(57)【要約】【課題】  従来に比べ生産能率を向上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を相対的に液槽内２ａに押し込むことで金属板１を成形する液圧成形装置において、液槽２に中空体５を付設し、あるいはさらに、中空体５には、中空体５の内部への液体の導入手段としてのリリーフ弁７を備える。成形中は中空体５の内部に液槽内２ａの液体を導入することで液槽内２ａの液圧が過度に上昇しないように調整される。成形完了後には中空体５の内部に導入した液体が液槽内２ａに戻されることで、次の成形のために液槽２に液体を再度充満するのに要する時間を短縮し、生産能率を向上する。【選択図】  図５
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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、
前記液槽に中空体を付設し、前記液槽内の液体を前記中空体の内部に逃がすことで前記液槽内の液圧を調整す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、
前記液槽に付設された中空体と、前記中空体の内部への液体の導入手段と、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】
前記導入手段は、前記液槽内の液圧がクラッキング圧以上になったときに、前記液槽内の液体を前記中空体の内部に導入するリリーフ弁である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。
【請求項４】
前記中空体の内部から外気に連通する空気通路を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の金属板の液圧成形装置。
【請求項５】
前記中空体を昇降させる昇降装置を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の金属板の液圧成形装置。
【請求項６】
前記中空体の内部を上下に区画し、前記中空体の内部に導入した液体に伴って昇降する区画部材を備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項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】
上記液圧成形方法では、例えば図９に示すように、液槽内２００ａに液体を充満させて、その液面が液槽２００上端に載置した金属板１００に接するような状態としてから、液槽内２００ａに凸型３を押し込み、成形を開始する。液槽２００には、液圧がある一定以上になったときに液槽内２００ａの液体を逃がすリリーフ弁７００が設けられ、成形時には、凸型３の押し込みに従って液圧が上昇すると、液体が液槽２００の外部に逃げるようになっている。これにより、液圧が過度に上昇しないように調整が可能となるのであるが、成形が完了する度に、例えば図１０に示すように液槽内２００ａの液体は大きく減少してしまう。従って、次の成形を開始する際には、再び液槽２００に液体を大量に供給しなければならず、この液槽２００に液体を再度充満するのに要する時間が生産能率を低下させていた。
【０００４】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであり、従来に比べ生産能率を向上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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、前記液槽に中空体を付設し、前記液槽内の液体を前記中空体の内部に逃がすことで前記液槽内の液圧を調整することを特徴とする。
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、前記液槽に付設された中空体と、前記中空体の内部への液体の導入手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
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、前記導入手段は、前記液槽内の液圧がクラッキング圧以上になったときに、前記液槽内の液体を前記中空体の内部に導入するリリーフ弁であることを特徴とする。
本発明の請求項４による金属板の液圧成形装置は、請求項２又は３において、前記中空体の内部から外気に連通する空気通路を設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項５による金属板の液圧成形装置は、請求項２〜４のいずれか一項において、前記中空体を昇降させる昇降装置を備えることを特徴とする。
本発明の請求項６による金属板の液圧成形装置は、請求項２〜５のいずれか一項において、前記中空体の内部を上下に区画し、前記中空体の内部に導入した液体に伴って昇降する区画部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の金属板の液圧成形方法及び金属板の液圧成形装置によれば、生産能率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。なお、以下の説明中、液圧成形のことを、簡単のため、単に成形と称している箇所がある。
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、凸型３で金属板１を液槽内２ａに押し込むようにすることで、つまり、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。なお、符号４はシワ押さえであり、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部材２ｂに押しつける。また、符号９はポンプであり、ポンプ９は、液体を液槽２に供給する。液体としては、例えば、防錆剤を混入した水を用いる。
【００１０】
本実施形態において、液圧成形装置は、中空体５を備えている。
中空体５は、液槽内２ａに配置され、その液槽内２ａで上下に昇降可能で、しかも昇降スペース内におさまる大きさの箱体で構成される。また、その中空体５は、ステンレス鋼などの材質で形成され、例えば約１×１０7〜２×１０7Ｐａの液圧下でも実質的に変形しない高強度なものとなっている。
【００１１】
中空体５の下部には、中空体５の内部と液槽内２ａとを連通する通水管が設けられ、この通水管に第一のリリーフ弁（導入手段）５２が設置されている。第一のリリーフ弁５２には、ある一定のクラッキング圧が設定され、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、液槽内２ａの液体を中空体５の内部に導入することで、液圧が過度に上昇しないよう調整が可能となる。
【００１２】
なお、液槽２には、第二のリリーフ弁７が設置され、そのクラッキング圧は第一のリリーフ弁５２のクラッキング圧よりも大きな値が設定されている。このため、液槽内２ａの液体は、中空体５の内部に優先的に導入され、液槽内２ａの液圧がさらに上昇して第二のリリーフ弁７のクラッキング圧以上になったときに、液槽内２ａの内部の液体が液槽２の外部へ逃がされるしくみとなっている。
【００１３】
また、中空体５の下部には、中空体５の内部と液槽内２ａとを連通する複数の排水孔５４ｂが設けられ、これらの排水孔５４ｂをそれぞれ開閉するように複数のシャッター５４ａが設けられている。図２は、排水孔を通る仮想断面で切断したシャッター５４ａの断面図であり、シャッター５４ａは案内溝５４ｃに沿って紙面に垂直な方向に水平移動することで排水孔５４ｂを開閉する。また、シャッター５４ａは、図示しないアクチュエータによって駆動され、そのアクチュエータは、凸型３の成形動作を指令する図示しないコントローラによって凸型３の動作と同期をとるように遠隔操作され、凸型３の下降前にシャッター５４ａを閉じ、凸型３の上昇後にシャッター５４ａを開ける。
【００１４】
中空体５の内部には、仕切り板（区画部材）５１が水平に配される。その仕切り板５１は、中空体５の内部を上下に区画する形状であり、中空体５の内壁面に形成された案内溝（不図示）に案内されて上下に昇降可能になっている。また、仕切り板５１は、前記液体の比重よりも小さな比重の材質で形成されている。
中空体５の上部には、通気管（空気通路）５３が取り付けられている。その通気管５３は、中空体５の壁の上部を貫通して一端が中空体５の内部に通じ、液槽２のダイフェイス部材２ｂに向かって延びて、ダイフェイス部材２ｂを貫通し、他端が外気に通じている。また、通気管５３は、中空体５の昇降に追従するため可撓性を有している。通気管５３としては、例えば液圧を受けても導通性を維持可能であり、また可撓性を有するワイヤ入りのホース等を用いることができる。
【００１５】
中空体５の下部からは液槽２の下方まで支持棒５５が延び、この支持棒５５を介して中空体５は液槽２の下方にある昇降装置５６に接続される。昇降装置５６は、上下方向に伸縮するバネ５６ａを備え、液槽２の下方に設置されたものであり、中空体５の下降に伴いバネ５６ａがたわみ、この弾性力で中空体５を上方に付勢する。
次に、前記構成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。
【００１６】
まず、液槽２の液面の上方まで上昇し、内部が空となった中空体５の上に金属板１を載置し、載置した金属板１の上から凸型３を下降させる。中空体５は、その凸型３の下降前にシャッター５４ａが閉じられ、下降する凸型３に押されて下降する（図１参照）。
中空体５を、金属板１が水平となる成形開始位置まで下降させた後、一旦、中空体５の下降を停止させ、液槽２の上端まで降ろされた金属板１の外周をシワ押さえ４で押さえつけた状態とする。それと前後して、ポンプ９を稼動して液槽２に液体を充満させ、金属板１と液面の間に空気が入らないような状態とする。この時、空気が入った状態であると液圧の上昇が鈍くなる。その状態で、凸型３を金属板１に向かって下降させ、金属板１の成形を開始する（図３参照）。
【００１７】
凸型３を下降させて液槽内２ａに押し込むにつれて、液槽内２ａの液体が圧縮されるが、金属板１の外周はシワ押さえ４によって押さえられているため、液体は外部へ漏れ出すことなく液槽内２ａの液圧が上昇する（図４参照）。また、凸型３に押されて、液槽内２ａで中空体５も下降するが、この段階では、まだ内部には液体が導入されることなく空のままである。
【００１８】
凸型３の下降が進み、液圧が第一のリリーフ弁５２のクラッキング圧になると、中空体５の内部に液体が導入されはじめる。このため、液槽内２ａの液圧が過度に上昇しないように調整され、液槽内２ａの液圧はクラッキング圧と同等に維持される。また、液体が導入されはじめたことに伴い、中空体５の内部の空気が通気管５３を通って外部に排出される。さらに、導入された液体の液面の上昇に伴って仕切り板５１も上昇するが、仕切り板５１の存在により、導入された液体が通気管５３に入り込むのを防止できる（図５参照）。
【００１９】
さらに、凸型３の下降が進み、液圧が第二のリリーフ弁７のクラッキング圧になると、液槽内２ａの液体がこの第二のリリーフ弁７からも逃がされはじめる。これにより、中空体５の内部に入れない液体が液槽２の外部へ逃がされる。凸型３が未成形部分を全て成形完了する位置まで下降したところで成形が完了する（図６参照）。
成形が完了すると、凸型３が成形開始前の液槽２の液面の上方まで上昇する。その凸型３の上昇に伴い、昇降装置５６により付勢されている中空体５も上昇する。上昇後には中空体５のシャッター５４ａが開き、中空体５の内部に導入された液体が排水孔５４ｂを通じて液槽内２ａに向け排出される（図７参照）。
【００２０】
以上のように、成形中に液槽内２ａに配置された中空体５の内部に液体を導入することで、液槽内２ａの液圧が過度に上昇しないように調整され、成形に適切な液圧に維持できる。
また、成形完了後に中空体５の内部に導入された液体が、排水孔５４ｂを通って液槽内２ａに向け排出され、実質的に全て戻されることにより、次の成形にすぐ用いることができる。このため、次に成形を開始するときは、第二のリリーフ弁７から液槽２の外部へ逃がされた液体の分のみをポンプ９で供給すればよいので、中空体５を設けずに液槽２の外部に逃がされた液体を全て液槽内２ａに戻す従来の場合に比べ、液槽２に液体を再度充満するのに要する時間が短縮され、従来に比べ、生産能率が向上する。
【００２１】
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、前記実施形態において仕切り板５１は必須の構成要素ではなく、あった方が良いという構成要素である。仕切り板５１を用いれば、中空体５の内部に導入された液体が通気管５３から漏れ出るのを防ぐことができるので、次の成形時に供給する液体の量がその分増えてしまうことがなくなり、生産能率がその分低下しなくて済む。また、仕切り板５１でなく、通気管５３を中空体５の上方に接続したりする等、通気管５３を極力液体が入り込まないように工夫した構造としてもよい。
【００２２】
そして、第二のリリーフ弁７もまた、必須の構成要素ではなく、液槽内２ａの液圧が過度に上昇したり、第一のリリーフ弁５２が故障したりした場合に、液圧成形装置の一部が破損したりする最悪の事態を回避するために設けてある一面もある。
さらに、通気管５３も必須の構成要素ではなく、あった方が良いという構成要素である。通気管５３を設ければ、中空体５の内部の空気が圧縮されることがないので、中空体５の内部への液体の導入がスムーズに行われる。
【００２３】
あるいは、シャッター５４ａは前記実施形態で述べた構成のものに限定されず、例えば中空体５の上昇時に導入された液体の重みによって開き、中空体５の下降時に液体から受ける浮力によって閉じる回動式の扉等であってもよい。そして、中空体５の上部にも凸型３の動作に同期して開閉するシャッターを設け、液体の排出と共に中空体５の内部への空気の導入が行われるようにするなどしてもよい。
【００２４】
あるいはさらに、中空体５は前記のように凸型３の昇降に伴って昇降するのにバネのかわりに例えば油圧や電動機を昇降装置として使ってもよく、また、必ずしも凸型３の昇降に伴って昇降しなくても、成形時には液槽内２ａに固定され、成形完了後に液面よりも上方へ押し上げられて、液体を排出するものであってもよい。
最後に、排水孔５４ｂやリリーフ弁５２，７すら必須の構成要素としない他の実施態様の液圧成形装置について説明しておく。図８に示すように、中空体５として液槽２の側部など液槽２に接続するようにブラダ型アキュムレータ５７を配置すれば、液槽内２ａの液圧が高まれば液体室５８に、導入手段としての導入孔５２ａを通じて液体が流入し、ブラダ５９によって仕切られる反対側の気体室６０内の気体圧力と液圧がつり合うところで流入が停止し、液槽内２ａの液圧が低下すれば、液体室５８から液槽内２ａに向けて液体が排出される、という具合に調整される。このような実施態様によれば、もちろん通気管５３のような空気通路も、あるいは中空体５を昇降させる昇降装置も必要なくなる。
【実施例１】
【００２５】
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１７０ｍｍ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。
【００２６】
その結果、実施例では１００枚を１００分で成形することができたが、比較例では１００枚を成形するのに１４０分を要した。このことからも、本発明の液圧成形方法によれば生産能率が向上できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る液圧成形方法において成形前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装置の一部を拡大して説明する図である。
【図３】本実施形態に係る液圧成形方法において成形開始時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途中の様子を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る液圧成形方法において成形完了時の様子を説明する図である。
【図７】本実施形態に係る液圧成形方法において成形完了後の様子を説明する図である。
【図８】他の実施形態に係る液圧成形装置を説明する図である。
【図９】従来の液圧成形方法において成形前の様子を説明する図である。
【図１０】従来の液圧成形方法において成形完了後の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，１００    金属板
２，２００    液槽
２ａ，２００ａ       液槽内
２ｂ          ダイフェイス部材
３            凸型
４            シワ押さえ
５            中空体
７，７００    第二のリリーフ弁
９，９００    ポンプ
５１          仕切り板
５２          第一のリリーフ弁
５２ａ        導入孔
５３          通気管
５４ａ        シャッター
５４ｂ        排水孔
５４ｃ        案内溝
５５          支持棒
５６          昇降装置
５６ａ        バネ
５７          ブラダ型アキュムレータ
５８          液体室
５９          ブラダ
６０          気体室
【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】
2006015347.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006015347.tif 000011
【図１０】
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