(57)【要約】【課題】  設備コストを低減できる液圧成形装置を提供する。【解決手段】  成形素材１０が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向Ｄ１に分割されて型開きする金型３０（３１，３５）と、金型３０に型締め力Ｆ１を付与するための型締め手段４０（４１，４６）と、成形素材１０の内部に液圧を付与し、膨出変形させるための液圧付与手段５０（５１，６１，５６，６６）とを有する。【選択図】            図５
2005254286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形素材が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向に分割されて型開きする金型と、
前記金型に型締め力を付与するための型締め手段と、
前記成形素材の内部に液圧を付与し、膨出変形させるための液圧付与手段と
を有することを特徴とする液圧成形装置。
【請求項２】
前記金型の分割方向は、液圧による膨出変形前の成形素材面と同方向であることを特徴とする請求項１に記載の液圧成形装置。
【請求項３】
前記金型は、前記分割によって略２等分されていることを特徴とする請求項２に記載の液圧成形装置。
【請求項４】
前記成形素材は、中空管状部材からなり、前記金型の分割方向は、前記中空管状部材の軸方向であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液圧成形装置。
【請求項５】
前記成形素材は、周辺が接合された重ね合わせ板材からなり、前記金型の分割方向は、前記板材の重ね合わせ面と同方向であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液圧成形装置。
【請求項６】
前記金型は、前記重ね合わせ板材の接合された周辺が配置される溝部を有し、前記溝部は、前記金型の分割方向に沿って形成されることを特徴とする請求項５に記載の液圧成形装置。
【請求項７】
前記金型は、前記成形素材の端部が配置される貫通穴を有し、前記金型のキャビティは、前記貫通穴を中心として前記成形素材の端部を取り囲むように形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の液圧成形装置。
【請求項８】
前記金型の分割方向に対して略直角な押圧力を、前記金型に対して付与するための押圧手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液圧成形装置。
【請求項９】
成形素材が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向に分割されて型開きする金型の内部に、前記成形素材を配置し、
前記金型に型締め力を付与し、
前記成形素材の内部に液圧を付与し、膨出変形させる
ことを特徴とする液圧成形方法。
【請求項１０】
前記成形素材は、中空管状部材からなり、前記金型の分割方向は、前記中空管状部材の軸方向であることを特徴とする請求項９に記載の液圧成形方法。
【請求項１１】
前記成形素材は、周辺が接合された重ね合わせ板材からなり、前記金型の分割方向は、前記板材の重ね合わせ面と同方向であることを特徴とする請求項９に記載の液圧成形方法。
【請求項１２】
前記金型は、前記金型の分割方向に沿って形成される溝部を有しており、
前記金型の内部に前記成形素材を配置する際に、前記成形素材を構成する重ね合わせ板材の接合された周辺を、前記溝部に配置することを特徴とする請求項１１に記載の液圧成形方法。
【請求項１３】
前記金型は、貫通穴を中心として形成されるキャビティを有しており、
前記金型の内部に前記成形素材を配置する際に、前記金型のキャビティが、前記貫通穴を中心として前記成形素材の端部を取り囲むように、前記成形素材の端部を前記貫通穴に配置することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の液圧成形方法。
【請求項１４】
前記成形素材の内部に液圧を付与し、膨出変形させる際に、前記金型の分割方向に対して略直角な押圧力を、前記金型に対して付与することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の液圧成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧成形装置および液圧成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液圧成形装置は、成形媒体を成形素材の内部に供給することで、所定形状に膨出成形している（例えば、特許文献１参照。）。また、膨出成形の際に金型が開くのを防止するため、型締め手段を有している（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平２００３−１６４９２４号公報
【特許文献２】特開平２００２−６６６６３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、成形素材の膨出に基づく押圧力は、金型の分割方向（型開き方向）に主として発揮される。つまり、前記押圧力は、型開き力として金型に直接的に作用するため、型締め手段を、例えば、大型液圧プレスによって構成することが必要となり、設備コストを上昇させる問題を有する。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、設備コストを低減できる液圧成形装置および液圧成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
成形素材が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向に分割されて型開きする金型と、
前記金型に型締め力を付与するための型締め手段と、
前記成形素材の内部に液圧を付与し、膨出変形させるための液圧付与手段と
を有することを特徴とする液圧成形装置である。
【０００６】
上記目的を達成するための請求項９に記載の発明は、
成形素材が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向に分割されて型開きする金型の内部に、前記成形素材を配置し、
前記金型に型締め力を付与し、
前記成形素材の内部に液圧を付与し、膨出変形させる
ことを特徴とする液圧成形方法である。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成した本発明は、以下の効果を奏する。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、金型の分割方向（型開き方向）は、成形素材が液圧によって膨出変形する方向に対して交差しているため、成形素材の内部に液圧を付与し、膨出変形させる場合、この液圧による膨出の押圧力を、金型の剛性によって吸収することができる。したがって、成形素材の膨出に基づく押圧力の大部分は、型開き力として金型に作用しないため、必要とされる型締め力は、従来と比べて小さくなり、型締め手段を小型化し、設備コストを低減することが可能である。つまり、設備コストを低減できる液圧成形装置を提供することができる。
【０００９】
請求項９に記載の発明によれば、金型の分割方向（型開き方向）は、成形素材が液圧によって膨出変形する方向に対して交差しているため、この液圧による膨出の押圧力は、金型の剛性によって吸収され、成形素材の膨出に基づく押圧力の大部分は、型開き力として金型に作用しない。そのため、必要とされる型締め力は、従来と比べて小さくなり、型締め手段を小型化し、設備コストを低減することが可能である。つまり、設備コストを低減できる液圧成形方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る成形素材を説明するための平面図、図２は、図２に示される成形素材の側面図である。
【００１２】
成形素材１０は、重ね合わせた少なくとも２つの板材１１，１２から構成される予備成形体である。板材１１，１２は、例えば、アルミニウム合金やステンレス鋼からなり、縁部１３には接合部１４が形成され、気密性が確保される。接合部１４は、縁部１３の略全周に渡ってあるいは部分的に配置される。接合方法は、接着や溶接などを適用することが可能である。溶接方法としては、例えば、シーム溶接、アーク溶接、レーザ溶接が挙げられる。
【００１３】
成形素材１０は、液圧を付与する成形媒体を内部に注入するための開口部１６，１８を有する。開口部１６，１８は、成形素材１０の延長方向Ｄ１の端部１５，１７に形成される。成形媒体は、例えば、水である。延長方向Ｄ１は、板材１１，１２の重ね合わせ面と同方向である。
【００１４】
成形素材１０を液圧成形することで得られる成形品は、特に限定されないが、例えば、車両エンジンの排ガス用の触媒コンバータや、エキゾーストマニホルドである。
【００１５】
図３は、本発明の実施の形態に係る液圧成形装置を説明するための分解斜視図、図２は、図１に示される液圧成形装置の断面図である。
【００１６】
液圧成形装置２０は、金型３０、型締め手段４０および液圧付与手段５０を有する。金型３０は、略２等分に分割されており、分割型３１，３５を有する。金型３０の分割面３９Ａ，３９Ｂは、成形素材１０の延長方向Ｄ１に対して略直角方向Ｄ２に延長している。
【００１７】
したがって、成形素材１０の延長方向Ｄ１は、成形素材１０が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向であり、金型の分割方向（型開き方向）である。つまり、金型の分割方向は、液圧による膨出変形前の成形素材面と同方向であり、金型３０は、成形素材１０が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向に分割されて型開きする。
【００１８】
分割型３１，３５は、金型の分割方向（成形素材１０の延長方向）Ｄ１に関し、近接離間自在であり、貫通穴３２，３６、溝部３３，３７およびキャビティ３４，３８を有する。貫通穴３２，３６は、分割型３１，３５の略中央に形成され、成形素材１０の開口部１６，１８が配置される。
【００１９】
溝部３３，３７は、貫通穴３２，３６から延長し、金型３０の分割方向Ｄ１に沿って形成され、分割面３９Ａ，３９Ｂに到達しており、成形素材１０の縁部（重ね合わせ板材の接合された周辺）１３が、摺動自在に配置される。キャビティ３４，３８は、貫通穴３２，３６を中心として成形素材１０の端部１５，１７を取り囲むように形成されており、分割型３１，３５が型締めされる際に、成形品の外形形状に対応するキャビティを一体的に形成する。
【００２０】
型締め手段４０は、液圧プレスからなり、金型３０の分割方向Ｄ１に対して平行な型締め力Ｆ１を、分割型３１，３５に対して付与するためのシリンダ手段４１，４６を有する。型締め手段４０は、液圧プレスを適用することに限定されず、例えば、機械プレスを適用することも可能である。型締め力Ｆ１は、分割型３１，３５の両側から付与する形態に限定されず、例えば、分割型３１，３５の一方を固定式とし、分割型３１，３５の他方のみに型締め力Ｆ１を付与することも可能である。
【００２１】
液圧付与手段５０は、分割型３１，３５の側面に配置され、軸押しポンチ５１，５６および軸押しシリンダ６１，６６を有する。軸押しポンチ５１，５６は、成形素材１０の開口部１６，１８に挿入される突出部６２，６７と、成形媒体が流通する供給路６３，６８とを有する。供給路６３，６８の一端は、突出部６２，６７の先端まで延長し、供給路６３，６８の他端は、成形媒体を供給するための高圧ポンプ（不図示）から延長する配管系７０に連結される。
【００２２】
軸押しシリンダ６１，６６は、軸押しポンチ５１，５６に連結されており、押しポンチ５１，５６を、金型側に向かって進退自在に支持している。軸押しシリンダ６１，６６の駆動源は、例えば、油圧あるいは空圧である。
【００２３】
軸押しシリンダ６１，６６を駆動し、突出部６２，６７を、成形素材１０の開口部１６，１８に挿入する場合、開口部１６，１８の外周が、分割型３１，３５の貫通穴３２，３６の内周に密着し、しごき加工が施されため、開口部１６，１８の外周が、分割型３１，３５の貫通穴３２，３６の内周に密着し、成形素材１０の内部空間を密閉することが可能である。
【００２４】
したがって、高圧ポンプから供給される成形媒体を、配管系７０および供給路６３，６８を経由して、成形素材１０の開口部１６，１８に注入することで、成形素材１０の内部に液圧を付与し、膨出変形させることができる。
【００２５】
以上のように、液圧成形装置２０における金型３０の分割方向（型開き方向）Ｄ１は、成形素材１０が液圧によって膨出変形する方向に対して交差しているため、成形素材１０の内部に液圧を付与し、膨出変形させる場合、この液圧による膨出の押圧力を、金型３０の剛性によって吸収することができる。したがって、成形素材１０の膨出に基づく押圧力の大部分は、型開き力として分割型３１，３５に作用しないため、必要とされる型締め力は、従来と比べて小さくなり、型締め手段４０を小型化し、設備コストを低減することが可能である。つまり、本実施の形態は、設備コストを低減できる液圧成形装置を提供することができる。
【００２６】
なお、金型の分割面３９Ａ，３９Ｂを金型３０の分割方向Ｄ１に対して略直角方向に交差させ、また、金型を略２等分に分割することは、金型構造の簡略化の点で好ましいが、特にこれに限定されない。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態に係る液圧成形方法を説明する。図５は、型締め時を示している断面図、図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに関する断面図、図７は、液圧成形完了時を示している断面図、図８は、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに関する断面図である。
【００２８】
まず、成形素材１０が液圧によって膨出変形する方向に対して交差する方向に分割されて型開きする分割型３１，３５の内部に、成形素材１０を配置する（図３参照）。この際、成形素材１０の縁部１３を、溝部３３，３７に配置し、また、分割型３１，３５のキャビティ３４，３８が、貫通穴３２，３６を中心として成形素材１０の端部１５，１７を取り囲むように、成形素材１０の端部１５，１７を、貫通穴３２，３６に配置する。
【００２９】
分割型３１，３５を近接させ、成形素材１０を挟み込むことで、型締めされ、金型３０の分割方向Ｄ１に対して平行な型締め力Ｆ１が、分割型３１，３５の側方から付与される。そして、軸押しシリンダ６１，６６が駆動され、軸押しポンチ５１，５６が金型側に押し込められる（図５および図６参照）。
【００３０】
成形素材１０の開口部１６，１８の内周は、軸押しポンチ５１，５６の突出部６２，６７により拡張されると共に、開口部１６，１８の外周は、分割型３１，３５の貫通穴３２，３６の内周によって規制される。そのため、成形素材１０の開口部１６，１８は、軸押しポンチ５１，５６に密着して、シール部が形成され、成形素材１０の気密性が確保される。
【００３１】
その後、高圧ポンプを作動させて成形媒体の供給を開始する。成形媒体は、配管系７０および供給路６３，６８を経由して、成形素材１０の開口部１６，１８に注入され、成形素材１０の内部に液圧が付与される。
【００３２】
成形媒体の供給を継続することで、成形素材１０の内部の液圧が上昇し、成形素材１０の膨出変形が開始される。この際、金型３０の分割方向（型開き方向）Ｄ１は、成形素材１０が液圧によって膨出変形する方向に対して交差しているため、この液圧による膨出の押圧力は、金型の剛性によって吸収され、成形素材１０の膨出に基づく押圧力の大部分は、型開き力として金型３０に作用しない。そのため、必要とされる型締め力Ｆ１は、従来と比べて小さくなり、型締め手段４０を小型化し、設備コストを低減することが可能である。
【００３３】
成形媒体の供給をさらに継続し、成形素材１０の内部の液圧Ｐが、最終液圧Ｐｍａｘに到達すると、所定時間保持される。これによって、成形素材１０は、成形品の外形形状に対応するキャビティ３４，３８に合致した形状まで膨出成形され、液圧成形が完了する（図７および図８参照）。
【００３４】
その後、高圧ポンプが停止され、成形媒体の強制的排出が終了すると、型開きされ、成形品が、取り出され、不要部位が適宜除去される。
【００３５】
以上のように、本実施の形態は、設備コストを低減できる液圧成形方法を提供することができる。
【００３６】
図９は、本発明の別の実施の形態に係る液圧成形装置を説明するための断面図である。なお、上記実施の形態と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００３７】
液圧成形装置１２０は、金型１３０（分割型１３１，１３５）の分割方向（型開き方向）Ｄ１に対して略直角な押圧力Ｆ２を、金型１３０に対して付与するための押圧手段１８０を有する。押圧手段１８０は、例えば、液圧プレスからなり、シリンダ手段１８１，１８６を有する。
【００３８】
この場合、成形素材１１０が内部に配置された分割型１３１，１３５の側面に、型締め手段１４０によって型締め力Ｆ１を付与（型締め）し、液圧付与手段１５０によって、成形素材１１０の内部に液圧を付与し、膨出変形させる際、押圧手段１８０は、分割型１３１，１３５に押圧力Ｆ２を付与することが可能である。つまり、拡径による押圧力がキャビティ１３４，１３８に付与される分割型１３１，１３５を、支持可能であり、分割型１３１，１３５の変形を防止することができる。そのため、例えば、分割型１３１，１３５の軽量化を図ることも可能である。
【００３９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００４０】
例えば、成形素材の形状は、成形素材の延長方向に関して対称であることに限定されず（図１参照）、図１０の斜視図に示されるように、屈曲して延長する成形素材２１０を適用することも可能である。また、図１１の断面図に示されるように、液圧を付与する成形媒体を内部に注入するための開口部３１６が一方の端部３１５のみに形成されている成形素材３１０を適用することも可能である。
【００４１】
さらに、成形素材は、周辺が接合された重ね合わせ板材からなる予備成形体に限定されず、例えば、図１２の断面図に示される中空管状部材４１０を適用することも可能である。この場合、成形素材の延長方向（金型の分割方向）Ｄ１は、中空管状部材４１０の軸方向となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る成形素材を説明するための平面図である。
【図２】図１に示される成形素材の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る液圧成形装置を説明するための分解斜視図である。
【図４】図３に示される液圧成形装置の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る液圧成形方法を説明するための断面図であり、型締め時を示している。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩに関する断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る液圧成形方法を説明するための断面図であり、液圧成形完了時を示している。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに関する断面図である。
【図９】本発明の別の実施の形態に係る液圧成形装置を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る成形素材の変形例を説明するための斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る成形素材の別の変形例を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る成形素材のさらに別の変形例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・成形素材、
１１，１２・・板材、
１３・・縁部、
１４・・接合部、
１５，１７・・端部、
１６，１８・・開口部、
２０・・液圧成形装置、
３０・・金型、
３１，３５・・分割型、
３２，３６・・貫通穴、
３３，３７・・溝部、
３４，３８・・キャビティ、
３９Ａ，３９Ｂ・・分割面、
４０・・型締め手段、
４１，４６・・シリンダ手段、
５０・・液圧付与手段、
５１，５６・・軸押しポンチ、
６１，６６・・軸押しシリンダ、
６２，６７・・突出部、
６３，６８・・供給路、
７０・・配管系、
１１０・・成形素材、
１２０・・液圧成形装置、
１３０・・金型、
１３１，１３５・・分割型、
１３４，１３８・・キャビティ、
１４０・・締め手段１４０、
１５０・・液圧付与手段１５０、
１８０・・押圧手段、
１８１，１８６・・シリンダ手段、
２１０・・成形素材、
３１０・・成形素材、
３１５・・端部、
３１６・・開口部、
４１０・・中空管状部材、
Ｄ１，Ｄ２・・方向、
Ｆ１，Ｆ２・・押圧力、
Ｐ，Ｐｍａｘ・・最終液圧。
【図１】
2005254286.tif 000003
【図２】
2005254286.tif 000004
【図３】
2005254286.tif 000005
【図４】
2005254286.tif 000006
【図５】
2005254286.tif 000007
【図６】
2005254286.tif 000008
【図７】
2005254286.tif 000009
【図８】
2005254286.tif 000010
【図９】
2005254286.tif 000011
【図１０】
2005254286.tif 000012
【図１１】
2005254286.tif 000013
【図１２】
2005254286.tif 000014