(57)【要約】【課題】溶接時に金属板を精度良く位置決めすることができ、溶接時およびハイドロフォーム成形時のいずれのときにも共通の部位で位置決めをすることが可能なハイドロフォーム成形装置、およびハイドロフォーム成形方法を提供する。【解決手段】ハイドロフォーム成形装置１は、重ね合わせた２枚の金属板２、３を一対の金型１１、１２によって挟み込み、金属板間に内圧を付与する媒体を注入して、金型内に形成されたキャビティ形状に沿う形状に金属板を成形する。２枚の金属板には、これらを貫通するとともに溶接時にロケートピンを挿入配置するためのロケート穴４、５が形成されている。ハイドロフォーム成形装置は、金型のそれぞれの金属板当接面１１Ａ、１２Ａに設けられ、ロケート穴の周囲を覆って媒体を封止するシール機構３０を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わせた２枚の金属板を一対の金型によって挟み込み、前記金属板間に内圧を付与する媒体を注入して、前記金型内に形成されたキャビティ形状に沿う形状に前記金属板を成形するハイドロフォーム成形装置であって、
前記２枚の金属板には、これらを貫通するとともに溶接時にロケートピンを挿入配置するためのロケート穴が形成され、
前記金型のそれぞれの金属板当接面に設けられ、前記ロケート穴の周囲を覆って前記媒体を封止するシール機構を有してなるハイドロフォーム成形装置。
【請求項２】
前記ロケート穴は、前記金属板間に前記媒体を注入するための注入口として用いられる請求項１に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項３】
前記シール機構は、成形に伴う前記金属板の移動を許容する構造を有している請求項１または請求項２に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項４】
前記シール機構の外形形状は、成形に伴う前記ロケート穴の移動範囲を囲む長円形状である請求項３に記載のハイドロフォーム成形装置。
【請求項５】
重ね合わせた２枚の金属板を一対の金型によって挟み込み、前記金属板間に内圧を付与する媒体を注入して、前記金型内に形成されたキャビティ形状に沿う形状に前記金属板を成形するハイドロフォーム成形方法であって、
前記２枚の金属板に貫通して形成されたロケート穴にロケートピンを挿入配置して前記２枚の金属板を溶接する工程と、
前記金型のそれぞれの金属板当接面に設けたシール機構によって、前記ロケート穴の周囲を覆って前記媒体を封止する工程と、を有してなるハイドロフォーム成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重ね合わせた２枚の金属板間に内圧を付与する媒体を注入して、これらの金属板を成形するハイドロフォーム成形装置、およびハイドロフォーム成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重ね合わせた２枚の金属板を上型および下型によって挟み込んで型締めし、金属板間に内圧を付与する媒体、例えば、高圧水を注入し、上型および下型に形成されたキャビティ形状に沿う形状に２枚の金属板を成形するハイドロフォーム成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ハイドロフォーム成形に際して、金属板（上板および下板）間に注入する高圧水が漏れないように、上板および下板の周縁部を溶接接合している。すなわち、上板と下板とを各端部をずらして重ね合わせて重ね継ぎ手を形成し、この重ね継ぎ手を溶接している。上板と下板とのずらし代の位置決めは、上板および下板の外周形状を基準として各端部にＬ字状の位置決め治具を押し当てて行っている。
【特許文献１】特開２００６−９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶接時における位置決めは、金属板の外周形状を基準としている。したがって、成形する金属板の外形が大きくなると、複数の位置決め治具が必要となり、溶接時における精度のよい位置決めが困難になる。
【０００５】
また、位置決めに用いる金属板の外周部が溶接の対象部でもあることから、金属板の位置決め終了後、溶接時には位置決め治具を退避させる必要がある。この点からも、溶接時における精度のよい位置決めが困難になる。
【０００６】
本発明の目的は、溶接時に金属板を精度良く位置決めすることができ、溶接時およびハイドロフォーム成形時のいずれのときにも共通の部位で位置決めをすることが可能なハイドロフォーム成形装置、およびハイドロフォーム成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係るハイドロフォーム成形装置は、重ね合わせた２枚の金属板を一対の金型によって挟み込み、前記金属板間に内圧を付与する媒体を注入して、前記金型内に形成されたキャビティ形状に沿う形状に前記金属板を成形するハイドロフォーム成形装置であって、
前記２枚の金属板には、これらを貫通するとともに溶接時にロケートピンを挿入配置するためのロケート穴が形成され、
前記金型のそれぞれの金属板当接面に設けられ、前記ロケート穴の周囲を覆って前記媒体を封止するシール機構を有している。
【０００８】
また、本発明に係るハイドロフォーム成形方法は、重ね合わせた２枚の金属板を一対の金型によって挟み込み、前記金属板間に内圧を付与する媒体を注入して、前記金型内に形成されたキャビティ形状に沿う形状に前記金属板を成形するハイドロフォーム成形方法であって、
前記２枚の金属板に貫通して形成されたロケート穴にロケートピンを挿入配置して前記２枚の金属板を溶接する工程と、
前記金型のそれぞれの金属板当接面に設けたシール機構によって、前記ロケート穴の周囲を覆って前記媒体を封止する工程と、を有している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るハイドロフォーム成形装置およびハイドロフォーム成形方法によれば、２枚の金属板を貫通するロケート穴にロケートピンを挿入配置することによって、溶接時に金属板を精度良く位置決めすることができる。さらに、溶接後の金属板をロケート穴を用いて位置決めして金型にセットすることができるので、溶接時およびハイドロフォーム成形時のいずれのときにも共通の部位で位置決めをすることが可能となる。金属板の成形時には、シール機構によってロケート穴の周囲を覆って封止しているので、ロケート穴から媒体漏れが生じることはなく、ハイドロフォーム成形を支障なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明に係るハイドロフォーム成形方法の実施に用いる第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置について説明する。
【００１２】
図１は、第１の実施形態における溶接時の位置決め状況の概略断面図、図２は、第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置における成形時の全体構造の概略断面図、図３は、第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置における成形時の封止状況の概略断面図である。
【００１３】
図２を参照して、第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置１は、２枚の金属板（以下、「上板、下板」という。）２、３を重ね合わせ、これらの上板２および下板３間に内圧を付与する媒体、例えば、高圧水を注入して成形する装置である。本実施形態では、上型１１と下型１２とを備える一対の金型１１、１２を用いて、ハイドロフォーム成形を行う。その具体的な成形方法については、後述する。
【００１４】
このハイドロフォーム成形に際して、上板２と下板３との間に注入する高圧の液体が漏れないように、上板２および下板３の周縁部を溶接接合する。この溶接を行う際、上板２と下板３との位置決めを行う必要がある。
【００１５】
図１および図３を参照して、上板２および下板３には、これらを貫通するロケート穴４、５が形成されている。溶接時には、ロケート穴４、５にロケートピンを挿入配置している。そして、本実施形態のハイドロフォーム成形装置１は、金型１１、１２のそれぞれの金属板当接面１１Ａ、１２Ａに設けられ、ロケート穴４、５の周囲を覆って媒体を封止するシール機構３０を有している。
【００１６】
図１を参照して、ロケート穴４、５は、例えば、重ね合わせた上板２および下板３を板厚方向に貫通する円柱状の穴として形成されている。すなわち、上板２および下板３の周縁部近傍の適宜部位に、上板２のロケート穴４と下板３のロケート穴５とが貫通して一致するように、複数形成されている。
【００１７】
ロケートピン２１は、治具ベース２０から上板２および下板３に形成されたロケート穴４、５へ向けて進退移動する円柱体のピンであり、先端部が円錐状を呈している。治具ベース２０において、このロケートピン２１は、各部のロケート穴４、５に対応する部位に、これらと同じ数だけ配置されている。
【００１８】
ロケートピン２１の外径は、それぞれに対応するロケート穴４、５の内径よりも若干小さく形成されている。そして、各部のロケート穴４、５に対応する各ロケートピン２１が挿入配置されることにより、上板２と下板３が位置決めされる。この位置決めにより、下板３の端部が上板２の端部よりも水平方向外方へ突き出た状態で重ね継ぎ手が形成され、この重ね継ぎ手を下向き姿勢で溶接Ｗする。
【００１９】
溶接時における位置決めは、ロケート穴４、５にロケートピン２１を挿入配置して行うので、成形する上板２および下板３の外形が大きくなっても、ロケート穴４、５とロケートピン２１との組み合わせを増やすだけでよい。このため、金属板の外周形状を基準として複数の位置決め治具を押し当てる場合に比較して、溶接時における精度のよい位置決めができる。
【００２０】
また、位置決めに用いる部位は溶接の対象部でないことから、位置決め終了後にロケートピン２１を退避させる必要がなく、この点からも、溶接時における精度のよい位置決めができる。
【００２１】
金属板の外周形状を基準として位置決めする場合には、外周形状に十分な直線部を設定する必要があり、位置決めを優先すると金属板の外周部の形状の自由度が制限され、逆に、金属板の外周部の形状を優先すると十分な位置決めが困難になってしまう。これに対して本実施形態では、ロケート穴４、５にロケートピン２１を挿入配置して位置決めするので、位置決めの位置を自由に設定することができ、十分な位置決めを達成しつつ、上板２および下板３の外周部の形状の自由度を高めることができる。
【００２２】
また、金属板の外周形状を基準として位置決めする場合において、下板が上板よりも突き出ているときには下向き溶接となり、その逆のときには上向き溶接となる。このように上板および下板の部位によって溶接姿勢が異なると、溶接時に重ね合わせた金属板の反転などが必要になり、位置決め精度が悪くなる。また、溶接時の位置決め治具が複雑化する。これに対して本実施形態における位置決めは、ロケート穴４、５にロケートピン２１を挿入配置して行うので、簡単な構造の位置決め機構によって、溶接品質が良好な下向き溶接を可能にすることができる。
【００２３】
図３を参照して、シール機構３０は、ハイドロフォーム成形時に上板２および下板３を挟み込む上型１１および下型１２の金属板接触面１１Ａ、１２Ａに配設されている。シール機構３０は、各金型１１、１２の金属板接触面１１Ａ、１２Ａにおいて、各部のロケート穴４、５の周囲を覆うように複数配設されている。各シール機構３０は、円柱状のロケート穴４、５の上下開口部の周囲を覆うリング状のシール部材３１を備えている。このシール部材としては、たとえば、Ｏリングが挙げられる。シール部材３１は、金属板接触面１１Ａ、１２Ａに形成されたリング状の凹部溝３２内に配置されている。
【００２４】
図２を参照して、下型１２には、溶接後の上板２および下板３のロケート穴４、５に嵌り込む凸部１２Ｂを設けている。凸部１２Ｂは、ロケート穴４、５のすべてに嵌り込むように設ける必要はなく、金型１１、１２に対する上下板２、３の位置を定め得る個数だけ設ければ足りる。このように、溶接後の上下板２、３をロケート穴４、５を用いて位置決めして金型１１、１２にセットすることができるので、溶接時およびハイドロフォーム成形時のいずれのときにも共通の部位で位置決めをすることが可能となる。
【００２５】
次に、第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置１を用いて実施する、本発明に係るハイドロフォーム成形方法を説明する。
【００２６】
図１を参照して、まず、上板２と下板３とを上下に重ね合わせ、各部のロケート穴４、５が貫通するように一致させる。
【００２７】
次に、下板３を載置する治具ベース２０から各ロケートピン２１を進出（上昇）させ、上板２および下板３の対応するロケート穴４、５へ向けて挿入配置する。各ロケートピン２１の挿入配置により、上板２と下板３とが位置決めされる。この状態で、上板２および下板３の周縁部には、下板３の端部が上板２の端部よりも水平方向外方へ突き出た状態で重ね継ぎ手が形成されている。そして、この重ね継ぎ手は下向き姿勢で連続溶接Ｗが可能である。上板２および下板３の周縁部を溶接封止することにより、成形工程において金属板間に注入する成形液の液漏れを防止する。
【００２８】
次に、図２を参照して、溶接後の上下板２、３を、下型１２の凸部１２Ｂがロケート穴４、５に嵌り込むように、金型１１、１２にセットする。このように、溶接後の上下板２、３をロケート穴４、５を用いて位置決めして金型１１、１２にセットすることができるので、溶接時およびハイドロフォーム成形時のいずれのときにも共通の部位で位置決めをすることが可能となる。
【００２９】
次に、図３を参照して、上型１１と下型１２とで、周縁部を溶接封止した上板２および下板３を挟み込んで型締めする。金型１１、１２で上板２および下板３を挟み込んだ状態で、上記ロケート穴４、５の周囲は、各金型１１、１２の金属板当接面１１Ａ、１２Ａに設けられたシール機構３０で覆われ、その上下開口部が封止されることになる。
【００３０】
そして、図２を参照して、型締めした状態で、上板２と下板３との間に液体内圧を付与する。液体内圧は、たとえば、不図示の注入口から成形液として高圧水を注入することにより付与する。液体内圧を付与すると、上型１１および下型１２に画成されたキャビティ１３の形状に沿うように、金属板２、３が成形される。
【００３１】
以上説明したように、第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置およびハイドロフォーム成形方法によれば、２枚の金属板２、３を貫通するロケート穴４、５にロケートピン２１を挿入配置することによって、簡単な構造で、溶接時に金属板２、３を精度良く位置決めすることができる。さらに、溶接後の金属板２、３をロケート穴４、５を用いて位置決めして金型１１、１２にセットすることができるので、溶接時およびハイドロフォーム成形時のいずれのときにも共通の部位で位置決めをすることが可能となる。金属板２、３の成形時には、シール機構３０によってロケート穴４、５の周囲を覆って封止しているので、ロケート穴４、５から高圧水の漏れが生じることはなく、ハイドロフォーム成形を支障なく行うことができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態のハイドロフォーム成形装置を示す概略断面図である。
【００３３】
図４を参照して、第２の実施形態のハイドロフォーム成形装置５１は、シール機構５２が固定式の機構として構成されている。すなわち、このシール機構５２は、上型１１および下型１２の金属板当接面１１Ａ、１２Ａに突設されたリング状のシール用ビードとして形成されている。このリング状のシール用ビード５２は、上板２および下板３の成形時に、これらの金属板２、３と金型１１、１２とが相対移動しない部位に用いる。
【００３４】
金型１１、１２の型締めによって、凸状かつリング状のシール用ビード５２がロケート穴４、５の上下開口部の周囲に押し付けられることにより、このロケート穴４、５が封止される。したがって、上型１１および下型１２の金属板当接面１１Ａ、１２Ａにリング状のシール用ビード５２を設けることにより、ロケート穴４、５からの液漏れを防止できる。
【００３５】
また、上型１１の金属板当接面１１Ａには、ロケートピン５３の先端部を収容する円柱状の収容凹部５４が形成されている。この凹部５４は、型締め時に上板２および下板３のロケート穴４、５と連通し、ロケートピン５３の先端部を侵入させることができる。溶接後の上下板２、３は、ロケートピン５３がロケート穴４、５に嵌り込むように、金型１１、１２にセットする。ロケートピン５３を設けることによって、溶接後の上下板２、３をロケート穴４、５を用いて位置決めして金型１１、１２にセットすることができるので、溶接時およびハイドロフォーム成形時のいずれのときにも共通の部位で位置決めをすることが可能となる。
【００３６】
第２の実施形態のロケート穴４、５は、金属板２、３間に媒体を注入するための注入口としても用いている。すなわち、ロケートピン５３内には、ピン軸芯を通過して側壁に開口するＬ字状の流路５５を形成してある。この流路５５を、媒体としての高圧水の注入口として利用することができる。このように、ロケート穴４、５を注入口としても利用することによって、金属板２、３に貫通穴を形成するための機械加工を減らすことができ、材料の歩留まりの向上にも寄与し得る。
【００３７】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態のハイドロフォーム成形装置を示す概略断面図である。
【００３８】
図５を参照して、第３の実施形態のハイドロフォーム成形装置６１は、シール機構６２が成形に伴う上板２および下板３の移動ないし伸びを許容する構造を有している。すなわち、上型１１および下型１２の金属板接触面１１Ａ、１２Ａにおいて、ロケート穴４、５の周囲を覆うように、それぞれリング状凹部溝３２が形成されている。金属板接触面１１Ａ、１２Ａにおいて、各リング状凹部溝３２の内側部位は、各リング状凹部溝３２の外側部位よりも、上下に後退して窪んでいる。各リング状凹部溝３２内には、Ｏリング６３を介してシールリング６４が配設されている。
【００３９】
上板２および下板３間に高圧水を注入すると、金属型１１、１２の各リング状凹部溝３２の内側部位が窪んでいるので、各リング状凹部溝３２内に高圧水が浸入する。そして、高圧水の圧力によって、Ｏリング６３にフローティングされたシールリング６４が上板２および下板３の表面に付勢される。よって、上記シール機構６２によれば、高圧水の圧力を利用して、上記ロケート穴４、５の上下開口部の封止ができる。
【００４０】
このシール機構６２は、上板２および下板３の成形時に、これらの金属板２、３と金型１１、１２とが相対移動する部位に用いる。したがって、このシール機構６２の外形形状は、ロケート穴４、５の移動範囲を囲む長円形状であることが好ましい。シール機構６２の外形形状が長円形状であることにより、金型１１、１２内における上板２および下板３の移動ないし伸びを許容することができる。
【００４１】
第２の実施形態のシール機構５２を金属板２、３と金型１１、１２とが相対移動しない部位に、第３の実施形態のシール機構６２を相対移動する部位に配することにより、成形対象となる金属板２、３に対する位置決め位置をさらに自由に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態における溶接時の位置決め状況の概略断面図である。
【図２】第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置における成形時の全体構造の概略断面図である。
【図３】第１の実施形態のハイドロフォーム成形装置における成形時の封止状況の概略断面図である。
【図４】第２の実施形態のハイドロフォーム成形装置を示す概略断面図である。
【図５】第３の実施形態のハイドロフォーム成形装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、５１、６１    ハイドロフォーム成形装置、
２    上板（金属板）、
３    下板（金属板）、
４、５    ロケート穴、
１１    金型（上型）、
１２    金型（下型）、
１１Ａ、１２Ａ    金属板当接面、
１３    キャビティ、
２１    ロケートピン、
３０、５２、６２    シール機構、
５５    流路。
【図１】
2009214123.tif 000003
【図２】
2009214123.tif 000004
【図３】
2009214123.tif 000005
【図４】
2009214123.tif 000006
【図５】
2009214123.tif 000007