JP2015080797A - 熱間プレス成形設備 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間プレス成形設備を提供する。【解決手段】水平方向に型締め型開きするプレス金型２１と、プレス金型２１よりも上方に配設され、内部に搬入された鋼板Ｗを加熱する加熱装置３とを備えた熱間プレス成形設備１であって、加熱装置３の下面３ｂに開閉可能な搬入出口３ｂ１を設けている。【選択図】図１

Description

本発明は熱間プレス成形設備に関する。

例えば自動車車体においては、軽量化への要求の高まりから、車体を構成する鋼板の高張力化が盛んに行われている。高張力鋼板は、高強度であるため、通常のプレス成形により所定の形状に成形することが困難である。そのため、熱間プレス成形（ダイクエンチ工法）の採用が検討されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１４２８５２号公報

ダイクエンチ工法は、加熱装置等の専用設備が必要であるため、設備が大型化する傾向がある。そこで、本願出願人は、既に、熱間プレス成形設備のコンパクト化を図る目的で、水平方向に型を開閉するタイプの熱間プレス成形設備を提案している（特願２０１２−２４１０３７号）。

上記のプレス成形設備は、水平方向に型締め型開きするプレス金型と、プレス成形装置の上方に配置された加熱装置と、加熱装置で加熱された鋼板をプレス金型まで搬送する搬送装置とを備えたものである。加熱装置の上方には、内部に鋼板を搬入するための搬入口が設けられ、加熱装置の下方には、内部から鋼板を搬出するための搬出口が設けられている。加熱装置の上方に設けられた搬入口を開口し、搬入口から加熱装置内へ鋼板が供給される。供給された鋼板は加熱装置内で加熱された後、加熱装置の下方に設けられた搬出口が開口することによって、加熱装置の下方に自重により落下させる。落下した鋼板は、搬送装置に設けられた支持部材で下方から支持された状態で下降することにより、プレス金型に供給できるようになっている。

このように上記の熱間プレス成形設備は、加熱装置をプレス金型の上方に配設することで、省スペース化を可能にしている。その一方で、実際の製造ラインへの適用に際しては、加熱装置内への鋼板の搬入及び搬出について更なる改良が望まれる。すなわち、上記の熱間プレス成形設備（特願２０１２−２４１０３７号）は、加熱装置の上面に設けられた搬入口から鋼板が供給される。つまり、鋼板を加熱装置内に搬入する際には、加熱装置の上面に設けられた搬入口を開口させ、開口した搬入口に鋼板を自重落下させることで、加熱装置内へ鋼板が搬入される。このとき、加熱装置内で高温に熱せられた空気が、加熱装置上面の搬入口から、外部へ放出される。これにより、加熱装置内部の温度が急激に低下するという問題がある。また、加熱装置の上面に鋼板の搬入口が設けられているので、加熱装置内に鋼板を搬入する際、加熱装置のさらに上方に、鋼板を搬入するためのスペースを確保しなければならないため、大きな設置スペースが必要である。

本発明は斯かる実情に鑑み、加熱装置内の急激な温度低下を防止でき、鋼板の加熱装置内への搬入出を短時間で行える小型の熱間プレス成形設備を提供しようとするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、水平方向に型締め型開きするプレス金型と、プレス金型よりも上方に配設され、内部に搬入された鋼板を加熱する加熱装置とを備えた熱間プレス成形設備であって、加熱装置の下面に開閉可能な搬入出口が設けられている。

加熱装置の下面に鋼板の搬入出口を設けることより、加熱装置の上面を閉塞した状態で鋼板の搬入及び搬出を行うことができる。これにより、鋼板の搬入及び搬出時に、加熱装置内で熱せられた高温の空気が加熱装置の上方へ放出されるのを防止できるため、加熱装置内の温度低下を低減することができる。また、鋼板を搬入するためのスペースを、加熱装置のさらに上方に確保しなくてもよいので、設備の設置スペースを小さくすることができる。

また、加熱装置の下方に、水平方向にスライド可能に設けられ、加熱装置から搬出された鋼板をプレス金型の上方に搬送する搬送装置を設けてもよい。これにより、加熱装置から搬出された鋼板を、搬送装置によってプレス金型の上方に搬送することができるため、加熱装置の真下にプレス金型を配置する必要が無くなる。これにより、プレス金型の配置に自由度を高めることができる。例えば、加熱装置の真下の空いたスペースに、加熱装置内に鋼板を搬入する搬入装置を配設することができる。

搬送装置は、加熱装置内に搬入される鋼板の挿通孔と、プレス金型へ鋼板を排出する保持孔とを有し、保持孔がプレス金型の上方に位置決めされたときに、搬入出口の下方に挿通孔が位置決めされる構成としてもよい。搬送装置に保持孔を設けたことにより、加熱装置で加熱された鋼板を、保持孔の内部に保持した後、搬送装置をスライドさせてプレス金型の上方へ搬送することができる。保持孔がプレス装置の上方に配されると、加熱装置の下面に設けられた搬入出口の下方には搬送装置の挿通孔が位置決めされるため、加熱装置の搬入出口が挿通孔によって開口される。これにより、加熱装置への鋼板の搬入と、搬送装置からプレス金型への鋼板の排出とを同時に行うことができるため、サイクルタイムを短縮することができる。

以上のことから、本発明の熱間プレス成形設備によれば、加熱装置内の温度低下を防止でき、さらに、鋼板の加熱処理に要するサイクルタイムを短縮できる。

本発明の熱間プレス成形設備の側面図である。 図１の熱間プレス成形設備の正面図である。 図１の加熱装置の側面視断面図であって、保持手段の支持部が退避位置にある状態を示す図である。 図１の加熱装置の側面視断面図であって、保持手段の支持部が支持位置にある状態を示す図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の熱間プレス成形設備１は、図１及び図２に示すように、プレス成形装置２と、プレス成形装置２よりも上方に設けられた加熱装置３と、加熱装置３の下方に設けられた搬送装置４と、搬送装置４の下方に設けられ、鋼板Ｗを加熱装置３内へ搬入する搬入装置５とを備えている。

プレス成形装置２は、水平方向に型締め型開きするプレス金型２１を有する。本実施形態のプレス金型２１は、図１に示すように、固定型２ａと、水平方向に対してスライド可能な可動型２ｂとで構成されている。固定型２ａは、固定プレート２２に固定されている。可動型２ｂはスライドレール２３に沿って水平方向にスライド可能に設けられている。可動型２ｂは、可動プレート２４を介して、油圧シリンダ２５に接続され、水平方向に駆動する。固定型２ａの図中右側の面には、凸成形面２ａ１が形成されている。一方、可動型２ｂの図中左側の面には、凹成形面２ｂ１が形成されている。固定型２ａ及び可動型２ｂの内部には、図示しない冷却水の流通路が形成されている。

加熱装置３は、プレス金型２１よりも上方に配設され、フレーム７に固定されている。本実施形態の加熱装置３は、ヒータで鋼板を加熱する加熱炉である。具体的には、図３に示すように、ケース３１の内部に設けられたヒータ３２と、ヒータ３２を覆う熱保持材３３と、熱保持材３３とケース３１との間に敷き詰められた断熱材３４とを有している。ケース３１の上面３ａは後述する保持手段６で閉塞されている。一方、ケース３１の下面３ｂには鋼板Ｗの搬入出口３ｂ１が形成されている。搬入出口３ｂ１は、開閉手段（本実施形態では、搬送装置４）によって開閉可能とされる。また、ケース３１の内部には、加熱装置３内に搬入された鋼板Ｗが挿入される挿入孔３ｃが形成されている。加熱装置３内に形成された挿入孔３ｃには、ガイドレール３５が設けられており、ガイドレール３５に沿って鋼板Ｗが搬入出される。挿入孔３ｃの水平方向両側には、ヒータ３２、熱保持材３３及び断熱材３４が設けられている。なお、加熱装置３は加熱炉に限らず、例えば通電加熱装置であってもよい。

ケース３１の上面３ａには、加熱装置３内に搬入された鋼板Ｗを保持する保持手段６が配設されている。保持手段６は、鋼板Ｗを支持する支持部６３を有する回転軸６１と、回転軸６１を回転させる回転手段６２とで構成されている。保持手段６は、取付部材６４によってケース３１の上面３ａに取り付けられており、取付部材６４によってケース３１の上面３ａが閉塞される。本実施形態では、図２に示されるように、加熱装置３の幅方向（図２の左右方向）に４台の保持手段６が等間隔で設けられており、それぞれの保持手段６は、取付部材６４によって一体に設けられている。取付部材６４は、ケース３１に対して着脱可能に設けられており、保持手段６のメンテナンス時には、取付部材６４をケース３１から取り外すことにより４台の保持手段６を一度にケース３１から取り外すことができる。

搬送装置４は、加熱装置３の下方に設けられており、フレーム７に設けられたスライドレール４ｃ上を水平方向にスライド可能に設けられている（図１参照）。これにより、搬送装置４は、加熱装置３とプレス金型２１との間を移動することができる。搬送装置４には、加熱装置３から搬出された鋼板Ｗを保持する保持孔４１と、加熱装置３へ搬入される鋼板Ｗが挿通する挿通孔４２とが設けられている。本実施形態では、保持孔４１と挿通孔４２との間には、加熱装置３の下面３ｂに設けられた搬入出口３ｂ１を閉鎖する閉鎖部４３が設けられており、搬送装置４を水平方向にスライドさせることで、搬入出口３ｂ１の開閉を行うことができる。保持孔４１には、加熱装置３から搬出された鋼板Ｗを受ける受け部（図示省略）が設けられている。保持孔４１の上部及び下部には、保持孔４１を開閉する開閉部材４１ａ、４１ｂが設けられている。一方、搬送装置４に設けられた挿通孔４２は、保持孔４１がプレス金型２１の上方で位置決めされたときに、加熱装置３の搬入出口３ｂ１の下方に位置決めされるように配設している。

搬入装置５は、加熱装置３の下方に設けられ、具体的には、加熱装置３の下面３ｂに設けられた搬入出口３ｂ１の上下方向に対向して配置されている（図５参照）。図１及び図２に示すように、搬入装置５は、鋼板Ｗの下方を支持する支持部材５１と、支持部材５１を昇降駆動する駆動手段（本実施形態では、駆動シリンダ５２）とを備えている。本実施形態では、プレス金型２１の幅方向（図２の左右方向）には３台の搬入装置５が等間隔で設けられている。支持部材５１は、搬送装置４の挿通孔４２と、加熱装置３の搬入出口３ｂ１とを挿通可能な大きさとされる。

以下、上記の熱間プレス成形設備１による熱間プレス成形方法の手順を図５〜図９を用いて説明する。なお、図５〜図９では、加熱装置３内の保持手段６およびガイドレールは省略して示している。

まず、搬送装置４を図５に示す位置に配し、加熱装置３の搬入出口３ｂ１の下方に搬送装置４の挿通孔４２を配置する。また、加熱装置３の下方には搬入装置５が配置されているので、加熱装置３の搬入出口３ｂ１と、搬送装置４の挿通孔４２と、搬入装置５の支持部材５１とが上下方向に並んで配置される。搬入装置５の昇降手段５２を駆動し、支持部材５１に支持された鋼板Ｗを上昇させ、加熱装置３内へ鋼板Ｗを搬入する。このとき、支持部材５１は、挿通孔４２と及び搬入出口３ｂ１を挿通可能な大きさであるため、鋼板Ｗを支持部材５１に支持させたまま加熱装置３内へ搬入することができる。

加熱装置３内に搬入された鋼板Ｗは、加熱装置３内のガイドレール３５に沿って搬入される（図４参照）。鋼板Ｗが加熱装置３内の所定の位置まで搬入されると、保持手段６に設けられた回転手段６２を駆動し、回転軸６１を回転させことにより、回転軸６１に設けられた支持部６３を図３に示す退避位置から図４に示す支持位置に移動させる。これにより、鋼板Ｗが支持部６３によって下方から支持され、加熱装置３内の所定の位置で保持される。

加熱装置３内で鋼板Ｗが保持された後、支持部材５１を下降させ、加熱装置３から支持部材５１を引き抜き、支持部材５１を搬送装置４の挿通孔４２から離間させる。支持部材５１が搬送装置４から離間した後、図６に示すように、搬送装置４を図中左方向へスライドさせる。搬送装置４の移動により、搬入出口３ｂ１の下方に配されていた挿通孔４２は、図中左側へ移動し、替わりに搬入出口３ｂ１の下方には、搬送装置４の閉鎖部４３が配される。これにより、加熱装置３の内部が密閉され、鋼板Ｗの加熱が開始される。搬送装置４の閉鎖部４３には、断熱材が設けられているので、加熱装置３内の熱が閉鎖部４３を通じて外部へ放出されるのを防止できる。一方、支持部材５１には、次に加熱される新たな鋼板Ｗ２を支持させておく。

図７に示すように、鋼板Ｗの加熱終了後、搬送装置４をさらに図中左方向にスライドさせて、搬入出口３ｂ１の下方に保持孔４１を配置する。そして、保持孔４１の上部の開閉部材４１ａを開き、搬入出口３ｂ１と保持孔４１とを連通させる。このとき、保持孔４１の下部の開閉部材４１ｂは閉じられている。搬入出口３ｂ１と、保持孔４１とを連通させた後、保持手段６の回転軸６１を回転させ、回転軸６１の支持部６３を図４に示す支持位置から図３に示す退避位置へ移動させて、鋼板Ｗの保持を解除する。これにより、鋼板Ｗが自重落下して、加熱装置３から搬出される。加熱装置３から搬出された鋼板Ｗは、保持孔４１に設けられた図示しない受け部によって保持される。保持孔４１に鋼板Ｗが保持された後、保持孔４１の上部に設けられた開閉部材４１ａを閉じ、保持孔４１を密閉する。これにより、鋼板Ｗが外部に露出しないため、鋼板Ｗの温度が低下するのを低減できる。

保持孔４１内に鋼板Ｗを収容した後、図８に示すように、搬送装置４を、図中右方向へスライドさせ、保持孔４１をプレス金型２１の上方に移動させる。このとき、プレス金型２１の固定型２ａと可動型２ｂは型開きされており、固定型２ａと可動型２ｂとの間の空間の上方に、保持孔４１が位置決めされる。保持孔４１が固定型２ａと可動型２ｂとの間の空間の上方に配置された後、保持孔４１の下部に設けられた開閉部材４１ｂが開口する。保持孔４１の下部を開口した後、保持孔４１で保持されている鋼板Ｗの保持を解除して、保持孔４１から鋼板Ｗを排出する。搬送装置４の保持孔４１から排出された鋼板Ｗは、図示しない支持手段で支持され、プレス金型２１の固定型２ａと可動型２ｂとの間の空間（成形位置）に配される。保持孔４１から鋼板Ｗが排出された後、保持孔４１の下部の開閉部材４１ｂは閉じられる。

プレス金型２１に鋼板Ｗが投入された後、プレス金型２１の可動プレート２４に設けられた油圧シリンダ２５を駆動させ、可動型２ｂを図９の左方向に移動させる。これにより、固定型２ａと可動型２ｂとの間の空間に投入された鋼板Ｗは、所定の形状にプレス成形される。このとき、鋼板Ｗは、所定の形状に成形されると共に、固定型２ａと可動型２ｂに接触することにより、鋼板Ｗの冷却（焼き入れ）が開始される。

このとき、搬送装置４の挿通孔４２は、加熱装置３の搬入出口３ｂ１の下方に配置される。そのため、上記のように鋼板Ｗを、搬送装置４の保持孔４１からプレス金型２１に排出してプレス成形を行っている間に、新たな鋼板Ｗ２が支持された支持部材５１を上昇させて、鋼板Ｗ２を加熱装置３内に搬入することができる。図９に示すように、加熱装置３内に鋼板Ｗ２が搬入された後、搬送装置４を図中左方向へ移動させ、搬入出口３ｂ１の下方に閉鎖部４３を配して加熱装置３の内部を密閉し、鋼板Ｗ２の加熱を開始する。以上の工程を繰り返すことで鋼板Ｗ２の加熱および成形が順次行われる。

以上のように、本発明の熱間プレス成形設備１は、水平方向に型締め型開きするプレス金型２１よりも上方に、上面３ａが閉塞され、下面３ｂには鋼板Ｗの搬入出口３ｂ１が設けられた加熱装置３を配設している。これにより、鋼板Ｗが加熱装置３の搬入出口３ｂ１から搬入、搬出される際に、加熱装置３内で加熱された高温の空気が外部へ放出されるのを防止することができる。そのため、加熱装置３内の温度が低下するのを防ぐことができる。また、加熱装置３の下面に鋼板Ｗの搬入出口３ｂ１が設けられているので、鋼板Ｗを搬入するためのスペースを、加熱装置３のさらに上方に確保する必要がないため、設備の設置スペースを小さくすることができる。

また、加熱装置３の下方に搬入出口３ｂ１を開閉する搬送装置４を設けたことにより、加熱装置３から搬出された高温の鋼板Ｗを、搬送装置４によって、プレス金型２１の上方へ搬送することができる。これにより、加熱装置３の真下の空いたスペースに加熱装置３内に鋼板Ｗを搬入する搬入装置５を配設することができるため、設備を小型化することができる。

また、搬送装置４には、加熱装置３内に搬入される鋼板Ｗが挿通する挿通孔４２と、加熱装置３から搬出された鋼板Ｗを保持する保持孔４１とが設けられており、保持孔４１がプレス金型２１の上方に配置されたときに、搬入出口３ｂ１の下方に挿通孔４２が位置決めされるように配置されている。これにより、加熱装置３への鋼板Ｗの搬入と、プレス金型２１への鋼板Ｗの排出とを同時に行うことができるため、サイクルタイムを短縮することができる。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、加熱装置３の下方に設けた搬送装置４の移動によって、加熱装置３の搬入出口３ｂ１を開閉させているが、これに限らず、加熱装置３に搬入出口３ｂ１を開閉させる別途の開閉手段を設けてもよい。

１ 熱間プレス成形設備
２ プレス成形装置
２１ プレス金型
２ａ 固定型
２ｂ 可動型
３ 加熱装置
３ｂ１ 搬入出口
４ 搬送装置
４１ 保持孔
４２ 挿通孔
４３ 閉鎖部
４１ａ、４１ｂ開閉部材
５ 搬入装置
５１ 支持部材
６ 保持手段
７ フレーム
Ｗ 鋼板

Claims (3)

1. 水平方向に型締め型開きするプレス金型と、前記プレス金型よりも上方に配設され、内部に搬入された鋼板を加熱する加熱装置とを備えた熱間プレス成形設備であって、
   前記加熱装置の下面に開閉可能な搬入出口を設けた熱間プレス成形設備。
2. 前記加熱装置の下方に、水平方向にスライド可能に設けられ、前記加熱装置から搬出された鋼板を前記プレス金型の上方に搬送する搬送装置を備えた請求項１記載の熱間プレス成形設備。
3. 前記搬送装置は、前記加熱装置内に搬入される鋼板の挿通孔と、前記プレス金型へ鋼板を排出する保持孔とを有し、前記保持孔が前記プレス金型の上方に位置決めされたときに、前記搬入出口の下方に前記挿通孔が位置決めされる請求項２記載の熱間プレス成形設備。
   
   
   
   

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