(57)【要約】【課題】  金属板の局部的な破断を抑制することができると共に、金属板の成形性を向上させることができる金属板の液圧成形方法及び金属板の液圧成形装置を提供する。【解決手段】  液体を充満した液槽２と、凸型３との間に金属板１を挟み、凸型３を液槽内２ａに押し込むことで金属板１を成形する液圧成形方法において、成形前に、液槽内２ａに挿入棒５１を差し込んでおき、成形中に、液槽内２ａから挿入棒５１を引き抜く方向に移動させることで液圧を低下させ、その後再び液圧を上昇させる。液圧の低下により、金属板１の局部的な拘束を解くことができ、その後に、再び液圧を上昇させることで、拘束されていた部分を延ばして、金属板１の延びを均一化することができるので、金属板１の局部的な破断を抑制することができると共に、金属板１の成形性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を充満した液槽と、凸型との間に金属板を挟み、前記凸型を相対的に前記液槽内に押し込むことで前記金属板を成形する金属板の液圧成形方法において、
成形中に、液圧を低下させ、その後再び液圧を上昇させることを特徴とする金属板の液圧成形方法。
【請求項２】
液体を充満した液槽と、凸型との間に金属板を挟み、前記凸型を相対的に前記液槽内に押し込むことで前記金属板を成形する金属板の液圧成形装置において、
前記液槽内に抜き差し可能に配置された挿入物を備えることを特徴とする金属板の液圧成形装置。
【請求項３】
ある一定の液圧以上になったときに前記液槽内にあらかじめ差し込まれた前記挿入物を引き抜く方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の金属板の液圧成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の液圧成形方法及び金属板の液圧成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板を成形する方法として、液体を充満した液槽と、凸型との間に金属板を挟み、凸型を相対的に液槽内に押し込むことで生じる液圧を利用して金属板を成形する液圧成形方法が用いられることがある（特許文献１参照）。
上記液圧成形方法は、液圧により金属板の被成形部分全面にわたって均一な圧力を付与することができるため、軟鋼などに比べ、比較的延性の低い引っ張り強さ４００ＭＰａ以上の高強度鋼板やステンレス鋼板を深絞り成形する際にも有効である。
【特許文献１】特開平８−１６８８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記液圧成形方法を用いた場合にも、局部的な破断を生じることがあった。例えば、図７に示すように、凸型３００の押し込みの途中で、凸型３００の肩部３１０や窪み状の逆張り出し部３２０の肩部に金属板１００が局部的に張り付いて、金属板１００の一部が拘束されることがある。この場合、拘束された部分はそれ以上延びないので、拘束された部分に隣接する部分が極端に延ばされ、破断に至ることがある。
【０００４】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、金属板の破断を抑制し、成形性に優れた金属板の液圧成形方法及び金属板の液圧成形装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１による金属板の液圧成形方法は、液体を充満した液槽と、凸型との間に金属板を挟み、前記凸型を相対的に前記液槽内に押し込むことで前記金属板を成形する金属板の液圧成形方法において、成形中に、液圧を低下させ、その後再び液圧を上昇させることを特徴とする。
液体成形（以下、簡単のため単に成形とも称する箇所がある）の途中で、一つの手段として、差し込んでおいた挿入物を引き抜く方向に移動させ、一時的に液圧を低下させることで、金属板の局部的な拘束を解くことができ、その後に、再び液圧を上昇させることで、拘束されていた部分を延ばして、液体成形における金属板の延びを均一化することができるので、金属板の局部的な破断を抑制することができると共に、金属板の成形性が向上する。
【０００６】
本発明の請求項２による金属板の液圧成形装置は、液体を充満した液槽と、凸型との間に金属板を挟み、前記凸型を相対的に前記液槽内に押し込むことで前記金属板を成形する金属板の液圧成形装置において、前記液槽内に抜き差し可能に配置された挿入物を備えることを特徴とする。
本発明の請求項３による金属板の液圧成形装置は、請求項２において、ある一定の液圧以上になったときに前記液槽内にあらかじめ差し込まれた前記挿入物を引き抜く方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液圧成形における金属板の延びを均一化することができるので、金属板の局部的な破断を抑制することができると共に、金属板の成形性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、図１に従って本実施形態の液圧成形装置の構成について説明する。
液圧成形装置は、液体を充満した液槽２と、液槽２に向かって昇降可能に設置された凸型３との間に金属板１を挟み、金属板１を液槽内２ａに押し込むように凸型３を液槽内２ａに相対的に押し込むことで、液圧によって金属板１の被成形部分全面にわたって均一な圧力を付与しつつ金属板１を凸型３の形状にならわせるよう成形するものである。符号４は、シワ押さえである。シワ押さえ４は、金属板１の外周を液槽２上部のダイフェイス２ｂに押しつける。
【０００９】
前記液槽２には、液体を液槽２に供給するポンプ９と、リリーフ弁７と、複数の挿入棒５１と、が備えられている。液体には、例えば、防錆剤を混入した水が用いられる。
リリーフ弁７は、成形完了時の最高の液圧がクラッキング圧となるよう可及的に調整し、凸型３の押し込みによって液圧が上昇しクラッキング圧以上になったときに、液槽２に収容された液体を逃がすことで、成形完了時の液圧が過度に上昇するのを抑制する。また、リリーフ弁７には、液圧がクラッキング圧以上になったことを検知する検知装置８を付設している。検知装置８としては、例えばリリーフ弁７から流れ出す液体の流量を検知する流量計や、リリーフ弁７よりも液槽２側の液体の圧力を測定する圧力計などを用いることができる。
【００１０】
挿入棒５１は、挿入用アクチュエータ５２（移動手段）によって液槽内２ａに差し込まれる方向及び液槽内２ａから引き抜かれる方向に移動可能に配置されている。すなわち、簡単に言うと、抜き差し可能に配置されている。挿入用アクチュエータ５２は、コントローラ６からの指令に基づいて挿入棒５１を移動させるものであり、例えば油圧シリンダなどが用いられる。
【００１１】
コントローラ６は、検知装置８から入力される信号に基づいて、液圧がクラッキング圧以上になったと判定すると、液槽内２ａに差し込まれた挿入棒５１を後退させるように挿入用アクチュエータ５２に対し指令する。
次に、上記実施形態の液圧成形装置を用いた金属板１の液圧成形方法について説明する。
【００１２】
まず、成形前（成形を開始する前）に、挿入棒５１の少なくとも一部を液槽内２ａに差し込んでおく。その状態で、ポンプ９を稼動して液槽内２ａに液体を充満させる。それと前後して、液槽２の上端に金属板１を載置し、当該金属板１の外周をシワ押さえ４でダイフェイス２ｂに押しつけた状態とする。その状態で、凸型３を金属板１に向かって、すなわち相対的に液槽内２ａに押し込み（図１中では下降させる方向）、金属板１の成形を開始する（図１参照）。
【００１３】
凸型３を下降させて液槽内２ａに押し込むにつれて、液圧が次第に強まって金属板１を凸型３に沿わせるように働き、金属板１は凸型３の形状に次第にならうように成形される（図２参照）。金属板１が凸型３の形状に次第にならうように成形される段階のことを、成形当初と呼ぶことにすると、この成形当初は、凸型３の下降に従って液槽内２ａの液体が圧縮され液圧が上昇する。凸型３の下降が進み、液圧が設定したある一定の液圧、例えばクラッキング圧以上になると、リリーフ弁７から液体が徐々に流れ出すことで液圧が一定に保たれ、この時点で、金属板１の１次成形が完了する（図３参照）。
【００１４】
液圧がクラッキング圧になったことを検知すると、コントローラ６は、挿入棒５１を液槽内２ａから後退させるよう挿入用アクチュエータ５２に対し指令する（図４参照）。これにより液体の量はそのままで液槽内２ａの容積が増加するため、液圧が低下し、肩部３１や逆張り出し部の肩部３２等で発生していた金属板１の局部的な拘束が一時的に解かれる。
【００１５】
その後、凸型３をさらに押し込むことで、再び液圧が上昇し、金属板１が２次成形される。この２次成形により、従来なら拘束された部分に隣接する部分が極端に延ばされることで生じていた延びの不均一が解消し、金属板１の延びを均一化することができるので、金属板１の局部的な破断を抑制することができると共に、金属板１の成形性が向上する。
凸型３が未成形部分がなくなるまで金属板１が成形される位置まで下降すると、液圧も１次成形完了時と同等まで回復し、成形が完了する（図５参照）。
【００１６】
成形開始から成形完了までの凸型３の変位及び金属板１に加わる液圧の時間変化の様子を、模式的に図６に示す。
このように、成形の途中で挿入棒５１を液槽内２ａから引き抜く方向に移動させ、液圧を一時的に低下させることで、凸型３の肩部３１や逆張り出し部の肩部３２で発生していた金属板１の拘束を解くことにより、金属板１の延びを均一化することができるので、金属板１の局部的な破断を抑制することができると共に、金属板１の成形性が向上する。
【００１７】
以上の通りであるが、上記した実施形態は一例にすぎず、本発明の実施形態はこれに限るものではない。すなわち、各種の変更を加えることができる。例えば、挿入棒５１を後退させた後、再び液槽内２ａに差し込むことにより、液圧を上昇させても良い。こうするとしたら、凸型３の下降はその間停止していてもよいし、継続していてもよい。あるいは、別な方法として、ポンプ９の吐出圧を上昇させるようにしても良い。これらのうちいずれかのようにすれば、液圧を低下させた後に、液圧を元のレベルまで上昇させることができる。また、挿入棒５１は、複数の挿入棒５１について同時に引き抜く方向に移動させてもよいし、１つずつ移動させてもよい。
【００１８】
なお、挿入棒５１は必ずしも棒状でなくとも、例えば球状その他の形状であってもよく、この意味から挿入物であればよい。
また、液圧を低下させるタイミングは、液圧がクラッキング圧以上になった時に限られず、例えば、凸型３の液槽内２ａへの押し込み量や凸型３が受ける荷重がある一定の値以上になった時としてもよいし、成形開始から測定した時間がある一定の値になった時とするなどしてもよい。それらの場合は、検知装置８は必ずしも必要ではない。また、この液圧を低下させるタイミングは、例えば成形する金属板１の素材や成形の形状によって異なるものとしてもよい。
【００１９】
さらに、挿入棒５１は、液槽内２ａから完全に引き抜いても、一部だけ引き抜いてもよく、引き抜く方向に移動させる、とはそういう意味である。ここで、全く話は変わるが、本発明は上記の実施形態のように挿入物を抜き差しするものでなくても、成形中に液圧を低下させ、その後再び液圧を上昇させることができるしくみのものであれば、例えば液圧制御用のポンプを備え、そのポンプによって、成型中の液圧を低下させたりするものなど、いかなるものであっても実現できる。
【００２０】
最後に、上記実施形態では、凸型３を液槽内２ａに向け下降する方向に押し込む場合を例に説明したが、液槽２が凸型３に向け上昇する方向に移動することで凸型３が液槽内２ａに押し込まれるようにするなどしてもよく、とにかく相対的に凸型３を液槽内２ａに押し込むようになっていれば、いかなる形態のものであってもよい。
【実施例１】
【００２１】
引っ張り強さ４４０ＭＰａの鋼板（幅１６００ｍｍ×長さ８００ｍｍ×厚さ０．８ｍｍ）を液圧成形により、最大絞り深さ１９０ｍｍの燃料タンク用部材とした。
本発明の実施例では前記実施形態の液圧成形方法を用い、比較例では成形中に一時的な液圧低下を伴わない従来の液圧成形方法を用い、実施例及び比較例について１００枚の鋼板の成形を試みた。
【００２２】
その結果、実施例では１００枚全て破断することなく成形することができたが、比較例では１００枚全てに破断が生じ目的の形状に成形することができなかった。このことからも、本発明の液圧成形方法は鋼板の破断を抑制できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る液圧成形方法において成形開始の様子を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る液圧成形方法において成形途中の様子を説明する図である。
【図３】本実施形態に係る液圧成形方法において成形途中の様子を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る液圧成形方法において成形途中の様子を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る液圧成形方法において成形完了の様子を説明する図である。
【図６】成形開始から成形完了までの凸型の変位及び金属板に加わる液圧のタイムチャートである。
【図７】従来の液圧成形方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２４】
１，１００    金属板
２，２００    液槽
２ａ、２００ａ         液槽内
２ｂ          ダイフェイス
３，３００    凸型
３１，３１０  肩部
３２，３２０  逆張り出し部の肩部
４，４００    シワ押さえ
５１          挿入棒
５２          挿入用アクチュエータ（移動手段）
６            コントローラ
７，７００    リリーフ弁
８            検知装置
９，９００    ポンプ
【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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