JP2018099699A - 差厚金属板の製造方法、プレス部品の製造方法及び加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】差厚鋼板等の差厚金属板における板厚変化の設定自由度を向上させる。【解決手段】本発明に係る差厚金属板の製造方法によれば、切断工程では、一定板厚の鋼板（金属板）が所定形状に切断されてブランク材Ｂ（被圧延板）が製造される。次いで、圧延工程では、一対のワークロール１２を備えた圧延機１０によってブランク材Ｂが圧延されて差厚鋼板ＴＢ１（差厚金属板）が製造される。ここで、上記一対のワークロール１２は、周方向及び軸方向で半径が変化している。これにより、上記圧延機１０によってブランク材Ｂが圧延されて製造される差厚鋼板ＴＢ１は、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化した構成となる。【選択図】図１

Description

本発明は、差厚金属板の製造方法、差厚金属板を用いたプレス部品の製造方法、及び差厚金属板の製造に用いられる加工機に関する。

下記特許文献１に記載された差厚鋼板の製造方法では、２段圧延機が有する一対のワークロールのうちの少なくとも一方が、円周方向で半径が変化するように形成されている。そして、上記一対のワークロール間に鋼板（金属板）が挿入されて圧延されることにより、板厚が部分的に変化した差厚鋼板（差厚金属板）が製造される。

特開２０１５−０３３７１９号公報

しかしながら、上記差厚鋼板の製造方法では、鋼板の板厚を変化させる方向が、板厚方向と直交した一方向（鋼板の送り方向）に限定されるため、板厚変化の設定自由度を向上させる観点で改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、差厚金属板における板厚変化の設定自由度を向上させることができる差厚金属板の製造方法、プレス部品の製造方法及び加工機を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る差厚金属板の製造方法は、金属板を所定形状に切断して被加工板を製造する切断工程と、少なくとも一方の回転軸線の周方向及び軸方向で半径が変化した一対のワークロールを備えた加工機によって前記被加工板を圧延及び鍛造の少なくとも一方により加工することで、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化した差厚金属板を製造する単独加工工程と、を有している。

請求項１に記載の発明によれば、切断工程では、金属板（例えば鋼板）が所定形状に切断されて被加工板が製造される。次いで、単独加工工程では、一対のワークロールを備えた１台（単一）の加工機によって上記の被加工板が圧延及び鍛造の少なくとも一方により加工されて差厚金属板が製造される。ここで、上記加工機が備えた一対のワークロールは、少なくとも一方の回転軸線の周方向及び軸方向で半径が変化している。これにより、上記加工機によって被加工板が加工されて製造される差厚金属板は、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化した構成となる。したがって、本発明によれば、差厚金属板における板厚変化の設定自由度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明に係る差厚金属板の製造方法は、金属板を所定形状に切断して被加工板を製造する切断工程と、少なくとも一方の回転軸線の周方向又は軸方向で半径が変化した一対のワークロールを各々が備え且つ各々毎に前記一対のワークロールの形状が異なる複数の加工機によって前記被加工板を順次圧延及び鍛造の少なくとも一方により加工することで、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化した差厚金属板を製造する複数加工工程と、を有している。

請求項２に記載の発明によれば、切断工程では、金属板（例えば鋼板）が所定形状に切断されて被加工板が製造される。次いで、複数加工工程では、少なくとも一方の回転軸線の周方向又は軸方向で半径が変化した一対のワークロールを各々が備えた複数の加工機によって上記の被加工板が順次圧延及び鍛造の少なくとも一方により加工されて差厚金属板が製造される。ここで、上記複数の加工機は、各々毎に一対のワークロールの形状が異なっている。これら複数の加工機によって被加工板が順次加工されるので、板厚方向と直交した異なる二方向において板厚が変化した差厚金属板を製造することが可能となる。したがって、本発明によれば、差厚金属板における板厚変化の設定自由度を向上させることができる。

請求項３に記載の発明に係る差厚金属板の製造方法は、請求項２において、前記複数加工工程では、前記複数の加工機のうちの少なくとも１台の加工機における前記被加工板の送り方向を、前記複数の加工機のうちの他の加工機における前記被加工板の送り方向と異なる方向に変更する。

請求項３に記載の発明では、複数加工工程において、複数の加工機のうち少なくとも１台の加工機における被加工板の送り方向が、他の加工機における被加工板の送り方向と異なる方向に変更される。この変更により、被加工板において板厚が変化する方向を変えることができるので、板厚変化の設定自由度を一層向上させることが可能となる。

請求項４に記載の発明に係る差厚金属板の製造方法は、請求項１において、前記加工機に一対のバックアップロールを設けると共に、前記単独加工工程では、前記一対のワークロールにおける半径が一定の領域が前記一対のバックアップロールと接する範囲内で前記一対のワークロールを正逆回転させて前記被加工板を加工する。

請求項４に記載の発明では、加工機に一対のバックアップロールが設けられるので、所謂クラウンの発生を防止又は抑制できる。また、加工機によって被加工板が加工される際には、一対のワークロールにおける半径が一定の領域が一対のバックアップロールと接する範囲内で、一対のワークロールが正逆回転される。これにより、一対のワークロールにおいて半径が変化した領域と一対のバックアップロールとが接する際の不安定な挙動が生じなくなるので、一対のワークロールを安定して（円滑に）回転させることができる。その結果、一対のワークロールによって被加工板に付与される板厚変化の精度が良好になる。

請求項５に記載の発明に係る差厚金属板の製造方法は、請求項２又は請求項３において、前記複数の加工機のうちの少なくとも１台の加工機に一対のバックアップロールを設けると共に、前記複数加工工程では、前記少なくとも１台の加工機が備えた前記一対のワークロールにおける半径が一定の領域が前記一対のバックアップロールと接する範囲内で当該一対のワークロールを正逆回転させて前記被加工板を加工する。

請求項５に記載の発明では、複数の加工機のうちの少なくとも一の加工機に一対のバックアップロールが設けられるので、所謂クラウンの発生を防止又は抑制できる。また、上記少なくとも一の加工機によって被加工板が加工される際には、当該少なくとも一の加工機が備えた一対のワークロールにおける半径が一定の領域が一対のバックアップロールと接する範囲内で当該一対のワークロールが正逆回転される。これにより、当該一対のワークロールにおいて半径が変化した領域と一対のバックアップロールとが接する際の不安定な挙動が生じなくなるので、当該一対のワークロールを安定して（円滑に）回転させることができる。その結果、当該一対のワークロールによって被加工板に付与される板厚変化の精度が良好になる。

請求項６に記載の発明に係るプレス部品の製造方法は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の差厚金属板の製造方法によって、一部に加工が施された差厚金属板を製造する差厚金属板製造工程と、前記差厚金属板における加工が施されていない部位に対して冷間でプレスによる曲げ加工を施してプレス部品を製造するプレス工程と、を有している。

請求項６に記載の発明によれば、差厚金属板製造工程では、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の差厚金属板の製造方法によって差厚金属板が製造される。したがって、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の発明と同様の作用効果が得られる。次いで、プレス工程では、上記差厚金属板における加工が施されていない部位に対して冷間でプレスによる曲げ加工が施され、プレス部品が製造される。このプレス部品において加工が施された部位は、加工硬化によって降伏強度が上昇しかつ薄板化されている。したがって、本発明によれば、部分的に高強度化された軽量なプレス部品を製造することができる。

請求項７に記載の発明に係る加工機は、少なくとも一方の回転軸線の周方向及び軸方向で半径が変化した一対のワークロールを備えている。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載された加工機と同様の構成とされているので、請求項１に係る差厚金属板の製造方法に適用することができる。したがって、請求項１に係る発明と同様の作用効果が得られる。

請求項８に記載の発明に係る加工機は、請求項７において、前記ワークロールは、回転軸線の周方向及び軸方向で半径が一定とされたロール本体と、前記ロール本体の外周面の一部に脱着可能に取り付けられたカム部と、を備えている。

請求項８に記載の発明では、回転軸線の周方向及び軸方向で半径が一定とされたロール本体の外周面の一部にカム部が取り付けられることで、回転軸線の周方向及び軸方向で半径が変化したワークロールが構成されている。上記のカム部はロール本体に対して着脱可能とされているので、カム部の交換によって任意の板厚変化を被加工板に付与することができる。また、メンテナンスの際にはカム部のみを交換することができるので、メンテナンス性の向上にも寄与する。

以上説明したように、本発明に係る差厚金属板の製造方法、プレス部品の製造方法及び加工機では、差厚金属板における板厚変化の設定自由度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る差厚金属板（差厚鋼板）の製造方法における単独圧延工程について説明するための斜視図である。 単独圧延工程について説明するための側面図である。 本発明の実施形態に係る差厚鋼板の製造方法における複数圧延工程の第１工程について説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係る差厚鋼板の製造方法における複数圧延工程の第２工程について説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係る差厚鋼板の製造方法における複数圧延工程の第３工程について説明するための斜視図である。 従来の差厚鋼板の製造方法によって圧延加工が施された被圧延材（差厚鋼板）の斜視図である。 従来の差厚鋼板の製造方法によって圧延加工が施された差厚鋼板に対するブランク加工の一例について説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係る切断工程におけるブランク加工の一例について説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係るブランク加工によって組合せ切りされたブランク材の斜視図である。 本実施形態に係るブランク材に対する圧延加工時のイメージを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る加工機の変形例を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る差厚鋼板の製造方法によって製造された差厚鋼板を材料として製造されたセンタピラーリインフォースメントの正面図である。 図１２のＦ１３−Ｆ１３線に沿った断面図である。 同センタピラーリインフォースメントの斜視図である。 本発明の実施形態に係る差厚鋼板の製造方法によって製造された差厚鋼板を材料として製造されたフロントピラーロアの正面図である。 本発明の実施形態に係る差厚鋼板の製造方法によって製造された差厚鋼板を材料として製造されたフロントフロアの斜視図である。

以下、図１〜図１６を用いて、本発明の実施形態に係る差厚金属板の製造方法、プレス部品の製造方法、及び加工機について説明する。本実施形態に係る差厚金属板の製造方法は、例えば自動車の車体を構成する車体構成部品（プレス部品）の材料として用いられる差厚鋼板（差厚金属板）を製造するための方法であり、切断工程と、圧延工程（加工工程）とを有している。以下、本実施形態に係る差厚金属板の製造方法を、「差厚鋼板の製造方法」と称する。

上記の切断工程では、一定板厚の鋼板（金属板）がプレス加工等の手段により所定の形状（ここでは矩形状）に切断され、図１及び図３に示されるブランク材（被加工板、被圧延板）Ｂが製造される。なお、ブランク材Ｂの形状は矩形状に限らず、任意の形状とすることができる。また、本実施形態に係る差厚鋼板の製造方法は、鋼板のみならず、塑性を有する金属板に対して適用可能である。

次いで、圧延工程では、上記のブランク材Ｂが圧延機（加工機）により圧延（圧延及び鍛造の少なくとも一方（加圧）により加工すればよい）されて差厚鋼板ＴＢ１（図１及び図２参照）又は差厚鋼板ＴＢ２（図５参照）が製造される。この圧延工程には、図１及び図２に示される単独圧延工程（単独加工工程）と、図３〜図５に示される複数圧延工程（複数加工工程）との２種類があり、これらのうち何れか一方が採用される。以下、上記２種類の圧延工程について説明する。

（単独圧延工程）
図１及び図２に示される単独圧延工程では、１台（単一）の圧延機１０によってブランク材Ｂが圧延されて差厚鋼板ＴＢ１が製造される。この圧延機１０は、請求項１、請求項４及び請求項７に係る「加工機」に相当する。この圧延機１０は、２段圧延機とされており、互いに平行な姿勢で上下２段に並んだ一対の略円柱状のワークロール１２を備えている。これらのワークロール１２は、図示しないハウジングによって回転自在に支持されており、図示しない駆動装置によって互いに同期して回転駆動される構成になっている。一対のワークロール１２の間には、規定の隙間（ブランク材Ｂの板厚よりも狭い隙間）が設定されている。なお、図１及び図２では、説明の都合上、一対のワークロール１２を実際よりも離間させて図示している。この点は、図３〜図５においても同様である。

図１及び図２に示されるように、一対（一方であってもよい）のワークロール１２の外周面（加工面）には、ブランク材Ｂに対して板厚変化（差厚形状）を付与するための凹部（成形面）１２Ａ（凸部でもよい）が形成されている。この凹部１２Ａは、単独圧延工程によって製造される差厚鋼板ＴＢ１の目標形状に相当する形状に成形されている。そして、上記の目標形状は、差厚鋼板ＴＢ１を用いて製造されるプレス部品（自動車の車体構成部品）に要求される板厚変化（差厚形状）に相当する形状とされている。

上記の凹部１２Ａは、一対のワークロール１２の外周面における周方向の一部の領域のみに形成されている。このため、各ワークロール１２は、凹部１２Ａが設定された周方向の領域において、凹部１２Ａが設定されていない周方向の領域よりも半径が縮小している。また、凹部１２Ａは、各ワークロール１２の軸方向中央部において凹みの深さが深くなっており、当該深くなった領域において各ワークロール１２の半径が更に縮小している。これにより、各ワークロール１２は、周方向及び軸方向の両方で半径が変化した構成になっている。これらのワークロール１２は、常に上下対称の回転姿勢を維持するように同期して回転駆動される構成になっている（図１及び図２の矢印Ｒ参照）。なお、上記凹部１２Ａの形状は単なる一例であり、適宜変更可能である。

上記構成の圧延機１０を用いる単独圧延工程では、当該圧延機１０における一対のワークロール１２間にブランク材Ｂが挿入されて圧延され（図１及び図２の矢印ＲＭ参照）、一対のワークロール１２の加工面の形状がブランク材Ｂに転写される。これにより、板厚方向（図１の矢印Ｚ方向）と直交した異なる二方向（図１の矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）で板厚が変化した差厚鋼板ＴＢ１（図１及び図２参照）が製造される構成になっている。

（複数圧延工程）
一方、複数圧延工程は、図３〜図５に示される複数の工程（ここでは第１工程〜第３工程）によって構成されており、複数台（ここでは３台）の圧延機２０、３０、４０によってブランク材Ｂが順次圧延されて差厚鋼板ＴＢ２が製造される構成になっている。これらの圧延機２０、３０、４０は、請求項２、請求項３及び請求項５に係る「複数の加工機」に相当する。これらの圧延機２０、３０、４０は、前述した圧延機１０と基本的に同様の構成とされており、外周面に凹部２２Ａ、３２Ａ、４２Ａ（凸部でもよい）が形成された一対（一方であってもよい）のワークロール２２、３２、４２を備えている。但し、これら一対のワークロール２２、３２、４２は、前述したワークロール１２とは形状が異なっている。また、これら一対のワークロール２２、３２、４２は互いに形状が異なっている。

具体的には、第１工程に用いられる圧延機２０（図３参照）は、周方向で半径が変化した一対のワークロール２２を備えている。各ワークロール２２の外周面（加工面）には、凹部２２Ａが形成されている。この凹部２２Ａは、ワークロール２２の外周面における周方向の一部のみに形成されており、ワークロール２２の軸方向に沿って一定の形状に形成されている。

一方、第２工程に用いられる圧延機３０（図４参照）は、軸方向で半径が変化した一対のワークロール３２を備えている。各ワークロール３２の外周面（加工面）には、凹部３２Ａが形成されている。この凹部３２Ａは、ワークロール３２の外周面における軸方向の中央部に形成されており、ワークロール３２の周方向に沿って一定の形状に形成されている。

また一方、第３工程に用いられる圧延機４０（図５参照）は、周方向で半径が変化した一対のワークロール４２を備えている。各ワークロール４２の外周面（加工面）には、凹部４２Ａが形成されている。この凹部４２Ａは、ワークロール４２の外周面における周方向の一部のみに形成されており、ワークロール４２の軸方向に沿って一定の形状に形成されている。

上記構成の圧延機２０、３０、４０を用いる複数圧延工程では、先ず図３に示される第１工程において、圧延機２０における一対のワークロール２２間にブランク材Ｂが挿入されて圧延され（図３の矢印ＲＭ参照）、一対のワークロール２２の加工面の形状がブランク材Ｂに転写される。次いで、図４に示される第２工程では、第１工程後のブランク材Ｂ１が、圧延機３０における一対のワークロール３２間に挿入されて圧延され（図４の矢印ＲＭ参照）、一対のワークロール３２の加工面の形状がブランク材Ｂ１に転写される。

次いで、図５に示される第３工程では、先ず、第２工程後のブランク材Ｂ２が平面視で９０度回転される（図５の矢印Ｔ参照）。その後、ブランク材Ｂが圧延機４０における一対のワークロール４２間に挿入されて圧延される（図５の矢印Ｃ及び矢印ＲＭ参照）。これにより、板厚方向（図５の矢印Ｚ方向）と直交した異なる二方向（図５の矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）で板厚が変化した差厚鋼板ＴＢ２（図５参照）が製造される構成になっている。なお、本実施形態では、第３工程より前の第２工程を経ることにより、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化したブランク材Ｂ２（差厚鋼板）が製造される構成になっている。このため、第３工程が省略された構成にしてもよい。

上記の複数圧延工程では、第３工程においてブランク材Ｂが平面視で９０度回転されることにより、圧延機４０におけるブランク材Ｂ２の送り方向が、圧延機２０、３０におけるブランク材Ｂ、Ｂ１の送り方向と異なる方向に変更される構成になっている。なお、上記の「ブランク材Ｂ２の送り方向」は、圧延機４０によるブランク材Ｂ２の圧延時における圧延機４０に対するブランク材Ｂの平面視での向きのことであり、上記の「ブランク材Ｂ、Ｂ１の送り方向」は、圧延機２０、３０によるブランク材Ｂ、Ｂ１の圧延時における圧延機２０、３０に対するブランク材Ｂ、Ｂ１の平面視での向きのことである。なお、複数圧延工程における圧延の配分や組み合わせは自由に変更できる。

（熱処理）
次に、上記差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２の熱処理について説明する。本実施形態では、上記の圧延工程（単独圧延工程又は複数圧延工程）を経て製造された差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２は、その後のプレス工程において曲げ加工を施され、所定の形状に成形される。但し、これらの差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２では、圧延加工が施された部位に加工硬化が生じているため、そのままの状態ではその後の塑性加工が困難となる。このため、本実施形態は、圧延工程後の差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２に対して熱処理を施すことを前提としている。

具体的には、例えば圧延工程後のプレス工程が熱間プレス工程とされる。この熱間プレス工程では、プレス加工の前に、差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２が例えば高周波誘電加熱などの手段により所定の温度まで加熱される。この加熱時に、圧延加工（差厚加工）による加工硬化が除去される構成になっている。

また例えば、圧延工程後のプレス工程が冷間プレス工程とされる場合、冷間プレス工程の前に、差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２を焼鈍する焼鈍工程が追加される。この焼鈍工程において上記の加工硬化が除去される構成になっている。このように、焼鈍工程が追加されることにより工程数が増加するが、通常の冷間プレス部品としての使用が可能となる。

但し、本実施形態に係る差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２は、上記のような熱処理を施すものに限定されない。すなわち、本実施形態に係る差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２では、加工硬化をそのまま維持した状態で逆にその降伏強度上昇を利用して部分的に強度を上げることができる。その結果、例えば強度上昇のために差厚鋼板全体の板厚を増加させる場合と比較して、差厚鋼板の薄板化、軽量化を図ることが可能となる。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る差厚鋼板の製造方法によれば、切断工程では、一定板厚の鋼板が所定形状に切断されてブランク材Ｂが製造される。次いで、圧延工程に移行する。この圧延工程は、単独圧延工程及び複数圧延工程の何れか一方とされる。圧延工程が単独圧延工程の場合、一対のワークロール１２を備えた単一の圧延機１０によってブランク材Ｂが圧延されて差厚鋼板ＴＢ１が製造される。ここで、上記圧延機１０が備えた一対のワークロール１２は、周方向及び軸方向で半径が変化した構成になっている。これにより、圧延機１０によってブランク材Ｂが圧延されて製造される差厚鋼板ＴＢ１は、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化した構成となる。したがって、背景技術の欄で説明した従来の差厚鋼板の製造方法（以下、単に「従来の差厚鋼板の製造方法」と称する）と比較して、板厚変化の設定自由度を向上させることができる。

一方、圧延工程が複数圧延工程の場合、周方向又は軸方向で半径が変化した一対のワークロール２２、３２、４２を各々が備えた複数の圧延機２０、３０、４０によってブランク材Ｂが順次圧延されて差厚金属板ＴＢ２が製造される。ここで、上記複数の圧延機２０、３０、４０は、各々毎に一対のワークロール２２、３２、４２の形状が異なっている。これら複数の圧延機２０、３０、４０によってブランク材Ｂが順次圧延されるので、板厚方向と直交した異なる二方向において板厚が変化した差厚鋼板ＴＢ２を製造することが可能となる。したがって、従来の差厚鋼板の製造方法と比較して、板厚変化の設定自由度を向上させることができる。

このように、本実施形態では、圧延工程が単独圧延工程及び複数圧延工程の何れの場合であっても、板厚方向と直交した異なる二方向（板厚方向と直交する平面内での任意の方向）で板厚が変化した差厚鋼板ＴＢ１又はＴＢ２を製造することができる。これにより、差厚鋼板ＴＢ１又はＴＢ２を用いて製造される車体構成部品の板厚を、車両上下方向、車両前後方向等の自由な方向で変化させることが可能となるので、車体に要求される強度及び剛性を確保しつつ車体の軽量化を図ることが可能となり、ひいては車両の燃費や運動性能を向上させることが可能となる。

また、単独圧延工程では、単一の圧延機１０によってブランク材Ｂを圧延するだけで差厚鋼板ＴＢ１が製造されるので、製造工程が簡素になり、低コスト化に寄与する。一方、複数圧延工程では、複数台の圧延機２０、３０、４０によってブランク材Ｂが順次圧延されて差厚鋼板ＴＢ２が製造されるので、ブランク材Ｂを圧延するための加工力を各圧延機２０、３０、４０に分散することができる。これにより、各圧延機２０、３０、４０の耐久性を確保し易くなる。

しかも、複数圧延工程では、複数の圧延機２０、３０、４０のうちの１台の圧延機４０におけるブランク材Ｂの送り方向が、他の圧延機２０、３０におけるブランク材Ｂの送り方向と異なる方向に変更される。この変更により、ブランク材Ｂにおいて板厚が変化する方向を変えることができるので、板厚変化の設定自由度を一層向上させることが可能となり、差厚鋼板ＴＢ２に対して複雑な形状を付与することができる。

また、本実施形態では、任意の形状に切断可能なブランク材Ｂ（切り板）に対して圧延加工（差厚加工）を施すため、上述の複数圧延工程の例に限定されず、各圧延機におけるブランク材Ｂの送り方向（すなわちブランク材Ｂに対して板厚変化を付与する方向）を自由に設定することができる。これにより、車体構成部品等に要求される複雑な差厚形状を容易に加工することができる。

さらに、本実施形態では、上記のようにブランク材Ｂに対して圧延加工を施すため、従来の差厚鋼板の製造方法と比較して、材料の歩留まりを向上させることが可能となる。すなわち、従来の差厚鋼板の製造方法では、図６に示されるように、被圧延材である鋼板（金属ストリップ）ＳがペイオフリールＲ１及び巻取リールＲ２に巻回された状態で、当該鋼板Ｓに対して圧延加工（差厚加工）を施した後、当該鋼板Ｓを図６に示されるブランク線Ｌ１、Ｌ２に沿って切断する。その後、切断した鋼板ＳＢ（図７参照）を、製造しようとする部品の形状Ｐ（図６及び図７参照）に切断する。このため、部品形状Ｐに対して板厚分布が対称でない場合、組み合わせ加工をすることができない。

つまり、ペイオフリールＰ１及び巻取リールＰ２に巻回された鋼板Ｓに対して圧延加工を施す場合、例えば図６及び図７においてドットを付した箇所が板厚の厚い厚板部Ｓ１となり、それ以外の箇所が板厚の薄い薄板部Ｓ２となる。そして、厚板部Ｓ１と薄板部Ｓ２とが等ピッチで複数形成されることになる。このため、上記の部品形状Ｐに対する上記厚板部Ｓ１の配置が、図６及び図７に示されるように対称ではない場合、一枚の鋼板ＳＢから１つの部品しか切り出すことができなくなり、スクラップＳＣ（鋼板ＳＢにおいて部品形状Ｐよりも外側の部分）が大量に発生する。このため、部品の形状によって材料歩留まりが非常に悪くなり、製造コストが高くなる。

これに対し、本実施形態では、圧延加工の前に鋼板が切断されてブランク材Ｂが製造され、当該ブランク材Ｂに対して圧延加工が施される。このため、図８及び図９に示されるように、ブランク材Ｂの製造時には、圧延加工前の鋼板ＳＢから複数のブランク材Ｂを切り出すこと（所謂組合せ切りを行うこと）ができる。そして、その後に切り出したブランク材Ｂが圧延加工される（図１０参照）。このため、スクラップＳＣの発生量を大幅に少なくすることが可能となり、材料の歩留まりが大幅に向上するので、製造コストを低減することができる。なお、図１０には、複数圧延工程の第１工程を図示している。

さらに、本実施形態では、圧延機（ロール）による鍛造によって差厚鋼板ＴＢ１、ＴＢ２が製造されるので、通常のプレス機による鍛造によって差厚鋼板が製造される場合と比較して、加工力を大幅に低減することができる。つまり、上記のように通常のプレス機を用いる場合、例えば数万トンの加工力が必要になるが、圧延機を用いる場合、例えばプレス機の１０分の１以下の加工力で差厚加工を行うことができる。なお、圧延機による圧延加工の前にブランク材Ｂを加熱する構成にしてもよい。それにより、上記の加工力を更に低減できると共に、ブランク材Ｂに対してより複雑な差厚形状を付与することが可能となる。

（圧延機１０の変形例）
次に、本実施形態に係る圧延機１０、２０、３０、４０の変形例について、図１１を用いて説明する。この圧延機５０は、前述した圧延機１０と同様に、一対のワークロール５２を備えている。但し、これらのワークロール５２は、周方向及び軸方向で半径が一定とされた円柱形状のロール本体５４と、当該ロール本体５４の外周面の一部に脱着可能に取り付けられたカム部５６と、を各々が備えている。各カム部５６は、ロール本体５４の軸方向視で略半円弧形状に形成されている。これらのカム部５６には、ブランク材Ｂに対して板厚変化（差厚形状）を付与するための形状が形成されている。

また、この圧延機５０は、一対のワークロール５２を上下両側から支持する一対のバックアップロール５８を備えている。一対のバックアップロール５８は、一対のワークロール５２を間に挟んで互いに反対側に配置されており、一対のワークロール５２と平行に配置されている。これらのバックアップロール５８は、一対のワークロール５２の各ロール本体５４におけるカム部５６が取り付けられていない面と接している。これらのバックアップロール５８は、一対のワークロール５２によるブランク材Ｂの圧延時に、一対のワークロール５２がブランク材Ｂ（ワーク）からの過大な反力によって弾性変形する（たわむ）ことを防止又は抑制する。したがって、所謂クラウンの発生を防止又は抑制できる。

また、この圧延機５０を用いてブランク材Ｂを圧延する際には、一対のワークロール５２における半径が一定の領域（ここではロール本体５４の外周面のうちカム部５６が取り付けられていない領域）が一対のバックアップロール５８と接する範囲内で一対のワークロール５２が振り子のように正逆回転される構成になっている（図１１の矢印ＳＷ１及びＳＷ２参照）。

つまり、この圧延機５０では、ブランク材Ｂに対して圧延加工を施すので、圧延加工時に一対のワークロール５２が連続的に回転することを必ずしも必要としない。そこで、上記の圧延機５０のように一対のワークロール５２のカム部５６（加工部）を半割の分割構造とし、一対のワークロール５２を振り子のように正逆回転させて圧延加工を行うことが可能となる。これにより、一対のワークロール５２において半径が変化した領域と一対のバックアップロール５８とが接する際の不安定な挙動が生じなくなるので、一対のワークロール５２を安定して（円滑に）回転させることができる。その結果、一対のワークロール５２によってブランク材Ｂに付与される板厚変化の精度が良好になる。

つまり、従来の差厚鋼板の製造方法が開示されている特開２０１５−０３３７１９号公報の図５には、円柱形状のワークロール３１、３２に対して断面異形状のバックアップロール３３、３４が配置され、上記バックアップロール３３、３４の形状に沿ってワークロール３１、３２が上下動することで差厚形状を付与する構成が示されている。しかしながら、この構成では、バックアップロール３３、３４における半径ｒ４の領域の角部（端部）においてワークロール３１、３２とバックアップロール３３、３４とが接触する際に、これらのロールの回転が非常に不安定となる瞬間が発生する。このため、被圧延材に対して安定した差厚形状を付与することが困難であると推定される。この点、本変形例では、一対のワークロール５２の安定した回転によってブランク材Ｂに対して安定した差厚形状を付与することが可能となる。

また、この圧延機５０では、周方向及び軸方向で半径が一定とされたロール本体５４の外周面の一部にカム部５６が取り付けられることで、周方向及び軸方向で半径が変化したワークロール５２が構成されている。上記のカム部５６はロール本体６４に対して着脱可能とされているので、カム部５６の交換によって任意の板厚変化をブランク材Ｂに付与することができる。また、メンテナンスの際にはカム部５６のみを交換することができるので、メンテナンス性の向上にも寄与する。

（実施例）
次に、本実施形態に係る差厚鋼板を用いて製造された車体構成部品（車両骨格部材）の実施例について、図１２〜図１６を用いて説明する。なお、図１２〜図１６に適宜示される矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＵＰは車両上方を示す、矢印ＯＵＴは車両幅方向外方を示している。

図１２〜図１４には、本実施形態に係る差厚鋼板を用いて製造されたセンタピラーリインフォースメント６０が図示されている。このセンタピラーリインフォースメント６０は、側壁６０Ａと、側壁６０Ａの前後から車両幅方向内側へ延出され前壁６０Ｂ及び後壁６０Ｃと、前壁６０Ｂ及び後壁６０Ｃにおける車両幅方向内側端部から互いに反対側へ延出された前フランジ６０Ｄ及び後フランジ６０Ｅとを有している。

このセンタピラーリインフォースメント６０では、側壁６０Ａ、前壁６０Ｂ及び後壁６０Ｃの上部側に厚板部６２（図１２〜図１４においてドットを付した領域参照）が設定されており、それ以外の部位が薄板に形成されている。詳細には、このセンタピラーリインフォースメント６０では、厚板部６２の車両上下方向両側へ向かうほど板厚が徐々に減少すると共に、厚板部６２が設定された高さにおいて、前壁６０Ｂ及び後壁６０Ｃの板厚が前フランジ６０Ｄ側及び後フランジ６０Ｅ側へ向かうほど徐々に減少するように形成されている（図１３及び図１４の矢印Ａ１〜Ａ３参照）。これにより、このセンタピラーリインフォースメント６０では、キャビンを守る上部側の強度が向上する一方、車両の側面衝突時などにエネルギを吸収する下部側や、強度を必要としない前後のフランジ６０Ｄ、６０Ｅが薄板化されて軽量化されている。

同様に、図１５には、本実施形態に係る差厚鋼板を用いて製造されたフロントピラーロア７０が図示されている。このフロントピラーロア７０は、側壁７０Ａと、側壁７０Ａの前後から車両幅方向内側へ延出され前壁７０Ｂ及び後壁７０Ｃと、前壁７０Ｂ及び後壁７０Ｃにおける車両幅方向内側端部から互いに反対側へ延出された前フランジ７０Ｄ及び後フランジ７０Ｅとを有している。このフロントピラーロア７０では、側壁６０Ａ、前壁６０Ｂ及び後壁６０Ｃの上下方向中間部に厚板部７２（図１５においてドットを付した領域参照）が設定されており、それ以外の部位が薄板に形成されている。このフロントピラーロア７０では、厚板部７２の車両上下方向両側へ向かうほど板厚が徐々に減少するように形成されると共に、厚板部７２が設定された高さにおいて、前壁７０Ｂ及び後壁７０Ｃの板厚が、前フランジ７０Ｄ側及び後フランジ７０Ｅ側へ向かうほど徐々に減少するように形成されている。このフロントピラーロア７０においても、前述したセンタピラーリインフォースメント６０と同様の作用効果が得られる。

一方、図１６には、本実施形態に係る差厚鋼板を用いて製造されたフロントフロア８０が図示されている。このフロントフロア８０は、車両幅方向中央部に設けられたフロアトンネル部８０Ａが車両上方側へ膨出しており、フロアトンネル部８０Ａの車両幅方向両側に位置する左フロア部８０Ｂ及び右フロア部８０Ｃが略平板状に形成されている。このフロントフロア８０では、左フロア部８０Ｂ及び右フロア部８０Ｃの車両前後方向中間部（図１６においてドットを付した領域参照）が、他の部位よりも薄肉な薄肉部８２とされている。

このフロントフロア８０は、本発明における「プレス部品」に相当するものであり、差厚鋼板ＴＢ１又は差厚鋼板ＴＢ２に対して焼鈍などの熱処理を施さずに冷間プレス加工を施して製造されたものである。このため、上記の薄肉部８２、すなわち本実施形態に係る差厚鋼板の製造方法によって圧延加工を施された部位が、薄板化されて加工硬化したままの状態とされている。この薄肉部８２においては、加工硬化によって降伏強度が上昇している。このフロアトンネル部８０Ａでは、強度が不足しがちな左フロア部８０Ｂ及び右フロア部８０Ｃの車両前後方向中間部の強度を加工硬化によって向上させつつ、当該部位を薄肉化しているので、局部的に高強度化されると共に、軽量化された構成になっている。

なお、上記のように加工硬化を局所的に付与することで効果が期待できる車体構成部品は多岐にわたるため、本発明の汎用性は非常に大きい。また、一般に車体構成部品（車両骨格部品）は、強度を必要とする部位に合わせて板厚が設定されているため、強度を必要としない部位の板厚が無駄に厚くなっていることが多いが、本発明に係る差厚鋼板を材料として用いることにより無駄な板厚をなくすことができる。したがって、本願発明は、車両の軽量化のため、車両骨格部品に対して幅広く適用可能な技術である。

以上、実施形態及び幾つかの実施例を示して本発明について説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０ 圧延機（加工機）
１２ ワークロール
２０、３０、４０ 複数の圧延機（複数の加工機）
２２、３２、４２ ワークロール
５０ 圧延機（加工機）
５２ ワークロール
５４ ロール本体
５６ カム部
５８ バックアップロール
８０ フロントフロア（プレス部品）
８２ 薄肉部（加工が施された一部）
Ｂ ブランク材（被加工板）
ＴＢ 差厚鋼板（差厚金属板）

Claims (8)

1. 金属板を所定形状に切断して被加工板を製造する切断工程と、
   少なくとも一方の回転軸線の周方向及び軸方向で半径が変化した一対のワークロールを備えた加工機によって前記被加工板を圧延及び鍛造の少なくとも一方により加工することで、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化した差厚金属板を製造する単独加工工程と、
   を有する差厚金属板の製造方法。
2. 金属板を所定形状に切断して被加工板を製造する切断工程と、
   少なくとも一方の回転軸線の周方向又は軸方向で半径が変化した一対のワークロールを各々が備え且つ各々毎に前記一対のワークロールの形状が異なる複数の加工機によって前記被加工板を順次圧延及び鍛造の少なくとも一方により加工することで、板厚方向と直交した異なる二方向で板厚が変化した差厚金属板を製造する複数加工工程と、
   を有する差厚金属板の製造方法。
3. 前記複数加工工程では、前記複数の加工機のうちの少なくとも１台の加工機における前記被加工板の送り方向を、前記複数の加工機のうちの他の加工機における前記被加工板の送り方向と異なる方向に変更する請求項２に記載の差厚金属板の製造方法。
4. 前記加工機に一対のバックアップロールを設けると共に、前記単独加工工程では、前記一対のワークロールにおける半径が一定の領域が前記一対のバックアップロールと接する範囲内で前記一対のワークロールを正逆回転させて前記被加工板を加工する請求項１に記載の差厚金属板の製造方法。
5. 前記複数の加工機のうちの少なくとも１台の加工機に一対のバックアップロールを設けると共に、前記複数加工工程では、前記少なくとも１台の加工機が備えた前記一対のワークロールにおける半径が一定の領域が前記一対のバックアップロールと接する範囲内で当該一対のワークロールを正逆回転させて前記被加工板を加工する請求項２又は請求項３に記載の差厚金属板の製造方法。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の差厚金属板の製造方法によって、一部に加工が施された差厚金属板を製造する差厚金属板製造工程と、
   前記差厚金属板における加工が施されていない部位に対して冷間でプレスによる曲げ加工を施してプレス部品を製造するプレス工程と、
   を有するプレス部品の製造方法。
7. 少なくとも一方の回転軸線の周方向及び軸方向で半径が変化した一対のワークロールを備えた加工機。
8. 前記ワークロールは、
   回転軸線の周方向及び軸方向で半径が一定とされたロール本体と、
   前記ロール本体の外周面の一部に脱着可能に取り付けられたカム部と、
   を備えている請求項７に記載の加工機。