(57)【要約】  本発明は、内部高圧成形によって、周囲を密封して中空断面要素を製造するための方法に関する。前記方法によれば、長手方向の中空の半製品（５）は内部高圧成形ツール（１）に挿入され、また成形ツール（１）の閉鎖工程中に、成形ツール（１）内に完全に挿入される半製品（５）は、その２つの端部（９、１０）の間の領域で圧縮され、その後、圧縮された半製品（５）は、流体による内部高圧によって中空断面要素の最終形状に拡張される。本発明の目的は、成形ツール（１）を閉じている間に、中空断面要素の半製品（５）の大きな変形が生じる場合にも、中空断面要素の信頼性の高い製造を可能にすることである。このため、半製品（５）の端部（９、１０）が、圧縮工程の前に切り取られて、斜めに切り取られた前面（１２、１３）をそれぞれ形成し、また端部の前面（１２、１３）が、本質的に平坦な形状を有し、また半製品（５）の長手方向延長部に対してできるだけ直角の位置を取るように、圧縮工程によって端部（９、１０）を変形すべく、端部（９、１０）の切り取り輪郭及び傾斜角（α）が選択される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部高圧成形によって、周囲を密封して中空断面要素を製造するための方法であって、中空の細長い半製品が内部高圧成形ツールに挿入され、挿入後に完全に前記成形ツールの内部に配置された前記半製品が、前記成形ツールの閉鎖動作中に、前記半製品の端部の間の領域で圧縮され、この後、前記圧縮された半製品が、流体による内部高圧によって前記中空断面要素の最終形状に拡張される方法において、
前記半製品（５）の前記端部（９、１０）が、圧縮動作の前に切り取られ、斜めに切り取られたそれぞれの前面（１２、１３）が形成され、前記端部の前記前面（１２、１３）が、本質的に平坦な形状を有し、また前記半製品（５）の長手方向の延長に対してできるだけ直角の位置を取るように、前記圧縮動作によって前記端部（９、１０）を変形すべく、前記端部（９、１０）の切り取り輪郭及び傾斜角（α）が選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記端部（９、１０）の前記前面（１２、１３）が、圧縮方向に位置しかつ前記半製品（５）の長手方向軸線（１１）に対し横断方向に走る中心軸線（１８）に対して斜めに切り取られるように、前記切り取りが行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記端部（９、１０）の前記前面（１２、１３）が互いに平行に配置されたままであるように、前記半製品の前記端部が切り取られることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
前記傾斜角（α）が６°〜１０°の範囲内にあり、好ましくは８°であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
引き続く圧縮動作により生じる前記端部の変形が、前記端部（９、１０）を切り取る前にコンピュータシミュレーションによって確認され、次に、前記変形を補償するために、行うべき前記切り取りの切り取り輪郭及び傾斜角（α）が、前記コンピュータシミュレーションにより算出されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記端部（９、１０）の前記切り取りが２次元的に行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記端部（９、１０）の前記切り取りが、３次元の輪郭の切り取りによって行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲を密封して中空断面要素を製造するための請求項１の前段に記載の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な種類の方法は、特許文献１により開示されている。この場合、均一な断面の中空断面要素の半製品は、内部高圧成形ツールに挿入され、このツールの金型キャビティは、そのツールの端部の間の領域にある半製品と比較して縮小した断面を有する。この結果、挿入された中空断面要素の半製品は、成形ツールの閉鎖動作中にこの領域で圧縮される。しかし、製造工程の開始時に直線的に延び、前記半製品の前面が、半製品の長手方向延長部に対し直角に配置された半製品の端部は、これにより、半製品の端部それ自体が傾斜又は変形することになる。圧縮によって変化させられる端部の輪郭の故に、また前面の傾斜の故に、円錐状シール領域が設けられて引き続き半製品の端部とドッキングする軸方向プランジャは、引き続き行われる内部高圧に対して、半製品を極めて不十分にシールする場合がある。この結果、流体による内部高圧によって半製品を拡張するために引き続き行われる動作が、完全に確実に行われず、したがって、中空断面要素を所望に応じて製造できないということになる。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９８／４３７５８Ａ１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、中空断面要素の信頼性の高い製造が、成形ツールの閉鎖中に生じる中空断面要素の半製品の大きな圧縮変形の間でも可能になるという趣旨の、一般的な種類の方法を発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴によって達成される。
【０００６】
本発明は、半製品の端部が適切に寸法決めされて切り取られることによって、半製品の圧縮中に生じる変形を補償できるという認識に基づいている。半製品の端部を本発明に従って切り取ることにより、圧縮後にまた成形ツールが完全に閉じられたときに、端部の前面が平坦であり、また半製品の長手方向延長部に対してできるだけ直角に配向されるという効果が達成される。半製品の端部の位置決めが達成される結果、軸方向プランジャは、あたかも半製品が切り取られておらず、また予め圧縮を受けていなかったかのように、これらの半製品の端部とドッキングできる。したがって、軸方向プランジャは、依然として行われている内部高圧に対して半製品の両端を十分にシールでき、この結果、中空断面要素の信頼性の高い製造が可能になる。さらに、軸方向プランジャと、その他に、傾斜された前面が設けられた半製品との間の切屑除去に起因する衝突は、本発明によって回避され、ここで、この加工において生じた切屑及び裂片は、仕上げ成形された中空断面要素を取り外した後、次の加工動作中に複雑な方法で除去しなければならない。この除去は、通常、半製品の端部のシールセクションの切り取りと関連するので、本発明により、このような切り取り動作を省略でき、これにより、労働力を節減することに加えて、処分が困難な材料のスクラップを低減することが可能である。半製品の失われるであろう余分な長さをもはや予め考慮する必要もなく、この結果、内部高圧によって半製品を引き続き拡張させる間に克服すべき半製品と成形ツールとの間の摩擦は、半製品の長さが短くなるために著しく低減される。
【０００７】
請求項２に記載の本発明の好ましい実施形態では、端部の前面が、圧縮方向に位置しかつ半製品の長手方向軸線に対し横断方向に走る中心軸線に対して斜めに切り取られるように、半製品の端部が切り取られる。切り取られたこの形状は、圧縮方向に基づく圧縮によって引き起こされる半製品の変形が、前記軸線に対する管端部の断面の傾斜、したがって前面の傾斜をもたらし、この結果、管端部が、本発明の範囲内で反対方向に斜めに切り取られるという追加の認識によって与えられる。前述のように断面が傾斜している間、管端部の頂部周辺領域は、その底部周辺領域よりも軸方向に突出する。
【０００８】
請求項３に記載のさらに好ましい本発明の発展形態では、半製品の端部は、それらの前面が互いに平行に配置されたままであるように切り取られる。圧縮が行われた後に、中空断面要素の半製品の端部領域が互いに垂直にオフセットする事例においては、切り取られていない一方の端部の前面が上方に傾斜されるので、底部周辺領域は端部の頂部周辺領域よりも軸方向に突出し、また切り取られていない他方の端部の前面が下方に傾斜されるので、端部の頂部周辺領域は底部周辺領域よりも軸方向に突出する。したがって、圧縮動作の前に、半製品の両端を反対方向において同一角度の傾斜で切り取ることができる。結果として得られた切り取りの均一性により、切り取り加工中の作業が同時により容易になる。さらに、同一のことが、圧縮が行われた後の端部の横方向オフセットに適用される。
【０００９】
請求項４に記載の本発明の特に好ましい実施形態は、６°〜１０°の範囲内にあり、好ましくは８°である切り取りの傾斜角の特定の規定を構成する。これに関して、実用的かつ理論的な研究により、圧縮変形によって引き起こされる前面の傾斜が、実質的に常にこの角度範囲内にあるので、切り取り中に、端部の前面の等しい大きさの傾斜角を反対方向に設けなければならないということが明らかになった。
【００１０】
請求項５に記載の本発明のさらに好ましい実施形態によれば、引き続く圧縮動作により実際に生じる端部の変形は、端部を切り取る前に、コンピュータシミュレーション、特に有限要素シミュレーションによって確認され、次に、変形を補償するために、行うべき切り取りの最適な切り取り輪郭及び最適な傾斜角が、コンピュータシミュレーションにより正確に算出される。このようにして、非常に多くの面倒な経験的研究を用いることなく、各構成要素にまたあらゆる種類の圧縮に適切な傾斜角及び切り取り輪郭を比較的容易に個々に決定できる。
【００１１】
請求項６に記載の本発明のさらに好ましい実施形態によれば、端部の切り取りは２次元的に行われる。この場合、半製品の端部の空間の正確な輪郭は認識されないが、このような切り取りは、本方法に関して特に経済的にまた迅速に行うことができる。
【００１２】
請求項７に記載の本発明の特に好ましい実施形態では、端部の切り取りは、３次元輪郭切り取りによって行われる。この３次元の輪郭の切り取りは、例えば切断レーザによって行うことが可能であり、また軸方向にドッキングするプランジャに対して考えられる最善の接続面積を提供するので、プランジャによって、最適なシールが達成される。
【００１３】
図示した例示的な実施形態を参照して、本発明についてより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１には、頂部２と底部３とから成る内部高圧成形ツール１が示されている。両方のツール部分２と３によって成形され、かつツール１に挿入される成形すべき中空断面要素の半製品５の成形空間を画定するツール金型キャビティ４は、その一方の端部６が、他方の端部７に対して垂直にオフセットして配置されるように設計される。図２による閉じられた成形ツール１では、金型キャビティのこれらの２つの端部６と７は、挿入された中空断面要素の半製品５とほぼ同一の直径を有する。金型キャビティ４は、２つの端部６と７を互いに繋ぐ中央領域８の断面で著しく幅が狭くなっている。
【００１５】
次に、中空断面要素の半製品５は、その２つの端部９と１０において、中空断面要素の半製品５の長手方向軸線１１の方向に傾斜したそれぞれの前面１２又は１３を有する。前面１２の頂部周辺領域がその底部周辺領域１５よりも軸方向に突出するのに対し、前面１３の底部周辺領域はその頂部周辺領域１７よりも軸方向に突出する。中空断面要素の半製品５の端部９と１０の前面１２と１３が互いに平行に配置される中空断面要素の半製品５は、完全に成形ツール１の金型キャビティ４の内部に配置される。前面１２又は１３の傾斜角αは、それぞれ、中心垂直軸線１８に対して８°である。
【００１６】
中空断面要素を製造するために、最初に、半製品５の端部９と１０は、斜めに切り取られた前面１２と１３が得られるように切り取られ、この場合、圧縮動作により生じる最適な変形を得るために、したがって、内部高圧成形の後にドッキングする軸方向プランジャの堅固なシールを保証するために、圧縮方向に位置する軸線に対して、前面１２と１３を斜めに切り取ることが可能である。例示的な本実施形態では、半製品の端部９と１０は、それらの前面１２と１３が互いに平行のままであるように切り取られる。所望の切り取りを許容するために、引き続く圧縮動作によって引き起こされる端部９と１０の変形は、切り取り動作の前に有限要素コンピュータシミュレーションで確認され、次に、適切な切り取り輪郭及び適切な傾斜角αがこのコンピュータシミュレーションにより算出される。このように切り取りされた中空断面要素の半製品５は、次に、成形ツール１の金型キャビティ４に挿入され、この後、成形ツール１が閉じられる。金型キャビティ４の中央領域８は幅が狭いため、中空断面要素の半製品５は、成形ツール１の閉鎖動作中に、互いに向かって移動する頂部２と底部３とによって圧縮される。図２で見ることができる成形ツール１の閉鎖状態を示した中央の圧縮１９は、半製品５の前面１２と１３が半製品５の長手方向延長部に対し直角に配置されるように、中空断面要素の半製品５の端部９と１０に作用する。次に、軸方向プランジャは、中空断面要素の半製品５の端部９と１０まで移動させられて、円錐状シール領域で中空断面要素をシールする。ここで、軸方向プランジャを介して、圧力流体が中空断面要素の半製品５に流入させられて、高圧下に置かれる。内部高圧が存在するため、中空要素断面の半製品５は拡張され、成形ツール１の金型キャビティ４に完全に当接する。ここで、圧力流体は、今や仕上げ成形された中空断面要素から逃がされてそこから流出させられ、この後、軸方向プランジャが成形ツール１から後退させられる。最後に、成形ツール１が開かれて、中空断面要素が金型キャビティ４から取り外される。
【００１７】
その他の点では、内部高圧成形中に、軸方向プランジャによって半製品材料を軸方向に圧縮することができることをここで強調しておく。このため、本発明は、前面１２、１３を真っ直ぐにすることにより、内部高圧成形工程の膨出すべき成形領域への、軸方向プランジャによる均一な力の導入が可能になり、このことに起因して、この均一な力の導入が、望ましくない皺の形成及び偏肉を結果として回避するという事実の故に、工程の信頼性に対して多大な貢献をするという大きな利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】開かれた成形ツール内に存在し、かつ本発明に従って両側が切り取られた中空断面要素の半製品の横方向半断面図である。
【図２】閉じられた内部高圧成形ツールで圧縮動作が行われた後の図１の中空断面要素の半製品の横方向半断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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