JP2015100822A - 熱間プレス成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多段型の熱間プレス成形装置において、型締め状態で保持する金型の切り替えをスムーズに行い、サイクルタイムを短縮する。【解決手段】本発明の熱間プレス成形装置は、固定型１０と、固定型１０に対して型開閉方向にスライド可能な可動型２０と、固定型１０と可動型２０との間に設けられ、型開閉方向にスライド可能な中間可動型３０と、中間可動型３０を固定型１０側へ付勢可能な第１付勢手段４０Ａと、中間可動型３０を可動型２０側へ付勢可能な第２付勢手段４０Ｂと、第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂの付勢状態と非付勢状態とを切り替える切替手段５０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱した金属板を所定の形状に成形する熱間プレス成形装置に関する。

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、車体を構成する金属板（例えば鋼板）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がゆえ、所定形状に成形することが困難である。特に、１０００ＭＰａを超える、いわゆる超高張力鋼（超ハイテン材）は、常温下でのプレス成形では所望の寸法精度が得られないことが多い。そのため、加熱した鋼板をプレス金型に投入し、プレス金型で鋼板を成形しつつ冷却して焼き入れを施す、熱間プレス成形（ダイクエンチ工法）が検討されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１４２８５２号公報

本出願人は、先の出願（特願２０１２−０２４１０３９）で、多段型の熱間プレス成形装置を提案している。この熱間プレス成形装置は、図６に示すように、直列配置した固定型１１１ａ及び可動型１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄと、隣接する金型を型締め状態でロックするロック機構１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃとを有する。この熱間プレス成形装置では、一組の隣接する金型のロック機構（図６では、固定型１１１ａと第１可動型１１１ｂとの間のロック機構１１３Ａ）を解除し、その他の隣接する金型をロックした状態で、予め加熱された鋼板Ｗ１に対してプレス成形を行う（図７参照）。その後、プレス成形を行った金型のロック機構１１３Ａをロックして型締め状態で保持することで、成形された鋼板Ｗ１を冷却して焼き入れを施す。この間に、図８に示すように、他の一組の金型のロック機構を解除してこれらの金型を型開きし、上記と同様の手順で新たな鋼板Ｗ２に対してプレス成形を施す。以上のように、上記の多段型の熱間プレス成形装置によれば、一組の金型で焼き入れ処理を施している間に、他の一組の金型でプレス成形を行うことができるため、サイクルタイムの短縮が図られる。

上記のロック機構１１３Ａ（１１３Ｂ，１１３Ｃも同様）は、図９に示すように、隣接する金型のうちの一方（図示例では第１可動型１１１ｂ）に設けられた回転軸１１３ａと、回転軸１１３ａを中心に回転可能なピン１１３ｂと、ピン１１３ｂの先端に設けられた係止部１１３ｃとを備える。図９に点線で示すように、係止部１１３ｃを、隣接する金型のうちの他方（図示例では固定型１１１ａ）から退避させることで、隣接する金型のロックが解除される。ロック機構１１３Ａで隣接する金型をロックする際には、図示しない回転駆動部により回転軸１１３ａを回転させて、係止部１１３ｃを他方の金型の凹部１１３ｄに差し込む（矢印Ａ参照）。この状態で、図示しない伸縮駆動部によりピン１１３ｂを後退させて（矢印Ｂ参照）、係止部１１３ｃを他方の金型の凹部１１３ｄの内壁と係合させることにより、隣接する金型を型締め方向に付勢した状態で保持する。

上記のような熱間プレス成形装置では、成形ごとに、型締め状態で保持する金型を切り替える必要がある。上記のようなロック機構では、隣接する金型を型締め状態で保持するロック状態と、隣接する金型の型開きを許容するロック解除状態とを切り替える度に、回転軸１１３ａを中心にピン１１３ｂ及び係止部１１３ｃを回転させる必要がある。このように係止部１１３ｃを回転させる際、係止部１１３ｃと金型の凹部とが引っ掛かって回転が規制され、型締めする金型の切り替えが阻害される恐れがある。また、回転動作を要することで、型締めする金型の切り替えに時間がかかり、サイクルタイムが長くなる。

本発明が解決すべき技術的課題は、多段型の熱間プレス成形装置において、型締め状態で保持する金型の切り替えをスムーズに行い、サイクルタイムを短縮することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、固定型と、前記固定型に対して型開閉方向にスライド可能な可動型と、前記固定型と前記可動型との間に設けられ、型開閉方向にスライド可能な中間可動型と、前記中間可動型を前記固定型側へ付勢可能な第１付勢手段と、前記中間可動型を前記可動型側へ付勢可能な第２付勢手段と、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段の付勢状態と非付勢状態とを切り替える切替手段とを備えた熱間プレス成形装置を提供する。

この熱間プレス成形装置によれば、第１付勢手段で中間可動型を付勢して固定型に押し付けると共に、第２付勢手段を非付勢状態とすることで、中間可動型と固定型とを型締め状態で保持できる。一方、第２付勢手段で中間可動型を付勢して可動型に押し付けると共に、第１付勢手段を非付勢状態とすることで、中間可動型と可動型とを型締め状態で保持できる。このように、上記の熱間プレス成形装置では、第１及び第２付勢手段の付勢状態と非付勢状態とを切り替えるだけで、型締め状態で保持する金型を切り替えることができる。従って、図９に示すロック機構のように回転動作を要することなく、型締め状態で保持する金型の切り替えをスムーズに行うことができる。

第１付勢手段及び第２付勢手段は、例えば、付勢状態と非付勢状態とを流体圧で切り替え可能であるものを使用できる。この場合、共通の流体供給源から、第１付勢手段及び第２付勢手段の付勢状態と非付勢状態とを切り替えるための流体圧を供給すれば、各付勢手段に別箇の流体供給源を設ける場合と比べて、流体供給源の数を減らして装置を簡素化することができる。

この場合、万が一、第１及び第２付勢手段の双方が付勢状態あるいは非付勢状態とされると、中間可動型が固定型及び可動型の何れにも押し付けられず、中間可動型を型締め状態で保持することができない。そこで、切替手段で、前記第１付勢手段を付勢状態とすると共に前記第２付勢手段を非付勢状態とする第１流体経路、及び、前記第２付勢手段を付勢状態とすると共に前記第１付勢手段を非付勢状態とする第２流体経路の何れかを構成するようにすれば、第１及び第２付勢手段の双方が付勢状態あるいは非付勢状態となる事態を確実に回避できる。

以上のように、本発明の多段型の熱間プレス成形装置によれば、型締め状態で保持する金型の切り替えをスムーズに行うことができ、サイクルタイムを短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る熱間プレス成形装置の断面図であり、可動型と中間可動型とを型開きした状態を示す。 付勢手段（ガススプリング）を概念的に示す側面図である。 （Ａ）は、切替手段で第１流体経路を構成した状態を示す図であり、（Ｂ）は、切替手段で第２流体経路を構成した状態を示す図である。 上記熱間プレス成形装置の断面図であり、全ての金型を型締めした状態を示す。 上記熱間プレス成形装置の断面図であり、固定型と中間可動型とを型開きした状態を示す。 先の出願に記載された熱間プレス成形装置の側面図であり、固定型と第１可動型とを型開きした状態を示す。 図６の熱間プレス成形装置の側面図であり、全ての金型を型締めした状態を示す。 図６の熱間プレス成形装置の側面図であり、第１可動型と第２可動型とを型開きした状態を示す。 図６の熱間プレス成形装置に設けられたロック機構の側面図である。

図１に、本発明の一実施形態に係る熱間プレス成形装置１を示す。熱間プレス成形装置１は、固定プレート２に固定された固定型１０と、可動プレート３に固定された可動型２０と、固定型１０と可動型２０との間に設けられた中間可動型３０とを備える。可動型２０及び可動プレート３は、駆動手段（例えば油圧シリンダ）によりスライド可能とされる。本実施形態では、可動型２０が水平方向にスライド可能とされる。以下、可動型２０のスライド方向（図１の左右方向）を「型開閉方向」と言う。

固定型１０には成形面１１が設けられる。中間可動型３０のうち、固定型１０の成形面１１と型開閉方向で対向する面には、成形面１１と協働して鋼板にプレス成形を施す成形面３１が設けられる。可動型２０には、成形面２１が設けられる。中間可動型３０のうち、可動型２０の成形面２１と型開閉方向で対向する面には、成形面２１と協働して鋼板にプレス成形を施す成形面３２が設けられる。

中間可動型３０は、図示しないガイドレールに沿って型開閉方向にスライド可能とされる。熱間プレス成形装置１には、中間可動型３０を固定型１０側（図中左側）に付勢可能な第１付勢手段４０Ａと、中間可動型３０を可動型２０側（図中右側）に付勢可能な第２付勢手段４０Ｂとが設けられる。第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂは同数ずつ設けられ、図示例では、それぞれ上下に離隔した２箇所ずつに設けられる。各第１付勢手段４０Ａは、それぞれ各第２付勢手段４０Ｂと型開閉方向に対向して配置される。第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂは、例えば流体圧（例えばガス圧や油圧）で中間可動型３０を付勢するものであり、特に、外部から供給された流体圧ではなく、内部に密閉された流体の流体圧により中間可動型３０を付勢するものである。第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂは、中間可動型３０を付勢する付勢状態と、中間可動型３０に付勢力を付与しない非付勢状態とを切替可能とされる。

本実施形態では、上記のような条件を満たす第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂとして、図２に示すロック機構付きガススプリング４０（以下、単にガススプリング４０と言う）が使用される。ガススプリング４０は、ピストンロッド４１と、シリンダ４２と、ロック機構４３とを有する。ピストンロッド４１は、シリンダ４２の内部に封入されたガス圧により、突出方向に付勢される。ロック機構４３は、ピストンロッド４１の突出を規制するものであり、特に、ピストンロッド４１を押し込んだ位置でロックするものである。本実施形態では、流体圧（例えば圧縮エア）により、ロック機構４３によるロック／ロック解除を切替可能とされる。具体的に、ロック機構４３には、後述するロック用流体供給路５２とロック解除用流体供給路５３とが接続される。ロック用流体供給路５２からロック機構４３に流体圧を供給すると、ロック機構４３によりピストンロッド４１の突出が規制され、これによりガススプリング４０が非付勢状態とされる。ロック解除用流体供給路５３からロック機構４３に流体圧を供給すると、ロック機構４３によるロックが解除され、シリンダ４２内の流体圧でピストンロッド４１が突出方向に付勢される。これにより、ガススプリング４０が付勢状態とされる。

各ガススプリング４０は、切替手段５０により、付勢状態と非付勢状態とが切り替えられる。切替手段５０は、図３に示すように、流体供給源（図示省略）から延びる流体供給路５１と、流体供給路５１から分岐し、各ガススプリング４０のロック機構４３に接続されたロック用流体供給路５２及びロック解除用流体供給路５３と、流体供給路５１，５２，５３の分岐部に設けられた切替バルブ５４とを有する。流体供給路５１から供給された流体が、切替バルブ５４を介して、各ガススプリング４０のロック機構４３に接続されたロック用流体供給路５２あるいはロック解除用流体供給路５３に供給されることで、各ガススプリング４０が非付勢状態あるいは付勢状態とされる。

切替手段５０は、第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂの一方を付勢状態とし、他方を非付勢状態とする流体経路を構成することができる。具体的には、切替バルブ５４を図３（Ａ）に示す位置に配することで、圧力供給源から延びる流体供給路５１と、第１付勢手段４０Ａに接続されたロック解除用流体供給路５３、及び、第２付勢手段４０Ｂのロック用流体供給路５２とが連通し、これにより第１流体経路Ｒ１が構成される。この第１流体経路Ｒ１に流体圧が供給されることで、第１付勢手段４０Ａのロック機構４３によるロックが解除されて付勢状態とされると共に、第２付勢手段４０Ｂがロック機構４３によりロックされて非付勢状態とされる。一方、切替バルブ５４を図３（Ｂ）に示す位置に配することで、圧力供給源から延びる流体供給路５１と、第１付勢手段４０Ａに接続されたロック用流体供給路５２、及び、第２付勢手段４０Ｂに接続されたロック解除用流体供給路５３とが連通し、これにより第２流体経路Ｒ２が構成される。この第２流体経路Ｒ２に流体圧が供給されることで、第１付勢手段４０Ａがロック機構４３によりロックされて非付勢状態とされると共に、第２付勢手段４０Ｂのロック機構４３によるロックが解除されて付勢状態とされる。

以下、上記構成の熱間プレス成形装置１を用いて成形を行う手順を説明する。

まず、図１に示すように、可動型２０と中間可動型３０とを型開きした状態で、これらの間に、加熱装置（図示省略）で加熱された鋼板Ｗ１を上方から搬入する。このとき、切替手段５０は、図３（Ａ）に示す第１流体経路Ｒ１を構成している。これにより、第１付勢手段４０Ａが付勢状態、第２付勢手段４０Ｂが非付勢状態とされ、中間可動型３０が固定型１０に押し付けられた状態で保持される。尚、固定型１０と中間可動型３０との間には、先に成形された鋼板Ｗ０が保持されている。

次に、図４に示すように、図示しない駆動手段で可動型２０を固定型１０側（図中左側）へスライドさせ、可動型２０と中間可動型３０とで鋼板Ｗ１をプレス成形する。プレス成形が完了したら、切替バルブ５４を切り替えて、切替手段５０で図３（Ｂ）に示す第２流体経路Ｒ２を構成する。これにより、第１付勢手段４０Ａが非付勢状態、第２付勢手段４０Ｂが付勢状態とされ、中間可動型３０が可動型２０に押し付けられた状態で保持される。

この状態で、図示しない駆動手段で可動型２０を固定型１０から離反する側（図中右側）へスライドさせると、図５に示すように、中間可動型３０が可動型２０に押し付けられた状態のまま、すなわち、これらの中間可動型３０と可動型２０とが型締め状態で保持されたまま、中間可動型３０と固定型１０とが型開きされる。このとき、成形された鋼板Ｗ０は、中間可動型３０及び可動型２０により冷却され、焼き入れ処理が施される。その後、型開きした中間可動型３０と固定型１０との間に加熱された新たな鋼板Ｗ２を搬入し、可動型２０を固定型１０側へスライドさせることで、中間可動型３０と固定型１０とで鋼板Ｗ２をプレス成形する（図４参照）。

その後、切替バルブ５４を再び切り替えて、切替手段５０で図３（Ａ）に示す第１流体経路Ｒ１を構成する。これにより、第１付勢手段４０Ａが付勢状態、第２付勢手段４０Ｂが非付勢状態とされ、中間可動型３０が固定型１０に押し付けられた状態で保持される。この状態で、可動型２０を固定型１０から離反する側へスライドさせて、可動型２０と中間可動型３０とを型開きすることにより、可動型２０と中間可動型３０とで成形された鋼板Ｗ１が熱間プレス成形装置１から取り出され、搬出装置で搬出される（図示省略）。そして、これらの間に、加熱された新たな鋼板が搬入される。以上を繰り返すことにより、鋼板に順次プレス成形が施される。

以上のように、上記の熱間プレス成形装置１によれば、隣接する一組の金型（固定型１０と中間可動型３０、あるいは、中間可動型３０と可動型２０）で鋼板を成形した後、これらの金型を型締め状態で保持して鋼板に焼き入れ処理を施し、その間に、他の一組の金型で成形した鋼板の搬出、新たな鋼板の搬入、及びプレス成形を行うことができる。

この場合、成形ごとに、型締め状態で保持する金型を切り替える必要がある。この切替操作を、上記のように、第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂの付勢状態と非付勢状態との切り替え、具体的には、ガススプリング４０のロック機構４３によるロック／ロック解除操作で行うことで、図９に示すロック機構のような回転動作が不要となる。これにより、型締め状態で保持する金型の切り替えをスムーズに行うことができ、サイクルタイムの短縮が図られる。

また、上記のように、共通の流体供給源から各付勢手段４０Ａ，４０Ｂのロック機構４３に流体圧を供給することで、流体供給源の数を減じて設備を簡素化できる。この場合、流体供給源から延びる流体供給路５１と、各付勢手段４０Ａ，４０Ｂに接続されるロック用流体供給路５２及びロック解除用流体供給路５３との分岐部に切替バルブ５４を配することで、一個の切り替えバルブ５４で各付勢手段４０Ａ，４０Ｂの付勢手段と非付勢手段とを切り替えることができる。

また、上記の熱間プレス成形装置１では、切替バルブ５４を切り替えることで、第１付勢手段４０Ａを付勢状態、第２付勢手段４０Ｂを非付勢状態とする第１流体経路Ｒ１、あるいは、第２付勢手段４０Ｂを付勢状態、第１付勢手段４０Ａを非付勢状態とする第２流体経路Ｒ２の何れかが構成される。これにより、第１付勢手段４０Ａ及び第２付勢手段４０Ｂの双方が付勢状態あるいは非付勢状態となることを確実に回避できる。

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、固定型１０と可動型２０との間に一個の中間可動型３０を設けた場合を示したが、これに限らず、中間可動型３０を２個以上設けてもよい。また、上記の実施形態では、型開閉方向が水平方向である場合を示したが、これに限らず、例えば型開閉方向を鉛直方向としてもよい。

１ 熱間プレス成形装置
１０ 固定型
２０ 可動型
３０ 中間可動型
４０ ガススプリング
４０Ａ 第１付勢手段
４０Ｂ 第２付勢手段
４１ ピストンロッド
４２ シリンダ
４３ ロック機構
５０ 切替手段
５１ 流体供給路
５２ ロック用流体供給路
５３ ロック解除用流体供給路
５４ 切替バルブ
Ｒ１ 第１流体経路
Ｒ２ 第２流体経路

Claims (3)

1. 固定型と、前記固定型に対して型開閉方向にスライド可能な可動型と、前記固定型と前記可動型との間に設けられ、型開閉方向にスライド可能な中間可動型と、前記中間可動型を前記固定型側へ付勢可能な第１付勢手段と、前記中間可動型を前記可動型側へ付勢可能な第２付勢手段と、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段の付勢状態と非付勢状態とを切り替える切替手段とを備えた熱間プレス成形装置。
2. 前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段が、付勢状態と非付勢状態とを流体圧で切り替え可能であり、共通の流体供給源から、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段の付勢状態と非付勢状態とを切り替えるための流体圧を供給する請求項１記載の熱間プレス成形装置。
3. 前記切替手段で、前記第１付勢手段を付勢状態とすると共に前記第２付勢手段を非付勢状態とする第１流体経路、及び、前記第２付勢手段を付勢状態とすると共に前記第１付勢手段を非付勢状態とする第２流体経路の何れかを構成する請求項２記載の熱間プレス成形装置。

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