(57)【要約】【課題】  ストローク数による温度変化に拘わらず、金型に設けた型開き手段によって、一定の熱膨張時に型開きを行い成形後のプレス成形部品の熱収縮量を一定にし、該プレス成形部品の寸法精度のばらつきを抑制することのできる金型装置を提供する。【解決手段】  金属板を成形する型部分の温度が所定温度となったときに、下型と上型を開いて型開きする型開き装置を金型装置に設ける。型開き装置１は、ケース２と、このケース２内に収容配置され、当該ケース２よりも線膨張率が高い金属材料からなるピン３と、その先端部４ａを前記ピン３に向けてケース２内に収容配置され、ピン３と同一の金属材料からなる端子４と、金属板を成形する型部分の温度が所定温度となったときに、熱膨張により延びるピン３と端子４の先端部３ａ，４ａ同士が非接触状態から接触してオンとなることで下型と上型を開く、型開きスイッチ５とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と上型を型閉めすることで被加工物を所定形状に成形する金型装置において、
前記被加工物を成形する型部分の温度が所定温度となったときに、前記下型と前記上型を開いて型開きする型開き手段を備えた
ことを特徴とする金型装置。
【請求項２】
請求項１に記載の金型装置であって、
前記型開き手段は、
金属材料からなるケースと、
前記ケースの一側面に絶縁部材を介して一端が固定され且つケース内面と非接触となるように該ケース内に収容配置され、当該ケースよりも線膨張率が高い金属材料からなる第１検出部材と、
前記ケースの他側面に絶縁部材を介して固定され且つケース内面と非接触となるようにその先端部を前記第１検出部材に向けて該ケース内に収容配置され、第１検出部材と同一の金属材料からなる第２検出部材と、
前記被加工物を成形する型部分の温度が所定温度となったときに、熱膨張により延びる前記第１検出部材と前記第２検出部材の先端部同士が非接触状態から接触してオンとなることで前記下型と前記上型を開く、型開きスイッチとを備える
ことを特徴とする金型装置。
【請求項３】
請求項２に記載の金型装置であって、
前記第１検出部材及び第２検出部材が取り付けられたケースは、前記下型と前記上型の何れか一方の前記被加工物を成形する型部分に、当該型部分のほぼ全長に渡って埋め込まれている
ことを特徴とする金型装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の金型装置であって、
前記第２検出部材は、前記第１検出部材の先端部と該第２検出部材の先端部との間の隙間を調整可能とする、隙間調整手段によって前記ケースに取り付けられている
ことを特徴とする金型装置。
【請求項５】
請求項４に記載の金型装置であって、
前記隙間調整手段は、少なくとも前記ケースの外に突出する第２検出部材に形成されたねじ部と、このねじ部に螺合するナットとから構成される
ことを特徴とする金型装置。
【請求項６】
少なくとも請求項２から請求項５の何れか一つに記載の金型装置であって、
前記ケース内に突出する第２検出部材の先端部から後方に向かう部分にはテーパが形成され、このテーパの受けを、該第２検出部材を固定する前記絶縁部材に形成し、当該絶縁部材を耐熱性弾性体で構成した
ことを特徴とする金型装置。
【請求項７】
少なくとも請求項２から請求項６の何れか一つに記載の金型装置であって、
前記第１検出部材の先端部を球形状とした
ことを特徴とする金型装置。
【請求項８】
少なくとも請求項２から請求項６の何れか一つに記載の金型装置であって、
前記第１検出部材を長尺状のピン形状とし、当該第１検出部材の外周面に接触させて該第１検出部材を支持する、耐熱性弾性体からなる支持部材を前記ケース内に設けた
ことを特徴とする金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を成形する型部分の温度が所定温度となったときに型開きする型開き手段を備えた金型装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
プレス加工法の一つとして熱間プレス加工方法がある。かかる熱間プレス方法は、金属板を加熱炉で例えば９５０℃程度に加熱した後、その加熱した金属板を金型で所定形状に成形し（焼き入れを行い）、製品温度が１５０℃から２５０℃の温度で金型から取り出して高強度のプレス成形部品（完成パネル）を得る方法である。
【０００３】
しかしながら、加熱工程の加熱炉温度には変動があることから、完成パネル温度にばらつきが生じ、熱収縮量の差による部品の寸法精度にばらつきが発生する。また、完成パネルの温度が、１枚目の加工から最終枚目までのプレス加工時における金型のストローク数（金型を閉じる動作と開く動作で１ストローク）によって製品温度が１５０℃から２５０℃まで変化するため、ストローク数初期と終了時の間で熱収縮量の差が発生し、完成パネルの寸法精度にばらつきが生じる。特に、部品長さが長いほど、寸法精度のばらつきが大きい。
【０００４】
そこで、完成パネルの温度を一定にする方法として、下記（１）から（３）の方法が考えられる。
（１）加熱炉の温度をストローク数に応じて変化させる。
（２）金型温度を一定に保持する。
（３）ストローク数に応じてプレスの保持時間を調整する。
【０００５】
これらの方法を採用するには当たっては、サーモスイッチを使用する（例えば、特許文献１、２など参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４３１９８号公報
【特許文献２】特開平５−１４４３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記（１）及び（２）の方法では、何れも温度制御が困難である。また、前記（３）の方法では、温度測定及び制御装置が複雑となりコスト高となる。
【０００７】
そこで、本発明は、ストローク数による温度変化に拘わらず、金型に設けた型開き手段によって、一定の熱膨張時に型開きを行い成形後のプレス成形部品の熱収縮量を一定にし、該プレス成形部品の寸法精度のばらつきを抑制することのできる金型装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、下型と上型を型閉めすることで被加工物を所定形状に成形する金型装置であり、被加工物を成形する型部分の温度が所定温度となったときに、下型と上型を開いて型開きする型開き手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の金型装置によれば、金型装置に、被加工物を成形する型部分の温度が所定温度となったときに、下型と上型を開いて型開きする型開き手段を設けているので、ストローク数によって製品温度が変化したとしても前記被加工物を成形する型部分の温度が所定温度にならないと型開きしないから、常に決まった所定温度で成形品を金型から取り出すことができる。そのため、成形品の熱収縮量を一定にすることができ、当該成形品の寸法ばらつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
先ず、本発明の金型装置に設けられる型開き手段（以下、型開き装置という）について説明する。図１はスイッチオフ状態のときの型開き装置の構成図、図２はスイッチオン状態のときの型開き装置の構成図である。
【００１２】
型開き装置１は、図１及び図２に示すように、ケース２と、このケース２に取り付けられる第１検出部材であるピン３と、第２検出部材である端子４と、被加工物である金属板を成形する型部分の温度が所定温度となったときに、熱膨張により長手方向に延びるピン３と端子４の先端部同士が非接触状態から接触してオンとなることで下型と上型を開く、型開きスイッチ５とから構成される。
【００１３】
ケース２は、例えばアルミニウムなどの金属材料から形成され、内部に長尺状のピン３を遊嵌状態で収容配置し得る程度の円筒体されている。
【００１４】
ピン３は、ケース２よりも線膨張率が高い鋼材などの金属材料によって形成されている。かかるピン３は、端子４と接触する先端部３ａが球形状とされ、その反対の一端である基端部３ｂにはねじ部６が形成されている。そして、このピン３は、ケース２のピン収容室７に当該ケース内面２ａと非接触となるように収納配置されている。
【００１５】
前記ピン３の先端部３ａは、熱膨張前の状態では後述する端子４の先端部４ａとの間に所定の隙間を形成するような位置に設けられる。これに対して、ピン３の基端部３ｂに形成されたねじ部６は、ケース２の長手方向における一側面２ａに開口した孔部８に圧入されたブッシュ９を介して該ケース２の外へ突出されている。前記ブッシュ９は、例えば、ケース２とピン３とが電気的に接続されないようにするため、絶縁性を有した絶縁部材からなる。また、このブッシュ９は、ピン３の基端部３ｂを保持するため、耐熱性に優れ且つ弾性を有した耐熱性弾性体から形成される。
【００１６】
そして、ケース２の一側面２ａから外に突出したねじ部６には、絶縁体で形成されたワッシャ１０及びナット１１が取り付けられている。したがって、前記ピン３の基端部３ｂは、これらワッシャ１０及びナット１１によってケース２の一側面２ａに固定される。また、ピン収容室７内に配置されるピン３は、耐熱性弾性体からなる支持部材である円筒状のリング部材１２によって支持されている。かかるリング部材１２は、ピン３が重力によって倒れるのを防止する役目をし、ピン収容室７を均等に分割する位置にケース長手方向に沿って複数設けられている。このリング部材１２は、あくまでピン３が重力によって倒れるのを防止するものであるから、熱膨張によってピン３が長手方向に延びるのを防止しない程度の接触力で当該ピン３の外周面に接触するようになっている。
【００１７】
一方、端子４は、前記ピン３と同一の線膨張率を有した金属材料によって形成されている。かかる端子４は、熱膨張時にピン３と接触する先端部４ａを平坦面とした、いわゆる漏斗形状をなす金属ピンとして形成され、その反対の一端である基端部４ｂにはねじ部１３が形成されている。また、この端子４の先端部４ａから後方に向かう部分には、直径を先端から後方に向かって次第に小さくするテーパ１４が形成されている。
【００１８】
前記端子４は、ケース２の他側面２ｂに開口された孔部１５に圧入されたブッシュ１６に挿通して取り付けられ、その先端部４ａを前記ピン３に向けてピン収容室７内に収容配置させ、基端部４ｂであるねじ部１３をケース２の外に突出させている。かかるブッシュ１６は、ケース２と端子４とが電気的に接続されないようにするため、絶縁性を有した絶縁部材からなる。また、このブッシュ１６は、耐熱性に優れ且つ弾性を有した耐熱性弾性体から形成される。そして、このブッシュ１６には、端子４に形成されたテーパ１４の受けとなるテーパ受け部１７が形成されている。かかるテーパ受け部１７は、端子４のテーパ１４を全面で受けるすり鉢形状とされている。
【００１９】
そして、この端子４は、前記ピン３の先端部３ａと端子４の先端部４ａとの間の隙間を調整可能とする、隙間調整手段によってケース２に取り付けられている。隙間調整手段は、ケース２の他側面２ｂから外に突出するねじ部１３と、このねじ部１３に螺合する絶縁体で形成されたワッシャ１８及びナット１９とからなる。このナット１９をねじ部１３に螺合させて締め付けることで、前記隙間を任意の寸法に調整することができる。
【００２０】
型開きスイッチ５は、ピン３と端子４を接続する接続導線２０に設けられたリレー２１が設けられる位置に設けられている。この接続導線２０には、リレー２１の他に電源２２が接続されている。
【００２１】
このように構成された型開き装置によれば、温度上昇に伴いピン３が熱膨張して長手方向に延び、そのピン３の先端部３ａが端子４の先端部４ａと接触した場合には、リレー２１に電流が流れ、型開きスイッチ５が閉じてオンとなり、後述する下型と上型が開いて型開きが行われる。この一方、ピン３の先端部３ａと端子４の先端部４ａが接触しなければ、リレー２１には電流が流れないため、型開きスイッチ５は開いたままでオフとなり、型開きは行われない。
【００２２】
次に、前記型開き装置１を金型装置にセットして金属板を所定形状に成形する方法について説明する。
【００２３】
図３は、型開き装置を下型にセットし、型閉めされたときの金型装置の正面図、図４は型開きされたときの金型装置の正面図である。
【００２４】
型開き装置１のうち、ピン３及び端子４を取り付けたケース２を、下型２３と上型２４の何れか一方の金属板２５を成形する型部分２６（本実施の形態では下型２３の型部分２６）に、当該型部分２６のほぼ全長に渡って埋め込む。そして、これら下型２３と上型２４からなる金型を使用して金属板２５を所定形状に成形する。
【００２５】
先ず、金属板２５を加熱炉で９５０℃程度に加熱した後、その加熱した金属板２５を下型２３に配置し、上型２４をストロークさせて当該上型２４と下型２３とを型閉めする。このときの金属板２５の熱が下型２３及び上型２４に伝達され、その熱でケース２内に収容されたピン３が膨張する。ケース２も同様に、金属板２５の熱によって膨張するが、ピン３はケース２よりも線膨張率の高い金属材料で形成されているため、この線膨張係数の差によってピン３の方がケース２よりもより沢山延びる。
【００２６】
このピン３の熱膨張による延びにより、その先端部３ａが端子４の先端部４ａに接触すると、図２に示すようにリレー２１に電流が流れ、型開きスイッチ５が閉じてオン状態となり、上型２４が下型２３から上昇して型開きされる。したがって、金属板２５を成形する型部分２６の温度が所定温度となったときに、前記ピン３と端子４の先端部３ａ、４ａ同士を接触させるように該ピン３と端子４との間の隙間を設定しておけば、常に、一定温度として金属板２５を取り出すことができる。
【００２７】
本実施の形態の金型装置によれば、金属板２５を成形する型部分２６の温度が所定温度となったときに、下型２３と上型２４を開いて型開きをする型開き装置１を備えているので、ストローク数による温度変化や金型内の温度ばらつきに拘わらず、一定の熱膨張時に型開きが行われ、金属板２５を成形した完成パネルの熱収縮量を一定にすることができ、それにより製品寸法のばらつきを抑えることができる。
【００２８】
また、本実施の形態の金型装置によれば、ケース２内にピン３と、このピン３が熱膨張して延びることで接触する端子４とを設け、これらピン３と端子４の先端部３ａ，４ａとが接触したときに型開きスイッチ５をオンとして下型２３と上型２４を開くように構成したので、熱膨張による膨張収縮原理という簡単な構造となり、装置コストがかからない。また、単純な構造であるから故障も少ない。
【００２９】
また、本実施の形態の金型装置によれば、ピン３及び端子４を取り付けたケース２を型部分２６の全長に渡って埋め込んでいるので、金属板２５内の温度ばらつきを考慮した型開き制御ができる。
【００３０】
また、本実施の形態の金型装置によれば、端子４に形成したねじ部１３と、このねじ部１３に螺合するナット１９からなる隙間調整手段によってピン３と端子４との間の隙間を調整可能としているので、それらの隙間を調整することで熱膨張量を簡単に調整することができ、完成パネルの寸法精度を高精度に制御することが可能となる。また、レンチなどでナット１９を回す作業だけで前記隙間の量を簡単に調整することができ、その作業性も容易となる。
【００３１】
また、本実施の形態の金型装置によれば、端子４にテーパ１４を形成し、この端子４を保持するブッシュ１６にもテーパ１４を受けるテーパ受け部１７を形成しているので、端子４の調整ねじのゆるみを防止することができる。また、このブッシュ１６を耐熱性弾性体で形成しているので、端子４の熱膨張を吸収することができる。
【００３２】
また、本実施の形態の金型装置によれば、ピン３の先端部３ａを球形状としたので、ピンが重力によって倒れることによる誤動作を防止することができる。なお、ピン３の先端部を球形状とせずに円柱または四角柱形状とした場合には、重量による微妙な傾斜でスイッチが入る可能性が高くなる。
【００３３】
さらに、ピン３の外周面に接触させてリング部材１２をケース２内に設けたので、このリング部材１２によってピン３を支えることができると共に、ピン３の直径方向の熱膨張を吸収することができる。
【００３４】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００３５】
例えば、前記した実施の形態では、下型２３にケース２を配置したが、上型２４の型部分にケース２を埋設するようにしても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】スイッチオフ状態のときの型開き装置の構成図である。
【図２】スイッチオン状態のときの型開き装置の構成図である。
【図３】型開き装置を下型にセットし、型閉めされたときの金型装置の正面図である。
【図４】型開き装置を下型にセットし、型開きされたときの金型装置の正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…型開き装置（型開き手段）
２…ケース
３…ピン（第１検出部材）
４…端子（第２検出部材）
５…型開きスイッチ
１３…端子に形成されたねじ部（隙間調整手段）
１４…端子に形成されたテーパ
１６…ブッシュ（絶縁部材）
１７…ブッシュに形成されたテーパ受け部
１９…ナット（隙間調整手段）
２１…リレー
２３…下型
２４…上型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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