JP2014091128A - 熱間プレス成形設備 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間プレス成形設備のコンパクト化を図る。
【解決手段】水平方向に型締め型開きするプレス金型１１を有するプレス成形装置１０と、プレス成形装置１０の上方に配設された加熱装置２０と、鋼板Ｗを支持する支持部材４１を有し、加熱装置２０で加熱された鋼板Ｗをプレス成形装置１０による成形位置まで搬送する搬送装置４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間プレス成形設備に関する。

例えば自動車車体においては、軽量化への要求の高まりから、車体を構成する鋼板の高張力化が盛んに行われている。高張力鋼板は高強度であるがゆえ、所定形状に成形することが困難である。特に、１０００ＭＰａを超える、いわゆる超高張力鋼（超ハイテン材）は、常温下でのプレス成形では所望の寸法精度が得られないことが多い。このような場合、加熱した鋼板をプレス金型に投入し、プレス金型で鋼板を成形しつつ冷却して焼き入れを施す、熱間プレス成形（ダイクエンチ工法）が検討されている。

熱間プレス成形を行うプレス成形設備は、通常、鋼板を加熱する加熱装置と、加熱した鋼板をプレス成形するプレス金型と、加熱された鋼板を加熱装置からプレス金型まで搬送する搬送装置とを有するため、設備が大型化する傾向にある。例えば特許文献１に示されている熱間プレス成形設備は、加熱装置（通電加熱機構）とプレス成形装置（プレス成形機構）とを一体化することで、設備面積を小さくして省スペース化を図っている。

特開２００９−１４２８５２号公報

上記特許文献１の熱間プレス成形設備では、加熱装置（通電加熱機構）とプレス成形装置（熱間プレス機構）とを水平に並べて配置し、鋼板を平置き状態で水平に搬送している。加熱した鋼板は硬度が低下して軟らかくなっているため、加熱装置からプレス成形装置まで搬送する間に鋼板に変形が生じやすい。このような鋼板の搬送中の変形を防止するため、上記の搬送装置は、鋼板の両端を支持部（クランプ５３ａ〜５３ｃ）で支持する大型のものとなっている。また、鋼板を平置きしてその両端を支持すると鋼板の中央部が撓むため、上記特許文献１の熱間プレス装置には、加熱装置とプレス成形装置との間に支持棒が設けられている。このように、従来の熱間プレス成形設備では、大型の搬送装置や支持棒を有するため、設備のコンパクト化には限界があった。

以上のような事情から、本発明が解決すべき技術的課題は、熱間プレス成形設備のさらなるコンパクト化を図ることにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、加熱した鋼板に対してプレス成形を施す熱間プレス成形設備であって、水平方向に型締め型開きするプレス金型と、前記プレス成形装置の上方に配設された加熱装置と、鋼板を支持する支持部材を有し、前記加熱装置で加熱された鋼板を前記プレス金型による成形位置まで搬送する搬送装置とを備えた熱間プレス成形設備を提供するものである。

このように、プレス金型の上方に加熱装置を配置することで、これらを水平に並べて配置する場合と比べて、設備面積を縮小することができる。また、プレス金型の型締め型開き方向を水平方向とし、その上方に加熱装置を配置することにより、加熱装置で加熱された鋼板を降下させてプレス金型に供給することができるため、搬送装置は、鋼板の自重落下を支持する支持部材を有するもので足りる。従って、鋼板の両端を支持する支持部を有する従来の搬送装置と比べて小型化されると共に、平置きした鋼板の自重による湾曲を支持する支持棒が不要となり、設備の小型化が図られる。

上記の熱間プレス成形設備において、プレス金型の下方に排出装置を設ければ、上記の搬送装置を用いて、プレス金型でプレス成形が施された鋼板を排出装置まで搬送することができる。

上記の熱間プレス成形設備において、プレス金型の型締め面に、型締めした状態で搬送装置の支持部材を収容可能な凹部を設ければ、支持部材で鋼板を支持した状態のまま、プレス金型を型締めしてプレス成形を行うことができる。

以上のように、本発明の熱間プレス成形設備によれば、搬送装置を小型化することができ、設備全体のコンパクト化が図られる。

本発明の一実施形態に係る熱間プレス成形設備の側面図である。 上記熱間プレス成形設備の正面図である。 ロック機構を示す断面図である。 加熱装置の断面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。 上記熱間プレス成形設備による熱間プレス成形方法の手順を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係る熱間プレス成形設備１は、図１及び図２に示すように、プレス成形装置１０と、プレス成形装置１０の上方に設けられた加熱装置２０と、プレス成形装置１０の下方に設けられた排出装置３０と、鋼板Ｗを支持して搬送する搬送装置４０とを備える。

プレス成形装置１０は、水平方向に型締め型開きするプレス金型１１を有する。本実施形態のプレス金型１１は、図１に示すように、固定型１１ａと、水平方向に対してスライド可能な複数の可動型（図示例では第１可動型１１ｂ、第２可動型１１ｃ、及び第３可動型１１ｄ）とで構成される。固定型１１ａは、固定プレート１５に固定される。第１可動型１１ｂ〜第３可動型１１ｄは、それぞれスライドレール１６に沿って水平方向にスライド可能とされる。第３可動型１１ｄは、可動プレート１７を介して油圧シリンダ１８に接続され、水平方向に駆動される。固定型１１ａの図中右側の面には、凸成形面１２ａが形成される。第１可動型１１ｂ及び第２可動型１１ｃには、図中左側の面に凹成形面１２ｂが形成されると共に、図中右側の面に凸成形面１２ａが形成される。第３可動型１１ｄの図中左側の面には、凹成形面１２ｂが形成される。各金型１１ａ〜１１ｄの内部には、図示しない冷却水路が形成されている。尚、図２では、固定プレート１５、可動プレート１７、及び油圧シリンダ１８の図示を省略している。

プレス金型１１には、隣り合う金型を型締め状態でロックするロック機構１３が設けられる。各ロック機構１３の着脱は、図示しないロック制御部で制御される。図示例では、プレス金型１１の幅方向（図２の左右方向）両端の上下両端にロック機構１３が設けられる。ロック機構１３は、例えば図３に示すように、隣り合う一方の金型（例えば第１可動型１１ｂ）に取り付けられた回転軸１３ａと、回転軸から延びるピン１３ｂと、ピン１３ｂの先端に取り付けられた係止部１３ｃとを有する。回転軸１３ａは、図示しない回転駆動部で回転可能とされる。ピン１３ｂは図示しない伸縮駆動部で伸縮可能とされる。アンロック状態では、図３に点線で示すように、係止部１３ｃを他方の金型（例えば固定型１１ａ）から退避させる。この状態から、回転駆動部により回転軸１３ａを図中反時計回り方向に回転させることで（矢印Ａ参照）、係止部１３ｃを、他方の金型に設けられた凹部１３ｄに嵌合される。さらに、伸縮駆動部でピン１３ｂを後退させることで（矢印Ｂ参照）、係止部１３ｃが図中右側に移動され、凹部１３ｄの側壁と係合することで、隣り合う金型（図示例では固定型１１ａ及び第１可動型１１ｂ）が型締め方向に付勢される。

図１に示すように、プレス金型１１の各金型の型締め面の互いに対向する位置には、それぞれ凹部１４が形成される。図示例では、各金型の型締め面の下端に凹部１４が形成される。型締めした状態では、これらの凹部１４で形成される空間に、後述する搬送装置４０の支持部材４１が収容可能とされる。

加熱装置２０は、スライドレール２１に取り付けられ、プレス金型１１の型締め型開き方向（図１の左右方向）にスライド可能とされる。本実施形態の加熱装置２０は、ヒータで鋼板を加熱する加熱炉である。具体的には、図４に示すように、ケース２２の内部に設けられたヒータ２３と、ヒータ２３を覆う熱保持材２４と、熱保持材２４とケース２２との間に敷き詰められた断熱材２５とを有する。ケース２２の上面及び下面には、それぞれ搬入口２２ａ及び搬出口２２ｂが設けられる。搬入口２２ａ及び搬出口２２ｂは、貫通孔２２ｃを介して上下方向に連通する。貫通孔２２ｃの水平方向両側に、ヒータ２３、熱保持材２４、及び断熱材２５が設けられる。搬入口２２ａ及び搬出口２２ｂには、これらを開閉可能な開閉部材２６ａ、２６ｂが設けられる。尚、加熱装置２０は加熱炉に限らず、例えば通電加熱装置であってもよい。

排出装置３０は、成形した鋼板を熱間プレス成形設備１の外部へ排出するものであり、例えば図１に示すように、無端ベルト３１と、駆動ローラ３２と、図示しない従動ローラとを有するベルトコンベアで構成される。

搬送装置４０は、鋼板Ｗを支持する支持部材４１と、支持部材４１を昇降駆動する駆動手段（本実施形態では駆動シリンダ４２）とを備える。本実施形態では、搬送装置４０が、例えばプレス金型の幅方向（図２の左右方向）両端付近に設けられる。各搬送装置４０は、図示しない駆動手段により、プレス金型１１の型締め型開き方向（図１の左右方向）にスライド可能とされる。

支持部材４１は、鋼板Ｗの自重落下を支持するものであり、図示例では、鋼板Ｗを下方から支持するものである。具体的には、鋼板Ｗの下端が当接する底部４１ａと、底部４１ａの上面の両端から上方に延びる一対の側部４１ｂとを有する。鋼板Ｗは、下端が底部４１ａで下方から支持されると共に、一対の側部４１ｂにより水平方向両側から支持される。駆動シリンダ４２は、支持部材４１を所望の高さに停止可能なものであり、例えば電動シリンダで構成される。

以下、上記の熱間プレス成形設備１による熱間プレス成形方法の手順を説明する。尚、以下では、プレス金型１１に設けられたロック機構１３のうち、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとをロックするロック機構を１３Ａ、第１可動型１１ｂと第２可動型１１ｃとをロックするロック機構を１３Ｂ、第２可動型１１ｃと第３可動型１１ｄとをロックするロック機構を１３Ｃで示す。

まず、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとで鋼板Ｗ１を熱間プレス成形する手順を説明する。このとき、プレス金型１１は、図５に示すようにロック機構１３Ｂ及び１３Ｃをロックして第１可動型１１ｂ〜第３可動型１１ｄを一体化すると共に、ロック機構１３Ａのロックを解除して固定型１１ａと第１可動型１１ｂとを型開きする。そして、鋼板Ｗ１が内部に投入された加熱装置２０を、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとの間の空間の上方に配置する。このとき、加熱装置２０の搬入口２２ａ及び搬出口２２ｂは開閉部材２６ａ、２６ｂで密閉され、この密閉空間の内部で鋼板Ｗが加熱されている。搬送装置４０の支持部材４１は、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとの間の空間の下方に配置される。

そして、図６に示すように、駆動シリンダ４２（図１及び図２参照）により支持部材４１を上昇させて加熱装置２０の直下に配置する。鋼板Ｗ１が所定温度まで加熱されたら、加熱装置２０の搬出口２２ｂの開閉部材２６ｂを開いて加熱された鋼板Ｗ１を自重により降下させ、搬送装置４０の支持部材４１で下方から支持する。この状態で、駆動シリンダ４２により支持部材４１を降下させ、図７に示すように、鋼板Ｗ１を固定型１１ａと第１可動型１１ｂとの間の空間（成形位置）に配置する。鋼板Ｗ１が搬出された加熱装置２０は、搬出口２２ｂの開閉部材２６ｂを閉じると共に、搬入口２２ａの開閉部材２６ａを開いて、搬入口２２ａから新たな鋼板Ｗ２が投入される。そして、搬入口２２ａの開閉部材２６ａを閉じて加熱装置２０を密閉し、鋼板Ｗ２の加熱が開始される。

その後、図８に示すように、油圧シリンダ１８（図１参照）を駆動して第１〜第３可動型１１ｂ〜１１ｄを一体に図中左側に駆動し、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとを型締めする。これにより、鋼板Ｗ１が所定形状に成形されると共に、金型１１ａ、１１ｂとの接触により鋼板Ｗ１の冷却（焼き入れ）が開始される。このとき、搬送装置４０の支持部材４１は、固定型１１ａの凹部１４と第１可動型１１ｂの凹部１４とで形成される空間に収容される。これにより、支持部材４１で鋼板Ｗ１を支持した状態で、プレス成形を行うことができる。尚、成形開始直後は鋼板Ｗ１の下端は、凹部１４で形成される空間に配されるため成形されないが、成形が進むにつれて鋼板Ｗ１の上下両端が中央側へ引き込まれるため、最終的には鋼板Ｗ１の下端が凹部１４で形成される空間よりも上方に引き込まれ、固定型１１ａ及び第１可動型１１ｂで成形される。型締めが完了したら、固定型１１ａと第１可動型１１ｂをロック機構１３Ａでロックすると共に、駆動シリンダ４２により支持部材４１をプレス金型１１より下方まで降下させる。

次に、第１可動型１１ｂと第２可動型１１ｃとで鋼板Ｗ２を熱間プレス成形する。具体的には、まず、図９に示すように、ロック機構１３Ｂのロックを解除する。これにより、固定型１１ａ及び第１可動型１１ｂが固定側の金型を構成し、第２可動型１１ｃ及び第３可動型１１ｄが可動側の金型を構成する。そして、第１可動型１１ｂと第２可動型１１ｃとを型開きすると共に、加熱装置２０及び搬送装置４０をスライドさせ、それぞれ第１可動型１１ｂと第２可動型１１ｃとの間の空間の上方及び下方に配置する。その後、上記と同様の工程を経ることにより、図１０に示すように鋼板Ｗ２が所定形状に成形される。さらに、第２可動型１１ｃと第３可動型１１ｄとを用いて同様の工程を経ることにより、図１１に示すように鋼板Ｗ３が所定の形状に成形される。

こうして、鋼板Ｗ２、Ｗ３を成形している間に、最初に成形した鋼板Ｗ１が十分に冷却され、焼き入れが施された状態となる。そして、図１２に示すように、加熱装置２０及び搬送装置４０をそれぞれ成形された鋼板Ｗ１の上方及び下方に配置する。この状態で、ロック機構１３Ａのロックを解除し、油圧シリンダ１８（図１参照）により第１〜第３可動型１１ｂ〜１１ｄを一体にスライドさせることにより、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとを型開きする（矢印参照）。すると、成形された鋼板Ｗ１が自重により落下し、支持部材４１で下方から支持された状態となる（図１３参照）。この状態で、支持部材４１を降下させると、図１４に示すように、成形された鋼板Ｗ１が排出装置３０のベルト３１の上に載置され、熱間プレス成形設備１の外部へ排出される。その後、図６〜図８の工程を行うことにより、加熱された鋼板Ｗ４の熱間プレス成形を行う。

その後、同様にして、第１可動型１１ｂ及び第２可動型１１ｃで成形された鋼板Ｗ２を熱間プレス成形設備１から排出すると共に、これらの金型で新たな鋼板を熱間プレス成形する。さらに、第２可動型１１ｃ及び第３可動型１１ｄで成形された鋼板Ｗ３を熱間プレス成形設備１から排出すると共に、これらの金型で新たな鋼板を熱間プレス成形する（何れも図示省略）。以上の工程を繰り返すことにより、鋼板の熱間プレス成形が順次行われる。

以上のように、上記の熱間プレス成形設備１では、水平方向に型締め型開きするプレス金型１１の上方に加熱装置２０を設けたことで、加熱装置２０で加熱した鋼板Ｗを降下させるだけでプレス金型１１まで搬送することができる。これにより、搬送装置４０は、鋼板Ｗの自重を支持するもの（例えば上記のような鋼板Ｗを下方から支持する支持部材を有するもの）で足りるため、搬送装置４０が簡素化されて、設備のコンパクト化が図られる。さらに、プレス金型１１の下方に排出装置３０を設けることで、プレス金型１１で成形された鋼板Ｗを、上記と同じ搬送装置４０で排出装置３０まで搬送することができるため、別途の搬送装置が不要となり、設備のさらなるコンパクト化が図られる。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、可動型を３つの金型（第１可動型１１ｂ〜第３可動型１１ｄ）で構成した場合を示したが、これに限らず、可動型を１つや２つ、あるいは４つ以上の金型で構成してもよい。また、上記の実施形態では、支持部材４１が鋼板Ｗを下方から支持する構成を示しているが、これに限らず、例えば鋼板Ｗの上端を保持してこれを吊り下げ保持する構成としてもよい。また、上記の実施形態では、プレス金型１１で成形した鋼板Ｗを、搬送装置４０で排出装置３０まで搬送しているが、これに限らず、別途の搬送手段で搬送したり、あるいは、型開きと共に成形した鋼板Ｗを排出装置３０上に自由落下させてもよい。

Ｗ（Ｗ１〜Ｗ４） 鋼板
１ 熱間プレス成形設備
１０ プレス成形装置
１１ プレス金型
１１ａ 固定型
１１ｂ 第１可動型
１１ｃ 第２可動型
１１ｄ 第３可動型
１３ ロック機構
１４ 凹部
１５ 固定プレート
１６ スライドレール
１７ 可動プレート
１８ 油圧シリンダ
２０ 加熱装置
３０ 排出装置
４０ 搬送装置
４１ 支持部材
４２ 駆動シリンダ

Claims (3)

1. 加熱した鋼板に対してプレス成形を施す熱間プレス成形設備であって、
   水平方向に型締め型開きするプレス金型と、前記プレス成形装置の上方に配設された加熱装置と、鋼板を支持する支持部材を有し、前記加熱装置で加熱された鋼板を前記プレス金型による成形位置まで搬送する搬送装置とを備えた熱間プレス成形設備。
2. 前記プレス金型の下方に排出装置を設け、前記搬送装置により、前記プレス金型で成形された鋼板を前記排出装置まで搬送する請求項１記載の熱間プレス成形設備。
3. 前記プレス金型の型締め面に、型締めした状態で前記支持部材を収容可能な凹部を設けた請求項１記載の熱間プレス成形設備。

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