(57)【要約】【課題】  熱間プレス成形前に、プレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に位置する穴の加工を行っても、プレス成形時の穴の変形を防止する。【解決手段】  穴加工済みのワークＷを、加熱炉５で加熱した後、ワーク搬送用ロボット７がそのワーク把持アーム１１で把持して熱間プレス成形機９へ搬送する。この搬送する時間を利用して、ワーク把持アーム１１に設けた保持冷却部２９で、加工穴周辺部を保持して局所的に冷却し、部分焼き入れを行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱したワークを熱間プレス加工手段に搬送するまでの間に、前記加熱前に加工した穴の周辺部を局所的に冷却して焼き入れを行い、この焼き入れ後に、前記ワークを前記熱間プレス加工手段にて熱間プレス加工を行うことを特徴とする熱間プレス加工方法。
【請求項２】
ワークを加熱する加熱手段と、この加熱手段で加熱したワークを保持搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送される前記ワークの搬入を受けて熱間プレス加工を行う熱間プレス加工手段とをそれぞれ備え、前記ワークを前記搬送手段により前記加熱手段から前記熱間プレス加工手段に搬送するまでの間に、前記加熱手段での加熱前に加工した前記ワークの穴の周辺部を冷却して焼き入れを行う冷却手段を設けたことを特徴とする熱間プレス加工装置。
【請求項３】
前記冷却手段を、前記搬送手段に設けたことを特徴とする請求項２に記載の熱間プレス加工装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、板状とした前記ワークを両面から挟持して前記穴の周辺部を冷却する挟持部を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱間プレス加工装置。
【請求項５】
前記挟持部に、冷却媒体を流す冷却用パイプを設けたことを特徴とする請求項４に記載の熱間プレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間プレス加工方法および熱間プレス加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間プレス加工とは、プレス成形前にワークを高温に加熱し、加熱後金型で成形しながら型冷却して焼き入れを行う工法である（例えば下記特許文献１参照）。焼き入れ後のワークの硬度は、Ｈｖ４５０程度に上昇する。そのため、ワークに穴加工が必要な場合には、穴加工を焼き入れ後に行うと工具の損傷などの恐れがあることから、焼き入れ前（加熱前）に穴加工を実施することが望ましい。
【０００３】
焼き入れ前に加工した穴は、プレス成形時に生じる材料流入の影響を受けない部位（ポンチに対応する部位など）については、熱間プレス成形後も変形はほとんど発生せず、部品性能を満足した穴径を確保することができる。
【特許文献１】特開２００２−１０２９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プレス成形時に材料流入の影響を受ける部位（例えば縦壁や稜線付近で成形量が多い部位）に位置する穴の場合は、プレス成形時に穴周辺に張力が働き、穴形状が変形してしまい、部品として満足できない状態が発生してしまう。これは、高温に加熱された材料は、引張り強度が低下しているために、変形しやすくなっていることが原因である。
【０００５】
そのため、穴径などの精度の必要な穴で、プレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に位置する穴の加工は、熱間プレス成形後に実施せざるを得ず、このような場合には、前述したように工具の損傷を伴うことになる。
【０００６】
そこで、本発明は、熱間プレス成形前に、プレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に位置する穴の加工を行っても、プレス成形時での穴の変形を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、加熱したワークを熱間プレス加工手段に搬送するまでの間に、前記加熱前に加工した穴の周辺部を局所的に冷却して焼き入れを行い、この焼き入れ後に、前記ワークを前記熱間プレス加工手段にて熱間プレス加工を行うことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加熱したワークを熱間プレス加工手段に搬送するまでの間に、加熱前に加工した穴の周辺部を局所的に冷却させて焼き入れを行うようにしたので、その後ワークに対して熱間プレス加工を行っても、このプレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に位置する穴の変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を示す熱間プレス加工装置の全体概要図である。この熱間プレス加工装置は、ワーク投入工程、加熱工程、ワーク搬送工程、成形工程、ワーク取り出し工程を、それぞれ備えている。
【００１１】
ワーク投入工程では、ワーク格納部１に格納してあるワークＷを、ワーク投入用ロボット３によって把持し、加熱工程における加熱手段としての加熱炉５に投入し、このワーク加熱炉５にてワークＷの加熱を行う。なお、ここでのワークＷは、ワーク投入工程の前、つまり加熱炉５での加熱前に、あらかじめ穴Ｈ（図３（ｂ）参照）の加工を実施しておく。
【００１２】
ワーク搬送工程では、加熱後のワークＷを、搬送手段としてのワーク搬送用ロボット７により成形工程における熱間プレス加工手段としての熱間プレス成形機９まで搬送し、この熱間プレス成形機９にて熱間プレス成形加工を行う。そして、上記ワーク搬送工程において、前記加熱前に加工した穴Ｈの周辺部を、後述する方法で局所的に冷却して焼き入れを行う。
【００１３】
図２は、熱間プレス成形後の加工穴Ｈを備えたワークＷの一例を示す斜視図であり、熱間プレス成形後は、ワーク取り出しロボット１０により、熱間プレス成形機９からワークＷを取り出す。
【００１４】
図３（ａ）は、前記図１におけるワーク搬送工程で使用するワーク搬送用ロボット７のアーム先端に取り付けたワーク把持アーム１１を拡大して示す側面図、図３（ｂ）は同平面図である。このワーク把持アーム１１は、ワーク搬送用ロボット７のアーム先端に装着するベース部材１３を有し、ベース部材１３に３本のフォーク１５を互いに平行に突出して設けるとともに、ベース部材１３に対応してワーク抑え１７を３本設けている。ワーク抑え１７は、図３（ａ）に示すように基端部が、ベース部材１３に対し回転可能に設けた回転支持軸１９に固定してあり、先端側の側部には揺動支持軸２１を介して揺動部材２３を揺動可能に設けている。
【００１５】
上記した回転支持軸１９は、ロボットの教示動作によって適宜回転し、ワーク抑え１７が回転支持軸１９を中心として回転制御される。
【００１６】
そして、揺動部材２３の前後２カ所のフォーク１５に対向する側には、ワーク抑えパッド２５を設けている。このワーク抑えパッド２５と前記したフォーク１５との間で、フォーク１５上に載置したワークＷを挟むようにして保持する。ここでは、二つのワークＷを相互間に所定間隔をおいた状態で保持している。
【００１７】
また、各フォーク１５相互間には、支持ブラケット２７を介して冷却手段としての保持冷却部２９を、二つのワークＷに対応して設けている。図４は、保持冷却部２９を拡大して示す側面図で、（ａ）はワークＷを保持する前の状態、（ｂ）はワークＷを保持した後の状態をそれぞれ示す。
【００１８】
上記した保持冷却部２９は、支持ブラケット２７に回転可能に設けた第１支持ピン３３に第１アーム３１の一端を固定し、第１アーム３１の他端を第２支持ピン３５に回転可能に連結す。また、第２支持ピン３５には第２アーム３７の一端を固定し、第２アーム３７の他端を第３支持ピン３９に回転可能に連結する。
【００１９】
第３支持ピン３９には、上部保持アーム４１を固定する。上部保持アーム４１は、第３支持ピン３９が固定される主部４１ａの図４中で右側の端部から下方に屈曲する屈曲部４１ｂを備え、屈曲部４１ｂの先端（図４中で下端）に連結ピン４３を回転可能に設け、連結ピン４３に下部保持アーム４５を固定する。
【００２０】
そして、上部保持アーム４１および下部保持アーム４５の先端には、挟持部としての冷却ブロック４７，４９をそれぞれ設け、この冷却ブロック４７，４９によりワークＷの前記した穴Ｈの周辺部を挟持して局所的に冷却する。
【００２１】
上記した第１支持ピン３３，第２支持ピン３５，第３支持ピン３９および連結ピン４３は、ロボットの教示動作によって適宜回転し、これら各ピン３３，３５，３９および４３にそれぞれ固定した第１アーム３１，第２アーム３７，上部保持アーム４１および下部保持アーム４５が回転制御される。
【００２２】
前記した冷却ブロック４７，４９内には、図５に拡大して示すように、ワークＷを保持した状態で、その穴Ｈの周囲を囲むような位置に、冷却用パイプ５１，５３を埋め込んでいる。冷却ブロック４７，４９内の各冷却用パイプ５１，５３の両端は、冷却ブロック４７，４９内からその外部に、入口および出口パイプ５１ａおよび５１ｂ，入口および出口パイプ５３ａおよび５３ｂとしてそれぞれ引き出し、図示しない冷却装置に接続して冷却水などの冷却媒体を循環させる。
【００２３】
次に作用を説明する。まず、図１に示すように、ワーク投入用ロボット３により、ワーク格納部１に格納してあるワークＷを把持して加熱炉５に投入し、ワークＷの加熱を行う。このワークＷは、前述したように、加熱炉５での加熱前に図２に示すような穴Ｈをあらかじめ加工してある。
【００２４】
加熱後の加熱炉５内のワークＷは、ワーク搬送用ロボット７により把持して熱間プレス成形機９に搬送する。
【００２５】
このときワーク把持前のワーク搬送用ロボット７は、図３に示すワーク把持アーム１１のワーク抑え１７を、図３の状態から回転支持軸１９を中心として回転させてフォーク１５から離反させた状態であり、この状態で、３本のフォーク１５上に二つのワークＷを乗せ、その後ワーク把持アーム１１をフォーク１５に近づくよう回転させて、ワーク抑えパッド２５とフォーク１５との間でワークＷを挟むようにして把持する。
【００２６】
これとほぼ同時に、二つの保持冷却部２９を作動させ、図４に示すように、その冷却ブロック４７，４９により、各ワークＷの穴Ｈをそれぞれ覆うようにしてワークＷを保持し、穴Ｈの周辺部を局所的に冷却し、部分焼き入れを行う。このとき図示しない冷却装置から冷却媒体を入口パイプ５１ａ，５３ａを通して冷却用パイプ５１，５３に供給することで、特に連続生産を行った場合の冷却ブロック４７，４９の高温化を防止し、冷却効率を高める。
【００２７】
このようにしてワークＷを把持したワーク搬送用ロボット７は、熱間プレス成形機９へ約１０秒間以内で搬送し、熱間ブレス成形機９では、ワークＷに対して熱間プレス成形加工を実施する。成形後はワークＷをワーク取り出しロボット１０により熱間プレス成形機９から取り出す。
【００２８】
上記した熱間プレス成形加工ラインにおいて、熱間プレス成形でワークＷが所定の硬度を得るためには、プレス開始時のワークＷの温度が所定の温度以上から金型の保持によって急冷を行う必要がある。ワークＷが加熱炉５内から熱間プレス成形機９の金型へ搬送されるまでの間は、ワークＷは大気中での自然放熱による温度低下であるため、焼き入れは行われない。
【００２９】
本実施形態では、上記した加熱炉５から熱間プレス成形機９へのワークＷの搬送に要する時間を用い、ワークＷ全体の焼き入れ（プレスによる型冷却）の前に、穴Ｈの周辺部のみを保持冷却部２９の冷却ブロック４７，４９で冷却し、部分焼き入れを行う。
【００３０】
これにより、その後ワークＷに対して熱間プレス加工を行っても、このプレス成形時に材料流入の影響を受ける部位に穴Ｈが位置する場合であっても、その穴Ｈの周辺は焼き入れされて硬度が高くなっているので、穴Ｈの変形を防止することができ、部品性能を満足した穴径を確保することができる。
【００３１】
したがって、熱間プレス成形後の硬度が高くなっているワークに対しての穴加工の必要がなく、工具の破損を防止することができる。
【００３２】
また、加熱炉５から熱間プレス成形機９へのワークＷの搬送時間を利用して部分冷却を行うので、部分冷却を行うための新たな時間設定が不要であり、現行の熱間成形プレス加工ラインと同等の作業時間で済み、生産性低下は防止される。
【００３３】
さらに、穴Ｈの周辺部を部分冷却する保持冷却部２９は、ワーク把持アーム１１に一体化しているので、これら両者を別体とした場合に比較して、構造が簡素化し、装置全体の小型化を達成することができる。
【００３４】
なお、部分焼き入れする穴Ｈの形状や大きさについては、特に制限はなく、それに対応して冷却ブロック４７，４９の形状や大きさを変更すればよい。
【００３５】
また、部分焼き入れするための保持冷却部２９は、上記した実施形態のように搬送用ロボット７のアーム先端に装着することで、任意の穴の位置に対して容易に位置調整できるが、ロボットを用いずに、例えばレール上をワーク把持アーム１１とともにスライド移動させる構造としてもよい。
【００３６】
なお、搬送手段として、上記した実施形態におけるワーク搬送用ロボット７で使用したフォーク１１およびワーク抑え１７を備えるフォーク式に代えて、図６に示すようなワークＷを吊り下げて保持搬送するフック５５を備える吊り下げ式にも、本発明を適用することができる。この場合のフック５５は、レール５７上をスライド移動させ、前記図４に示した保持冷却部２９と同期してレール５７上を移動させる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態を示す熱間プレス加工装置の全体概要図である。
【図２】図１の熱間プレス加工装置で加工した後のワークの一例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、図１におけるワーク搬送工程で使用するワーク搬送用ロボットのワーク把持アームを拡大して示す側面図、（ｂ）は同平面図である。
【図４】図３のワーク把持アームにおける保持冷却部を拡大して示す側面図で、（ａ）はワーク保持前、（ｂ）はワーク保持後の状態をそれぞれ示す。
【図５】（ａ）は図４の保持冷却部における冷却ブロックを拡大して示す側面図、（ｂ）は（ａ）の底面図である。
【図６】ワークを吊り下げて保持搬送するワーク搬送手段を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｗ  ワーク
Ｈ  ワークの穴
５  加熱炉（加熱手段）
７  ワーク搬送用ロボット（搬送手段）
９  熱間プレス加工機（熱間プレス加工手段）
２９  保持冷却部（冷却手段）
４７，４９  冷却ブロック（挟持部）
５１，５３  冷却用パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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