(57)【要約】【課題】孔の周縁部に「ばり」や「だれ」を発生させることなくワークに大径の孔を開けることが可能であり、かつ、省スペース化を可能とするハイドロフォーム加工方法およびハイドロフォーム加工装置を提供する。【解決手段】ワーク収容部材２に中空のワーク７を収容し、該ワークの中空部に充填した液体を加圧することにより、該ワークをワーク収容部材の内部空間の形状に沿って塑性変形させるハイドロフォーム加工方法であって、ワークの中空部に充填した液体を加圧して、ワークをワーク収容部材の内部形状に沿って塑性変形させた後、該液体の圧力をピアスパンチ４に作用させることにより、ピアスパンチをワークに向かって突出させてワークに孔を開ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク収容部材に中空のワークを収容し、該ワークの中空部に充填した液体を加圧することにより、該ワークをワーク収容部材の内部空間の形状に沿って塑性変形させるハイドロフォーム加工方法において、
ワークの中空部に充填した液体を加圧して、ワークをワーク収容部材の内部形状に沿って塑性変形させた後、
該液体の圧力をピアスパンチに作用させることにより、ピアスパンチをワークに向かって突出させてワークに孔を開けることを特徴とするハイドロフォーム加工方法。
【請求項２】
前記ピアスパンチは、ワークと当接する当接面と、該当接面の反対側に形成されたピストン面と、該当接面に形成された窪み部と、該窪み部とピストン面とを連通する連通経路と、を具備し、
ワークの中空部に充填した液体を更に加圧して、ワークにおいて窪み部に対向する部分を破断させ、
該液体をワークの破断部分からピストン面に面する空間に流入させることを特徴とする請求項１に記載のハイドロフォーム加工方法。
【請求項３】
前記ピアスパンチの当接面と窪み部との境界の一部に滑らかな曲面を形成し、残りの部分にエッジを形成したことを特徴とする請求項２に記載のハイドロフォーム加工方法。
【請求項４】
中空のワークを収容するワーク収容部材と、該ワークの中空部に充填した液体を加圧する加圧手段と、を具備するハイドロフォーム加工装置において、
ワークの中空部に充填した液体の圧力を作用させることによりワークに向けて突出する単数または複数のピアスパンチを具備することを特徴とするハイドロフォーム加工装置。
【請求項５】
前記ピアスパンチは、ワークと当接する当接面と、該当接面の反対側に形成されたピストン面と、該当接面に形成された窪み部と、該窪み部とピストン面とを連通する連通経路と、を具備することを特徴とする請求項４に記載のハイドロフォーム加工装置。
【請求項６】
前記ピアスパンチの当接面と窪み部との境界の一部に滑らかな曲面を形成し、残りの部分にエッジを形成したことを特徴とする請求項５に記載のハイドロフォーム加工装置。
【請求項７】
前記ピアスパンチのピストン面に空隙部を形成したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のハイドロフォーム加工装置。
【請求項８】
前記ピアスパンチにおけるワークとの当接面側の端部を着脱可能としたことを特徴とする請求項４から請求項７までのいずれか一項に記載のハイドロフォーム加工装置。
【請求項９】
前記ピアスパンチをワークから離れる方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする請求項４から請求項８までのいずれか一項に記載のハイドロフォーム加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク収容部材に中空のワークを収容し、該ワークの中空部に液体を供給して加圧することにより、該ワークをワーク収容部材の内部形状に沿って塑性変形させるハイドロフォーム加工方法および加工装置に関する。
より詳細には、ハイドロフォーム加工後のワークに孔を開ける技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のフレームやアクスルハウジング等を成型する方法としてハイドロフォーム加工方法が検討されている。ハイドロフォーム加工方法は、金型に中空のワーク（被加工物）を収容し、該ワークの中空部に液体を供給して加圧することにより、該ワークを金型の内部形状に沿って塑性変形させる加工方法である。
ハイドロフォーム加工方法による成型品は、従来のスポット溶接による成型品と比較すると、以下の利点を有する。
第一に、スポット溶接による成型品は、予め板材をプレス加工して上下（または前後）二分割の部品を成型し、該二分割の部品を合わせて重なる部分（のりしろ）をスポット溶接するという二つの工程を経て成型されるのに対して、ハイドロフォーム加工方法による成型品は上下二分割の金型内に収容された中空のパイプ内に液体を充填して加圧するという一つの工程を経て成型されるので、加工工数を削減可能である。
第二に、スポット溶接の成型品に荷重を加えると、スポット間の溶接されていない部分から変形し、スポット溶接部が引き剥がされるのに対して、ハイドロフォーム加工方法による成型品は一体成型品であり、強度に優れている。
第三に、ハイドロフォーム加工方法による成型品は「のりしろ」を必要としないため、材料歩留まりが高い。
第四に、スポット溶接による成型品は、溶接時の熱により歪みが発生するため溶接後の寸法精度が低いのに対して、ハイドロフォーム加工方法による成型品は加工時に熱を加えないため加工後の歪みが無く、寸法精度が高い。
【０００３】
このようなハイドロフォーム加工方法による成型品に大径の孔を開ける方法としては、レーザにより溶断する方法が知られている。
しかし、この方法は孔を開けるのに要する時間が長く、レーザによる溶断時に成型品の材料である金属の微小粒が発生して成型品の内面に付着するという問題がある。そのため、成型品を自動車のアクスルハウジングに使用する場合には、内部に収容するギヤ等の摩耗や破損を防止するために孔を開けた後に成型品の内面を洗浄する必要があり、作業工程が煩雑となる。
【０００４】
そこで、ワークを収容する金型にピアスパンチ（孔開け用のパンチ）を設け、金型の内部形状に沿って塑性変形したワークの中空部に液体を充填して加圧した状態で該ピアスパンチをワークに向かって突出させ、ワークに孔を開ける方法が検討されている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９００３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１４に示す如く、特許文献１に記載のハイドロフォーム成型品に孔を開ける方法は、ハイドロフォーム加工後のワーク２０７の側面の一部にピアスパンチ２０４の先端部に形成した当接面２４１を当接させ、ワーク２０７の中空部に充填した液体に圧力を加えたままピアスパンチ２０４をワーク２０７の外側から内側に向かって突出させ、当接面２４１のエッジとワーク２０７との当接部分に生じる剪断力により、当接面２４１の形状と略同じ形状の孔２０７ｃを形成するものである。
しかし、この方法は、ワーク２０７における孔２０７ｃの周縁部がワーク２０７の内側に向かって塑性変形し、ワーク７に形成された孔の周縁部に「ばり」や「だれ」を発生させる場合がある。特に、ピアスパンチ２０４により形成される孔が大径となるほど「ばり」や「だれ」が発生し易い傾向がある。
【０００７】
このような「ばり」や「だれ」を防止する方法としては、ワーク２０１の中空部に充填される液体の圧力を高めることが考えられる。
しかし、ピアスパンチ２０４を作動させるための油圧シリンダの油圧（ピアスパンチ２０４のピストン面２４２に面する空間に充填される作動油の油圧）は、通常の油圧ポンプ等により作動油を供給する場合には、ハイドロフォーム加工においてワーク７の中空部に充填される液体の圧力の８分の１から１０分の１程度である。従って、ワーク７の中空部に充填される液体の圧力に抗してピアスパンチ２０４を突出させるためにはピストン面２４２の断面積を当接面２４１よりも極端に大きくする必要がある。
結果として、ハイドロフォーム加工装置が全体的に大型化し、大きな設置スペースを必要とするとともに装置が高価なものとなってしまうという問題がある。また、ピストン面２４２を極端に大きくすると、ピアスパンチ２０４が突出および退避するためにワーク収容部材２０２（下型２２２）内に設ける空隙が大きくなり、ワーク収容部材２０２の強度低下を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は以上の如き状況に鑑み、孔の周縁部に「ばり」や「だれ」を発生させることなくワークに大径の孔を開けることが可能であり、かつ、省スペース化を可能とするハイドロフォーム加工方法およびハイドロフォーム加工装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、ワーク収容部材に中空のワークを収容し、該ワークの中空部に充填した液体を加圧することにより、該ワークをワーク収容部材の内部空間の形状に沿って塑性変形させるハイドロフォーム加工方法において、
ワークの中空部に充填した液体を加圧して、ワークをワーク収容部材の内部形状に沿って塑性変形させた後、
該液体の圧力をピアスパンチに作用させることにより、ピアスパンチをワークに向かって突出させてワークに孔を開けるものである。
【００１１】
請求項２においては、前記ピアスパンチは、ワークと当接する当接面と、該当接面の反対側に形成されたピストン面と、該当接面に形成された窪み部と、該窪み部とピストン面とを連通する連通経路と、を具備し、
ワークの中空部に充填した液体を更に加圧して、ワークにおいて窪み部に対向する部分を破断させ、該液体をワークの破断部分からピストン面に面する空間に流入させるものである。
【００１２】
請求項３においては、前記ピアスパンチの当接面と窪み部との境界の一部に滑らかな曲面を形成し、残りの部分にエッジを形成したものである。
【００１３】
請求項４においては、中空のワークを収容するワーク収容部材と、該ワークの中空部に充填した液体を加圧する加圧手段と、を具備するハイドロフォーム加工装置において、
ワークの中空部に充填した液体の圧力を作用させることによりワークに向けて突出する単数または複数のピアスパンチを具備するものである。
【００１４】
請求項５においては、前記ピアスパンチは、ワークと当接する当接面と、該当接面の反対側に形成されたピストン面と、該当接面に形成された窪み部と、該窪み部とピストン面とを連通する連通経路と、を具備するものである。
【００１５】
請求項６においては、前記ピアスパンチの当接面と窪み部との境界の一部に滑らかな曲面を形成し、残りの部分にエッジを形成したものである。
【００１６】
請求項７においては、前記ピアスパンチのピストン面に空隙部を形成したものである。
【００１７】
請求項８においては、前記ピアスパンチにおけるワークとの当接面側の端部を着脱可能としたものである。
【００１８】
請求項９においては、前記ピアスパンチをワークから離れる方向に付勢する付勢手段を設けたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２０】
請求項１においては、ピアスパンチをワークに向かって突出させるための推力を大きく設定することが容易であり、孔の周縁部に「ばり」や「だれ」が発生することを防止しつつ、ワークに孔を開けることが可能である。
【００２１】
請求項２においては、簡単な構成でワークの中空部と、ピストン面に面する空間とを連通することが可能である。
【００２２】
請求項３においては、ピアスパンチによりワークから切り離される大スクラップ部をピアスパンチに係止することが可能であり、該大スクラップ部がワークの中空部に紛れ込んだりすることがなく、作業性に優れる。
【００２３】
請求項４においては、ピアスパンチをワークに向かって突出させるための推力を大きく設定することが容易であり、孔の周縁部に「ばり」や「だれ」が発生することを防止しつつ、ワークに孔を開けることが可能である。
【００２４】
請求項５においては、簡単な構成でワークの中空部と、ピストン面に面する空間とを連通することが可能である。
【００２５】
請求項６においては、ピアスパンチによりワークから切り離される大スクラップ部をピアスパンチに係止することが可能であり、該大スクラップ部がワークの中空部に紛れ込んだりすることがなく、作業性に優れる。
【００２６】
請求項７においては、小スクラップ部が形成されたときに、窪み部および連通経路からの液体が、ピストン面に面する空間にスムーズに流入し、ピアスパンチをワークに向かって突出させる推力を容易に得ることが可能である。
【００２７】
請求項８においては、孔開け加工を繰り返した場合にピアスパンチについて傷みやすい部分のみを交換することができ、作業性に優れるとともに部品コストを削減することが可能である。
【００２８】
請求項９においては、ピアスパンチのピストン面に圧力が作用していない場合には、ピアスパンチをワークから離れる方向に移動させ、ピアスパンチがワーク収容部材の内部空間から退避した位置を保持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下では図１から図４までを用いて本発明に係るハイドロフォーム加工装置の実施の一形態であるハイドロフォーム加工装置１の全体構成について説明する。
【００３０】
図１に示す如く、ハイドロフォーム加工装置１は主に、ワーク収容部材２、プランジャ３・３、ピアスパンチ４、戻しバネ５、シリンダエンド６等で構成される。
ここで、ハイドロフォーム加工装置１により加工される被加工物であるワーク７は主に金属製の筒である。
なお、本発明に係るワークは中空部（空洞）を有し、塑性変形可能な材料からなるものであれば良く、本実施例のワーク７の如き金属製の筒に限定されない。また、筒の断面形状は円形に限定されず、角形やその他の形状でも良い。
【００３１】
図１、図２および図３に示す如く、ワーク収容部材２はその内部にワーク７を収容するものであり、上型２１と下型２２の二つの部材からなる。
上型２１はワーク収容部材２の上半部を成す部材であり、その下面には窪み２１ａが形成される。下型２２はワーク収容部材２の下半部を成す部材であり、その上面には窪み２２ａが形成される。
上型２１の下面と、下型２２の上面とは合わせ面になっており、上型２１は、図示せぬ昇降装置により、上型２１の下面が下型２２の上面に当接した位置（ワーク収容位置）と、上型２１の下面が下型２２の上面から離間した位置（ワーク取り出し位置）との間で昇降可能に構成される。
【００３２】
ワーク７は、上型２１の下面と下型２２の上面とが当接した位置（ワーク収容位置）にあるときに、窪み２１ａおよび窪み２２ａにより囲まれる空間（内部空間）に収容される。
ハイドロフォーム加工時には、ワーク７はワーク収容部材２の内部空間の形状（窪み２１ａおよび窪み２２ａの形状）に沿って塑性変形する。すなわち、ワーク収容部材２はワーク７の塑性変形後の外形を付与する機能を有する。
【００３３】
なお、本実施例におけるワーク収容部材２は上型２１と下型２２の二つの部材からなるが、塑性変形後のワーク７の形状やワーク７の材料等の条件に応じてワーク収容部材２を三つ以上の部材で構成しても良い。また、ワーク収容部材２は上下に分割する構成に限定されず、左右や前後に分割可能な構成としても良い。
【００３４】
図２に示す如く、プランジャ３・３はワーク７の中空部に液体を充填した状態でワーク７の両端を閉塞するものである。また、プランジャ３・３は図示せぬアクチュエータ（油圧シリンダ等）によりワーク収容部材２に向かって押し込まれ、ワーク７の中空部に充填された液体を加圧する。
すなわち、本実施例においては、プランジャ３・３と、該プランジャ３・３を押し込む図示せぬアクチュエータと、を合わせたものが加圧手段を構成する。
【００３５】
なお、加圧手段はワークの中空部に充填した液体を加圧可能であれば良く、上記構成に限定されない。
また、本実施例においては、ワーク７の中空部に充填される液体として防錆剤が添加された水を使用しているが、ワーク７を構成する材料によっては防錆剤が添加されていない水でも良く、油等の他の液体でも良い。
【００３６】
図１、図２および図４に示す如く、本発明のハイドロフォーム加工装置に係るピアスパンチの第一実施例であるピアスパンチ４は、ハイドロフォーム加工によりワーク収容部材２の内部空間の形状に沿って塑性変形した後のワーク７に孔を開けるものである。
図４に示す如く、ピアスパンチ４は、その上半部が直径の小さい略円柱形状であり、下半部が直径の大きい略円柱形状の部材である。ピアスパンチ４の最上面は当接面４１、ピアスパンチ４の最下面はピストン面４２を成し、ピアスパンチ４の上半部と下半部と間の段差となっている部分は段差面４６を成す。
当接面４１の平面視略中央部には窪み部４３が形成され、該窪み部４３とピストン面４２とを連通する連通経路４４が形成される。
【００３７】
ピアスパンチ４は下型２２に形成されたピアス収容孔２３（図３参照）に収容される。ピアス収容孔２３は下型２２の下面と窪み２２ｂとを連通している。
図３に示す如く、ピアス収容孔２３はピアスパンチ４の形状に合わせて段差状に形成されており、ピアスパンチ４の上半部およびピアスパンチ４の下半部はいずれもピアス収容孔２３に摺動可能に当接している。
また、ピアスパンチ４の下半部の外周面にはＯリング４５が設けられており、ピアスパンチ４の下半部はピアス収容孔２３に気密的に摺接している。
【００３８】
ここで、図１に示す如く、ピアスパンチ４を当接面４１と窪み２２ｂとが同一平面を成す高さに配置したとき、ピアスパンチ４のピストン面４２は、後述するシリンダエンド６の上面と当接する。また、ピアスパンチ４の段差面４６とピアス収容孔２３の段差面２４とは離間し、段差面２４と、段差面４６と、ピアス収容孔２３の内周面と、ピアスパンチ４の上半部の外周面と、で囲まれた空間である空隙５０が形成される。なお、空隙５０は図示せぬ連通孔により下型２２の外部と連通している。
このように構成することにより、ピアスパンチ４は、ワーク収容部材２の内部空間に向かって突出する方向に摺動することが可能である。
【００３９】
図１に示す如く、戻しバネ５・５・・・（図１では便宜上戻しバネ５を二つだけ表示している）は巻きバネであり、ピアスパンチ４をワーク７から離れる方向に付勢する付勢手段の実施の一形態である。戻しバネ５・５・・・は、ピアスパンチ４側の段差面４６に形成された介装孔４６ａ（図４参照）とピアス収容孔２３側の段差面２４に形成された介装孔２４ａ（図３参照）との間に介装される。
このように構成することにより、ピストン面４２に圧力が作用していない場合には、ピアスパンチ４をワーク７から離れる方向に移動させ、ピアスパンチ４がワーク収容部材２の内部空間（窪み２１ａおよび窪み２２ａ）から退避した位置を保持することが可能である。
【００４０】
シリンダエンド６は略円柱形状の部材であり、ピアス収容孔２３に螺装される。
また、シリンダエンド６の外周面にはＯリング６１が設けられており、シリンダエンド６はピアス収容孔２３を下型２２の下面側において気密的に閉塞する。
【００４１】
以下では、図１から図１０までを用いて、ハイドロフォーム加工装置１における孔開け加工の手順について説明する。
【００４２】
図１および図２は、ワーク収容部材２にワーク７を収容し、ワーク７の中空部に充填した液体を加圧して、ワーク７をワーク収容部材２の内部空間の形状に沿って塑性変形させた状態、（すなわちワーク７にハイドロフォーム加工が施された状態）を示している。
以下、図１および図２に示す状態を、「孔開け加工開始状態」と呼ぶこととする。
なお、連通経路４４、空隙部４２ａ、ピストン面４２とシリンダエンド６の上面との隙間、には前回に孔開け加工を行った際に流入した液体が残留している。
【００４３】
図５に示す如く、「孔開け加工開始状態」からワーク７の中空部に充填した液体を更に加圧する（図２に示すプランジャ３・３をワーク収容部材２に更に押し込む）と、ワーク７において、ピアスパンチ４の当接面４１に形成された窪み部４３に対向する部分が窪み部４３側に膨出してドーム状となる。
以下、図５に示す状態を、「ワーク膨出状態」と呼ぶこととする。
【００４４】
図６に示す如く、「ワーク膨出状態」からワーク７の中空部に充填した液体を更に加圧すると、ワーク７の窪み部４３側に膨出してドーム状となった部分が破断し、小スクラップ部７ａが形成される。
そして、ワーク７の中空部に充填した液体の一部が、該小スクラップ部７ａが形成されることにより生じたワーク７の破断部分から、窪み部４３および連通経路４４を経てピストン面４２に形成された空隙部４２ａに流入する。
以下、図６に示す状態を、「小スクラップ部形成状態」と呼ぶこととする。
【００４５】
図７に示す如く、「小スクラップ部形成状態」後、続けてワーク７の中空部に充填した液体の圧力を略同じ圧力で保持すると、ワーク７の中空部に充填した液体の一部がピストン面４２と、空隙部４２ａと、シリンダエンド６の上面と、ピアス収容孔２３の内周面と、で囲まれる空間に流入し、該液体の圧力がピアスパンチ４に作用してピアスパンチ４がワーク４に向かって突出する。
このとき、図４の（ａ）に示す如く、ピアスパンチ４の当接面４１の外縁部にはエッジ４１ａが形成されている。また、ワーク７の中空部には加圧された液体が充填されているため、ワーク７の内壁面には、ワーク７をワーク収容部材２に向かって押し付ける力が作用している。
従って、ワーク７において該エッジ４１ａと当接する部位には大きな剪断力が作用し、ワーク７においてピアスパンチ４の当接面４１に対応する部分はワーク７から切り離されて大スクラップ部７ｂを形成する。そして、ワーク７において大スクラップ部７ｂが切り離された部分には孔７ｃが形成される。
以下、図７に示す状態を、「孔形成状態」と呼ぶこととする。
【００４６】
図８に示す如く、「孔形成状態」からピストン３・３（図２参照）を後退させてワーク７の中空部に充填していた液体をワーク収容部材２の外部に放出すると、戻しバネ５の付勢力により、ワーク７に向かって突出していたピアスパンチ４はピアスパンチ４のピストン面４２がシリンダエンド６の上面に当接する位置までワーク７から離れる方向に移動する。
以下、図８に示す状態を、「液圧開放状態」と呼ぶこととする。
【００４７】
図９に示す如く、「液圧開放状態」から上型２１を上昇させ、ハイドロフォーム加工後、さらに孔開け加工（孔７ｃを形成する加工）を施したワーク７を上型２１と下型２２の間から外部に取り出す。
以下、図９に示す状態を、「ワーク取り出し状態」と呼ぶこととする。
【００４８】
図１０に示す如く、「ワーク取り出し状態」にてワーク７を外部に取り出した後、大スクラップ部７ｂを上型２１と下型２２の間から取り出す。
以下、図１０に示す状態を、「大スクラップ部取り出し状態」と呼ぶこととする。
【００４９】
以上の如く、本発明に係るハイドロフォーム加工方法は、ワーク収容部材２に中空のワーク７を収容し、該ワーク７の中空部に充填した液体を加圧することにより、該ワーク７をワーク収容部材２の内部空間（窪み２１ａおよび窪み２２ａ）の形状に沿って塑性変形させるものであり、
ワーク７の中空部に充填した液体を加圧して、ワーク７をワーク収容部材２の内部形状に沿って塑性変形させた後、
該液体の圧力をピアスパンチ４に作用させることにより、ピアスパンチ４をワーク７に向かって突出させてワーク７に孔を開けるものである。
また、本発明に係るハイドロフォーム加工装置の実施の一形態であるハイドロフォーム加工装置１は、中空のワーク７を収容するワーク収容部材２と、該ワーク７の中空部に充填した液体を加圧する加圧手段（プランジャ３・３や図示せぬアクチュエータ等からなる）と、を具備し、
ワーク７の中空部に充填した液体の圧力を作用させることによりワーク７に向けて突出するピアスパンチ４を具備するものである。
【００５０】
このように構成することは以下の如き利点を有する。
すなわち、従来の如く別系統の油圧アクチュエータ等によりピアスパンチを突出させる場合と比較して、当該ワーク７の中空部に充填される高圧の液体の一部をピアスパンチ４に作用させることから、ピアスパンチ４をワーク７に向かって突出させるための推力を大きく設定することが容易である。
従って、ワーク７の中空部に充填される液体の圧力を高圧に保持して孔７ｃの周縁部に「ばり」や「だれ」が発生することを防止しつつ、ワーク７に孔７ｃを開けることが可能である。
これは、特に孔７ｃの直径が大きくなった場合に有効である。
また、従来は必要であったピアスパンチを突出させるための別系統の油圧アクチュエータ等を省略することが可能である。
さらに、ピストン面４２に作用する液体の圧力が高いため、該液体がピアスパンチ４に作用する面積（ピストン面４２の面積）を従来と比較して小さくすることが可能であり、ハイドロフォーム加工装置の小型化が可能である。
【００５１】
また、本発明に係るハイドロフォーム加工装置の実施の一形態であるハイドロフォーム加工装置１に設けられたピアスパンチ４は、ワーク７と当接する当接面４１と、該当接面４１の反対側に形成されたピストン面４２と、該当接面４１に形成された窪み部４３と、該窪み部４３とピストン面４２とを連通する連通経路４４と、を具備するものであり、
本発明に係るハイドロフォーム加工方法は、ワーク７の中空部に充填した液体を更に加圧して、ワーク７において窪み部４３に対向する部分を破断させ、
該液体をワーク７の破断部分からピストン面４２に面する空間に流入させるものである。
【００５２】
このように構成することは、以下の如き利点を有する。すなわち、孔開け加工後には回収して再利用または廃棄される大スクラップ部７ｂの一部を破断させることにより、ワーク７の中空部と、ピストン面４２に面する空間（本実施例の場合、ピストン面４２と、空隙部４２ａと、シリンダエンド６の上面と、ピアス収容孔２３の内周面と、で囲まれる空間）と、を連通してピストン面４２にワーク７の中空部に充填した液体を作用させることが可能である。
そのため、ピストン面４２に液体を導くための孔をワーク７の他の部分に余分に設けたり、ピストン面４２に液体を導くための複雑な機構をプランジャ３・３に設けたりすることなく、簡単な構成でワーク７の中空部と、ピストン面４２に面する空間とを連通することが可能である。
【００５３】
ここで、ピアスパンチ４の当接面４１と窪み部４３との境界については、境界の全てにエッジを形成しても良いが、図４に示す如く、境界の一部に滑らかな曲面４３ｂを形成し、境界の残りの部分にエッジ４３ａを形成することが望ましい。
これは、以下の理由による。すなわち、当接面４１と窪み部４３との境界の全てにエッジを形成した場合、小スクラップ部（ワークにおいて窪み部に対向する部分）が大スクラップ部（孔開けによりワークから切り離される部分）から切り離されてしまい、ワークの中空部に紛れ込んだり、あるいは窪み部の中に残ってしまい、小スクラップ部を除去する作業が面倒な場合がある。
これに対して、境界の一部に滑らかな曲面４３ｂを形成し、境界の残りの部分にエッジ４３ａを形成した場合、小スクラップ部７ａは曲面４３ｂに当接する部分は大スクラップ部７ｂから切り離されずに一体となっているため、小スクラップ部７ａがワーク７の中空部に紛れ込んだり、あるいは窪み部４３の中に残るといった事態を防止することが可能である。
さらに、小スクラップ部７ａは窪み部４３側に突出し、孔形成状態（図７）から大スクラップ部取り出し状態（図１０）の間において、大スクラップ部７ｂをピアスパンチ４に係止する。そのため、大スクラップ部７ｂがワーク７の中空部に紛れ込んだりすることがなく、作業性に優れる。
【００５４】
なお、本実施例においては、窪み部４３を当接面４１の平面視略中央部に一箇所形成したが、これに限定されるものではない。すなわち、当接面４１の複数箇所に窪み部４３・４３・・・を設けても良い。
また、窪み部４３の大きさ（平面視における直径）は、ハイドロフォーム加工時の液体の圧力ではワーク７における窪み部４３に対向する部分が破断せず、孔開け加工時に更に液体の圧力を上昇させるとワーク７における窪み部４３に対向する部分が破断して小スクラップ部７ａが形成されるように、ワーク７の材料や肉厚、形状等を考慮して適宜選択する必要がある。
さらに、窪み部４３の平面視形状は本実施例の如き略円形に限定されず、三角形や歯車状でもよい。窪み部の形状を三角形や歯車状とした場合における大スクラップ部７ｂおよび小スクラップ部７ａの形状は図１３の（ａ）や図１３の（ｂ）に示す如くである。
【００５５】
また、ピアスパンチ４のピストン面４２には本実施例の如く、空隙部４２ａを形成することが望ましい。
このように構成することにより、小スクラップ部７ａが形成されたときに、窪み部４３および連通経路４４からの液体が、ピストン面４２とシリンダエンド６の上面との隙間にスムーズに流入し、ピアスパンチ４をワーク７に向かって突出させる推力を容易に得ることが可能である。
なお、空隙部をシリンダエンド６の上面側に形成しても同様の効果を奏する。
【００５６】
以下では、図１１を用いて、本発明のハイドロフォーム加工装置に係るピアスパンチの第二実施例であるピアスパンチ１０４の構成について説明する。
ピアスパンチ１０４は、その外形や基本的な構成は前記ピアスパンチ４と略同じである。
すなわち、ピアスパンチ１０４の上半部は直径の小さい略円柱形状であり、下半部は直径の大きい略円柱形状の部材である。ピアスパンチ１０４の最上面は当接面１４１、ピアスパンチ１０４の最下面はピストン面１４２を成し、ピアスパンチ１０４の上半部と下半部と間の段差となっている部分は段差面１４６を成す。
当接面１４１の平面視略中央部には窪み部１４３が形成され、該窪み部１４３とピストン面１４２とを連通する連通経路１４４が形成される。また、ピアスパンチ１０４の下半部の外周面にはＯリング１４５が設けられる。
段差面１４６には介装孔１４６ａが形成され、ピストン面１４２には空隙部１４２ａが形成される。また、当接面１４１の外縁部にはエッジ１４１ａが形成されるとともに、当接面１４１と窪み部１４３との境界の一部には滑らかな曲面１４３ｂが形成され、該境界の残りの部分にはエッジ１４３ａが形成される。
【００５７】
ピアスパンチ１０４がピアスパンチ４と異なる点は、ピアスパンチ１０４の上部（当接面１４１側の端部）を成すヘッド部１０４ａが、ピアスパンチ１０４の胴体部１０４ｂと別体であり、該胴体部１０４ｂから着脱可能に構成されることである。
このように構成することは以下の如き利点を有する。すなわち、孔開け加工の際にはピアスパンチに大きな負荷がかかるので、孔開け加工を繰り返すと、ピアスパンチの当接面の外縁部に形成されたエッジや、当接面と窪み部との境界に形成されたエッジが欠けたり、角が落ちて丸くなり、孔開け加工時の剪断力が低下する。従って、孔開け加工を所定回数行ったあとにはピアスパンチを交換する必要がある。
このとき、ピアスパンチ１０４は、孔開け加工を繰り返した場合に傷みやすい部分であるヘッド部１０４ａのみを交換すれば良く、作業性に優れるとともに部品コストを削減することが可能である。
【００５８】
以下では、図１５および図１６を用いて、本発明のハイドロフォーム加工装置に係るピアスパンチの第三実施例であるピアスパンチ３０４の構成について説明する。
ピアスパンチ３０４は、その外形や基本的な構成は前記ピアスパンチ４と略同じである。
すなわち、ピアスパンチ３０４の上半部は直径の小さい略円柱形状であり、下半部は直径の大きい略円柱形状の部材である。ピアスパンチ３０４の最上面は当接面３４１、ピアスパンチ３０４の最下面はピストン面３４２を成し、ピアスパンチ３０４の上半部と下半部と間の段差となっている部分は段差面３４６を成す。
当接面３４１の平面視略中央部には窪み部３４３が形成され、該窪み部３４３とピストン面３４２とを連通する連通経路３４４が形成される。また、ピアスパンチ３０４の下半部の外周面にはＯリング３４５が設けられる。
段差面３４６には介装孔３４６ａが形成され、ピストン面３４２には空隙部３４２ａが形成される。また、当接面３４１の外縁部にはエッジ３４１ａが形成されるとともに、当接面３４１と窪み部３４３との境界の一部には滑らかな曲面３４３ｂが形成され、該境界の残りの部分にはエッジ３４３ａが形成される。
【００５９】
ピアスパンチ３０４がピアスパンチ４と異なる点は、ピストン面３４２に形成された空隙部３４２ａに、圧力調整室３４７が設けられていることである。また、本実施例における圧力調整室３４７はリング状の溝であり、その開口部は空隙部３４２ａに対して下向きである。
このように構成することは以下の如き利点を有する。
すなわち、孔開け加工を繰り返し行う場合、前回に孔開け加工を行った時に連通経路３４４やピストン面３４２とシリンダエンド６の上面との隙間や空隙部３４２に流入した液体が残留した状態で次の孔開け加工を行う場合、ワーク膨出状態から小スクラップ部形成状態の間にワーク７内の液体を加圧すると、当該連通経路３４４等に残留している液体に背圧が生じる場合がある。このような背圧が生じると、小スクラップ部を形成するために要するワーク７内の液体の圧力を上昇させる場合がある。
本実施例のピアスパンチ３０４に形成された圧力調整室３４７は開口部が空隙部３４２ａに対して下向きに形成されており、連通経路３４４等に液体が流入してきても圧力調整室３４７内には空気が残留する。よって、連通経路３４４等に液体が残留したままワーク７内の液体を加圧した場合、圧力調整室３４７内に残留した空気が収縮することにより大きな背圧が生じることを防止し、小スクラップ部を形成するために要するワーク７内の液体の圧力が上昇することを抑制することが可能である。
なお、圧力調整室の構成は本実施例の圧力調整室３４７に限定されず、開口部が下向きで上端が閉塞された穴等、連通経路等に連通する閉塞された空間であって連通経路等に液体が流入してきた場合に当該空間に空気が残留するように構成すれば同様の効果を奏する。
【００６０】
本実施例のハイドロフォーム加工装置１は、下型２２にピアスパンチ４を一個設けたが、ワーク収容部材２に設けるピアスパンチ４の位置および個数は限定されない。
すなわち、上型２１にピアスパンチ４を設けても良く、あるいは上型２１および下型２２にそれぞれピアスパンチ４・４を設けても良い。この場合、図１２に示す如く、ワーク７の上部および下部の両方に孔開け加工を施すことが可能である。
さらに、一個の下型２２に複数のピアスパンチ４・４・・・を設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】「孔開け加工開始状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図２】別方向から見た「孔開け加工開始状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図３】ワーク収容部材を示す図。
【図４】本発明に係るピアスパンチの第一実施例を示す図。
【図５】「ワーク膨出状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図６】「小スクラップ部形成状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図７】「孔形成状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図８】「液圧開放状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図９】「ワーク取り出し状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図１０】「大スクラップ部取り出し状態」時の本発明に係るハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図１１】本発明に係るピアスパンチの第二実施例を示す図。
【図１２】孔開け加工後のワークを示す斜視図。
【図１３】小スクラップ部の別実施例を示す図。
【図１４】従来のハイドロフォーム加工装置を示す図。
【図１５】本発明に係るピアスパンチの第三実施例を示す図。
【図１６】本発明に係るピアスパンチの第三実施例を用いた場合における「ワーク膨出状態」を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
１    ハイドロフォーム加工装置
２    ワーク収容部材
４    ピアスパンチ
７    ワーク（被加工物）
【図１】
2005305503.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005305503.tif 000006
【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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