JP5730308B2 - ホットプレスによる鋼板の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、加熱した鋼板を塑性加工、機械加工及び冷却を順次行うことにより焼き入れがなされた最終成形品を得るホットプレスによる鋼板の成形方法に関する。

近年の自動車業界では、軽量で、且つ、安全性の高い車体構造が求められていて、この要求に対し、板厚を厚くすることなく高強度な車体構造を得るために、ホットプレスによる鋼板の成形方法が注目されている。例えば、特許文献１のホットプレスによる鋼板の成形方法では、１つの金型で複数の工程を経て鋼板から最終成形品を得るようにしている。具体的には、高温に加熱した鋼板を上下から圧力を加えて金型の加圧面に沿って塑性変形させる塑性加工にて一次成形品を得た後、該一次成形品に孔明け等の機械加工を施して二次成形品とし、その後、金型を下死点で保持したまま上記二次成形品を冷却することで焼き入れを行い、高強度の最終成形品を得るようにしている。

しかし、特許文献１のホットプレスの場合、塑性加工、機械加工及び冷却を１つの金型で順次行うので、最終成形品を１つ得るのに非常に時間がかかってしまう。

そこで、トランスファープレス装置を用いて生産性を高める方法が考えられる。つまり、当該トランスファープレス装置では、塑性加工を施す一次成形用金型、機械加工を施す二次成形用金型及び冷却を行う冷却用金型を順に配置してこれら金型を同期作動させるようになっている。そして、これら金型に鋼板、一次成形品及び二次成形品を順送りすることで、連続して最終成形品を得て生産性を高めている。

上記トランスファープレス装置は、一般的に生産性の高い機械式プレスで構成されている。該機械式プレスは、モータによってフライホイールを駆動し、該フライホイールの駆動力をクランク機構により直線運動に変換するようになっている。そして、その動力伝達経路上にクラッチやブレーキが設けられていて、クラッチを繋ぐことによりフライホイールの駆動力がクランク機構に伝わり、プレス機にセットされた金型を上下動させるようになっていて、ブレーキをかけることにより、上記金型の上下動を停止させるようになっている。

ところで、ホットプレスにおける二次成形品の冷却（焼き入れ）工程は、他の２つの工程に比べて時間が長くかかる。したがって、トランスファープレス装置で二次成形品を冷却するために冷却用金型を下死点で所定時間保持すると、その他の一次成形用金型及び二次成形用金型も下死点で同じ時間保持されることになり、これでは、一次成形品及び二次成形品が各々の金型に必要以上に接触した状態で保持され、一次成形品及び二次成形品の熱が各々の金型に逃げてしまい、冷却用金型に搬入される直前の二次成形品の温度が焼き入れに必要な焼き入れ開始温度よりも低くなってしまう。

これを回避するために、特許文献２のホットプレスによる鋼板の成形方法では、一次成形品及び二次成形品が各々の金型に保持されている状態で、一次成形品及び二次成形品の温度が焼き入れ開始温度より下がることがないように加熱や保温を行うようにしている。

特開２００５−２４８２５３号公報（段落００２２欄、図２） 特開２００７−１３６５３３号公報（段落００２８欄、図１）

しかし、特許文献２では、一次成形品及び二次成形品の温度管理に多くのエネルギを費やすため、電気代等のランニングコストが高くなってしまう。

また、トランスファープレス装置において冷却工程に機械式プレスを用いると、金型を下死点で停止させようとブレーキをかけても、上型と下型とが接触した際の衝撃により、正規の下死点の停止位置から若干ずれてしまうので、二次成形品を順次冷却用金型で加圧保持する際に、各二次成形品と冷却用金型との接触状態にばらつきが発生してしまい、連続生産において各最終成形品の品質にばらつきが発生してしまうおそれがある。

さらに、冷却用金型の上下動の速度を単純に速くすることで生産性向上が見込めるものの、機械式プレスでは、プレス機の動作を速くすると冷却用金型の上下動を停止させるブレーキの効きが悪くなってしまい、加圧保持時の二次成形品と冷却用金型との接触状態にさらにばらつきが発生してしまうおそれがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エネルギの消費を極力減らしてランニングコストを抑えるとともに、安定した品質の最終成形品を連続して得ることができ、さらには、高い生産性を有するホットプレスによる鋼板の成形方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、サーボモータ制御の油圧式プレスで冷却用金型の作動を一次成形用金型及び二次成形用金型と連係せずに単独で行うようにしたことを特徴とする。

すなわち、第１の発明では、加熱された鋼板を一次成形用金型の上型と下型とで所定時間圧力を加えて上記上型及び下型の加圧面に沿って塑性変形させる塑性加工を施すことにより一次成形品を成形する一次成形工程と、上記一次成形品を二次成形用金型に搬入して該二次成形用金型の上型と下型とで所定時間機械加工を施すことにより二次成形品を成形する二次成形工程と、上記二次成形品をサーボモータ制御による油圧式プレスにセットされた冷却用金型に搬入して該冷却用金型の上型と下型とで上記一次成形工程及び二次成形工程よりも長時間に亘って加圧保持することにより焼き入れが行われた最終成形品を得る焼き入れ工程とを順に連続して行い、上記焼き入れ工程は、上記一次成形工程及び二次成形工程とは連係せずに単独で行われるように設定され、上記一次成形用金型及び二次成形用金型の少なくとも一方の温度を、温度調節手段により、上記二次成形品の焼き入れ開始温度より低い場合には上昇させる一方、上記二次成形品の焼き入れ開始温度より高い場合には下降させるように調節し、上記焼き入れ工程で焼き入れが開始してから終了するまでの間、上記一次成形工程及び二次成形工程は共に完了していて、上記一次成形用金型及び二次成形用金型を型開きさせると同時に上記一次成形用金型の下型及び上記二次成形用金型の下型の少なくとも一方から上端部が尖鋭の支持部材を付勢手段の付勢力で加圧面より上方に複数突出させることにより、上記一次成形工程で塑性加工された一次成形品及び二次成形工程で機械加工が施された二次成形品の少なくとも一方を、下型の加圧面から上方に浮き上がらせて上型及び下型の両加圧面と離間させることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記一次成形用金型及び二次成形用金型は、機械式プレスで互いに同期して作動することを特徴とする。

第３の発明では、第２の発明において、上記冷却用金型を２つ用意し、一方の冷却用金型で二次成形品を冷却している間に、上記二次成形用金型で次に機械加工が施された二次成形品を他方の冷却用金型に搬入して冷却し、当該他方の冷却用金型で二次成形品を冷却している間に、上記一方の冷却用金型から焼き入れがなされた最終成形品を取り出すことを特徴とする。

第１の発明では、二次成形品が冷却用金型で加圧保持されているときに、一次成形用金型及び二次成形用金型で成形した一次成形品及び二次成形品を各々の金型の上型及び下型の少なくとも一方の加圧面と非接触状態にできるので、一次成形品及び二次成形品の熱が各々の金型の上型及び下型の少なくとも一方に逃げてしまって二次成形品の温度が焼き入れ開始温度より低くなってしまう事態を回避でき、特許文献２の如き一次成形品及び二次成形品の温度を高く維持するための加熱等によるエネルギの消費を極力減らしてランニングコストを抑えることができる。また、サーボモータ制御の油圧式プレスで冷却用金型を上下動させることにより、冷却用金型の上下動の速度を上げても正規の位置で冷却用金型が停止するようになるので、冷却用金型を下死点の位置でばらつきなく停止させることができ、冷却用金型に二次成形品を搬入してから焼き入れがなされた最終成形品を取り出すまでの時間が速くなって生産性を高くできるとともに、連続して冷却用金型に搬入される各二次成形品と冷却用金型とをばらつきなく圧接させることにより、安定した品質の最終成形品を得ることができる。

また、二次成形品が冷却用金型で加圧保持されているときに、一次成形用金型及び二次成形用金型で成形した一次成形品及び二次成形品が各々の金型における上型及び下型の両加圧面に全く接触しなくなるので、上型及び下型の両加圧面からの熱の逃げを確実に防ぎ、二次成形品の温度が焼き入れ開始温度より低くなってしまう事態を回避して、特許文献２の如き一次成形品及び二次成形品の温度を高く維持するための加熱等によるエネルギの消費を一段と減らしてランニングコストを抑えることができる。

さらに、外気温の低い生産始動時で一次成形用金型及び二次成形用金型の温度が低い場合や、連続生産時の摩擦熱により一次成形用金型及び二次成形用金型の温度が高くなる場合において、一次成形用金型及び二次成形用金型を焼き入れ開始温度に調節することが可能となり、冷却用金型に搬入する二次成形品の温度のばらつきを抑えることができる。これにより、冷却用金型での最終成形品の焼き入れをばらつきなく行うことができ、安定した品質の最終成形品を得ることができる。

第２の発明では、従来より塑性加工や機械加工で多用されている機械式プレスを用いることにより一次成形品及び二次成形品を支障なく成形することができるとともに、油圧式プレスの如き複雑な制御回路を不要とする機械式プレスを用いることによって、生産ライン全体を安価にできる。

第３の発明では、一方の冷却用金型で二次成形品を冷却している間に、一次成形用金型及び二次成形用金型でそれぞれ次の一次成形品及び二次成形品が成形されるようになり、一次成形用金型及び二次成形用金型を増やすことなく生産ライン全体の生産量を２倍にすることができ、コンパクトで高い生産性を有する生産ラインにできる。

本発明の参考実施形態１に係る成形方法が適用された生産ラインのレイアウト図であり、図１（ａ）は平面図を、図１（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。 本発明の参考実施形態１に係る成形方法が適用された生産ラインのブロック図を示す。 図１のＡ−Ａ線断面図であり、上型が上昇した一次成形用金型、二次成形用金型及び冷却用金型に鋼板、一次成形品及び二次成形品が搬入されてきた状態を示す。 図３の状態から一次成形用金型、二次成形用金型及び冷却用金型の上型を下降させて、一次成形用金型で鋼板の塑性加工を、二次成形用金型で一次成形品の機械加工を、冷却用金型で二次成形品の冷却（焼き入れ）をそれぞれ行っている状態を示す。 図４の状態から、一次成形用金型及び二次成形用金型の上型が上昇して成形された一次成形品及び二次成形品が各々の金型の加圧面と離間する一方、冷却用金型が二次成形品の冷却（焼き入れ）を行っている状態を示す。 図５の状態から、冷却用金型の上型が上昇して最終成形品が成形された状態を示す。 図６の状態から、最終成形品を冷却用金型から取り出し、二次成形品を二次成形用金型から取り出して冷却用金型に搬入し、一次成形品を一次成形用金型から取り出して二次成形用金型に搬入し、鋼板を一次成形用金型に搬入している状態を示す。 本発明の参考実施形態２の図１相当図である。 （ａ）は図８のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は図８のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は図８のＤ−Ｄ線断面図であり、上型が上昇した一次成形用金型、二次成形用金型及び一方の冷却用金型に鋼板、一次成形品及び二次成形品が搬入されてきた状態を示す。 図９の状態から一次成形用金型、二次成形用金型及び一方の冷却用金型の上型を下降させて、一次成形用金型で鋼板の塑性加工を、二次成形用金型で一次成形品の機械加工を、一方の冷却用金型で二次成形品の冷却（焼き入れ）をそれぞれ行っている状態を示す。 図１０の状態から一次成形用金型及び二次成形用金型の上型が上昇して成形された一次成形品及び二次成形品が各々の金型の加圧面と離間するとともに、二次成形品を二次成形用金型から取り出して他方の冷却用金型に搬入し、一次成形品を一次成形用金型から取り出して二次成形用金型に搬入し、鋼板を一次成形用金型に搬入する一方、一方の冷却用金型が二次成形品の冷却（焼き入れ）を行っている状態を示す。 図１１の状態から一次成形用金型、二次成形用金型及び他方の冷却用金型の上型を下降させて、一次成形用金型で鋼板の塑性加工を、二次成形用金型で一次成形品の機械加工を、他方の冷却用金型で二次成形品の冷却（焼き入れ）をそれぞれ行っている状態を示す。 図１２の状態から一次成形用金型、二次成形用金型及び一方の冷却用金型の上型が上昇するとともに、最終成形品を一方の冷却用金型から取り出し、二次成形品を二次成形用金型から取り出して一方の冷却用金型に搬入し、一次成形品を一次成形用金型から取り出して二次成形用金型に搬入し、鋼板を一次成形用金型に搬入している状態を示す。 （ａ）は、本発明の実施形態１に係る成形方法で使用する一次成形用金型のみを抽出した図３相当図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から一次成形用金型の上型を下降させて鋼板の塑性加工を行っている状態を、（ｃ）は、（ｂ）の状態から、一次成形用金型の上型が上昇して成形された一次成形品が上型及び下型の両加圧面と離間している状態を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の参考実施形態１》
図１は、本発明の参考実施形態１の生産ライン１を示す。該生産ライン１は、ホットプレスによる鋼板Ｓの成形を行えるようになっていて、図２に示すように、当該生産ライン１の上流側から順に、成形前の鋼板Ｓを蓄えておく搬入工程２と、該搬入工程２から搬入された鋼板Ｓを加熱する加熱工程３と、該加熱工程３で加熱された鋼板Ｓを所定時間塑性加工を施す一次成形工程４と、該一次成形工程４で成形された一次成形品ｐ１に所定時間孔明け等の機械加工を施す二次成形工程５と、該二次成形工程５で機械加工を施して成形した二次成形品ｐ２を加圧保持して焼き入れを行う焼き入れ工程６と、該焼き入れ工程６で焼き入れが行われた最終成形品Ｐを取り出して蓄えておく搬出工程７とが略直線上に順に配置されている。尚、上述の塑性加工とは、ドロー成形、フォーム成形及びベンド成形等の加工のことを言う。また、上記二次成形工程５では、孔明け等の機械加工を施す際に、多少の曲げ加工等を行う場合もある。

上記搬入工程２は、図示しない切断工程にて適正な形状に切断加工された鋼板Ｓを複数積層状態で載置する第１パレット２０を有している。上記搬入工程２と上記加熱工程３との間には、産業用ロボットである第１ロボットＲ１が配設されていて、該第１ロボットＲ１によって、上記第１パレット２０上に積み上げられた複数の鋼板Ｓを順次上記加熱工程３に搬入するようになっている。

上記加熱工程３は、生産ライン１の上流側から下流側に沿って延び、上記鋼板Ｓを加熱する加熱炉３０を備えている。該加熱炉３０は、下方に設置された下側炉体３２と、該下側炉体３２と対向するように上方に位置する上側炉体３１とを備え、上記下側炉体３２には、図示しないが、モータにより回転駆動する複数のローラと、上記上側炉体３１との間の雰囲気ガスの温度を高めるヒータとが設けられている。そして、上記第１ロボットＲ１により加熱炉３０の上流側に搬入する鋼板Ｓを加熱炉３０内の複数のローラによって生産ライン１の下流側へと搬送するようになっていて、その間に、当該鋼板Ｓをヒータによって温度が高められた雰囲気ガスで約８００℃〜１０００℃の温度に高めるようになっている。

上記加熱工程３と上記二次成形工程５との間には、二条の搬送レールＳｒが上記一次成形工程４を貫いて敷設されていて、該搬送レールＳｒには、図示しない２つの自動搬送機が移動可能に乗載されている。そして、上記各自動搬送機によって、加熱炉３０にて加熱された鋼板Ｓが一次成形工程４に搬入されると同時に一次成形工程４で塑性加工された一次成形品ｐ１が二次成形工程５に搬入されるようになっている。

上記一次成形工程４は、機械式プレス４１を備えていて、該機械式プレス４１には、上下から圧力を加えて鋼板Ｓを塑性変形させる塑性加工を施す一次成形用金型４２がセットされている。上記機械式プレス４１は、図３乃至図６に示すように、上記一次成形用金型４２の上型４３を下型４４に対して上下動させるようになっている。

上記下型４４には、断面略凸状の下側加圧面４４ａが形成されていて、上記上型４３には、上記下型４４の下側加圧面４４ａに対応する断面略凹状の上側加圧面４３ａが形成されている。そして、加熱された鋼板Ｓを下型４４の下側加圧面４４ａ上にセットして上型４３を下死点まで下降させると、鋼板Ｓから断面略ハット形状の一次成形品ｐ１が塑性加工されるようになっている。

上記一次成形用金型４２の下型４４内部には、図３乃至図６に示すように、配管４６が配設されていて、該配管４６には、下型４４と図外の貯槽との間で温水等の熱媒体を循環させる駆動部４７が接続されている。また、上記一次成形用金型４２には、温度センサ４８が接続されていている。本発明の温度調節手段４５は、上記配管４６、上記駆動部４７及び温度センサ４８によって構成されていて、上記温度センサ４８によって一次成形用金型４２の温度を検出して、当該一次成形用金型４２の温度を二次成形品ｐ２の焼き入れ温度（約６５０℃）より低い場合に上昇させる一方、上記二次成形品ｐ２の焼き入れ温度より高い場合には下降させるように上記配管４６を循環する熱媒体の温度を調節している。

上記二次成形工程５は、機械式プレス５１を備えていて、該機械式プレス５１には、一次成形品ｐ１に孔明け加工を行う二次成形用金型５２がセットされている。上記機械式プレス５１は、図３乃至図６に示すように、上記機械式プレス４１と駆動源が同期していて、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２は、互いに同期しながら作動するようになっている。

上記下型５４には、一次成形品ｐ１の裏面側の形状に対応した断面略凸状の下側加圧面５４ａが形成されていて、その頂部には、ピアス形成用穴５４ｂが形成されている。また、上記上型５３には、一次成形品ｐ１の表面側の形状に対応した断面略凹状の上側加圧面５３ａが形成されていて、その底部には、上記ピアス形成用穴５４ｂに対応するピアス形成用突起５３ｂが突設されている。そして、上記一次成形品ｐ１の裏面側を下型５４側にして上記一次成形品ｐ１を上記下型５４の下側加圧面５４ａにセットすると、一次成形品ｐ１の裏面側が上記下側加圧面５４ａに沿うようになっていて、この状態で上型５３を下死点まで下降させると、ピアス形成用穴５４ｂ及びピアス形成用突起５３ｂで一次成形品ｐ１に孔明け加工がなされて二次成形品ｐ２が成形されるようになっている。

上記二次成形用金型５２の下型５４内部には、図３乃至図６に示すように、配管５６が配設されていて、該配管５６には、下型５４と図外の貯槽との間で温水等の熱媒体を循環させる駆動部５７が接続されている。また、上記二次成形用金型５２には、温度センサ５８が接続されていている。本発明の温度調節手段５５は、上記配管５６、上記駆動部５７及び温度センサ５８によって構成されていて、上記温度センサ５８によって二次成形用金型５２の温度を検出して、当該二次成形用金型５２の温度を二次成形品ｐ２の焼き入れ温度より低い場合に上昇させる一方、上記二次成形品ｐ２の焼き入れ温度より高い場合には下降させるように上記配管５６を循環する熱媒体の温度を調節している。

上記二次成形工程５と上記焼き入れ工程６との間には、産業用ロボットである第２ロボットＲ２が配設されていて、該第２ロボットＲ２によって、上記二次成形工程５で成形された二次成形品ｐ２を順次上記焼き入れ工程６に搬入するようになっている。

上記焼き入れ工程６は、油圧式プレス６１を備えていて、該油圧式プレス６１には、冷却を行う冷却用金型６２がセットされている。上記焼き入れ工程６は、上記一次成形工程４及び二次成形工程５とは連係せずに単独で行われるように設定されていて、上記油圧式プレス６１は、サーボモータによる制御で作動し、上記冷却用金型６２の上型６３を下型６４に対して上下動させるようになっている。

上記下型６４には、上記二次成形品ｐ２の裏面側の形状に対応した断面略凸状の下側加圧面６４ａが形成されていて、上記二次成形品ｐ２の裏面側を下型６４側にして上記二次成形品ｐ２を上記下型６４の下側加圧面６４ａにセットすると、二次成形品ｐ２の裏面側が上記下側加圧面６４ａに沿うようになっている。また、上記上型６３には、上記二次成形品ｐ２の表面側の形状に対応した断面略凹状の上側加圧面６３ａが形成されている。そして、上記冷却用金型６２の上型６３を下死点まで下降させた状態で、上側加圧面６３ａと下側加圧面６４ａとの間に形成される隙間Ｇは、上記二次成形品ｐ２の板厚よりも若干小さめに設定されている。したがって、二次成形品ｐ２を下型６４にセットした状態で上型６３を下降させると、冷却用金型６２と二次成形品ｐ２の表裏面とが圧接するようになっている。

上記上型６３及び下型６４の内部には、図３乃至図６に示すように、配管６６が配設されていて、該配管６６には、上型６３及び下型６４と図外の貯槽との間で冷水を循環させる駆動部６７が接続されている。また、上記冷却用金型６２には、温度センサ６８が接続されている。本発明の冷却手段６５は、上記配管６６、駆動部６７及び温度センサ６８によって構成されていて、上記温度センサ６８によって冷却用金型６２の温度を検出して、焼き入れの際の設定管理温度より高い場合には下降させるように上記配管６６を循環する冷水の温度を調節している。

上記焼き入れ工程６と上記搬出工程７との間には、産業用ロボットである第３ロボットＲ３が配設されていて、該第３ロボットＲ３によって、上記焼き入れ工程６で成形された最終成形品Ｐを順次上記搬出工程７に取り出すようになっている。

上記搬出工程７は、上記焼き入れ工程６で成形された最終成形品Ｐを載置する第２パレット７０を有していて、上記焼き入れ工程６で順次成形される最終成形品Ｐを複数積み上げて載置できるようになっている。

次に、生産ライン１でホットプレスにより鋼板Ｓから最終成形品Ｐを製造する方法について説明する。

図３は、一次成形用金型４２に加熱炉３０で加熱された鋼板Ｓを、二次成形用金型５２に上記一次成形用金型４２で成形された一次成形品ｐ１を、冷却用金型６２に上記二次成形用金型５２で成形された二次成形品ｐ２をそれぞれ搬入した状態を示す。

この図３に示す状態から、まず図４に示すように、一次成形用金型４２の上型４３及び二次成形用金型５２の上型５３が同期して下降するとともに、冷却用金型６２の上型６３も上記上型４３、５３と同じタイミングで下降する。そして、一次成形用金型４２で鋼板Ｓから一次成形品ｐ１が成形され、二次成形用金型５２で一次成形品ｐ１から二次成形品ｐ２が成形されるとともに、二次成形品ｐ２が冷却用金型６２で加圧保持されて焼き入れが開始される。

次に、図５に示すように、冷却用金型６２の上型６３が下降したままで二次成形品ｐ２の焼き入れがなされている状態で、上記冷却用金型６２とは連係せずに、上記一次成形用金型４２の上型４３と二次成形用金型５２の上型５３とが互いに同期して上昇し、一次成形工程４で塑性加工が施された一次成形品ｐ１及び二次成形工程５で孔明け加工が施された二次成形品ｐ２は、各々の下型４４、５４の下側加圧面４４ａ、５４ａに接触した状態で、各々の上型４３、５３の上側加圧面４３ａ、５３ａと離間する。したがって、二次成形品ｐ２が冷却用金型６２で加圧保持されているときに、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２で成形した一次成形品ｐ１及び二次成形品ｐ２を各々の上型４３、５３の上側加圧面４３ａ、５３ａと非接触状態にできるので、一次成形品ｐ１及び二次成形品ｐ２の熱が各々の上型４３、５３の上側加圧面４３ａ、５３ａに逃げてしまって二次成形品ｐ２の温度が焼き入れ温度より低くなってしまう事態を回避でき、特許文献２の如き一次成形品ｐ１及び二次成形品ｐ２の温度を高く維持するための加熱等によりエネルギの消費を極力減らしてランニングコストを抑えることができる。

尚、一次成形工程４で塑性加工が施された一次成形品ｐ１及び二次成形工程５で孔明け加工が施された二次成形品ｐ２が、型開き状態で各々の上型４３、５３の上側加圧面４３ａ、５３ａに接触し、各々の下型４４、５４の下側加圧面４４ａ、５４ａと離間する状態となるような金型構造の場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。

次いで、図５の状態から所定時間経過後、冷却用金型６２で焼き入れが終了して最終成形品Ｐが成形され、図６に示すように、冷却用金型６２の上型６３が上昇する。しかる後、第３ロボットＲ３によって冷却用金型６２から最終成形品Ｐを取り出し、第２ロボットＲ２によって二次成形用金型５２から二次成形品ｐ２を取り出して冷却用金型６２に搬入し、これと併行して自動搬送機（図示せず）によって一次成形用金型４２から一次成形品ｐ１を取り出して二次成形用金型５２に搬入し、そして、自動搬送機（図示せず）によって加熱炉３０から鋼板Ｓを取り出して一次成形用金型４２に搬入する。このように、一次成形工程４と、二次成形工程５と、焼き入れ工程６とを順に連続して行うことにより、最終成形品Ｐが流れ作業的に成形される。

上記最終成形品Ｐを連続成形する際、上記温度調節手段４５、５５は、外気温の低い生産始動時で一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２の温度が低い場合には上昇させるように、連続生産時の摩擦熱により一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２の温度が高くなる場合には下降させるように配管４６、５６を循環する熱媒体の温度を調節している。したがって、温度調節手段４５、５５によって、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２を焼き入れ開始温度に調節することが可能となり、冷却用金型６２に搬入する二次成形品ｐ２の温度のばらつきを抑えることができる。これにより、冷却用金型６２での最終成形品Ｐの焼き入れをばらつきなく行うことができ、安定した品質の最終成形品Ｐを得ることができる。

以上より、本発明の参考実施形態１によれば、サーボモータ制御の油圧式プレス６１で冷却用金型６２を上下動させることにより、冷却用金型６２の上下動の速度を上げても正規の位置で冷却用金型６２が停止するようになるので、冷却用金型６２を下死点の位置でばらつきなく停止させることができ、冷却用金型６２に二次成形品ｐ２を搬入してから焼き入れがなされた最終成形品Ｐを取り出すまでの時間が短くなって生産性を高くできるとともに、連続して冷却用金型６２に搬入される各二次成形品ｐ２と冷却用金型６２とがばらつきなく圧接されることにより、安定した品質の最終成形品Ｐを得ることができる。

また、従来より塑性加工や機械加工で多用されている機械式プレス４１、５１を用いることにより、一次成形品ｐ１及び二次成形品ｐ２を支障なく成形することができるとともに、油圧式プレス６１の如き複雑な制御回路を不要とする機械式プレス４１、５１を用いることによって、生産ライン１全体を安価にできる。

尚、本参考実施形態１では、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２を温めるのに温水等の熱媒体を用いているが、これに限らず、例えば、通電発熱により温めるようにしてもよい。

また、一次成形工程４及び二次成形工程５では、機械式プレス４１、５１を用いているが油圧式プレスを用いて一次成形品ｐ１及び二次成形品ｐ２を成形してもよい。

また、一次成形工程４及び二次成形工程５では、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２の上型４３、５３の上下動の動きを互いに同期させているが、それぞれ同期しないようにしてもよい。

また、本参考実施形態１の加熱炉３０では、雰囲気ガスを高温にすることによって、鋼板Ｓを加熱するようにしているが、これに限らず、例えば、誘導加熱等による加熱方法を用いてもよい。

また、一次成形工程４から二次成形工程５への一次成形品ｐ１の搬入及び加熱工程３から一次成形工程４への鋼板Ｓの搬入を自動搬送機（図示せず）を用いて行っているが、産業用ロボットを用いて搬入するようにしてもよい。

また、本参考実施形態１では、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２の下型４４、５４にのみ配管４６、５６を配設して各金型の温度調節を行うようにしているが、上型４３、５３に配管４６、５６を配設して温度調節を行うようにしてもよい。

また、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２に温度調節手段４５、５５がそれぞれ設けられているが、少なくとも一方の温度を調節できるようにすればよい。
《発明の参考実施形態２》
図８は、本発明の参考実施形態２の生産ライン１を示す。参考実施形態２の生産ライン１は、搬入工程２、加熱工程３、焼き入れ工程６及び搬出工程７がそれぞれ２つ並設されている点が参考実施形態１と異なっていて、その他は同じであるので、異なる部分を詳細に説明する。

上記並設された搬入工程２と加熱工程３とのそれぞれの間には、第１ロボットＲ１がそれぞれ配設され、上記並設された焼き入れ工程６と搬出工程７とのそれぞれの間には、第３ロボットＲ３がそれぞれ配設されている。また、２つの加熱工程３と一次成形工程４との間には、各加熱工程３から一次成形工程４にまで延びる搬送レールＳｒが中途で繋がっていて、各加熱工程３で加熱された鋼板Ｓを順に一次成形工程４へと搬入できるようになっている。

次に、参考実施形態２の生産ライン１でホットプレスにより鋼板Ｓから最終成形品Ｐを製造する方法について説明する。

図９は、一次成形用金型４２に加熱炉３０で加熱された鋼板Ｓを、二次成形用金型５２に上記一次成形用金型４２で成形された一次成形品ｐ１を、２つの冷却用金型６２のうちの一方の冷却用金型６２に上記二次成形用金型５２で成形された二次成形品ｐ２をそれぞれ搬入した状態を示す。

この図９に示す状態から、まず図１０に示すように、一次成形用金型４２の上型４３及び二次成形用金型５２の上型５３が同期して下降するとともに、一方の冷却用金型６２の上型６３も上記上型４３、５３と同じタイミングで下降する。そして、一次成形用金型４２で鋼板Ｓから一次成形品ｐ１が成形され、二次成形用金型５２で一次成形品ｐ１から二次成形品ｐ２が成形されるとともに、二次成形品ｐ２が一方の冷却用金型６２で加圧保持されて焼き入れが開始される。

次に、図１１に示すように、一方の冷却用金型６２の上型６３が下降したままで二次成形品ｐ２の焼き入れがなされている状態で、上記一方の冷却用金型６２とは連係せずに、上記一次成形用金型４２の上型４３と二次成形用金型５２の上型５３とが互いに同期して上昇し、一次成形工程４で塑性加工を施された一次成形品ｐ１及び二次成形工程５で孔明け加工が施された二次成形品ｐ２は、各々の上型４３、５３の上側加圧面４３ａ、５３ａと離間する。

次いで、第２ロボットＲ２によって二次成形用金型５２から二次成形品ｐ２を取り出して他方の冷却用金型６２に搬入し、これと併行して自動搬送機（図示せず）によって一次成形用金型４２から一次成形品ｐ１を取り出して二次成形用金型５２に搬入し、そして、自動搬送機（図示せず）によって加熱炉３０から鋼板Ｓを取り出して一次成形用金型４２に搬入する。

しかる後、図１２に示すように、一次成形用金型４２の上型４３及び二次成形用金型５２の上型５３が同期して下降するとともに、他方の冷却用金型６２の上型６３も上記上型４３、５３と同じタイミングで下降し、一次成形用金型４２で鋼板Ｓから一次成形品ｐ１が成形され、二次成形用金型５２で一次成形品ｐ１から二次成形品ｐ２が成形されるとともに、二次成形品ｐ２が他方の冷却用金型６２で加圧保持されて焼き入れが開始される。

その後、図１３に示すように、他方の冷却用金型６２の上型６３が下降したままで二次成形品ｐ２の焼き入れがなされている状態で、上記他方の冷却用金型６２とは連係せずに、上記一次成形用金型４２の上型４３と二次成形用金型５２の上型５３とが互いに同期して上昇するとともに、一方の冷却用金型６２で焼き入れが終了して最終成形品Ｐが成形され、一方の冷却用金型６２の上型６３も上記上型４３、５３と同じタイミングで上昇する。

そして、第３ロボットＲ３によって一方の冷却用金型６２から最終成形品Ｐを取り出し、これと併行して第２ロボットＲ２によって二次成形用金型５２から二次成形品ｐ２を取り出して一方の冷却用金型６２に搬入し、自動搬送機（図示せず）によって一次成形用金型４２から一次成形品ｐ１を取り出して二次成形用金型５２に搬入し、そして、自動搬送機（図示せず）によって加熱炉３０から鋼板Ｓを取り出して一次成形用金型４２に搬入する。このように、一次成形工程４と、二次成形工程５と、２つの焼き入れ工程６とを順に連続して行うことにより、最終成形品Ｐが流れ作業的に成形される。

このように、本発明の参考実施形態２によれば、一方の冷却用金型６２で二次成形品ｐ２を冷却している間に、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２でそれぞれ次の一次成形品ｐ１及び二次成形品ｐ２が成形されるようになり、一次成形用金型４２及び二次成形用金型５２を増やすことなく生産ライン１全体の生産量を２倍にすることができ、コンパクトで高い生産性を有する生産ライン１にできる。
《発明の実施形態１》
図１４は、本発明の実施形態１の生産ライン１で使用する一次成形用金型４２を示す。この実施形態１では、上記一次成形用金型４２における下型４４の構造が参考実施形態１と異なっているだけで、その他は参考実施形態１と同じであるため、以下、参考実施形態１と異なる部分のみを詳細に説明する。

実施形態１の下型４４には、上下に延びる凹部４４ｃが複数形成されていて、該凹部４４ｃには、離間手段８が収容されている。

該離間手段８は、上端部が尖鋭な略三角錐状の支持部材８１と、該支持部材８１を上方に付勢するコイルバネ８２（付勢手段）とを備えている。

上記支持部材８１は、図１４（ａ）に示すように、一次成形用金型４２の型開き状態において、上記コイルバネ８２によって上方に付勢されていて、下側加圧面４４ａより上方に突出している。そして、上記支持部材８１は、加熱炉３０から搬送された鋼板Ｓを支持することにより、当該鋼板Ｓを下側加圧面４４ａから上方に浮き上がらせて離間させている。

また、上記支持部材８１は、図１４（ｂ）に示すように、一次成形用金型４２の型閉じ状態において、上記鋼板Ｓ（上型４３）で下方に押されることにより、上記コイルバネ８２のバネ力に抗して下方に沈み込み、上記凹部４４ｃに収容されている。

さらに、上記支持部材８１は、図１４（ｃ）に示すように、一次成形用金型４２が型開きすると同時に上記コイルバネ８２によって上方に付勢されて、下側加圧面４４ａより上方に突出するようになっている。そして、上記支持部材８１は、上記一次成形品ｐ１を持ち上げて、当該一次成形品ｐ１を下側加圧面４４ａから上方に浮き上がらせて離間させている。

尚、実施形態１の生産ライン１でホットプレスにより鋼板Ｓから最終成形品Ｐを製造する方法については、型開き状態の一次成形用金型４２に搬入された鋼板Ｓが、支持部材８１により持ち上げられて下側加圧面４４ａから上方に離間する点と、一次成形用金型４２の型閉じ動作に連動して支持部材８１が凹部４４ｃに収容される点と、一次成形用金型４２の型開き動作に連動して一次成形品ｐ１が支持部材８１により持ち上げられて下側加圧面４４ａから上方に離間する点とを除いて参考実施形態１と同じであるので、詳細な説明は省略する。

このように、本発明の実施形態１によれば、二次成形品ｐ２が冷却用金型６２で加圧保持されているときに、一次成形用金型４２で成形した一次成形品ｐ１が一次成形用金型４２における上型４３及び下型４４の両加圧面４３ａ、４４ａに全く接触しなくなるので、上型４３及び下型４４の両加圧面４３ａ、４４ａからの熱の逃げを確実に防ぎ、二次成形品ｐ２の温度が焼き入れ開始温度より低くなってしまう事態を回避し、特許文献２の如き一次成形品ｐ１の温度を高くするための加熱等によるエネルギの消費を一段と減らしてランニングコストを抑えることができる。

尚、本発明の実施形態１では、一次成形用金型４２における下型４４に複数の離間手段８を設けたが、二次成形用金型５２における下型５４に複数の離間手段８を設けて一次成形品ｐ１及び二次成形品ｐ２を下側加圧面５４ａから離間させるようにしてもよい。

本発明は、例えば加熱した鋼板を塑性加工、機械加工及び冷却を順次行うことにより焼き入れがなされた最終成形品を得るホットプレスを行う場合に適している。

４ 一次成形工程
５ 二次成形工程
６ 焼き入れ工程
４１ 機械式プレス
４２ 一次成形用金型
４３ 上型
４３ａ 上側加圧面
４４ 下型
４４ａ 下側加圧面
４５、５５ 温度調節手段
５１ 機械式プレス
５２ 二次成形用金型
５３ 上型
５３ａ 上側加圧面
５４ 下型
５４ａ 下側加圧面
６１ 油圧式プレス
６２ 冷却用金型
８１ 支持部材
８２ コイルバネ（付勢手段）
ｐ１ 一次成形品
ｐ２ 二次成形品

Claims (3)

1. 加熱された鋼板を一次成形用金型の上型と下型とで所定時間圧力を加えて上記上型及び下型の加圧面に沿って塑性変形させる塑性加工を施すことにより一次成形品を成形する一次成形工程と、
   上記一次成形品を二次成形用金型に搬入して該二次成形用金型の上型と下型とで所定時間機械加工を施すことにより二次成形品を成形する二次成形工程と、
   上記二次成形品をサーボモータ制御による油圧式プレスにセットされた冷却用金型に搬入して該冷却用金型の上型と下型とで上記一次成形工程及び二次成形工程よりも長時間に亘って加圧保持することにより焼き入れが行われた最終成形品を得る焼き入れ工程とを順に連続して行い、
   上記焼き入れ工程は、上記一次成形工程及び二次成形工程とは連係せずに単独で行われるように設定され、
   上記一次成形用金型及び二次成形用金型の少なくとも一方の温度を、温度調節手段により、上記二次成形品の焼き入れ開始温度より低い場合には上昇させる一方、上記二次成形品の焼き入れ開始温度より高い場合には下降させるように調節し、
   上記焼き入れ工程で焼き入れが開始してから終了するまでの間、上記一次成形工程及び二次成形工程は共に完了していて、上記一次成形用金型及び二次成形用金型を型開きさせると同時に上記一次成形用金型の下型及び上記二次成形用金型の下型の少なくとも一方から上端部が尖鋭の支持部材を付勢手段の付勢力で加圧面より上方に複数突出させることにより、上記一次成形工程で塑性加工された一次成形品及び二次成形工程で機械加工が施された二次成形品の少なくとも一方を、下型の加圧面から上方に浮き上がらせて上型及び下型の両加圧面と離間させることを特徴とするホットプレスによる鋼板の成形方法。
2. 請求項１に記載のホットプレスによる鋼板の成形方法において、
   上記一次成形用金型及び二次成形用金型は、機械式プレスで互いに同期して作動することを特徴とするホットプレスによる鋼板の成形方法。
3. 請求項２に記載のホットプレスによる鋼板の成形方法において、
   上記冷却用金型を２つ用意し、一方の冷却用金型で二次成形品を冷却している間に、上記二次成形用金型で次に機械加工が施された二次成形品を他方の冷却用金型に搬入して冷却し、当該他方の冷却用金型で二次成形品を冷却している間に、上記一方の冷却用金型から焼き入れが行われた最終成形品を取り出すことを特徴とするホットプレスによる鋼板の成形方法。

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