JP5679057B2 - ホットプレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス装置に関する。

従来、オーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱された鋼板等のワークに対して、上型及び下型（金型）によってプレス加工を行うと同時に、金型とワークとの接触による冷却を利用した焼入れ処理を施すホットプレス装置が広く知られている。

ホットプレス装置においては、冷却水が流動する水路を金型の内部に形成することで金型を冷却し、焼入れの際にワークを良好に冷却させる技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、プレス加工によるワークの板厚の増減、金型の作製時における成形面の精度誤差、及びプレス加工時における金型の撓み等の影響により、焼入れの際にワークと金型との間にクリアランスが生じる。これに伴い、焼入れの際にワークの表面と金型の成形面との接触面積が減少し、ワークの一部分において充分な冷却速度を担保できず、ワークの硬度が部分的に所望の値よりも小さくなるという問題が生じる。

特開２００５−７４４２号公報

本発明は、ワークを充分な冷却速度で焼入れ可能なホットプレス装置を提供することを課題とする。

本発明のホットプレス装置は、互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、前記下型における、前記上型の加工点に対向する部分、及び／又は前記上型における、前記下型の加工点に対向する部分には、成形面から内部に向けて窪むように空隙部が形成され、前記空隙部が形成された前記下型及び／又は前記上型と前記ワークとの間に、前記ワークを冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段を具備する。

本発明のホットプレス装置において、前記空隙部が形成された、前記下型及び／又は前記上型の内部には、前記冷却水が前記ワークに接触することによって発生する水蒸気が流動する排出路が形成され、前記排出路は、前記下型及び／又は前記上型における成形面以外の面から前記下型及び／又は前記上型と前記ワークとの間の空間にかけて形成されることが好ましい。

本発明のホットプレス装置において、前記排出路は、前記下型及び／又は前記上型における成形面以外の面から前記空隙部にかけて形成されることが好ましい。

本発明のホットプレス装置において、前記排出路には、当該排出路を流動する前記水蒸気を吸引する吸引装置が接続されることが好ましい。

本発明のホットプレス装置において、前記空隙部には、当該空隙部に冷媒を供給する冷媒供給手段が設けられることが好ましい。

本発明によれば、ワークを充分な冷却速度で焼入れすることができ、ワークの硬度が部分的に所望の値よりも小さくなることを防止できる。

本発明の第一実施形態に係るホットプレス装置を示す図。 本発明の第一実施形態に係るホットプレス装置の下型を示す斜視図。 上型が下死点に到達する前のホットプレス装置を示す図。 上型が下死点に到達した状態のホットプレス装置を示す図。 本発明の第二実施形態に係るホットプレス装置を示す図。 本発明の第二実施形態に係るホットプレス装置の下型を示す斜視図。

［第一実施形態］
以下では、図１及び図２を参照して、本発明に係るホットプレス装置の第一実施形態であるホットプレス装置１の構成について説明する。
ホットプレス装置１は、ワークＷに対してホットプレス成形を施す装置である。
ワークＷは、ホットプレス装置１の加工対象となる鋼板であり、通電加熱等によりオーステナイト組織が現れる温度以上まで加熱されている。
なお、説明の便宜上、図１における上下方向をホットプレス装置１の上下方向と規定し、図１における左右方向をホットプレス装置１の左右方向と規定する。更に、図１における紙面手前側をホットプレス装置１の前方、同じく紙面奥側をホットプレス装置１の後方と規定する。

図１に示すように、ホットプレス装置１は、互いの成形面が対向するように設けられた下型１０及び上型２０、下型１０に接続された下型用給水装置３０及び下型用吸引装置４０、並びに上型２０に接続された上型用給水装置５０及び上型用吸引装置６０を具備する。

下型１０及び上型２０は、それらの成形面が互いに対向するように配置され、上型２０を油圧シリンダ等によって下型１０に接近させるように下死点まで下降させることで、加熱された板状のワークＷを下型１０及び上型２０の成形面間に挟み込んでプレス加工を行い、ワークＷを所謂、ハット型形状に成形すると同時に、ワークＷの表面に下型１０の成形面及び上型２０の成形面を接触させた状態で保持することで、ワークＷの冷却を行い、製品としてのワークＷを作製する。

まず、下型１０及び上型２０それぞれのおおよその形状について説明する。

下型１０は、上型２０に対応する金型である。
下型１０の成形面（上面）には、上方に突出する凸部１１が形成されている。
凸部１１は、下型１０の成形面が上方に突出するように形成された部位であり、下型１０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。

下型１０においては、凸部１１の突出端部（最上部）にて左右方向に沿って延在する頂面１０ａと、凸部１１の左右方向における側面である側面１０ｂ・１０ｂと、凸部１１が形成されていない部分の成形面である基端面１０ｃ・１０ｃとが所謂、ハット型形状の成形面として形成されている。

下型１０における頂面１０ａと左側の側面１０ｂとが結合する部分は、丸みを帯びた凸状Ｒ部１２として形成され、下型１０における頂面１０ａと右側の側面１０ｂとが結合する部分は、丸みを帯びた凸状Ｒ部１３として形成されている。
凸状Ｒ部１２及び凸状Ｒ部１３は、下型１０及び上型２０によるワークＷのプレス加工が行われる際の加工点となる部位である（図３参照）。
ここで、金型（下型１０及び上型２０）の「加工点」とは、当該金型の成形面における角部分であって、当該金型によるワークＷのプレス加工が行われる際に、ワークＷを湾曲させるための部分を意味する。

上型２０は、下型１０に対応する金型である。
上型２０の成形面（下面）には、凹部２１が凸部１１の形状に合わせて上方に窪むように形成されている。
凹部２１は、上型２０の成形面が上方に窪むように形成された部位であり、上型２０の成形面の左右方向における中途部（略中央部）において、前後方向に沿って連続的に形成されている。

上型２０においては、凹部２１の最深部（最上部）にて左右方向に沿って延在する底面２０ａと、凹部２１の左右方向における側面である側面２０ｂ・２０ｂと、凹部２１が形成されていない部分の成形面である基端面２０ｃ・２０ｃとが所謂、ハット型形状の成形面として形成されている。

上型２０における左側の側面２０ｂと左側の基端面２０ｃとが結合する部分は、丸みを帯びた凸状Ｒ部２２として形成され、上型２０における右側の側面２０ｂと右側の基端面２０ｃとが結合する部分は、丸みを帯びた凸状Ｒ部２３として形成されている。
凸状Ｒ部２２及び凸状Ｒ部２３は、下型１０及び上型２０によるワークＷのプレス加工が行われる際の加工点となる部位である（図３参照）。

次に、下型１０及び上型２０の構造について詳細に説明する。

下型１０の成形面には、空隙部１４・１５が下型１０の内部に向けて窪むように形成されている。

空隙部１４は、左側の側面１０ｂと、左側の基端面１０ｃとの境界において、下型１０の成形面（厳密には、左側の側面１０ｂ及び左側の基端面１０ｃ）から内部に向けて窪むように、当該成形面の前後方向における全域に亘って連続的に形成された空間である。つまり、空隙部１４は、下型１０における、上型２０の凸状Ｒ部２２に対向する部分に設けられている。
空隙部１５は、右側の側面１０ｂと、右側の基端面１０ｃとの境界において、下型１０の成形面（厳密には、右側の側面１０ｂ及び右側の基端面１０ｃ）から内部に向けて窪むように、当該成形面の前後方向における全域に亘って連続的に形成された空間である。つまり、空隙部１５は、下型１０における、上型２０の凸状Ｒ部２３に対向する部分に設けられている。

また、下型１０の成形面には、溝１６が形成されている。

図１及び図２に示すように、溝１６は、頂面１０ａ、側面１０ｂ・１０ｂ、及び基端面１０ｃ・１０ｃそれぞれの全域に所定の深さ（上下寸法）で形成された微細な溝である。溝１６は、互いに所定の間隔を空けて平行に配置された、第一の方向に延出する複数の溝と、互いに所定の間隔を空けて平行に配置された、当該第一の方向とは異なる第二の方向に延出する複数の溝とが交差した網目状に形成されている。

図１に示すように、下型１０の内部には、給水路１７、及び排出路１８・１９が形成されている。

給水路１７は、加熱されたワークＷを冷却するための冷却水が流動する通路である。給水路１７は、下型１０の下面から側面１０ｂ・１０ｂにかけて、下型１０の内部を貫通するように形成されている。給水路１７は、側面１０ｂ・１０ｂに前後方向に沿って複数の開口が形成されるように、下型１０の内部にて複数に分岐している（図２参照）。なお、側面１０ｂ・１０ｂに形成される給水路１７の開口は、ワークＷのプレス加工に悪影響が生じない程度（ワークＷのプレス加工が従来と同様に行える程度）の内径に設定されている。

排出路１８・１９は、ワークＷの焼入れ時に、冷却水が蒸発することによって発生する水蒸気を下型１０の外部へ排出するための通路であり、下型１０の成形面以外の面から下型１０とワークＷとの間の空間にかけて形成されている。詳細には、排出路１８・１９は、それぞれ下型１０の下面から空隙部１４・１５にかけて、下型１０の内部を上下方向に沿って貫通するように形成されている。排出路１８・１９は、それぞれ空隙部１４・１５に前後方向に沿って複数の開口が形成されるように、下型１０の内部にて複数に分岐している（図２参照）。

上型２０の成形面には、空隙部２４・２５が上型２０の内部に向けて窪むように形成されている。

空隙部２４は、底面２０ａと、左側の側面２０ｂとの境界において、上型２０の成形面（厳密には、底面２０ａ及び左側の側面２０ｂ）から内部に向けて窪むように、当該成形面の前後方向における全域に亘って連続的に形成された空間である。つまり、空隙部２４は、上型２０における、下型１０の凸状Ｒ部１２に対向する部分に設けられている。
空隙部２５は、底面２０ａと、右側の側面２０ｂとの境界において、上型２０の成形面（厳密には、底面２０ａ及び右側の側面２０ｂ）から内部に向けて窪むように、当該成形面の前後方向における全域に亘って連続的に形成された空間である。つまり、空隙部２５は、上型２０における、下型１０の凸状Ｒ部１３に対向する部分に設けられている。

また、上型２０の成形面には、溝２６が形成されている。

溝２６は、下型１０の溝１６と略同様に構成された溝であり、底面２０ａ、側面２０ｂ・２０ｂ、及び基端面２０ｃ・２０ｃそれぞれの全域に所定の深さ（上下寸法）で網目状に形成されている。

上型２０の内部には、給水路２７、及び排出路２８・２９が形成されている。

給水路２７は、加熱されたワークＷを冷却するための冷却水が流動する通路である。給水路２７は、上型２０の上面から底面２０ａにかけて、上型２０の内部を上下方向に沿って貫通するように形成されている。なお、図示していないが、給水路２７は、底面２０ａに前後方向に沿って複数の開口が形成されるように、上型２０の内部にて複数に分岐している。なお、底面２０ａに形成される給水路２７の開口は、ワークＷのプレス加工に悪影響が生じない程度（ワークＷのプレス加工が従来と同様に行える程度）の内径に設定されている。

排出路２８・２９は、ワークＷの焼入れ時に、冷却水が蒸発することによって発生する水蒸気を上型２０の外部へ排出するための通路であり、上型２０の成形面以外の面から上型２０とワークＷとの間の空間にかけて形成されている。
排出路２８は、上型２０の左面から空隙部２４にかけて、上型２０の内部を左右方向に沿って貫通するように形成されている。
排出路２９は、上型２０の右面から空隙部２５にかけて、上型２０の内部を左右方向に沿って貫通するように形成されている。
なお、図示していないが、排出路２８・２９は、それぞれ空隙部２４・２５に前後方向に沿って複数の開口が形成されるように、上型２０の内部にて複数に分岐している。

ここでは、下型１０に接続された下型用給水装置３０及び下型用吸引装置４０、並びに上型２０に接続された上型用給水装置５０及び上型用吸引装置６０について詳細に説明する。

下型用給水装置３０は、冷却水を下型１０とワークＷとの間に供給する、ポンプ等の装置である。下型用給水装置３０は、給水路１７を通して、冷却水を所定の圧力（例えば、１０気圧）で下型１０とワークＷとの間に圧送する。詳細には、下型用給水装置３０は、所定の容器に貯留された冷却水を下型１０に形成された給水路１７に下型１０の下面の開口から流入させ、側面１０ｂ・１０ｂの開口から流出させる。
このように、下型用給水装置３０は、給水路１７と共に、冷却水を下型１０とワークＷとの間に供給する冷却水供給手段として機能する。

下型用吸引装置４０は、ワークＷの焼入れ時に冷却水が蒸発することによって発生する水蒸気を吸引する、ポンプ等の装置であり、下型１０の下面に開口する排出路１８・１９に接続されている。下型用吸引装置４０は、排出路１８・１９を通して、冷却水が高温のワークＷの下面に接触することによって発生する水蒸気を吸引することにより、当該水蒸気を下型１０の外部に排出する。

上型用給水装置５０は、冷却水を上型２０とワークＷとの間に供給する、ポンプ等の装置である。上型用給水装置５０は、給水路２７を通して、冷却水を所定の圧力（例えば、１０気圧）で上型２０とワークＷとの間に圧送する。詳細には、上型用給水装置５０は、所定の容器に貯留された冷却水を上型２０に形成された給水路２７に上型２０の上面の開口から流入させ、底面２０ａの開口から流出させる。
このように、上型用給水装置５０は、給水路２７と共に、冷却水を上型２０とワークＷとの間に供給する冷却水供給手段として機能する。

上型用吸引装置６０は、ワークＷの焼入れ時に冷却水が蒸発することによって発生する水蒸気を吸引する、ポンプ等の装置であり、上型２０の左面に開口する排出路２８、及び上型２０の右面に開口する排出路２９に接続されている。上型用吸引装置６０は、排出路２８・２９を通して、冷却水が高温のワークＷの上面に接触することによって発生する水蒸気を吸引することにより、当該水蒸気を上型２０の外部に排出する。

以下では、図３及び図４を参照して、ホットプレス装置１がワークＷに対してホットプレス成形を施す際の動作について詳細に説明する。

図３に示すように、ワークＷのプレス加工が行われる際、上型２０が下型１０に対して接近し、下死点近傍に到達した段階で、下型用給水装置３０により所定量の冷却水を給水路１７を通して下型１０とワークＷとの間に供給すると共に、上型用給水装置５０により所定量の冷却水を給水路２７を通して上型２０とワークＷとの間に供給する。
なお、図３における黒塗り矢印は、冷却水の流動方向を示している。

図４に示すように、上型２０が下死点に到達すると、ワークＷのプレス加工が完了し、ワークＷが所謂、ハット型形状に成形される。そして、下型１０の成形面とワークＷの下面とが接触し、上型２０の成形面とワークＷの上面とが接触した状態で、下型１０及び上型２０を所定の時間、保持することで、高温のワークＷが下型１０及び上型２０により冷却される。
更に、下型１０とワークＷとの間に供給された冷却水が溝１６を通して、下型１０の成形面全域に行き渡ると共に、上型２０とワークＷとの間に供給された冷却水が溝２６を通して、上型２０の成形面全域に行き渡ることとなる。こうして、ワークＷの表面に下型１０の成形面と上型２０の成形面とが接触するだけでなく、ワークＷの全表面に冷却水が接触することで、ワークＷが良好に冷却される。

このように、下型１０の成形面、及び上型２０の成形面には、それぞれ溝１６及び溝２６が形成されているため、溝１６及び溝２６を通して、冷却水を良好に下型１０の成形面全域、及び上型２０の成形面全域に行き渡らせることができる。
なお、本実施形態においては、溝１６及び溝２６を網目状に形成したが、冷却水を良好に下型１０の成形面全域、及び上型２０の成形面全域に行き渡らせることができれば、その形状は問わない。例えば、左右方向に沿って延出する複数の溝を前後方向に互いに所定間隔を空けて形成することも可能である。

上記のようなワークＷの焼入れの際には、高温のワークＷの表面に冷却水が接触することで、冷却水が蒸発し、水蒸気が発生する。
冷却水が気化すると、その体積が大幅に増加するため、下型１０の成形面とワークＷの下面との間に発生した水蒸気、及び上型２０の成形面とワークＷの上面との間に発生した水蒸気は、それぞれ下型１０の成形面に形成された空隙部１４・１５、及び上型２０の成形面に形成された空隙部２４・２５に流入する。
空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５に流入した水蒸気は、下型用吸引装置４０により、排出路１８・１９を通して吸引されて、下型１０の外部へ排出されると共に、上型用吸引装置６０により、排出路２８・２９を通して吸引されて、上型２０の外部へ排出される（図４における白塗り矢印参照）。
なお、下型１０及び上型２０とワークＷとの間に供給される冷却水の量は、冷却水が完全に気化するように設定されている。冷却水が高温のワークＷから吸熱すべき熱量は、シミュレーション等により予め算出できるため、冷却水の適切な量が設定可能となっている。
冷却水が完全に気化せずに一部が液体として残留した場合においては、下型用吸引装置４０及び上型用吸引装置６０によって吸引されて除去される。

このように、下型１０の成形面、及び上型２０の成形面には、それぞれ空隙部１４・１５、及び空隙部２４・２５が形成されているため、空隙部１４・１５、及び空隙部２４・２５が下型１０及び上型２０とワークＷとの間に発生した水蒸気の逃げ場となる。
これにより、下型１０の成形面及び上型２０の成形面と、ワークＷの表面との間に高温の水蒸気が滞留せず、空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５へと流動することとなる。
したがって、冷却水の気化熱を効果的に利用することとなり、ワークＷを充分な冷却速度で焼入れすることができる。
特に、本発明においては、ワークＷの焼入れに、液体である冷却水を利用しているため、ワークＷの焼入れの際に、下型１０及び上型２０とワークＷとの間にクリアランスが生じていた場合においても、当該クリアランスを冷却水が満たすことで、ワークの硬度が部分的に所望の値よりも小さくなることを防止できるのである。

ここで、前述のように、空隙部１４・１５、及び空隙部２４・２５は、それぞれワークＷにプレス加工を施すための下型１０の成形面、及び上型２０の成形面を窪ませるように形成されている。つまり、下型１０における空隙部１４・１５が形成されている部分、及び上型２０における空隙部２４・２５が形成されている部分には、成形面が存在しないということになる。
しかしながら、一般的に、一方の金型の成形面における、他方の金型の加工点に対向する部分が存在しなくとも、プレス加工に影響はないということが公知である。即ち、本実施形態においては、下型１０における、上型２０の凸状Ｒ部２２・２３に対向する部分に空隙部１４・１５が設けられ、上型２０における、下型１０の凸状Ｒ部１２・１３に対向する部分に空隙部２４・２５が設けられているが、ワークＷに対するプレス加工に影響はない。
こうして、下型１０及び上型２０において、ワークＷに対するプレス加工に影響はない部分にそれぞれ空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５を設け、それらを水蒸気の逃げ場とすることで、冷却水の気化熱を効果的に利用することができるのである。
更に、空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５を水蒸気の逃げ場とすることにより、ワークＷのプレス加工途中（図３参照）に発生した水蒸気によって空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５の気圧が上昇する。そのため、ワークＷのプレス加工時に、ワークＷにおける空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５に位置する部分に対して均等な力を加えることができる。

また、下型１０の内部の内部には、下型１０の成形面以外の面から下型１０とワークＷとの間の空間にかけて排出路１８・１９が形成され、上型２０の内部には、上型２０の成形面以外の面から上型２０とワークＷとの間の空間にかけて排出路２８・２９が形成されている。
これにより、下型１０及び上型２０と、ワークＷとの間に発生した水蒸気が排出路１８・１９及び排出路２８・２９を通して、下型１０及び上型２０の外部へと流出するため、冷却水の気化熱を利用したワークＷの冷却を良好に行うことができる。
特に、排出路１８・１９は、下型１０の外部と空隙部１４・１５とを連通するように形成され、排出路２８・２９は、上型２０の外部と空隙部２４・２５とを連通するように形成されているため、空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５に流入した水蒸気を効率的に下型１０及び上型２０の外部へと流出させることができ、冷却水の気化熱を利用したワークＷの冷却を更に良好に行うことができる。

また、排出路１８・１９、及び排出路２８・２９には、それぞれ下型用吸引装置４０及び上型用吸引装置６０が接続されている。
これにより、下型１０及び上型２０と、ワークＷとの間に発生した水蒸気を排出路１８・１９及び排出路２８・２９を通して、下型１０及び上型２０の外部へ排出することができる。
したがって、冷却水の気化熱を利用したワークＷの冷却を更に良好に行うことができる。

なお、本実施形態においては、下型１０に排出路１８・１９、及び下型用吸引装置４０を設け、上型２０に排出路２８・２９、及び上型用吸引装置６０を設けたが、当該構成に限定するものではない。
例えば、下型１０に下型用吸引装置４０を設けずに、排出路１８・１９のみを設け、上型２０に上型用吸引装置６０を設けずに、排出路２８・２９のみを設ける構成とすることも可能である。
また、下型１０及び上型２０に、排出路１８・１９及び排出路２８・２９、並びに下型用吸引装置４０及び上型用吸引装置６０を設けない構成とすることも可能である。

また、本実施形態においては、排出路１８・１９及び排出路２８・２９をそれぞれ空隙部１４・１５及び空隙部２４・２５に開口するように形成したが、当該構成に限定するものではない。
ワークＷの焼入れの際に発生する水蒸気の流れは、金型（下型１０及び上型２０）の成形面の形状等によって異なってくる。そのため、金型の成形面とワークＷの表面との間における水蒸気の流動先から金型の外部に水蒸気を排出させるように、排出路を形成すればよい。つまり、金型の成形面とワークＷの表面との間に水蒸気を滞留させ難くするような位置に排出路を形成すればよい。
例えば、水蒸気は、上方へ流動し易いため、下型１０の最上部に位置する頂面１０ａに排出路を開口し、当該排出路を通して、下型用吸引装置４０により水蒸気を吸引するように構成することも可能である。
また、給水路１７及び給水路２７を水蒸気を排出するための排出路として利用し、排出路１８・１９及び排出路１８・１９を冷却水を供給するための給水路として利用することも可能である。
なお、水蒸気の流れは、予めシミュレーション等により解析可能である。

また、本実施形態においては、上型２０が下死点近傍に到達した段階、つまりワークＷのプレス加工途中の段階で、冷却水を金型とワークＷとの間に供給したが、上型２０が下死点に到達してから、冷却水を金型とワークＷとの間に供給することも可能である。
また、本実施形態においては、冷却水が側面１０ｂ・１０ｂの開口から流出するように給水路１７を形成し、冷却水が底面２０ａの開口から流出するように給水路２７を形成したが、金型とワークＷとの間への冷却水の供給位置は限定するものではない。

［第二実施形態］
以下では、図５及び図６を参照して、本発明に係るホットプレス装置の第二実施形態であるホットプレス装置１００の構成について説明する。
ホットプレス装置１００は、ワークＷに対してホットプレス成形を施す装置である。
なお、説明の便宜上、図５における上下方向をホットプレス装置１００の上下方向と規定し、図５における左右方向をホットプレス装置１００の左右方向と規定する。更に、図５における紙面手前側をホットプレス装置１００の前方、同じく紙面奥側をホットプレス装置１００の後方と規定する。
また、以下では、ホットプレス装置１と共通する部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５に示すように、ホットプレス装置１００は、互いの成形面が対向するように設けられた下型１１０及び上型１２０、下型１１０に接続された下型用給水装置３０、並びに上型１２０に接続された上型用給水装置５０を具備する。

下型１１０は、ホットプレス装置１の下型１０と略同様に構成された金型であり、排出路１８・１９が設けられておらず、下型用冷媒噴出管１７０が設けられている点で下型１０と異なる。

図６に示すように、下型用冷媒噴出管１７０は、その内部を冷媒が流動する管であり、前後方向に沿って延出している。下型用冷媒噴出管１７０は、空隙部１４に設けられ、ワークＷのプレス加工時にワークＷと接触しない位置に配置されている。下型用冷媒噴出管１７０の外周面には、下型用冷媒噴出管１７０の内部と外部とを連通する微細な貫通孔が前後方向に沿って互いに所定の間隔を空けて複数設けられており、当該貫通孔を通して、所定の装置（不図示）によって下型用冷媒噴出管１７０の内部に供給された冷媒が霧状となって噴出される。
このように、下型用冷媒噴出管１７０は、空隙部１４に冷媒を供給する冷媒供給手段として機能する。
なお、本実施形態における冷媒は、液体窒素である。

図５に示すように、上型１２０は、ホットプレス装置１の上型２０と略同様に構成された金型であり、排出路２８・２９が設けられておらず、上型用冷媒噴出管１８０が設けられている点で上型２０と異なる。

上型用冷媒噴出管１８０は、その内部を冷媒が流動する管であり、前後方向に沿って延出している。上型用冷媒噴出管１８０は、空隙部２５に設けられ、ワークＷのプレス加工時にワークＷと接触しない位置に配置されている。なお、図示していないが、上型用冷媒噴出管１８０の外周面には、上型用冷媒噴出管１８０の内部と外部とを連通する微細な貫通孔が前後方向に沿って互いに所定の間隔を空けて複数設けられており、当該貫通孔を通して、所定の装置（不図示）によって上型用冷媒噴出管１８０の内部に供給された冷媒が霧状となって噴出される。
このように、上型用冷媒噴出管１８０は、空隙部２５に冷媒を供給する冷媒供給手段として機能する。

上型１２０が下死点近傍に到達して、ワークＷのプレス加工が完了した後、下型用給水装置３０により所定量の冷却水を給水路１７を通して下型１１０とワークＷとの間に供給すると共に、上型用給水装置５０により所定量の冷却水を給水路２７を通して上型１２０とワークＷとの間に供給する。

その後、下型用冷媒噴出管１７０から空隙部１４に霧状の冷媒を噴出させると共に、上型用冷媒噴出管１８０から空隙部２５に霧状の冷媒を噴出させる。
下型用冷媒噴出管１７０及び上型用冷媒噴出管１８０から噴出された冷媒である液体窒素は、霧状となっているため、空隙部１４及び空隙部２５にて直ちに気化し、その体積が大幅に膨張する。そのため、空隙部１４及び空隙部２５の気圧が上昇することとなる。これに伴い、下型１１０とワークＷとの間に供給された冷却水が空隙部１４から離間するように流動すると共に、上型１２０とワークＷとの間に供給された冷却水が空隙部２５から離間するように流動する（図５における黒塗り矢印参照）。

このように、空隙部１４及び空隙部２５に充満した気体状の冷媒が冷却水を流動させるポンプとして機能するため、冷却水を良好に下型１１０の成形面全域、及び上型１２０の成形面全域に行き渡らせることができる。
更に、冷媒が周囲の冷却水等を冷却するため、ワークＷの冷却を促進させることができる。
なお、本実施形態においては、空隙部１４に下型用冷媒噴出管１７０を設け、空隙部２５に上型用冷媒噴出管１８０を設けたが、当該構成に限定するものではなく、冷却水を良好に流動させることができればよい。つまり、空隙部１４及び空隙部１５の少なくとも一方に下型用冷媒噴出管を設け、空隙部２４及び空隙部２５の少なくとも一方に上型用冷媒噴出管を設ければよい。
また、空隙部１４に冷媒を供給する冷媒供給手段として下型用冷媒噴出管１７０を採用し、空隙部２５に冷媒を供給する冷媒供給手段として上型用冷媒噴出管１８０を採用したが、他の冷媒供給手段を採用することも可能である。
また、本実施形態においては、下型１１０及び上型１２０にそれぞれ排出路１８・１９及び排出路２８・２９を設けていないが、下型１１０及び上型１２０にそれぞれ排出路１８・１９及び排出路２８・２９を設けることも可能である。更に、排出路１８・１９及び排出路２８・２９にそれぞれ下型用吸引装置４０及び上型用吸引装置６０を接続させることも可能である。

なお、上記の各実施形態においては、下型に空隙部１４及び空隙部１５を設け、上型に空隙部２４及び空隙部２５を設けたが、当該構成に限定するものではなく、下型及び上型の少なくとも一方に空隙部を設ければよい。下型及び上型のうちの一方のみに空隙部を設けた場合には、下型及び上型のうちの他方（空隙部が設けられていない方）とワークＷとの間に冷却水を供給しなくてもよい。
また、上記の各実施形態における金型は、凸部が形成された下型、及び凹部が形成された上型からなる構成としたが、凹部が形成された下型、及び凸部が形成された上型からなる構成とすることも可能である。
また、上記の各実施形態における金型は、ワークＷをハット型形状に成形するための形状としたが、当該形状に限定するものではなく、他の形状の下型及び上型を具備するホットプレス装置においても、本発明を適用可能である。

本発明は、加熱されたワークに対して、プレス加工を行うと同時に冷却を行うホットプレス装置に利用できる。

１ ホットプレス装置
１０ 下型
１１ 凸部
１２、１３ 凸状Ｒ部（加工点）
１４、１５ 空隙部
１６ 溝
１７ 給水路（冷却水供給手段）
１８、１９ 排出路
２０ 上型
２１ 凹部
２２、２３ 凸状Ｒ部（加工点）
２４、２５ 空隙部
２６ 溝
２７ 給水路（冷却水供給手段）
２８、２９ 排出路
３０ 下型用給水装置（冷却水供給手段）
４０ 下型用吸引装置（吸引装置）
５０ 上型用給水装置（冷却水供給手段）
６０ 上型用吸引装置（吸引装置）
１００ ホットプレス装置
１１０ 下型
１２０ 上型
１７０ 下型用冷媒噴出管（冷媒供給手段）
１８０ 上型用冷媒噴出管（冷媒供給手段）

Claims (5)

1. 互いの成形面が対向するように設けられた下型及び上型を具備し、
   加熱されたワークを前記下型及び前記上型によって挟み込んでプレス加工を行うと同時に、前記ワークの表面に前記下型の成形面及び前記上型の成形面を接触させた状態で保持することで前記ワークを冷却するホットプレス装置であって、
   前記下型における、前記上型の加工点に対向する部分、及び／又は前記上型における、前記下型の加工点に対向する部分には、成形面から内部に向けて窪むように空隙部が形成され、
   前記空隙部が形成された前記下型及び／又は前記上型と前記ワークとの間に前記ワークを冷却するための冷却水を供給する冷却水供給手段を具備する、
   ことを特徴とするホットプレス装置。
2. 前記空隙部が形成された、前記下型及び／又は前記上型の内部には、前記冷却水が前記ワークに接触することによって発生する水蒸気が流動する排出路が形成され、
   前記排出路は、前記下型及び／又は前記上型における成形面以外の面から前記下型及び／又は前記上型と前記ワークとの間の空間にかけて形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のホットプレス装置。
3. 前記排出路は、前記下型及び／又は前記上型における成形面以外の面から前記空隙部にかけて形成される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のホットプレス装置。
4. 前記排出路には、当該排出路を流動する前記水蒸気を吸引する吸引装置が接続される、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のホットプレス装置。
5. 前記空隙部には、当該空隙部に冷媒を供給する冷媒供給手段が設けられる、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のホットプレス装置。

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