(57)【要約】【課題】シート材料から立体的物体を形成するための装置、及びシート材料のスプライン曲げを行うための装置の使用方法を提供する。【解決手段】装置は、シート材料と、シート材料の少なくとも一部を受け入れるようになったキャビティを形成する賦形ダイであって、キャビティの一部は、立体的物体の所望の表面と対応する形状を有する、賦形ダイと、シート材料に対してキャビティの反対側に位置決めされた、立体的物体の所望の小径イベントと対応する所定形状の剛性縁部を持つ形成部材とを含む。シート材料及び形成部材に力を加えたとき、シート材料をキャビティの部分に押し付けて所望の表面を形成し、剛性縁部をシート材料に押し付けて所望の小径イベントを形成する。【選択図】図１
2010502449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材料から立体的物体を形成するための装置において、
シート材料と、
前記シート材料の少なくとも一部を受け入れるようになったキャビティを形成する賦形ダイであって、前記キャビティの一部は、前記立体的物体の所望の表面と対応する形状を有する、賦形ダイと、
前記シート材料に対して前記キャビティの反対側に位置決めされた、前記立体的物体の所望の小径イベントと対応する所定形状の剛性縁部を持つ形成部材とを含み、
前記シート材料及び前記形成部材に力を加えたとき、前記シート材料を前記キャビティの前記部分に押し付けて前記所望の表面を形成し、前記剛性縁部を前記シート材料に押し付けて前記所望の小径イベントを形成する、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記キャビティは、更に、凹状の隅部を含む、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記形成部材は剛性ワイヤである、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記形成部材は、実質的に平らな本体及び剛性縁部を持つプラテンである、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記形成部材は、前記所望の物体の形状と対応する形状を有する、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、
前記形成部材は、前記所望の物体の曲げ線と対応するように形成された弱め線を含む、装置。
【請求項７】
請求項４に記載の装置において、
前記装置は、流体液体圧力を前記シート材料に加える油圧成型装置である、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、更に、
前記形成部材を前記シートに取り付けるためのファスナを含む、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
前記ファスナは、前記形成部材を前記シートに対してシールする、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記シールは、前記シートを前記形成部材とは別個に更に加工できるように、最初に流体圧力を加えた後に解放されるように形成されている、装置。
【請求項１１】
請求項４に記載の装置において、更に、
第２形成部材を含み、
第２形成縁部及び形成縁部が対応する、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、
前記第１及び第２の形成部材は、ヒンジによって取り付けられている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記第２形成部材は剛性プラテンである、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記第１形成部材及び前記第２形成部材の少なくとも一方が前記ブランクに取り付けられており、前記第１及び第２の形成部材の各々は、形成されるべき物体の二つの隣接した表面と対応する形状を有する、装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置において、更に、
前記ブランクに加えられた流体圧力に抗するため、前記賦形ダイの反対側に液体リザーバを形成するシューを含み、
前記第１形成部材の外縁部は、前記シューの外側に固定されている、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記第１及び第２の形成部材は、形成されるべき物体の隣接した表面と対応する形状を有する、装置。
【請求項１７】
シート材料のブランクから立体的物体を形成する方法において、
キャビティを形成し、小径イベントを含む前記立体的物体の所望の表面と対応する形状を持つ賦形ダイを提供する工程と、
シート材料のブランクを前記賦形ダイの反対側に提供する工程と、
前記ブランクに対して前記キャビティの反対側に位置決めされた、前記小径イベントと対応する剛性縁部を含む形成部材を提供する工程と、
前記ブランクを、前記賦形ダイと、前記ブランクに力を加えるように形成されたシューとの間にクランプする工程と、
前記ブランク及び前記形成部材に力を加え、これによって前記ブランクを前記キャビティの一部に押し付け、前記剛性縁部を前記ブランクに押し付けて所望の小径イベントを形成することによってブランクを賦形する工程と、
形成したブランクを取り出す工程と、
形成したブランクに仕上げを施し、所望の立体的物体にする工程とを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
形成工程は、高圧ガスによって行われる、方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、
形成工程は、前記シート材料に液体圧力を加えることによって行われる、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、更に、
前記ブランクをクランプする前記工程の前に、前記形成部材を前記ブランクに取り付ける工程を含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、
前記取り付け工程により前記形成部材を前記シートにシールする、方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法において、更に、
前記ブランクを更に加工できるように、前記第１成型工程の後にシールを解放できるように形成する第２形成工程を含む、方法。
【請求項２３】
シート材料から立体的物体を形成するための装置において、
シート材料と、
前記シートの一部を受け入れるようになったキャビティを形成する、前記立体的物体の所望の表面と対応する所定形状の賦形ダイと、
前記賦形ダイと向き合って取り付けられた、加圧流体を前記シートの上方に適用するための流体入口通路を持つシューであって、前記シュー及び前記賦形ダイは、前記ブランクの前記横縁部をその間にクランプするように形成されている、シューと、
前記シートと隣接して前記キャビティの反対側に位置決めされたプラテンであって、本体及び前記立体的物体の所望の小径イベントと対応する剛性縁部を有するプラテンとを含み、
前記流体圧力は、前記シートを前記キャビティ及びプラテンの一部に押し付けるようにシート材料及びプラテンに加えられる、装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置において、
前記プラテンは、一端が前記シューに回転自在に固定されている、装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の装置において、
前記装置は、流体液体圧力を前記シート材料に加える油圧成型装置である、装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置において、更に、
前記形成部材を前記シート材料に取り付けるためのファスナを含む、装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の装置において、
前記ファスナは前記プラテンを前記シートに対してシールする、装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置において、
前記シールは、前記シートを前記形成部材とは別個に更に加工できるように、流体圧力を最初に加えた後に解放されるように形成されている、装置。
【請求項２９】
請求項２３に記載の装置において、更に、
共通の縁部に沿って第１プラテンとヒンジ係合した第２プラテンを含む、装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置において、
前記プラテンは、弱め線によって分けられた第１部分及び第２部分を含む、装置。
【請求項３１】
請求項２３に記載の装置において、
前記プラテン本体は、実質的に剛性である、装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置において、
前記プラテン本体は、高圧の作用で、前記立体的物体の所望の表面と対応する形状に撓み及び／又は延伸するように形成されている、装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の装置において、更に、
前記シート及びプラテンに瞬間的高圧を加えるように形成された高圧ガス補助を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００６年９月４日に出願された「大径曲面及び小径褶曲部をシート材料に形成するための装置」という表題の米国仮特許出願第６０／８２４，４６３号の優先権を主張するものである。出典を明示することにより、この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。
【０００２】
本発明は、全体として、シート材料を立体的物体に形成するための装置に関し、更に詳細には、大径曲面並びに小径褶曲部をシート材料に形成することに関する。
【背景技術】
【０００３】
シート材料から立体的物体を形成するため、打ち抜き、延伸、及び他の従来の金属形成技術が使用されてきた。こうした技術の一つの欠点は、対応するダイ及びパンチを必要とし、このようなダイ及びパンチが精密公差を必要とし、このようなダイ及びパンチに高度の磨耗と引き裂きが加わるということである。
【０００４】
比較的最近では、シート材料から立体的物体を形成するために油圧成型及び他の流体形成技術が実施されている。油圧成型では、ダイ又はパンチに代わって流体圧力を使用する。一般的には、シート材料の一方の側を流体圧力に露呈し（又はメンブレン又はダイヤフラムに流体圧力を加え）、シート材料をダイ又はパンチに押し付けて所望の形状を形成する。
【０００５】
油圧成型は、立体的物体、特に隅部に丸みのある物体の形成に適している。例えば、流体圧力は、シート材料を鋭い隅部にぴったりと押し込むのに不十分である。その代わり、結果的に得られた物体には、丸みのある隅部が形成される。これは、対応するダイ又はパンチの鋭い隅部と類似した形状であるが、一致しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／８２４，４６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、周知の油圧成型機器の上述の及び他の欠点を解決する流体形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
簡単に述べると、本発明の一つの特徴は、シート材料から立体的物体を形成するための装置に関する。この装置は、シート材料と、このシート材料の少なくとも一部を受け入れるようになったキャビティを形成する賦形ダイであって、キャビティの一部は、立体的物体の所望の表面と対応する形状を有する、賦形ダイと、シート材料に対してキャビティの反対側に位置決めされた、立体的物体の所望の小径イベントと対応する所定形状の剛性縁部を持つ形成部材とを含む。シート材料及び形成部材に力を加えたとき、シート材料をキャビティの部分に押し付けて所望の表面を形成し、剛性縁部をシート材料に押し付けて所望の小径イベントを形成する。
【０００９】
一実施例では、キャビティは、更に、凹状の隅部を含む。形成部材は剛性ワイヤであってもよい。形成部材は、実質的に平らな本体及び剛性縁部を持つプラテンであってもよい。形成部材は、所望の物体の形状と対応する形状を備えていてもよい。形成部材は、所望の物体の曲げ線と対応するように形成された弱め線を含んでいてもよい。
【００１０】
装置は、流体液体圧力をシート材料に加える油圧成型装置であってもよい。装置は、更に、形成部材をシートに取り付けるためのファスナを含んでもよい。ファスナは、形成部材をシートに対してシールしてもよい。シールは、シートを形成部材とは別個に更に加工できるように、最初に流体圧力を加えた後に解放されるように形成されていてもよい。
【００１１】
装置は、更に、第２形成部材を含んでいてもよく、第２形成縁部及び形成縁部が対応する。第１及び第２の形成部材は、ヒンジによって取り付けられていてもよい。第２形成部材は剛性プラテンであってもよい。装置は、第１形成部材及び第２形成部材の少なくとも一方がブランクに取り付けられていてもよく、第１及び第２の形成部材の各々は、形成されるべき物体の二つの隣接した表面と対応する形状を有する。装置は、更に、ブランクに加えられた流体圧力に抗するため、賦形ダイの反対側に液体リザーバを形成するシューを含んでいてもよく、第１形成部材の外縁部は、シューの外側に固定されていてもよい。第１及び第２の形成部材は、形成されるべき物体の隣接した表面と対応する形状を有する。
【００１２】
本発明の別の特徴は、シート材料のブランクから立体的物体を形成する方法において、キャビティを形成し、小径イベントを含む立体的物体の所望の表面と対応する形状を持つ賦形ダイを提供する工程と、シート材料のブランクを賦形ダイの反対側に提供する工程と、ブランクに対してキャビティの反対側に位置決めされた、小径イベントと対応する剛性縁部を含む形成部材を提供する工程と、ブランクを、賦形ダイと、ブランクに力を加えるように形成されたシューとの間にクランプする工程と、ブランク及び形成部材に力を加え、これによってブランクをキャビティの一部に押し付け、剛性縁部をブランクに押し付けて所望の小径イベントを形成することによってブランクを賦形する工程と、形成したブランクを取り出す工程と、形成したブランクに仕上げを施し、所望の立体的物体にする工程とを含む、方法に関する。
【００１３】
形成工程は、高圧ガスによって行われてもよい。形成工程は、シート材料に液体圧力を加えることによって行われてもよい。方法は、更に、ブランクをクランプする工程の前に、形成部材をブランクに取り付ける工程を含んでいてもよい。取り付け工程により形成部材をシートにシールする。方法は、更に、ブランクを更に加工できるように、第１成型工程の後にシールを解放できるように形成する第２形成工程を含んでいてもよい。
【００１４】
本発明の更に別の特徴は、シート材料から立体的物体を形成するための装置に関する。装置は、好ましくは、シート材料と、シートの一部を受け入れるようになったキャビティを形成する、立体的物体の所望の表面と対応する所定形状の賦形ダイと、賦形ダイと向き合って取り付けられた、加圧流体をシートの上方に適用するための流体入口通路を持つシューであって、シュー及び賦形ダイは、ブランクの横縁部をその間にクランプするように形成されていてもよい、シューと、シートと隣接してキャビティの反対側に位置決めされたプラテンであって、本体及び立体的物体の所望の小径イベントと対応する剛性縁部を有するプラテンとを含み、流体圧力は、シートをキャビティ及びプラテンの一部に押し付けるようにシート材料及びプラテンに加えられる。
【００１５】
プラテンは、一端がシューに回転自在に固定されていてもよい。装置は、流体液体圧力をシート材料に加える油圧成型装置であってもよい。装置は、更に、形成部材をシート材料に取り付けるためのファスナを含んでいてもよい。ファスナは、好ましくは、プラテンをシートに対してシールする。シールは、シートを形成部材とは別個に更に加工できるように、流体圧力を最初に加えた後に解放されるように形成されていてもよい。装置は、更に、共通の縁部に沿って第１プラテンとヒンジ係合した第２プラテンを含んでいてもよい。プラテンは、弱め線によって分けられた第１部分及び第２部分を含んでいてもよい。プラテン本体は、実質的に剛性であってもよい。プラテン本体は、高圧の作用で、立体的物体の所望の表面と対応する形状に撓み及び／又は延伸するように形成されていてもよい。装置は、更に、シート及びプラテンに瞬間的高圧を加えるように形成された高圧ガス補助を含んでいてもよい。
【００１６】
シート材料を立体的物体に形成するための本発明の装置のこの他の特徴及び利点は、本明細書に組み込んだ、本明細書の一部を形成する添付図面に更に詳細に示してあり、これから明らかになる、本発明の以下の詳細な説明に記載したこの他の特徴及び利点がある。以下の本発明の詳細な説明は、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明による装置の分解斜視断面図である。
【図２】図２は、図１の２−２線に沿った図１の装置の断面図である。
【図３】図３は、シート材料を形成部材とともに間にクランプする閉鎖位置でシュー及び賦形ダイを示す、図１の装置の斜視図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）、及び図４（ｅ）は、本発明による形成プロセスを示す、図１の装置の順序の断面図である。
【図５】図５は、図３と同様であるが、賦形済のシート材料及び形成部材を示す、図１の装置の斜視図である。
【図６】図６は、図５の賦形済シート材料の斜視図である。
【図７】図７は、図５のシート材料から形成した、完成し、トリミングを施した立体的物体の斜視図である。
【図８】図８は、図１に示す装置と同様であるが、形状が異なる本発明による別の装置の中間作業工程中の概略図である。
【図９】図９は、キャビティに押し込まれており且つ形成部材にシールした状態から外れたシート材料を示す、図８の装置の最終作業工程中の概略図である。
【図１０】図１０は、形成部材の反対側に平らな壁面を持つキャビティを示す、図８に示す装置と同様の装置を初期作業工程の開放位置で示す、概略図である。
【図１１】図１１は、閉鎖位置及び中間工程で示す、図１０の装置の概略図である。
【図１２】図１２は、シート材料をキャビティに押し込んだ最終工程で示す、図１０の装置の概略図である。
【図１３】図１３は、一端が枢着された形成部材を示す、開放位置及び初期作業工程での図８と同様の装置の概略図である。
【図１４】図１４は、閉鎖位置及び中間工程での、図１３の装置の概略図である。
【図１５ａ】図１５ａは、シート材料をキャビティに押し込んだ最終工程での、図１３の装置の概略図である。
【図１５ｂ】図１５ｂは、図１５ａの賦形済シート材料の断面図である。
【図１６ａ】図１６ａは、図１５ａに示すのと同様にシート材料をキャビティに押し込んだ最終工程での、凸状の表面を持つ図１３に示す装置と同様の装置の概略図である。
【図１６ｂ】図１６ｂは、図１６ａのシート材料の断面図である。
【図１７】図１７（ａ）、図１７（ｂ）、及び図１７（ｃ）は、図１に示す装置と同様の別の装置の形成プロセスを示す、図４（ａ）乃至図４（ｅ）と同様の順序の断面図である。
【図１８】図１８（ａ）、図１８（ｂ）、及び図１８（ｃ）は、図１に示す装置と同様の別の装置の形成プロセスを示す、図４（ａ）乃至図４（ｅ）と同様の順序の断面図である。
【図１９】図１９は、図１８の形成部材及びシート材料を示す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明に従ってメンブレン上に置いた、図１８の形成部材及びシート材料を示す概略図である。
【図２１】図２１は、図１８（ａ）、図１８（ｂ）、及び図１８（ｃ）の夫々と対応する、（ａ）初期形成工程、（ｂ）中間形成工程、及び（ｃ）最終形成工程中のシート材料の概略図である。
【図２２】図２２（ａ）、図２２（ｂ）、及び図２２（ｃ）は、図１８（ａ）、図１８（ｂ）、及び図１８（ｃ）の夫々と対応する、（ａ）初期形成工程、（ｂ）中間形成工程、及び（ｃ）最終形成工程中にシート材料から形成した立体的物体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、添付図面に例示した本発明の好ましい実施例を詳細に参照する。本発明を好ましい実施例と関連して説明するが、これらの実施例は、本発明をこれらの実施例に限定しようとするものではない。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲に含まれる変形、変更、及び等価物を含もうとするものである。
【００１９】
次に、様々な図に亘り同様の構成要素に同様の参照番号を付した添付図面を参照する。図１及び図２は、全体に参照番号３０を付した、大径曲面及び小径褶曲部を持つ立体的物体を、実質的に平らなブランクシート材料３２から形成するための装置を示す。このようなシート材料には、鋼シート及びアルミニウムシートが含まれるが、これらに限定されない。例示の実施例では、装置は、実質的に平らなシート材料から自動車の立体的なフードを形成するのに使用される。しかしながら、本発明の装置を使用して様々な立体的物体を形成できるということは理解されよう。こうした立体的物体には、フェンダー、トランクリッド、ダッシュボード等の自動車部品が含まれるが、これらに限定されない。
【００２０】
装置３０は、立体的物体の所望の外面とほぼ対応する形状を持つキャビティ３５を持つ賦形ダイ３３を含む。図１及び図２で最もよくわかるように、全体に参照番号３７を付したキャビティの一部は、最終的に立体的物体を形成するシート材料の一部を受け入れるようになっている。次いで、立体的物体にトリミング又は他の仕上げを施し、立体的製品を形成する。賦形ダイの上面３９は、シート材料の外部分を受け入れる。賦形ダイのキャビティは、大径曲面４０並びに一つ又はそれ以上の小径イベント４２を含む。これらは、以下に詳細に論じるように、ブランクを、対応する大径曲面及び小径褶曲部の夫々を備えた所望の形状に形成する。
【００２１】
賦形ダイ３３の賦形部分即ち受け入れ部分３７は、図６及び図７に示す立体的物体４４の所望の曲面と対応する形状を有する。例示の実施例では、賦形部分は階段状形状を有する。賦形ダイは、ブロックからキャビティ材料を除去することによって形成されていてもよいし、金型鋳造によって形成されていてもよく、又は適当な雌金型形態を提供する当該技術分野で周知の他の方法によって形成されていてもよい。賦形ダイ用の適当な材料には、焼入れ鋼、鋳鉄、及び他の適当な硬質材料が含まれるが、これらの材料に限定されない。
【００２２】
装置３０は、更に、対をなすシュー４５を含む。このシューは、図４（ｂ）乃至図４（ｅ）でわかるように、賦形ダイ３３と協働するように寸法及び形状が定められている。これは、ブランクシート材料３２を賦形ダイに対してクランプするため、及びブランクシート材料とともに流体密チャンバを形成するためである。
【００２３】
形成部材４６が、流体密チャンバ内に、ブランクシート材料３２と隣接してキャビティ３５の反対側に位置決めされる。例示の実施例では、形成部材はシート材料の真上に位置決めされており、キャビティの真上に位置決めされる。形成部材は剛性縁部４７を有し、この剛性縁部は、所望の褶曲部即ち立体的物体の表面の変曲イベント４９と対応する形状を有する。これを図４（ｅ）に示す。
【００２４】
例示の実施例では、形成部材は、フレックスフェースプラテンである。形成部材は、シート材料よりもかなり強く且つ比較的剛性であり、成型プロセス中に褶曲部を形成しないが、キャビティのスイープ曲面と対応して全体に撓む。図１でわかるように、プラテン及びブランクは、賦形ダイ３３の形状と対応するＬ字形状に予め変形してあってもよく、即ち予備形成されていてもよい。他の実施例では、形成部材は、賦形ダイの形状と対応して撓み即ち湾曲する平らなプラテンとして提供されてもよい。その場合、流体圧力が加わると、キャビティの形状と対応して更に撓みそして湾曲する。更に別の実施例では、形成部材は、剛性の曲がらないプレート又はプラテンである。
【００２５】
形成部材４６は、ブランク３２に変曲イベント即ち褶曲部を形成するのを補助する。形成部材は、剛性縁部４７を持つ本体５１を含む。形成部材は、ブランクを縁部及び／又は本体に沿って積極的に賦形する。図４（ｂ）乃至図４（ｅ）でわかるように、形成部材の縁部は剛性であり、これらの縁部が、形成中、シート材料に変曲点又は線４９を形成する。形成部材本体は、撓む又は弓なりになるように形成されていてもよいし、剛性であってもよい。一実施例では、形成部材本体は、所望の力レベル即ち圧力レベルまで、ブランクに対して剛性抵抗を提供し、次いで所望程度まで撓むように形成されている。別の実施例では、形成部材は剛性領域及び可撓性領域を含む。形成部材に適した材料には、剛性の鋼、シート材料よりもかなり固い合金又は他の適当な材料が含まれるが、これらの材料に限定されない。
【００２６】
例示の実施例では、形成部材４６及びブランク３２を撓ませ、相補的賦形ダイ３３の形状にする。詳細には、流体圧力の形態の力をシート材料及び形成部材に加えると、ブランクが賦形ダイ３３のキャビティ３５に押し付けられ、ブランクが賦形部分３７に押し付けられ、この賦形部分の湾曲形状をとる。
【００２７】
図４（ｂ）乃至図４（ｅ）を参照すると、シート材料ブランクは、正確に賦形ダイの賦形部分の形状に形成されるのではない。これに関し、賦形ダイは、褶曲部形成肩部５３の形態の小径イベント４２を有する。小径イベント４２は、シート材料に別の小径イベント４９’を形成するように寸法及び形状が定められている（図４（ｄ）及び図６及び図７参照）。別の態様では、賦形部分３７及び形成部材４６の表面は、所望の立体的物体の外形と正確に対応するように形成されていてもよい。しかしながら、褶曲部形成肩部を使用すると、更に経済的になる。当業者に理解されるように、形状が複雑であったり除去する材料が多かったりすると、ダイに要する費用が高くなる。かくして、例示の実施例の階段状形状は、シート材料に対して隙間を提供すると同時に、賦形ダイから除去する材料の量を少なくする。例えば、所望の立体的褶曲部形状を形成する直角の肩部の形成に要する費用及び時間は、立体的製品の所望の形状と正確に一致する形状を持つキャビティを形成するのに必要とされるよりも小さい。
【００２８】
いずれにせよ、形成部材の剛性縁部４７は、シート材料を湾曲した底面４０に押し付けることができ、剛性縁部４７に沿って十分な力を集中させ、物体４４の所望の形状と対応する所望の小径イベント４９を形成する。
【００２９】
キャビティには、他の小径イベント４２’が設けられていてもよい。これらの小径イベントは、小径イベントと同様の形状を有するが、使用中にブランクシート材料３２と接触しない。例えば、図４（ｄ）でわかるように、力を加えている最中に、ブランクは、褶曲部形成肩部５３としか接触せず、小径イベント４２’とは接触しない。その代わり、小径イベント４２’は、賦形ダイの製造中に除去されるべき材料を少なくできるため、賦形ダイの製造を更に経済的にする。図４（ｂ）でわかるように、小径イベントは、作業中にシート材料３２と接触しないように、かくして、図６及び図７でわかるように、変曲点４９’と完成した製品の縁部との間に褶曲部がない表面を形成するように位置決めされる。小径イベント４２’’はシート材料と接触し、褶曲部４９’’を形成するが、図６でわかるように、この褶曲部４９’をトリミングによって除去し、図７に示すように完成した製品４４’には残さない。
【００３０】
賦形ダイは、ブランクに所望のイベントを形成する様々な形状及び設計を備えていてもよいということは理解されよう。賦形ダイ３３は、用途及び形成されるべき所望の表面形状で決まる様々なパターン及び形状を持つ一つ又はそれ以上の小径イベントを備えていてもよいということは当業者には理解されよう。
【００３１】
作業では、及び図４（ａ）乃至図４（ｅ）を参照すると、形成部材４６は小径イベントと関連して作用する。形成部材の上側及びシート材料３２の露呈部分に力が加わると、形成部材及びブランクシート材料３２がキャビティに押し込まれる。材料は、小径イベント４２のところでキャビティと接触する。これと同時に、形成部材が材料を更に押圧し、変曲部を形成し、即ち小径イベント４９のところで形成部材の剛性縁部４７に沿って延伸する。
【００３２】
上述のように、シュー４５が賦形ダイのキャビティを閉鎖し、流体を形成部材及びブランクに対して注入するように形成された流体入口ポート５６の真下に加工チャンバ５４を形成する（図４（ｂ）乃至図４（ｅ）に最もよく示す）。図４（ａ）乃至図４（ｄ）でわかるように、形成部材４６は、シート材料３２に対して直接的に解放自在にシールされている。好ましくは、図４（ｅ）に示すようにシールが破れ、これにより、形成部材４６とシート材料３２との間に流体圧力を入れ、この流体圧力によりシート材料を外方に弓なりにし、これによって立体的物体４４の最終的な形状を得る。シールを形成し解放する方法を以下に更に詳細に説明する。
【００３３】
次に図８及び図９を参照すると、別の装置３０ａが油圧成型装置として示してある。この油圧成型装置は、図１乃至図５に示す装置と実質的に同様の装置であるが、キャビティ３５ａの形状が異なり、加工チャンバ５４ａが大きくしてある。例示の実施例では、シュー４５ａは、底壁５８をシート材料から大きく離した加工チャンバ５４ａを形成する。かくしてブランクに逆方向の流体圧力を加えるための流体リザーバを賦形ダイとは反対側に形成する。
【００３４】
この実施例では、形成部材は、形成部材をシート材料に取り付けるためのファスナ６０を含む。実際には、形成部材４６をシート材料３２に対して位置決めした後、これら二つを互いに固定する。油圧成型を行う場合には、ファスナは形成部材をシートに対してシールする。例示の実施例では、ファスナは簡単なガスケットシールであり、形成部材をシート材料に対して保持し、初期加工中に形成部材とシート材料との間に流体が入らないようにする。シールは、例えば周知のファスナを持つベローズやメンブレン等のこの他の周知の方法で行ってもよいが、これらに限定されない。
【００３５】
図８及び図９を参照し続けると、図４に示すプロセスと同様に、流体圧力が形成部材４６及びシート材料３２をキャビティ３５内に駆動する。流体圧力が上昇すると、圧力逃がし弁６１により、流体圧力が形成部材とシート材料との間に作用する。このようにして、シールは、最初に流体圧力を加えた後に外れ、形成部材とは別個にシートに加工を行うことができるように形成されている。例示の実施例では、形成部材は、上述のように、ブランクにガスケットシールで取り付けられる。しかしながら、形成部材の移動を制限するワイヤや電子制御式レリーズ等を含むがこれらに限定されないこの他の形状を使用してもよいということは理解されよう。形成部材及びファスナは、更に、材料が所定量撓んだ後、形成部材が壊れるか或いはシート材料から離れるように設計されていてもよい。
【００３６】
図１０、図１１、及び図１２を参照すると、装置３０ｂは、図８及び図９に示す装置と同様であるが、外れないように形成されている。その代わり、形成部材４６ｂの一つの剛性縁部４７ｂは、シート材料３２ｂの一部を賦形ダイ３３ｂの角のある隅部６３に押し込むように形成されている。このように、形成部材４６ｂは、角のある隅部６３の形状とほぼ同じ小径褶曲部４９ｂをシート材料に形成する。これとは対照的に、形成部材は丸みのある隅部６５を持っておらず、その代わりにシート材料は加工チャンバ５４内の流体圧力により、丸みのある隅部とほぼ同じ形状をとる。従来の油圧成型と同様に、シート材料は、丸みのある隅部とほぼ同じ形状をとるが、丸みのある隅部の実際の形状をとってもよいしとらなくてもよい。
【００３７】
次に、図１３、図１４、及び図１５を参照すると、装置３０ｃは、上文中に説明した装置と同様であるが、外端６７がシュー４５ｃに枢着された形成部材４６ｃを含む。この形成部材の固定は、ヒンジ、可撓性タブ、又は他の周知の方法で行われていてもよい。このようにして、形成部材の枢動により、剛性縁部４７ｃが枢動し、シート材料３２ｃを角のある隅部６３ｃに押し込み、図１５（ａ）に示すように小径褶曲部４９ｃの形態をとり、図１５（ｂ）で最もよくわかる小径褶曲部４９ｃを持つ立体的物体４４ｃを形成する。
【００３８】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示す更に別の実施例では、装置３０ｄは、図１３乃至図１５（ａ）に示す装置と同様であるが、内方に湾曲した表面６８と対応する形状の湾曲した形成部材４６ｄを含む。このように、角のある隅部６３ｄは小径イベントが更に小さく、即ち褶曲部の角度が更に小さい。このように、装置３０ｄは、角のある褶曲部４９ｄによって境界が定められた内方に凸状をなした表面を持つ立体的製品を形成できる。
【００３９】
次に、図１７（ａ）、図１７（ｂ）、及び図１７（ｃ）を参照すると、装置３０ｅは、上文中に説明した装置と同様であるが、小径の凸状の湾曲の形態の小径イベント４２ｅを含む。図１７に示すように、このようなイベントは、角度が小さい隅部でなく、ベロウド形状(bellowed shape)又はセリフ形状(serif shape) を形成できる 加えられた力により、小径イベントの周囲で材料を延伸し、図１７（ｃ）に最もよく示す滑らかな変曲点を形成する。
【００４０】
図１８（ａ）、図１８（ｂ）、及び図１８（ｃ）に示す本発明の更に別の実施例では、装置３０ｆは、形成部材及びシート材料に流体圧力を加えるが、反作用流体チャンバ７０と、シート材料３２ｆ及び一対の形成部材４６ｆ及び４６ｆ’が間に配置される一対のメンブレン７２及び７２’とを有する。この実施例では、一方の形成部材４６ｆがシート材料３２ｆの上面に取り外し自在に接着されているか或いはその他の方法で取り外し自在に固定されているのに対し、第２形成部材４６ｆ’は、シート材料の下面に同様に固定されている。流体圧力をシート材料及び形成部材の両側に加えると、これらの形成部材はシート材料に当たった状態で配置されるだけであって、作業中、流体圧力によって所定の場所に保持される。
【００４１】
この実施例では、上形成部材４６ｆは、剛性縁部４７ｆによって輪郭が定められたノッチ７４を形成する。下形成部材４６ｆ’は、ノッチ７４と対応する形状を有し、同様に、剛性縁部４７ｆ’によって輪郭が定められている。作業では、下形成部材４６ｆ’を下メンブレン７２’上に適正な配向で配置し、シート材料３２ｆをメンブレン上に下形成部材の上方に適正な配向で配置し、上形成部材４６ｆをメンブレン上に下形成部材及びシート材料の上方に適正な配向で配置する。別の態様では、形成部材をシート材料に適正な配向で接着し、このシート材料をメンブレンに置いてもよい。
【００４２】
作用チャンバ５４ｆ内の流体圧力を上メンブレン７２に加え、及びかくして形成部材４６ｆ及びシート材料３２ｆの露呈部分に加えると、反作用流体チャンバ７０内の流体が作用流体圧力に対して抵抗を提供する。作用流体圧力が上昇するにつれて、反作用流体チャンバ７０内のスロットル圧力逃がし弁７５の形態の出口により、流体をチャンバから出し、作用流体圧力の力により（ｉ）形成部材及びシート材料を撓ませ、（ｉｉ）シート材料３２ｆを形成部材の剛性縁部４７ｆ及び４７ｆ’に沿って曲げる。上述の実施例におけるのと同様に、形成部材はシート材料よりも遥かに剛性であるが、装置３０ｆの作動流体圧力の作用で撓むけれども褶曲部を形成しないという意味で半剛性である。このように、形成部材は、シート材料３２ｆに対して曲げ力を剛性縁部４７ｆ及び４７ｆ’に沿って局所的に加え、及びかくして剛性縁部と対応する所定の経路に沿って小径イベント４９ｆを形成する。
【００４３】
図２１は、形成プロセス中のシート材料３２ｆの撓み及び曲げ（及びメンブレン７２’の移動）を概略に示す。詳細には、工程（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、図１８（ａ）、図１８（ｂ）、及び図１８（ｃ）の夫々に示す装置３０ｆの初期作動工程、中間作動工程、及び初最終動工程と対応する。図２１でわかるように、シート材料の大部分を撓ませることができると同時に、曲げが小径イベント即ち褶曲部４９ｆに限定される。例示の実施例では、シート材料を図２２に示す自動車のダッシュボードの形状に形成した。しかしながら、例示の装置及び曲げ技術は、様々な立体的物体の形成に適しているということは当業者には理解されよう。
【００４４】
例示の実施例では、上下の形成部材４６ｆ及び４６ｆ’は、シート材料によって互いに関して効果的にヒンジ止めされている。詳細には、これらの形成部材はシート材料に固定されており、シート材料を剛性縁部４７ｆ及び４７ｆ’に沿って曲げることができるため、形成部材は、剛性縁部に沿って互いに効果的にヒンジ止めされる。形成部材は、シート材料の同じ側でシート材料に固定されていてもよいということは理解されよう。このような場合には、形成部材は互いに対して直接的にヒンジ止めされていてもよい。
【００４５】
以上の実施例は、力を形成部材及びシート材料に加えるのに流体圧力を使用するものとして説明したが、流体は液体であっても気体であってもよいということは理解されよう。一般的には、液体圧力を制御された態様で加える。流体圧力は、水及び／又は他の非圧縮性流体を使用する周知の方法で精密に加えられ、監視され、そして制御される。急速ガス技術には、力を加えるために、爆発によりガス圧力を加えることが含まれるということもまた理解されよう。
【００４６】
以上の実施例は、力を形成部材及びシート材料に加えるのに流体圧力を使用するものとして説明したが、流体は液体であっても気体であってもよいということは理解されよう。一般的には、液体圧力を制御された態様で加える。流体圧力は、水及び／又は他の非圧縮性流体を使用する周知の方法で精密に加えられ、監視され、そして制御される。急速ガス技術には、力を加えるために、爆発によりガス圧力を加えることが含まれるということもまた理解されよう。
【００４７】
説明を行う上での便宜のため、及び添付の特許請求の範囲に正確に定義するため、「上」又は「上方」、「下」又は「下方」、「内側」及び「外側」といった用語を使用し、本発明の特徴を、添付図面に示す特徴の位置に関して説明する。
【００４８】
多くの点に関し、様々な特徴の変更は、その前の変更と類似しており、同じ参照番号に、対応する部分を示す添え字「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、「ｅ」、及び「ｆ」が付けてある。
【００４９】
本発明の特定の実施例の以上の説明は、例示及び説明を行う目的で提供されたものである。これらは、本発明を網羅的に説明しようとするものでも本発明を開示の正確な形態に限定しようとするものでもなく、以上の教示に照らして多くの変形及び変更を行うことができるということは明らかである。以上の実施例は、本発明の原理及びその特定の用途を最もよく説明するために選択され且つ説明されたものであり、これにより、当業者は、本発明、及び考えられる特定の用途に適した様々な変更を加えた様々な実施例を最もよく使用できる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義される。
【符号の説明】
【００５０】
３０  立体的物体
３２  ブランクシート材料
３３  賦形ダイ
３５  キャビティ
３７  キャビティの一部
３９  賦形ダイ上面
４０  大径曲面
４２  小径イベント
４５  シュー
４６  形成部材
４７  剛性縁部
４９  変曲イベント
【図１】
2010502449.tif 000003
【図２】
2010502449.tif 000004
【図３】
2010502449.tif 000005
【図４ａ−４ａ−１】
2010502449.tif 000006
【図４ｂ】
2010502449.tif 000007
【図４ｃ】
2010502449.tif 000008
【図４ｄ−４ｄ−１】
2010502449.tif 000009
【図４ｅ】
2010502449.tif 000010
【図５】
2010502449.tif 000011
【図６】
2010502449.tif 000012
【図７】
2010502449.tif 000013
【図８】
2010502449.tif 000014
【図９】
2010502449.tif 000015
【図１０】
2010502449.tif 000016
【図１１】
2010502449.tif 000017
【図１２】
2010502449.tif 000018
【図１３】
2010502449.tif 000019
【図１４】
2010502449.tif 000020
【図１５ａ】
2010502449.tif 000021
【図１５ｂ】
2010502449.tif 000022
【図１６ａ】
2010502449.tif 000023
【図１６ｂ】
2010502449.tif 000024
【図１７ａ−１７ａ−１】
2010502449.tif 000025
【図１７ｂ−１７ｂ−１】
2010502449.tif 000026
【図１７ｃ−１７ｃ−１】
2010502449.tif 000027
【図１８ａ】
2010502449.tif 000028
【図１８ｂ】
2010502449.tif 000029
【図１８ｃ】
2010502449.tif 000030
【図１９】
2010502449.tif 000031
【図２０】
2010502449.tif 000032
【図２１】
2010502449.tif 000033
【図２２ａ】
2010502449.tif 000034
【図２２ｂ】
2010502449.tif 000035
【図２２ｃ】
2010502449.tif 000036
【国際調査報告】
2010502449.tif 000037
2010502449.tif 000038
2010502449.tif 000039