JP7081690B2 - プレス成形品の製造方法、及びプレスライン - Google Patents
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Description
本発明の実施形態におけるプレス成形品の製造方法は、1又は複数のプレス対象の板材の板厚を、板材ごとに個別に取得することと、ダイと、パンチと、前記ダイ及び前記パンチの両方に対して相対位置を変更可能な可動金型により前記板材をプレス成形品にプレス成形することを、含む。前記プレス成形では、前記板材の板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御する。
上記方法1において、前記プレス成形は、複数の板材を連続してプレス成形することを含んでもよい。連続する複数のプレス成形の少なくとも1回において、前記板材の板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御してもよい。これにより、連続する複数のプレス成形で作製される複数のプレス成形品において、板厚のばらつきに起因するプレス成形品の形状のばらつきを抑えることができる。
上記方法1又は2において、前記板厚の取得は、1枚の板材の複数の位置における板厚を取得することを含んでもよい。前記1枚の板厚のプレス成形において、前記1枚の板材の複数の位置における板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御してもよい。これにより、1枚の板材における板厚の違いを、可動金型の初期位置に反映させることができる。そのため、1枚の板における板厚の違いに起因するプレス成形品の狙い形状からのずれやばらつきを抑えることができる。
上記方法3において、前記可動金型は、互いに独立して位置を変更可能な複数の可動金型部を含んでもよい。前記板厚の取得は、1枚の板材の前記複数の可動金型部に対応する複数の位置における板厚を取得することを含んでもよい。前記1枚の板厚のプレス成形において、前記複数の可動金型部の各々の前記初期位置を、前記1枚の板材の複数の位置のうち対応する位置の板厚に基づいて制御してもよい。これにより、板厚を取得した位置に対応する可動金型部の初期位置をその板厚に基づいて制御することができる。そのため、1枚の板における板厚の違いをより細かく可動金型へ反映させることができる。
上記方法1~4のいずれかにおいて、前記プレス成形において、前記板材の前記板厚を測定した箇所と前記ダイが摺動するようにしてもよい。板材の中で、プレス成形でダイと摺動する部分の板厚は、プレス成形品の形状に影響しやすいことを発明者らは見いだした。上記方法2では、板材のダイと摺動する部分の板厚を測定し、測定された板厚に基づき可動金型の初期位置を制御することができる。これにより、プレス成形品の形状に影響しやすい箇所の板厚に基づいて可動金型の初期位置が制御される。そのため、複数のプレス成形品の形状のばらつきをより抑制することができる。
上記方法5において、前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッドを含んでもよい。前記プレス成形において、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第1インナパッドを含む断面内に、前記板材の板厚を測定した箇所があるようにしてもよい。
上記方法5において、前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッド及び第2インナパッドを含んでもよい。前記板材は厚肉部と厚肉部より板厚が薄い薄肉部を備えた差厚金属板であってもよい。前記板材の板厚の取得は、前記厚肉部の板厚と前記薄肉部の板厚の取得を含んでもよい。前記プレス成形において、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第1インナパッドを含む断面内に、前記厚肉部の板厚を取得した箇所があり、前記プレス成形において、前記パンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第2インナパッドを含む断面内に、前記薄肉部の板厚を取得した箇所があるようにしてもよい。この場合、前記プレス成形では、前記厚肉部の板厚に基づき、前記第1インナパッドの前記パンチに対する初期位置を制御し、前記薄肉部の板厚に基づき、前記第2インナパッドの前記パンチに対する初期位置を制御することができる。
上記方法5において、前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッド及び第2インナパッドを含んでもよい。前記板材は、高強度部と、前記高強度部より強度が低い低強度部とを含んでもよい。前記板材の板厚の取得は、前記高強度部の板厚と前記低強度部の板厚の取得を含んでもよい。前記プレス成形において、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第1インナパッドを含む断面内に、前記高強度部の板厚を取得した箇所があり、前記プレス成形において、前記パンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第2インナパッドを含む断面内に、前記低強度部の板厚を取得した箇所があってもよい。この場合、前記プレス成形では、前記高強度部の板厚に基づき、前記第1インナパッドの前記パンチに対する初期位置を制御し、前記低強度部の板厚に基づき、前記第2インナパッドの前記パンチに対する初期位置を制御することができる。
上記方法1~8のいずれかにおいて、前記プレス成形は、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する相対位置を前記初期位置に固定した状態で、前記ダイ及び前記パンチを相対的に近づけて前記板材をプレス成形する第1プレス工程と、前記可動金型を前記ダイ又は前記パンチに収納しながら、前記ダイ及び前記パンチを相対的に近づけて前記板材をプレス成形する第2プレス工程と、を含んでもよい。前記プレス成形では、前記板材の前記板厚に基づき、前記可動金型の前記初期位置を制御してもよい。
上記方法1~9のいずれかにおいて、前記板材で最も強度が高い部分の引張強さは、980MPa以上であってもよい。板材が、980MPa以上の高強度である場合、板厚のばらつきが、低強度の場合に比べて大きくなる可能性があることが発明者らによって見出されている。980MPa以上の強度を持つ板材に上記方法1~9のいずれかを適用することより、このような高強度の板材のプレス成形において、プレス成形品の狙い形状からのずれ又はばらつきを抑えることができる。板材は、金属板とすることができる。一例として、板材は鋼板であってもよい。
本発明の実施形態におけるプレスラインは、1又は複数のプレス対象の板材の板厚を、板材ごとに個別に取得する板厚取得装置と、ダイとパンチと前記パンチ及び前記ダイの両方に対して相対移動可能な可動金型を備えたプレス装置と、前記プレス装置を制御するコントローラーとを備える。前記コントローラーは、前記ダイ、前記パンチ及び前記金型による前記板材のプレス成形において、前記板厚取得装置が取得した前記板材の板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御する。
上記構成1において、前記板厚取得部は、前記板材の板厚を測定する板厚測定装置であってもよい。これにより、プレス対象の板材の個別の板厚を効率よく取得することができる。
上記構成2において、前記板厚測定装置による前記板厚の測定箇所は、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記可動金型を含む面内にあるようにしてもよい。これにより、板厚を測定した箇所に対応する可動金型の初期位置を制御できる。
本発明の実施形態におけるプレスラインは、ダイと、パンチと、前記ダイ及び前記パンチの両方に対して相対移動可能な可動金型を備えたプレス装置と、板厚測定装置と、前記板厚測定装置から前記プレス装置へプレス対象の板材を搬送可能な搬送装置と、前記板厚測定装置と前記プレス装置に接続されたコントローラーとを備える。前記搬送装置の搬送方向と平行な線上に、前記可動金型と、前記板厚測定装置とが配置されている。
上記構成4において、前記板厚測定装置は、第1の箇所と第2の箇所の板厚を測定可能であってもよい。前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッド及び第2インナパッドを含んでもよい。前記第1インナパッドと前記第1の箇所は、前記搬送装置の搬送方向と平行な線上に配置されていてもよい。前記第2インナパッドと前記第2の箇所は、前記搬送装置の搬送方向と平行な線上に配置されていてもよい。
(プレスライン)
図1は、本実施形態におけるプレスライン100の構成例を示す図である。図1に示すプレスライン100は、搬送装置4と、中間成形用プレス装置3と、プレス装置5と、板厚測定装置10と、コントローラー11を備える。板厚測定装置10は、プレス装置5の上流に配置される。板厚測定装置10は、プレス装置5でプレスされる対象の板材Bの板厚を測定する。搬送装置4は、ブランクAを中間成形用プレス装置3へ搬送する。また、搬送装置4は、板厚測定装置10からプレス装置5へ板材Bを搬送する。すなわち、搬送装置4は、板厚測定装置10が板材の板厚を測定する位置からプレス装置5へ板材を搬送する。
図2は、可動金型を有するプレス装置5の構成例を示す斜視図である。図2に示す例では、可動金型は、凹部を有するダイ6と、ダイ6の凹部に対応する凸部を有するパンチ7と、ダイ6及びパンチ7に対して相対的に移動可能なダイ側パッド8及びパンチ側インナパッド9を含む。ダイ側パッド8は、ダイ6の凹部の一部を形成し、ダイ6の凹部に対して、パンチ7側へ突出可能である。パンチ側インナパッド9は、パンチ7の凸部の一部を形成し、パンチ7の凸部に対してダイ6側へ突出可能である。
次に、可動部を用いたプレス成形の例を説明する。図4A~図4Dは、プレス成形の例を示す図である。ここでは、一例として、第1インナパッド及び第2インナパッドとして、パンチ側インナパッド9を備えるプレス装置によるプレス成形例を説明する。図4A~図4Dに示す例では、ダイ側パッド8は、ダイ6の内側に配置されて、板材の加圧方向に移動可能である。ここで、板材の加圧方向は、ダイ6のパンチ7に対する相対移動の方向とする。パンチ側インナパッド9は、パンチ7の加圧面7aよりも外側に突出された状態で配置されて、パンチ7の加圧面7aと同一の高さまで押し込み可能である。
図5は、プレス成形品の一例を示す断面図である。図5に示すプレス成形品12は、例えば、図4A~図4Dに示すプレス成形により得られる。プレス成形品12は、断面がハット形状である。プレス成形品12は、図5に示す断面に垂直な方向を長手方向とする長尺部材である。プレス成形品12の幅方向に延在する天板12Aと、天板12Aの幅方向両端に隣接する一対の稜線部12Bとを含む。また、プレス成形品12は、稜線部12Bから天板12Aの裏面側(板厚方向一方側)へ延出した一対の縦壁12Cと、一対の縦壁12Cの先端(下端)に隣接する一対の稜線部12Dとを含む。さらに、プレス成形品12は、一対の稜線部12Dから天板12Aの幅方向両側へそれぞれ延出した一対のフランジ12Eを含む。天板12Aと縦壁12Cのなす角度θ2は、90deg. の場合に限られない。角度θ2は、90~125deg.が例示できる。この範囲の強加工では、特に、スプリングバック等の課題が顕在化するため、上記フィードバック制御が有効になる。角度θ2が90deg.未満の鋭角だとプレス成形品を金型から取り外すのに支障をきたす場合がある。
図6は、本実施形態におけるコントローラー11の動作例を示すフロー図である。図6に示す例では、まず、コントローラー11は、プレス条件を初期設定する(S1)。プレス条件には、例えば、可動部のダイ又はパンチに対する相対位置が含まれる。一例として、上記のパンチ側インナパッド9の突出し量Hの初期値が設定される。なお、プレス条件は、可動部の相対位置に限られない。
本発明を適用可能な板材の材料は特に限定されない。板材の材料としては、例えば、980MPa級高強度鋼板(ハイテン:High Tensile Strength Steel Sheets)の薄板を用いてもよい。近年、プレス成形品の軽量化のため、プレス成形品の高強度化が進んでいる。それに合わせ、プレス成形品の素材の高強度化も進んでいる。素材が高強度化すると所望の形状にプレス成形するのが困難になる。例えば、スプリングパックは一般に素材が高強度化するほど激しくなる。上記実施形態によれば、980MPa以上の引張強さを有する板材を用いた場合であっても、複数のプレス成形品の形状の狙い形状からのずれ又はばらつきを小さくできる。
図9は、パンチ側インナパッド9の突出し量Hを、板材の板厚に基づいてフィードフォワード制御しなかった場合のフランジの位置精度を測定した結果を示すヒストグラムである。図10は、パンチ側インナパッド9の突出し量Hを、板材の板厚に基づいてフィードフォワード制御した場合のフランジの位置精度を測定した結果を示すヒストグラムである。図9及び図10において、上段のヒストグラムは、1テストロットに含まれる板材の板厚の分布を示す。板材の板厚は、約0.1mmの範囲内で、プレス成形のショット毎にランダムに変化させている。下段のヒストグラムは、1テストロットにおけるフランジ精度の分布を示す。フランジ位置精度は、フランジの高低差(図5に示すT1に相当)である。フランジ位置精度は、目標とする基準位置を0.0としている。板材の材料は、引張強さが1180MPaの鋼板を用いた。
5:プレス装置
6:ダイ
7:パンチ
8:ダイ側パッド
9:パンチ側インナパッド(第1インナパッド、第2インナパッド)
10:板厚測定装置
11:コントローラー
12:プレス成形品
Claims (15)
- 1又は複数のプレス対象の板材の板厚を、板材ごとに個別に取得すること、
ダイと、パンチと、前記ダイ及び前記パンチの両方に対して相対位置を変更可能な可動金型により前記板材をプレス成形品にプレス成形することを、含み、
前記プレス成形では、前記板材の板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御する、プレス成形品の製造方法。 - 前記プレス成形は、複数の板材を連続してプレス成形することを含み、
連続する複数のプレス成形の少なくとも1回において、前記板材の板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御する、請求項1に記載のプレス成形品の製造方法。 - 前記板厚の取得は、1枚の板材の複数の位置における板厚を取得することを含み、
前記1枚の板材のプレス成形において、前記1枚の板材の複数の位置における板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御する、請求項1又は2に記載のプレス成形品の製造方法。 - 前記可動金型は、互いに独立して位置を変更可能な複数の可動金型部を含み、
前記板厚の取得は、1枚の板材の前記複数の可動金型部に対応する複数の位置における板厚を取得することを含み、
前記1枚の板厚のプレス成形において、前記複数の可動金型部の各々の前記初期位置を、前記1枚の板材の複数の位置のうち対応する位置の板厚に基づいて制御する、請求項3に記載のプレス成形品の製造方法。 - 前記プレス成形において、前記板材の前記板厚を測定した箇所と前記ダイが摺動する、請求項1~4のいずれか1項に記載のプレス成形品の製造方法。
- 前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッドを含み、
前記プレス成形において、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第1インナパッドを含む断面内に、前記板材の板厚を測定した箇所がある、請求項5に記載のプレス成形品の製造方法。 - 前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッド及び第2インナパッドを含み、
前記板材は厚肉部と厚肉部より板厚が薄い薄肉部を備えた差厚金属板であり、
前記板材の板厚の取得は、前記厚肉部の板厚と前記薄肉部の板厚の取得を含み、
前記プレス成形において、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第1インナパッドを含む断面内に、前記厚肉部の板厚を取得した箇所があり、
前記プレス成形において、前記パンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第2インナパッドを含む断面内に、前記薄肉部の板厚を取得した箇所があり、
前記プレス成形では、前記厚肉部の板厚に基づき、前記第1インナパッドの前記パンチに対する初期位置を制御し、前記薄肉部の板厚に基づき、前記第2インナパッドの前記パンチに対する初期位置を制御する、
請求項5に記載のプレス成形品の製造方法。 - 前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッド及び第2インナパッドを含み、
前記板材は、高強度部と、前記高強度部より強度が低い低強度部とを含み、
前記板材の板厚の取得は、前記高強度部の板厚と前記低強度部の板厚の取得を含み、
前記パンチは第2インナパッドを備え、
前記プレス成形において、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第1インナパッドを含む断面内に、前記高強度部の板厚を取得した箇所があり、
前記プレス成形において、前記パンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記第2インナパッドを含む断面内に、前記低強度部の板厚を取得した箇所があり、
前記プレス成形では、前記高強度部の板厚に基づき、前記第1インナパッドの前記パンチに対する初期位置を制御し、前記低強度部の板厚に基づき、前記第2インナパッドの前記パンチに対する初期位値を制御する、
請求項5に記載のプレス成形品の製造方法。 - 前記プレス成形は、
前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する相対位置を前記初期位置に固定した状態で、前記ダイ及び前記パンチを相対的に近づけて前記板材をプレス成形する第1プレス工程と、
前記可動金型を前記ダイ又は前記パンチに収納しながら、前記ダイ及び前記パンチを相対的に近づけて前記板材をプレス成形する第2プレス工程と、を含み、
前記プレス成形では、前記板材の前記板厚に基づき、前記可動金型の前記初期位置を制御する、請求項1~8のいずれか1項に記載のプレス成形品の製造方法。 - 前記板材で最も強度が高い部分の引張強さは、980MPa以上である、請求項1~9のいずれか1項に記載のプレス成形品の製造方法。
- 1又は複数のプレス対象の板材の板厚を、板材ごとに個別に取得する板厚取得装置と、
ダイとパンチと前記パンチ及び前記ダイの両方に対して相対移動可能な可動金型を備えたプレス装置と、
前記プレス装置を制御するコントローラーとを備え、
前記コントローラーは、前記ダイ、前記パンチ及び前記可動金型による前記板材のプレス成形において、前記板厚取得装置が取得した前記板材の板厚に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を制御する、プレスライン。 - 前記板厚取得部は、前記板材の板厚を測定する板厚測定装置である、請求項11に記載のプレスライン。
- 前記板厚測定装置による前記板厚の測定箇所は、前記パンチのパンチ肩の稜線に垂直であり且つ前記可動金型を含む面内にある、請求項12に記載のプレスライン。
- 前記板厚測定装置から前記プレス装置へプレス対象の板材を搬送可能な搬送装置をさらに備え、
前記搬送装置の搬送方向と平行な線上に、前記可動金型と、前記板厚測定装置とが配置されている、請求項12又は13に記載のプレスライン。 - 前記板厚測定装置は、第1の箇所と第2の箇所の板厚を測定可能であり、
前記可動金型は、前記パンチの頂部に設けられた第1インナパッド及び第2インナパッドを含み、
前記第1インナパッドと前記第1の箇所は、前記搬送装置の搬送方向と平行な線上に配置されていて、
前記第2インナパッドと前記第2の箇所は、前記搬送装置の搬送方向と平行な線上に配置されている、請求項14に記載のプレスライン。
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