(57)【要約】【課題】ピアス工程において焼入硬度を高精度で判定する。【解決手段】焼入後のプレス成形品に穴を開口するピアス工程において、まず、その穴を開口するときのせん断荷重の大きさを認識し、次に、そのせん断荷重の大きさから焼入硬度不足の有無を判定する。【選択図】            なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼入後のプレス成形品に穴を開口するピアス工程において、その穴を開口するときのせん断荷重の大きさを認識し、そのせん断荷重の大きさから焼入硬度不足の有無を判定することを特徴とするプレス成形品の焼入硬度判定方法。
【請求項２】
さらに、焼入硬度不足が有ると判定されたときには、その判定を前記ピアス工程よりも前の工程に報知することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形品の焼入硬度判定方法。
【請求項３】
プレス成形品を形成するプレス工程と、当該プレス成形品の硬度を上げる焼入工程と、焼入後のプレス成形品に穴を開口するピアス工程を備えた生産ラインで実施されるプレス成形品の焼入硬度判定方法であって、
前記ピアス工程において前記プレス成形品に穴を開口するときのせん断荷重の大きさを認識する段階と、
認識したせん断荷重の大きさと基準となるせん断荷重の大きさとを比較して、前記焼入工程における焼入具合を判断する段階と、
前記焼入具合が悪く焼入硬度不足が有ると判断されたときには、その判断の結果を前記プレス工程または前記焼入工程に報知する段階と、
を含むことを特徴とするプレス成形品の焼入硬度判定方法。
【請求項４】
さらに、
プレス工程においてプレス条件を変更するか、または焼入工程において焼入条件を変更するか、いずれかの変更を行う段階を有することを特徴とする請求項３に記載のプレス成形品の焼入硬度判定方法。
【請求項５】
前記プレス条件は、材料、プレス加圧力、下死点保持時間のいずれかであり、前記焼入条件は、加熱温度、成形型の冷却量のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載のプレス成形品の焼入硬度判定方法。
【請求項６】
焼入後のプレス成形品に穴を開口するピアス加工機に取り付けられ、その穴を開口するときの荷重の大きさを検出する荷重検出手段と、
検出された荷重の大きさを記憶する荷重記憶手段と、
基準となるせん断荷重の大きさを記憶するせん断荷重記憶手段と、
検出された荷重の大きさからせん断荷重の大きさを求め、求めたせん断荷重の大きさを基準となるせん断荷重の大きさと比較して焼入硬度不足の有無を判定する焼入硬度判定手段と、
を有することを特徴とするプレス成形品の焼入硬度判定装置。
【請求項７】
前記焼入硬度判定手段は、焼入硬度不足が有ると判定したときには、その判定をピアス加工よりも前の工程を担う装置に報知することを特徴とする請求項６に記載のプレス成形品の焼入硬度判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピアス工程で穴を開口させながらプレス成形品の焼入硬度不足の有無を認識できる、プレス成形品の焼入硬度判定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱した材料をプレスしそのままプレス型内で冷却することによって焼入をする熱間プレスが知られている。熱間プレスの場合、下記特許文献１にも記載されているように、高強度かつ高精度のプレス成形品が容易に製造できる。熱間プレスでは、プレス成形品の硬度が目標硬度に達していることが重要であるので、どの程度の硬度があるのかを常に確認する必要がある。
【０００３】
従来、その硬度を測定する場合には、まず、プレス成形品から試験片を切り出し、それを樹脂埋めし、硬度計測器でその硬度を測定するという手順で行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８５３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、試験片を切り出して硬度の測定を行ったのでは、測定結果を得るまでに多くの手間と時間がかかってしまう。また、物理的にプレス成形品を全数検査することはできない。
【０００６】
生産過程において全数検査を目指すには、プレス成形品の温度履歴を厳しくチェックすることが考えられるが、温度によって硬度管理をした場合、材料成分のばらつきなどによって必ずしも硬度が完全に管理できるとは言えず、硬度不足を見逃す危険性をはらんでいる。
【０００７】
本発明は、以上のような従来の技術の問題点に鑑みて成されたものであり、ピアス工程で穴を開口したときのせん断荷重からプレス成形品の焼入硬度を認識できるようにした、プレス成形品の焼入硬度判定方法及びその装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるプレス成形品の焼入硬度判定方法は、焼入後のプレス成形品に穴を開口するピアス工程において、まず、その穴を開口するときのせん断荷重の大きさを認識し、次に、そのせん断荷重の大きさから焼入硬度不足の有無を判定する。
【０００９】
また、上記した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるプレス成形品の焼入硬度判定装置は、焼入後のプレス成形品に穴を開口するピアス加工機に取り付けられ、その穴を開口するときの荷重の大きさを検出する荷重検出手段と、検出された荷重の大きさを記憶する荷重記憶手段と、基準となるせん断荷重の大きさを記憶するせん断荷重記憶手段と、検出された荷重の大きさからせん断荷重の大きさを求め、求めたせん断荷重の大きさを基準となるせん断荷重の大きさと比較して焼入硬度不足の有無を判定する焼入硬度判定手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、ピアス工程において穴を開口したときのせん断荷重からプレス成形品の焼入硬度が認識できるので、焼入硬度を測定するための工程が不要になるばかりではなく全数検査も可能となる。また、せん断荷重の大きさから焼入硬度を認識しているので、測定精度は高く焼入硬度不足の判定の信頼性も高い。さらに、焼入硬度を測定するために試験片を切り出す必要がないので、プレス成形品の無駄を無くすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるプレス成形品の焼入硬度判定方法及びその装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明が実施される生産ラインの概略構成図である。
【００１２】
図１に示す生産ラインは、プレス・焼入工程とピアス・硬度測定工程の２つの工程を備えている。プレス・焼入工程は、上型１０と下型２０であらかじめ加熱されている板材をプレスすることによってプレス成形品３０を形成するプレス工程と、プレス後のプレス成形品３０をプレスしたまま所定の温度履歴で冷却しプレス成形品３０の硬度を上げる焼入工程とを行う工程である。ピアス・硬度測定工程は、焼入後のプレス成形品３０を下型２５に載置してピアスポンチ４０を下降させ、プレス成形品３０の所望の位置に穴を開口するピアス工程と、ピアスポンチ４０がプレス成形品３０に穴を開口する時の荷重の大きさをロードセル５０によって検出し、その荷重の大きさに基づいてプレス成形品３０の硬度不足の有無を判定する硬度測定工程とを行う工程である。なお、本実施の形態では、便宜上ピアス工程と硬度測定工程とを分けているが、これらの工程は同時に行われるため、両工程でピアス工程と考えることができる。特許請求の範囲では、両工程を含めてピアス工程としている。
【００１３】
プレス・焼入工程でのプレス装置１００の動作はプレス・焼入制御装置１１０によって総括的に制御される。また、ピアス・硬度測定工程でのピアス装置１５０の動作はピアス・硬度測定制御装置１６０によって総括的に制御される。
【００１４】
図２は、プレス・焼入制御装置１１０とピアス・硬度測定制御装置１６０の概略構成を示すブロック図である。プレス・焼入制御装置１１０は、焼入条件記憶部１０２、焼入制御部１０４、プレス条件記憶部１０６、プレス制御部１０８を有している。
【００１５】
焼入条件記憶部１０２には、プレス前の板材の加熱温度と、プレス成形品３０を上型１０と下型２０でプレスしたまま冷却するための条件、すなわち成形型の冷却量が記憶されている。焼入制御部１０４は、焼入条件記憶部１０２に記憶されている、加熱温度および冷却量にしたがってプレス成形品３０の焼入状態を制御する。また、後述するピアス・硬度測定制御装置１６０から焼入硬度不足が報知されたときに焼入条件を変更する。
【００１６】
プレス条件記憶部１０６には、板材の種類、板材をプレスする場合に上型１０が下型２０に加えるプレス加圧力、上型１０を下型２０に最も近づいた状態で静止させる時間である下死点保持時間が記憶されている。プレス制御部１０８は、プレス条件記憶部１０６に記憶されている、プレス加圧力および下死点保持時間にしたがって板材をプレスする。また、後述するピアス・硬度測定制御装置１６０から焼入硬度不足が報知されたときにプレス条件を変更する。
【００１７】
プレス・焼入制御装置１１０には表示部１２０が設けられている。表示部１２０は、焼入条件、プレス条件の確認をするために、これらの条件を表示するものである。
【００１８】
ピアス・硬度測定制御装置１６０は、せん断荷重記憶部１６２、測定データ記憶部１６４、焼入硬度判定部１６６、ピアス加工制御部１６８を有している。
【００１９】
せん断荷重記憶部１６２には、プレスされる板材の基準となるせん断荷重の大きさが板材の種類ごとに記憶されている。焼入硬度不足が生じているか否かは、基準となるせん断荷重の大きさに基づいて判断される。
【００２０】
測定データ記憶部１６４は、ロードセル５０から出力されるピアス加工時の荷重の大きさを記憶する。
【００２１】
焼入硬度判定部１６６は、測定データ記憶部１６４に記憶されている荷重の大きさからせん断荷重の大きさを求め、求めたせん断荷重の大きさを、せん断荷重記憶部１６２に記憶されている基準となるせん断荷重の大きさと比較して焼入硬度不足の有無を判定する。そして、焼入硬度が不足しているときには、その判定をプレス・焼入制御装置１１０に報知する。
【００２２】
ピアス加工制御部１６８は、ピアス加工装置１５０のピアスポンチ４０を下降させプレス成形品３０の所望の位置に穴を開口する。また、荷重の大きさを測定および計算するタイミングを知らせるために、測定データ記憶部１６４および焼入硬度判定部１６６にタイミング信号を出力する。
【００２３】
ピアス・硬度測定制御装置１６０にはロードセル５０が接続されている。ロードセル５０は穴を打ち抜くときの荷重を検出するものであり、ピアスポンチ４０を固定するリテーナと上型１５との間に介在させてある。
【００２４】
次に、図１および図２に記載されている本発明装置の動作を図３および図４のフローチャートに基づいて説明する。まず、プレス・焼入工程で焼入が完了した後のプレス成形品３０はピアス・硬度測定工程に搬送され、ピアス装置１５０の下型２５に載置される（図１参照）。この状態でピアス加工制御部１６８の指令によってピアス加工が開始されると、ピアス加工制御部１６８から測定データ記憶部１６４および焼入硬度判定部１６６にタイミング信号が出力される。このタイミング信号によって測定データ記憶部１６４はロードセル５０からの測定データ（荷重の大きさ）を記憶する準備をする。一方、焼入硬度判定部１６６は、前回のピアス加工時に記憶された測定データに基づいてせん断荷重の大きさを求める処理を行う（Ｓ１）。
【００２５】
ピアス加工時は、ピアスポンチ４０とパッド４５が下降し、パッド４５がプレス成形品３０を拘束した状態でピアスポンチ４０がボンダイ６０に入り込み、プレス成形品３０に穴を開口することになる。このときにピアスポンチ４０にかかる荷重はロードセル５０によって検出される。ロードセル５０はこのときの荷重に応じた大きさの電気信号を出力するが、ピアス・硬度測定制御装置１６０はこの電気信号を測定データとして入力し（Ｓ２）、測定データ記憶部は、この電気信号をデジタルデータとして記憶する（Ｓ３）。
【００２６】
一方、焼入硬度判定部１６６は、測定データ記憶部１６４に記憶されている測定データを取り出して、その測定データからせん断荷重Ｐの大きさを算出する。ロードセル５０によって検出された荷重の大きさからせん断荷重を算出するためには以下の計算を行う（Ｓ４）。
Ｐ＝ｔｌＫｓ
Ｐ：せん断荷重、ｔ：板厚、ｌ：せん断輪郭長、Ｋｓ：せん断抵抗である。
なお、Ｋｓは引張り強さＴｓ×０．８とほぼ等しい。
１４７０ＭＰａ級の板厚１．２ｍｍ、直径１０ｍｍの穴を開口するときのせん断荷重を上式で求めると、４５００Ｋｇｆとなる。
【００２７】
そして、焼入硬度判定部１６６は、せん断荷重記憶部１６２に記憶されている基準となるせん断荷重ＰＮを取り出す（Ｓ５）。次に、求めたせん断荷重Ｐの大きさと、取り出した基準となるせん断荷重ＰＮの大きさとを比較する（Ｓ６）。
【００２８】
焼入硬度判定部１６６は、せん断荷重Ｐの大きさがせん断荷重ＰＮの大きさよりも大きいか等しければ（Ｓ６：ＹＥＳ）、焼入硬度はＯＫであり、焼入硬度不足はないと判定する（Ｓ７）。一方、せん断荷重Ｐの大きさがせん断荷重ＰＮの大きさよりも小さければ（Ｓ６：ＮＯ）、焼入硬度はＮＧであり、焼入硬度不足があると判定し、その判定をプレス・焼入制御装置１１０に報知する（Ｓ８）。そして、焼入硬度不足と判断されたプレス成形品を生産ラインから搬出する（Ｓ９）。
【００２９】
このように、せん断荷重の大きさだけで焼入硬度不足の有無が判断できるのは、例えば焼入による強度が十分に得られていないプレス成形品をピアス加工すると、せん断荷重の測定値が通常の値よりも低くなることがわかっているからである。したがって、下限の硬度に対応するせん断荷重を基準値として持たせておけば、測定したせん断荷重がその基準値の下限を下回った場合に焼入不良が生じていると判断できる。
【００３０】
次に、プレス・焼入制御装置１１０は、図４のフローチャートに示すように動作する。まず、プレス・焼入制御装置１１０は、ピアス・硬度測定制御装置１６０から焼入硬度ＮＧの判定を受信したか否かを判断する（Ｓ１０）。その判定が受信されなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、受信されるまで待機し、一方、その判定が受信されると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、焼入条件またはプレス条件のいずれか又は両方が変更される。具体的には、プレス条件を変更する場合には、板材の種類、プレス加圧力、下死点保持時間のいずれかを変更すればよく、焼入条件を変更する場合には、加熱温度、成形型の冷却量のいずれかを変更すればよい。なお、焼入硬度が改善できるのであれば、これらの４つの条件のいずれかを変更すればよい。どの条件を優先的に変更するのかはあらかじめ決めておくことが望ましい。また、どの程度の変更量とするのかは、求められたせん断荷重の大きさと基準となるせん断荷重の大きさとの差に応じて設定しておくことが望ましい（Ｓ１１）。
【００３１】
図５は、本発明の効果を具体的に説明するための図である。図において、荷重下限値として示されている直線がせん断荷重記憶部１６２に記憶されている、基準となるせん断荷重の大きさである。凹凸状に描かれている線はロードセル５０から出力された測定データに基づいて求めたせん断荷重の大きさの変化状態を示している。
【００３２】
測定の結果得られたせん断荷重の大きさが荷重下限値を上回っているときには硬度不足は生じていない。ところが、その大きさが荷重下限値を下回ると、硬度不足が生じているのであるから、焼入硬度を上げるために、ピアス工程より前の工程に硬度不足の発生を報知する。その報知を受けた前工程では、プレス条件または焼入条件を変更する。この結果、再び所望の硬度が確保されたプレス成形品が得られるようになる。
【００３３】
以上、本発明によれば、焼入硬度を測定するための工程が不要になるばかりではなく全数検査も可能となる。また、測定精度が高く焼入硬度不足の判定の信頼性も高い結果を得ることができる。さらに、焼入硬度を測定するために試験片を切り出す必要がないので、プレス成形品の無駄を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実施される生産ラインの概略構成図である。
【図２】プレス・焼入制御装置とピアス・硬度測定制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１および図２に示す装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１および図２に示す装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の効果を具体的に説明するための図である。
【符号の説明】
１０…上型、
２０…下型、
２５…下型、
３０…プレス成形品、
４０…ピアスポンチ、
４５…パッド、
５０…ロードセル、
６０…ボンダイ、
１００…プレス装置、
１０２…焼入条件記憶部、
１０４…焼入制御部、
１０６…プレス条件記憶部、
１０８…プレス制御部、
１１０…プレス・焼入装置、
１２０…表示部、
１５０…ピアス装置、
１６０…ピアス・硬度測定制御装置。
【図１】
2004211139.tif 000002
【図２】
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【図３】
2004211139.tif 000004
【図４】
2004211139.tif 000005
【図５】
2004211139.tif 000006