(57)【要約】【課題】本発明は三次元成形品の製造方法と製造装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、アルミニウム樹脂複合積層板からなり、三次元成形品の目的のコーナーＲより大きなコーナーＲを有する一次成形品を加工して三次元成形品を製造する装置であり、先端丸頭状のパンチを有するダイセットと、基台と、該基台上にパンチに対向して設置された拘束治具と、押圧板を備え、拘束治具が、一次成形品の天壁あるいは底壁を外側に出して一次成形品の側壁を緊密に挿入可能な凹部を有する枠型の拘束治具本体と、凹部に挿入された一次成形品の内側に緊密に挿入され、一次成形品の天壁あるいは底壁と一定の距離をあけて配置される板状のスペーサーとを具備し、押圧板が凹部の開口部に挿入自在な大きさであり、スペーサーのパンチ側の面が一次成形品の天壁あるいは底壁と側壁の変形を受ける成形面とされたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂からなる芯材の両面にアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる面材を積層したアルミニウム樹脂複合積層板からなり、天壁あるいは底壁と側壁を有し、前記天壁あるいは底壁と側壁との接続部分および前記側壁どうしの接続部分にコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置であって、
前記アルミニウム樹脂積層板からなり、天壁あるいは底壁と側壁を有し、前記三次元成形品の目的のコーナーＲより大きなコーナーＲを有する一次成形品を加工して前記コーナーＲを小さく加工して前記三次元成形品を製造する装置であり、
先端丸頭状のパンチを有するダイセットと、該ダイセットに対向して設けられた基台と、該基台上に前記パンチに対向して設置された拘束治具と、前記拘束治具と前記ダイセットの間に設けられた押圧板を備え、
前記拘束治具が、前記一次成形品の天壁あるいは底壁を外側に出して前記一次成形品の側壁を緊密に挿入可能な凹部を有する枠型の拘束治具本体と、前記凹部の内底部側に設けられ、前記凹部に挿入された前記一次成形品の内側に緊密に挿入され、前記一次成形品の天壁あるいは底壁と一定の距離をあけて配置される板状のスペーサーとを具備し、
前記押圧板が前記凹部の開口部に挿入自在な大きさであり、
前記スペーサーの前記パンチ側の面が前記一次成形品の天壁あるいは底壁と側壁の変形を受ける成形面とされたことを特徴とするコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置。
【請求項２】
前記押圧板の厚さ方向のたわみ量が、目標とするコーナーＲ寸法の１／２以上であって前記一定の距離よりも小さなたわみ量であり、前記一次成形品の天壁あるいは底壁の短辺側の寸法に対し、７０〜９０％の直径の先端丸頭状のパンチが設けられたことを特徴とする請求項１に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置。
【請求項３】
前記拘束治具本体の凹部の周囲壁の高さが前記一次成形品の側壁の内面高さを超え、前記内面高さに前記天壁あるいは底壁の厚さの１／２以下の寸法を加えた高さに設定され、前記一定距離が前記一次成形品の天壁あるいは底壁の板厚の１／３以上、板厚未満に設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置。
【請求項４】
前記拘束治具本体が外枠と該外枠の内側に移動自在に設けられて前記凹部の大きさを調整可能とする内枠を有したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置。
【請求項５】
前記拘束治具に、前記スペーサーの替わりにコーナー加工ユニットが設けられ、
前記コーナー加工ユニットが、前記凹部内に挿入される矩形板状の案内ブロックと、この案内ブロックのコーナー部分に設けられた案内溝に沿って案内ブロックの角部から外側向きにスライド移動自在に設けられ、上面側に受圧面を有した加工駒と、前記加工駒の上方に設けられ、前記受圧面を押圧して前記加工駒を前記案内溝に沿ってスライド移動させる押圧片を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置。
【請求項６】
前記案内溝の底面に前記案内ブロックの外側に向かうにつれて浅くなる傾斜面が形成され、前記加工駒の底面に前記案内溝の底面に摺接する傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置。
【請求項７】
発泡樹脂からなる芯材の両面にアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる面材を積層したアルミニウム樹脂複合積層板からなり、天壁あるいは底壁とこれらのいずれかに連続された側壁を有し、前記天壁あるいは底壁と側壁との接続部分および前記側壁どうしの接続部分にコーナーＲを有する三次元成形品の製造方法であって、
前記アルミニウム樹脂積層板からなり、天壁あるいは底壁とこれらのいずれかに連続された側壁を有し、絞り加工により形成されて前記三次元成形品が有する目的の値より大きなコーナーＲを有する一次成形品を用い、
前記天壁あるいは底壁を若干外側に出して前記一次成形品を隙間無く挿入可能な凹部を有する枠型の拘束治具本体と、前記凹部の内底部側に形成され、前記凹部に挿入された前記一次成形品の内側に隙間無く挿入される板状のスペーサーとを具備した拘束治具を用い、
前記拘束治具の凹部に前記一次成形品を挿入して前記天壁あるいは底壁を前記スペーサーの表面から一定距離離した状態に拘束し、前記天壁あるいは底壁の外側から平板状の押圧板によって前記天壁または底壁と前記側壁の基端側を前記スペーサーの表面側に押圧することにより前記一次成形品のコーナー部を変形させてコーナーＲを小さく成形することを特徴とするコーナーＲを有する三次元成形品の製造方法。
【請求項８】
目標とするコーナーＲ寸法の１／２以上であって前記一定距離よりも小さな厚さ方向たわみ量の押圧板を用い、前記一次成形品の短辺側の寸法に対し、７０〜９０％の直径の先端丸頭状のパンチにより前記押圧板の中央を押圧して前記一次成形品の天壁あるいは底壁と前記側壁の基端側を前記スペーサー側に押圧することを特徴とする請求項７に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造方法。
【請求項９】
前記拘束治具本体の凹部の周囲壁の高さが前記一次成形品の側壁の内面高さを超え、前記内面高さに前記天壁あるいは底壁の厚さの１／２以下の寸法を加えた高さに設定され、前記一定距離が前記一次成形品の天壁あるいは底壁の板厚の１／３以上、板厚未満に設定されたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記拘束治具の凹部に対し前記スペーサーを着脱自在に構成しておき、前記一次成形品の四方を変形させてコーナーＲを小さく成形した後、前記スペーサーを前記拘束治具から取り外し、前記拘束治具の凹部の底部側に前記成形品の天壁あるいは底壁を収容し、前記凹部の内面に沿って前記成形品の側壁を配置した後、前記成形品のコーナー部分を内側から外側向きに押圧部を有する加工駒で成形しコーナーＲを小さく成形することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載のコーナーＲを有する三次元成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム樹脂複合積層板からなり、コーナーＲを有する三次元成形品の製造装置と製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属板の絞り加工装置として、図１６に示すように加工対象の金属板１００が水平に設置されるダイプレート１０１と、ダイプレート１０１の中央孔１０２に上下移動自在に収容されたパッド１０３と、ダイプレート１０１の上方に設けられたしわ押さえプレート１０５および絞りパンチ１０６を備えた絞り加工装置が知られている。
この絞り加工装置は、図１７に示すように絞りパンチ１０６を中央孔１０２の内側まで下降させ、金属板１００に絞り加工を施し、箱型の成形品１０７を製造する。図１６、図１７に示す絞り加工装置において絞りパンチ１０６は平面視略矩形状に形成され、成形品１０７は矩形箱型の三次元成形品として作製される。
【０００３】
図１６、図１７に示す絞り加工装置によって金属板１００に絞り加工を施す場合、欠陥を生じ易いのは、絞りパンチ１０６の周縁部が金属板１００を大きく絞り出し変形させた部分である。
例えば、成形品１０７において単純な折り曲げ加工により形成した側面や底面に欠陥を生じるおそれはない。しかし、２つの側面と底面との交わるコーナー部分や２つの側面が交わる稜線部分は金属板１００から成形に必要な材料を絞り出した部分であるので、割れやしわ、あるいは肌荒れなどの欠陥が生じ易い部分となる。
現状の絞り加工技術において、潤滑油の開発や絞り加工技術の改良などによって一般的な加工性の金属板であれば、特に支障なく絞り加工ができる技術開発がなされている。
【０００４】
例えば、以下の特許文献１に記載の如く伸びの低い金属材料からなる合金板を角絞り加工する場合、部分的にテーパーのあるダイプレート、絞りパンチ、パッドを用いて角部や稜線部分を第一の絞り加工時に局部的に肉増し加工し、次いで角部や稜線部分の肉増しされた部分を加工して絞り加工を行う技術が提供されている。
また、以下の特許文献２に記載の如く絞り加工で形成する立壁部に生成するしわを防止するために、湾曲コーナー部の中央に対する初期フランジ長と直辺部に対応する初期フランジ長との比を規定し、湾曲コーナー部中央のショックライン長と直辺部におけるショックライン長の比を規定する技術が提供されている。
また、以下の特許文献３に記載の如く金属板を箱状体に絞り成形する場合、絞り可能な大きさのＲである金属板の厚さの３倍以上のＲで箱状体に絞り成形後、Ｖ状ポンチで叩いてＲを小さくする技術が提供されている。
前述の如く一般的な金属板は勿論のこと、加工が難しいと想定される金属板であっても欠陥の生じ難い絞り加工技術の提供がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３９６４４号公報
【特許文献２】特開平９−３０８９２１号公報
【特許文献３】特開２００１−２３９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで近年、次世代自動車の開発や、自動車以外の分野、例えば鉄道車両、航空機、船舶及びその他輸送機材、家電製品、ＩＴ関連部材、住宅からビル等の外内壁材などにおいて、より軽量な板材の開発が検討され、その中に発泡樹脂板の表裏面をアルミニウム板で挟んだサンドイッチ構造のアルミニウム樹脂複合積層板が研究されている。
このアルミニウム樹脂複合積層板は、軽量である上に表面光沢があり、意匠性にも優れているので、アルミニウム樹脂複合積層板からなる三次元成形品の製造技術開発が期待されている。
ところが、発泡樹脂とアルミニウム板は樹脂材料と金属材料であり、両者は熱膨張率、伸び、縮みが大きく異なるので、従来から知られている種々の絞り加工技術を適用したとしても、コーナー部分にしわや割れ、肌荒れなどを引き起こすことなく三次元成形品を絞り加工することは困難であった。
特に、角絞り加工により箱型の成形品を得た場合、天壁または底壁と２つの側壁が交わるコーナー部分に割れ、しわ、肌荒れなどの欠陥が生じやすく、コーナーＲを小さく加工しようとすると欠陥の発生が顕著になる問題がある。
【０００７】
本願発明は、これらの背景に鑑み、アルミニウム樹脂複合積層板から三次元成形品を製造する場合であっても、しわや割れ、肌荒れなどの欠陥を生じることなくコーナー部分のコーナーＲを小さく加工できる三次元成形品の製造装置と製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の製造装置は前述の背景に基づき、発泡樹脂からなる芯材の両面にアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる面材を積層したアルミニウム樹脂複合積層板からなり、天壁あるいは底壁と側壁を有し、前記天壁あるいは底壁と側壁との接続部分および前記側壁どうしの接続部分にコーナーＲを有する三次元成形品の製造装置であって、前記アルミニウム樹脂積層板からなり、天壁あるいは底壁と側壁を有し、前記三次元成形品の目的のコーナーＲより大きなコーナーＲを有する一次成形品を加工して前記コーナーＲを小さく加工して前記三次元成形品を製造する装置であり、先端丸頭状のパンチを有するダイセットと、該ダイセットに対向して設けられた基台と、該基台上に前記パンチに対向して設置された拘束治具と、前記拘束治具と前記ダイセットの間に設けられた押圧板を備え、前記拘束治具が、前記一次成形品の天壁あるいは底壁を外側に出して前記一次成形品の側壁を緊密に挿入可能な凹部を有する枠型の拘束治具本体と、前記凹部の内底部側に設けられ、前記凹部に挿入された前記一次成形品の内側に緊密に挿入され、前記一次成形品の天壁あるいは底壁と一定の距離をあけて配置される板状のスペーサーとを具備し、前記押圧板が前記凹部の開口部に挿入自在な大きさであり、前記スペーサーの前記パンチ側の面が前記一次成形品の天壁あるいは底壁と側壁の変形を受ける成形面とされたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の製造装置において、前記押圧板の厚さ方向のたわみ量が、目標とするコーナーＲ寸法の１／２以上であって前記一定の距離よりも小さなたわみ量であり、前記一次成形品の天壁あるいは底壁の短辺側の寸法に対し、７０〜９０％の直径の先端丸頭状のパンチが設けられた構成を採用できる。
本発明の製造装置において、前記拘束治具本体の凹部の周囲壁の高さが前記一次成形品の側壁の内面高さを超え、前記内面高さに前記天壁あるいは底壁の厚さの１／２以下の寸法を加えた高さに設定され、前記一定距離が前記一次成形品の天壁あるいは底壁の板厚の１／３以上、板厚未満に設定されたことを特徴とする。
本発明の製造装置において、前記拘束治具本体が外枠と該外枠の内側に移動自在に設けられて前記凹部の大きさを調整可能とする内枠を有した構成を採用できる。
【００１０】
本発明の製造装置において、前記拘束治具に、前記スペーサーの替わりにコーナー加工ユニットが設けられ、前記コーナー加工ユニットが、前記凹部内に挿入される矩形板状の案内ブロックと、この案内ブロックのコーナー部分に設けられた案内溝に沿って案内ブロックの角部から外側向きにスライド移動自在に設けられ、上面側に受圧面を有した加工駒と、前記加工駒の上方に設けられ、前記受圧面を押圧して前記加工駒を前記案内溝に沿ってスライド移動させる押圧片を備えた構成を採用することができる。
本発明の製造装置において、前記案内溝の底面に前記案内ブロックの外側に向かうにつれて浅くなる傾斜面が形成され、前記加工駒の底面に前記案内溝の底面に摺接する傾斜面が形成された構成を採用できる。
【００１１】
本発明の製造方法は、発泡樹脂からなる芯材の両面にアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる面材を積層したアルミニウム樹脂複合積層板からなり、天壁あるいは底壁とこれらのいずれかに連続された側壁を有し、前記天壁あるいは底壁と側壁との接続部分および前記側壁どうしの接続部分にコーナーＲを有する三次元成形品の製造方法であって、前記アルミニウム樹脂積層板からなり、天壁あるいは底壁とこれらのいずれかに連続された側壁を有し、絞り加工により形成されて前記三次元成形品が有する目的の値より大きなコーナーＲを有する一次成形品を用い、前記天壁あるいは底壁を若干外側に出して前記一次成形品を隙間無く挿入可能な凹部を有する枠型の拘束治具本体と、前記凹部の内底部側に形成され、前記凹部に挿入された前記一次成形品の内側に隙間無く挿入される板状のスペーサーとを具備した拘束治具を用い、前記拘束治具の凹部に前記一次成形品を挿入して前記天壁あるいは底壁を前記スペーサーの表面から一定距離離した状態に拘束し、前記天壁あるいは底壁の外側から平板状の押圧板によって前記天壁または底壁と前記側壁の基端側を前記スペーサーの表面側に押圧することにより前記一次成形品のコーナー部を変形させてコーナーＲを小さく成形することを特徴とする。
【００１２】
本発明の製造方法において、目標とするコーナーＲ寸法の１／２以上であって前記一定距離よりも小さな厚さ方向たわみ量の押圧板を用い、前記一次成形品の短辺側の寸法に対し、７０〜９０％の直径の先端丸頭状のパンチにより前記押圧板の中央を押圧して前記一次成形品の天壁あるいは底壁と前記側壁の基端側を前記スペーサー側に押圧することができる。
本発明の製造方法において、前記拘束治具本体の凹部の周囲壁の高さが前記一次成形品の側壁の内面高さを超え、前記内面高さに前記天壁あるいは底壁の厚さの１／２以下の寸法を加えた高さに設定され、前記一定距離が前記一次成形品の天壁あるいは底壁の板厚の１／３以上、板厚未満に設定することができる。
【００１３】
本発明の製造方法において、前記拘束治具の凹部に対し前記スペーサーを着脱自在に構成しておき、前記一次成形品の四方を変形させてコーナーＲを小さく成形した後、前記スペーサーを前記拘束治具から取り外し、前記拘束治具の凹部の底部側に前記成形品の天壁あるいは底壁を収容し、前記凹部の内面に沿って前記成形品の側壁を配置した後、前記成形品のコーナー部分を内側から外側向きに押圧部を有する加工駒で成形しコーナーＲを小さく成形することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製造方法と製造装置によれば、アルミニウム樹脂複合積層板から三次元成形品を製造する場合であっても、しわや割れ、肌荒れなどの欠陥を生じることなくコーナーＲを板厚より小さく加工した三次元成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る製造装置と製造方法により製造された三次元成形品の一例を示す斜視図。
【図２】本発明に係る第１実施形態の製造装置を示す構成図。
【図３】同製造装置に設置される拘束治具とスペーサーおよび加工対象の一次成形品を示す斜視略図。
【図４】同製造装置の拘束治具上に補助押圧板を設置して第１段階の成形を行う直前の状態を示す構成図。
【図５】同製造装置のパンチによって補助押圧板を介し第１段階の成形を行っている状態を示す構成図。
【図６】同製造装置を用いて一次成形品の第１段階の成形を行う工程を示すもので、図６（Ａ）は拘束治具に収容した一次成形品の上に補助押圧板を設置した状態を示す説明図、図６（Ｂ）はパンチを備えたダイセットを下降させた状態を示す説明図、図６（Ｃ）はパンチによって一次成形品を成形する直前の状態を示す説明図、図６（Ｄ）はパンチによって一次成形品を成形した状態を示す説明図。
【図７】同製造装置を用いて一次成形品の第１段階の成形を行う工程を拡大して示すもので、図７（Ａ）は拘束治具内の一次成形品に対し補助押圧板を押し付けた状態を示す部分断面図、図７（Ｂ）は一次成形品を補助押圧板で成形している初期段階を示す部分断面図、図７（Ｃ）は一次成形品を補助押圧板で成形している中間段階を示す部分断面図、図７（Ｄ）は一次成形品を補助押圧板で成形した最終段階を示す部分断面図。
【図８】同製造装置に備えられる拘束治具と第２段階の成形を行うために用いるコーナー加工ユニットを示す分解斜視略図。
【図９】同拘束治具とコーナー加工ユニットの平面図。
【図１０】同拘束治具とコーナー加工ユニットの正面図。
【図１１】同拘束治具とコーナー加工ユニットの側面図。
【図１２】同製造装置に拘束治具とコーナー加工ユニットを設け、第１段階の成形が完了した成形体に対し第２段階の成形を行うための準備状態を示す構成図。
【図１３】同第２段階の成形を行うための準備完了状態を示す構成図。
【図１４】同第２段階の成形によって第１段階の成形が完了した成形体に対し加工を行っている状態を示す構成図。
【図１５】同製造装置とコーナー加工ユニットを用いて第２段階の成形を行う工程を拡大して示すもので、図１５（Ａ）はコーナー加工ユニットの加工駒が成形品のコーナー部に対向した状態を示す説明図、図１５（Ｂ）は同加工駒が成形品のコーナー部を押圧している初期状態を示す説明図、図１５（Ｃ）は同加工駒が成形品のコーナー部を押圧している中間段階を示す説明図、図１５（Ｄ）は同加工駒が成形品のコーナー部を押圧している最終段階を示す説明図。
【図１６】従来の絞り加工装置においてダイプレートとパンチの間に金属板を設置した状態を示す断面図。
【図１７】従来の絞り加工装置においてパンチを下降させて金属板を三次元成形品に加工した状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、図２以降に示す製造装置１によって製造対象とする三次元成形品の一例を示す斜視図である。
この例の三次元成形品Ａは、ポリプロピレン発泡樹脂などの発泡樹脂板からなる芯材２ａと、この芯材２ａの表裏両面側に積層されたアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる面材２ｂ、２ｂとからなる３層構造のアルミニウム樹脂複合積層板２を絞り加工し、後述する製造装置１で成形して得られる。
なお芯材にはポリプロピレン（ＰＰ）の他、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ１２等）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）を用いることができる。
図１に示す三次元成形品Ａは、浅底の上面開口型の箱状に形成され、平面視矩形状の底壁２Ａとこの底壁２Ａの周縁から底壁２Ａに対し直角に立設された４つの側壁２Ｂからなる。底壁２Ａの周縁において側壁２Ｂが接続された部分に第１のコーナー部２Ｄが形成され、隣接する側壁２Ｂ、２Ｂが接続された稜線部分に第２のコーナー部２Ｅが形成されている。
アルミニウム樹脂複合積層板２として望ましくは厚さが２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、望ましくは面材２ｂの厚さが０．１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、望ましくは芯材２ａの厚さが１．９ｍｍ以上、９．８ｍｍ以下の積層板を用いることができる。
【００１７】
なお、一例として芯材２ａの厚さ２．５ｍｍ、外側の面材２ｂの厚さ０．３ｍｍ、内側の面材２ｂの厚さ０．２ｍｍ、総厚３．０ｍｍ程度、芯材２ａの表裏両面に面材２ｂが接着された構造のアルミニウム樹脂複合積層板２を適用することができる。前記芯材２ａの厚さ、面材２ｂの厚さは一例であって、前記の厚さに限らないが、アルミニウム樹脂複合積層板全体をできるだけ軽量化するために、芯材２ａより面材２ｂの方を薄くすることが好ましい。また、芯材２ａをポリプロピレン樹脂の発泡体から形成すると芯材２ａの比重を１．６程度に形成することができ、アルミニウムの比重が約２．７程度であるので、芯材２ａを面材２ｂより厚く形成することでアルミニウム樹脂複合積層板全体として軽量化に有利となる。
【００１８】
面材２ｂ、２ｂを形成するアルミニウムあるいはアルミニウム合金板は、両方同じ種類のアルミニウムあるいはアルミニウム合金から形成されていても良く、異なるアルミニウム合金から形成されていてもよい。一例として、外側の面材２ｂをＡＡ５１５１などの５０００系アルミニウム合金から形成し、内側の面材２ｂをＡＡ１０５０などの１０００系アルミニウム合金から構成することができる。
この実施形態において内外の面材２ｂ、２ｂで材質、厚さを前記のように異ならせたのは、内側の面材２ｂに変形による歪を逃がし、成形を容易とするためであるが、上述の記載は一例であって、上述の記載に制限されるものではない。
【００１９】
図１に示す三次元成形品Ａにおいては、平板状のアルミニウム樹脂複合積層板２を例えば図１６、図１７に示す構造の一般的な絞り加工装置を用い、ダイプレート１０１の中央孔１０２に絞りパンチ１０６を下降させて箱型に絞り加工することで図１に示す三次元成形品Ａに近い形状の一次成形品を得た後、図２以降に示す製造装置１により更に２段階加工し三次元成形品Ａを得ることができる。
図３に一次成形品の一例を示す。この例の一次成形品４は、目的とする三次元成形品Ａを構成するアルミニウム樹脂複合積層板２と同等構成のアルミニウム樹脂複合積層板２からなり、目的とする三次元成形品Ａと同等サイズの底壁４Ａおよび４つの側壁４Ｂからなる。なお、図３に示す一次成形品４は底壁４Ａを上側に配置して側壁４Ｂを下向きとした上下逆向き状態を示している。
一次成形品４において底壁４Ａと側壁４Ｂが接続する部分に第１のコーナー部４Ｄが形成され、隣接する側壁４Ｂどうしが接続する稜線部分に第２のコーナー部４Ｅが形成されている点も三次元成形品Ａと同等構造である。
一次成形品４が三次元成形品Ａと異なる点は、一次成形品４の第１のコーナー部４ＤのコーナーＲ（曲率半径）が三次元成形品Ａの第１のコーナー部４ＤのコーナーＲ（曲率半径）よりも大きく形成されている点、一次成形品４の第２のコーナー部４ＥのコーナーＲ（曲率半径）が三次元成形品Ａの第２のコーナー部２ＥのコーナーＲ（曲率半径）よりも大きく形成されている点である。
【００２０】
アルミニウム樹脂複合積層板２を図１６、図１７に示す構造の一般的な絞り加工装置を用いて浅底の箱型に絞り成形した場合、三次元成形品Ａの第１のコーナー部２Ｄと第２のコーナー部２ＥのコーナーＲを板厚より小さく加工することはできない。一例としてアルミニウム樹脂複合積層板２の厚さが３ｍｍ程度である場合にコーナーＲは５ｍｍ程度となることがある。
例えば、一般的な絞り加工装置の絞りパンチ１０６の下端周縁部のＲは９ｍｍ程度に形成されている。この絞りパンチ１０６を用いて例えば、芯材２ａの厚さ１．９〜９．８ｍｍ、面材２ｂの厚さ０．１〜４ｍｍ、芯材２ａの表裏両面に面材２ｂが接着された構造のアルミニウム樹脂複合積層板２を角絞り加工すると、第１のコーナー部２Ｄや第２のコーナー部２Ｅには最少６ｍｍ程度、最大１２ｍｍ程度のコーナーＲが形成されてしまう。
【００２１】
芯材２ａは面材２ｂより比重が小さく樹脂の発泡体であるので、ダイプレート１０１と絞りパンチ１０６を用いて単純に絞り加工を施した場合、芯材２ａがクッション材のように変形し、変形しようとする面材２ｂの緩衝層となる。例えば、絞り成形のままではコーナー部２Ｄ、２Ｅの寸法はアルミニウム樹脂複合積層板２の板厚以上となってしまう。また、絞りパンチ１０６の先端部のコーナーＲを仮に０としても絞り加工のままのコーナーＲ（コーナー部の曲率半径）はアルミニウム樹脂複合積層板２の板厚未満には加工できず、むしろパンチ先端が角張るので絞り加工時にコーナー部分のアルミニウム樹脂複合積層板２に割れ、しわ等の欠陥部分が生じ易くなる。
また、アルミニウム樹脂複合積層板２において成形後のコーナー部２Ｄ、２Ｅに相当する部分に加工前にＶノッチを形成しておくならば角を曲げやすくなるが、Ｖノッチを形成するとコーナー部の強度が低下する。また、一般にストライキングと称されるパンチ先端部に形成した突起を用いて材料に食い込むようにコーナーＲを形成すると、Ｒ部の寸法が安定せず、三次元成形品の外面側に食い込み部が浮き出てしまう可能性がある。
【００２２】
これらの理由から、絞りパンチ１０６とダイプレート１０１を用いた通常の絞り成形のみではアルミニウム樹脂複合積層板２からなる三次元成形品Ａのコーナー部２Ｄ、２ＥのコーナーＲを小さくすることはできない。
このため、本実施形態では通常の絞り成形により目的の形状に類似した一次成形品４を得た後、図２以降に示す構成の製造装置１を用いて２段階の加工を施し、コーナー部２Ｄ、２ＥのコーナーＲが板厚以下である目的の形状の三次元成形品Ａを得る。
【００２３】
以下、本実施形態の製造装置１について説明する。
本実施形態の製造装置１は、図２に示すように水平に設置されている基台１０とこの基台１０の上方に上下に移動自在に設けられたダイセット１１を主体としてなる。
基台１０は平面視矩形状の下部定盤１２の中央上部に設置されていて、その上面に水平な支持面１０Ａが形成され、支持面１０Ａの中央に拘束治具Ｊが設置されている。
ダイセット１１は上部定盤１５とその下面中央に取り付けられた上部基台１６と該上部基台１６の下面中央に下向きに形成された先端丸頭状、例えば、半球頭状のパンチ１７を備えている。このパンチ１７の下方に４本の支柱１８により吊り下げ支持された上部押圧板１９が水平に設けられ、上部押圧板１９の下面中央に下部押圧板２０が水平に一体化されている。
【００２４】
基台１０の周辺部であって下部定盤１２の４つのコーナー部分に個々に支柱２１が上向きに垂直に立設され、上部基台１６の周辺部であって上部定盤１５の４つのコーナー部分に個々に支柱２２が下向きに垂直に立設されている。上部定盤１５と下部定盤１２はいずれも平面視矩形状に形成され、上下に所定間隔離間してそれらの水平位置を合わせるように設置されている。支柱２１の上端部には挿入部２１Ａが形成され、支柱２２の下端部には筒型の受部２２Ａが形成されていて、挿入部２１Ａを受部２２Ａに嵌合して位置合わせをすることでダイセット１１は傾斜することなく水平状態を維持したまま上下に移動自在に支持される。よって、上部押圧板１９と下部押圧板２０も傾斜することなく水平状態を維持したまま上下に移動自在に支持されている。
【００２５】
図２、図４、図５に描かれている支柱２１、２２は図面を見やすくするために互いに離間した状態に短く描かれている。本実施形態の製造装置１を作動させる場合、支柱２１の挿入部２１Ａに支柱２２の受部２２Ａを挿入した状態でこれらに案内させてダイセット１１を正確に上下移動する必要があるため、実際に支柱２１、２２は図示よりも長く形成されているが、図２、図４、図５の記載では短く簡略記載されている。なお、ダイセット１１は、図示略の油圧昇降装置に接続されて上下移動自在に支持されているので、ダイセット１１の上下移動に追従するようにパンチ１７と上部押圧板１９と下部押圧板２０も上下移動される。
【００２６】
上部押圧板１９の四隅部分に形成された透孔１９ａを貫通するように支柱１８が上部基台１６の底部側に鉛直下向きに設置され、支柱１８の下端に形成されたフランジ部１８ａによって上部押圧板１９が抜け止め支持されている。なお、４本の支柱１８はダイセット１１が下死点近くまで下降した場合であっても拘束治具本体１３と干渉しない位置に設けられている。また、４本の支柱１８の長さはダイセット１１が下死点近くまで下降した場合であっても基台１０に接しない程度の長さに形成されている。
以上の構造によりダイセット１１の下降に応じ上部押圧板１９と下部押圧板２０を下降させることができ、下部押圧板２０の下方の拘束治具上に後述する板状の補助押圧板２３を配置しておくならば、ダイセット１１の下降によりパンチ１７によって上部押圧板１９と下部押圧板２０を介し補助押圧板２３を拘束治具本体１３の上面側に向けて押し付けできるように構成されている。
【００２７】
パンチ１７は、４本の支柱１８が取り付けられている上部基台１６の下面側中央部に下向きに突出形成されたもので、金属製の半球頭状の中実の剛体からなる。図２に示すようにフランジ部１８ａに接触する位置まで支柱１８に沿って上部押圧板１９を下降させた状態においてパンチ１７の下端位置は、上部押圧板１９の上面と若干の隙間を生じる位置に設定されている。パンチ１７の先端形状は半球頭状が望ましいが、その曲率は球に近い形状であれば特に問わない。また、パンチ１７の半球頭部分の直径は加工対象の三次元成形品Ａの底壁２Ａの短辺に対し、７０％〜９０％の直径であることが望ましい。
【００２８】
パンチ１７の直径が７０％未満では一次成形品４の四方を均等に変形させることができず、パンチ１９の直径が９０％を超えるようでは大きすぎて一次成形品４の四方に力を伝達する前にパンチ１７に接した面が歪んでしまい、均等に変形させる機能を果たすことができない。
パンチ１７の先端を上部押圧板１９の上面中心に押し付けて下部押圧板２０と補助押圧板２３を介し一次成形品４を成形する場合、上部押圧板１９と下部押圧板２０は撓み変形しつつ押圧力を一次成形品４に付加するが、パンチ１７の直径を上述の範囲とすることでこの撓み変形による加圧力の不均一性をできるだけ少なくすることができる。また、パンチ１７により補助押圧板２３が撓み変形する場合のたわみ量は、アルミニウム樹脂複合積層板２の板厚の１／２以下であることが望ましい。
パンチ１７を用いた一次成形品４に対する成形動作については後に詳述する。
【００２９】
拘束治具Ｊは、図３に示すように平面視矩形枠状の外枠１３Ａと、その内側に設けられた位置調整用の平面視Ｌ型の内枠１３Ｂと、これらの下方の底板１３Ｃを備えた上面開口型の浅底の箱状の拘束治具本体１３を備えている。拘束治具本体１３は後述する如く一次成形品４を拘束するものであるから、一次成形品４の構成材料であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金より硬度と強度の高いステンレス鋼などの高強度かつ硬質の金属材料からなる。
外枠１３Ａは２枚の長辺側の側板１３ａと２枚の短辺側の側板１３ｂをボルト止めなどの接合方法により組み合わせて矩形枠状に形成され、外枠１３の内底部側を占めるように底板１３Ｃが外枠１３Ａの底部側に一体化されている。外枠１３Ａは適用する一次成形品４を内部側に余裕を持って収容可能な大きさに形成されている。
【００３０】
外枠１３Ａの長辺側を構成する一方の側板１３ａにその長さ方向に離間して２つのねじ孔が形成され、これらのねじ孔を挿通して側板１３ａを貫通するように２つの調整ボルト２５が螺合されている。また、外枠１３Ａの短辺側を構成する一方の側板１３ｂであって、前記側板１３ａに隣接した側板１３ｂにも長さ方向に離間して２つのねじ孔が形成され、これらのねじ孔を挿通して側板１３ｂを貫通するように２つの調整ボルト２５が螺合されている。
側板１３ａを貫通した２本の調整ボルト２５の先端側に側板１３ａより長さが短く、側板１３ａより若干背の低い調整板２６が設置され、側板１３ｂを貫通した２本の調整ボルト２５の先端側にも側板１３ｂより長さが短く、側板１３ｂより背の低い調整板２７が設置されている。
【００３１】
調整板２６、２７により平面視Ｌ字型に配された内枠１３Ｂが構成されるが、調整板２６、２７とそれらに隣接する側板１３ａ、１３ｂに囲まれるように拘束治具本体内に凹部２８が形成され、この凹部２８が図３に示す状態では一次成形品４を隙間の無い状態で緊密に挿入できる大きさに形成されている。
まず、調整板２６、２７は底板１３Ｃの上面に沿ってスライド移動できるように底壁１３Ｃの上面に設置されている。
また、調整板２６は調整ボルト２５、２５のねじ孔に対する螺合位置を調整することで対向する側板１３ａに対し接近するか離間する方向に案内される。調整板２７も調整ボルト２５、２５のねじ孔に対する螺合位置を調整することで対向する側板１３ｂに対し接近するか離間する方向に移動自在に案内される。よって、調整板２６、２７の位置を変更することができ、図３に示す位置に調整板２６、２７を設置することにより形成した凹部２８に、裏返した状態の一次成形品４を隙間無く挿入することができる。
【００３２】
例えば、一次成形品４の短手方向の横幅よりも調整板２６と側板１３ａの距離を大きく設定しておき、一次成形品４の長手方向の縦幅よりも調整板２７と側板１３ｂの距離を大きく設定しておくならば、図３に示すように底壁４Ａを上にして裏返した状態の一次成形品４を凹部２８に容易に挿入できる。凹部２８に一次成形品４を挿入後、調整板２６の位置を調節して一次成形品４の長辺側の側壁４Ｂに調整板２６を密着させることができ、調整板２７の位置を調節して一次成形品４の短辺側の側壁４Ｂに調整板２７を密着できる。この状態で凹部２８内に一次成形品４を隙間無く密着状態で収容できたことになる。
前記調整板２６、２７はそれぞれ調整ボルト２５の螺合位置を調節することでそれらの位置を外枠１３Ａの内側で微調整できるので、調整板２６、２７の位置を調節することで外枠１３Ａの内側に形成する凹部２８の大きさを微調整できる。換言すると、調整板２６、２７からなる内枠１３Ｂの位置を調節することで凹部２８の大きさを微調整できる。
【００３３】
次に、凹部２８に一次成形品４を収容する前に収容しておくスペーサー３０について説明する。このスペーサー３０は、一次成形品４の底壁４Ａと４つの側壁４Ｂが形成する凹部に隙間無く収容可能な縦幅、横幅を有する金属板からなる。スペーサー３０は拘束治具本体１３とともに一次成形品４を押さえて成形時に保持するものであるから一次成形品４の構成材料であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金より硬度と強度の十分に高いステンレス鋼などの高強度かつ硬質の金属材料からなる。本実施形態では拘束治具本体１３とスペーサー３０から拘束治具Ｊが構成されている。
【００３４】
拘束治具本体１３とスペーサー３０はともに一次成形品４の成形に使用する部材であることから、以下に説明するように拘束治具本体１３の凹部２８の深さとスペーサー３０の厚さは特別な関係とする必要がある。
例えば、一例として、拘束治具本体１３の凹部２８の中央にスペーサー３０を設置し、図３に示すように裏返した状態の一次成形品４でスペーサー３０を覆うようにスペーサー３０に一次成形品４を被せた状態で拘束治具本体１３の凹部２８に隙間無く一次成形品４を収容することができる大きさとする必要がある。この状態の拘束治具本体１３と凹部２８とスペーサー３０と一次成形品４の配置構造の一例を図７（Ａ）に示す。
【００３５】
図７（Ａ）は拘束治具本体１３の凹部２８にスペーサー３０と一次成形品４の側壁４Ｂが隙間無く緊密に収容されている状態の一例を示す。この状態において、拘束治具本体１３の凹部２８の深さ（換言すると、凹部２８の周囲壁の高さ）Ｈは、一次成形品４の側壁４Ｂの内部高さより高く、その高さに一次成形品４の厚さの１／２を加えた高さより低く形成されている。スペーサー３０の厚さｄは一次成形品４の側壁４Ｂの内面高さより若干低くされている。このため、一次成形品４の底壁４Ａとスペーサー３０の上面との間に一定の隙間（平行間隔）のギャップＧがあけられている。
【００３６】
このギャップＧの隙間は一次成形品４の板厚の１／３以上必要であり、一次成形品４の板厚以下であることが好ましい。一例としてギャップＧの隙間は一次成形品４のコーナーＲの１／２程度に設定することができる。このギャップＧの隙間は、一次成形品４の曲率半径に対し、１／４を超え３／４未満の範囲が好ましい。例えば、Ｒ１０ｍｍに対し２．５ｍｍを超え７．５ｍｍ未満の隙間が好ましい。よって一次成形品４の曲率半径の１／２が最も好ましい隙間量となる。
ギャップＧの隙間を前述の範囲とすることで、後述するように一次成形品４を成形する場合にしわや亀裂の発生を抑制しつつ目的の大きさのコーナーＲを有する三次元成形品Ａを得ることができる。前記スペーサー３０においてギャップＧ側の面は後述するように一次成形品を成形する場合に変形を受ける成形面３０Ａとされている。
【００３７】
図７（Ａ）に例示するように一次成形品４はその側壁４Ｂを凹部２８の内周壁とスペーサー３０の側面との間に挟まれた状態で底壁４Ａをスペーサー３０の上方に位置させて凹部２８内に収容される。ここで一次成形品４の底壁４Ａは凹部２８の開口部から若干外側に突出した状態となる。
この状態の一次成形品４の上方に補助押圧板２３が設置されて後述するようにパンチ１７により補助押圧板２３を介し一次成形品４が加圧される。このため、平面視した場合の補助押圧板２３の縦幅は凹部２８の開口部の縦幅とほぼ同等かわずかに小さく形成され、補助押圧板２３の横幅は凹部２８の開口部の横幅とほぼ同等かわずかに小さく形成されている。補助押圧板２３の縦幅および横幅を凹部２８の開口部の縦幅および横幅よりも若干小さくする場合、例えば図７（Ａ）に示すようにアルミニウム樹脂複合積層板２の側壁４Ｂの肉厚の１／２程度以下に設定することが望ましい。
【００３８】
以上説明の拘束治具本体１３と補助押圧板２３を備えた製造装置１を用いて一次成形品４に対する第１段階の成形を行う。
一次成形品４の短手方向の横幅よりも拘束治具本体１３の調整板２６と側板１３ａの距離を大きく設定し、一次成形品４の長手方向の縦幅よりも拘束治具本体１３の調整板２７と側板１３ｂの距離を大きく設定しておき、拘束治具本体１３に形成された凹部２８の中央にスペーサー３０を設置しておく。
この状態から、図３に示すように底壁４Ａを上にして裏返した状態の一次成形品４でスペーサー３０を覆うように一次成形品４を凹部２８に挿入する。なお、裏返した状態の一次成形品４でスペーサー３０を覆ってからスペーサー３０と一次成形品４を拘束治具本体１３の凹部２８に挿入しても良い。
凹部２８に一次成形品４を挿入後、調整板２６の位置を調節して一次成形品４の長辺側の側壁４Ｂに調整板２６を密着させ、調整板２７の位置を調節して一次成形品４の短辺側の側壁４Ｂに調整板２７を密着させる。この状態で凹部２８内に一次成形品４を隙間無く緊密状態で収容できたことになる。
【００３９】
この後、拘束治具本体１３の凹部２８と位置合わせしつつ補助押圧板２３を一次成形品４の底壁４Ａ上に設置し、ダイセット１１を下降させる。
ダイセット１１が下降すると図４に示す状態から図５に示す状態となり、パンチ１７によって上部押圧板１９と下部押圧板２０と補助押圧板２３を下方に押圧できる。この状態の略図を図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にも示しておく。
図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に補助押圧板２３が一次成形体４を押圧変形させる状態の詳細を段階的に示す。パンチ１７により下降される補助押圧板２３はスペーサー３０との間に挟んだ一次成形品４を順次変形させ、図７（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように徐々にギャップＧを消失させて補助押圧板２３とスペーサー３０と拘束治具本体１３の側壁１３ａとの間に隙間の無い状態となるように一次成形品４を成形する。一次成形品４を成形した状態を図６（Ｄ）にも示しておく。
【００４０】
この成形時において一次成形体４のコーナー部分は補助押圧板２３によってスペーサー３０の上面の成形面３０Ａに沿うように変形され、一次成形体４のコーナーＲは小さく成形される。この成形の際、一次成形品４のコーナー部分を拘束治具本体１３とスペーサー３０と補助押圧板２３とでほぼ完全に覆っているので、一次成形品４のコーナー部分に座屈やしわ、亀裂などの欠陥を生じさせることなく成形加工できる。
なお、図７に示す構成では側板１３ａ、１３ｂから構成される凹部２８に補助押圧板２３を挿入する構成としたが、側板１３ａ、１３ｂの高さを図７に示すより若干低く、例えば、一次成形品４の背よりも若干低くしておくこともできる。この場合、一次成形品４は側板１３ａ、１３ｂの上方に若干突出した状態となる。この状態から補助押圧板２３で一次成形品４を押圧してギャップＧの間隙を無くするまで一次成形品４を押圧成形し、補助押圧板２３が凹部２８に入る前に加工終了とする構成を採用しても良い。
なお、一次成形品４が凹部２８から上方にはみ出し可能な高さは一次成形品４の肉厚以内までとなる。はみ出し高さをそれ以上にすると、押込み方向に対し、９０度はみ出た成形品の形状となってしまう。一次成形品４の周囲を全て拘束することで、コーナーＲ部に材料を集中して流し込み、小さいＲを形成することができる。
【００４１】
以上説明した第１段階の成形加工により一次成形品４においてコーナー部４Ｄ、４ＥのコーナーＲをある程度揃え、均一に小さくすることができる。
アルミニウム樹脂複合積層板２を図１６、図１７に示す構造の一般的な絞り加工装置を用いて浅底の箱型に絞り成形した一次成形品４にあっては、コーナー部４Ｄ、４ＥのコーナーＲがコーナー部の全長に沿って均一ではなく、板厚より大きく、かつ、不揃いとなっている。このコーナーＲが大きく、かつ、不揃いの一次成形品４に対し第１段階の成形加工を施すことでコーナー部４Ｄ、４ＥのコーナーＲをコーナー部全長に渡ってある程度揃え、しかも均一に小さくすることができる。例えば、コーナーＲを板厚以下に小さくすることができる。
【００４２】
特に、半球頭状のパンチ１７を用いて上部押圧板１９を下方に付勢した場合、パンチ１７の先端が上部押圧板１９の上面中央を下方に押し付け、上部押圧板１９と下部押圧板２０の中央部で補助押圧板２３を介し一次成形体４の底壁４Ａの上面中央部を押圧変形させた後、パンチ１７の下降に伴い、徐々に上部押圧板１９と下部押圧板２０の周辺部側で補助押圧板２３を介し底壁４Ａの周辺部側にかけて圧力を徐々に作用させて成形することができる。このため、一次成形品４の中央から四方にかけて一次成形品４の構成材料を順次移動させつつ一次成形品４の均一成形ができる。従って、一次成形品４のコーナー部４Ｄ、４Ｅの形状を均一に揃えつつ板厚より小さいコーナーＲになるように第１段階の成形加工ができる。
パンチ１７の先端により上部押圧板１９と下部押圧板２０を介し補助押圧板２３により一次成形品４を成形する場合、上部押圧板１９と下部押圧板２０は撓み変形しつつ押圧力を一次成形品４に付加するが、パンチ１７の直径を上述の範囲とすることでこの撓み変形による加圧力の不均一性をできるだけ少なくすることができる。また、パンチ１７により補助押圧板２３が撓み変形する場合のたわみ量をアルミニウム樹脂複合積層板２の板厚の１／２以下としておくことで、上述の如くコーナーＲを板厚の１／２以下に加工する場合の加工性を確保できる。
【００４３】
しかし、この第１段階の加工後の成形品であっても、隣接する側壁４Ｂ、４Ｂのコーナー部４ＥのコーナーＲは目的の大きさまで完全には小さくならない。例えば、コーナーＲを板厚の１／２以下までには小さくできない。この理由は、３層構造のアルミニウム樹脂複合積層板２において発泡樹脂板からなる芯材２ａを用いているので、コーナー部４Ｅの部分は加工時の圧力が隅々まで完全には伝わらず、加工後に芯材２ａが形状復帰することに伴う面材２ｂ、２ｂの変形分も含めてコーナーＲの大きさが目的の大きさまで小さくならない。
【００４４】
このため、本実施形態の製造装置１では図６（Ｄ）あるいは図７（Ｄ）に示す状態まで第１段階の成形加工を施した後、図８以降に示すコーナー加工ユニット４０を用いて成形品の第２段階の成形加工を行い、コーナー部４ＥのコーナーＲを更に小さく揃える成形を行い、図１に示す目的の三次元成形品Ａを得ることができる。例えば、コーナーＲを板厚の１／２程度まで小さくして目的の三次元成形品を得ることができる。
図８〜図１１にコーナー加工ユニット４０の一例構成を示す。
コーナー加工ユニット４０において先に説明した拘束治具本体１３に適用されていた外枠１３Ａ、内枠１３Ｂ、底板１３Ｃの部分はそのまま流用できる。従って先の第１段階で成形加工した成形品を凹部２８に収容できる構成については先に説明した通りである。
このコーナー加工ユニット４０においては、先の拘束治具本体１３において凹部２８の内側に設けていたスペーサー３０を略し、スペーサー３０の代わりに、図８に示す加圧片３６とストッパープレート３７と案内ブロック３８と４つの加工駒３９が設けられる。
【００４５】
案内ブロック３８は、拘束治具３の凹部２８に収容されている成形品の内側に挿入される縦幅および横幅の金属製の基板部３８Ａからなり、この基板部３８Ａの４隅のコーナー部分のそれぞれに案内溝３８Ｂが形成されている。案内溝３８Ｂは基板部３８Ａのコーナー部分においてコーナー部分を挟む側面のそれぞれに平面視４５゜程度の傾斜を有し、基板部３８Ａの内部側からコーナー部側に向かうにつれて徐々に深くなる底面を有する溝に形成されている。
案内溝３８Ｂには案内溝３８Ｂに沿って基板部３８Ａの外側に向いてスライド移動自在に加工駒３９が収容されている。加工駒３９は側面視三角形状かつ均一幅の本体部３９Ａを案内溝３８Ｂに挿入してスライド移動自在に案内溝３８Ｂに嵌め込まれている。本体部３９Ａにおいて案内溝３８Ｂの外側向きの部分に所定の交差角で逆Ｖ字型に斜面を交差させた押圧部３９Ｃが形成され、本体部３９Ａの上面には水平面からなる受圧面３９Ｄが形成されている。案内溝３８Ｂの底面には傾斜面３８ｂが形成され、本体部３９の底面も傾斜面３９ｂとされているので、受圧面３９Ｄを介し加工駒３９を下向きに付勢することで加工駒３９は押圧部３９Ｃを先端側として基板部３８Ａのコーナー部において外側向き、かつ、若干斜め下向きに案内溝３８Ｂに沿って基板部３８Ａの外側にスライド移動ができる。
【００４６】
案内ブロック３８の上面側において加工駒３９が設けられている部分の内側にストッパープレート３７がボルト止めなどの接合手段により取り付けられ、ストッパープレート３７の上方に側面視逆凹型の加圧片３６が設置されている。加圧片３６は板状の本体部３６Ａの左右両側に下向きの凸部型の押圧部３６Ｂを有し、左右の押圧部３６Ｂの間に凹部３６Ｃが形成されている。加圧片３６は凹部３６Ｃの下方にストッパープレート３７を位置させて案内ブロック３８の上に設置されている。加圧片３６の一方の押圧部３６Ｂは案内ブロック３８の一側にあって隣接する一側の加工駒３９、３９の上に設置され、他方の押圧部３６Ｂは案内ブロック３８の他側にあって隣接する他側の加工駒３９、３９の上に設置されている。
【００４７】
図１２〜図１４に示すように拘束治具本体１３の凹部２８に収容されている第１段階の加工後の成形品４１の内側に、案内ブロック３８と４つの加工駒３９が配置され、案内ブロック３８の上にストッパープレート３７が設置され、加工駒３９とストッパープレート３７の上に加圧片３６が設置されてコーナー加工ユニット４０が構成されている。ストッパープレート３７は加圧片３６の下死点を規制するもので、加圧片３６の凹部３６がストッパープレート３７の上面に接触することで加圧片３６の下降は阻止される。
【００４８】
以上のように構成されたコーナー加圧ユニット４０を用いて第１段階の加工後の成形品４１に対し第２段階の加工を施す方法について説明する。
図１２に示すように拘束治具本体１３の凹部２８に収容されている第１段階の加工後の成形品４１の内側に、案内ブロック３８と４つの加工駒３９を配置し、図１３に示すように４つの加工駒３９の上に加圧片３６を設置した後、図１４に示すようにダイセット１１を下降させて半球頭状のパンチ１７によって上部押圧板１９と下部押圧板２０を介し加圧片３６を下向きに押圧する。
加圧片３６の押圧部３６Ｂ、３６Ｂはそれぞれ４つの加工駒３９の受圧面３９Ｄを下向きに押圧するので案内ブロック３８の案内溝３８Ｂに沿ってそれぞれ斜め下向きにスライド移動させた４つの加工駒３９を成形品４１のコーナー部分の内側に押し付けることができる。この際、各加工駒３９の逆Ｖ字型の押圧部３９Ｃが成形品４１のコーナー部分をその内側から外側向きに押圧してコーナー部分のコーナーＲが小さくなるように張出加工するため、成形品４１の側壁どうしが接続しているコーナー部分のコーナーＲを小さく加工することができる。例えば、コーナーＲをアルミニウム樹脂複合積層板２の板厚未満、あるいは板厚の１／２以下などの小さな値に成形加工できる。
【００４９】
図１５は加工駒３９の移動位置と成形品４１のコーナー部分の形状の関係を示す説明図である。図１５（Ａ）に示すように拘束治具本体１３の凹部２８内に収容されている成形品４１において隣接する側壁４１Ｂ、４１Ｂの接続部分（稜線部分）であるコーナー部４１ＥにおいてそのコーナーＲの大きさは前述の第１段階の成形加工を経た段階では十分に小さく成形されていない。例えば、アルミニウム樹脂複合積層板の板厚未満程度には形成されているが、板厚の１／２程度までは小さく形成されていない。
図１５（Ａ）に示す状態から、図１５（Ｂ）、図１５（Ｃ）に示すように加工駒３９をコーナー部４１Ｅの内側から外側向きに順次移動させることで加工駒３９の押圧部３９Ｃによって凹部２８の角部内面に沿わせてコーナー部４１Ｅを押し広げ、コーナーＲを小さく成形することができる。
この加工により成形品４１のコーナーＲを小さく加工して図１５（Ｄ）に示すように目的の形状であり、コーナー部分にしわや割れ、肌荒れの無い三次元成形品Ａを得ることができる。
また、加圧片３６の下降により加圧片３６の凹部３６がストッパープレート３７の上面に接触することで加圧片３６の下降は阻止される。加圧片３６の下死点をストッパープレート３７が規定しているので、加圧片３６を過度に下降させることがなく、コーナー部４１Ｅに加工駒３９を過度に押し付けることがない。このため、コーナー部４１Ｅに亀裂や割れを生じさせることもない。
【００５０】
前記パンチ１７により加圧片３６を下方に押圧し、案内溝３８Ｂの傾斜面３８ｂに沿った加工駒３９の傾斜面３９ｂの摺動により加工駒３９を横向きに移動させる構成は、これらの傾斜面３８ｂ、３９ｂをくさび斜面として利用した加工駒３９の移動機構となる。
くさび斜面を利用した移動機構は、下方への押圧力に比例して横方向に加工駒９を正確な距離、精密移動できるので、加工駒３９の押圧部３９Ｃを成形品４１のコーナー部分に対し規定量正確に押し付けて目的の形状に成形することができる。
【００５１】
以上説明のように製造した三次元成形品Ａであるならば、底壁２Ａと側壁２Ｂの接合部分のコーナー部２ＤにおいてコーナーＲの大きさを従来よりも小さくできるとともに、隣接する側壁２Ｂ、２Ｂの接合部分（稜線部分）のコーナー部２ＥにおいてコーナーＲの大きさを従来よりも小さくできる。例えば、コーナー部２Ｄ、２ＥのコーナーＲを三次元成形品Ａの板厚の１／２よりも小さくできる。特に、三次元成形品Ａが発泡樹脂板からなる芯材２ａと、芯材２ａの表裏両面側にアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる面材２ｂを積層した３層構造のアルミニウム樹脂複合積層板２からなる構造であったとしても、コーナー部２Ｄ、２ＥのコーナーＲの値を板厚の１／２以下に小さく形成したコーナー部形状の整った三次元成形品Ａを得ることができる。
【００５２】
本実施形態の方法と製造装置１を採用することでアルミニウム樹脂複合積層板２を用いて角絞り加工を行い、箱型の絞り加工品を製造しても稜線部分やコーナー部分にしわや割れ、肌荒れなどの欠陥の無い品質の高い角絞り成形品を得ることができる。
即ち、本実施形態の製造装置と製造方法により、自動車用途や建築用途など、アルミニウム樹脂複合積層板２を用いて底壁あるいは天壁と側壁を有する角絞り成形品であって軽量かつ欠陥の無い三次元成形品Ａを提供することができる。
【００５３】
ところで、先に形成した三次元成形品Ａは底壁４Ａと側壁４Ｂからなる上面開口型の三次元成形品であったが、三次元成形品は天壁と側壁からなる蓋型などの下面開口型の三次元成形品であっても良い。
【実施例】
【００５４】
厚さ２．５ｍｍ、３倍発泡のポリプロピレン製の発泡樹脂板の一面に厚さ０．２ｍｍのＡＡ１０５０からなるアルミニウム合金板を他面に厚さ０．３ｍｍのＡＡ５１５１からなるアルミニウム合金板を接着した３層構造の総厚３．０ｍｍのアルミニウム樹脂複合積層板を用意した。
このアルミニウム樹脂複合積層板に対し図１６、図１７に示す絞り加工装置によって角絞り加工を施し、縦幅９８ｍｍ、横幅１７０ｍｍ、深さ３５ｍｍの浅底箱型概形の一次成形品を得た。この一次成形品の側壁と底壁が交差するコーナー部のコーナーＲの大きさは６ｍｍ〜１０ｍｍであり、位置に応じて値が異なるように不均一であって、２つの側壁が交差するコーナー部のコーナーＲの大きさは８ｍｍ〜１２ｍｍであり、位置に応じてコーナーＲの値が異なるように不均一な一次成形品であった。
【００５５】
前記概形の一次成形品を図３に示す拘束治具の凹部にスペーサーとともに収容した。スペーサーは縦幅９６ｍｍ、横幅１６８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍまたは０．５ｍｍのステンレス鋼板からなる。
図７（Ａ）に示すように拘束治具本体１３の凹部２８にスペーサー３０を収容し、凹部２８の内周面とスペーサー３０の外周面との間に一次成形品の側壁を挟むようにして一次成形品の底壁をスペーサーの上方に設置したところ、スペーサー上面と一次成形品の底壁との間に隙間１．５ｍｍのギャップを形成した。
【００５６】
前記状態の一次成形品の底壁の上に、縦幅９２ｍｍ、横幅１６４ｍｍ、厚さ１．０ｍｍまたは０．５ｍｍのステンレス鋼板製の補助押圧板を設置し、図２に示す構成の製造装置の半球頭状のパンチ直径７８ｍｍにより上部押圧板と下部押圧板と補助押圧板を介し３０ｋＮの圧力で加圧する第１段階の成形加工を行った。
【００５７】
第１段階の成形加工終了後、拘束治具の凹部から処理済みの成形品とスペーサーを取り出し、成形品を裏返して再度凹部に収容し、図１４に示すように案内ブロック３８と４つの加工駒３９とストッパープレート３７と加圧片３６を重ねてコーナー加工ユニット４０を構成し、図１４に示す構成の製造装置の半球頭状のパンチ１７により上部押圧板１９と下部押圧板２０と加圧片３６を介して２０ｋＮの圧力で加圧する第２段階の成形加工を行った。
この第２段階の成形加工後に得られた三次元成形品の底壁と側壁との接続部分のコーナーＲの大きさは１ｍｍ〜２ｍｍであり、板厚より小さいコーナーＲに形成でき、コーナーＲの偏差も少なかった。また、隣接する側壁どうしの接続部分のコーナーＲの大きさは２ｍｍ〜３ｍｍであり、板厚より小さいコーナーＲを形成でき、コーナーＲの偏差も少なかった。
【００５８】
先の実施例においては、三次元成形品の長方形状の底壁の短辺９８ｍｍに対し、直径７８ｍｍの半球頭状のパンチを製造装置に用いて加工した。
次に、直径５９ｍｍの半球頭状のパンチに交換し、底壁短辺の長さに対し、６０％の直径の半球頭状のパンチを用いて三次元成形品を製造したところ、各コーナーに加工力が万遍なく伝わる前にＲ形成を終了してしまい、所定のコーナーＲ寸法が得られない問題を生じた。
直径６９ｍｍの半球頭状のパンチに交換し、底壁短辺の長さに対し、７０％の直径の半球頭状のパンチを用いて三次元成形品を製造したところ、先の実施例と同様、問題なく加工ができた。
直径８８ｍｍの半球頭状のパンチに交換し、底壁短辺の長さに対し、９０％の直径の半球頭状のパンチを用いて三次元成形品を製造したところ、先の実施例と同様、問題なく加工ができた。
直径９３ｍｍの半球頭状のパンチに替えて、底壁短辺の長さに対し、９５％の直径の半球頭状のパンチを用いて三次元成形品を製造したところ、球頭状のパンチが底壁全体を凹ますだけで、所定のコーナーＲが得られないばかりか、成形品が変形してしまう問題を生じた。
これらの対比から、三次元成形品の天壁の短辺に対し、７０〜９０％の直径の半球頭状のパンチを用いて加工することが重要であることが判る。
【００５９】
次に、図７に示す第１段階の成形加工時における拘束治具本体１３の凹部周囲壁の高さ、一次成形品４の側壁の内面高さ、ギャップＧの隙間について試験した。
図７に示す拘束治具本体１３の凹部２８の周囲壁の高さＨを２８．５ｍｍ、アルミニウム樹脂複合積層板の高さを３０ｍｍ、厚さを３ｍｍ、スペーサー３０の厚さを２８．５ｍｍ、ギャップＧの隙間を１．５ｍｍとして図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す第１段階の成形加工を行った場合、底壁と側壁とのコーナー部分のコーナーＲが５．０ｍｍであった一次成形品についてコーナーＲを２．０ｍｍに成形できた。
【００６０】
これに対し、補助押圧板の厚さを大きくすることでギャップＧの隙間を０．８ｍｍとして成形したところ、底部が潰されてコーナーＲが形成されない問題を生じ、補助押圧板の厚さを小さくすることでギャップＧの隙間を３．５ｍｍとして成形したところ、成形品に余肉が生じて形状不良となる問題を生じた。
また、拘束治具本体１３の凹部２８の周囲壁の高さＨを一次成形品４の内面高さより低くしたところ、コーナー部分の材料のはみ出しによる余肉を生じた。
拘束治具本体１３の凹部２８の周囲壁の高さＨについて、一次成形品４の内面高さに一次成形品の肉厚（３．０ｍｍ）を加えた高さを超える高さ５ｍｍに設定して成形加工を行ったところ、底部が潰されてコーナーＲが形成されない問題を生じた。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、アルミニウム樹脂複合積層板の角絞り加工により箱型の三次元成形品を得る場合、コーナー部分に割れ、しわ、肌荒れなどの欠陥を生じることなく、コーナー部分のＲを小さく加工でき、自動車材などの部材に対し角絞り部分に欠陥の無い軽量化した部材を提供できる。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ…アルミニウム樹脂複合積層板、１…製造装置、２…三次元成形品、２ａ…芯材、２ｂ…面材、２Ａ…底壁、２Ｂ…側壁、２Ｄ、２Ｅ…コーナー部、４…一次成形品、４Ａ…底壁、４Ｂ…側壁、４Ｄ、４Ｅ…コーナー部、１０…基台、１１…ダイセット、Ｊ…拘束治具、１３…拘束治具本体、１３Ａ…外枠、１３ａ…側板、１３Ｂ…内枠、１３ｂ…側板、１６…上部基台、１７…パンチ、１８…支柱、１９…上部押圧板、２０…下部押圧板、２３…補助押圧板、２５…調整ボルト、２６、２７…調整板、２８…凹部、３０…スペーサー、３０Ａ…成形面、３６…押圧片、３７…ストッパープレート、３８…案内ブロック、３８ｂ…傾斜面、３９…加工駒、３９ｂ…傾斜面、３９Ｃ…押圧部、３９Ｄ…受圧面、４０…コーナー加工ユニット。
【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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【図１７】
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