(57)【要約】【課題】材料の無駄の発生を防止しつつ、成形時に溶接接合部に過大な力が作用しないようにする。【解決手段】互いに重ね合わせたシート材１９，２１の端部３１，３３相互を溶接によって接合し、この溶接接合部を金型１３内の成形空間１８の内壁に近接して配置した状態で各シート材１９，２１全体を成形空間１８に収容する。この状態で各シート材１９，２１相互間に液圧を付与してシート材１９，２１を成形空間１８内で押し広げて成形する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに重ね合わせた板材の端部相互を溶接によって接合し、この溶接接合部を型内の成形空間の内壁に近接して配置した状態で前記各板材全体を前記成形空間に収容し、この状態で前記各板材相互間に流体圧力を付与して各板材を前記成形空間内で押し広げて成形することを特徴とするハイドロフォーム成形方法。
【請求項２】
前記各板材の端部相互を所定角度を持って突き合わせてあることを特徴とする請求項１記載のハイドロフォーム成形方法。
【請求項３】
前記一方の板材の端部を同他方の板材の端部に対して外方へ突出させ、かつこの突出させた一方の板材の端部を他方の板材の端部に向けて屈曲させることを特徴とする請求項１記載のハイドロフォーム成形方法。
【請求項４】
ハイドロフォーム成形に用いる板材を、その端部相互を所定角度を持って突き合わせた状態で溶接接合することを特徴とするハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法。
【請求項５】
前記各板材の端部相互を所定角度を持って突き合わせてあることを特徴とする請求項４記載のハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法。
【請求項６】
前記一方の板材の端部を同他方の板材の端部に対して外方へ突出させ、かつこの突出させた一方の板材の端部を他方の板材の端部に向けて屈曲させることを特徴とする請求項４記載のハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、型内に収容した互いに重ね合わせた板材相互間に圧力を付与し、この各板材を型内で押し広げて成形するハイドロフォーム成形方法およびハイドロフォーム成形に用いる板材の端部相互の溶接接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイドロフォーム成形方法は、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９６１１６号公報
【０００４】
図１０は、上記したハイドロフォーム成形方法を示すもので、中心線Ｓに対して左側が成形前の状態を、同右側が成形後の状態をそれぞれ示している。
【０００５】
上型１と下型３との間には成形空間５を設けてあり、互いに重ね合わせた板材７，９をこの成形空間５に配置する。このとき各板材７，９は、外周側の端部７ａ，９ａが上型１と下型３との間に挟持固定される。また、上記した端部７ａ，９ａの先端部相互は溶接接合し、溶接ビード１１を有する。
【０００６】
図１０左側の成形前の状態から、板材７，９相互間に、圧力を付与するために例えば水を注入することで、同右側の成形後の状態で示すように、各板材７，９が成形空間５内で押し広げられて成形される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の成形方法では、各板材７，９の端部７ａ，９ａを上型１と下型３とで挟持固定する必要があることから、端部７ａ，９ａ相互に対する溶接時での重ね溶接代Ｌを必要とし、このため重ね溶接代Ｌを必要とする分材料の無駄が発生している。
【０００８】
また、成形時には、図１１に示すように、上型１と下型３とで挟持固定してある端部７ａ，９ａが、注入する水の圧力（液圧Ｈ）によって成形空間５側に引っ張られ、成形時に溶接接合部に過大な力（矢印Ｐで示す引張り応力）が作用して破断に至るという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、材料の無駄の発生を防止しつつ、成形時に溶接接合部に過大な力が作用しないようにすることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、互いに重ね合わせた板材の端部相互を溶接によって接合し、この溶接接合部を型内の成形空間の内壁に近接して配置した状態で前記各板材全体を前記成形空間に収容し、この状態で前記各板材相互間に流体圧力を付与して各板材を前記成形空間内で押し広げて成形するハイドロフォーム成形方法としてある。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、各板材相互の溶接接合部を型内の成形空間の内壁に近接して配置した状態で各板材相互間に流体圧力を付与して成形するようにしたので、各板材の外周側の端部を型によって挟持固定する必要がなく、このため、成形時に板材の外周側の端部に過大な力が作用することがなく、型により固定する部分も不要となるので、材料の無駄を省くことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、この発明の第１の実施形態を示すハイドロフォーム成形用の金型１３にワークＷをセットした状態を示す断面図である。金型１３は、上型１５と下型１７とを備え、これら両者間に成形空間１８を備える。図１（ｂ）はワークＷを下型１７とともに示す平面図である。
【００１４】
ワークＷは、板材として２枚のシート材１９，２１を重ね合わせたもので、そのほぼ全域はシート材１９，２１が互いに密着する平面状となっているが、外周縁部全周は、シート材１９，２１相互間に空間２３を有するように互いに離れる方向に屈曲形成してある。
【００１５】
また、上記したワークＷは、図１中で左側の端部付近を他の部分に対し図１（ｂ）中で上下方向の幅を小さくして液圧導入部２２を設けてある。この液圧導入部２２は、シート材１９，２１相互間に隙間２５を有し、この隙間２５の図１中で左側の端部に、隙間２５より図１（ａ）中で上下幅が広い液圧導入空間２５ａを設けてある。
【００１６】
上記した隙間２５および液圧導入空間２５ａを設けることで、図１（ａ）中で上部に位置するシート材１９には、図１中で左右方向に長い長尺凸部１９ａおよび円形凸部１９ｂがそれぞれ形成される。
【００１７】
前記した液圧導入空間２５ａに対応する図１（ａ）中で下部の板材２１に液圧注入用の貫通孔２７を設け、この貫通孔２７に対応して下型１７には、外部から流体圧力を付与するための水を注入する液圧注入流路２９を設ける。
【００１８】
そして、シート材１９，２１の外周縁の端部３１，３３相互は、図２（ａ）に拡大して示すように、溶接により接合することで、相互間に溶接ビード３５が形成される。この各端部３１，３３は、端面３１ａ，３３ａが互いにほぼ９０度の角度を持って突き合わされるとともに、端面３１ａ，３３ａの内側の角部３１ｂ，３３ｂ相互が、互いに離れて継手隙間ｔを有する。
【００１９】
このように、各端部３１，３３を溶接によって接合固定したワークＷは、この溶接継手部３４を前記金型１３内の成形空間１８の内壁に近接して配置した状態で、各シート材１９，２１全体を成形空間１８に収容する。
【００２０】
この状態で、図１（ａ）に示した液圧導入空間２５ａに、液圧注入流路２９を通して外部から水を注入することで、図２（ｂ）に示すように、シート材１９，２１相互は、液圧によって徐々に押し広げられ、最終的には、図２（ｃ）に示すように、各シート材１９，２１は、成形空間１８の内壁に密着し、成形が完了する。なお、上記した図２は、液圧導入部２２を除く部分のワークＷの外周縁部の断面図である。
【００２１】
このとき、各シート材１９，２１は、液圧導入部２２を除く外周縁部の全周を、図２に示すように金型１３によって挟持固定していないので、前記図１０に示した溶接時での重ね溶接代Ｌが不要であり、材料の有効利用がなされている。
【００２２】
また、この場合、各シート材１９，２１は、外周縁部全周を上型１５と下型１７とで挟持固定していないので、成形時に、端部３１，３３が成形空間１８側に引っ張られることがなく、溶接継手部３４に過大な力が作用することがなく、溶接継手部３４の破断を防止することができる。
【００２３】
図３は、上記した溶接継手部３４を溶接接合する装置を示す。なお、ここでのワークＷは、図１のものに対して簡略化して示している。この装置は、溶接治具固定部３７と一対の溶接治具可動部３９とを備える。
【００２４】
溶接治具固定部３７は、固定部本体３７ａに上部に開口するワーク収容凹部３７ｂを備え、このワーク収容凹部３７ａにワークＷを収容する。このとき、ワークＷの溶接継手部３４となる各端部３１，３３が、ワーク収容凹部３７ｂから外部に突出する状態とする。
【００２５】
一方、溶接治具可動部３９は、溶接治具固定部３７の固定部本体３７ａの両側に一対配置し、溶接治具固定部３７の底板部３７ｃ上を固定部本体３７ａに対して接近離反移動可能である。
【００２６】
また、溶接治具可動部３９の上部に、ワークＷの端部３１，３３に向けて突出するワーク押さえ３９ａを設け、ワーク押さえ３９ａには、各端部３１，３３の表面形状に整合するワーク押さえ面３９ｂを形成する。この溶接治具可動部３９の下部には、溶接治具固定部３７に向けて突出するストッパ部３９ｃを設ける。
【００２７】
このストッパ部３９ｃが固定部本体３７ａに当接した状態で、前記したワーク押さえ面３９ｂがワークＷの各端部３１，３３を押さえ、この状態で、溶接治具固定部３７の上方から接近する溶接トーチ４１により、各端部３１，３３相互を溶接接合する。他の部位の各端部３１，３３については、ワークＷを溶接治具固定部３７に対し適宜位置を変えて保持させることで、その全周に対して溶接を行う。これにより、図４に模式的に示すように、溶接ビード３５が、溶接継手部３４に形成される。
【００２８】
この場合、溶接トーチ４１は、ＭＩＧ，ＴＩＧまたはプラズマなどで溶融溶接することで、継手隙間ｔが大きいものでも対応可能となる。
【００２９】
図５は、ワークＷの他の例を示すもので、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。このワークＷは、互いに重ね合わせる板材としての２枚の円板状のシート材４３，４５を備える。
【００３０】
この各シート材４３，４５も前記図１に示したものと同様に、外周縁部全周は、相互間に環状の空間４７を有するように、各シート材４３，４５が互いに離れる方向に屈曲形成してある。そして、この空間４７の外周側端部に溶接継手部４９を形成する。この継手溶接部４９は、下部のシート材４５の端部５１の内面５１ａに上部のシート材４３の端部５３の端面５３ａを対向させた形状である。
【００３１】
このような形状の溶接継手部４９も、図１のものと同様にして溶接接合されており、溶接ビード５０を備える。この場合も、継手隙間ｔを有する。
【００３２】
上記したワークＷは、下部のシート材４５の中心に、シート材４３，４５相互間に液圧を付与するための水を注入する貫通孔５５を設け、この貫通孔５５に対応して上部のシート材４３には、シート材４５から離れる方向に突出する凸部４３ａを形成する。これによりシート材４３，４５相互間に、液圧を導入するための液圧導入空間５５を設ける。
【００３３】
この液圧導入空間５５は、図５中で左右両側方に向けて外周部の空間４７に対し連通隙間５７を通して連通する。この連通隙間５７と外周部の空間４７および中央部の液圧導入空間５５を除く部位５９は、シート材４３，４５相互が互いにほぼ密着した状態にある。
【００３４】
上記図５に示したワークＷについても、図６に示すように、上型６１と下型６３とからなる金型６５内の成形空間６７に収容する。このとき、ワークＷは、溶接継手部４９を成形空間６７の内壁に近接して配置する。
【００３５】
また、上記した金型６７は、図示していないが、シート材４５の中央の貫通孔４５ａおよびシート材４３の凸部４３ａを備えた部位、すなわち液圧導入部６９を、前記図１の液圧導入部２２と同様に、上型６１と下型６３とで保持する構造となっている。
【００３６】
したがって、液圧導入空間５５に、貫通孔４５ａから水を導入してシート材４３，４５相互間に液圧を付与すると、各シート材４３，４５は、液圧導入部６９を除く部分が互いに離れるように押し広げられて成形される。
【００３７】
このとき、各シート材４３，４５は、その外周縁部全周を、金型６５によって挟持固定していないので、前記図１０に示し溶接時での重ね溶接代Ｌが不要であり、材料の有効利用がなされている。
【００３８】
また、この場合、各シート材４３，４５は、その外周縁部全周を上型６１と下型６３とで挟持固定していないので、成形時に、端部５１，５３が成形空間６７側に引っ張られることがなく、溶接継手部４９に過大な力が作用することがなく、溶接継手部４９の破断を防止することができる。
【００３９】
図７は、上記図６に示したワークＷの溶接継手部４９を溶接接合する装置を示す。この図７はワークＷの外周側の空間を４７を備えた部分の図６中で左側の半分を示しており、図７中で、左側（ａ）がワークＷを溶接治具にセットした状態、同右側（ｂ）が溶接している状態をそれぞれ示す。
【００４０】
ワークＷをセットする溶接治具は、溶接治具固定部７１で下部のシート材４５の端部５１を載置する凹部７１ａを備える。（ａ）で示すように、端部５１を凹部７１ａに載置した状態では、溶接治具固定部７１の側方に配置してある溶接治具下型可動部７３は、上部に位置している。
【００４１】
ここで、溶接治具上型可動部７５を下降させて、（ｂ）で示すように、上部のシート材４３の端部５３を押さえ、かつ溶接治具下型可動部７３を下降させた状態で、溶接トーチ４１により、溶接継手部４９に対して溶接を行う。これにより、図６に示してある溶接ビード５０が形成される。
【００４２】
図８は、溶接継手部７７の他の形状例を示している。この溶接継手部７７を備えたワークＷは、同図（ａ）に示すように、互いに重ね合わせる板材としての２枚のシート材７９，８１を備える。下部のシート材８１はその端部８３を、上部のシート材７９の端部８５より外方に突出させ、かつこの突出させたシート材８１の端部８３を上部のシート材７９の端部８５に向けて屈曲させている。
【００４３】
そして、下部のシート材８１の端部８３の内面８３ａと、上部のシート材７９の端部８５の端面８５ａとの間に、溶接ビード８７を備える。
【００４４】
図９は、上記したワークＷの溶接継手部７７に溶接トーチ４１により溶接作業を行っている状態を模式的に示している。溶接トーチ４１を用いて溶接作業を行うことで、溶接ビード８７が溶接継手部７７に形成される。
【００４５】
このようなワークＷを、上型８９と下型９１とからなる金型９３内の成形空間９５に収容する。このとき、ワークＷは、溶接継手部７７を成形空間９５の内壁に近接して配置する。
【００４６】
この状態で、各シート材７９，８１相互間に、水などなどを注入して液圧を付与すると、同図（ｂ）のように、各シート材７９，８１が互いに離れる方向に徐々に押し広げられ、同図（ｃ）のように成形空間９５内の金型９３の内壁に密着して成形が完了する。
【００４７】
このとき、各シート材７９，８１は、その外周縁部全周を、金型９３によって挟持固定していないので、前記図１０に示した溶接時での重ね溶接代Ｌが不要であり、材料の有効利用がなされている。
【００４８】
また、この場合、各シート材７９，８１は、その外周縁部全周を上型８９と下型９１とで挟持固定していないので、成形時に、端部８３，８５が成形空間９５側に引っ張られることがなく、溶接継手部７７に過大な力が作用することがなく、溶接継手部７７の破断を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はこの発明の第１の実施形態を示すハイドロフォーム成形用の金型にワークをセットした状態を示す断面図、（ｂ）はワークを下型とともに示す平面である。
【図２】第１の実施形態における成形時の動作説明図である。
【図３】第１の実施形態におけるワークの溶接継手部を溶接接合する装置を示す断面図である。
【図４】図１のワークの溶接継手部に溶接作業を行っている状態を示す模式図である。
【図５】（ａ）はワークの他の例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図５のワークを金型にセットした状態を示す断面図である。
【図７】図６に示したワークの溶接継手部を溶接接合する装置の一部を、ワークセット時（ａ）と溶接時（ｂ）とについてそれぞれ示す断面図である。
【図８】溶接継手部の他の形状例を示すワークを成形する際の動作説明図である。
【図９】図８のワークの溶接継手部に溶接作業を行っている状態を示す模式図である。
【図１０】従来のハイドロフォーム成形方法に係わる成形前および成形後についてそれぞれ示す断面図である。
【図１１】図１０の成形方法での溶接継手部における動作説明図である。
【符号の説明】
Ｗ  ワーク
１３，６５，９３  金型
１８，６７，９５  成形空間
１９，２１、４３，４５，８５，８７  シート材（板材）
３１，３３，５１，５３，７９，８１  板材の端部
【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】
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【図６】
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【図７】
2004276096.tif 000009
【図８】
2004276096.tif 000010
【図９】
2004276096.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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