JP5286636B2

JP5286636B2 - 加熱された金属板材の搬送装置および搬送方法

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Publication number: JP5286636B2
Application number: JP2005374813A
Authority: JP
Inventors: 哲男嶋; 裕一石森; 弘福地
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007175722A

Description

本発明は金属板材の搬送技術および加熱技術に関し、特に加熱された金属板材を安定かつ容易に搬送することができる加熱された金属板材の搬送技術およびこれに適した金属板材の加熱技術に関する。さらに、本発明はこのような搬送技術等を応用した熱間プレス成形技術に関する。

金属板材のプレス成形は、生産性が高く、寸法精度に優れ、また、プレス製品間の強度ばらつきが少なく品質が安定していることから、自動車、機械、電気機器、輸送用機器等の製造に広く用いられている最も一般的な加工方法である。
しかし、近年におけるプレス製品、特に自動車部品には軽量化等の観点から高強度化が求められており、これにより成形性の低下、特にスプリングバック等の発生による形状凍結性の低下を招来し、複雑な形状をしたプレス製品を製造することが困難となっている。

このため、金属板材のプレス業界においては、加熱した金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形技術が注目されている。熱間プレス成形は、金属板材を高温に加熱した状態でプレス成形するため、材料強度の低下した金属板材は、金型の成形面に沿って素直に変形し、複雑な形状であっても優れた寸法精度で成形することができる。また、成形後は金型抜熱効果により急冷するためスプリングバッグが発生せず、形状凍結性に優れ、プレス製品の寸法精度を向上させることができる。

熱間プレスを行うに際しては、図１（ａ）に示すように加熱炉等の加熱装置の中に設置された支持部材に被成形材たる金属板材を搭載して高温かつ均一に加熱するのが一般的である。また、このように高温かつ均一に加熱された金属板材を温度低下や温度むらが生じないように金型まで搬送するのが理想とされている。
しかし、図１（ｂ）に示すように、加熱された金属板材は弾性係数および降伏応力、または０．２％耐力等が低下することから加熱前の状態から大きく変形する。したがって、当該金属板材を金型まで搬送しようにも支持部材から搬送装置に金属板材を移送すること自体が困難であり、また、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制することも困難であった。さらには、搬送した金属板材を金型に搭載することや位置決めすることも困難であった。このため、プレス製品間の強度ばらつきが少なく品質が安定しているというプレス成形の特質を十分に発揮することができず、ハンドリング性改善の技術開発がプレス業界における喫緊の課題の一つとなっている。

このため、金型から遠く離れた加熱装置で金属板材を加熱し、これを金型まで搬送するのではなく、プレス装置内において金属板材を加熱する方法が提案されている。例えば、パンチとダイの間にセットした金属板材に複数の電極を取り付け、相対する電極間に電力を供給してジュール熱を発生させ、これにより均一に加熱した金属板材を熱間プレスする方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、金型にセットするたびに金属板材に複数の電極を取り付けなければならず、しかもジュール熱によって加熱するので生産性が著しく低下し、生産性が要求される金属板材のプレス成形に当該方法を適用するには実用上かなりの問題があった。

一方、加熱炉等の加熱装置の中に設置された支持部材に金属板材を搭載して加熱し、これを金型まで搬送する従来技術を踏襲する場合には、支持部材による支持間隔を狭くしたり、支持部材と金属板材との接触面積を増加させて金属板材の変形を抑制し、少なくとも支持部材から搬送装置へ移送する際のハンドリング性を改善する方法も考えられる。しかし、支持部材から搬送装置へ移送する際のハンドリング性のみを改善しても、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制することはできない。すなわち、搬送装置による搬送段階や金型に搭載する段階におけるハンドリング性の改善も必要なところ、これを実現するためには搬送装置の支持点を増加したり、金属板材との接触面積を増加させなければならず、このために搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制することはできなかった。すなわち、ハンドリング性の改善と温度低下や温度むらの抑制とはトレードオフの関係にあり、両者を同時に満たすことはできなかった。

以上は、加熱炉等の加熱装置の中に設置された支持部材に金属板材を搭載して加熱し、これを金型まで搬送する熱間プレス成形技術を例として説明したが、加熱したことによって弾性係数等が低下しているハンドリング性の劣悪な金属板材を安定かつ容易に搬送することができる搬送技術の開発は、金属板材のプレス業界のみならず、熱間圧延などを扱う鉄鋼業者や溶融めっき等を扱う表面処理・表面改質業者など加熱された金属板材を扱う産業界においても強く望まれている。
特開２００２−２４８５２５号公報

本発明の解決すべき課題は、加熱された金属板材を金型を用いて成形する熱間プレス成形技術にも十分応用することのできる金属板材の搬送技術および加熱技術、より具体的には加熱された金属板材を安定かつ容易に搬送することができる金属板材の搬送技術およびこれに適した加熱技術を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
（Ａ）前記したように加熱された金属板材のハンドリング性が低下する最大の要因は、加熱したことによって金属板材の弾性係数および降伏応力または０．２％耐力等が低下し、弾性変形および塑性変形が容易になっていることである。したがって、何らかの方法によって金属板材の剛性を増加させることができれば、金属板材のハンドリング性が改善されること。
（Ｂ）剛性を増加させる方法としては、金属板材にその後の加工の支障とならない所定の形状を付与し、当該形状の付与によって一時的に搬送すべき金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数を増加させる方法が容易かつ低廉であること。

（Ｃ）所定の形状を付与する方法としては、当該所定の形状を金属板材との接触部位に有する支持部材で支持した状態で金属板材を加熱し、当該支持部材の有する形状を金属板材に転写して付与する方法が容易かつ低廉であること。
（Ｄ）支持部材の有する所定の形状としては、支持する金属板材に対し上に凸若しくは下に凸となる凸状曲面、具体的には、円弧面、放物面、円弧面と放物面との組み合わせ面、またはこれらと平面との組み合わせ面のいずれかの凸状曲面が、金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数の増加に効果を発揮すること。また、前記した上に凸となる凸状曲面および下に凸となる凸状曲面の双方を含む波状曲面も、金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数の増加に効果を発揮すること。

（Ｅ）したがって、これらの凸状曲面または波状曲面を金属板材との接触部位に有する支持部材で支持した状態で金属板材を加熱すれば、前記支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面が金属板材に付与され、当該曲面の付与によって金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数が増加し、場合によっては支持部材を取り除いても金属板材は付与された形状を保持して自立することも可能となり、金属板材のハンドリング性が著しく改善されること。

（Ｆ）すなわち、上記方法によって断面２次モーメントおよび断面係数を増加させた金属板材は、付与された曲面を構成する稜線と直交する方向から搬送装置が備えるフォークを挿入して支持搬送することによって、安定かつ容易に金属板材を搬送することができること。また、この場合には、金属板材と搬送装置との接触面積はフォークによる支持面積のみとなり、しかも当該接触部位は金属板材の板端部であるので、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を極めて容易に抑制することができること。

（Ｇ）あるいは、上記方法によって断面２次モーメントおよび断面係数を増加させた金属板材は、付与された曲面に、例えばウォーキングビーム搬送装置やベルト搬送装置等が備える支持部材の凸状曲面または波状曲面を嵌合させて支持搬送することによっても、安定かつ容易に金属板材を搬送することができること。また、この場合には、これらの搬送装置が備える加熱装置により前記支持部材、すなわち金属板材との嵌合部を加熱することにより、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制することができること。

（Ｈ）そして、上記搬送技術は所定の加熱装置で金属板材を高温かつ均一に加熱して、金型まで搬送する熱間プレス成形における搬送技術にも十分応用することができること。これにより、ハンドリング性の向上効果により金型への位置決め精度が大幅に向上するとともに、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制できるので、プレス製品間の強度ばらつきが少なく品質が安定しているプレス製品を安定して製造することができること。

上記の知見に基づき、本発明者は、加熱された金属板材を安定かつ容易に搬送することができる加熱された金属板材の搬送技術およびこれに適した金属板材の加熱技術、ならびに当該搬送技術を応用した熱間プレス成形技術に想到した。その要旨とするところは以下の通りである。

（１）加熱される金属板材を下側から支持する金属板材の支持部材において、
熱間プレス加工の支障とならない金属板材の短辺の０．１〜１００倍の曲率半径を有する曲面形状である凸状曲面又は凹状曲面、若しくはこれらの双方を含む波状曲面を有し、当該曲面形状を加熱状態で転写により付与して前記金属板材の断面２次モーメント及び断面係数を増加させる形状を有することを特徴とする加熱される金属板材の支持部材。
（２）前記支持部材が、ウォーキングビーム搬送装置の固定スキッドビーム及び移動スキッドビームであって、前記移動スキッドビーム面が固定スキッドビーム面より下降している間、複数の当該固定スキッドビームの前記曲面で前記金属板材の両端部及び長手方向中央部を支持することを特徴とする請求項１記載の加熱される金属板材の支持部材。
（３）前記凸状曲面、凹状曲面又は波状曲面が、円弧面、放物面、又は円弧面と放物面との組合せ面、若しくはこれら曲面と平面との組み合わせ面のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱される金属板材の支持部材。

（４）（１）〜（３）のいずれか１項に記載の支持部材を用いて加熱された金属板材を下側から支持する支持部材を備える、加熱された金属板材の搬送装置において、
前記搬送装置の備える支持部材が、凸状曲面又は凹状曲面、若しくはこれらの双方を含む波状曲面を有し、
前記金属板材に付与された曲面を嵌合させて支持搬送することを特徴とする加熱された金属板材の搬送装置。
（５）前記搬送装置の備える支持部材が、アームに設けられたハンド部、加熱された金属板材を交互に載せ替えながらウォーキングビーム搬送する固定スキッドビームと移動スキッドビーム、又は複数の回転自在なローラに当接して回動する無端状ベルトのいずれかであることを特徴とする（４）に記載の加熱された金属板材の搬送装置。

（６）前記搬送装置の備える支持部材の凸状曲面、凹状曲面又は波状曲面が、円弧面、放物面、円弧面と放物面との組み合わせ面、又はこれらと平面との組み合わせ面のいずれかであることを特徴とする（４）又は（５）に記載の加熱された金属板材の搬送装置。
（７）前記搬送装置の備える支持部材を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする（４）〜（６）のいずれか１項に記載の加熱された金属板材の搬送装置。

（８）支持部材に金属板材を搭載して金属板材を加熱する方法において、
（１）〜（３）のいずれか１項に記載の支持部材で支持した状態で金属板材を加熱して、前記支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を金属板材に付与し、当該曲面の付与により金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数を増加させることを特徴とする金属板材の加熱方法。

（９）支持部材に金属板材を搭載して金属板材を加熱する方法において、
（１）〜（３）のいずれか１項に記載の支持部材で支持した状態で金属板材を加熱して、前記支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を金属板材に付与し、当該曲面の付与により金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数を増加させることを特徴とする金属板材の加熱方法。
（１０）付与された曲面を構成する稜線と直交する方向から搬送装置が備えるフォークを挿入して金属板材を支持搬送することを特徴とする（９）に記載の加熱された金属板材の搬送方法。
（１１）付与された曲面に（４）〜（７）のいずれか１項に記載の搬送装置が備える支持部材の凸状曲面、凹状曲面、又は波状曲面を嵌合させて金属板材を支持搬送することを特徴とする（８）に記載の加熱された金属板材の搬送方法。
（１２）被成形材たる金属板材を加熱し、加熱された金属板材を金型まで搬送し、搬送された金属板材をプレス成形する熱間プレス成形方法において、
（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の搬送方法によって搬送された金属板材をプレス成形することを特徴とする熱間プレス成形方法。

（１）本発明に係る搬送方法によれば、加熱された金属板材を安定かつ容易に搬送することができる。具体的には、加熱された金属板材は弾性係数および降伏応力、または０．２％耐力等が低下しているので変形し易く、これを搬送することが非常に困難であるところ、本発明に係る搬送方法は、金属板材との接触部位に所定の曲面を有する支持部材で支持した状態で金属板材を加熱し、前記支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を容易かつ低廉に金属板材に付与し、当該曲面の付与によって金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数を増加させるので、場合によっては支持部材を取り除いても金属板材は付与された形状を一時的に保持して自立することが可能となり、これにより金属板材のハンドリング性が著しく改善し、加熱された金属板材を安定かつ容易に搬送することができる。

（２）また、付与された形状が少なくとも一時的に保持される場合、前記付与された曲面を構成する稜線と直交する方向から搬送装置が備えるフォークを挿入して支持搬送する本発明に係る搬送方法によれば、金属板材と搬送装置との接触面積はフォークによる支持面積のみとなり、しかも当該接触部位は金属板材の板端部であるので、従来技術では困難であった搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を極めて容易に抑制することができる。

（３）同様に、付与された曲面に、搬送装置が備えるアームの先端に設けられた支持部材であるハンド部の凸状曲面または波状曲面を嵌合させて支持搬送する本発明に係る搬送方法、および、加熱された金属板材を交互に載せ替えながらウォーキングビーム搬送する支持部材である固定スキッドビームと移動スキッドビームが有する凸状曲面または波状曲面を嵌合させて支持搬送する本発明に係る搬送方法、さらには、複数の回転自在なローラに当接して回動する支持部材である無端状ベルトが有する凸状曲面または波状曲面を嵌合させて支持搬送する本発明に係る搬送方法によれば、搬送装置が備える加熱装置によって前記支持部材、すなわち金属板材との嵌合部を加熱することにより、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制することができる。

（４）また、金属板材との接触部位に所定の曲面を有する支持部材で支持した状態で金属板材を加熱する本発明に係る金属板材の加熱方法によれば、前記支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を容易かつ低廉に金属板材に付与することができ、これにより金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数が増加して、加熱された金属板材を安定かつ容易に搬送することができる。

（５）さらには、上記搬送技術を応用した本発明に係る熱間プレス成形方法によれば、ハンドリング性の向上効果により金型への位置決め精度が大幅に向上するとともに、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制できるので、プレス成形の本来的特質であるプレス製品間の強度ばらつきが少なく品質が安定しているプレス製品を安定して製造することができる。

以下、図２〜図７を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明に係る金属板材の加熱方法、搬送方法およびこれを応用した熱間プレス成形方法で用いる金属板材１としては、Ａｌめっき鋼板、Ｚｎめっき鋼板、高強度鋼板、普通鋼等のいずれの鋼板にも適用することができる。また、鋼板のみならず、Ａｌ板や銅板等の非鉄金属にも適用することができる。なお、当該搬送方法を鋼板の熱間プレス成形における搬送方法に応用する場合には、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板であれば、金型との接触抜熱による焼入れによりプレス製品の高強度化を図ることができるので、マルテンサイト変態またはベイナイト変態をする鋼板が望ましい。このとき、金型との接触抜熱時に必ずしも変態する必要はなく、成形後に変態してもかまわない。

支持部材３に搭載した金属板材１を加熱する手段としては特に限定されるものではなく、電気炉、ガス炉での加熱や火炎加熱、通電加熱、高周波加熱、誘導加熱等のいずれの方法でもよい。

加熱手段を用いて金属板材１を加熱する際には、図２（ａ）〜（ｃ）に示す支持部材３を用いることが望ましい。当該支持部材３は、加熱される金属板材１を下側から支持する支持部材であって、金属板材１との接触部位が、支持する金属板材１に対し上に凸若しくは下に凸となる凸状曲面またはこれらの双方を含む波状曲面を有している。図２（ａ）が上に凸となる凸状曲面、図２（ｂ）が下に凸となる凸状曲面、図２（ｃ）がこれらの双方を含む波状曲面を有する支持部材３を示した模式図である。当該凸状曲面または波状曲面により、支持部材３に搭載して金属板材１を加熱した場合、当該支持部材３の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を容易かつ低廉に金属板材１に付与することができ、当該曲面の付与によって金属板材１の断面２次モーメントおよび断面係数を容易かつ低廉に増加させることができ、これにより金属板材１のハンドリング性が著しく改善される。なお、前記したように図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る金属板材の支持部材の一例を示す模式図であるが、当該支持部材３は、後述する加熱された金属板材１を下側から支持する支持部材であるハンド部６を備える本発明に係る搬送装置のハンド部６としても用いることができる。

凸状曲面またはこれを含む波状曲面の形状としては、金属板材１の断面２次モーメントおよび断面係数の増加に効果を発揮する円弧面、放物面、円弧面と放物面との組み合わせ面、またはこれらと平面との組み合わせ面のいずれかであることが望ましい。なお、平面形状であっても断面２次モーメントおよび断面係数の増加に効果を発揮するが、金属板材の性状、特に熱間プレスの場合にはプレス成形性に影響を与えるので、板の短辺の０．１〜１００倍、さらに好ましくは０．５〜５０倍の曲率半径を有する円弧面等の曲面形状が望ましい。換言すると、支持部材３の有する曲面形状がこれらの曲率半径を有する曲面形状ならば、被成形材たる金属板材１に対しその後の加工の支障とならない曲面形状を付与することができる。

図２（ｂ）、（ｃ）に示す下に凸となる凸状曲面またはこれを含む波状曲面であれば、加熱すべき金属板材１を安定して支持部材３に搭載することができ、また、加熱中に支持部材３から金属板材１が脱落するおそれも少ない。
ただし、金属板材１のハンドリング性の観点および熱間プレス成形等に応用する場合には、図２（ａ）に示すような金属板材１に対して上に凸となる凸状曲面を用いるのが最も望ましい。このような支持部材３で金属板材１を加熱し、当該支持部材３の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を金属板材１に付与した場合、支持部材３を取り除いても金属板材１は断面２次モーメントおよび断面係数の増加により、付与された形状を保持して自立することが可能となる場合がある。このとき、図３に示すように付与された曲面を構成する稜線と直交する方向から搬送装置が備えるフォーク５を挿入することにより、容易に金属板材１を支持搬送することができる。さらに、この場合には金属板材１と搬送装置との接触面積はフォーク５による支持面積のみとなり、しかも当該接触部位は金属板材１の板端部であるので、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を極めて容易に抑制することができる。

支持部材３の材質としては特に限定されるものではなく、耐熱鋼、ステンレス鋼、セラミック等を用いることができる。
なお、支持部材３は、金属板材１を下側から支持する支持部材であれば、加熱炉等の加熱装置の中に設置されてそれ自体は移動しないものと、それ自体が移動するものの両者を含む。後者の例としては、フォークリフトのハンド部や加熱炉等の加熱装置の中に設置されるウォーキングビーム搬送装置のビーム等が該当する。

曲面付与により断面２次モーメントおよび断面係数を増加させた金属板材１は、図３に示すように付与された曲面を構成する稜線と直交する方向から搬送装置が備えるフォーク５を挿入して支持搬送することが望ましい。前記したように曲面付与によって断面２次モーメントおよび断面係数を増加させた金属板材１は、支持部材３を取り除いても付与された形状を保持して自立することが可能となる場合があり、この場合には板端部の下側にフォーク５を挿入して支持することにより安定かつ容易に金属板材１を支持搬送することができる。また、金属板材１と搬送装置との接触面積はフォーク５による支持面積のみとなり、しかも当該接触部位は金属板材１の板端部であるので、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を極めて容易に抑制することができる。
なお、曲面付与のために加熱の際に支持部材３に添う形に上から何らかの治具で挟んで軽くプレス成形するようにしてもよい。また、フォーク５の断面形状としては、金属板材１との接触部位が平坦な角形に限定されるものではなく、丸形であっても構わない。

図４は、支持する金属板材１に対し上に凸となる凸状曲面７を有するハンド部６を備える加熱された金属板材の搬送装置を示す模式図であり、曲面付与により断面２次モーメントおよび断面係数を増加させた金属板材１は、付与された曲面に搬送装置が備えるアーム４の先端に設けられたハンド部６の凸状曲面７を嵌合させて支持搬送することによっても安定かつ容易に金属板材１を搬送することができる。この方法は、支持部材を取り除いたときに自立するには至らない断面２次モーメントおよび断面係数を与えた金属板材１の搬送に用いることができる。なお、搬送装置が備えるアーム４に設けられた支持部材であるハンド部６の曲面形状としては、前記した支持する金属板材１に対し上に凸となる凸状曲面に限定されるものではなく、図７に示すように支持する金属板材に対し下に凸となる凸状曲面やこれらの双方を含む波状曲面を用いることができる。
また、ハンド部６の凸状曲面７または波状曲面に電熱ヒータ、ガスバーナ、誘導コイル等の加熱手段を搭載して嵌合部を加熱することにより、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制することができる。なお、ハンド部６の材質としては特に限定されるものではなく、耐熱鋼、ステンレス鋼、セラミック等を用いることができる。

図５は、加熱された金属板材１を固定スキッドビームと移動スキッドビームに交互に載せ替えながらウォーキングビーム搬送するウォーキングビーム搬送装置８を示す模式図であり、金属板材１を下側から支持する支持部材である固定スキッドビームと移動スキッドビームは、支持する金属板材１に対し上に凸となる凸状曲面７を備えている。したがって、曲面付与により断面２次モーメントおよび断面係数を増加させた金属板材１は、付与された曲面に加熱された金属板材の搬送装置であるウォーキングビーム搬送装置８が備える凸状曲面７を嵌合させてウォーキングビーム搬送することによっても、安定かつ容易に金属板材１を搬送することができる。なお、支持部材である固定スキッドビームと移動スキッドビームが備える曲面形状としては、前記した支持する金属板材１に対し上に凸となる凸状曲面に限定されるものではなく、図示しないが支持する金属板材に対し下に凸となる凸状曲面やこれらの双方を含む波状曲面を用いることができる。また、固定スキッドビームと移動スキッドビームの材質としては特に限定されるものではなく、耐熱鋼、ステンレス鋼、セラミック等を用いることができる。

また、図６は、加熱された金属板材１をベルト搬送するベルト搬送装置９を示す模式図であり、当該ベルト搬送装置９は、金属板材１を搭載して回動する無端状ベルトと、当該無端状ベルトに当接してこれを張架する複数の回転自在なローラを備えるとともに、加熱された金属板材を下側から支持する支持部材である無端状ベルトは、支持する金属板材１に対し上に凸となる凸状曲面７を備えている。したがって、曲面付与により断面２次モーメントおよび断面係数を増加させた金属板材１は、付与された曲面に加熱された金属板材の搬送装置であるベルト搬送装置９が備える凸状曲面７を嵌合させてベルト搬送することによっても、安定かつ容易に金属板材１を搬送することができる。なお、支持部材である無端状ベルトが備える曲面形状としては、前記した支持する金属板材１に対し上に凸となる凸状曲面に限定されるものではなく、図示しないが支持する金属板材に対し下に凸となる凸状曲面やこれらの双方を含む波状曲面を用いることができる。また、加熱された金属板材の搬送装置であるウォーキングビーム搬送装置８またはベルト搬送装置９が備える凸状曲面７または波状曲面に電熱ヒータ、ガスバーナ、誘導コイル等の加熱手段を搭載して嵌合部を加熱することにより、ウォーキングビーム搬送装置８またはベルト搬送装置９との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制することができる。

前記した加熱された金属板材１を下側から支持する支持部材であるハンド部６を備える搬送装置、加熱された金属板材１を支持部材である固定スキッドビームと移動スキッドビームに交互に載せ替えながらウォーキングビーム搬送するウォーキングビーム搬送装置８、および加熱された金属板材１を搭載して回動する支持部材である無端状ベルトと当該無端状ベルトに当接してこれを張架する複数の回転自在なローラを備えるベルト搬送装置９が備える凸状曲面７または波状曲面としては、加熱される金属板材の支持部材３と同様に、金属板材１の断面２次モーメントおよび断面係数の増加に効果を発揮する円弧面、放物面、円弧面と放物面との組み合わせ面、またはこれらと平面との組み合わせ面のいずれかであることが望ましい。同様に、板の短辺の０．１〜１００倍、さらに好ましくは０．５〜５０倍の曲率半径を有する円弧面等の曲面形状が望ましい。これらの搬送装置が備える凸状曲面７または波状曲面がこれらの曲率半径を有する曲面形状ならば、被成形材たる金属板材１をその後の加工の支障とならない曲面形状を保持した状態のまま安定して搬送することができる。

支持部材３からウォーキングビーム搬送装置８またはベルト搬送装置９へ金属板材１を移送する際、およびウォーキングビーム搬送装置８またはベルト搬送装置９から金型へ金属板材１を移送する際には、フォーク５を備える搬送装置や凸状曲面７または波状曲面を有するハンド部６を備える搬送装置を用いることが望ましい。これにより、安定かつ容易に金属板材１を移送することができる。

したがって、被成形材たる金属板材１を加熱し、加熱された金属板材１を金型まで搬送し、搬送された金属板材１をプレス成形する熱間プレス成形方法に上記搬送技術を応用した場合には、ハンドリング性の向上効果により金型への位置決め精度が大幅に向上するとともに、搬送装置との接触抜熱による温度低下や温度むらの発生を抑制できるので、プレス成形の本来的特質であるプレス製品間の強度ばらつきが少なく品質が安定しているプレス製品を安定して製造することができる。

また、前記したように加熱したことによって剛性が低下しているハンドリング性の劣悪な金属板材１を安定かつ容易に搬送することができる搬送技術の開発は、金属板材のプレス業界のみならず、金属板材を扱う産業界においても強く望まれているところ、上記搬送技術を熱間圧延工程や溶融めっき工程等に応用することで同様な効果を得ることができる。さらに、鋼板の両端支持や片もち支持のいずれの支持形態であっても同様な効果が得られる。すなわち、本発明に係る搬送方法は、熱間プレスのみならず加熱された金属板材を搬送する必要のある技術分野すべてに適用することが可能であり、産業界に与える影響は極めて甚大である。

次に本発明の実施例について説明するが、この条件は本発明の実施可能性および顕著な効果を立証するために採用した一条件であり、本発明はこの一条件に限定されるものではない。
表１は、板厚１．２ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの冷延鋼板を大気炉内に設置した所定の支持部材に搭載して１０分間加熱し、９００℃とした加熱鋼板を、フォークリフトを用いて長手方向センター位置で支持したときの加熱鋼板の垂れ下がり量（支持点からの鉛直方向垂れ下がり量の最大値）を示す。なお、フォークの支持ピッチは５００ｍｍである。

まず、冷延鋼板との接触部位に曲面を有さない支持部材に搭載して９００℃に加熱した比較例１については、フォーク支持点からの垂れ下がり量が最大３０ｍｍにも達した。また、加熱中に支持部材と支持部材の間に加熱鋼板が垂下し、フォークの挿入が阻害される現象が生じた。

一方、支持する加熱鋼板に対し上に凸となる凸状曲面を有する支持部材を用いた本発明例１、反対に下に凸となる凸状曲面を有する支持部材を用いた本発明例２、ならびにこれら曲面の双方を有する波状曲面を有する支持部材を用いた本発明例３においては、加熱鋼板の垂れ下がり量はそれぞれ２ｍｍ、３ｍｍおよび３ｍｍであった。また、比較例１と異なり、加熱中に支持部材と支持部材の間に加熱鋼板が垂下することもなく、加熱鋼板の下側に安定してフォークを挿入することができた。したがって、比較例１と異なり、支持点以外の部位においてはフォークによる接触抜熱が生じることがなく、加熱鋼板に温度むらが生じなかった。なお、本発明例１および２で用いた支持部材の曲率半径は５００ｍｍである。

以上の結果から、本発明によれば、支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を容易かつ低廉に金属板材に付与することができ、さらには当該曲面の付与によって金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数を増加できることを確認することができた。すなわち、本発明によれば金属板材のハンドリング性が著しく改善し、加熱された金属板材を安定かつ容易に搬送できることを確認することができた。

加熱によって変形する金属板材を示す模式図であり、（ａ）は加熱前、（ｂ）は加熱後の金属板材を示す模式図である。本発明に係る金属板材の支持部材の一例を示す模式図であり、（ａ）は上に凸となる凸状曲面、（ｂ）は下に凸となる凸状曲面、（ｃ）はこれらの双方を含む波状曲面を有する支持部材を示した模式図である。本発明に係る搬送方法の一態様を示す模式図である。本発明に係る搬送方法の一態様を示す模式図である。本発明に係る搬送方法の一態様を示す模式図である。本発明に係る搬送方法の一態様を示す模式図である。本発明に係る搬送方法の一態様を示す模式図である。

符号の説明

１金属板材３支持部材
４アーム５フォーク
６ハンド部７凸状曲面
８ウォーキングビーム搬送装置９ベルト搬送装置

Claims

加熱される金属板材を下側から支持する金属板材の支持部材において、
熱間プレス加工の支障とならない金属板材の短辺の０．１〜１００倍の曲率半径を有する曲面形状である凸状曲面又は凹状曲面、若しくはこれらの双方を含む波状曲面を有し、当該曲面形状を加熱状態で転写により付与して前記金属板材の断面２次モーメント及び断面係数を増加させる形状を有することを特徴とする加熱される金属板材の支持部材。
前記支持部材が、ウォーキングビーム搬送装置の固定スキッドビーム及び移動スキッドビームであって、前記移動スキッドビーム面が固定スキッドビーム面より下降している間、複数の当該固定スキッドビームの前記曲面で前記金属板材の両端部及び長手方向中央部を支持することを特徴とする請求項１記載の加熱される金属板材の支持部材。
前記凸状曲面、凹状曲面又は波状曲面が、円弧面、放物面、又は円弧面と放物面との組合せ面、若しくはこれら曲面と平面との組み合わせ面のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱される金属板材の支持部材。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の支持部材を用いて加熱された金属板材を下側から支持する支持部材を備える、加熱された金属板材の搬送装置において、
前記搬送装置の備える支持部材が、凸状曲面又は凹状曲面、若しくはこれらの双方を含む波状曲面を有し、
前記金属板材に付与された曲面を嵌合させて支持搬送することを特徴とする加熱された金属板材の搬送装置。
前記搬送装置の備える支持部材が、アームに設けられたハンド部、加熱された金属板材を交互に載せ替えながらウォーキングビーム搬送する固定スキッドビームと移動スキッドビーム、又は複数の回転自在なローラに当接して回動する無端状ベルトのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の加熱された金属板材の搬送装置。
前記搬送装置の備える支持部材の凸状曲面、凹状曲面又は波状曲面が、円弧面、放物面、円弧面と放物面との組み合わせ面、又はこれらと平面との組み合わせ面のいずれかであることを特徴とする請求項４又は５に記載の加熱された金属板材の搬送装置。
前記搬送装置の備える支持部材を加熱する加熱装置を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の加熱された金属板材の搬送装置。
支持部材に金属板材を搭載して金属板材を加熱する方法において、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の支持部材で支持した状態で金属板材を加熱して、前記支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を金属板材に付与し、当該曲面の付与により金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数を増加させることを特徴とする金属板材の加熱方法。
支持部材に金属板材を搭載して金属板材を加熱する方法において、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の支持部材で支持した状態で金属板材を加熱して、前記支持部材の曲面によって定まる所定の曲率の曲面を金属板材に付与し、当該曲面の付与により金属板材の断面２次モーメントおよび断面係数を増加させることを特徴とする金属板材の加熱方法。
付与された曲面を構成する稜線と直交する方向から搬送装置が備えるフォークを挿入して金属板材を支持搬送することを特徴とする請求項９に記載の加熱された金属板材の搬送方法。
付与された曲面に請求項４〜７のいずれか１項に記載の搬送装置が備える支持部材の凸状曲面、凹状曲面、又は波状曲面を嵌合させて金属板材を支持搬送することを特徴とする請求項８に記載の加熱された金属板材の搬送方法。
被成形材たる金属板材を加熱し、加熱された金属板材を金型まで搬送し、搬送された金属板材をプレス成形する熱間プレス成形方法において、
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の搬送方法によって搬送された金属板材をプレス成形することを特徴とする熱間プレス成形方法。