するようになっている。一対のヒール・ブロック53が、上方ダイ51の各角隅のところで、ダイ51がダイ25上に閉じた際に完全な整合状態を得るように固着してある。各ヒール・ブロック53は、その下方の内向きの部分に青銅製の耐摩耗プレート54を備える。これらの耐摩耗プレートは、下方ダイ25の外側面と接触してそこに沿ってヒーリングするようになっている。
下方ダイ25の４つの角隅の各々は、くぼみ55を構成している（第１、３図）。各くぼみ55内には、止めブロック56が設置してある。各止めブロック56は上方スチール75および下方スチール61が形成しようとしている素材の金属厚さの半分にほぼ等しい量接触するのを防ぐようなサイズとなっている。したがって、上方ダイ51が下方に押されてダイ25と51の間に素材を挟んだとき、止めブロック56が上方ダイ51の対応する下向きの面と接触することはない。しかしながら、ダイ51が下降させられ、ダイ51、25の間に素材が置かれていない場合には、上方ダイ51の下向きの面が止めブロック56と接触し、ダイ51、25が接触するのを防ぎ、さらに重要なのは、グリッパ・スチール75のビード133、134、135（第10図）がバックアップ・スチール61と接触するのを防ぐのである。
下方ダイ25は、一対の垂直方向に延びる通路57を構成しており、これらの通路は、下方ダイ25がベッド24の頂部でクロスキー52を経て正しく整合したときに、開口36と整合し、連通する。第３図に示すように、下方ダイ25は、さらに、一対の長半径素材ロケータ65、対向する対の短半径素材ロケータ66、一対の対向するばね負荷式側部リフタ67およびばね負荷式端部ロケータ68を包含する。
次に第３、５、６図を参照して、長手方向中心線70に対して直角の平面内にあるバインド面62の横断面はほぼ一定である。このバインド面62の横断面（第２、５図に示す）は、ピーク隆起82のところで合致する中央に傾く平坦面64の外側に外側水平面63を包含する。バックアップ・スチール61は、対応する形状の溝72内で下方ダイ25に取り付けてあり、平面図（第３図）において、矩形に配置してある。この形状は、最終的な薄板金成形品の平面形状に一致する。スチール61は、型キャビティの下面73を囲んでいる。
上方ダイ51は、下向きのダイ合わせ面74（第２、５図）を有し、これはバインダ面62と対面する。多数のグリッパ・スチール75が対応する形状の溝76内で上方ダイ51に固着してある。グリッパ・スチール75およびバックアップ・スチール61は、垂直方向に整合しており、米国特許第4,576,030号に記載されている通りの要領で薄板金素材を挟み込むのに役立つ相互に対面した面を有する。なお、この米国特許は本書で参考資料として援用する。上方ダイ51内へ、そして、それを囲むグリッパ・スチール75内に、所望の成形品プリントを構成するくぼみまたはキャビティ78が構成してある。
装置10へ薄板金素材を装填するには、上方ダイ51とヒール・ブロック53を、下方ダイ25上方およそ２〜４フィートの上昇開放位置に置く。これにより、薄板金素材80を前方から（第１、６図で左から）下方ダイ25上へ水平方向に滑らせることができる。素材80は、長短半径の素材ロケータ65、66によって装填位置（第３、５図に仮想線で示す）へ案内され、そこに保持される。長半径素材ロケータ65は、それぞれ、細長い円形断面のロッドからなり、その上部をフライス加工して円弧状の案内面81を形成してある。ロケータ65が下方ダイ25に装着してある場合、それらの案内面は、ほぼどこでも、ピーク隆起82から直角方向に等距離のところにある。下方ダイ25の円形の内径孔83が整合し、バックアップ・スチール61の円弧状のカットアウト84が、各長半径ロケータ65の下部をぴったりと受け入れるように対応する形状のキャビティを構成している。ロケータ65は、それぞれ、ロケータ・キーパ85によって所定位置にしっかりと保持される。このキーパは、ダイ25およびロケータ65の整合したノッチ86、87内に設置されており、適当なねじ88によってダイ25に固着されている。上方ダイ51の円形内径孔91およびグリッパ・スチール75の対応する円弧状カットアウト92が一緒に上方へ延びるキャビティを構成しており、このキャビティ内へは、上方ダイ51が下方ダイ25上に閉じたときに、対応する長半径ロケータ65の上部が延びている。
第５、７図を参照して、２つの短半径ロケータ66の各々は、細長い円形断面のロッドからなり、このロッドは、各長半径ロケータ65と同様に、その下部を下方ダイ25の対応する形状の内径孔内に装着され、ロケータ・キーパ93によってそこに保持される。ロケータ66の上方部分の一部がフライス加工してあり、平坦な内向きの案内面94を形成してある。ロケータ66は、また、下方に延びる中央スロット95も構成しており、これは案内面94に対して直角にフライス加工してある。トグル・リーフまたはドロップ・リーフ96が、ロケータ66を貫いて延びるピン97によってスロット95内に枢着してある。リーフ96は、傾斜したノーズ部98と、抑え面99と、止め面101とを有する。第５図に示すように、リーフ96が錠止位置に静止しており、止め面101がスロット95の底102と接触しており、したがって、リーフ96のその位置から時計方向への回転が阻止される。リーフ96の第５図に示す位置からの反時計方向への回転は、ノーズ98の、案内面94から外方へ延びる部分に対して下向きの力を加えることによって可能である。このような力は、素材80の右縁103をノーズ98に向かって下降させ、リーフ96をピン97まわりに反時計方向へ回転させ、縁103をノーズ98を過ぎて下降させることによって加えられることになる。縁103が抑え面99およびノーズ98を通過したとき、リーフ96は、その質量中心が第５図に示すようにピン97の右に位置しているために、時計方向に回転してその錠止位置へ戻る。素材80の縁103がひとたびリーフ96の抑え面99の下方に位置したならば、縁103は上昇を阻止され、素材80は隆起82のまわりに反時計方向に回転するのを阻止される。
第３、６、８図を参照して、下方ダイ25は、その後端に、垂直方向に延びる内径孔106を構成しており、これは垂直方向に往復動する端部ロケータ68を受け入れる。端部ロケータ68は、一般的には、細長い円形断面のロッドからなり、このロッドの上部がフライス加工してあって、平坦な素材係合面110と隆起112を形成してある。内径孔106は、バックアップ・スチール61のすぐ下でかつピーク隆起82のすぐ下でダイ25内に位置する。バックアップ・スチール61にはノッチ111がフライス加工してあり、これは平坦な案内面113を構成している。ノッチ111は内径孔106と整合しており、案内面113がロケータ68の面110と摺動係合するようになっている。バックアップ・スチール61が対応する溝72内に装着してない場合、コイル・スプリング114がまず内径孔106内に落下し、次いで、ロケータ68内に落下する。バックアップ・スチール61が、次に、溝72内に固着され、ノッチ111が内径孔106と整合し、面113が面110と隣り合う。ロケータ68は、スプリング114の片寄せ力に抗して内径孔106内へ押し下げられ得る。ロケータ68は内径孔106内を上方へ移動し、面110が案内面113に沿って摺動し、最終的には、隆起112がバックアップ・スチール61の底115と係合する。これがロケータ68の上限であり、この時点で、ロケータ68の頂部116がピーク隆起82の上方ほぼ1.25インチのところに突出する。作動に際して、上方ダイ51が下方ダイ25上方に上昇すると、ロケータ68が第１図に示す突出位置に来る。上方ダイ51が下方ダイ25上に閉じると、グリッパ・スチール75がロケータ68の頂部116と接触し、ロケータ68を内径孔106内の保管位置へ下向きに押圧する。この保管位置からその完全突出位置まで、ロケータ106はほぼ1.25インチの行程S1を持つ。
第３、６、９図を参照して、下方ダイ25は、各スライド・リフタ67に対して、垂直方向に往復動するリフタ67を摺動自在に受け入れる垂直方向の内径孔119を構成する。これらの内径孔は、下方ダイ25の後部に向かってほぼ３分の２のところに位置する。リフタ67の下部120の直径は、内径孔119の直径にほぼ等しく、リフタ67の上部121の直径より大きく、環状の止め隆起122を形成している。対応するバックアップ・スチール61は、円弧状のカットアウト123を構成しており、このカットアウトは、内径孔119と垂直方向に整合しており、リフタ67の上部121の半径にほぼ等しい曲率半径を有する。スプリング124がリフタ67と内径孔119の底125の間に配置してあり、リフタ67を常時上方へ押圧している。内径孔119おほびカットアウト123は、下方ダイ25およびバックアップ・スチール61において、後述するようにスチール61、75の間に把持されたならば、素材80が第９図に示すようにリフタ67の頂部126の一部127に重なるように構成してある。側部リフタ67の行程S2は、頂部126が外側の水平方向の平坦面63と同一面に位置したときの第９図に示す保管位置と、上方ダイ51が下方ダイ25から上昇した突出位置（図示せず）の間に定められ、リフタ67は、隆起122がバックアップ・スチール61の底128と接触するまで、スプリング124によって上方に押圧される。
第10図に示すように、グリッパ・スチール75には、３つの同様の形状の平行で細長い突起またはビード133、134、135が設けてあり、これらのビードはそこから下方へ垂直に延びている。
ビード133、134、135は、若干の金属をビード間のスペースに強制あるいは圧印加工するように素材80の薄板金内に食い込み、ビード間の領域で金属の厚さを増大させるような形状となっている。これが生じたとき、スチール61、75によって加えられるほぼ全力がビード間の領域に集中し、その結果、素材80を、成形品を引張り成形している間、滑りのない状態に保持することができる。
第11図は、２つの隣り合ったビード134、135の構造をより詳しく示している。ビードの各々は、ほぼ矩形の断面であり、スチール61、75間に薄板金が挟まれているときに食い込み作用を与える一対の比較的鋭い縁面を構成する。ビードのサイズ、形状、間隔はダイのサイズおよびビードならびに薄板金素材を形成するのに用いられる材料のようなファクタに応じて幾分変わる可能性があるが、以下の寸法状の要件は重要である。びーどは、好ましくは、薄板金素材80の厚さＢの約４分の１の高さＥと、ビードの高さの約１〜２倍の幅Ｃとを有する。ビードは、その全長に沿って、距離Ｄで隔たっている。この距離Ｄは、約0.1875〜0.375インチである。また、ビードの隣り合ったビード間の高さＥは、内外のビード133、135の外側で２〜３パーセントだけ高さＡより低い。好ましい実施例では、高さＥは高さＡよりも0.002インチ低い。本発明者は、隣り合ったビード間における表面138の高さのこの差が薄板金素材を把持するビードの能力を充分に高めることを発見した。これにより、ビード間に捕らえられた材料の局部的衝撃あるいは圧縮が高まる。
図示の実施例では、薄板金部材を成形する装置10は、0.030インチ厚さの薄板金素材80から普通のスタイルの自動車ドアを引張り液圧成形するようになっている。グリッパ・スチール75およびそれらのビードは、RC60−62の硬度、0.0077インチの高さＡ、0.0075インチの高さＥ、0.010インチの幅Ｃを有するAISI D2工具鋼で作ってあり、ビードは、0.250インチの距離Ｄ隔たっている。また、各ビードの基部は約Ｅ〜E/2の半径Ｒのアールが付けてある。バックアップ・スチール61は、RC58−60の硬度を有するAISI D2工具鋼で作ってある。
第３図に示すように、バックアップ・スチール61は、型キャビティ下面73を完全に取り囲んでいる。バックアップ・スチール61のすぐ上に整合したグリッパ・スチール75は、成形品プリント・キャビティ78を完全に取り囲んでおり、この成形品プリント・キャビティの外形は136で示してある。素材80が上方ダイ51、そのグリッパ・スチール75、下方ダイ25およびそのバックアップ・スチール61との間にしっかりと挟まれると、ほぼ密封されたキャビティが素材80と下方ダイ25の型キャビティ下面73とによって構成され、このキャビティはガス61によって境される。
装置10の動作を以下に説明する。
第１図に示す開放位置において、内側スライド12は延長部29から離れた上方位置にあり、延長部29は内部ガス・スプリング39、40によって上方位置にある。また、外側スライド、シュー15および上方ダイ51のすべてが下方ダイ25から上方へ数フィートの上方位置にある（上方ダイ51は第１図に示すよりもさらに下方ダイ25の上方にある）。矩形の薄板金素材80が、下方ダイ25の頂面上に位置し、特に、ロケータ65、66の間で隆起82に乗っており、右側の縁103（第５図）がリーフ96の抑え面99の下方に位置するまで加工される。上方ダイ51が下方ダイ25から離れて位置している場合、端部ロケータ68および側部リフタ67はそれぞれのスプリングによってキャビティから上方に突出する。素材80は、その前縁139が端部ロケータ68の平坦面110と接触するまで下方ダイ25の後部に向かって位置させられる。側部ロケータ67（現在、完全に上方に突出している）は、当初の平らな素材80の底面と接触するほど高く外側の水平面63を越えて突出することはない。素材80の位置（今や、ほぼ下方ダイ25の頂面に装填されている）は、第１図に示してあり、第３、５図に仮想線で示してある。
素材80が正しく装填されると、外側スライド11が下方に動き、上方ダイ51を素材80および下方ダイ25に向かって移動させる。上方ダイ51の下面149（第２図）が最初に素材80と接触する。素材80の反対面がリーフ96の抑え面99によって上昇するのを阻止されているため、素材80は隆起82のところで下方ダイ25のまわりに巻き付けられる。外側スライド11、したがって、上方ダイ51は引き続き加工して、グリッパ・スチール75とバックアップ・スチール61が素材80の周縁を挟み込むまで、素材80の残部を下方ダイ25のまわりに巻き付ける。上方ダイ51が下方ダイ25に向かって下降させられるにつれて、ビード133、134、135が素材80に食い込み、少量の金属をビード間のスペースに変位させ、素材80をその周縁まわりにしっかりと把持する。最終的に、外側スライド11は停止し、内側スライド1212が下方へ移動し、その側壁49がシリンダ組立体17、18の延長部29と接触し、それを押し下げる。下方ヘッド26の弁がシリンダ27を通路34と連通させ、供給／戻しホース31への流路を閉ざす。作動流体は、それによって、シリンダ27から通路34、35、57を通って締め付けられた素材80と型キャビティ下面73との間の領域に流入させられる。素材80は、グリッパ・スチール70とバックアップ・スチール61の間に充分緊密に挟み込まれ、流体は素材80とバックアップ・スチール61の間から逃げるのをほぼ阻止され、加圧流体が素材80を上方ダイ51の成形品プリント・キャビティ78内へ引張り成形する。余分な流体は、供給／戻りポート33bにあるプリセット圧力逃がし弁（図示せず）を経てホース31を通ってキャビティ20内へ逃がされる。
成形品プリント・キャビティ78内へ素材80を完全に成形するのに必要な液圧は、素材の材質および厚さならびにキャビティ78の種々の部位における最小曲率半径に依存する。したがって、必要な液圧は、特殊成形型が変わる毎あるいは素材80のパラメータが変わる毎に変わることになる。したがって、下方ヘッド26の圧力逃がし弁は、異なった成形作業毎に必要に応じて調節される。
液圧成形作業の完了後、内側スライド12はシリンダ組立体17、18から離れるように上方に移動する。シリンダ組立体17、18の内部ガス・スプリング39、40が、次に、そのピストン・ロッド28を上方位置へ延ばす。下方ヘッド26の弁機構は通路34を遮断し、シリンダ27をそれらの供給／戻りホース31と液圧的に接続する。したがって、ガス・スプリング39、40によるピストン・ロッド28の上方行程は、次の液圧成形作業のために、キャビティ20からシリンダ27へ新しい流体を吸い上げる。
内側スライド12が上昇すると、外側スライド11も上昇し、上方ダイ51を成形済みの素材80および下方ダイ25から離れるように持ち上げる。側部リフタ67および端部ロケータ68は対応するスプリングによってポップアップする。側方中心線141の右（第３図）に位置する側部リフタ67は、成形済みの素材142（第５図）の後端を下方ダイ52から離れるように上方に突出する端部ロケータ68よりも高く持ち上げる。成形済みの素材142は、今や、手作業あるいは機械的な装置によって装置10の背後から取り出すことができる。
装置10は自動的に往復動する液圧装置を備えている。上方ダイ51が下方ダイ25から離れるように持ち上げられるとき、作動流体は下方ダイ25のまわり全体にあふれることになる。下方ダイ25の両側には飛沫よけ143が設けてあり、シュー16の両端にあふれた流体を流入させ、キャビティ20に戻すようになっている。上方に延びるＵ字形シールど144、145が両端で下方シュー16の頂部に装着してあり、あふれた流体をそれぞれのキャビティ20へ案内する。
装置10で異なった部品を成形したいときには、従来の装置におけるようにプレス・フレーム内のダイ構成要素全体（しばしば、100,000ポンドを超える重量の巨大な多部分要素）を交換する代わりに、本発明で交換する必要のあるものは特殊成形型（ダイ部分51、25）のみである。本発明の２つのダイ51、25は、比較的小さく、総重量も10,000ポンドである。これは従来技術以上の意味のある経済的かつ論理的な改良を示す。
本実施例は一度に単一片の薄板金80を受け取ることを意図しているが、コイル送り装置（順送り型）で薄板金を成形することも意図している。このような装置は、後部すなわち出口側に、下降行程で成形品を切断する切断装置を備えることになる。また、薄板金は、ピーク隆起82に対して直角の方向へ送られることになる。シリンダ組立体は、左端と右端（第１図に示す装置10と同様に）に設置することになる。下方シュー16の形状は、そのキャビティと共に、再循環流体作業を行えるように適当に変更されることになる。
第12図を参照して、ここには、本発明の別の実施例による薄板金液圧成形装置210が示してある。
基本ダイ
第12図に示し、これから説明する装置210の好ましい形態では、基本ダイは、同様に、標準の複動式プレスに取り付けてあるが、一般的に、上方シュー215、流体溜めパン216および液圧シリンダ組立体217、218を包含する。上方シュー215は、シリンダ組立体217、218の間で一緒に垂直方向へ往復動するように外側スライド211に固定してある。溜めパン216は、プレスのベースまたはボルスタに留められたサブプレート219上に着座している。パン216は外方へ延び、直立側壁222に移行する中央プレート224を構成しており、パン216がシリンダ組立体217、218のための流体溜めとして作用することができる。ベッド224は特殊成形型の下方ダイ225を頂部で受けるようになっている。
第13、14図を参照して、液圧シリンダ組立体217、218は、同じであり、シリンダ組立体218についての以下の説明は両組立体217、218に同等に当てはまる。シリンダ組立体218は、一般的に、２つの液圧シリンダ・ユニット226、227と、一対の直列配置のガス・スプリング239、240とを包含する。シリンダ・ユニット226、227は、それぞれ、下方ヘッド228と、シリンダ229と、ピストン・ロッド230とを包含する。両シリンダ・ユニット226、227はベッド224および下方ダイ225の頂部に取り付けてある。フィルタ組立体、流体戻しおよび弁組立体が下方ヘッド228内に適当に設けられ、それと接続していて第１〜４図のシリンダ組立体17、18について述べたと同様に作動するようになっている。
下方ダイ225は、この実施例では、水平通路334および接続用垂直通路235を構成しており、この垂直通路は下方ダイ225の上向き面236に開いている。適当な導管237が下方ヘッド228から下方ダイ225へ延びていて、水平通路234とそれぞれの対の液圧シリンダ・ユニット226、227の間を流体連絡する。
シリンダ・ユニット226、227の間には、対になって垂直方向に重なったガス・スプリング239、240が装着してある。下方スプリング239は、そのベース242のところで、ベース・ブロック241を経てベッド224に適当に固定してある。ベース・ブロック241は、ベッドに取り付けてあり、そこにスプリング239を堅固に取り付けるための固定ねじのような普通の手段を備える。下方スプリング239のピストン・ロッド243の上端および上方スプリング240のベース244は、同様に、スペーサ・ブロック245を経て一体に動けるように相互に固定してある。スペーサ・ブロック245は、ピストン・ロッド243およびベース244を固着する１つあるいはそれ以上の固定ねじのような普通の手段を備える。共通のヘッド・ブロック248がピストン・ロッド230および上方ガス・スプリング240のピストン・ロッド249の頂部に乗っており、内側スライド212の底247と協働するようになっている（第12図）。ヘッド・ブロック248およびピストン・ロッド230、249は、相互に固着してあり、ヘッド・ブロック248の通路251を通ってピストン・ロッド230、249の頂部内へ延びるねじ250のような適当な手段によって一体に動けるようになっている。本実施例では、１つだけのねじ250がピストン・ロッド249をヘッド・ブロック248へ固着しているが、各ピストン230をヘッド・ブロック248に連結するには少なくとも４つのねじ250が推奨される。
本実施例では、上方シュー215は外側スライド211の底254に接着してあり、第２図の上方シュー21515とほぼ同じであるが、上方シュー215の方が垂直方向寸法が大きくなっている点で異なっている。第１図に示すように、上方シュー15は外側スライド11の対向する壁14をまたぎ、その中央部で、外側スライド11が下方に移動するにつれて下方ダイ25から大きな上向きの抵抗力を受ける。上方シュー215の垂直方向の寸法を大きくすることによって、その強度および曲げ抵抗が高まり、より大きな力を外側スライド211を介して受け取ることができ、それによって、より大きく、より複雑な成形品を装置210で成形することができる。
特殊成形型
上方ダイ252は、第１、２図の上方ダイ51と変わらず、上方シュー215の底に取り付けられている。下方ダイ225は、ベッド224の頂部に直接取り付けてあり、適当なクロスキー253によって所望の水平方向整合状態で設置してある。上述したように、下方ダイ225は、導管237と共に、液圧シリンダ組立体217、218の下方ヘッド228と下方ダイ225の上向き面との間の流体連絡を行う水平方向、垂直方向の通路234、235を構成する。
作動にあたって、装置210は、第１、２図の装置10とほぼ同じに作動し、外側スライドが下方に移動して上方ダイ252と下方ダイ225の間で素材（図示せず）を締め付ける。外側スライド211が停止すると、内側スライド1221が下方に動き、ヘッド・ブロック248およびピストン・ロッド230、249を下方に押し、それによって、作動流体をしりんだ229から下方ヘッド228の弁装置、導管237、通路234、235を通して締め付けられた素材と型キャビティ（図示しないが、上方ダイ252の下面255に構成されている）の間の領域に流入させる。内側スライド212の上行行程で、ガス・スプリング239、240はヘッド・ブロック248を上方へ押し、ピストン・ロッド230を持ち上げ、液圧シリンダ・ユニット226、227をリセットする。上下のダイ252、225の間から解放されたかあるいは逃げた流体は流体溜めパン216内に落ち、必要に応じて適当な弁付きポート（図示せず）を通して下方ヘッド228内へ吸引される。
第１、２図に示す実施例と同様に、第12図の装置210は、上下のダイ252、225を交換し、プレス全体に主要な構造上の改造をなすことなく、広範囲にわたる種々の成形品を簡単に成形するのに用いることができる。
本発明を図面に関連して詳しく説明してきたが、これはほんの例示であり、制限条件ではなく、好ましい実施例を示したまでであり、本発明の範囲内に入るすべての変更、修正が保護されるべきであることは了解されたい。
【図２】
0003578760.tif 000002
【図７】
0003578760.tif 000003
【図１】
0003578760.tif 000004
【図３】
0003578760.tif 000005
【図４】
0003578760.tif 000006
【図８】
0003578760.tif 000007
【図５】
0003578760.tif 000008
【図６】
0003578760.tif 000009
【図９】
0003578760.tif 000010
【図１０】
0003578760.tif 000011
【図１１】
0003578760.tif 000012
【図１２】
0003578760.tif 000013
【図１３】
0003578760.tif 000014