JP6780943B2

JP6780943B2 - 熱間プレス成形装置

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Publication number: JP6780943B2
Application number: JP2016032186A
Authority: JP
Inventors: 啓介奥田; 西川　克巳; 克巳西川
Original assignee: Y Tec Corp
Current assignee: Y Tec Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: JP2016190269A

Description

本発明は、加熱された金属製の板材をプレス成形する熱間プレス成形装置に関するものである。

例えば、自動車用のプレス成形品としてピラー、サイドシル、ドアインパクトバー等があり、これらは高い強度が要求される部品であることから、高張力鋼板を熱間プレス成形して得られる。熱間プレス成形においては、鋼板を焼入れ温度となるまで加熱した後、下型に載置して上型を下降させ、上型と下型とで鋼板を成形しながら該上型及び下型によって冷却することで焼入れを行っている。

上述したようなプレス成形品は一対の側壁部と、これら側壁部の縁部同士を連結するように延びる頂壁部とを有する断面ハット状の部品であることが多い。断面ハット状の部品をプレス成形する場合には、例えば特許文献１、２に開示されているように、下型の上面は、全体として上方へ膨出するように形成し、プレス成形品の側壁部内面を成形するための側壁部成形面と、プレス成形品の頂壁部内面を成形するための頂壁部成形面とで構成されている。一方、上型の下面は、全体として下型の挿入が可能となるように上方へ窪んでおり、プレス成形品の側壁部外面を成形するための側壁部成形面と、プレス成形品の頂壁部外面を成形するための頂壁部成形面とで構成されている。

特開２０１１−２４０３７３号公報特開２０１３−２３３５４８号公報

ところで、断面ハット状のプレス成形品を成形する際には、上型を下型に接近する方向に移動させることになるのであるが、このとき、上型の頂壁部成形面と下型の頂壁部成形面とは互いに鋼板を厚み方向に挟む方向に相対移動することになる。このため、成形後、型開き時に頂壁部成形面が鋼板に食い付いてしまうことはなく、頂壁部成形面と鋼板との間にはクリアランスを考慮しなくて済むので、上型及び下型の頂壁部成形面を両方とも鋼板に押し当てて鋼板を冷却することができる。

一方、上型及び下型の側壁部成形面は、成形後半では最終的にプレス成形品の側壁部に沿う方向に相対移動することになり、例えば上型の両側壁部成形面の間や、下型の両側壁部成形面の間にプレス成形品が嵌まった状態になる。従って、焼入れ前後の鋼板の寸法変化によってはプレス成形品が上型や下型に食い付いて脱型が困難になってしまう恐れがあるので、上型や下型の側壁部成形面と鋼板との間に食い付きを抑制するためのクリアランスを設けた形状設定にする必要がある。

つまり、上型及び下型の頂壁部成形面はクリアランス無く鋼板に押し付けることができるので、鋼板における頂壁部成形面が押し付けられる部分の冷却が上型及び下型によって促進されるのに対し、側壁部成形面は鋼板との間にクリアランスを設定しているので鋼板における側壁部成形面が接触する部分は冷却され難くなり、このことが鋼板の冷却ムラを招き、ひいては部位によって強度が異なるプレス成形品になってしまう。

本発明は、か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、板材と成形面との間のクリアランスを全体的に少なくして成形型による板材の冷却ムラを抑制しながら、成形後におけるプレス成形品の成形型への食い付きを無くして脱型を容易にすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、プレス成形品の側壁部外面を成形する成形型を側壁部の側方に移動させることができるようにした。

第１の発明は、
加熱された金属製の板材をプレス成形して一対の側壁部と、該一対の側壁部の上端部同士を繋ぐように延びる頂壁部とを有するとともに、該頂壁部に、該側壁部の上端部に沿う方向に延びかつ上方に開放する矩形断面の凹部が該頂壁部の長手方向の一端部から他端部まで連続して形成されたプレス成形品を得る熱間プレス成形装置において、
互いに接離して型開き状態と型閉じ状態とに切り替えられる第１成形型と、第２成形型とを備え、
上記第１成形型には、上記プレス成形品の側壁部内面を成形する第１側壁部内面成形面と、頂壁部内面を成形する頂壁部内面成形面とが形成され、該頂壁部内面成形面には、上記頂壁部の上記凹部を成形するための凹部が形成され、
上記第２成形型は、上記プレス成形品の頂壁部外面を成形する成形面が形成された頂壁部外面成形型と、上記プレス成形品の側壁部外面を成形する成形面が形成された第１側壁部外面成形型とを有し、該頂壁部外面成形型には、上記頂壁部の上記凹部を成形するための凸部が形成され、
上記第１側壁部外面成形型を、型閉じ動作に伴って上記第１成形型の第１側壁部内面成形面に側方から接近するように移動させて型閉じ状態で上記板材に押し当てる一方、型開き動作に伴って上記板材から上記第１成形型の第１側壁部内面成形面の側方に離れるように移動させる型駆動部をさらに備えており、
上記第１成形型の頂壁部内面成形面と、上記第２成形型の頂壁部外面成形型とが上記板材に接触するタイミングは、上記第１側壁部外面成形型が上記板材に接触するタイミングよりも早くなるように設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、板材を成形する際、第１成形型と第２成形型とが型閉じ動作によって互いに接近すると、第１成形型の頂壁部内面成形面と第２成形型の頂壁部外面成形型の成形面とが板材に接触して板材を成形する。この型閉じ動作に伴って第１側壁部外面成形型が第１成形型の第１側壁部内面成形面に対して側方から接近し、板材に押し当てられて板材を成形する。これにより、側壁部と頂壁部とを有するプレス成形品が得られる。

そして、型開き時には、第１成形型の頂壁部内面成形面と、第２成形型の頂壁部外面成形型の成形面とが互いに離れる方向に相対移動するとともに、第１側壁部外面成形型が板材から第１成形型の第１側壁部内面成形面の側方に離れていく。

したがって、型開き時には、第１側壁部外面成形型が、成形後におけるプレス成形品の側壁部からその側方に離れるように移動することになるので、プレス成形品が第１成形型や第２成形型に食い付いてしまうことはない。よって、型閉じ時における第１成形型及び第２成形型と、板材とのクリアランスを極小化または殆ど無くしてもプレス成形品の脱型が容易に行えるので、第１成形型及び第２成形型によって板材の冷却が均一に行われる。

また、型閉じ時には、第１成形型の頂壁部内面成形面と、第２成形型の頂壁部外面成形型とが板材に接触して板材が両成形面によって挟持された後に、第１側壁部外面成形型が板材に接触する。したがって、第１側壁部外面成形型が板材に接触する前に板材が動かないように固定された状態となっており、これにより、第１側壁部外面成形型による成形が狙い通りに正確に行われる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記第１成形型の第１側壁部内面成形面は、上記プレス成形品が有する一方の側壁部内面を成形し、
上記第１成形型には、上記プレス成形品が有する他方の側壁部内面を成形する第２側壁部内面成形面が形成され、
上記第２成形型の第１側壁部外面成形型には、上記プレス成形品が有する一方の側壁部外面を成形する成形面が形成され、
上記第２成形型は、上記プレス成形品が有する他方の側壁部外面を成形する成形面が形成された第２側壁部外面成形型を有し、
上記型駆動部は、上記第２側壁部外面成形型を、型閉じ動作に伴って上記第１成形型の第２側壁部内面成形面に側方から接近するように移動させて型閉じ状態で上記板材に押し当てる一方、型開き動作に伴って上記板材から上記第１成形型の第２側壁部内面成形面の側方に離れるように移動させることを特徴とする。

この構成によれば、例えばプレス成型品が一対の側壁部を有する断面ハット状である場合に、プレス成形品が有する一方の側壁部外面が第１側壁部外面成形型によって成形され、プレス成形品が有する他方の側壁部外面が第２側壁部外面成形型によって成形される。そして、型開き時には、第１側壁部外面成形型が板材から第１成形型の第１側壁部内面成形面の側方に離れ、また、第２側壁部外面成形型が板材から第１成形型の第２側壁部内面成形面の側方に離れていくので、断面ハット状のプレス成形品であっても該プレス成形品が第１成形型や第２成形型に食い付いてしまうことはない。よって、型閉じ時における第１成形型及び第２成形型と、板材とのクリアランスを極小化または殆ど無くしてもプレス成形品の脱型が容易に行えるので、第１成形型及び第２成形型によって板材の冷却が均一に行われる。

第３の発明は、第１または２の発明において、
上記熱間プレス成形装置は上記第２成形型が取り付けられる可動盤を備え、該可動盤の移動方向は上下方向であり、
上記型駆動部は、上記第１側壁部外面成形型を上記可動盤に対して水平方向に移動可能に支持する支持部と、上記第１側壁部外面成形型に接触して型閉じ動作及び型開き動作に伴って上記第１側壁部外面成形型を水平方向に移動させるカム面とを有していることを特徴とする。

この構成によれば、可動盤を移動させて型閉じ動作を行うと、カム面が、可動盤に支持された第１側壁部外面成形型に接触し、カム面によって第１側壁部外面成形型が水平方向に移動して第１成形型の第１側壁部内面成形面に側方から接近する。一方、型開き動作を行うと、カム面によって第１側壁部外面成形型が水平方向に移動して板材から第１成形型の第１側壁部内面成形面の側方に離れるように移動する。したがって、カム面を設けたことで、第１側壁部外面成形型の専用の駆動源を別途設けることなく、可動盤の移動力を利用して第１側壁部外面成形型を移動させることが可能になる。さらに、可動盤の移動と、第１側壁部外面成形型の移動とを確実に同期させることも可能になる。

第４の発明は、第３の発明において、
上記カム面は、鉛直線に対して所定角度を持って傾斜した傾斜面で構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、カム面を傾斜面によって簡単に構成しながら、第１側壁部外面成形型の水平方向の動きを的確に制御することが可能になる。

第５の発明は、第２の発明において、
上記第１側壁部外面成形型と、上記第２側壁部外面成形型とは、上記頂壁部外面成形型を挟むように配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１側壁部外面成形型と第２側壁部外面成形型との間に頂壁部外面成形型が配置されるので、第１側壁部外面成形型、第２側壁部外面成形型及び頂壁部外面成形型を型閉じ状態で一体化させてプレス成形品の頂壁部から側壁部までを連続して成形することが可能になる。

第１の発明によれば、プレス成形品の側壁部を成形するための第１側壁部外面成形型を、型開き動作に伴ってプレス成形品の側壁部から該側壁部の側方に離れるように移動させることができる。これにより、板材と成形面との間のクリアランスを全体的に少なくして成形型による板材の冷却ムラを抑制しながら、成形後におけるプレス成形品の成形型への食い付きを無くして脱型を容易にすることができる。

また、第１成形型の頂壁部内面成形面と、第２成形型の頂壁部外面成形型とが板材に接触するタイミングを、第１側壁部外面成形型とが板材に接触するタイミングよりも早くしたので、第１側壁部外面成形型が板材に接触する前に板材を固定しておくことができる。これにより、第１側壁部外面成形型による成形を狙い通りに正確に行うことができる。

第２の発明によれば、断面ハット状のプレス成形品であっても該プレス成形品が第１成形型や第２成形型に食い付いてしまうのを防止できる。よって、第１成形型及び第２成形型によって板材の冷却を均一にできる。

第３の発明によれば、可動盤に取り付けられた第１側壁部外面成形型をカム面に接触させてカム面によって移動させるようにしたので、可動盤の移動力を利用して第１側壁部外面成形型を移動させることができるとともに、可動盤の移動と、第１側壁部外面成形型の移動とを確実に同期させることができる。

第４の発明によれば、カム面を傾斜面で簡単に構成することができるとともに、第１側壁部外面成形型の水平方向の動きを的確に制御することができる。

第５の発明によれば、第１側壁部外面成形型と第２側壁部外面成形型との間に頂壁部外面成形型を配置できるので、第１側壁部外面成形型、第２側壁部外面成形型及び頂壁部外面成形型を型閉じ状態で一体化させてプレス成形品の頂壁部から側壁部までを連続して成形することができる。

実施形態に係る熱間プレス成形装置の正面図である。熱間プレス成形装置で成形されたプレス成形品の斜視図である。熱間プレス成形装置によるプレス成形工程を示す図である。変形例１に係るプレス成形品の斜視図である。変形例２に係るプレス成形品の斜視図である。変形例３に係るプレス成形品の斜視図である。変形例４に係るプレス成形品の斜視図である。変形例５に係るプレス成形品の斜視図である。変形例６に係るプレス成形品の斜視図である。変形例７に係るプレス成形品の斜視図である。変形例８に係るプレス成形品の斜視図である。

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ず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る熱間プレス成形装置１を正面から見た図である。熱間プレス成形装置１は、例えば自動車のピラー、サイドシル、ドアインパクトバー等の各種部品を製造する場合に使用されるものであり、焼入れ温度まで加熱された金属製の板材Ｗ（図３に示す）をプレス成形して、図２に示すような断面ハット状のプレス成形品１００を得ることができるように構成されている。

熱間プレス成形装置１で成形するプレス成形品１００は、一対の側壁部１０１、１０１とこれら側壁部１０１、１０１の上端部同士を繋ぐように延びる頂壁部１０２とを有しており、図２における下側が開放されている。側壁部１０１、１０１の間隔は、開放側へ行くほど広くなるように設定されている。また、各側壁部１０１の下端部には、外方へ延出するフランジ１０３がそれぞれ形成されている。尚、プレス成形品１００となる板材Ｗは、例えば高張力鋼板等である。

図１に示すように、熱間プレス成形装置１は、固定盤２と、可動盤３と、可動盤３を駆動する駆動装置４と、下型（第１成形型）２０と、上型（第２成形型）３０とを備えている。固定盤２は、略水平方向に延びており、例えば工場の地面等に固定されて動かないようになっている。可動盤３は、固定盤２と対向するように該固定盤２の上方に配置され、固定盤２と同様に略水平方向に延びている。駆動装置４は、可動盤３の上方に配置された流体圧シリンダ装置等で構成されており、可動盤３を上下方向に移動させるためのものである。駆動装置４は、流体圧シリンダ装置以外で構成することもでき、可動盤３を移動させることができる構造のものであればよい。

下型２０は、固定盤２の上面に取り付けられる一方、上型３０は、可動盤３の下面に取り付けられている。したがって、駆動装置４によって可動盤３を上方へ移動させると、上型３０が下型２０から離れて型開き状態になり、駆動装置４によって可動盤３を下方へ移動させると、上型３０が下型２０に接近して型閉じ状態になるので、下型２０及び上型３０は、互いに接離して型開き状態と型閉じ状態とに切り替えられるようになっている。

下型２０の上面は上方へ膨出するように形成されており、その膨出方向上端面は、プレス成形品１００の頂壁部１０２内面を成形する頂壁部内面成形面２０ａとされ、また、側面は、プレス成形品１００の一方の側壁部１０１内面を成形する側壁部内面成形面（第１側壁部内面成形面）２０ｂ及びプレス成形品１００の他方の側壁部１０１内面を成形する側壁部内面成形面（第２側壁部内面成形面）２０ｂとされている。第１側壁部内面成形面２０ｂは、下型２０における図１の左側面で構成されており、第２側壁部内面成形面２０ｂは、下型２０における図１の右側面で構成されている。

下型２０の頂壁部内面成形面２０ａは略水平に延びている。左右の側壁部内面成形面２０ｂ、２０ｂは上下方向に延びており、下側へ行くほど互いの間隔が広がるように緩やかに傾斜している。尚、側壁部内面成形面２０ｂ、２０ｂは互いに略平行に延びていてもよい。頂壁部内面成形面２０ａ及び側壁部内面成形面２０ｂ、２０ｂの形状は上記した形状に限られるものではなく、プレス成形品１００の形状によって変更することができる。また、下型２０の上面には、プレス成形品１００のフランジ１０３を成形するためのフランジ成形面２０ｃ、２０ｃが形成されている。各フランジ成形面２０ｃは、側壁部内面成形面２０ｂの下端部に連なり、略水平に延びている。

上型３０は、３つの型から構成されている。すなわち、上型３０は、プレス成形品１００の頂壁部１０２外面を成形する成形面３１ａが形成された頂壁部外面成形型３１と、一方の側壁部１０１外面を成形する側壁部成形面３３ａが形成された第１側壁部外面成形型３３と、他方の側壁部１０１外面を成形する側壁部成形面３４ａが形成された第２側壁部外面成形型３４とを有している。頂壁部外面成形型３１は、下型２０の直上方に配置されている。第１側壁部外面成形型３３と第２側壁部外面成形型３４は、頂壁部外面成形型３１を幅方向（図１の左右方向）に挟むように配置されている。

頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａは、頂壁部外面成形型３１の下端面において略水平方向に延びるように形成されており、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａと対向している。頂壁部外面成形型３１の幅は上部から下部まで頂壁部内面成形面２０ａの幅と略等しく設定されている。頂壁部外面成形型３１は、可動盤３の下面に対して伸縮装置３２を介して取り付けられている。伸縮装置３２は、上下方向に伸縮するように構成されたものであり、例えばガスシリンダ装置等で構成することができる。伸縮装置３２の上部が可動盤３の下面に固定され、下部が頂壁部外面成形型３１の上部に固定されている。したがって、頂壁部外面成形型３１ａに対して上向きの力を作用させると、その力によって伸縮装置３２を縮めて頂壁部外面成形型３１を可動盤３に対して上方に移動させることができ、力を除くと伸縮装置３２が伸びて頂壁部外面成形型３１を可動盤３に対して下方に移動させることができる。

第１側壁部外面成形型３３は、頂壁部外面成形型３１の左側（図１における左側）に配置されている。第１側壁部外面成形型３３の側壁部成形面３３ａは、第１側壁部外面成形型３３の右側面の下端部から上方へ延びるように形成されている。側壁部成形面３３ａは、上側へ行くほど頂壁部外面成形型３１に接近するように僅かに傾斜している。第１側壁部外面成形型３３の下端面には、プレス成形品１００のフランジ１０３を成形するフランジ成形面３３ｂが形成されている。フランジ成形面３３ｂは、側壁部成形面３３ａの下端部に連なって略水平に延びている。従って、第１側壁部外面成形型３３の下部には、側壁部成形面３３ａとフランジ成形面３３ｂとが交わる部分に角が形成されることになる。

第１側壁部外面成形型３３の左側面には、第１被案内面３３ｃが形成されている。第１被案内面３３ｃは、第１側壁部外面成形型３３の左側面の下端部から上方へ延びており、上側へ行くほど左側、即ち、頂壁部外面成形型３１から離れる方向に傾斜する傾斜面で構成されている。

第１側壁部外面成形型３３は、可動盤３の下面に対して第１スライド装置３５を介して取り付けられている。第１スライド装置３５は、第１側壁部外面成形型３３を図１の左右方向、即ち水平方向に移動可能に可動盤３に支持する支持部であり、例えば直動ガイド等で構成することができる。具体的には、第１スライド装置３５は、可動盤３の下面に固定される固定部材３５ａと、第１側壁部外面成形型３３の上面に固定される可動部材３５ｂとを備えており、可動部材３５ｂが固定部材３５ａに係合している。固定部材３５ａは左右方向に延びており、可動部材３５ｂは、固定部材３５ａに沿って左右方向に移動する。また、第１スライド装置３５は、可動部材３５ｂを左方向、即ち、頂壁部外面成形型３１から離れる方向に常時付勢している。これにより、左右方向について見たとき、型開き状態（図３（ａ）参照）における第１側壁部外面成形型３３は型閉じ状態（図３（ｆ）参照）にあるときと比べて左に位置することになる。

また、第２側壁部外面成形型３４は、頂壁部外面成形型３１の右側（図１における右側）に配置されている。第２側壁部外面成形型３４の側壁部成形面３４ａは、第２側壁部外面成形型３４の左側面の下端部から上方へ延びるように形成されている。側壁部成形面３４ａは、上側へ行くほど頂壁部外面成形型３１に接近するように僅かに傾斜している。第２側壁部外面成形型３４の下端面には、プレス成形品１００のフランジ１０３を成形するフランジ成形面３４ｂが形成されている。フランジ成形面３４ｂは、側壁部成形面３４ａの下端部に連なって略水平に延びている。従って、第２側壁部外面成形型３４の下部には、側壁部成形面３４ａとフランジ成形面３４ｂとが交わる部分に角が形成されることになる。

第２側壁部外面成形型３４の右側面には、第２被案内面３４ｃが形成されている。第２被案内面３４ｃは、第２側壁部外面成形型３４の右側面の下端部から上方へ延びており、上側へ行くほど右側、即ち、頂壁部外面成形型３１から離れる方向に傾斜する傾斜面で構成されている。

第２側壁部外面成形型３４は、可動盤３の下面に対して第２スライド装置３６を介して取り付けられている。第２スライド装置３６は、第１スライド装置３５と同様に構成されており、第２側壁部外面成形型３４を図１の左右方向に移動可能に可動盤３に支持する支持部である、第２スライド装置３６は、可動盤３の下面に固定される固定部材３６ａと、第２側壁部外面成形型３４の上面に固定される可動部材３６ｂとを備えている。また、第２スライド装置３６は、可動部材３６ｂを右方向、即ち、頂壁部外面成形型３１から離れる方向に常時付勢している。これにより、左右方向について見たとき、型開き状態（図３（ａ）参照）における第２側壁部外面成形型３４は型閉じ状態（図３（ｆ）参照）にあるときと比べて右に位置することになる。

頂壁部外面成形型３１、第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４を可動盤３に取り付けた状態で、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａが、第１側壁部外面成形型３３のフランジ成形面３３ｂ及び第２側壁部外面成形型３４のフランジ成形面３４ｂよりも下に位置している。

固定盤２の上面には、第１カム部材２１と第２カム部材２２とが固定されている。第１カム部材２１は、下型２０の左側に配置されている。第２カム部材２２は、下型２０の右側に配置されている。

第１カム部材２１の右側面には、第１カム面２１ａが形成されている。第１カム面２１ａは、下側へ行くほど下型２０に接近するように、鉛直線に対して所定角度を持って傾斜した傾斜面で構成されている。第１カム面２１ａには、図１に示す位置から下降した第１側壁部外面成形型３３の第１被案内面３３ｃが接触し、型閉じ動作に伴って第１側壁部外面成形型３３の第１被案内面３３ｃを下型２０に接近する方向（右方向）に押し、これにより、第１側壁部外面成形型３３を下型２０に接近する方向に移動させる。また、型開き動作に伴って第１側壁部外面成形型３３を下型２０から遠ざかる方向（左方向）に移動させる。つまり、第１カム面２１ａは、第１側壁部外面成形型３３に接触して型閉じ動作及び型開き動作に伴って第１側壁部外面成形型３３を水平方向に移動させる。そして、第１カム面２１ａは、第１スライド装置３５と協働して、第１側壁部外面成形型３３を、型閉じ動作に伴って下型２０の側壁部内面成形面２０ｂに側方（左側）から接近するように移動させて型閉じ状態で板材Ｗに押し当てる一方、成形後の第１側壁部外面成形型３３を、型開き動作に伴って板材Ｗから下型２０の側壁部内面成形面２０ｂの側方（左側）に離れるように移動させる。第１カム面２１ａと第１スライド装置３５とで型駆動部が構成されている。

第２カム部材２２の左側面には、第２カム面２２ａが形成されている。第２カム面２２ａは、下側へ行くほど下型２０に接近するように、鉛直線に対して所定角度を持って傾斜した傾斜面で構成されている。第２カム面２２ａには、図１に示す位置から下降した第２側壁部外面成形型３４の第２被案内面３４ｃが接触し、型閉じ動作に伴って第２側壁部外面成形型３４の第２被案内面３４ｃを下型２０に接近する方向（左方向）に押し、これにより、第２側壁部外面成形型３４を下型２０に接近する方向に移動させる。また、型開き動作に伴って第２側壁部外面成形型３４を下型２０から遠ざかる方向（右方向）に移動させる。つまり、第２カム面２２ａは、第２側壁部外面成形型３４に接触して型閉じ動作及び型開き動作に伴って第２側壁部外面成形型３４を水平方向に移動させる。そして、第２カム面２２ａは、第２スライド装置３６と協働して、第２側壁部外面成形型３４を、型閉じ動作に伴って下型２０の側壁部内面成形面２０ｂに側方（右側）から接近するように移動させて型閉じ状態で板材Ｗに押し当てる一方、成形後の第２側壁部外面成形型３４を、型開き動作に伴って板材Ｗから下型２０の側壁部内面成形面２０ｂの側方（右側）に離れるように移動させる。第２カム面２２ａと第２スライド装置３６とで型駆動部が構成されている。

次に、上記のように構成された熱間プレス成形装置１を使用して図２に示すようなプレス成形品１００を成形する要領について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、上型３０を上方へ移動させて下型２０及び上型３０を型開き状態にする。型開き状態では、伸縮装置３２が伸びた状態となっているので、頂壁部外面成形型３１は下降端位置にある。また、第１側壁部外面成形型３３は第１スライド装置３５によって付勢されているので、型閉じ状態にあるときと比べて左に位置し、また、第２側壁部外面成形型３４は第２スライド装置３６によって付勢されているので、型閉じ状態にあるときと比べて右に位置した状態となる。そして、焼入れ温度となるまで加熱装置（図示せず）によって加熱した平らな板材Ｗを下型２０の頂壁部内面成形面２０ａに載置する。

その後、図３（ｂ）に示すように、可動盤３を駆動装置４によって下降させて上型３０を下型２０に接近させる。このとき、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａが、第１側壁部外面成形型３３のフランジ成形面３３ｂ及び第２側壁部外面成形型３４のフランジ成形面３４ｂよりも下に位置しているので、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａが、第１側壁部外面成形型３３のフランジ成形面３３ｂ及び第２側壁部外面成形型３４のフランジ成形面３４ｂよりも先に板材Ｗに接触し、板材Ｗには、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａと、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａとが接触する。つまり、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａと、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａとが板材Ｗに接触するタイミングは、第１側壁部外面成形型３３と、第２側壁部外面成形型３４とが板材Ｗに接触するタイミングよりも早くなるように設定されている。

これにより、第１側壁部外面成形型３３と、第２側壁部外面成形型３４とが板材Ｗに接触する前に、板材Ｗは、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａと、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａとによって厚み方向に挟持されるので、板材Ｗが動かないように固定された状態となる。

そして、上型３０を更に下降させていくと、伸縮装置３２が縮んでいき、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａを板材Ｗに押し付けた状態が維持される。その後、図３（ｃ）に示すように、第１側壁部外面成形型３３と、第２側壁部外面成形型３４とが板材Ｗに接触して板材Ｗを下へ折り曲げる。このとき、板材Ｗは、頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａと、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａとによって固定されているので、第１側壁部外面成形型３３と第２側壁部外面成形型３４による成形が狙い通りに正確に行われる。

図３（ｄ）に示すように、上型３０を更に下降させていくと、板材Ｗが押し曲げられるとともに、第１カム部材２１の第１カム面２１ａに第１側壁部外面成形型３３の第１被案内面３３ｃが接触し、第２カム部材２２の第２カム面２２ａに第２側壁部外面成形型３４の第２被案内面３４ｃが接触する。

図３（ｅ）に示すように、上型３０を更に下降させていくと、第１カム部材２１の第１カム面２１ａによって第１側壁部外面成形型３３が下型２０の側壁部内面成形面２０ｂに側方から接近して板材Ｗに押し当てられるとともに、第２カム部材２２の第２カム面２２ａによって第２側壁部外面成形型３４が下型２０の側壁部内面成形面２０ｂに側方から接近して板材Ｗに押し当てられる。これにより、側壁部１０１、１０１とフランジ１０３、１０３とが形作られていく。

次いで、図３（ｆ）に示すように、下型２０と上型３０とを型閉じ状態にすると、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａと頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａとによって頂壁部１０２が成形され、第１側壁部外面成形型３３の側壁部成形面３３ａと下型２０の側壁部内面成形面２０ｂとで一方の側壁部１０１が成形され、第２側壁部外面成形型３４の側壁部成形面３４ａと下型２０の側壁部内面成形面２０ｂとで他方の側壁部１０１が成形される。さらに、下型２０のフランジ成形面２０ｃ、２０ｃと、第１側壁部外面成形型３３のフランジ成形面３３ｂ及び第２側壁部外面成形型３４のフランジ成形面３４ｂとによってフランジ１０３、１０３が成形される。

型閉じ状態では、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａと頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａとが板材Ｗを厚み方向に挟持しているので、板材Ｗにおける頂壁部１０２となる部分が下型２０の頂壁部内面成形面２０ａと頂壁部外面成形型３１の成形面３１ａとによって十分に冷却される。また、第１側壁部外面成形型３３の側壁部成形面３３ａと下型２０の側壁部内面成形面２０ｂとが板材Ｗを厚み方向に挟持し、また、第２側壁部外面成形型３４の側壁部成形面３４ａと下型２０の側壁部内面成形面２０ｂとが板材Ｗを厚み方向に挟持しているので、板材Ｗにおける側壁部１０１、１０１となる部分も十分に冷却される。

成形後、型開きする際には、可動盤３を上方へ移動させていく。すると、まず、第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４が上方に移動していく。第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４は第１カム面２１ａ及び第２カム面２２ａによって案内されて下型２０の側壁部内面成形面２０ｂ、２０ｂから側方へ離れていく。したがって、型開き時には、第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４が、成形後におけるプレス成形品１００の側壁部１０１、１０１からその側方に離れるように移動することになるので、プレス成形品１００が下型２０や上型３０に食い付いてしまうことはない。よって、型閉じ時における下型２０及び上型３０と、板材Ｗとのクリアランスを極小化または殆ど無くしてもプレス成形品１００の脱型が容易に行えるので、下型２０及び上型３０によって板材Ｗの冷却が均一に行われる。

以上説明したように、この実施形態に係る熱間プレス成形装置１によれば、プレス成形品１００の側壁部１０１、１０１を成形するための第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４を、型開き動作に伴ってプレス成形品１００の側壁部１０１、１０１から該側壁部１０１、１０１の側方に離れるように移動させることができる。これにより、板材Ｗと下型２０及び上型３０との間のクリアランスを全体的に少なくして下型２０及び上型３０による板材Ｗの冷却ムラを抑制しながら、成形後においてプレス成形品１００が下型２０及び上型３０へ食い付いてしまうのを無くすことができ、プレス成形品１００の脱型を容易にすることができる。

また、第１カム部材２１及び第２カム部材２２を設けたので、可動盤３の移動力を利用して第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４を移動させることができるとともに、可動盤３の移動と、第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４の移動とを確実に同期させることができる。

尚、熱間プレス成形装置１は、自動車用部品以外にも断面ハット状のプレス成形品を成形する場合に使用することができる。

また、第１側壁部外面成形型３３及び第２側壁部外面成形型３４は、例えば揺動させることによって下型２０の側壁部内面成形面２０ｂ、２０ｂに接近させるようにしてもよい。

また、図４に示す変形例１のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例１のプレス成形品１００の頂壁部１０２には、上方に開放する凹部１０２ａが形成されている。この凹部１０２ａはプレス成形品１００の長手方向に延びている。凹部１０２ａの断面は矩形にすることができるが、これに限られるものではない。この場合、図示しないが、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａに凹部を形成し、頂壁部内面成形面２０ａの凹部に対応するように、上型３０の成形面３１ａに凸部を形成する。これにより、頂壁部内面成形面２０ａの凹部と、上型３０の成形面３１ａの凸部とによって上記凹部１０２ａをプレス成形品１００に成形することができる。

また、図５に示す変形例２のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例２のプレス成形品１００の頂壁部１０２には、上方に開放する２つの凹部１０２ｂ、１０２ｂが形成されている。この場合、下型２０の頂壁部内面成形面２０ａに２つの凹部を形成し、上型３０の成形面３１ａに２つの凸部を形成することで、上記凹部１０２ｂ、１０２ｂをプレス成形品１００に成形することができる。尚、凹部１０２ｂの数は３つ以上であってもよい。

また、図６に示す変形例３のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例３のプレス成形品１００はフランジを有していない。この場合、フランジを成形しないように下型２０及び上型３０の形状を設定すればよい。

また、図７に示す変形例４のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例４のプレス成形品１００は、フランジを有していないとともに変形例１のような凹部１０２ａが頂壁部１０２に成形されている。

また、図８に示す変形例５のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例５のプレス成形品１００は、フランジを有していないとともに変形例２のような２つの凹部１０２ｂ、１０２ｂが頂壁部１０２に成形されている。

また、図９に示す変形例６のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例６のプレス成形品１００は、フランジを有していないとともに側壁部１０１が１つだけであり、略Ｌ字に近い断面を有している。この場合、第２側壁部外面成形型３４を省略することができるとともに、一方の側壁部内面成形面２０ｂを省略することができる。

また、図１０に示す変形例７のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例７のプレス成形品１００は、フランジを有していないとともに側壁部１０１が１つだけあり、かつ、変形例１のような凹部１０２ａが頂壁部１０２に成形されている。

また、図１１に示す変形例８のような形状のプレス成形品１００を熱間プレス成形装置１によって成形することもできる。変形例８のプレス成形品１００は、フランジを有していないとともに側壁部１０１が１つだけあり、かつ、変形例２のような２つの凹部１０２ｂ、１０２ｂが頂壁部１０２に成形されている。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る熱間プレス成形装置は、例えば、自動車のピラー、サイドシル、ドアインパクトバー等を成形する場合に使用することができる。

１熱間プレス成形装置
３可動盤
２０下型（第１成形型）
２０ａ頂壁部内面成形面
２０ｂ側壁部内面成形面（第１、第２側壁部内面成形面）
２１ａ第１カム面
２１ａ、３５型駆動部
２２ａ第２カム面
２２ａ、３６型駆動部
３０上型（第２成形型）
３１頂壁部外面成形型
３１ａ成形面
３３第１側壁部外面成形型
３３ａ側壁部成形面
３４第２側壁部外面成形型
３４ａ側壁部成形面
１００プレス成形品
１０１側壁部
１０２頂壁部
１０３フランジ
Ｗ板材

Claims

加熱された金属製の板材をプレス成形して一対の側壁部と、該一対の側壁部の上端部同士を繋ぐように延びる頂壁部とを有するとともに、該頂壁部に、該側壁部の上端部に沿う方向に延びかつ上方に開放する矩形断面の凹部が該頂壁部の長手方向の一端部から他端部まで連続して形成されたプレス成形品を得る熱間プレス成形装置において、
互いに接離して型開き状態と型閉じ状態とに切り替えられる第１成形型と、第２成形型とを備え、
上記第１成形型には、上記プレス成形品の側壁部内面を成形する第１側壁部内面成形面と、頂壁部内面を成形する頂壁部内面成形面とが形成され、該頂壁部内面成形面には、上記頂壁部の上記凹部を成形するための凹部が形成され、
上記第２成形型は、上記プレス成形品の頂壁部外面を成形する成形面が形成された頂壁部外面成形型と、上記プレス成形品の側壁部外面を成形する成形面が形成された第１側壁部外面成形型とを有し、該頂壁部外面成形型には、上記頂壁部の上記凹部を成形するための凸部が形成され、
上記第１側壁部外面成形型を、型閉じ動作に伴って上記第１成形型の第１側壁部内面成形面に側方から接近するように移動させて型閉じ状態で上記板材に押し当てる一方、型開き動作に伴って上記板材から上記第１成形型の第１側壁部内面成形面の側方に離れるように移動させる型駆動部をさらに備えており、
上記第１成形型の頂壁部内面成形面と、上記第２成形型の頂壁部外面成形型とが上記板材に接触するタイミングは、上記第１側壁部外面成形型が上記板材に接触するタイミングよりも早くなるように設定されていることを特徴とする熱間プレス成形装置。
請求項１に記載の熱間プレス成形装置において、
上記第１成形型の第１側壁部内面成形面は、上記プレス成形品が有する一方の側壁部内面を成形し、
上記第１成形型には、上記プレス成形品が有する他方の側壁部内面を成形する第２側壁部内面成形面が形成され、
上記第２成形型の第１側壁部外面成形型には、上記プレス成形品が有する一方の側壁部外面を成形する成形面が形成され、
上記第２成形型は、上記プレス成形品が有する他方の側壁部外面を成形する成形面が形成された第２側壁部外面成形型を有し、
上記型駆動部は、上記第２側壁部外面成形型を、型閉じ動作に伴って上記第１成形型の第２側壁部内面成形面に側方から接近するように移動させて型閉じ状態で上記板材に押し当てる一方、型開き動作に伴って上記板材から上記第１成形型の第２側壁部内面成形面の側方に離れるように移動させることを特徴とする熱間プレス成形装置。
請求項１または２に記載の熱間プレス成形装置において、
上記熱間プレス成形装置は上記第２成形型が取り付けられる可動盤を備え、該可動盤の移動方向は上下方向であり、
上記型駆動部は、上記第１側壁部外面成形型を上記可動盤に対して水平方向に移動可能に支持する支持部と、上記第１側壁部外面成形型に接触して型閉じ動作及び型開き動作に伴って上記第１側壁部外面成形型を水平方向に移動させるカム面とを有していることを特徴とする熱間プレス成形装置。
請求項３に記載の熱間プレス成形装置において、
上記カム面は、鉛直線に対して所定角度を持って傾斜した傾斜面で構成されていることを特徴とする熱間プレス成形装置。
請求項２に記載の熱間プレス成形装置において、
上記第１側壁部外面成形型と、上記第２側壁部外面成形型とは、上記頂壁部外面成形型を挟むように配置されていることを特徴とする熱間プレス成形装置。