(57)【要約】【課題】鋼板の酸化を防止可能な熱間プレス成形設備の簡素化、コスト低減、及び生産性の向上を図る。【解決手段】鋼板Ｗ１を加熱する加熱装置２０と、型締め型開き可能な複数の金型１１ａ〜１１ｄからなるプレス金型１１と、型開きした双方の金型（例えば固定型１１ａ及び第１可動型１１ｂ）に当接して、これらの金型の間に形成される型開き空間Ｓ１の外周開口部を覆うシール部材４０と、型開き空間Ｓ１に不活性ガスを供給するガス供給部５０とを備え、加熱装置２０の下端面とシール部材４０とで型開き空間Ｓ１をシールする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
鋼板を加熱する加熱装置と、型締め型開き可能な複数の金型からなるプレス金型と、型開きした双方の金型に当接し、これらの金型の間に形成される型開き空間の外周開口部を覆うシール部材と、前記型開き空間に不活性ガスを供給するガス供給部とを備え、
前記加熱装置の端面と前記シール部材とで前記型開き空間をシールすることを特徴とする熱間プレス成形設備。
【請求項２】
前記複数の金型を型締めした後、前記加熱装置の端面と前記シール部材とで前記型開き空間をシールした状態で前記複数の金型を型開きしながら、前記ガス供給部から前記型開き空間に不活性ガスを供給することにより、前記型開き空間を不活性ガスで満たす請求項１記載の熱間プレス成形設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間プレス成形設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
上記のような熱間プレス成形では、加熱装置から排出された後プレス金型で成形されて冷却されるまでの間、鋼板が高温状態となっている。この高温の鋼板が空気に触れると、鋼板の表面が酸化し、酸化スケール発生による成形不良等の問題が生じる恐れがある。
【０００４】
例えば、特許文献１では、銅箔等の被加工物を加熱しながらプレス成形するホットプレス装置において、プレス装置全体を真空ケースで覆ったものが示されている。この装置では、真空ケース内の空気を吸引排気した後、この真空ケース内に不活性ガスを供給することで、被加工物の酸化を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２００７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のようにプレス装置全体を真空ケースで覆うと、装置が大掛かりとなる。また、ケースの容積が大きくなるため、ケースの内部を満たす不活性ガスの量も多くなり、不経済であると共に、不活性ガスを充填するために要する時間も長くなる。
【０００７】
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、鋼板の酸化を防止可能な熱間プレス成形設備の簡素化、コスト低減、及び生産性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、鋼板を加熱する加熱装置と、型締め型開き可能な複数の金型からなるプレス金型と、型開きした双方の金型に当接し、これらの金型の間に形成される型開き空間の外周開口部を覆うシール部材と、前記型開き空間に不活性ガスを供給するガス供給部とを備え、前記加熱装置の端面と前記シール部材とで前記型開き空間をシールすることを特徴とする。
【０００９】
このように、型開きした双方の金型に当接し、型開き空間の外周開口部を覆うシール部材と、加熱装置の端面とで、型開き空間をシールすることにより、プレス装置全体を覆うケースが不要となり、設備が簡素化される。また、これにより、プレス装置全体をケースで覆う場合と比べ、不活性ガスで満たされる空間容積が小さくなるため、不活性ガスの使用量を低減できると共に、不活性ガスを充填するのに要する時間が短縮される。
【００１０】
上記の熱間プレス成形設備において、複数の金型を型締めした後、加熱装置の端面とシール部材とで型開き空間をシールした状態で複数の金型を型開きすると、型開き空間が負圧となる。この負圧を利用して、型開きしながらガス供給部から型開き空間に不活性ガスを供給することにより、真空ポンプ等の吸引手段を要することなく、型開き空間を不活性ガスで満たすことができるため、設備がさらに簡素化される。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の熱間プレス成形設備によれば、不活性ガスにより鋼板の酸化を防止可能な熱間プレス成形設備の簡素化、コスト低減、及び生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】上記熱間プレス成形設備の正面図である。
【図３】加熱装置の断面図である。
【図４】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部分断面側面図である。
【図５】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部分断面側面図である。
【図６】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部分断面側面図である。
【図７】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部分断面側面図である。
【図８】貫通孔の接続部分を拡大して示す断面図である。
【図９】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部分断面側面図である。
【図１０】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部分断面側面図である。
【図１１】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部分断面側面図である。
【図１２】他の実施形態に係る熱間プレス成形設備の部分断面側面図である。
【図１３】図１２の熱間プレス成形設備の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
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、プレス金型１１の型開き空間Ｓをシールするシール部材４０とを備える。
【００１５】
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。プレス金型１１には、隣り合う金型を型締め状態でロック可能なロック機構と、ロック機構の着脱を制御するロック制御部とが設けられる（図示省略）。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。
【００１６】
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３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。貫通孔２２ｃは、一枚の鋼板Ｗを収容可能な最低限の容積とされる。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。
【００１７】
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。
【００１８】
シール部材４０は、プレス金型１１の外周を捲回するように設けられた略角筒状のシール部４１と、シール部４１の上方に連続して設けられた連通部４２とを有する。シール部４１は、型開き空間Ｓの両側の金型（図１では固定型１１ａ及び第１可動型１１ｂ）の双方に当接しながら、型開き空間Ｓの外周開口部の一部を覆うように設けられる。図示例では、シール部４１が、型開き空間Ｓの外周開口部のうち、下方及び幅方向（図２の左右方向）両側の開口部の全域と、上方の開口部の幅方向両端をシールしている。連通部４２は、筒状をなし、下端がシール部４１の上方開口部に接続され、上端が加熱装置２０の下面に接続される。これにより、連通部４２を介して、型開き空間Ｓと加熱装置２０の内部空間とが連通される。本実施形態のシール部材４０は、加熱装置２０の下面に固定され、加熱装置２０と共にスライド可能とされる。
【００１９】
上記の熱間プレス成形設備１には、型開き空間Ｓに不活性ガスを供給するガス供給部５０が設けられる（図１参照）。ガス供給部５０は、プレス金型１１に設けられた貫通孔５１に連通する。貫通孔５１は、固定プレート１５及び固定型１１ａを貫通する貫通孔５１ａと、第１可動型１１ｂを貫通する貫通孔５１ｂと、第２可動型１１ｃを貫通する貫通孔５１ｃとからなる。貫通孔５１ａ〜５１ｃは同軸上に配置され、貫通孔５１ａと貫通孔５１ｂ、及び、貫通孔５１ｂと貫通孔５１ｃとは、型締めした状態で連通する。これにより、例えば図１に示すように固定型１１ａと第１可動型１１ｂとを型開きした場合、これらの間に形成される型開き空間Ｓにガス供給部５０からの不活性ガスが貫通孔５１ａを介して供給可能とされる。
【００２０】
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、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとの間に形成される型開き空間をＳ１、第１可動型１１ｂと第２可動型１１ｃとの間に形成される型開き空間をＳ２で示す。
【００２１】
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４に示すように第１可動型１１ｂ〜第３可動型１１ｄを図示しないロック機構でロックして一体化すると共に、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとの間のロックが解除されている。プレス成形に先立って、鋼板Ｗ１を投入しない状態で、固定型１１ａ及び第１可動型１１ｂを型締めする。そして、図５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を一体に図中右側に駆動し、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとを型開きする。このとき、固定型１１ａと第１可動型１１ｂの間に形成される型開き空間Ｓ１を、加熱装置２０の下端面及びシール部材４０でシールした状態で型開きしながら、ガス供給部５０から不活性ガス（例えば窒素ガスや炭酸ガス、図５に散点で示す）を供給することで、型開き空間Ｓ１、シール部材４０の連通部４２の内部空間に不活性ガスを充満させる。このとき、図示のように加熱装置２０の搬出口２２ｂの開閉部材２６ｂを開放しておけば、加熱装置２０の内部空間（貫通孔２２ｃ）も不活性ガスで満たすことができる。
【００２２】
このように、型開き空間Ｓ１を加熱装置２０及びシール部材４０でシールすることで、例えば熱間プレス成形設備１全体をケースで覆う場合と比べて、装置が簡素化される。また、不活性ガスで満たされる空間の容積を低減できるため、不活性ガスの使用量を低減できると共に、不活性ガスを充填するのに要する時間が短縮される。本実施形態では、加熱装置２０の内部まで不活性ガスで満たしているが、加熱装置２０の内部空間（貫通孔２２ｃ）は、一枚の鋼板Ｗを収容可能な最低限の容積となっているため、この空間に満たされる不活性ガスも少なくて済む。さらに、型開きと同時に不活性ガスを供給することで、型開き空間Ｓ１の負圧を利用して不活性ガスを充満させることができるため、真空ポンプ等の吸引手段を要することなく型開き空間Ｓ１を不活性ガスで満たすことができる。
【００２３】
その後、図示しない搬送手段により、加熱された鋼板Ｗ１を降下させて加熱装置２０から搬出し、不活性ガスで満たされた型開き空間Ｓ１に供給する。加熱装置２０から鋼板Ｗ１が搬出されたら、搬出口２２ｂの開閉部材２６ｂが閉じられると共に、搬入口２２ａの開閉部材２６ａが開く。そして、加熱装置２０の搬入口２２ａから新たな鋼板Ｗ２が投入され、開閉部材２６ａが閉じて加熱装置２０の内部空間（貫通孔２２ｃ）が密閉され、鋼板Ｗ２の加熱が開始される（図６参照）。
【００２４】
そして、図６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。型締めが完了したら、固定型１１ａと第１可動型１１ｂをロックする。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。
【００２５】
こうして鋼板Ｗ１の焼き入れを行っている間に、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７に示すように、加熱装置２０を図中右側にスライドさせて、第１可動型１１ｂと第２可動型１１ｃとの間の型開き空間Ｓ２をシール可能な位置に配置する。そして、第１可動型１１ｂと第２可動型１１ｃとの間のロックを解除して、これらの金型を型開きする。このとき、型開き空間Ｓ２を加熱装置２０及びシール部材４０でシールしながら、ガス供給部５０から不活性ガスを供給し、貫通孔５１ａ及び５１ｂを介して型開き空間Ｓ２に不活性ガスを充満させる。これにより、型開き空間Ｓ２、連通部４２の内部空間、及び加熱装置２０の内部空間が不活性ガスで満たされる。そして、図示しない搬送手段で、加熱された鋼板Ｗ２を降下させて加熱装置２０から搬出し、型開き空間Ｓ２に供給する。尚、固定型１１ａの貫通孔５１ａと第１可動型１１ｂの貫通孔５１ｂとの間には、鋼板Ｗ１の厚さ分の隙間が形成されるため、この隙間からのガス漏れが懸念される。この場合、例えば図８に示すように、固定型１１ａに凸部１１ａ１を設けると共に、第１可動型１１ｂに凹部１１ｂ１を設け、これらを嵌合させることにより、貫通孔５１ａと５１ｂとを隙間なく連通することができる。
【００２６】
そして、図９に示すように、第２可動型１１ｃ及び第３可動型１１ｄを油圧シリンダ１８で図中左側に駆動して型締めすることにより、鋼板Ｗ２が所定形状に成形される。この状態で第２可動型１１ｃと第３可動型１１ｄとをロックして、成形した鋼板Ｗ２に焼き入れを施す。その後、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１０に示すように鋼板Ｗ３が所定形状に成形される（図１０及び図１１では加熱装置２０及びシール部材４０を省略している）。
【００２７】
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、焼き入れが十分に施された状態となる。そして、図１１に示すように、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとの間のロックを解除し、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て、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとを型開きする。すると、成形された鋼板Ｗ１が自重により落下し、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４〜図６と同様の工程を行うことにより、新たな鋼板の熱間プレス成形を行う。
【００２８】
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。
【００２９】
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、シール部材４０が加熱装置２０に固定され、加熱装置２０と共にスライド可能である場合を示したが、これに限られない。例えば、図１２及び図１３に示す実施形態では、シール部材４０が固定側の部材（例えば固定型１１ａ）に固定されている。具体的に、シール部材４０は、略角筒形状をなし、全ての金型１１ａ〜１１ｄに当接している。シール部材４０は上方に開口部４０ａを有し、この開口部４０ａに加熱装置２０が配置される。例えば図示のように、固定型１１ａと第１可動型１１ｂとを型開きした状態では、型開き空間Ｓの下方、幅方向両側、及び上方の一部がシール部材４０で覆われると共に、加熱装置２０の下端面が固定型１１ａ及び第１可動型１１ｂの上面に当接する。これにより、型開き空間Ｓの外周開口部が、シール部材４０及び加熱装置２０によりシールされる。鋼板Ｗをプレス成形した後、金型を型開きし、この状態でロボットアームやフィーダ等の搬出装置をシール部材４０の上方開口部４０ａから型開き空間Ｓに挿入して、成形した鋼板Ｗがプレス金型１１から取り出される（図示省略）。
【００３０】
また、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、プレス金型の型締め型開き方向を水平方向とした場合を示したが、これを鉛直方向としてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
Ｓ     型開き空間
Ｗ     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
２０   加熱装置
３０   排出装置
４０   シール部材
４１   シール部
４２   連通部
５０   ガス供給部
５１   貫通孔
【図１】
2014091130.tif 000003
【図２】
2014091130.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014091130.tif 000013
【図１２】
2014091130.tif 000014
【図１３】
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