(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型を型閉じ保持する型締め装置であって、
発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部、および、該保持部に対して成形型をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部、を有するフレームと、
該フレームの開放部を介して保持部の内外に成形型を嵌挿・取出し移動させる成形型移動手段と、
フレーム外に位置する成形型を開閉する成形型開閉手段と、
を備え、前記フレームが、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層してなることを特徴とする型締め装置。
【請求項２】
フレームが、保持部を構成するオーバーハング部およびベース部と、これらオーバーハング部およびベース部を連結するポスト部とを有しており、
次式
Ｋ＝[（６φＥ／Ｄ2）＋（φ／Ｄ）]｛１＋（０．０１８８Ｄ／Ｃ＋０．２４３）（Ｄ／Ｒ）1.18｝
ただし、
Ｃ：オーバーハング部の最大幅
Ｄ：ポスト部の最大幅
Ｅ：ポスト部から成形型内の圧力が付与される中心までの最小距離
Ｒ：オーバーハング部またはベース部とポスト部との接続角部の最大曲率半径
φ：成形型内の圧力が付与される部分の、型開き力が作用する方向に対して直交する投影面の幅
により算出される応力指標値Ｋが０．２から１５までの範囲となるように、フレームの各部の成形パラメータが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の型締め装置。
【請求項３】
フレームが、複数の保持部および開放部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の型締め装置。
【請求項４】
成形型移動手段が、複数の成形型を、各開放部を介してそれぞれ保持部の内外に嵌挿・取出し移動させることができるものであることを特徴とする請求項３に記載の型締め装置。
【請求項５】
成形型の型開き力に対抗して、成形型を閉じさせるような力を成形型に付与する型閉じ力付与手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の型締め装置。
【請求項６】
型閉じ力付与手段が、成形型の内部に付与される圧力を利用して、成形型の型開き力を上回る力を、成形型を閉じさせる方向に付与するものであることを特徴とする請求項５に記載の型締め装置。
【請求項７】
成形型に液圧バルジ加工用の軸押し手段が、前記フレームから突出するように設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の型締め装置。
【請求項８】
成形に必要な所定の機能手段が成形型のフレームと対向しない面から突出するように設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の型締め装置。
【請求項９】
型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型を型閉じ保持する型締め装置であって、
発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部を有するフレームと、
該フレームの保持部に設けられ、成形型の内部に付与される圧力を利用して成形型の型開き力を上回る力を成形型を閉じさせる方向に付与する型閉じ力付与手段と、
を備えたことを特徴とする型締め装置。
【請求項１０】
フレームが、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層してなることを特徴とする請求項９に記載の型締め装置。
【請求項１１】
フレームが、単数の保持部および開放部を備えたフレーム材と、複数の保持部および開放部を備えたフレーム材と、の組み合わせからなることを特徴とする請求項１０に記載の型締め装置。
【請求項１２】
フレームが、保持する成形型の形状に応じてフレーム材を配列してなることを特徴とする請求項１０または１１に記載の型締め装置。
【請求項１３】
フレームが、保持する成形型の形状に応じて異なる厚さを有する形状のフレーム材を積層してなることを特徴とする請求項１０または１１に記載の型締め装置。
【請求項１４】
フレームが、保持する成形型に突出するように設けられた成形に必要な所定の機能手段に応じて、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、前記機能手段を収容可能な空間を有していることを特徴とする請求項に記載１０〜１３のいずれかに記載の型締め装置。
【請求項１５】
成形に必要な所定の機能手段が、成形型と着脱可能に接続されるように構成されており、
フレームが、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、空間を有しており、
前記機能手段を前記空間内に設けたことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の型締め装置。
【請求項１６】
フレームが、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、空間を有しており、
成形型移動手段が、前記空間内に配設されていることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載の型締め装置。
【請求項１７】
型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型を型閉じ保持する型締め方法であって、
板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層して、発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部と、該保持部に対して成形型をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部と、を有するフレームを用意し、
成形型をその短手方向に移動させることにより、フレームの開放部から保持部に嵌挿して型閉じ保持させ、成形後に保持部から開放部を介して取り出してフレーム外で成形型を開閉することを特徴とする型締め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型締め装置および型締め方法に関し、さらに詳しくは、型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型を型閉じ保持する型締め装置および型締め方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液圧バルジ加工は、素材管の両端をシールし、内部に充填した液体の圧力を上昇させて拡管成形など所定の形状に成形を行うもので、液圧バルジ加工装置においては、一般に、水などの液体を高圧で素材管の内部に供給する高圧液体供給手段と、素材管の周囲を拘束する成形型と、素材管の端部を軸方向に押圧する軸押し手段と、を備えている。そして、液圧バルジ加工装置における成形型は、その内部に素材管を収容すると共に液圧バルジ加工された成形品を取り出すために分割されており、素材管を拡径するなど液圧バルジ加工する際には、素材管内に供給される液体の圧力によって型開きしようとする力（型開き力）が発生することとなる。そのため、型開閉を行うと共に、成形中に型開きするように付与される圧力に対抗して成形型を型閉じした状態に保持（型締め）するために、成形型には型締め装置が設けられている。型締め装置としては、一般に、汎用の油圧プレスが従来から使用されている。この汎用の油圧プレスでは、各種大きさの成形型に対応することができるように、巨大なラムおよびベッドを備えた充分に大きいプレス能力を有する大型のものが使用されている。このような汎用の油圧プレスでは、ラムによる加圧力を受けるクラウンを支持するためにコラムが立設されている（例えば、特開平５―３２９６９３号公報を参照）。
【０００３】
そして、液圧バルジ加工によって成形される成形品のなかには、まっすぐなものばかりでなく、湾曲あるいは屈曲したものがあり、図２７に参照されるように、これに伴って成形型２も湾曲あるいは屈曲した形状に成形される。また、かかる成形品を成形するための液圧バルジ加工装置においては、図２６に参照されるように、素材管の端部を軸方向に押圧する軸押し手段２２が、成形型２の端部に傾斜するように設けられている場合がある。
【０００４】
また、液圧バルジ加工によって直線状の素材からＴ字形の分岐管を成形する場合があるが、この場合には図２４に示すように、成形される分岐管の背圧を制御するための背圧カウンタシリンダ２６が成形型２に設けられることがある。成形型２は、直線状の素材管Ｗを収容する部分２ａと分岐管が成形される部分２ｂとを備えており、素材管Ｗを収容する部分２ａの両端部に軸押し手段２２が設けられ、分岐管が成形される部分２ｂの先端部に背圧カウンタシリンダ２６が成形型２から突出するように設けられる。そして、分岐管を成形するに際しては、図２４の（ａ）に示すように、成形型２内に素材管Ｗを配置してその両端を軸押し手段２２によりシールし、図示しない高圧液体供給手段により軸押し手段２２を通じて素材管Ｗの端部から内部に水などの液体を高圧で供給すると共に、軸押し手段２２によって素材管Ｗの両端を押圧する。これにより、図２４の(ｂ)に示すように、素材管Ｗは、分岐管が成形される部分２ｂ内に膨出する。このとき、膨出した頂上部が破裂しないように背圧カウンタシリンダ２６のピストン２６ａが分岐管の先端を押さえながら、高圧液体供給手段による素材管Ｗへの液体の供給、および、軸押し手段２２による素材管Ｗの両端への押圧に同期して後退するよう制御され、図２４の(ｃ)に示すように、分岐管の成長を制御する。
【０００５】
さらに、成形品Ｗ’に孔明けを行う場合には、孔明けパンチ２４（図１を参照）が成形型２２に設けられ、図２８に示されるように、孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５が成形型２から突出するように設けられる。また、型開きされた成形型２から成形品Ｗ'を取り出すために、エジェクタを駆動するためのシリンダが、成形型２から突出するように設けられる場合もある（図示は省略する）。これら、背圧カウンタシリンダ２６、孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５、あるいはエジェクタの駆動シリンダなど、成形に必要な所定の機能を有する手段（特に、成形型から突出するように設けられる手段）を機能手段ということとする。
【０００６】
ところで、プレスフレームにおいては、例えば、実開平５‐４４３９６号公報などに開示されているように、中央部分を切り抜いた板状のフレーム材１１２を積層して閉断面形状のフレーム１０１を構成したものが知られている（図２９）。実開平５‐４４３９６号公報に開示されたプレスフレームの中央切り抜き部１１５には、図２９では省略するが、加圧シリンダ、加圧力受部材、および成形型を備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術のうち、従来の液圧バルジ加工装置にあっては、型締め装置として汎用の油圧プレスを使用しているが、かかる油圧プレスは巨大なラムおよびベッドを備えており、さらにはこれらラムおよびベッドのたわみを防止する剛構造のために設備全体が巨大となることから、設備コストが高価なものとなり、このような巨大な設備を設置するための面積や高さを必要とし、さらには、多大な稼動エネルギを必要とするだけでなく、常に油圧ポンプを駆動する必要がありエネルギロスがあるなどの問題があった。そして、油圧プレスにおいては、ラムが巨大であるために、型開閉に時間を要するという問題もあった。さらにまた、型締め装置として使用される汎用の油圧プレスでは、ラムやクラウンなどを支持するためのコラムが立設されているために、ラムとベッドとの間に配置された成形型に対して素材管Ｗを搬入し、また、成形品Ｗ’を搬出するための作業性を向上させることが困難であるという問題もあった。
【０００８】
一方、上述した従来の技術のうち、実開平５‐４４３９６号公報などに開示されているように、中央部分を切り抜いた閉断面形状のプレスフレームにあっては、その中央切り抜き部に加圧シリンダや加圧力受部材を備えている。この閉断面形状のプレスフレームを液圧バルジ加工等の型締め装置に適用すると仮定した場合には、加圧シリンダが成形型を開閉し得るようにプレスフレームの中央切り抜き部を大きく形成する必要があるため、プレスフレーム全体が大型のものとなるという問題がある。また、この場合には、加圧シリンダを駆動するための油圧駆動手段や加圧制御手段を、水などの液体を高圧で素材管の内部に供給する高圧液体供給手段と別に備える必要があり、設備コストがかかると共に、かかる油圧駆動手段のメンテナンスが必要となるという問題や、加圧シリンダを設定されたとおりに正確に駆動させるように油圧駆動手段を制御する必要があるという問題がある。
【０００９】
そして、この閉断面形状に形成されたプレスフレームにあっては、中央切り抜き部に加圧シリンダを設けることなく、図２５に示すように、フレーム１０１に成形型２を直接保持させると仮定しても、フレーム１０１がその中央部分を切り抜いた閉断面形状に形成されているため、フレーム１０１に対して成形型２を長手方向に嵌挿・取出しすることしかできず、フレーム１０１の長さと成形型２の長さを合わせた長さの設置幅Ｌが必要となるという問題や、成形型２の移動量が多くなるためにサイクルタイムを減少させることができないという問題がある。
【００１０】
さらに、フレーム１０１の中央切り抜き部１１５に保持される成形型２が、傾斜するように軸押し手段２２を有する場合には、図２６に示すように、軸押し手段２２を通過させることができるようにフレーム１０１の中央切り抜き部１１５を大きく成形する必要があり、したがってフレーム１０１全体を大きく成形する必要があるという問題がある。また、この場合には、大きく成形された中央切抜き部１１５に成形型２を保持させることができるように成形型の高さＴを不要に大きく成形する必要がある（図２６の二点鎖線よりも上方の部分を参照）という問題もある。
【００１１】
また、液圧バルジ加工によって成形される成形品が湾曲あるいは屈曲したものである場合には、図２７に示すように、湾曲あるいは屈曲した成形型２の最大幅を挿通し得る幅Ｗの中央切り抜き部１１５をフレーム１０１に成形する必要があり、したがってフレーム１０１全体を大きく成形する必要があるという問題がある。
【００１２】
さらに、図２８に示すように、成形型２に背圧カウンタシリンダ２６や孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５あるいはエジェクタなど機能手段が突出するように設けられている場合にも、この成形型２から突出している背圧カウンタシリンダ２６や孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５あるいはエジェクタなど機能手段を挿通し得る幅Ｗの中央切り抜き部１１５を成形する必要があり、したがってフレーム１０１全体を大きく成形する必要があるという問題がある。
【００１３】
そして、実開平５‐４４３９６号公報などに開示されているように、中央部分を切り抜いた板状のフレーム材を１１２積層したフレーム１０１にあっては、図２９に示すように、閉断面形状であるために、かかるフレーム材１１２を積層したときにその切り抜いた中央部分１１５が平滑な表面を形成するように研削加工装置などを挿入して後加工するのが困難であるため、各フレーム材１１２の切り抜かれた中央部分１１５を精度よく位置合わせして積層する必要があるという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で成形型を型開きするように圧力に抗して確実に保持することができ、また成形型に対する素材の搬入や成形品の搬出など、成形効率を向上させることができ、さらに消費エネルギや設備メンテナンス費用、製作コストなどを低減させると共にコンパクト化を図ることができる型締め装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、圧力が付与されて型開き力が発生する成形型を安定して確実に保持することができるフレームを有する型締め装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、複数の成形型を同時に型締めして成形効率を向上させることができる型締め装置を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、簡単な構造で、必要に応じて成形型の型開きを完全になくすことができる型締め装置を提供することを目的とする。
これに加えて、本発明は、フレームを保持する成形型に応じて必要な所定形状に容易に且つ自由に構成することができ、さらには、小型化を図ることができる型締め装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で成形型に対する素材の搬入や成形品の搬出など、成形効率を向上させることができる型締め方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型を型閉じ保持する型締め装置であって、発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部、および、該保持部に対して成形型をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部、を有するフレームと、該フレームの開放部を介して保持部の内外に成形型を嵌挿・取出し移動させる成形型移動手段と、フレーム外に位置する成形型を開閉する成形型開閉手段と、を備え、前記フレームが、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層してなることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、フレームが、保持部を構成するオーバーハング部およびベース部と、これらオーバーハング部およびベース部を連結するポスト部とを有しており、次式
Ｋ＝[（６φＥ／Ｄ2）＋（φ／Ｄ）]｛１＋（０．０１８８Ｄ／Ｃ＋０．２４３）（Ｄ／Ｒ）1.18｝
ただし、Ｃ：オーバーハング部の最大幅、Ｄ：ポスト部の最大幅、Ｅ：ポスト部から成形型内の圧力が付与される中心までの最小距離、Ｒ：オーバーハング部またはベース部とポスト部との接続角部の最大曲率半径、φ：成形型内の圧力が付与される部分の、型開き力が作用する方向に対して直交する投影面の幅
により算出される応力指標値Ｋが０．２から１５までの範囲となるように、フレームの各部の成形パラメータが設定されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２に記載の発明において、フレームが、複数の保持部および開放部を備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、各保持部および開放部の長手方向の長さが、保持する成形型の長さに応じてそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、成形型の型開き力に対抗して、成形型を閉じさせるような力を成形型に付与する型閉じ力付与手段を、さらに備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項６の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項５に記載の発明において、型閉じ力付与手段が、成形型の内部に付与される圧力を利用して、成形型の型開き力を上回る力を、成形型を閉じさせる方向に付与するものであることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項７の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、成形型に液圧バルジ加工用の軸押し手段が、前記フレームから突出するように設けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項８の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、成形に必要な所定の機能手段が成形型のフレームと対向しない面から突出するように設けられていることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項９の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型を型閉じ保持する型締め装置であって、発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部を有するフレームと、該フレームの保持部に設けられ、成形型の内部に付与される圧力を利用して成形型の型開き力を上回る力を成形型を閉じさせる方向に付与する型閉じ力付与手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１０の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９に記載の発明において、フレームが、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層してなることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１１の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１０に記載の発明において、フレームが、単数の保持部および開放部を備えたフレーム材と、複数の保持部および開放部を備えたフレーム材と、の組み合わせからなることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１２の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１０または１１に記載の発明において、フレームが、保持する成形型の形状に応じてフレーム材を配列してなることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１３の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１０または１１に記載の発明において、フレームが、保持する成形型の形状に応じて異なる厚さを有する形状のフレーム材を積層してなることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１４の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、フレームが、保持する成形型に突出するように設けられた成形に必要な所定の機能手段に応じて、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、前記機能手段を収容可能な空間を有していることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１５の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１０１〜１３のいずれかに記載の発明において、成形に必要な所定の機能手段が、成形型と着脱可能に接続されるように構成されており、フレームが、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、空間を有しており、前記機能手段を前記空間内に設けたことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項１６の型締め装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１０〜１５のいずれかに記載の発明において、フレームが、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、空間を有しており、成形型移動手段が、前記空間内に配設されていることを特徴とするものである。
【００３１】
また、請求項１７の型締め方法に係る発明は、上記目的を達成するため、型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型を型閉じ保持する型締め方法であって、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層して、発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部と、該保持部に対して成形型をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部と、を有するフレームを用意し、成形型をその短手方向に移動させることにより、フレームの開放部から保持部に嵌挿して型閉じ保持させ、成形後に保持部から開放部を介して取り出してフレーム外で成形型を開閉することを特徴とするものである。
【００３２】
請求項１の発明では、フレームは、内部に圧力が付与されることにより発生する型開き力に抗して成形型を保持する保持部と、該保持部に対して成形型をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部と、が形成され、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層してなるものとした簡単でコンパクトな構成とされているため、開放部および保持部が所定の形状に容易に形成される。そして、成形型に応じて所望する形状のフレームが容易に且つ安価で構成される。成形型は、成形型移動手段によってその短手方向に移動されることにより、フレームの開放部から挿入されて保持部に保持され、また、保持部から開放部を介してフレーム外へと取り出されるため、成形型のフレームに対する嵌挿・取出しに要する移動量が少なく容易に且つ短時間で行われる結果、サイクルタイムの短縮化が図られ成形効率が向上する。そして、成形時においては、成形型の内部に圧力が付与されると型開き力が発生するが、成形型はフレームの保持部によって成形時の型開き力に抗して型閉じした状態に確実に保持される。また、保持部から開放部を介してフレーム外に取り出されたときにおいては、成形型は、成形型開閉手段によって開閉される。フレーム外で成形型を開閉するため、成形型に対する素材の搬入・成形品の取出しを確実且つ容易に行うことができる。
【００３３】
請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、式により算出される応力指標値Ｋが０．２から１５までの範囲となるように、フレームの各部の成形パラメータを設定することにより、フレームの保持部は、圧力が付与されて型開き力が発生する成形型を安定して確実に保持する。なお、成形型が素材管に液圧バルジ加工を行うためのものである場合には、フレームの成形パラメータにおいて、Ｅはポスト部から成形型内の素材管の中心までの最小距離となり、φは素材管から成形された製品内側の、成形型を型開き力が作用する方向に対して直交する投影面の幅となる。
【００３４】
請求項３の発明では、請求項１または２に記載の発明において、必要に応じて、フレームに形成された複数の保持部にそれぞれ成形型を保持させる。複数の成形型がフレームに同時に保持されて、各成形型内で所定の成形が行われるため、成形効率が向上すると共に、型締め装置のスペース効率が良好となる。
【００３５】
請求項４の発明では、請求項３に記載の発明において、複数の成形型の嵌挿・取出し移動を兼用で行うことができることから、成形型移動手段の数が増加しないため、型締め装置のコンパクト化が図られ、コストが低減される。
【００３６】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、成形型内に付与される圧力によっては、フレームがわずかに延びるように弾性変形して成形型が型開きしようとすることがあるが、型閉じ力付与手段が、成形型の型開き力に対抗して成形型を閉じさせるような力を成形型に付与するため、成形型が型開きすることがなく、したがって精度の高い成形品が確実に成形される。
【００３７】
請求項６の発明では、請求項５に記載の発明において、型閉じ力付与手段は、内部に圧力が付与されることにより発生する型開き力に抗して、成形型に対して、その型開き力を上回る力を、型閉じ力付与手段が成形型を閉じさせる方向に付与する。そして、この力を成形型に付与するために、型閉じ力付与手段は、成形型を型開きさせるように付与される圧力を利用するため、その駆動手段を設ける必要がなく設備コストが少なくて済むと共に構造が簡単で制御が容易なものとなる。
【００３８】
請求項７の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、成形型は、その長手方向端部に液圧バルジ加工用の軸押し手段が一体にフレームから突出するように設けられた状態で、フレームに対して嵌挿・取出しが行われる。成形型と軸押し手段とを接合するための位置合わせ精度を要求されることがなく、またそのための手間や時間もかからないために、成形型の保持部への嵌挿位置にバラツキが生じても問題がなく、成形サイクルの短縮化が図られる。また、軸押し手段を成形型の長手方向軸に対して傾斜するように設ける必要がある場合であっても、成形型の長手方向端部に設けられた軸押し手段がフレームの端部から飛び出た状態で成形型をその短手方向に移動させるために、成形型の嵌挿・取出し移動が制約されることがない。
【００３９】
請求項８の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、例えばカウンタシリンダ装置やピアス装置、あるいは成形品を成形型から突き出すためのエジェクタ装置など、成形に必要な所定の機能手段は、成形型をフレームの保持部に嵌挿した状態のときに、フレームの保持部と対向しない面に開放部へ突出するようにして成形型に設けられる。その結果、成形型をフレームに対して嵌挿・取出しする際に、機能手段がフレームに干渉することがないため、フレームを不必要に大きく成形する必要がないことから、フレームのさらなるコンパクト化を図ることが阻害されない。
【００４０】
請求項９の発明では、成形型は、成形時においては、内部に圧力が付与されて型開き力が発生するが、フレームの保持部に保持されていることにより、型開き力に抗して型閉じした状態に保持される。そして、型閉じ力付与手段が発生する型開き力に抗してその型開き力を上回る力を成形型を閉じさせる方向に付与するため、フレームの変形によるわずかな延びに伴う成形型のわずかな型開きは、阻止される。そして、この力を成形型に付与するために、型閉じ力付与手段は、成形型を型開きさせるように付与される圧力を利用するため、その構造が簡単で制御が容易なものとなる。
【００４１】
請求項１０の発明では、請求項９に記載の発明において、所定の形状を有する開放部および保持部が形成された複数の板状のフレーム材を積層してフレームを構成する。各フレーム材は、それぞれ型開きさせるように付与される圧力によってそのフレーム材が受ける応力に抗して成形型を保持する能力を有する。各フレーム材が板状であるため、開放部および保持部が所定の形状に容易に形成される。そして、フレーム材の積層枚数を増減させることにより、成形型に応じて所望する形状のフレームが容易に且つ安価で構成される。
【００４２】
請求項１１の発明では、請求項１０に記載の発明において、単数の保持部および開放部を備えたフレーム材と、複数の保持部および開放部を備えたフレーム材とを組み合わせてフレームを構成することにより、長さの異なる複数の成形型を適切に保持することができるフレームが容易に構成される。
【００４３】
請求項１２の発明では、請求項１０または１１に記載の発明において、板状のフレーム材を保持する成形型の形状に応じて面方向にずらすなどして配列し積層することにより、その保持する成形型に最適のフレームが容易に構成される。
【００４４】
請求項１３の発明では、請求項１０または１１に記載の発明において、保持する成形型の形状に応じて異なる厚さを有する形状のフレーム材を積層することにより、その保持する成形型に最適のフレームが容易に構成される。
【００４５】
請求項１４の発明では、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、フレーム材を任意の位置で離間させて積層することにより、かかるフレーム材が離間された位置に空間が形成される。そのため、例えばカウンタシリンダ装置やピアス装置、あるいは成形品を成形型から突き出すためのエジェクタ装置など、成形に必要な所定の機能手段が突出するように設けられた成形型をフレームの保持部に保持する場合に、この機能手段に応じて収容することができる空間が容易に形成される。かかる成形型をフレームの保持部に嵌挿したときには、機能手段がフレームに干渉することなく成形型が確実に保持されることから、制約を受けることなく機能手段が設けられる。
【００４６】
請求項１５の発明では、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、フレーム材を任意の位置で離間させて積層することにより、かかるフレーム材が離間された位置に、例えばカウンタシリンダ装置やピアス装置、あるいは成形品を成形型から突き出すためのエジェクタ装置など、成形に必要な所定の機能手段を設けるための空間が容易に形成される。そして、このフレームに形成された空間内に設けられる機能手段は、成形型と着脱可能に接続されるように構成されている。そのため、成形型は、フレームの保持部に嵌挿されて保持されたときに機能手段と接続され、フレーム外に取り出されるときに機能手段から切離される。機能手段を任意の位置に設けることができるため、成形加工に制約を受けることがない。また、成形型に機能手段を設ける必要がないために構成が簡単なものとなると共に、成形型をフレームに対して嵌挿・取出すときに、機能手段の干渉を考慮する必要がない。
【００４７】
請求項１６の発明では、請求項１０〜１５のいずれかに記載の発明において、フレーム材を任意の位置で離間させて積層することにより形成された空間内に成形型移動手段が設けられるため、型締め装置のコンパクト化が図られる。
【００４８】
請求項１７の発明では、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層することにより、フレームの開放部および保持部が所定の形状に容易に形成され、また、成形型に応じて所望する形状のフレームが容易に且つ安価で構成される。そして、成形型をその短手方向に移動させることにより、フレームの開放部から保持部に嵌挿して型閉じ保持させ、成形後に保持部から開放部を介して取り出してフレーム外で成形型を開閉するという簡単な構成で、成形型に対する素材の搬入や成形品の搬出など、サイクルタイムの短縮化が図られ、作業効率や成形効率が向上する。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の一形態を、素材管を所定の形状に成形するための液圧バルジ加工装置に適用する場合により、図１〜図１７に基づいて詳細に説明する。
【００５０】
本発明の型締め装置は、概略、型開きするように圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型２を保持するためのフレーム１を有しており、該フレーム１は、型開きするように内部に圧力が付与されることにより発生する型開き力に抗して成形型２を保持する保持部１０と、該保持部１０に対して成形型２をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部１１と、を備えており、板状に形成された複数のフレーム材１２を成形型２の長手方向に積層することにより構成されている。また、本発明の型締め装置は、フレーム１の開放部１１を介して保持部１０の内外に成形型２をその短手方向に嵌挿・取出し移動させる成形型移動手段３と、フレーム１外に位置する成形型２を開閉する成形型開閉手段４も備えている。
【００５１】
図４〜図７に示すように、成形型２は、素材管Ｗに液圧バルジ加工を行うもので、上型２０と下型２１とにより構成され、その衝合面には、素材管Ｗを拘束して所定の形状に成形するための収容部２０ａ，２１ａをそれぞれ備えている。この実施の形態における成形型２の収容部２０ａ，２１ａは、断面円形の素材管Ｗから断面矩形の成形品Ｗ’に成形するように形成されている。成形型２の両端には、軸押し手段２２が設けられている。軸押し手段２２の先端は、収容部２０ａ，２１ａに収容された素材管の端部を押圧することができるように、収容部２０ａ，２１ａの端部にそれれぞれ嵌挿されており、素材管Ｗの両端をシールして、高圧液体供給手段５から素材管Ｗの内部に高圧の水などの液体を供給すると共に、素材管Ｗ内の空気を排出することができるように構成されている。軸押し手段２２には高圧液体供給手段５(図１２および図２０を参照)が接続される。高圧液体供給手段５は、軸押し手段２２を介して収容部２０ａ，２１ａに収容され両端がシールされた素材管Ｗの内部にその両端または片端から高圧の水などの液体を供給する。
【００５２】
さらにこの実施の形態における成形型２は、図１に示すように、機能手段として、断面矩形に成形された成形品Ｗ’を収容部２０ａから取り出すための成形品突出しシリンダ（エジェクタ装置）２３と、成形された成形品Ｗ’に孔明けを行う孔明けパンチ２４およびその駆動シリンダ２５（ピアス装置）と、を備えている。孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５は、成形型２から突出するように設けられている。
【００５３】
一方、フレーム１は、図４から図７に示した実施の形態の場合、一面から中央までを切り欠いた断面略Ｃ字状あるいはコ字状に成形されている。ここで、図８に示すように、フレーム１の垂直部をポスト部１ａと、このポスト部１ａに連結された上水平部をオーバーハング部１ｂと、ポスト部１ａに連結された下水平部をベース部１ｃと呼ぶこととする。オーバーハング部１ｂとベース部１ｃの対向する面は略平行に形成されており、かかる平行の対向面によりフレーム１の保持部１０が構成されている。そして、オーバーハング部１ｂとベース部１ｃの先端の間にフレーム１の開放部１１が構成されている。
【００５４】
この実施の形態におけるフレーム１は、複数のフレーム材１２を積層することにより構成されている。各フレーム材１２は、板状に成形されてなるもので、上述した実施の形態と同様の保持部１０および開放部１１がそれぞれ形成されている。このような形状のフレーム材１２は、圧延などにより、方形の板材として、型締め装置に必要な適量の枚数を容易に生産することができる。そして、方形の板材の一側縁から中央に向かって切り込んで切除することなどにより、保持部１０および開放部１１を安価で容易に成形することができる。また、本発明のフレーム１では、保持部１０の表面を平滑に加工するなど、保持部１０に加工を施す場合には、図２９に参照される従来の技術のような閉断面形状のフレーム１０１とは異なって、各フレーム材１２が開放部１０を有しているので、研削加工装置などを保持部１０に容易に挿入することができるため、後加工を容易に行うことができることから、保持部１０および開放部１１を連続した平滑な表面に形成するための位置合わせなど、フレーム材１２を積層するときに高い精度を要求されることがない。なお、本発明におけるフレーム１は、複数の板状のフレーム材を積層することにより構成したこの実施の形態に限定されることなく、一体で成形されたブロック状のものとすることもできる。
【００５５】
図５に示したように、保持部１０の間隔Ｔ１は、型開き力が発生する成形型２を確実に保持し、成形型２を嵌挿することができるように、成形型２の高さＴ２よりもわずかに広く設定されている。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることなく、図９に示すように、保持部１０と開放部１１をフレーム１の対向する２面に形成した断面Ｈ字状あるいはエ字状のフレーム１’とすることもできる。また、図示は省略するが、複数の開放部１１およびこれに連続する保持部１０をフレーム１の一側面に配列するように形成した断面Ｅ字状とすることもできる。
【００５６】
ここで、本発明によるフレームの成形パラメータの設定について説明する。
フレームの成形パラメータとして、図８および図９に示したように、オーバーハング部１ｂの最大幅をＣ(m)、ポスト部１ａの最大幅をＤ(m)、ポスト部１ａの内側から、内部に高圧の流体が供給される素材管Ｗの中心までの最小距離をＥ(m)、ポスト部１ａとオーバーハング部１ｂあるいはベース部１ｃとの接続角部の最大曲率半径をＲ(m)、成形型内の圧力が付与される部分として製品Ｗ’の内側の成形型２に発生する型開き力の方向に対して直交する投影面の最大幅をφ(m)、および素材管内部に加えられる最大到達加圧圧力をＰ(Pa)として、様々な形状のフレームにより実験したところ、発明者らは、次の回帰式により最大到達加圧圧力Ｐとフレームに作用する最大応力σ(Pa)との比である応力指標値Ｋが求められることを知見した。
Ｋ＝σ／Ｐ＝[（６ＰφＥ／Ｄ2Ｐ）＋（Ｐφ／ＤＰ）]｛１＋（０．０１８８Ｄ／Ｃ＋０．２４３）（Ｄ／Ｒ）1.18｝
この式により求められる応力指標値Ｋの予測値に対して実験により求められた観測値は、寄与率が０．９６５であった。なお、オーバーハング部１ｂまたはベース部１ｃとポスト部１ａとが、その接続角部を曲率で形成することなく、直線状に形成される場合には、上記回帰式中にＤ／Ｒ＝０として代入する。
【００５７】
図１０のＡは、算出された応力指標値Ｋと、本発明により設定された成形パラメータで成形されるフレームの容積と従来の技術で説明した汎用の油圧プレスの容積との比の関係を示したグラフである。応力指標値Ｋが大きくなるように成形パラメータを設定すると、フレーム１の容積を小さくすることができる。そして、このグラフから明らかなように、算出された応力指標値Ｋを略０．２以上とした場合に、本発明のフレーム１の容積が汎用の油圧プレスの容積よりも小さくすることができる。
図１０のＢは、算出された応力指標値Ｋと、本発明により設定された成形パラメータで成形されるフレームの強度の余裕率（安全率）の関係を示したグラフである。応力指標値Ｋが大きくなるように成形パラメータを設定すると、フレーム１の強度余裕率が低下する。そして、このグラフから明らかなように、算出された応力指標値Ｋを略１５以下とした場合に、本発明のフレーム１の強度に問題ないことが知見された。
そこで、本発明では、上述した式から算出される応力指標値Ｋが０．２から１５までの範囲となるように、フレームの各部の成形パラメータとしてのオーバーハング部１ｂの最大幅Ｃ、ポスト部１ａの最大幅Ｄ、ポスト部１ａの内側から素材管Ｗの中心までの最小距離Ｅ、ポスト部１ａとオーバーハング部１ｂあるいはベース部１ｃとの接続角部の最大曲率半径Ｒを設定することとしている。これにより、フレーム１は、その容積が小さくなるようにコンパクト化を図りつつ、成形型２の型開き力により塑性変形されることなく、成形型２を安定して保持することができる強度を確保すると共に、連続した成形サイクルにおいて成形型２の型開き力による繰り返し荷重に対する疲労にも耐えることができる、最適なフレームの形状を得ることができる。
【００５８】
床上に固定された基盤３０の上面には左右一対の支持フランジ３１が配設されている。両支持フランジ３１の間には、複数の板状のフレーム材１２が積層された状態で配置され、また、両支持フランジ３１の外側には、支持台３２のフランジ３２ａが配置されており、各支持フランジ３１、支持台３２のフランジ３２ａ、およびフレーム材１２の下方には連結杆３３が挿通され、連結杆３３の両端にナット３４が締結されることによって、フレーム材１２および支持台３２が支持フランジ３１に支持されている。また、積層されたフレーム材１２の両端の上方には支持枠３５のフランジ３５ａが配置されており、各フレーム材１２の上方および支持枠３５のフランジ３５ａにも連結杆３３が挿通され、連結杆３３の両端にナット３４が締結されることによって、フレーム材１２の上方に支持枠３５が支持されている。この実施の形態では、連結杆３３の略中央にはスペーサ３３ａが設けられており、フレーム１の幅方向（図８の左右方向）中央で隣接するフレーム材の間に空間３６が形成されている。後述するようにフレーム１の保持部１ａに成形型２が保持されたときに、成形型２に設けられた孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５が空間３６内に収容される。
【００５９】
フレーム１の開放部１１を介して保持部１０の内外に成形型２をその短手方向に嵌挿・取出し移動させる成形型移動手段３は、次のように構成されている。すなわち、両支持フランジ３１にそれぞれ支持された支持台３２は、図２の左右方向に延在するビーム状のもので、その上面の先端側（図２の左方側）にはガイドレール４０が設けられており、また後端側には（図２の右方側）には片ロッド式の駆動シリンダ４１が設けられている。ガイドレール４０上にはスライダ４２が摺動可能に支持されており、スライダ４２には駆動シリンダ４１のピストンロッド４１ａの先端が連結されている。この実施の形態では、スライダ４２の上面にガイドピン４３が立設されており、下型２１は、その両端にガイドピン４３が挿通されて昇降移動可能にスライダ４２に支持されている。そして、駆動シリンダ４１を伸長駆動することにより、図２の矢印Ｘで示すように、フレーム１から成形型２を取出すようにスライダ４２に支持された成形型２をその短手方向に移動させ、また、駆動シリンダ４１を退縮駆動することにより、フレーム１に成形型２を嵌挿させるようにスライダ４２に支持された成形型２をその短手方向に移動させる。なお、この実施の形態では、下型２１の両端を支持するスライダ４２に一対に駆動シリンダ４１のピストンロッド４１ａをそれぞれ連結した場合を示したが、スペーサ３３ａによってフレーム材１２の間に形成された空間３６に単一の駆動シリンダ４１を配置し、この駆動シリンダ４１のピストンロッド４１ａの先端を下型２１に連結することもできる。
【００６０】
フレーム１外に位置している成形型２の開閉を行う型開閉手段４は、次のように構成されている。すなわち、フレーム材１２の上方に支持された支持枠３５は、平面図である図３の側方に上下方向に延在するビーム４５と、両ビーム４５の先端にわたって架設されたビーム４６とにより構成されたもので、ビーム４６には昇降駆動シリンダ４７が設けられると共に、ガイドロッド４８が挿通されている。昇降駆動シリンダ４７のピストンロッド４７ａの先端およびガイドロッド４８の基端には、支持部材４９が連結されている。上型２０の上面両端のフレーム１よりも外側の位置にはフック５０が設けられており、また、支持部材４９の両端には、昇降駆動シリンダ４７が伸長限にある状態でフレーム１から成形型２を取出すようにその短手方向に移動させたときに、上型２０のフック５０が係合される係合部材５１が設けられている。さらに、フック５０には係止孔５０ａが穿設されており、係合部材５１にはフック５０が係合されたときにその係止孔５０ａに係止される係止ピン５２とこの係止ピン５２を係止位置と退避位置とに駆動する係止シリンダ５３とが設けられている。フレーム１外に成形型２を取出すようにその短手方向に移動させて、係合部材５１に上型のフック５０を係合させ、係止ピン５２がフック５０の係止孔５０ａに係止されると、図２の矢印Ｙに示すように、昇降駆動シリンダ４７が退縮するように駆動されて上型２０が下型２１から離間するように持ち上げられて、成形型２が開かれる。
【００６１】
以上のように構成された型締め装置では、液圧バルジ加工を行うに際しては、最初に図４に示すように、成形型２が成形型移動手段３によってフレーム１外の支持台３２上に位置されており、上型２０が型開閉手段４によって下型２１から離間して成形型２が開いた状態とされている。素材管Ｗは、下型２１の収容部２１ａに収容される。次いで図２に示すように、型開閉手段４によって上型２０を下型２１に対して近接させて成形型２を閉じると、素材管Ｗは収容部２０ａ，２１の中に収容されて径方向に拘束される。続いて、図６に示すように、成形型２は、成形型移動手段３の駆動シリンダ４１を退縮させることによってその短手方向に移動されてフレーム１の開放部１１から保持部１０へと嵌挿される。そして、図１に示された軸押し手段２２の先端によって素材管Ｗの両端をシールして、図１９および図２０に参照される高圧液体供給手段から液体を素材管Ｗの内部に供給し圧力をかけると、図７に示すように、断面円形の素材管Ｗが成形型２の収容部２０ａ，２１ａに沿って塑性変形加工されて、断面矩形の成形品Ｗ’が成形されることとなる。このとき、素材管Ｗ内に供給される液体の圧力によって成形型２に型開き力が発生するが、成形型２は、フレーム１の保持部１０によって保持されていることにより、型開きすることなく型閉じした状態が保持される。なお、図１９および図２０においては、高圧液体供給手段５から素材管Ｗの内部に液体を供給するため、フレーム１および上型２０を通って素材管Ｗに管路５６が接続されているように示しているが、かかる図は本発明を概念的に説明するためのものであり、実際には軸押し手段２２を通じて素材管Ｗの端部から液体が供給されることに注意されたい。
【００６２】
本発明は、成形型２をフレーム１の保持部１０に保持させることにより型締めを行うものであり、また、フレーム１が開放部１１を備えていることにより、図１１に矢印で示すように、成形型２をその短手方向に移動させてフレーム１の保持部１０に保持させるものである。したがって、図２５に示した従来の技術と対比すると、型締め装置の設置幅を極めて短くすることができ、また成形型の移動量を少なくすることができるのでサイクルタイムを減少させることができる。さらに、本発明の型締め装置は、従来の技術のように大型のプレス装置と異なって、フレーム１が保持部１０および開放部１１を備えたという簡単な構成であり小型化を図ることができると共に、成形時に発生する型開き力に抗して成形型２を確実に保持することができるため、成形型２を使用して成形品Ｗ’を成形する設備としてその前後の生産設備の中に組み込み配設して、必要な量の成形品Ｗ’をインライン生産することができる。
【００６３】
さらに、図１２に示すように、成形型２に軸押し手段２２が傾斜するように設けられている場合であっても、本発明では成形型２をその短手方向に移動させてフレーム１の開放部１１から嵌挿して保持部１０に保持させるので、軸押し手段２２がフレーム１に干渉することがないため、図２６に示した従来の技術のように、成形型の高さＴを不要に大きくしたり、これに伴ってフレーム１を大きく成形する必要がない。
【００６４】
また、成形型２に背圧カウンタシリンダ２６や孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５が突出するように設けられている場合であっても、図１３に示すように、かかる背圧カウンタシリンダ２６や孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５をフレーム１の開放部１１から突出するように配置させるだけで済むため、図２８に示した従来の技術のように、背圧カウンタシリンダ２６や孔明けパンチ２４の駆動シリンダ２５などを挿通し得る幅Ｓの中央切り抜き部１１５を成形する必要がなく、したがってフレーム１全体を小型化することができる。
【００６５】
本発明は上述した実施の形態に限定されることはない。例えば、フレーム１は、板状のフレーム材１２を垂直方向に配置することなく、図１４に示すように、水平方向に積層することもできる。この場合にあっては、液圧バルジ加工を行うときに、成形型２内に収容された素材管Ｗの内部への液体の供給と、素材管Ｗ内の空気の排出とをスムーズに行うことができる。
【００６６】
また、複数の板状フレーム材１２を積層してフレーム１を構成する場合においては、図１５に示すように、成形する成形品Ｗ’に応じて成形型２が湾曲または屈曲している場合であっても、板状フレーム材１２を成形型２の形状に対応させて面方向にずらして積層固定することにより、図２７に示した従来の技術のように、成形型２の最大幅を挿通し得る幅Ｓの中央切り抜き部１１５を成形する必要がなく、したがってフレーム１全体を小型化することができる。
【００６７】
さらに、フレーム１を構成する板状のフレーム材１２は、均一の板厚にすることなく、図１６に示すように、保持する成形型２の形状に応じて、板厚を異ならせた断面クサビ状または扇状のフレーム材１２を配列・積層することにより構成することもできる。
【００６８】
さらにまた、フレーム１は、保持部１０および開放部１１を有するフレーム材１２だけで構成する必要はなく、図１７に示すように、フレームの両端に保持部１０および開放部１１を有しない板状のフレーム材１３を使用することもできる。かかる場合には、フレーム１が成形型の周囲を取り囲む構造となるため、液圧バルジ加工が完了して成形品Ｗ’の内部から液体を排出させて軸押し手段２２を成形品Ｗ'から退避させたときに、成形品Ｗ'内に残留していた液体が成形型２外に溢れ出て周囲に飛散させることを防止することができる。
【００６９】
次に、本発明の型締め装置の別の実施の形態を、主に図１８〜図２２に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
この実施の形態における型締め装置は、上述した構成に加えてさらに、成形型２に発生する型開き力に対抗して、成形型２を閉じさせるような力を成形型２に付与する型閉じ力付与手段６を備えている。そして、型閉じ力付与手段６は、成形型２を型開きさせるように付与される圧力を利用して、成形型２の型開き力を上回る力を、成形型２を閉じさせる方向に付与するよう構成されている。
【００７１】
型閉じ力付与手段６は、図１９および図２０に示すように、フレーム１の一方（ベース部１ｃ）の保持部１０上には、複数の圧上シリンダ５５が設けられている。各圧上シリンダ５５は、わずかなストロークを有するもので、図２２に示すように、成形型２の形状に沿って配列することができる。高圧液体供給手段５の管路５６は、素材管Ｗの内部に供給される高圧の液体の圧力を利用して各圧上シリンダ５５を駆動するように、分岐部５６ａを介して各圧上シリンダ５５の底部と素材管Ｗの内部とに平行に接続されている。そして、高圧液体供給手段５から供給される同じ圧力の液体を利用することにより成形型２に発生する型開き力を上回る力を圧上シリンダに発生させるために、図２２に示すように、圧上シリンダ５５の受圧面積の合計Ｍｃが圧上シリンダ５５の作動方向と直交する面に対して成形品Ｗ’の内圧付加部分を投影した断面積（成形品投影断面積）Ｍｗ以上となるように設定されている。本発明は、この実施の形態に限定されることなく、圧上シリンダ５５の受圧面積の合計Ｍｃを成形品投影断面積Ｍｗ以上に設定できない場合などには、管路５６の分岐部５６ａと圧上シリンダ５５との間に増圧手段(図示は省略する)を設けることにより、成形型２に発生する型開き力を上回る力を圧上シリンダ５５に発生させることもできる。また、型閉じ力付与手段６は、上述した開放部１１と保持部１０を有するフレーム１に圧上シリンダ５５を設けた実施の形態に限定されることなく、図２５から図２８、あるいは図２９に示したような閉断面形状に形成されたフレーム１０１に圧上シリンダ５５を設けることもできる。
【００７２】
図１９および図２０に示すように、成形型２は、成形型移動手段３によってその短手方向に移動されてフレーム１に嵌挿されると、他方（オーバーハング部１ｂ）の保持部１０と圧上シリンダ５５との間で保持される。そして、断面円形の素材管Ｗを断面矩形の成形品Ｗ’に成形すべく、素材管Ｗの内部に高圧液体供給手段５から液体を高圧で供給すると、型閉じ力付与手段６の圧上シリンダ５５にも液体が同じ圧力で供給されることとなる。上述したように、シリンダの受圧面積の合計Ｍｃが成形品投影断面積Ｍｗ以上となるように設定されていることにより、圧上シリンダ５５による成形型２をフレーム１のオーバーハング部１ｂの保持部１０に向かって押圧する力が、素材管Ｗ内に供給される液体の圧力に追従して、成形型２の型開き力を常に上回ってキャンセルすることとなる。このように、型閉じ力付与手段６は、素材管Ｗの内部に供給される液体の圧力を利用するように構成されている。このような構成とすることにより成形型２の型開きをさらに確実になくすることができることから、本発明の型締め装置は、液圧バルジ加工装置に適用することができるだけでなく、射出成形機において樹脂材料が射出充填あるいは発泡される成形型の型締めにも利用することができる。なお、図２０においては、下型２１と圧上シリンダ５５との間に比較的大きな隙間が形成されるように示されているが、かかる図では、圧上シリンダ５５の作用を説明するために隙間を誇張して示しており、実際の隙間はわずかであることに注意されたい。
【００７３】
なお、本発明の型閉じ力付与手段６は、上述した実施の形態に限定されることなく、成形型２を型開きさせるように付与される圧力を利用して、成形型２に発生する型開き力に対抗して、成形型２の型開き力を上回る力を、成形型２を閉じさせる方向に付与することができる構成であればよい。例えば、図２１に示すように、高圧液体供給手段５の管路５６を圧上シリンダ５５に接続すると共に、さらに、圧上シリンダ５５と素材管Ｗ内とを管路５７によって直列に接続して、圧上シリンダ５５に供給された所定圧力の液体が圧上シリンダ５５の圧力室内を経由して素材管Ｗ内に供給するよう構成することもできる。また、図示は省略するが、圧上シリンダ５５をオーバーハング部１ｂの保持部１０あるいは成形型２の上部に設けることも可能であり、また、上型２０または下型２１を、圧上シリンダ５５によって駆動される押圧部材と、この押圧部材および圧上シリンダを保持する保持部と、により構成して、圧上シリンダ５５を上型２０または下型２１内に設けることも可能である。そして、この場合においても、圧上シリンダ５５の機能は上述した実施の形態と同様であり、管路５６および／または５７を圧上シリンダ５５と素材管Ｗの内部とに平行または直列に接続することができる。
【００７４】
次に、本発明のさらに別の実施の形態を図２３に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
この実施の形態における型締め装置は、上述した構成に加えてさらに、フレーム１が、単数の保持部１０および開放部１１を備えたフレーム材１２と複数の保持部１０、１０および開放部１１、１１を備えたフレーム材１２’とを組み合わせることにより、異なる長さの成形型２、２を保持することができるよう構成されており、さらに、成形型移動手段３が、両成形型２、２を兼用でフレーム１の保持部の内外に嵌挿・取出し移動させることができるよう構成されている。
【００７６】
成形型移動手段３の駆動シリンダ４１は、図２３に示したものの場合、一対の両ロッド形の複動シリンダによって構成されている。単数の保持部および開放部を備えたフレーム材と複数の保持部および開放部を備えたフレーム材との間には、図１８などに符号３６として参照されるような空間が形成されており、かかる空間に他方の駆動シリンダ４１が配設されている（図２３では図示を省略した）。このような構成とされていることにより、フレーム１の各保持部１０、１０に対応させてそれぞれ駆動シリンダ４１を設ける必要がなく、一対の駆動シリンダで長さの異なる成形型２、２を交互に嵌挿・取り出しを行うことができる。なお、上述したように、駆動シリンダ４１は必ずしも一対で設ける必要はなく、任意の位置で隣接するフレーム材１２、あたは１２’を互いに離間させて空間を形成し、この空間内に単一の両ロッド形の複動シリンダ４１を設けることもできる。
【００７７】
さらに、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、図示は省略するが、カウンタシリンダ装置や、エジェクタ装置２３、ピアス装置４５など成形に必要な機能手段と対応する任意の位置の隣接するフレーム材１２を互いに離間させて積層することによりその間に空間を形成し、この空間内に機能手段を収容するようにして設けることもできる。この場合においては、成形型２がフレーム１の保持部１０に嵌挿されたときに、各機能手段が成形型２に対して接続されるように構成される。
【００７８】
次に、本発明の型締め方法を、上述したように構成された型締め装置および成形型を使用して液圧バルジ加工を行う場合によって、詳細に説明する。
本発明の型締め方法は、概略、型開きするように内部に圧力が付与されることにより型開き力が発生する成形型２を型閉じ保持する型締め方法であって、発生した型開き力に抗して成形型２を保持するための保持部１０と、該保持部１０に対して成形型２をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部１１と、を有しており、板状に形成された複数のフレーム材１２を成形型２の長手方向に積層してなるフレーム１を用意し、成形型２をその短手方向に移動させることにより、フレーム１の開放部１１から保持部１０に嵌挿して型閉じ保持させ、保持部１０から開放部１１を介して取り出してフレーム１外で成形型２を開閉するものである。
【００７９】
成形型２を保持するためのフレーム１は、図１などに示したように、保持部１０と開放部１１を有する複数の板状のフレーム材１２を積層することにより構成されている。液圧バルジ加工を行うに際しては、成形型２はフレーム１の外に位置されており、上型２０が型開閉手段４によって下型２１から離間して開いた状態とされている。この状態で素材管Ｗを下型２１に載置して上型２０を下型２１に対して近接させて成形型２を閉じ、素材管Ｗを成形型２の中に収容する。次いで、素材管Ｗが収容された成形型２は、その短手方向に移動されて、フレーム１の開放部１１から保持部１０へと嵌挿されて保持される。その後、成形型２内に収容された素材管Ｗの端部に対して軸押し手段２２の先端を当接してシールし、図１９および図２０に参照される高圧液体供給手段５から液体を素材管Ｗの端部から内部に供給して塑性変形加工し、所定形状の成形品Ｗ'を成形する。このとき、素材管Ｗ内に供給される液体の圧力によって成形型２に型開き力が発生するが、成形型２は、フレーム１の保持部１０によって保持されていることにより、型開きすることなく型閉じした状態が保持される。
【００８０】
所定形状の成形品Ｗ'が成形されると、液体の加圧を停止して成形品Ｗ’内の液体を排出させ、その後、軸押し手段２２を後退させる。そして、成形型２をその短手方向に移動させて開放部１１からフレーム１外へと取り出し、成形型２を開いて成形品Ｗ'を搬出し、次の成形サイクルで使用される素材管Ｗを収容する。成形型２をその短手方向に移動させるために移動量が少なくて済むことからサイクルタイムを減少させることができ、また、フレーム１の外で成形型２に対する素材管Ｗをセットし、あるいは成形品Ｗ'を成形型から取り出すため、作業性を向上させることができる。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部、および、該保持部に対して成形型をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部、を有するフレームと、該フレームの開放部を介して保持部の内外に成形型を嵌挿・取出し移動させる成形型移動手段と、フレーム外に位置する成形型を開閉する成形型開閉手段と、
を備え、前記フレームが、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層してなるという簡単な構成で、開放部および保持部を所定の形状に容易に形成することができ、また、成形型に応じて所望する形状のフレームを容易に且つ安価で構成することができ、さらに、成形型を型開きするように圧力に抗して成形型を型閉じした状態に確実に保持することができ、また、消費エネルギや設備メンテナンス費用、製作コストなどを低減させると共にコンパクト化を図ることができことができ、しかも、成形型に対する素材の搬入や成形品の搬出および成形型の型締め装置に対する嵌挿・取出しを容易に且つ確実に短時間で行うことができ、その結果、作業効率および成形効率を向上させることができる型締め装置を提供することができる。
【００８２】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、式により算出される応力指標値Ｋが０．２から１５までの範囲となるように、フレームの各部の成形パラメータを設定することにより、フレームの保持部は、変形することなく、圧力が付与されて型開き力が発生する成形型を安定して確実に保持することができると共に、コンパクト化を図ることができる型締め装置を提供することができる。
【００８３】
請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、フレームが、複数の保持部および開放部を備えていることにより、必要に応じて、複数の成形型をフレームに同時に保持することができるため、設置場所のスペース効率および成形型による成形効率を向上させることができる型締め装置を提供することができる。
【００８４】
請求項４の発明によれば、請求項３に記載の発明において、成形型移動手段が、複数の成形型を、各開放部を介してそれぞれ保持部の内外に兼用で嵌挿・取出し移動させることができるものであることにより、省スペース化と省エネルギ化を図ることができる型締め装置を提供することができる。
【００８５】
請求項５の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、成形型の型開き力に対抗して、成形型を閉じさせるような力を成形型に付与する型閉じ力付与手段を備えたことにより、さらに、成形型を型開きするように圧力に抗して成形型を型閉じした状態に確実に保持することができ、したがって、精度の高い成形品を確実に成形することができる。
【００８６】
請求項６の発明によれば、請求項５に記載の発明において、型閉じ力付与手段が、成形型の内部に付与される圧力を利用して、成形型の型開き力を上回る力を、成形型を閉じさせる方向に付与するものであることにより、製造コストが少なくて済むと共に、簡単な構造で制御が容易な型締め装置を提供することができる。
【００８７】
請求項７の発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、成形型に液圧バルジ加工用の軸押し手段が、前記フレームから突出するように設けられていることにより、成形型が液圧バルジ加工用の軸押し手段と一体でフレームに対して嵌挿・取出しが行われるため、成形サイクルの短縮化が図られ、また、軸押し手段を成形型の長手方向軸に対して傾斜するように設ける必要がある場合であっても、成形型の嵌挿・取出し移動が制約されることがない型締め装置を提供することができる。
【００８８】
請求項８の発明によれば、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、成形に必要な所定の機能手段が成形型のフレームと対向しない面から突出するように設けられていることにより、成形型をフレームに対して嵌挿・取出しする際に、機能手段がフレームに干渉することがないため、フレームを不必要に大きく成形する必要がないことから、フレームのさらなるコンパクト化を図ることができる型締め装置を提供することができる。
【００８９】
請求項９の発明によれば、発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部を有するフレームの保持部に設けられ、成形型の内部に付与される圧力を利用して成形型の型開き力を上回る力を成形型を閉じさせる方向に付与する型閉じ力付与手段を備えたことにより、構造が簡単で制御が容易なものとなると共に、成形時においては、成形型がフレームの保持部に保持されており、しかも、型閉じ力付与手段によって型開き力を上回る力が成形型を閉じさせる方向に付与されるため、成形型の型開きを確実に阻止することができる型締め装置を提供することができる。
【００９０】
請求項１０の発明によれば、請求項９に記載の発明において、フレームが、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層してなることにより、開放部および保持部を所定の形状に容易に容易に形成することができ、また、成形型に応じてフレーム材の積層枚数を増減させて、所望するフレームを容易に且つ安価に製造することができる型締め装置を提供することができる。
【００９１】
請求項１１の発明によれば、請求項１０に記載の発明において、単数の保持部および開放部を備えたフレーム材と、複数の保持部および開放部を備えたフレーム材とを組み合わせてフレームを構成することにより、長さの異なる複数の成形型を適切に保持することができるフレームを容易に構成することができる型締め装置を提供することができる。
【００９２】
請求項１２の発明によれば、請求項１０または１１に記載の発明において、フレームが、保持する成形型の形状に応じてフレーム材を配列してなることにより、保持する成形型に最適のフレームを容易に且つ安価で製造することができる型締め装置を提供することができる。
【００９３】
請求項１３の発明によれば、請求項１０または１１に記載の発明において、保持する成形型の形状に応じて異なる厚さを有する形状のフレーム材を積層することにより、その保持する成形型に最適のフレームを容易に且つ安価で製造することができる型締め装置を提供することができる。
【００９４】
請求項１４の発明によれば、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、フレームが、保持する成形型に突出するように設けられた成形に必要な所定の機能手段に応じて、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、前記機能手段を収容可能な空間を有していることとしたため、成形に必要な所定の機能手段が突出するように設けられた成形型をフレームの保持部に保持する場合に、この機能手段に応じて収容することができる空間を容易に任意の場所に形成することができるこことから、機能手段を必要に応じて設けることができる型締め装置を提供することができる。
【００９５】
請求項１５の発明によれば、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、成形に必要な所定の機能手段が、成形型と着脱可能に接続されるように構成されており、フレームが、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより空間を有しており、機能手段を空間内に設けたことにより、成形に必要な所定の機能手段が設けられる空間を任意の位置に容易に形成することができ、しかも、成形型をフレームの保持部に嵌挿し保持したときに機能手段と接続することができ、また、フレーム外に取り出したときに機能手段から切離すことができるため、機能手段を任意の空間に設けることができ、したがって成形加工の制約を受けることがなく、また、成形型に機能手段を設ける必要がないために構成が簡単なものとなると共に、成形型をフレームに対して嵌挿・取出すときに、機能手段の干渉を考慮する必要がない型締め装置を提供することができる。
【００９６】
請求項１６の発明によれば、請求項１０〜１５のいずれかに記載の発明において、フレームが、所定の位置で隣接するフレーム材を互いに離間させて積層することにより、空間を有しており、成形型移動手段が、前記空間内に配設されていることにより、コンパクト化を図ることができる型締め装置を提供することができる。
【００９７】
請求項１７の発明によれば、板状に形成された複数のフレーム材を成形型の長手方向に積層して、発生した型開き力に抗して成形型を保持するための保持部と、該保持部に対して成形型をその短手方向に嵌挿・取出しすることが可能な開放部と、を有するフレームを用意することにより、開放部および保持部を所定の形状に容易に形成することができ、また、成形型に応じて所望する形状のフレームを容易に且つ安価で構成することができ、さらに、成形型をその短手方向に移動させることにより、フレームの開放部から保持部に嵌挿して型閉じ保持させ、成形後に保持部から開放部を介して取り出してフレーム外で成形型を開閉することにより、簡単な構成で成形型を型開きさせるように圧力に抗して確実に保持することができ、また成形型に対する素材の搬入や成形品の搬出など、成形効率を向上させることができ、さらにコンパクトで消費エネルギや設備メンテナンス費用、製作コストなどを低減させることができると共にコンパクト化を図ることができる型締め装置を提供することができることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の型締め装置の別の実施の一形態を示す正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】本発明の型締め装置のフレームと成形型の液圧バルジ加工を行う際の最初の状態を説明するための断面図である。
【図５】図４に示した状態から成形型を閉じた状態を説明するための断面図である。
【図６】図５に示した状態から成形型をフレームの開放部を介して保持部へと嵌挿し保持した状態を説明するための断面図である。
【図７】図６に示した状態から素材管の内部に液体を高圧で供給して成形品が成形された状態を説明するための断面図である。
【図８】フレームの設定される形状を説明するための概念図である。
【図９】複数の保持部および開放部が形成されたフレームの形状の別の実施の形態を示す説明図である。
【図１０】本発明により算出される応力指標値に基づいて設定された成形パラメータにより成形されたフレームの、従来の油圧プレスに対する容積比、および、強度余裕率の応力指標値に対する変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の型締め装置に成形型を保持させる状態を説明する斜視図である。
【図１２】本発明の型締め装置により保持される成形型が、傾斜するように軸押し手段を設けられている場合を示す斜視図である。
【図１３】本発明の型締め装置により保持される成形型が、背圧カウンタや孔明けパンチの駆動部が突出するように設けられている場合を示す斜視図である。
【図１４】本発明のフレームの配置の別の実施の形態を示す斜視図である。
【図１５】本発明の型締め装置により保持される成形型が湾曲または屈曲するように成形されている場合に、この成形型の形状に応じてフレーム材を配列積層した状態を示す斜視図である。
【図１６】本発明のフレームを構成するフレーム材の別の実施の形態を示す平面図である。
【図１７】フレームの両端に板状のフレーム材を使用して成形型の周囲を取り囲む構造とした別の実施の形態を示す斜視図である。
【図１８】本発明の型閉じ力付与手段を設けた実施の形態を説明するための図１のＡ−Ａ線断面に相当する図である。
【図１９】本発明の型閉じ力付与手段の構成を示す概略図である。
【図２０】図１９に示した状態から、素材管の内部と型閉じ力付与手段のシリンダ内に高圧液体供給手段から液体を同時に供給して成形型の型開きをキャンセルする圧力を付与する状態を説明する概略図である。
【図２１】本発明の型閉じ力付与手段の別の実施の形態の構成を示す概略図である。
【図２２】型閉じ力付与手段のシリンダの受圧面積の設定を示す説明図である。
【図２３】本発明の、フレームが単数の保持部および開放部を備えたフレーム材と複数の保持部および開放部を備えたフレーム材とを組み合わせることにより構成されており、成形型移動手段が両成形型を兼用でフレームの保持部の内外に嵌挿・取出し移動させることができるよう構成されている場合の実施の形態を示す斜視図である。
【図２４】液圧バルジ加工により分岐管を成形する場合に、成形される分岐管の背圧を制御するために設けられる背圧カウンタの作動を示す説明図である。
【図２５】従来のフレームに成形型を保持させる場合を、図１１に示した本発明のフレームと対比して示す斜視図である。
【図２６】従来のフレームに成形型を保持させる場合であって、傾斜するように軸押し手段を設けられている場合を図１２に示した本発明のフレームと対比して示す斜視図である。
【図２７】従来のフレームに湾曲または屈曲するように成形された成形型を保持させる場合を図１５に示した本発明のフレームと対比して示す斜視図である。
【図２８】従来のフレームに背圧カウンタや孔明けパンチが設けられた成形型を保持させる場合を図１３に示した本発明のフレームと対比して示す斜視図である。
【図２９】中央部分を切り抜いた板状のフレーム材を積層してなる閉断面形状のフレームを説明するための斜視図である。
【符合の説明】
Ｗ    素材管
１    フレーム
２    成形型
３    成形型移動手段
４    型開閉手段
６    型閉じ力付与手段
１０    保持部
１１    開放部
１２    板状フレーム材
２２    液圧バルジ加工用の軸押し手段
２５    孔明けパンチ駆動シリンダ（機能手段）
２６    背圧カウンタシリンダ（機能手段）
３６    駆動シリンダ収容空間
５５    圧上シリンダ
５６    管路
５６ａ  分岐部
【図１】
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【図２】
0003789311.tif 000003
【図３】
0003789311.tif 000004
【図４】
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【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】
0003789311.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003789311.tif 000017
【図１７】
0003789311.tif 000018
【図１８】
0003789311.tif 000019
【図１９】
0003789311.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
0003789311.tif 000024
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
0003789311.tif 000028
【図２８】
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【図２９】
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