JP2007136533A - トランスファープレスによる成形方法及びトランスファープレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属板の成形精度を確保するとともに成形品の強度を向上させながら、成形品の生産性を維持することのできるトランスファープレス装置を提供する。
【解決手段】 加熱された金属板（１１）に対して少なくとも成形工程、機械加工工程及び冷却工程を行う、金型ユニット（１〜３）を複数有し、複数の金型ユニットのうち少なくとも１つの金型ユニットにおいて、該金型ユニットを構成する上下の金型のうち少なくとも一方の金型が、加熱ユニット（１ａ、１ｂ、２ｂ）又は断熱ユニットを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属板の成形精度を確保しながら成形品の生産性を向上させることのできるトランスファープレスによる成形方法およびトランスファープレス装置に関するものである。

従来のトランスファープレス装置では、加熱炉で２００〜３００℃に加熱された金属板を搬送しながら、複数の金型を用いて順次、加工工程等を行うことにより、複雑な形状を成形できる（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、複数の加工工程等に対応する数の上金型及び下金型からなる金型が金属板の搬送経路に沿って順に配置されており、各金型での工程が完了すると次段の金型に金属板が、搬送機構によって搬送される。そして、各金型において、異なる工程（例えば、プレス成形工程、ピアッシング工程、トリミング工程）が行われることで、最終的な成形品が得られる。

上述したトランスファープレス装置では、複数の金属板を順次、搬送させることで、連続して複数の成形品を得ることができ、プレス装置のなかでも高い生産性が得られる。また、単純な形状だけでなく、複雑な形状の成形品を製造することができる。

さらに、トランスファープレス装置で得られた成形品は、一般に加工硬化しているものの、原板（加工前の金属板）としては強度の低いものが用いられている。

なお、上述したトランスファープレス装置は、例えば、自動車の車体を成形する場合に用いられる。
特開平５−１４６８９７号公報（図１等）

従来のトランスファープレス装置において、ホットプレスを実施する場合、最終段に位置する金型を用いて焼入れを行えば、金属板をトランスファープレス装置内で搬送するだけで成形品を得ることができるはずであるが、この技術は確立していない。トランスファープレスで、金属板の焼入れまでを行う場合には、所定時間、金型を下死点で保持しなければならない。すなわち、加熱された金属板の温度が所定温度に低下するまで、金型を金属板に接触させておかなければならない。

トランスファープレス装置では、金属板の搬送経路上に配置された複数段の金型が同じ動作（上下動作）を行うように構成されているため、上述したように最終段の金型を下死点で所定時間、保持する場合には、前段側に位置する金型も同じ時間だけ下死点で保持しなければならない。この場合には、前段側の金型が金属板に接触することにより、金属板の熱が金型に逃げてしまい、加熱された金属板の温度が低下してしまう。

このように前段側の金型において、金属板の温度が低下してしまうと、金属板の成形を精度良く行うことができなくなってしまうおそれがある。また、金属板の所定の強度を得ることができなくなる。

そこで、本発明は、金属板の成形精度を確保するとともに成形品の強度を向上させつつ、成形品の生産性を維持することのできるトランスファープレスによる成形方法およびトランスファープレス装置を提供するものである。

上記課題を解決する本願発明は、トランスファープレスによる成形方法（第１の発明）及びトランスファープレス装置（第２の発明）からなる。

本願第１の発明であるトランスファープレスによる成形方法は、加熱された金属板に対して金型を用いて行う成形工程、機械加工工程及び冷却工程と、これらの工程間での前記金属板の搬送を行う搬送工程とを有するトランスファープレスによる成形方法であって、前記成形工程、前記機械加工工程及び前記搬送工程のうち少なくとも１つの工程は、前記金属板に対する加熱工程及び断熱工程のうち少なくとも一方の工程を含むことを特徴とする。

前記加熱工程として、電磁誘導による加熱、輻射加熱、前記金属板への通電加熱および、前記金属板との接触伝熱による加熱を用いることができる。

また、前記成形工程及び前記機械加工工程、並びに前記搬送工程に引き続く最終段の前記冷却工程において、前記金属板を冷却することで前記金属板の焼入れが行われる。

本願第２の発明であるトランスファープレス装置は、加熱された金属板に対して少なくとも成形工程、機械加工工程及び冷却工程を行う、金型ユニットを複数有し、複数の金型ユニットのうち少なくとも１つの金型ユニットにおいて、該金型ユニットを構成する上下の金型のうち少なくとも一方の金型が、加熱ユニット又は断熱ユニットを含むことを特徴とする。

ここで、加熱ユニット又は断熱ユニットを、さらに前記複数の金型ユニットのうち前段側の金型ユニットから後段側の金型ユニットに前記金属板を搬送する経路内に配置することができる。

また、前記複数の金型ユニットのうち前段側の金型ユニットで加工された前記金属板を後段側の金型ユニットに搬送する搬送ユニットを設け、前記搬送ユニットに、加熱ユニット又は断熱ユニットを含ませることができる。ここで、前記搬送ユニットが、前記金属板と接触するアーム部材を有する場合には、前記アーム部材のうち少なくとも前記金属板との接触部分に、加熱ユニット又は断熱ユニットを設けることができる。

また、最終段の金型ユニットにおいて、該金型ユニットを構成する少なくとも一方の金型を冷却する機構及び／又は成形された前記金属板を冷却するための冷却媒体を噴出させる機構を設けることができる。

本願第１及び第２の発明によれば、トランスファープレスによって金属板に対して成形工程、機械加工工程及び冷却工程と、これらの工程間での前記金属板の搬送を行う搬送工程を行う間に、金属板の温度が低下してしまうのを抑制することができる。これにより、最終段側の金型ユニットを用いて金属板の焼入れを行う場合には、焼入れに伴う金型の下死点保持の間、他（前段側）の金型ユニットが金属板に接触することによる金属板の温度低下を抑制することができる。

そして、金属板の温度低下を抑制することで、金属板の成形精度を確保することができる。また、トランスファープレスにおいて金属板の焼入れを行うことで、成形品の強度を向上させることができる。しかも、焼入れを行いながらも、トランスファープレス内での一連の工程によって、複数の成形品を順次製造することができ、成形品の生産性を維持することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１であるトランスファープレス装置について、図１を用いて説明する。ここで、図１（Ａ）は、本実施例のトランスファープレス装置の概略図であり、図１（Ｂ）〜（Ｅ）は、トランスファープレス装置の各工程で得られる金属板の外観を示す図である。

本実施例のトランスファープレス装置は、不図示の加熱炉で加熱された平板状の金属板に対して、３つの加工工程を行うことにより、いわゆるハット形状の金属板を成形するものである。なお、加熱炉での加熱方式は、いかなる方法でもよく、例えば、雰囲気加熱や誘導加熱等がある。また、金属板の成形形状は、いかなる形状としてもよく、この形状に応じた金型を用いればよい。

図１（Ａ）において、加熱炉において成形可能な温度（例えば、７５０℃）に加熱された金属板１１は、不図示の搬送機構によってトランスファープレス装置１０に搬送され、まず、第１の金型ユニット１によってプレス成形される。第１の金型ユニット１は、上金型１ａ及び下金型１ｂを有しており、上金型１ａはスライド４に把持され、下金型１ｂはベース５に固定されている。

ここで、図１（Ａ）に示すように、本実施例では、上金型１ａに凹部を設け、下金型１ｂに凸部を設けた構成であるが、逆の構成であってもよい。

また、スライド４は、不図示のアクチュエータからの駆動力を受けることにより、図１（Ａ）中の矢印Ｙ方向に移動可能となっており、このスライド４の動作によって、上金型１ａは下金型１ｂに対して矢印Ｙ方向に移動することができる。

加熱炉からの金属板１１が第１の金型ユニット１に搬送されると、すなわち、金属板１１が下金型１ｂ上に配置されると、上金型１ａが図１（Ａ）に示す状態から下降して下死点で所定時間の間、保持されることにより、プレス成形が行われる。このプレス成形によって、平板状の金属板１１は、図１（Ｂ）に示す形状（いわゆる、ハット形状）に形成される。

上金型１ａ及び下金型１ｂのうち、少なくとも金属板１１に接触する面は、加熱された金属板１１の温度低下を抑制できる温度に加熱されている。具体的には、上金型１ａ及び下金型１ｂのうち金属板１１との接触面の近傍に発熱体を配置して、上記接触面の温度を所定温度に加熱することができる。また、上金型１ａ及び下金型１ｂの全体を発熱体によって加熱することもできる。なお、発熱方式としては、いかなる方式でもよく、例えば、通電によって発熱する方式を用いることができる。

ここで、上金型１ａ及び下金型１ｂのうち一方の金型だけを加熱するようにしてもよい。一方の金型だけを加熱する場合には、金属板１１の一方の面が非加熱状態となるため、金属板１１の温度低下を抑制するためには、加熱する一方の金型の加熱温度を、上述した説明の上金型１ａ及び下金型１ｂを加熱するときの温度よりも高く設定することが好ましい。すなわち、金属板１１の片面だけを加熱状態とする場合の金型の加熱温度は、金属板１１の両面を加熱状態とする場合の各金型の加熱温度よりも高く設定することができる。これにより、金属板１１での温度低下を効率良く抑制することができる。

第１の金型ユニット１で成形された金属板１１は、搬送フィンガー等の搬送機構によって、次段に位置する第２の金型ユニット２に搬送される。第２の金型ユニット２は、スライド４に把持された上金型２ａと、ベース５に固定された下金型２ｂとを有する。

上金型２ａは、スライド４の動作によって、下金型２ｂに対して矢印Ｙ方向に移動する。上金型２ａには、金属板１１にピアス（穴部）を形成するための突起部２ａ１が設けられている。ここで、突起部２ａ１は、ハット形状の金属板１１の各フランジ部１１ａに対応して２つずつ設けられている。

下金型２ｂには溝部２ｂ１が形成されており、この溝部２ｂ１には、上金型２ａの下降動作に伴って突起部２ａ１が挿入される。

下金型２ｂ上に、第１の金型ユニット１から搬送された金属板１１が配置されると、上金型２ａが図１（Ａ）に示す状態から下降することにより、突起部２ａ１が金属板１１を貫通し、溝部２ｂ１内に挿入する。これにより、図１（Ｃ）に示すように、金属板１１のフランジ部１１ａには、ピアス１１ｂが形成される。

ここで、下金型２ｂのうち、少なくとも金属板１１と接触する面は、加熱された金属板１１の温度低下を抑制できる所定温度（金属板の加熱温度に応じて異なる）に加熱されている。具体的には、下金型２ｂのうち金属板１１との接触面の近傍に発熱体を配置して、上記接触面の温度を所定温度に加熱することができる。また、下金型２ｂの全体を発熱体によって加熱することもできる。

本実施例では、第２の金型ユニットのうち下金型２ｂだけを加熱するものであるが、例えば、上金型２ａの突起部２ａ１を加熱しておいてもよいし、上金型２ａの全体を加熱しておくようにしてもよい。

上金型２ａの凹部分は、金属板１１に接触させなくてもよい部分であるが、ピアッシングの位置精度を向上させるために、金属板１１に接触させるようにしても良い。その場合には、この部分も加熱しておけば、加熱していない場合に比べて、金属板１１のうち上金型２ａ側の面での温度低下を抑制することができる。

第２の金型ユニット２においてピアッシング工程（機械加工工程）が施された金属板１１は、搬送フィンガー等の搬送機構によって、第２の金型ユニット２に対して次段に位置する第３の金型ユニット３に搬送される。

第３の金型ユニット３は、スライド４に把持された上金型３ａと、ベース５に固定された下金型３ｂとを有しており、ピアッシング工程が施された金属板１１の端部１１ｃ（図１（Ｄ）参照）を切断（機械加工工程としてのトリミング）するために用いられる。また、第３の金型ユニット３は、金属板１１を焼入れするために用いられる。

上金型３ａには、金属板１１の端部１１ｃを切断するための突起部３ａ１と、加熱された金属板１１を冷却するための冷却機構（不図示）とが設けられている。この冷却機構によって上金型３ａが冷却されており、上金型３ａが金属板１１に接触することにより、金属板１１を冷却（焼入れ）する。冷却機構としては、例えば、上金型３ａ内に冷却媒体（例えば、水）の循環路を形成し、図１（Ａ）中の矢印ＩＮ、ＯＵＴに示すように、外部から冷却媒体の供給及び排出を行うことができる。冷却媒体は直接、成形された金属板に接触し、直接冷却をしてもよいし、金型内部を循環して金型を冷却してもよい。

下金型３ｂには、上金型３ａの移動に際して、突起部３ａ１の逃げとなる溝部３ｂ１が形成されている。

第２の金型ユニット２からの金属板１１が下金型３ｂ上に配置されると、上金型３ａが下降することにより、突起部３ａ１が金属板１１の端部１１ｃを切断し、溝部３ｂ１内に挿入する。これにより、図１（Ｄ）に示す形状の金属板１１が成形される。同時に、上金型３ａ及び下金型３ｂが金属板１１に接触することにより、金属板１１の焼入れが行われる。焼入れが完了すると、スライド４の動作によって上金型３ａが上方に移動する。

この後、搬送フィンガー等の搬送機構によって、焼入れされた金属板１１が第３の金型ユニット３（トランスファープレス装置１０）から運び出される。これにより、図１（Ｅ）に示すような成形品が完成する。

本実施例では、上述したように第３の金型ユニット３によって焼入れを行っているため、第３の金型ユニット３の上金型３ａを下死点で所定時間、保持しなければならない。すなわち、焼入れに要する時間だけ、上金型３ａ及び下金型３ｂを金属板１１に接触させておかなければならない。

ここで、上金型３ａは、スライド４を介して他の金型ユニット１、２における上金型１ａ、２ａと連動しているため、上金型１ａ、２ａでも上金型３ａの下死点保持の時間と同じ時間だけ、下死点で保持されることになる。

この場合、第１及び第２の金型ユニット１、２において加熱工程を行わない場合には、上金型１ａ、２ａの下死点保持によって、加熱された金属板１１の温度が低下してしまう。すなわち、加熱炉で加熱された金属板１１の熱が、金型に逃げてしまう。

そこで、本実施例では、上述したように第１及び第２の金型ユニット１、２を加熱することにより、金属板１１の温度低下を抑制するようにしている。これにより、第１〜第３の金型ユニット１〜３における成形を精度良く行うことができる。

しかも、第３の金型ユニット３によって焼入れを行うことで、成形品の強度を向上させることができる。そして、トランスファープレス装置１０内で複数の金属板１１を順次搬送させるだけで、複数の成形品を順次製造することができ、焼入れを行いながらも成形品の生産性を維持させることができる。

上述した本実施例では、第１及び第２の金型ユニット１、２における金型を加熱する構成について説明したが、上記金型のうち金属板１１との接触面に断熱層を設けることもできる。断熱層を設けることにより、金属板１１の温度が低下するのを抑制することができる。断熱層を形成する材料としては、公知の断熱特性の高い材料を用いたり、金型表面に凹凸を設け接触させない部位を多く設けたりして、接触抜熱を低減させることができる。

本発明の実施例２であるトランスファープレス装置について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施例のトランスファープレス装置の概略図である。また、図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例のトランスファープレス装置における搬送状態を示す上面図であって、具体的には、搬送フィンガー及びガイドレールの動作を説明する図である。ここで、実施例１で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いている。

図２において、加熱炉において成形可能な温度（例えば、７５０℃）に加熱された平板状の金属板１１は、不図示の搬送機構によってトランスファープレス装置２０に搬送され、まず、第１の金型ユニット２１によってプレス成形される。第１の金型ユニット２１は、上金型２１ａ及び下金型２１ｂを有しており、上金型２１ａはスライド４に把持され、下金型２１ｂはベース５に固定されている。

下金型２１ｂは、ポンチ２１ｂ１と、ポンチ２１ｂ１の両側に配置されたブランクホルダ２１ｂ２とを有しており、ブランクホルダ２１ｂ２は、ポンチ２１ｂ１に対して図２の上下方向に移動可能となっている。

搬送フィンガー２４は、加熱された金属板１１を搬送するために用いられる。図３に示すように、搬送フィンガー２４は、ガイドレール２５に把持されている。ガイドレール２５は、矢印Ｘ１方向、すなわち、金属板１１の搬送方向において移動可能となっているとともに、矢印Ｘ２方向、すなわち、金属板１１の搬送方向に対して略直交する方向において移動可能となっている。

ここで、２つのガイドレール２５が矢印Ｘ１方向にスライド移動することにより、搬送フィンガー２４も矢印Ｘ１方向に移動することになる。また、２つのガイドレール２５が互いに近づく方向に移動することにより、搬送フィンガー２４によって金属板１１を保持することができる。そして、金属板１１を保持した状態で、搬送フィンガー２４が矢印Ｘ１方向に移動することによって、金属板１１の搬送が行われる。

本実施例では、搬送フィンガー２４のうち少なくとも金属板１１と接触する部分が、加熱されている。具体的には、搬送フィンガー２４に発熱体を配置して、金属板１１と接触する部分を加熱することができる。なお、搬送フィンガー２４の全体を加熱するものであってもよい。

不図示の搬送機構によって、金属板１１が加熱炉から第１の金型ユニット２１側に搬送され、下金型２１ｂ上に配置されると、上金型２１ａが図２に示す状態から下降を開始し、上金型２１ａの凸部分が下金型２１ｂのブランクホルダ２１ｂ２を押し込むことにより、平板状の金属板１１を所定形状（例えば、ハット形状）にプレス成形する。

ここで、上金型２１ａのうち少なくとも金属板１１と接触する部分は、発熱体によって加熱されている。また、下金型２１ｂ（ポンチ２１ｂ１及びブランクホルダ２１ｂ２）のうち少なくとも金属板１１と接触する部分が、発熱体によって加熱されている。これにより、プレス成形において、金属板１１の温度が低下してしまうのを抑制することができる。

なお、実施例１で説明したのと同様に、上金型２１ａや下金型２１ｂに断熱層を設けるようにしてもよい。この場合においても、金属板１１の温度低下を抑制することができる。

プレス成形後、上金型２１ａは、スライド４の動作によって上昇する。そして、搬送フィンガー２４が金属板１１を保持することにより、第１の金型ユニット２１に対して次段に位置する第２の金型ユニット２２に搬送する。このとき、搬送フィンガー２４は、金属板１１を加熱しながら搬送する。

第２の金型ユニット２２は、スライド４に把持された上金型２２ａと、ベース５に固定された下金型２２ｂとを有する。上金型２２ａには、金属板１１にピアスを形成するための突起部２１ａ１が設けられている。

下金型２２ｂの構成は、第１の金型ユニット２１における下金型２１ｂの構成と同様であり、下金型２１ｂを構成するブランクホルダには、突起部２１ａ１が挿入される穴部が形成されている。また、下金型２２ｂのうち金属板１１と接触する部分は、発熱体によって加熱されている。これにより、金属板１１のピアッシング工程を行う際に、金属板１１の温度低下を抑制することができる。

第２の金型ユニット２２での成形工程が完了すると、搬送フィンガー２４によって第３の金型ユニット２３に搬送される。このときも、搬送フィンガー２４は、金属板１１を加熱した状態で搬送を行う。

第３の金型ユニット２３は、スライド４に把持された上金型２３ａと、ベース５に固定された下金型２３ｂとを有する。上金型２３ａは、実施例１で説明した第３の金型ユニット３の上金型３ａと同様の構成となっている。また、下金型２３ｂは、下金型２１ｂ、２２ｂと同様に、ポンチ及びブランクホルダで構成されており、このブランクホルダには、上金型２３ａに形成された突起部が挿入される穴部が形成されている。

第３の金型ユニット２３上に金属板１１が配置されると、上金型２３ａの上下動作によって金属板１１の端部が切断（機械加工工程としてのトリミング）される。また、上金型２３ａが下死点で保持されることにより、金属板１１が冷却され、焼入れが行われる。これにより、金属板１１の温度は、例えば、６５０℃から２００℃以下に冷却される。

本実施例でも、上述したように第３の金型ユニット２３によって焼入れを行っているため、第３の金型ユニット２３の上金型２３ａを下死点で所定時間、保持しなければならない。そして、上金型２３ａは、スライド４を介して他の金型ユニット２１、２２における上金型２１ａ、２２ａと連動しているため、上金型２１ａ、２２ａでも上金型２３ａの下死点保持の時間と同じ時間だけ、下死点で保持されることになる。

この場合、第１及び第２の金型ユニット２１、２２において加熱工程を行わない場合には、上金型２１ａ、２２ａの下死点保持によって、加熱された金属板１１の温度が低下してしまう。そこで、本実施例では、実施例１と同様に、第１及び第２の金型ユニット２１、２２を加熱することにより、金属板１１の温度低下を抑制するようにしている。しかも、金属板１１を搬送する搬送フィンガー２４も加熱している。

搬送フィンガー２４を加熱しない場合には、搬送フィンガー２４による金属板１１の搬送時に金属板１１の温度が低下するおそれがある。そこで、本実施例では、搬送フィンガー２４を加熱することで、搬送フィンガー２４による金属板１１の搬送時においても、金属板１１の温度が低下してしまうのを抑制することができる。

このように金属板１１の温度を維持することができ、第１〜第３の金型ユニット２１〜２３における成形を精度良く行うことができる。しかも、第３の金型ユニット２３によって焼入れを行うことで、成形品の強度を向上させることができる。そして、トランスファープレス装置２０内で複数の金属板１１を順次搬送させるだけで、複数の成形品を得ることができ、焼入れを行いながらも成形品の生産性を維持させることができる。

なお、本実施例では、搬送フィンガー２４を加熱した構成について説明したが、搬送フィンガー２４のうち少なくとも金属板１１と接触する部分に、断熱層を設けることもできる。この場合にも、金属板１１の加熱温度が低下してしまうのを抑制することができる。

本発明の実施例３であるトランスファープレス装置について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施例のトランスファープレス装置の概略図である。また、図５（Ａ）〜（Ｃ）は、金属板を搬送する際における搬送フィンガー及びガイドレールの動作を説明する図である。ここで、実施例２で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いて説明する。

以下、実施例２と異なる部分について説明する。

本実施例では、第１の金型ユニット２１と第２の金型ユニット２２との間の搬送経路と、第２の金型ユニット２２及び第３の金型ユニット２３との間の搬送経路とに、電磁誘導によって金属板１１を加熱する加熱ユニット３１を設けている。

図４において、加熱ユニット３１の上部及び下部には、磁力発生コイルが設けられており、磁力発生コイルから発生する磁力線によって金属板１１に渦電流を生じさせる。そして、金属板１１の電気抵抗によって電流が熱に変換され、金属板１１が加熱させられる。

ガイドレール２５（搬送フィンガー２４）が矢印Ｘ１方向に移動する際に、金属板１１は加熱ユニット３１内を通過し、このときに金属板１１が加熱させられる。加熱ユニット３１によって供給される熱量は、金属板１１の温度低下を抑制できる温度範囲であればよく、この所定の範囲内で適宜設定することができる。

本実施例のように、金属板１１の搬送方向（矢印Ｘ１方向）において互いに隣り合う２つの金型ユニットの間に、すなわち、金属板１１を次段の金型ユニットに搬送する途中に、加熱ユニット３１を配置して、金属板１１を加熱することで、金属板１１の温度低下を抑制することができる。そして、温度の低下を抑制することで、各金型ユニットにおいて、焼入れに伴う下死点保持を行いながらも、各金型ユニットにおける金属板１１の成形を精度良く、且つ容易に行うことができ、成形品の生産性も維持することができる。しかも、焼入れによって、成形品の強度を向上させることができる。

本実施例では、金型ユニット間の搬送経路上のすべてに加熱ユニット３１を配置した構成について説明したが、いずれかの搬送経路上にのみ加熱ユニット３１を配置することもできる。例えば、最終段に近づくにつれて金属板１１の温度低下が大きくなる場合には、最終段側にのみ加熱ユニット３１を配置することができる。すなわち、図４に示すトランスファープレス装置３０の構成では、第２の金型ユニット２２及び第３の金型ユニット２３の間の搬送経路上にのみ加熱ユニット３１を配置することもできる。

本発明の実施例４であるトランスファープレス装置について、図６及び図７を用いて説明する。ここで、図６は、本実施例のトランスファープレス装置の概略図である。また、図７（Ａ）〜（Ｃ）は、金属板１１を搬送する際における、搬送フィンガー及びガイドレールの動作を説明する図である。ここで、実施例２で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いて説明する。

以下、実施例２と異なる点について説明する。

本実施例では、第１の金型ユニット２１と第２の金型ユニット２２との間の搬送経路と、第２の金型ユニット２２及び第３の金型ユニット２３との間の搬送経路とに、金属板１１を輻射加熱する加熱ユニット４１を設けている。

図６において、加熱ユニット４１の上部及び下部には、赤外線ヒータ４１ａが配置されている。赤外線ヒータ４１ａからは赤外線が照射され、この赤外線によって対象物（本実施例では金属板１１）に輻射熱が伝達される。これにより、金属板１１を加熱することができる。

ガイドレール２５（搬送フィンガー２４）が矢印Ｘ１方向に移動する際に、金属板１１は加熱ユニット４１内を通過し、このときに金属板１１が加熱させられる。加熱ユニット４１によって供給される熱量は、金属板１１の温度低下を抑制できる温度範囲であればよく、この所定の範囲内で適宜設定することができる。

本実施例のように、金属板１１の搬送方向（矢印Ｘ１方向）において互いに隣り合う２つの金型ユニットの間に、すなわち、金属板１１を次段の金型ユニットに搬送する途中に、加熱ユニット４１を配置して金属板１１を加熱することで、金属板１１の温度低下を抑制することができる。そして、温度の低下を抑制することで、各金型ユニットにおいて、焼入れに伴う下死点保持を行いながらも、各金型ユニットにおける金属板１１の成形を精度良く、且つ容易に行うことができ、成形品の生産性も維持することができる。しかも、焼入れによって、成形品の強度を向上させることができる。

本実施例では、金型ユニット間の搬送経路上のすべてに加熱ユニット４１を配置した構成について説明したが、いずれかの搬送経路上にのみ加熱ユニット４１を配置することもできる。例えば、最終段に近づくにつれて金属板１１の温度低下が大きくなる場合には、最終段側にのみ加熱ユニット４１を配置することができる。すなわち、図６に示すトランスファープレス装置４０の構成では、第２の金型ユニット２２及び第３の金型ユニット２３の間の搬送経路上にのみ加熱ユニット４１を配置することができる。

本発明の実施例５であるトランスファープレス装置について、図８及び図９を用いて説明する。ここで、図８は、本実施例のトランスファープレス装置の概略図である。また、図９（Ａ）〜（Ｃ）は、金属板を搬送する際における、搬送フィンガー及びガイドレールの動作を説明する図である。ここで、実施例２で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いて説明する。

以下、実施例２と異なる点について説明する。本実施例では、搬送フィンガーを介して金属板１１を通電加熱するものである。以下、この構成について、具体的に説明する。

ガイドレール２５に設けられた３つの搬送フィンガーのうち２つの搬送フィンガーは、金属板１１を通電によって加熱する構成となっている。すなわち、第１の金型ユニット２１から第２の金型ユニット２２に金属板１１を搬送する搬送フィンガー５１と、第２の金型ユニット２２から第３の金型ユニット２３に金属板１１を搬送する搬送フィンガー５２は、金属板１１に接触した際に金属板１１を通電する。

具体的には、搬送フィンガー５１、５２には、通電を行うための配線と、金属板１１に接触し、配線に流れる電流を金属板１１に伝達する接触端子とが設けられている。

なお、第３の金型ユニット２２からトランスファープレス装置５０外に金属板１１を搬送する搬送フィンガー２４は、実施例２等で説明したものと同じである。すなわち、この搬送フィンガー２４は、焼入れ後の金属板１１をトランスファープレス装置５０外に搬送するためだけに用いられるため、後述するように金属板１１を加熱する必要が無い。

搬送フィンガー５１、５２は、図８や図９に示すように、金属板１１の両端部を覆うようになっており、第１の金型ユニット２１によって成形される形状に応じた形状に形成されている。

搬送フィンガー５１は、第１の金型ユニット２１から第２の金型ユニット２２に金属板１１を搬送する際に、金属板１１を通電することで金属板１１を加熱する。すなわち、搬送フィンガー５１が金属板１１を保持したタイミングで通電を開始し、第２の金型ユニット２２上に金属板１１を配置するまで、通電を続ける。

具体的には、ガイドレール２５の動作を開始させるタイミングで通電を開始し、ガイドレール２５の動作を停止させるタイミングで通電を完了させればよい。ここで、搬送フィンガー５１においては金型からの漏電や金型との短絡を避けるために、上述したタイミングで通電を切り替えることが必須である。

搬送フィンガー５２は、第２の金型ユニット２２から第３の金型ユニット２３に金属板１１を搬送する際に、金属板１１を通電することで金属板１１を加熱する。すなわち、搬送フィンガー５２が金属板１１を保持したタイミングで通電を開始し、第３の金型ユニット２３上に金属板１１を配置するまで、通電を続ける。

これにより、金属板１１が金型ユニット間を移動する間も、金属板１１は加熱し続けており、金属板１１の温度低下を抑制することができる。したがって、第３の金型ユニット２３での焼入れに応じた下死点保持を維持しながらも、第１及び第２の金型ユニット２１、２２における成形を精度良く行うことができるとともに、成形品の強度を向上させることができる。しかも、本実施例のトランスファープレス装置５０を用いることで、成形品の生産性も維持することができる。

本実施例では、金属板１１の両側縁部に搬送フィンガー５１、５２を接触させる構成としたが、上記各側縁部の一部に搬送フィンガーを接触させ、通電加熱を行うようにしてもよい。この場合であっても、通電量を増加させることで、金属板１１の全体を加熱することが可能である。

本発明の実施例６であるトランスファープレス装置について、図１０及び図１１を用いて説明する。ここで、図１０は、本実施例であるトランスファープレス装置の概略図である。また、図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、金属板を搬送する際における搬送フィンガー及びガイドレールの動作を説明する図である。ここで、実施例２で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いて説明する。

以下、実施例２と異なる点について説明する。本実施例では、搬送フィンガーを用いて金属板１１に対して接触伝熱による加熱を行うものである。以下、この構成について、具体的に説明する。

ガイドレール２５に設けられた３つの搬送フィンガーのうち２つの搬送フィンガーは、金属板１１に対して接触伝熱による加熱を行う構成となっている。すなわち、第１の金型ユニット２１から第２の金型ユニット２２に金属板１１を搬送する搬送フィンガー６１と、第２の金型ユニット２２から第３の金型ユニット２３に金属板１１を搬送する搬送フィンガー６２とは、金属板１１に接触した際に金属板１１に熱を伝達する。

なお、第３の金型ユニット２２からトランスファープレス装置６０外に金属板１１を搬送する搬送フィンガー２４は、実施例２等で説明したものと同じである。すなわち、この搬送フィンガー２４は、焼入れ後の金属板１１をトランスファープレス装置６０外に搬送するためだけに用いられるため、後述するように金属板１１を加熱する必要が無い。

搬送フィンガー６１、６２は、図１０や図１１に示すように、金属板１１の全面を覆うようになっており、第１の金型ユニット２１によって成形される形状に応じた形状に形成されている。すなわち、一対の搬送フィンガー６１のうち一方の搬送フィンガー６１は、金属板１１の上面及び下面における半分の領域に接触するようになっており、一対の搬送フィンガー６１によって金属板１１の全面を覆うようになっている。一対の搬送フィンガー６２についても同様の構成となっている。

搬送フィンガー６１、６２は加熱されており、金属板１１の全面に接触することで、金属板１１を加熱する。すなわち、金属板１１を次段の金型ユニットに搬送するために、搬送フィンガー６１、６２が金属板１１に接触することで、金属板１１への伝熱が開始され、次段の金型ユニットに金属板１１を配置した後に搬送フィンガー６１、６２が金属板１１から離れることで、金属板１１への伝熱が終了する。

これにより、金属板１１が金型ユニット間を移動する間も、金属板１１は加熱し続けており、金属板１１の温度低下を抑制することができる。したがって、第３の金型ユニット２３での焼入れに応じた下死点保持を維持しながらも、第１及び第２の金型ユニット２１、２２における成形を精度良く行うことができるとともに、成形品の強度を向上させることができる。しかも、本実施例のトランスファープレス装置６０を用いることで、焼入れを行いながらも、成形品の生産性を維持することができる。

本実施例では、搬送フィンガー６１、６２によって金属板１１の全面を覆い、金属板１１に熱を伝達する構成であるが、搬送フィンガーによって金属板１１の全面を覆う構成としつつ、金属板１１との接触面に断熱層を設けるようにしてもよい。すなわち、搬送フィンガーに設けられた断熱層によって金属板１１を覆うことで、金属板１１の温度低下を抑制するようにしてもよい。

本発明の実施例７であるトランスファープレス装置について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施例のトランスファープレス装置の概略図である。ここで、実施例２で説明した部材と同じ部材については同一符号を用い、説明を省略する。

図１２において、第１及び第２の金型ユニット２１、２２の間には、加熱用にステージを設け、加熱ユニット７１が配置されている。また、第２及び第３の金型ユニット２２、２３の間には、加熱ユニット７２が配置されている。

加熱ユニット７１は、スライド４に把持された上加熱部７１ａと、ベース５に固定された下加熱部７１ｂとを有している。同様に、加熱ユニット７２は、スライド４に把持された上加熱部７２ａと、ベース５に固定された下加熱部７２ｂとを有している。上加熱部７１ａ、７２ａは、スライド４を介して各金型ユニット２１〜２３の上金型２１ａ〜２３ａと一体となって動作可能となっている。

第１の金型ユニット２１で所定形状（例えば、ハット形状）に成形された金属板１１は、搬送フィンガー等の搬送機構（不図示）によって、加熱ユニット７１に搬送される。そして、加熱ユニット７１において所定時間、加熱された後、搬送機構によって第２の金型ユニット２２に搬送される。すなわち、搬送機構によって金属板１１が下加熱部７１ｂに配置されると、スライド４の動作によって上加熱部７１ａが下降して、所定時間（焼入れに伴う下死点保持の時間）の間、停止する。

ここで、上加熱部７１ａは、下死点において、金属板１１に接触してもよいし、接触しなくてもよい。上加熱部７１ａが下死点で保持されている間、金属板１１は加熱が行われる。そして、スライド４の動作によって、上加熱部７１ａが上昇すると、搬送フィンガーによって金属板１１は、次段に位置する第２の金型ユニット２２に搬送される。

第２の金型ユニット２２でピアッシング工程が施された金属板１１は、搬送機構によって加熱ユニット７２に搬送され、加熱ユニット７２において所定時間、加熱される。その後、搬送機構によって金属板１１が第３の金型ユニット２３に搬送される。加熱ユニット７２での動作は、上述した加熱ユニット７１の動作と同様である。

本実施例によれば、各金型ユニット２１〜２３において金属板１１を加熱するとともに、加熱工程用の段を追加して加熱を行っているため、次段の金型ユニットに搬送する間における金属板の温度低下を抑制することができる。これにより、各金型ユニット２１〜２３での成形を精度良く行うことができるとともに、成形品の強度を向上させることができる。しかも、本実施例のトランスファープレス装置７０を用いることで、焼入れを行いながらも、成形品の生産性を維持することができる。上加熱部７１ａ，７２ａについては、スライドとは独立させスライドと干渉しない位置に固定して配置してもよい。

本実施例において、金属板１１を搬送する搬送フィンガーを、実施例２、５、６で説明した構成とすることもできる。

次に、上述した実施例１〜７のトランスファープレス装置を用いた場合における実験結果を以下の表１に示す。

ここで、「比較例」とは、従来技術を示し、トランスファープレス装置内において金属板を加熱しないものである。

また、数値実施例１は、第１の金型ユニットにおいて断熱層を備えた金型を用いるとともに、搬送フィンガーを加熱し、第３の金型ユニットにおいて冷却水を用いて金属板の冷却を行った場合を示す。

数値実施例２は、金型ユニット間の搬送を行う間で金属板の加熱を行うとともに、第１の金型ユニットにおいて断熱層を備えた金型を用い、第３の金型ユニットにおいて冷却水を用いて金属板の冷却を行った場合を示す。

数値実施例３は、金型ユニット間に実施例７で説明した加熱ステージを設けるとともに、第１の金型ユニットにおいて断熱層が設けられた金型を用い、第３の金型ユニットにおいて冷却水を用いて金属板の冷却を行った場合を示す。

「各部の温度」とは、図１３に示す金属板のＡ点及びＢ点における温度を示し、Ｂ点は搬送フィンガーが接触する部分である。

また、最終的に得られた成形品の評価は、成形品の硬度と、ピアスを形成した部分における残留応力とを測定することにより行った。ここで、硬度としては、Ｈｖ硬度（ビッカース硬度）が４１０よりも小さい場合を「×」とし、Ｈｖ硬度が４１０以上の場合を「○」とした。また、残留応力としては、５０［ｋｇｆ／ｍｍ^２］よりも小さい場合を「○」とし、５０［ｋｇｆ／ｍｍ^２］以上の場合を「×」とした。

表１からも分かるように、比較例よりも本発明の数値実施例のほうが優れた結果が得られた。

本発明の実施例１であるトランスファープレス装置の概略図（Ａ）と、各金型ユニットでの成形によって得られる金属板の外観斜視図（Ｂ〜Ｅ）である。 本発明の実施例２であるトランスファープレス装置の概略図である。 実施例２のトランスファープレス装置において、金属板の搬送状態を示す図である（Ａ〜Ｃ）。 本発明の実施例３であるトランスファープレス装置の概略図である。 実施例３のトランスファープレス装置において、金属板の搬送状態を示す図である（Ａ〜Ｃ）。 本発明の実施例４であるトランスファープレス装置の概略図である。 実施例４のトランスファープレス装置において、金属板の搬送状態を示す図である（Ａ〜Ｃ）。 本発明の実施例５であるトランスファープレス装置の概略図である。 実施例５のトランスファープレス装置において、金属板の搬送状態を示す図である。 本発明の実施例６であるトランスファープレス装置の概略図である。 実施例６のトランスファープレス装置において、金属板の搬送状態を示す図である。 本発明の実施例７であるトランスファープレス装置の概略図である。 金属板における温度測定点を示す図である。

符号の説明

・ ２１：第１の金型ユニット
・ ２２：第２の金型ユニット
・ ２３：第３の金型ユニット
２１ａ、２２ａ、２３ａ：上金型
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ：下金型
４：スライド
５：ベース
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０：金型ユニット
１１：金属板
２４、５１、５２、６１、６２：搬送フィンガー
３１、４１、７１：加熱ユニット
７１ａ：上加熱部
７１ｂ：下加熱部

Claims (8)

1. 加熱された金属板に対して金型を用いて行う成形工程、機械加工工程及び冷却工程と、これらの工程間での前記金属板の搬送を行う搬送工程とを有するトランスファープレスによる成形方法であって、
   前記成形工程、前記機械加工工程及び前記搬送工程のうち少なくとも１つの工程は、前記金属板に対する加熱工程及び断熱工程のうち少なくとも一方の工程を含むことを特徴とするトランスファープレスによる成形方法。
2. 前記加熱工程は、電磁誘導による加熱、輻射加熱、前記金属板への通電加熱および、前記金属板との接触伝熱による加熱のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のトランスファープレスによる成形方法。
3. 前記成形工程及び前記機械加工工程、並びに前記搬送工程に引き続く最終段の前記冷却工程において、前記金属板の焼入れが行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスファープレスによる成形方法。
4. 加熱された金属板に対して少なくとも成形工程、機械加工工程及び冷却工程を行う金型ユニットを複数有し、
   前記複数の金型ユニットのうち少なくとも１つの金型ユニットにおいて、該金型ユニットを構成する上下の金型のうち少なくとも一方の金型が、加熱ユニット又は断熱ユニットを含むことを特徴とするトランスファープレス装置。
5. 加熱ユニット又は断熱ユニットは、さらに前記複数の金型ユニットのうち前段側の金型ユニットから後段側の金型ユニットに前記金属板を搬送する経路内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のトランスファープレス装置。
6. 前記複数の金型ユニットのうち前段側の金型ユニットで加工された前記金属板を後段側の金型ユニットに搬送する搬送ユニットを有し、
   前記搬送ユニットは、加熱ユニット又は断熱ユニットを含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のトランスファープレス装置。
7. 前記搬送ユニットが、前記金属板と接触するアーム部材を有し、
   前記アーム部材のうち少なくとも前記金属板との接触部分には、加熱ユニット又は断熱ユニットが設けられていることを特徴とする請求項６に記載のトランスファープレス装置。
8. 最終段の金型ユニットにおいて、該金型ユニットを構成する少なくとも一方の金型を冷却する機構及び／又は成形された前記金属板を冷却するための冷却媒体を噴出させる機構を有することを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載のトランスファープレス装置。
   

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