JP6776992B2 - キャラクターラインを有するパネルの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャラクターラインを有するパネルの製造装置および製造方法に関する。

近年、自動車のエクステリアデザインの高い意匠性を実現するための一つの手段として、例えばドアーアウターパネル、フェンダーパネル、サイドパネル、フードアウターパネル、リアゲートアウター等の車体の外板パネル（以下、“パネル”）にキャラクターラインを設けることが知られている。特に車体の側面に配置されるパネルにキャラクターラインを設けることが多用されるようになっている。

しかし、パネルにキャラクターラインを設けると、外板面品質不良である線ずれが発生することが知られている。特に、キャラクターラインがシャープであると線ずれが発生しやすい。なお、キャラクターラインがシャープであるとは、キャラクターラインの稜線の曲率半径が例えば１０ｍｍ以下と小さいこと、あるいは、稜線を形成する二つの面がなす挟み角度が例えば１５０°以下と小さいことを意味する。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、従来のパネル製造装置５１を用いた場合の線ずれの発生状況を模式的に説明する断面図であり、図１（ａ）は成形初期を示し、図１（ｂ）は成形完了時を示している。キャラクターラインＬは、パンチ２、ダイ５４、ブランクホルダー３、さらに必要に応じてダイパッド（図示しない）を用いてブランクＳに絞り成形または張り出し成形等のプレス加工を行うことで形成されるが、線ずれはキャラクターラインＬの成形段階で発生する。具体的に説明すると、まず、図１（ａ）に示す成形初期において、パンチ２のキャラクターライン成形用凸部の型当たりによりブランクＳに、局部的かつ微小な曲げ部である曲げ癖（図１中の黒丸印）が不可避的に発生する。ここで生じた曲げ癖は、その後の成形時においてキャラクターラインＬを挟む二つの面にかかる張力の差により、図１（ｂ）の矢印で示すようにキャラクターラインＬから傾斜面に沿って外側に移動し、成形完了時にも消失せずに残存する。このように、キャラクターラインＬを有するパネルに曲げ癖が残存する現象が線ずれである。

線ずれが発生すると、パネルのハイライト面検査において線ずれの発生部でハイライト折れ（外板面品質不良）が発生する原因になると考えられる。一方、特許文献１には、パンチと、第１ダイおよび第２ダイを有する分割ダイと、ブランクホルダーとを用いてキャラクターラインの線ずれを抑制するリヤーサイドアウターパネルのプレス加工方法が開示されている。特許文献１の加工方法は、まず第２ダイおよびパンチによりキャラクターラインを含む部分をプレス加工し、次いで、成形したキャラクターラインを第２ダイおよびパンチにより拘束したまま、第１ダイおよびパンチによりブランクの残りの部分をプレス加工することで、線ずれを抑制しながらキャラクターラインを形成している。

特開２００８−１００２４０号公報

特許文献１により開示された発明では、ブランクのキャラクターラインを含む部分をプレス加工した後に、成形箇所を拘束したまま、ブランクの残りの部分をプレス加工するが、そのような状態でプレス加工すると、ブランクの拘束されていない部分にしわが発生する可能性があり、線ずれとは異なる外板面品質不良が生じるおそれがある。特に、三次元的に湾曲する形状のパネルを成形する場合には、しわが発生しやすい。

本発明は、従来の技術が有するこの課題に鑑みてなされたものであり、しわ発生を伴うことなく、キャラクターラインを有するパネルの線ずれを抑制、または実質的に解消することを目的とする。

上述したように、キャラクターラインを有するパネルの線ずれは、成形初期に型（パンチ）当たりによりブランクに生じた曲げ癖が、その後の成形時にキャラクターラインから傾斜面に沿って外側へ移動することにより発生すると考えられる。このため、線ずれを抑制するには、（ｉ）曲げ癖の発生を抑制すること、（ｉｉ）発生した曲げ癖をキャラクターラインの外側へ移動させずに留めること、が有効である。本発明者らは、上記（ｉ）、（ｉｉ）について鋭意検討を重ねた結果、以下に列記の知見Ａ〜Ｃを得て、本発明を完成した。

（Ａ）パンチには、成形開始から成形完了までの間に、ブランクに高い面圧を与える高面圧発生部（キャラクターライン成形用凸部）と、高面圧発生部がブランクに与える面圧よりも低い面圧をブランクに与える低面圧発生部とが存在する。その高面圧発生部における面圧を緩和するために、ダイを横方向に移動させるダイスライド機構を設置し、成形開始時において、ダイをブランクのより端部側に接触させて成形初期におけるパンチ先端部によるブランクの曲げ変形を緩やかにすることで、パンチとブランクの初期当たりに起因する曲げ癖の発生を抑制できる。そして、プレス加工中にダイを横方向にスライドすることで、材料がキャラクターライン側に引き込まれるようにしてキャラクターラインが形成される。これにより、キャラクターラインからの曲げ癖の移動が起こり難くなる。

（Ｂ）ブランクの線ずれ発生側の面に対向するダイだけでなく、線ずれ発生側とは反対側の面に対向するダイもスライドさせることで、曲げ癖の発生を更に抑制することができる。

（Ｃ）パネルのキャラクターラインの形状によっては、パンチの形状とダイの形状を同一形状に設計せずに、ダイの分割面のＲ形状を最適設計することでパネルの高意匠化が実現できる。

即ち、上記課題を解決する本発明は、パンチと、前記パンチに対向する上下方向に移動するように構成された複数のダイとを備え、前記パンチと前記複数のダイとの間に配置されるブランクのプレス加工を行い、少なくとも二つの面により挟まれた稜線から成るキャラクターラインを有するパネルを製造する製造装置であって、前記ブランクの線ずれ発生側の面に対向するダイを、プレス方向に移動させながらプレス方向に垂直な方向のうちパンチ先端部側の方向に前進させるダイスライド機構が設けられていることを特徴としている。

なお、本発明に係る “線ずれ発生側の面”とは、キャラクターラインを有するパネルの形状から想定された線ずれが起こり得る面のことを指す。例えば、図１（ｂ）のような形状のキャラクターラインを有するパネルを製造する場合、キャラクターラインを構成するブランクの二つの面のうち、図中左側の面より右側の面の方がプレス加工中における張力が大きくなる。このため、プレス加工前の段階で、線ずれが発生する場合にどちらの面に線ずれが発生するか想定することができる。

前記ブランクの線ずれ発生側でない面に対向するダイを、プレス方向に移動させながらプレス方向に垂直な方向のうち前記パンチ先端部側の方向に前進させる他のダイスライド機構が設けられていても良い。

前記パンチおよび前記ダイは、プレス金型の閉型時における該パンチと該ダイとのクリアランスが、該パンチの先端部で前記ブランクの加工前板厚より大きく、かつ、該パンチの先端部から離れるに従い徐々に小さくなって前記ブランクの加工前板厚より小さくなるような形状を有していても良い。

別の観点による本発明は、パンチと、前記パンチに対向する上下方向に移動するように構成された複数のダイとを用い、前記パンチと前記複数のダイとの間に配置されるブランクのプレス加工を行うことにより、少なくとも二つの面により挟まれた稜線から成るキャラクターラインを有するパネルを製造する製造方法であって、前記複数のダイをプレス方向に移動させ、該ダイが前記ブランクに接触した後に、前記ブランクの線ずれ発生側の面に対向するダイを、プレス方向に移動させながら、プレス方向に垂直な方向のうちパンチ先端部側の方向に前進させて、プレス加工を行うことを特徴としている。

しわ発生を伴うことなく、キャラクターラインを有するパネルの線ずれを抑制、または実質的に解消することができる。

従来のプレス加工時における線ずれの発生状況を模式的かつ経時的に説明する断面図であり、図１（ａ）は成形初期の状態を示し、図１（ｂ）は成形完了時の状態を示している。 本発明の第１の実施形態に係るパネルの製造装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るプレス加工を経時的に説明する断面図である。図３（ａ）は成形初期の状態、図３（ｂ）は成形中期の状態、図３（ｃ）は成形末期の状態を示している。 本発明の第２の実施形態に係るパネルの製造装置の概略構成およびその製造装置を用いたプレス加工を経時的に説明する断面図である。図４（ａ）は成形初期の状態を示し、図４（ｂ）は成形完了時の状態を示している。 本発明の第３の実施形態に係るパンチおよびダイの概略形状を示す図である。 実施例で成形するパネルの形状を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態において、パネルのキャラクターラインは二つの面で構成されている。また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
図２に示すように、第１の実施形態に係るパネルの製造装置１は、パンチ２と、被加工材であるブランクＳを支持するブランクホルダー３と、パンチ２およびブランクホルダー３に対向するようにパンチ２およびブランクホルダー３の上方に設けられた可動式のダイ４を備えている。ブランクＳは金属製の被加工材であり、鋼板であることが例示されるが、鋼板には限定されず、アルミニウムまたはアルミニウム合金板や、チタンまたはチタン合金板であってもよい。また、プレス加工により得られるパネルとしては、ドアーアウターパネル、フェンダーパネル、サイドパネル、フードアウターパネル、リアゲートアウター等の自動車の車体の外板パネルが例示される。

ダイ４は、第１のダイ４ａと第２のダイ４ｂといった二つのダイに分割され、各ダイ４ａ、４ｂは上下方向に移動するように構成されている。第１のダイ４ａは、ブランクＳの線ずれ発生側の面に対向するように配置され、第２のダイ４ｂは、ブランクＳの線ずれ発生側でない面に対向するように配置されている。第１のダイ４ａおよび第２のダイ４ｂは、初期位置において両者の間に隙間が空くように配置されている。第１のダイ４ａの下部のブランクＳに接触しない部分には傾斜面５ａが形成されている。

パネルの製造装置１は、第１のダイ４ａを、プレス方向Ｖ（本実施形態では上方から下方に向かう方向）に移動させながら、プレス方向Ｖに垂直な方向のうちパンチ先端部側の方向Ｄに前進させるダイスライド機構１０ａを備えている。ダイスライド機構１０ａは、第１のダイ４ａを移動させるスライド部材１１ａを備えており、スライド部材１１ａは、第１のダイ４ａの下方、かつ、ブランクホルダー３のパンチ２が設けられていない側の側方に配置されている。スライド部材１１ａの上部には第１のダイ４ａの傾斜面５ａに対向するようにして傾斜面１２ａが形成されている。スライド部材１１ａの傾斜面１２ａは、第１のダイ４ａの下降時に第１のダイ４ａの傾斜面５ａが接触するような位置に形成されている。なお、図示は省略しているが、ダイスライド機構１０ａは、スライド部材１１ａの他、スライド部材１１ａの固定機構や、第１のダイ４ａがプレス方向Ｖに移動しながら、パンチ先端部側の方向Ｄにも移動できるために必要な構成を有している。

第１のダイ４ａの初期位置からパンチ先端部側方向Ｄへの移動距離は、２００ｍｍ以上、またはパンチ２とブランクＳとの接触面圧が２ＭＰａ以上となる範囲に相当する距離にすることが望ましい。移動距離が大きくなるほど、パンチ２とブランクＳの接触が緩和され、第１のダイ４ａのスライド時においてブランクＳの材料をキャラクターライン側に寄せ込みやすくなる。

第１の実施形態のパネルの製造装置１は以上のように構成されている。次に、このような製造装置を用いたキャラクターラインを有するパネルの製造方法について説明する。なお、第１の実施形態における第２のダイ４ｂの動作は従来と同様であるため、説明を省略する。

まず第１のダイ４ａを下方に移動させ、第１のダイ４ａをブランクホルダー３に支持されたブランクＳに接触させる。その状態で第１のダイ４ａを更に下方に移動させると、図３（ａ）に示すようにブランクＳがパンチ２の先端部２ａに接触し、図３（ｂ）に示すようにブランクＳの曲げ変形が開始される。このとき、第１のダイ４ａは、初期位置において第２のダイ４ｂとの間に隙間が空くような状態で配置されていたことから、第１のダイ４ａをプレス方向Ｖに沿って下方に移動させただけでは、第１のダイ４ａと第２のダイ４ｂとの間の隙間が残存し、得られるキャラクターラインの曲げ半径が所望のキャラクターラインの曲げ半径よりも大きくなる。換言すると、第１のダイ４ａを下方に移動させてブランクＳの曲げ変形が開始された段階では、従来のプレス加工に対し、ブランクＳの線ずれ発生側の面におけるキャラクターライン近傍の曲げ半径が大きくなる。その結果、従来よりもキャラクターライン近傍の変形が緩和されることになり、パンチ２とブランクＳの初期当たりに起因する曲げ癖の発生を抑えることができる。

その後、更に第１のダイ４ａを下方に移動させると、第１のダイ４ａの傾斜面５ａとスライド部材１１ａの傾斜面１２ａとが接触する。これにより、第１のダイ４ａはスライド部材１１ａの傾斜面１２ａに沿ってパンチ先端部側の方向Ｄに移動し始める。即ち、第１のダイ４ａはプレス方向Ｖに移動しながらプレス方向Ｖに垂直な方向のうちパンチ先端部側の方向Ｄに前進移動する。これに伴い、ブランクＳの材料がキャラクターラインに向けて寄せ込まれることになる。即ち、キャラクターラインの線ずれ方向とは逆方向に材料が寄せ込まれるため、曲げ癖が発生したとしても、発生した曲げ癖がキャラクターラインから外側に移動することを抑制することができる。

このように、第１の実施形態に係るパネルの製造装置１によれば、パンチ２の初期当たりによる曲げ癖の発生を抑制できると共に、発生した曲げ癖がキャラクターラインから移動することを抑制することができる。即ち、キャラクターライン成形時における線ずれを抑制することができる。また、プレス金型の閉型時にブランク全体が拘束されるため、キャラクターラインの成形時におけるブランクＳのしわの発生を抑制することが可能となる。したがって、第１の実施形態のパネルの製造装置１によれば、従来よりも外観品質に優れたパネルを製造することができる。

＜第２の実施形態＞
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように第２の実施形態に係るパネルの製造装置１には、第２のダイ４ｂを、プレス方向Ｖに移動させながらパンチ先端部側の方向Ｄに前進させる他のダイスライド機構１０ｂが更に設けられている。即ち、第２の実施形態のパネルの製造装置１は、ダイスライド機構として、第１のダイ４ａをスライドさせる第１のダイスライド機構１０ａと、第２のダイ４ｂをスライドさせる第２のダイスライド機構１０ｂを備えている。

第２のダイスライド機構１０ｂは、第２のダイ４ｂを移動させるスライド部材１１ｂを備えており、スライド部材１１ｂは、第２のダイ４ｂの下方、かつ、ブランクホルダー３のパンチ２が設けられていない側の側方に配置されている。スライド部材１１ｂの上部には第２のダイ４ｂの傾斜面５ｂに対向するようにして傾斜面１２ｂが形成されている。スライド部材１１ｂの傾斜面１２ｂは、第２のダイ４ｂの下降時に第２のダイ４ｂの傾斜面５ｂが接触するような位置に形成されている。なお、図示は省略しているが、第２のダイスライド機構１０ｂは、スライド部材１１ｂの他、スライド部材１１ｂの固定機構や、第２のダイ４ｂがプレス方向Ｖに移動しながら、パンチ先端部側の方向Ｄにも移動できるために必要な構成を有している。

第２の実施形態のパネルの製造装置１によれば、図４（ｂ）に示すような第２のダイ４ｂを下方に移動させてブランクＳの曲げ変形が開始される段階において、第１の実施形態のプレス加工と同様の理由により、ブランクＳの線ずれ発生側でない面におけるキャラクターライン近傍の変形が緩和される。即ち、第２の実施形態のパネルの製造装置１においては、第１のダイ４ａと第２のダイ４ｂが共にスライドするように構成されるため、成形初期におけるキャラクターライン近傍の変形が更に緩和される。これにより、第１の実施形態のパネルの製造装置１に対し、パンチ２の初期当たりによる曲げ癖の発生を更に抑制することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係るパネルの製造装置１は、第２の実施形態と同様、第１のダイ４ａおよび第２のダイ４ｂがスライドするよう構成されている。図５に示すように第３の実施形態では、各ダイ４ａ、４ｂのパンチ２に対向する面がパンチ表面に対して平行ではなく、傾斜している。具体的に説明すると、パンチ２およびダイ４は、プレス金型の閉型時におけるパンチ２とダイ４とのクリアランスＣＬが、パンチ先端部２ａではブランクＳの加工前板厚より大きく、かつ、パンチ先端部２ａから離れるに従い徐々に小さくなってパンチ上面の周縁部２ｂではブランクＳの加工前板厚より小さくなるように形成されている。

このような形状のパンチ２およびダイ４でプレス加工を行うと、第１のダイ４ａおよび第２のダイ４ｂがパンチ先端部側の方向Ｄにスライドした際に、パンチ先端部２ａから離れた部分では、パンチ２と各ダイ４ａ、４ｂのクリアランスＣＬがブランクＳの加工前板厚よりも小さく、かつ、パンチ先端に向かってそのクリアランスＣＬが徐々に小さくなっていくことから、各ダイ４ａ、４ｂのスライド時にブランクＳの材料がキャラクターラインに向けて寄せ込まれていく。そして、パンチ先端部２ａにおいては、パンチ２とダイ４のクリアランスＣＬがブランクＳの加工前板厚より大きいため、パンチ上面の周縁部２ｂから寄せ込まれた材料がパンチ先端部２ａにおいてパンチ２とダイ４の間に充填され、キャラクターラインが形成される。これにより、パンチ２とダイ４のクリアランスＣＬがブランクＳの加工前板厚と同じである場合のプレス金型では得られないシャープなキャラクターラインを形成することが可能となる。即ち、第３の実施形態のパネルの製造装置１によれば、キャラクターラインの線ずれを抑制することができると共に、シャープなキャラクターラインを形成することが可能となる。

なお、第１〜第３の実施形態では、２つの面に挟まれることで構成されるキャラクターラインの成形について説明したが、第１〜第３の実施形態のようなプレス加工は３つ以上の面で構成されるキャラクターラインを成形する場合にも適用できる。その場合、パンチ２に対向するダイ４は、キャラクターラインを構成する面の数に合わせて増加する。複数のダイが設けられる場合でも、ブランクの線ずれ発生側の面に対向するダイを、プレス方向に移動させながら、プレス方向に垂直な方向のうちパンチ先端部側の方向に前進させるスライド機構がパネルの製造装置１に設けられていれば、キャラクターラインの線ずれ抑制効果を得ることができる。

また、本実施形態では、パンチ２、ダイ４、ブランクホルダー３を用いて絞り成形または張り出し成形等のプレス加工を実施することとしたが、例えばパンチ２、ダイ４、およびダイパッド（図示しない）を用いてパッド曲げ成形を実施しても良い。また、パンチ２を上側に、ダイ４を下側に配置した金型構成であっても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明に係るプレス加工の効果を検討するために、板厚０．７ｍｍで引張り強さが２７０ＭＰａ級のめっき鋼板から成る、幅１００ｍｍ、長さ３００ｍｍのブランクを用いて成形試験を実施した。本発明に係るパネルの製造装置として、図２に示す構造の装置を用いた。ブランクの線ずれ発生側の面に対向するダイのスライド距離（プレス方向に垂直な方向の移動距離）は１００ｍｍとした。なお、成形後のパネルの断面形状は図６に示す通りであり、キャラクターラインの曲率半径は５ｍｍである。また、パンチ先端の曲率半径も５ｍｍである。

また、比較例として、同一材料で同一サイズのブランクを用いた成形試験を実施した。上記実施例と比較するために、ダイスライド機構を備えない通常のダイを用いた。

成形試験後、プレス加工により得られた各パネルに対し、キャラクターライン周辺に発生する線ずれの高さと長さの積である線ずれ評価値を算出して、線ずれの評価を実施した。本発明に係る製造装置で得られたパネルは、線ずれ評価値が０．８で、目視評価においても線ずれが確認できなかった。比較例のパネルは、線ずれ評価値が２．２で、目視評価においても明確な線ずれが確認できた。即ち、パンチの先端部に弾性体を設けることで、キャラクターラインの成形時における線ずれを抑制することができた。

本発明は、キャラクターラインを有するパネルの製造に適用することができる。

１ パネルの製造装置
２ パンチ
２ａ パンチの先端部
２ｂ パンチの周縁部
３ ブランクホルダー
４ ダイ
４ａ 第１のダイ
４ｂ 第２のダイ
５ａ 第１のダイの傾斜面
５ｂ 第２のダイの傾斜面
１０ａ ダイスライド機構（第１のダイスライド機構）
１０ｂ ダイスライド機構（第２のダイスライド機構）
１１ａ スライド部材
１１ｂ スライド部材
１２ａ スライド部材の傾斜面
１２ｂ スライド部材の傾斜面
５１ 従来のパネル製造装置
５４ 従来のダイ
ＣＬ 閉型時のパンチとダイのクリアランス
Ｄ パンチ先端部側の方向
Ｌ キャラクターライン
Ｓ ブランク
Ｖ プレス方向

Claims (4)

1. パンチと、前記パンチに対向する上下方向に移動するように構成された複数のダイとを備え、前記パンチと前記複数のダイとの間に配置されるブランクのプレス加工を行い、少なくとも二つの面により挟まれた稜線から成るキャラクターラインを有するパネルを製造する製造装置であって、
   前記ブランクの線ずれ発生側の面に対向するダイを、プレス方向に移動させながらプレス方向に垂直な方向のうちパンチ先端部側の方向に前進させるダイスライド機構が設けられていることを特徴とする、キャラクターラインを有するパネルの製造装置。
2. 前記ブランクの線ずれ発生側でない面に対向するダイを、プレス方向に移動させながらプレス方向に垂直な方向のうち前記パンチ先端部側の方向に前進させる他のダイスライド機構が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のキャラクターラインを有するパネルの製造装置。
3. 前記パンチおよび前記ダイは、プレス金型の閉型時における該パンチと該ダイとのクリアランスが、該パンチの先端部で前記ブランクの加工前板厚より大きく、かつ、該パンチの先端部から離れるに従い徐々に小さくなって前記ブランクの加工前板厚より小さくなるような形状を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載のキャラクターラインを有するパネルの製造装置。
4. パンチと、前記パンチに対向する上下方向に移動するように構成された複数のダイとを用い、前記パンチと前記複数のダイとの間に配置されるブランクのプレス加工を行うことにより、少なくとも二つの面により挟まれた稜線から成るキャラクターラインを有するパネルを製造する製造方法であって、
   前記複数のダイをプレス方向に移動させ、該ダイが前記ブランクに接触した後に、前記ブランクの線ずれ発生側の面に対向するダイを、プレス方向に移動させながら、プレス方向に垂直な方向のうちパンチ先端部側の方向に前進させて、プレス加工を行うことを特徴とする、キャラクターラインを有するパネルの製造方法。
   

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