トップ :: B 処理操作 運輸 :: B21 本質的には材料の除去が行なわれない機械的金属加工;金属の打抜き




【発明の名称】 ラッチ留め機構
【発明者】 【氏名】ラルフ イー ローパー

【氏名】ギャリー エイ ウェッブ
【要約】 【課題】流体成形、引張成形および絞り成形の有利な利点を組み合わせたシート金属を成形する装置を実現するラッチ留め機構を提供すること【解決手段】 上ダイおよび下ダイを有する液圧プレスに使用するラッチ留め機構において、上記プレスに枢着された係止アームを備え、該アームは、これがその係止位置まで回動されると、上ダイを把持するリップを有しており、上記プレスの垂直方向に往復移動する部材に設けられたドライバーを備え、該ドライバーは、これが降下されるとき、上記アームをその係止位置まで回動させることを特徴とするラッチ留め機構。

【解決手段】上ダイおよび下ダイを有する液圧プレスに使用するラッチ留め機構において、上記プレスに枢着された係止アームを備え、該アームは、これがその係止位置まで回動されると、上ダイを把持するリップを有しており、上記プレスの垂直方向に往復移動する部材に設けられたドライバーを備え、該ドライバーは、これが降下されるとき、上記アームをその係止位置まで回動させることを特徴とするラッチ留め機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 上ダイおよび下ダイを有する液圧プレスに使用するラッチ留め機構において、上記プレスに枢着された係止アームを備え、該アームは、これがその係止位置まで回動されると、上ダイを把持するリップを有しており、上記プレスの垂直方向に往復移動する部材に設けられたドライバーを備え、該ドライバーは、これが降下されるとき、上記アームをその係止位置まで回動させることを特徴とするラッチ留め機構。
【請求項２】 上記ドライバーは、これが垂直方向に降下されて上記アームをその係止位置まで傾動させると、上記アームの傾斜表面に載る傾斜表面を有していることを特徴とする請求項１に記載のラッチ留め機構。
【請求項３】 上記上ダイを上記下ダイから上昇させるとき、上記アームをその係止位置からその係止解除位置まで回動させる確動リターンを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のラッチ留め機構。
【請求項４】 上記確動リターンは上記アームに設けられた傾斜部材と、上記上ダイに設けられた傾斜部材とよりなることを特徴とする請求項３に記載のラッチ留め機構。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラッチ留め機構、さらに詳しくは、上ダイおよび下ダイを有する液圧プレスに使用するラッチ留め機構に関する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】高生産の調理器具、電気機器および自動車の産業界、ならびに低生産および中位生産の航空機、航空宇宙およびジョッブショップ（job-shop)の産業界では、金属シートが様々な異なるダイにより成形されており、ダイの種類および大きさは特定の部品の形状および所期の用途により決められる。種々様々なこれらの部品を成形するのに使用される１つの方法は在来の絞り加工法である。絞りダイでは、素材をバインダ表面を横切って絞り、それにより金属をバインダ表面から部品上へ流動させる。不運にも、それにより可変且つ非一様な応力が部品全体にわたって発生され、その結果、引張が局部化する。これにより、厳しいはね返り問題および形状保持問題を生じ、これらの問題により、特に大きい部品では、起こるはね返りの量を予示することがほとんど不可能になる。このはね返りまたは形状保持問題を解消するには、部品を過曲げする（所望の形状を越えて変形させる）ことが一般に行われている。適切な過曲げ度を求めるには、多くのコスト高な試し手順および誤差手順を必要とする。また、絞り加工法では、かなりの量の材料の無駄がある。何故なら、バインダ表面を横切ってダイキャビティの中へ流れる金属を補償するために、素材は普通以上に大きいからである。
【０００３】米国特許第 4,576,030号には、協働作用する雄および雌ダイ半体間からシート金属を１００％引張成形することができる方法が述べられている。これは一対の対向した係止ビードを設けることにより達成され、これらの係止ビードのうちの少なくとも一方は、グリッパ鋼を閉じると、シート金属にその周囲で食い込むようになっている多数の間隔を隔てたビードを備えている。これによりシート金属を均一に１００％引張成形することができ、その結果、形状保持品質がより高くなり、ショック線および引張線の数が減少し、無駄が少なくなり、且つ部品の全体強度が高められる。成形部品の品質を高める他の手順は流体成形、すなわち、成形法において加圧流体を素材の一方の側部に付与することである。その利点としては、多用性が高められ、最終部品に対する仕上げが良好になり、用具および保守コストが低減する。「シート金属を液圧成形する装置および方法」と称する米国特許出願第07/855,815号(代理人の整理番号(4397/21)）には、素材の一方の側部に加圧流体を付与することによりシート金属を引張成形する方法が述べられている。素材を上ダイの部分凹部型キャビティ内に入れて１００％引張成形する。上記引張成形方法はシート金属を好ましくは在来の複動プレスに挿入することを含む。ダイの上および下バインダに取付けられたグリッパビードは周囲でシート金属に食い込んで素材を適所に保持し且つ素材を周囲に沿ってシールするように構成されている。シート金属素材を把持してシールするのに特に有利であるとわかったグリッパビードの種類は上記米国特許第 4,576,030号に開示されているものである。プレスを閉じると、グリッパビードは金属に押し込まれてその周囲をシールする。次いで、製造すべき部品用に構成されたダイキャビティと反対のシート金属の側部に液体を圧力下で供給する。液体の圧力は成形部品を製造するためにダイキャビティに対してシート金属を引張成形するのに十分高い。
【０００４】これらの進歩は部品の品質を向上させ且つ製品の設計の限度を伸ばし続けてきたが、１００％引張成形の利点を得ることができない部品形状がある。詳細には、或る部品は、素材を１００％引張った後、形状の伸び要件が素材材料の伸び要件を上回るような領域で薄化を引き起こす形状を有することがある。また、素材材料の引き裂きが起こることもある。素材材料の薄化または引き裂き問題を除去しないなら、これらの問題を減じながら、所望の部品のより正確な近似を可能にするために、流体成形の有利な特徴と、引張成形の利点と、絞り成形の融通性とを組み合わせた在来の複動プレスに使用可能な特定の成形用具を提供することが望ましい。従来技術の方法および装置を使用する際の他の問題は、より大きい部品を成形しているとき、非常に高い全液圧がダイに発生され、プレスに伝達されると言う点である。例えば、自動車フードは一般に約 2000 平方インチの面積を有する。所望の成形圧力が 4000 psi である場合、ダイに作用する力は 2000 平方インチx 4000 psiであり、これは4000トンに等しい。かかる力はグリッパを外すのに十分な程に外側素材ホルダを横切ってかかっているダイを撓まして、ダイを開放してしまう。ダイのわずかな撓みでも、グリッパビードを外して液圧を洩らす。液体の圧力がダイの形状を歪めないようにするには、高いトン数定格のプレスを使用しなければならない。しかしながら、これにより操作コストを著しく高める。更に、十分なトン数の在来のプレスは高い成形圧力を必要とする大きい部品には利用可能でなくなる。
【０００５】本発明の目的は所望の部品のより正確な近似を可能にするために、流体成形、引張成形および絞り成形の有利な利点を組み合わせたシート金属を成形する装置を実現するラッチ留め機構を提供することである。
【０００６】 本発明の他の目的は特定の成形用具の上ダイに構成された所望の部分凹部型の周囲に沿って変化する輪郭を有する雄ビードの形態の、流体成形、引張成形および絞り成形の有利な利点を組み合わせるための手段実現するラッチ留め機構を提供することである。
【０００７】
【課題を解決する手段】本発明は、上ダイおよび下ダイを有する液圧プレスに使用するラッチ留め機構において、上記プレスに枢着された係止アームを備え、該アームは、これがその係止位置まで回動されると、上ダイを把持するリップを有しており、上記プレスの垂直方向に往復移動する部材に設けられたドライバーを備え、該ドライバーは、これが降下されるとき、上記アームをその係止位置まで回動させることを特徴とするラッチ留め機構である。本発明の実施態様は、以下のとおりである。上記ドライバーは、これが垂直方向に降下されて上記アームをその係止位置まで傾動させると、上記アームの傾斜表面に載る傾斜表面を有していることを特徴とする。上記上ダイを上記下ダイから上昇させるとき、上記アームをその係止位置からその係止解除位置まで回動させる確動リターンを更に備えていることを特徴とする。上記確動リターンは上記アームに設けられた傾斜部材と、上記上ダイに設けられた傾斜部材とよりなることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】本発明の原理を理解し易くするために、図面に示す実施例について以下に説明し、同じことを説明するのに特定の語を使用する。それにもかかわらず、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、本発明が関係する当業者には、通常思い浮かぶような、図示の装置における変形例および更にの変更例、および図示のよな本発明の原理のなお一層の応用が意図されることはわかるであろう。図１は本発明の第１の好適な実施例によるシート金属を液圧成形する装置１０の正面立面図を示している。装置１０は在来の複動プレスで作動するようになっている。このようなプレスは一般に外側スライド１１（一般に外側素材ホルダと呼ばれている）を有しており、この外側スライド１１は矩形の管形状を有し、垂直方向に往復移動可能に設けられている。同様な形状の内側スライド１３が同様に外側スライド１１内に入れ子式に垂直方向に往復移動可能に設けられている。スライド１１、１３は、当業者には周知のように、それらの上方の別々のリンケージ（図示せず）によって独立して上下に移動される。本実施例の装置１０は基本ダイおよび特定の成形用具を備えている。基本ダイは使用者の主要な設備の一部よりなる。すなわち、基本ダイは様々な異なる部品を製造するために非常に長い時間にわたって使用するようになっている装置の要素を有している。他方、特定の成形用具は実際に部品を成形する相互交換可能な取付体を備えている。特定の成形用具は、基本ダイ内に設けられて基本ダイにより作動され、また異なる部品を成形する度に交換される諸構成要素で構成されている。
【０００９】ここで使用する場合の「素材」とは、上ダイ１４と下ダイ１２との間に位置決めされ、本発明により成形しようとするシート金属の一部を指している。素材は一枚のシート金属（図３に１６として示す）でもよいし、或いは漸進ダイにおけるようにシート金属（図示せず）製コイルの一部でもよい。基本ダイは標準の複動プレスに固着され、一般にライザ１８、マニフォールド２０、および好ましくは４ポスト型液圧シリンダ組立体（図３に２４、２６、３２、３３として示してある）を有している。ライザ１８は外側スライド１１とともにユニットとして移動するように外側スライド１１に固定されており、またライザ１８は４ポスト型液圧シリンダ組立体間で垂直方向に往復移動するように寸法決めされている。ライザ１８は在来の手段により外側スライド１１に固着されている。複動プレスは基板２８により構成されたタブ２２内に配置されており、基板２８は外方に延びて起立側壁部３０へ変化している。タブ２２は、後で詳細に説明するように、シリンダ組立体用の流体溜め部として作用する。タブ２２の基板２８には、マニフォールド２０が在来の手段により固着されている。このマニフォールド２０は水平通路４４と、これらに連結した垂直通路４６とを構成しており、これらの通路４４、４６により、シリンダ組立体により圧送された流体を下ダイ１２と連通させることができる（後で詳細に説明する）。
【００１０】特定の成形用具の下ダイ１２はマニフォールド２０に固着されている。下ダイ１２には、その上向き表面４８に開口している垂直通路４７が構成されている。下ダイ１２は、マニフォールド２０の垂直通路４６が下ダイ１２の垂直通路４７と整合されるように、適切なクロスキー（図示せず）によりマニフォールド２０上で水平方向に整合されている。特定の成形用具の上ダイ１４は浮動構成でライザ１８に固着されている。より詳細には、上ダイ１４は、これが下ダイ１２と接触していないとき、略 12.7cm(5 インチ) （図１に示していない）ライザ１８から離されている。図１１を参照すると、ライザ１８の各側には、２つのリテーナブラケット１９が配置されており、上ダイ１４の各側には、２つのリテーナピン２１が位置決めされている。これらのリテーナピン２１およびブラケット１９はダイ１４およびライザ１８を互いに連接している。より詳細には、ブラケット１９のスロット２３によりリテーナピン２１はこのスロット２３内を摺動し得る。上ダイ１４が下ダイ１２と接触していないとき、上ダイ１４はライザ１８から最も離れている。ダイ１４が下ダイ１２と接触すると、ピン２１はブラケット１９のスロット２３に沿って垂直方向上方に摺動し、それにより上ダイ１４とライザ１８との分離距離を縮める。外側スライド１１が図１および図１１に示すようにその最終位置まで降下すると、ピン２１はブラケット１９のスロット２３の頂部に達し、上ダイ１４はライザ１８と接触状態になる。
【００１１】上ダイ１４を下ダイ１２上に閉じるときに完全な整合を助成し且つ確保するために、上ダイ１４の各コーナには、一対のヒールブロック６０（第１および第６図）が固着されている。各ヒールブロック６０には、その内向き下部分に青銅摩耗板６２が設けられており、これらの摩耗板６２は下ダイ１２の外側面と接触し、この外側面に沿ってヒール作用をする。それにより、外側スライド１１および上方ライザ１８が急速に降下して上ダイ１４を下ダイ１２上に至らせる毎に、各ダイ１２、１４は確実に完全に水平方向に整合される。図２はライザ１８、上ダイ１４および下ダイ１２を取り外した状態の図１に示す装置１０の側立面図である。図２は本発明による４ポスト型シリンダ組立体の一部をなす液圧シリンダユニットのうちの２つのユニット２６、３２を示している。装置の他方の側には、２つの同一のシリンダユニットが設けられている（図３に２４、３３として示されている）。４ポスト型シリンダ組立体は同一であり、シリンダユニット２６の下記説明は残りの３つのシリンダユニットに同等に当てはまる。シリンダユニット２６は下ヘッド３８、シリンダ４０およびピストンロッド４２を有している。これらのシリンダユニットは当業者に周知のようにボルト又はねじのような在来の手段によりタブ２２の床部２８に取付けられている。ピストンロッド４２は種々の鋼を介して内側スライド１３の底部に連結されており、内側スライド１３の移動と協働するようになっている。好ましくは、ピストンロッド４２は在来の手段によりカラー４３に取付けられている。ピストン４２のリーチを延長するように在来の手段によりカラー４３に止められたプレートには、別体のブロック４４が溶接されている。ストークおよびプレスの差を調整するために他の別体のブロック４５をブロック４４の頂部に設けるのがよい。ブロック４５、従ってピストンロッド４２および内側スライド１３の底部は、ブロック４５の底部を通って内側スライド１３の面の中へ延びるねじ（図示せず）のような適切な手段によりユニットとして移動するように手でしっかり連結される。各シリンダユニットは好ましくは 45.72 cm (18 インチ) ストロークの15〜66ガロン容量に適合されているが、これらのパラメータは装置１０全体の大きさおよび容量に伴って変化する。
【００１２】各シリンダユニットの各側には、一対の垂直方向に重ねられたガスばね３４、３６が設けられており、一対のうちの２分の１のみが図２に示してある。両ガスばね３４、３６は互いに対向して設けられている。下ばね３４は、適切には、その基部５２がばね３４をぴったり固着するための押えねじのような在来の手段により基ブロック５４を介してシリンダの基部３８に固定されている。下ばね３４のピストンロッド（図示せず）には、カプラー６０が取付けられている。上バネ３６のピストンロッド（図示せず）はカプラー６０のポケット（図示せず）に位置する。バネ３６の基部はピストンロッド４２に連結されているカラー４３に在来の手段により取付けられている。（図１に示す）ブロック５０の内側には、シリンダユニットをマニフォールド２０に連結してマニフォールド２０の水平通路４４とシリンダユニットとの間の流体連通を行う逆止流れ弁（図示せず）が設けられている。変更例として、米国特許出願第 07/855,815 号に記載のように２ポスト型液圧シリンダ組立体を使用してもよい。しかしながら、４ポスト型液圧シリンダ組立体が好ましい。何故なら、４ポスト型液圧シリンダ組立体は高い圧力で大量の流体を送り出し、それにより、この組立体により送り出された液圧を使用して複雑な部品を構成し得るからである。２ポスト型液圧シリンダ組立体について述べられているように（従って、詳細には説明しなくともよい）、フィルタ組立体、流体戻り／弁組立体が適切なようにシリンダ組立体の下ヘッド３８内にこれと連結状態に設けられている。
【００１３】内側スライド１３により圧力が各シリンダユニットに及ぼされるので、シリンダユニットのピストンロッド４２およびブロック４４、４５は降下されるときに捩じれ、それにより、ピストンロッド４２が降下するときに、垂直方向に重ねられたガスばね３４、３６をも捩じる傾向がある。この捩じり作用を阻止するために、各シリンダユニットの両側にストローク調整／回転防止組立体４１が設けられている（図３参照）。図１０に詳細に示すように、組立体４１は内側摺動部材４５および不動部材４７を備えている。不動部材４７はシリンダユニットの基ブロック５４およびシリンダ４０の側部に取付けられている。内側摺動部材４５は一端がカラー４３に取付けられている。不動部材４７は内側摺動部材４５を受け入れるようになっている。内側摺動部材４５は、不動部材４７内で摺動自在であり、カラー４３、従ってロッド４２が上昇されたり、降下されたりするときに摺動する。ピストンロッド４２の伸張、従ってシリンダユニットにより行われるストロークを制御するために、ピン５１を受け入れるように、穴４９が不動部材４７に沿ってあけられている。不動部材に沿った任意の穴４９にピン５１を装入することができる。内側部材４５は図示にのようにその中心に沿ってすべて開放しており、水平の基部５３で終わっている。ピン５１を不動部材に沿った特定の穴４９に装入することによって、内側部材４５の基部５３がその穴を通り過ぎて垂直方向に移動するのを防ぐ。かくして、ピン５１の装入によりシリンダユニットのストロークを制御し、変化させることができる。また、ピストンロッド４２およびブロック４４、４５を降下すると、組立体４１はカラー４３、従って、ピストンロッド４２およびブロック４４、４５が捩じれるのを防ぐ。
【００１４】図３は、タブ２２と、シリンダユニット２４、２６、３２、３３よりなる４ポスト型シリンダ組立体と、下ダイ１２とを示す第１の装置の下半部の平面図である。先に述べたように、装置１０は壁部３０により取り囲まれたタブ２２に収容されている。タブ２２の各コーナには、シリンダユニットが設けられている。タブ２２の実質的に中心には、下ダイ１２が（鎖線で示す）マニフォールド２０に設けられている。下ダイ１２の各コーナには、ストッパブロック７２を配置した凹部７０が設けられている。各ストッパブロック７２は上ダイ１４および下ダイ１２を接触しないように被成形素材の金属厚さの２分の１に略等しい量で寸法決めされて設けられている。かくして、素材を両ダイ１２、１４間に位置決めした状態で上ダイ１４を降下させるとき、ストッパブロック７２は上ダイ１４の下向き表面に接触しない。しかし、上ダイ１４を降下させ、両ダイ１２、１４間に素材が配置されていない場合、上ダイ１４の下向き表面はストッパブロック７２に接触し、それにより両ダイ１２、１４を互いに接触しないようにする。先に説明したように、下ダイ１２およびマニフォールド２０に構成された通路は下ダイ１２の上面の種々の箇所で下ダイ１２の上面に開口している。６つの開口部４７のみを図３に示してあるが、所望の部分凹部型の大きさおよび複雑性によっては、それ以上またはそれ以下の開口部が必要とされる。部分凹部型については後で詳明する。
【００１５】所望の部分凹部型は上ダイ１４に構成される。ダイ１４により定められた部分凹部型の周囲を図３に線７４として示してある。素材１６はロケータ７６およびリフタ７７により取り囲まれた下ダイ１２に位置決めされて示されている。ロケータ７６およびリフタ７７は部分凹部型を構成する周囲７４の外側に位置決めされている。ロケータ７６と台形領域８０により示す周囲７４との間には、上ダイの雄ビードおよび下ダイの雌ビードの形態の把持ビード（これらは図７ないし図９を参照して後で詳細に説明する）が位置決めされている。これらのビードは周囲７４の４つの側部すべてに沿って延びている。図４は上ダイ１４を下ダイ１２上に降下させた状態でリフタ７７の横断面を示している。下ダイ１２には、垂直方向に延びるボア７８が構成されている。このボア７８は円形の横断面を有している。ボア７８の頂部には、ストッパ８１が設けられている。このストッパ８１には、直径がボア７８の直径より小さい円形横断面を有するボア８２が構成されている。ストッパ８１はボア７８の中へ延びる隆起部８４を形成している。リフタ７７はボア７８に位置決めされている。リフタ７７は２つの部分８６、８８により構成されている。部分８８はストッパ８１に形成されたボア８２の直径よりわずかに小さい直径を有する円形横断面のロッドである。部分８６はキャビティ９０を構成した円筒形である。部分８６の外径はボア７８の直径よりわずかに小さい。ロッドすなわち部分８８がシリンダ部分８６と出会うところに棚部９２が形成されている。キャビティ９０の寸法により、コイルばね７９（仮想線で示してある）はキャビティ９０内に嵌まり得る。
【００１６】リフタ７７を下ダイ１２に設置するには、まずボア７８をあける。次いで、ダイ１２の一部を除去し、後でストッパ８１を配置する。次いで、コイルばね７９を下ダイ１２のボア７８に落とし入れる。コイルばね７９がキャビティ９０の内側に嵌まるように、リフタ７７を挿入する。ばねは自然にその伸びた状態になる。次いで、リフタ７７を押し下げ、それによりコイルばね９４を圧縮し、ストッパ８１をボア７８内に配置する。リフタ７７から圧力を除去すると、コイルばね７９は自然にその細長い状態に戻ろうとするが、リフタ７７はストッパ８１によりボア７８から出るのを防がれる。コイルばね７９がその伸びた状態に戻ろうとするとき、リフタ７７は下ダイ１２の表面に向けて移動する。棚部９２はストッパ８１に当たってリフタ７７をそれ以上移動しないようにする。リフタ７７の部分８８は下ダイ１２の表面より略 1.27 cm (0.5 インチ) 上を延びる。上ダイ１４を下ダイ１２上に降下させると、図４でわかるように、上ダイ１４の平らな表面はリフタ７７をボア７８に押し入れる。図３でわかるように、ロケータ７６は、その部分８８が下ダイ１２より略 3.175 cm (1.25 インチ) 上を延びる以外は、図４に示すリフタ７７と同じである。図３でわかるように、下ダイ１２の前部および後部に１つのリフタ７７が設けられている。ロケータ７６はリフタ７７の各側で下ダイ１２の側部に沿って位置決めされている。装置の作動を参照してロケータ７６およびリフタ７７の機能をより詳細に説明する。
【００１７】図５は上ダイ１４を下ダイ１２上に降下させた状態の図３の線５−５に沿った横断面図を示している。下ダイ１２の表面は、谷部１０６で接合された中央で下方に傾斜した平らな表面１０４の外側に水平方向に平らな外面１００を有している。下ダイ１２の水平方向に平らな外面１００には、雌ビード１１０が形成されている。この雌ビード１１０は、図３で台形８０の形状であるとわかるように、部分凹部型を構成する周囲７４のちょうど外側に位置決めされている。上ダイ１４は下向きのダイ表面を有している。上ダイ１４の表面は、曲線１１６で接合された中央で下方に傾斜した平らな表面１１４の外側に水平方向に平らな外面１１２を有している。上ダイ１４の水平方向に平らな外面１１２には、雄ビード１２０が形成されている。雌ビード１１０と同様に、雄ビード１２０は部分凹部型の周囲７４のちょうど外側に延びている。雄ビード１２０は、上ダイ１４を降下すると、雄ビード１２０が雌ビード１１０により形成されたキャビティの内側に嵌まるように、雌ビード１１０と垂直方向に整合されている。図７ないし図９を参照して雄ビードおよび雌ビードを詳細に説明する。雄ビード１２０の周囲内に位置決めされた上ダイ１４の表面は所望の部分凹部型を構成する。図５に示すように、所望の部分凹部型は複雑な形状を有している。曲線部１１６は急な丸みを有しており、この丸みのまわりに素材を巻き付けなければならなず、図５に示すように、曲線部１１６の右側には、深いキャビティが設けられており、このキャビティの中へ素材が移動しなければならない。特定の部分凹部型を図に示したが、本発明はいずれの特定の部分凹部型にも限定されない。本発明は多数の形状を生じるのに使用することができる制御式液圧成形に向けられている。また、図５に示す装置１０の各側には、後で詳細に説明する係止機構１００が設けられている。
【００１８】図６は上ダイ１４を下ダイ１２上に降下させた状態を示す図３の線６−６に沿った横断面図を示している。雌ビード１１０により定められた周囲の内側に位置決めされた下ダイ１２の表面は実質的に一定である。雄ビード１２０により定められた周囲の内側に位置決めされた上ダイ１４の表面は中央の下降部を構成している。図７は下ダイ１２上に降下された上ダイ１４の一部を示している。詳細には、雄ビード１２０は雌ビード１１０により形成されたキャビティに係合されて示されている。図３を参照して先に説明したように、雄ビード１２０は台形８０の形状で周囲７４に沿って延びている。周囲７４の内側には、上ダイ１４に構成された所望の部分凹部型が設けられている。雄ビード１２０は素材１６を所望の成形部品を形成する液圧成形を制御する。この制御は周囲７４に沿った雄ビード１２０の形状を変化させることによって達成される。雄ビード１２０の変化は所望の部分凹部型および素材の材料の特性に依存している。図７では、雄ビード１２０は概ね矩形の横断面を有するものとして示されている。雄ビード１２０により及ぼされる制御は雄ビード１２０のコーナ１２１の形状により定められる。図７に示すようにコーナ１２１が鋭い場合、雄ビード１２０は素材１６に食い込み、その位置で素材がスリップするのを防ぐ。図９を参照して説明するように、コーナ２０４が丸い場合、その位置で素材１６は雄ビード１２０を通り過ぎて流動することができる。流動量は雄ビード１２０のコーナ２０４の曲率半径に依存している。
【００１９】掛かる制御を行う必要を理解するために、所望の部分凹部型（ part print）を考察する。ここで、部分凹部型とは、型の一部分に該部分の最終形状に対応した形状を形成した凹部を形成した型のことであり、該凹部の入口に素材を配置し、該入口周囲においてホルダによって素材を保持し、液体圧力等により素材を該凹部内へに移動させて上記凹部に圧接させることにより成形する。上記ホルダは、入口周囲の一部分においては素材を固定的に保持して引っ張り、入口周囲の他の部分においては素材を滑らせて凹部に流入させる。図５を参照すると、所望の部分凹部型は素材が巻き付けられる小さい曲率半径の曲線部１１６を有する。また、曲線部１１６の右側には、深い凹部すなわちキャビテイが設けられており、この凹部すなわちキャビティの中へ素材が移動しなけらばならない。当業者には周知のように、素材の材質によっては、引き裂きのような欠陥が起こる前に素材をどのくらいの量引張ることができるかを定める制限がある。従って、１００％引張り成形によると、所望の部分凹部型の複雑性および使用する素材の特性のため、幾つかの部品は製造することができない。かくして、素材を引張ることができるかどうか、および素材を流動させなければならないかどかを定めなければならない。この決定をするために、幾つかの要因を考慮しなければならないと言うことがわかった。第１の要因は所望の部分凹部型に対してプレスすべき素材の元の長さであり、これをｌoとする。第２の要因は、素材のもとの長さを延長しなければならない最終長さであり、これをｌeで示す。最終長さｌeは、元の長さを測定するのに使用された同じ２か所間の所望の部分凹部型の長さである。第３の要因は素材が受ける最大歪みであり、これをｄ％とする。最大歪みｄ％は、素材の特性、特にゲージ(gage)またはｎ値（n-value)に依存している。これらの３つの要因を考慮し且つ下記式を使用するこにより、素材を１００％引張ることができるかどうかを定める。
【００２０】
０≦ ｄ−〔（ｌe −ｌo ）÷ｌo 〕×１００式が満たされれば、素材は１００％引張成形することができる。式が満たされなければ、素材を上ダイ１４に構成された部分凹部型の中へ流動させなければならない。図５を参照して式を本発明の部分凹部型に適用する。上ダイ１４の左側の雄ビード１２０から曲線部１１６までの素材の長さは、ｌo ≒ 152.4 cm (62 インチ）である。部分凹部型のかかる部分に沿った素材の最終長さは、ｌe ≒ 165.1cm(65 インチ) である。好ましくは２％〜７％の範囲の最大歪みを有する素材を使用して、式を満たし、従って、図５の左側の雄ビード１２０は、液圧成形中に素材１６に食い込んで素材がスリップするのを防ぐように成形される。図５に示すように、装置の右側を参照すると、曲線部１１６から雄ビード１２０までの素材の元の長さは深い凹部すなわちキャビティにより構成された部分凹部型の最終長さより非常に短い。素材１６を凹部すなわちキャビティの形状まで１００％引張ることができないことがわかった。従って、装置の右側の雄ビード１２０は、素材１６を雄ビード１２０を通り越して所望の部分凹部型の凹部すなわちキャビティの中へ流動させるように成形されなければならない。
【００２１】図３をついては、素材１６に食い込み、素材を側部７９から流動させるように雄ビード１２０を周囲の側部７１、７３、７５に沿って成形するこにより所望の部分凹部型を形成することができると言うことがわかった。図８は、図７に示すように、素材の食い込み、それによりシート素材が雌ビード１１０と摺動係合されるのを防ぐように成形された雄ビード１２０を示している。ビードおよびシート金属素材を成形するのに使用されたダイおよび材料の大きさのような要因によっては、ビードの大きさおよび形状が多少変化することを理解すべきであるが、下記の寸法要件が有意である。雄ビード１２０は水平な基部分２００および縁部２０２を備えている。ビードの全幅Ｗ１は好ましくは2.54cm (1.0 インチ)である。ビードの高さＨ１は好ましくは 0.97 cm (0.38インチ)である。縁部は垂直軸線Ｖに対して好ましくは３０°で傾斜している。先に述べたように、雄ビード１２０は概ね矩形の横断面を有している。雄ビード１２０を制御するには、２つのコーナ２０４により作用を定める。図８に示すように、コーナ２０４は水平基部２００に交わっている平らな縁部２０２により鋭く形成されている。
【００２２】雌ビード１１０は下ダイ１２の凹部すなわちキャビティを形成している。雌ビード１１０の形状は既に述べた雄ビード１２０とほぼ同じである。しかしながら、雄ビード１２０と違って、雌ビード１１０はその周囲の全長に沿って同じ形状を有している。雌ビード１１０は雄ビード１２０と同じ全幅Ｗ１を有している。雌ビード１１０のコーナは好ましくは 0.64 cm (0.25インチ) の半径を有している。図８に示すように上ダイ１４を下ダイ１２上に降下させると、雄ビード１２０のコーナ２０４は雄ビード１２０および雌ビード１２０の基部分間および縁部分間で素材を絞る。好ましくは、雄ビード１２０の基部２００と雌ビード１１０の基部との間の距離は、上ダイ１４を下ダイ１２上に降下させたとき、素材の厚さ− 0.254 cm (0.10 インチ) である。図９は雌ビード１１０と係合された雄ビード１２０を横切って素材を流動させるように成形された雄ビード１２０を示している。雄ビード１２０のコーナ２０４は図７および図８に示す雄ビード１２０のコーナと比較して丸い。好ましくは、コーナ２０４は 1.57 cm (0.62インチ) の半径を有している。上ダイ１４を下ダイ１２上に降下させると、素材１６は雄ビード１２０と雌ビード１１０との間に締め付けられず、それどころか、素材１６は凹部すなわちモールドキャビティへの矢印方向に上ダイ１４に構成された所望の部分凹部型の中へ流動することができる。
【００２３】現在のところ好適な実施例によれば、装置１０は制御式材料流動液圧成形を行うように設計されている。詳細には、上ダイ１４により構成された部分凹部型は0.076 cm (0.030インチ)の厚いシート金属素材１６から形成すべき複雑な自動車デッキリッドである。雄ビード１２０は上ダイ１４の一部であり、ＲＣ５８〜６０の硬さを有している。雌ビード１１０は下ダイ１２の一部であり、ＲＣ５８〜６０の硬さを有している。図３を参照すると、周囲７４の３つの側部７１、７３、７５に沿った雄ビード１２０は図８に示すように素材に食い込むように成形されている。雄ビード１２０のコーナ２０４は、素材１６をその縁部に沿って雌ビード１２０を通り越して流動させるように、周囲７４の第４側部７９に沿って丸くなっている。図９によれば、雄ビード１２０は第４側部の実質的に一部に沿って成形されている。側部７９から側部７９の中心に向かって 12.7 cm (5インチ)よりなる変化領域では、雄ビード１２０の曲率半径は図８に示す曲率半径から図９に示す曲率半径まで増大している。部分凹部型の周囲７４に沿った雄ビード１２０のコーナを変化させた結果、引張／絞り成形混成物を生じる。特定形状の雄ビード１２０および雌ビード１１０を示したが、本発明は図示のビードに限定されない。本発明によれば、米国特許第 4,575,030号に記載のビードを使用することができ、この場合、ビードの輪郭は素材についての必要な制御を行うように変更される。また、本発明では、素材材料を或る領域で流動させ、他の領域では素材を把持する他の手段を使用し得る。
【００２４】装置１０の作動を以下に説明する。基本ダイは本発明のホルダ／投入量変換器であり、上ダイおよび下ダイを備えてなる特定な成形用具は所望の部品を形成するために相互交換可能な取付体を備えている。開放位置では、内側スライド１３は上方位置にある。また、外側スライド１１、ライザ１８および上ダイ１４はすべて、下ダイ１２から上方に５．６センチ（数インチ）離れた上方位置にある。矩形のシート金属素材１６を下ダイ１２の頂部に位置決めする。素材１６を図１に示す装置１０の左側から装填する。ロケータ７６およびリフタ７７はすべてそれらの上昇位置にある。ロケータ７６は、素材１６をロケータ７６の縁部で案内し、それによりリフタ７７を素材１６の下に位置決めすることによって素材１６を下ダイ１２に適切に位置決めするように素材１６を案内する。素材１６は、最終的に位置決めされると、下ダイ１２の平らな表面に載る。素材を適切に装填した状態で、外側スライド１１を降下させ、それにより上ダイ１４を素材１６および下ダイ１２に向けて移動させる。上ダイ１４の箇所１１６は素材１６に接触して素材１６を箇所１１６に巻き付ける。外側スライド１１がその降下を続けると、素材１６は一般に図１に示すダイ１２、１４の表面の横断面に非常に似た形状を有する。ダイ１４を完全に降下させると、雄ビード１２０は素材１６に押しつけられ、雄ビード１２０および素材１６の両方は雌ビード１１０により形成された凹部すなわちキャビティに押し入れられる。周囲７４の３つの側部に沿った雄ビード１２０は素材１６に食い込み、その一方、周囲７４の第４側部７９に沿った雄ビード１２０（図１および図５に示すようにダイの右側）により素材１６を所望の部分凹部型の凹部すなわちキャビティに流入させる。
【００２５】次いで、内側スライド１３を降下させ、てブロック４４、４５、カラー４３およびシリンダ組立体のピストンロッド４２を押し下げ、それによりシリンダからの液圧流体を下方ヘッド３８の弁を通して通路４４、４７、４９へ圧送して素材１６と下ダイ１２の上面４８との間の領域へ入れる。本実施例で使用された流体は９５％の水である。残りの５％は錆および腐食を防ぎ且つ潤滑を助成する添加剤よりなる。この流体はＥ．Ｆ．ホートン社からハイドロラブリック１２３の名で市販されている。下ダイ１２の上面４８に供給された流体は素材１６を所望の部分凹部型に一致するように上ダイ１４の表面に押しつけるのに十分な圧力のものである。素材１６が雄ビード１２０によりしっかり把持されるところの周囲７４の３つの側部７１、７３、７５に沿って、素材１６は所望の部分凹部型に引張り付けられる。雄ビード１２０により素材１６を第４側部７９に沿って所望の部分凹部型に形成された深い凹部すなわちキャビティに流入させる。上ダイ１４に構成された部分凹部型の凹部すなわちキャビティ内で素材１６を完全に成形するのに必要とされる液圧は素材の特性および厚さおよび部分凹部型の種々の部分の形状により決まる。従って、必要とされる液圧は、特定の成形用具を交換する毎に、或いは素材１６のパラメータを変化させる毎に変化する。従って、各異なる成形操作ごとに必要に応じて、シリンダ組立体の下方ヘッド３８に取付けられた圧力除去弁を調整する。また、所望の部分凹部型を取り囲む雄ビードの形状は各特定の成形用具ごとに異なる。
【００２６】液圧成形操作の完了後、内側スライド１３は上昇し、シリンダユニットのガスばね３４、３６はカラー４３を上方に押上げ、それによりピストンロッド４２およびブロック４４、４５を上方に持上げて液圧シリンダユニットを設定し直す。上ダイ１２と下ダイ１４との間から解放された或いは逃げた流体はタブ２２の基部および壁部により形成された流体溜めパンの中へ落下し、必要に応じて適切な弁付きポート（図示せず）を通って下方ヘッド３８に吸い込まれる。かくして、装置１０は自動再循環液圧系を備えている。内側スライド１３を上昇させると、外側スライド１１も上昇されて上ダイ１４を上昇させて素材１６および下ダイ１２から離なす。リフタ７７は急に上昇し、それにより金属を下ダイ１２の平らな表面から持ち上げる。次いで、成形された素材を手で或いは機械装置で装置１０から取り出す。装置１０で異なる部品を成形したい場合、従来装置におけるようにプレスフレーム内のダイ構成要素、すなわち、しばしば 100000 ポンドより重い巨大な多部品構成要素の全集合体を交換する代わりに、本発明で交換する必要があるのは特定の成形用具およびダイ半体１２、１４だけである。本発明の２つのダイ１２、１４は比較的小さく、合わせて約１００００ポンドの重さである。これは従来技術を上回る著しい経済上および論理的改良を表している。
【００２７】係止機構は好ましくは在来の複動プレス、詳細には図１に示す装置１０用に改装されている。この係止機構は、本発明の制御式液圧成形プレス用に改装して示してあるが、米国特許第 4,576,030号に記載のような他のプレスまたは上記の米国特許第 07/855,815 号に開示されたプレスに使用してもよい。図５および図１１を参照して、この係止機構を以下に説明する。係止機構は１０００として示してある。図５に示すように、装置１０の各側に２つの同一の係止機構が位置決めされている。この係止機構は３つの主要素を有している。まず、内側スライド１３には、ドライバー２１０が内側スライド１３とともに移動するように取付けられている。ライザ１８の各側には、ドライバーガイド２１２が固着されている。当業者にはわかるように、ドライバーガイド２１２は在来の手段により固着されている。ドライバーガイド２１２には、通路が構成されており、図５に示すように内側スライド１３を降下させると、ドライバー２１０はこの通路を通って延びる。ドライバーガイド２１２は、先に説明したように、上ダイ１２をライザ１８に連接するブラケット１９（図１１）間に位置決めされている。マニフォールド２０には、係止アーム２１６が（図１１に示す）ピボットジョイント１１８を有するブロックにより取付けられている。係止アーム２１６の直ぐ下でタブ２２の基部２８には、傾斜面を有する載置ブロック２２０が連結されている。
【００２８】ドライバー２１０の端部は係止アーム２１６に面した傾斜表面１２２を有している。好ましくは、この表面は垂線に対して３１°の角度をなしている。係止アーム２１６の頂部には、ドライバー２１０に面した傾斜表面１２４が設けられている。好ましくは、表面１２４は垂線に対して３６°の角度をなしており、傾斜表面の頂部および低部での半径は大きい。傾斜表面１２４と反対側の係止アーム２１６の頂部には、リップ１３０が設けられている。アーム２１６がその係止位置にあるとき、アーム２１６のリップ１３０は上ダイ１４の頂部の上方にあり、それにより上ダイ１４を図５に示すように上方に移動しないようにする。アーム２１６が図５に仮想で示すその係止解除位置にあるとき、リップ１３０はダイ１４の頂部から外されている。好ましくは、リップ１３０は上ダイ１４の頂部に設けられたブロック１３１に載る。リップ１３０およびブロック１３１は好ましくは水平線に対して５°の傾斜表面を有している。内側スライド１３がその上昇位置にあるとき、ドライバー２１０の表面１２２は係止アーム２１６の上方にあって、アーム２１６と何ら接触しない。アーム２１６の基部１６０は載置ブロック２２０に載り、かくしてアームは仮想で示すように垂線から 3.75 °だけ上ダイ１２から離れる方向に傾動される。内側スライド１３を降下させると、ドライバー２１０の傾斜表面１２２はアームの傾斜表面と接触する。これらの表面が互いに接触すると、アームはドライバー２１０により上ダイ１４に押し向けられる。最終的に、アーム２１６がその起立係止位置にあるとき、ドライバー２１０は図１１に示すようにアームの背面に沿って摺動する。
【００２９】図１１に示すように、係止アーム２１６は、リテーナブラケット１９間にかかり、かくしてアーム２１６がその係止位置にあるとき、上ダイ１４および下ダイ１２の側部のかなりの部分を覆う。成形工程中、上ダイ１４はシリンダ組立体により供給された液体からの高い圧力にさらされる。上ダイ１４が撓む可能性はダイ１４に及ぼされる流体圧が増大するにつれて高くなる。アーム２１６は下ダイ１２、上ダイ１４をそれらの側部で支持し、かくして成形工程中、これらのダイを垂直整合状態に保つのを助ける。図１１は図５に示す装置の右側から見た係止位置にある係止アーム２１６を示している。ドライバー２１０はその最も低い位置で示されている。ライザ１８はブラケット１９内のリテーナピン２１がそれらの頂位置にあるように上ダイ１４に押しつけられている。また、図１１には、係止アーム２１６に面したリテーナブラケット１９の側部に位置決めされた確動リターン２５と、係止アーム２１６の両側に位置決めされた確動リターン２７とが示されている。変更例として、確動リターン２５を上記上ダイ１４に位置決してもよい。図１２はブラケット１９に位置決めされた確動リターン２５を示している。この確動リターン２５は傾斜表面を有する鋼ブロックよりなる。傾斜表面は好ましくは垂線に対して３６°の角度をなしている。図１３は係止アーム２１６の一方の側部に位置決めされた確動リターン２７を示している。ブラケットに位置決めされた確動リターンと同様に、この確動リターン２７は傾斜表面を有する鋼ブロックよりなる。リターン２７の傾斜表面はアームの傾斜表面と相補する。図５および図１１を参照すると、成形工程が完了した後、上ダイ１４を上昇させることができるように、係止アーム２１６を傾動させてその係止解除位置に戻さなければならない。ときどき、流体圧を除去すると、上ダイ１４をわずかに上昇させて係止アーム２１６が傾動してその係止解除位置に戻るのを困難にすることがある。確動リターン２７により、係止アーム２１６はその係止解除位置に確実に戻ることができる。
【００３０】成形工程が完了すると、内側スライド１３を上昇させ、それによりライザ１８およびブラケット１９を上昇させる。ブラケット１９が上昇されると、ブラケット１９上の確動リターン２６の傾斜表面が係止アーム２１６上の確動リターン２７の傾斜表面に係合し、それにより係止アームを傾動させてその係止解除位置に戻す。かくして、係止機構を在来の複動プレス用に容易に改装することができ、それによりプレスをこのプレス液圧成形工程に使用される高圧下で行うのに適合させることができる。本実施例は一度に一枚のシート金属を受け入れるようになっているが、本発明はまた、コイル供給構成（漸進ダイ）でシート金属を成形することを意図している。このような装置は下方ストロークで成形部品を切り離す切断装置を背面または出口側に設けている。本発明を特定の好適な実施例について示し且つ説明したが、本発明の基本特徴から逸脱することなしに、当業者には、上記の変更例の外に幾つかの変形例および変更例を行うことができることは明らかである。従って、本発明の真の精神および有効範囲内であらゆる変形例および変更例を保護することが出願人の意思である。
【出願人】 【識別番号】５９５０７８３７８
【氏名又は名称】エイケイ・スティール・コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＡＫ ＳＴＥＥＬ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】７０３ ＣＵＲＴＩＳ ＳＴＲＥＥＴ， ＭＩＤＤＬＥＴＯＷＮ， ＯＨＩＯ ４５０４３， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【出願日】 平成５年７月９日（１９９３．７．９）
【代理人】 【識別番号】１０００５９９５９
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外６名）
【公開番号】 特開２０００−１３５５２１（Ｐ２０００−１３５５２１Ａ）
【公開日】 平成１２年５月１６日（２０００．５．１６）
【出願番号】 特願平１１−２９０７１０