(57)【要約】【課題】  特別な加熱用ユニットを要することなくコンパクトな装置構成でＭｇ合金や高張力鋼等の難加工材料やダイクエンチ工法における熱処理用鋼板を材質や形状に応じて効率良く加熱してプレス成形を容易に行うことのできるプレス加工方法を提供する。【解決手段】  順送金型４における所定の加工ステージ９，１１の材料送り方向（Ｆ）上流側にアイドルステージ８，１０を設けるとともに、被加工材料５に電流を通す所要の電極２５を前記アイドルステージ８，１０に配することにより、前記電極２５による通電作用にて被加工材料５を加熱する通電加熱工程を前記アイドルステージ８，１０で行った後に、前記所定の加工ステージ９，１１でプレス加工を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順送金型を用いてプレス加工を行うプレス加工方法において、
前記順送金型における所定の加工ステージの材料送り方向上流側にアイドルステージを設けるとともに、被加工材料に電流を通す所要の電極を前記アイドルステージに配することにより、前記電極による通電作用にて被加工材料を加熱する通電加熱工程を前記アイドルステージで行った後に、前記所定の加工ステージでプレス加工を行うことを特徴とするプレス加工方法。
【請求項２】
前記通電加熱工程は、抜き工程の後に行われる請求項１に記載のプレス加工方法。
【請求項３】
前記電極は、被加工材料の加熱が必要な部位に対応させて配置されている請求項１または２に記載のプレス加工方法。
【請求項４】
前記電極は、ばねの弾性力を受けつつ前記順送金型の動作方向に沿って移動可能に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のプレス加工方法。
【請求項５】
前記アイドルステージは、前記通電加熱工程が行われる際に、前記順送金型によって外部から遮断される請求項１〜４のいずれかに記載のプレス加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭｇ合金やＴｉ合金、ステンレス、高張力鋼などの難加工材料やダイクエンチ工法における熱処理用鋼板のプレス加工に用いられて好適なプレス加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にプレス加工は、抜き加工、曲げ加工、絞り加工、成形加工、圧縮加工などに分類され、更にそれぞれの加工法は、加工前に材料を室温以上に加熱してから加工を行う温−熱間加工および材料を室温で加工する冷間加工に分けられる。
【０００３】
ところで、Ｍｇ合金、Ｔｉ合金、ステンレス、高張力鋼などの難加工材料をプレス加工にて成形するというニーズは今後増加する傾向にある。それら難加工材料のプレス加工は、冷間加工で行うと割れや亀裂が生じてしまうことから、熱間加工または温間加工にて行うのが好ましいとされている。また、引張強度１００ＭＰａ級を超える高張力鋼を適用する部品のプレス成形には、熱処理用鋼板をオーステナイト化する温度まで加熱した後、金型内でプレス成形と同時に冷却して焼入れするダイクエンチ工法が適用されるケースが増えている。したがって、プレス加工の良否を決定する上で、材料を如何にして加熱するかが重要となってくる。
【０００４】
従来、温間加工または熱間加工において被加工材料を加熱する方法としては、（Ａ）加熱炉を用いて被加工材料を加熱する方法や、（Ｂ）ヒータによって加熱保温された金型で被加工材料を挟持して加熱する方法（例えば、特許文献１参照。）、（Ｃ）金型それ自体を電極とし、被加工材料をその電極兼金型で挟持して通電しジュール熱によって加熱する方法（例えば、特許文献２，３参照。）、（Ｄ）被加工材料の両端を電極でクランプして通電しジュール熱によって加熱する方法（例えば、特許文献４，５参照。）などが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５２７２９号公報
【特許文献２】特開第３２８５９０３号公報
【特許文献３】特開平８−７１６８４号公報
【特許文献４】特開２００２−１８５３１号公報
【特許文献５】特開２００２−２４８５２５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（Ａ）の加熱炉を用いる方法では、加熱装置や搬送装置が別途必要であるために設備の大型化やコスト高を招くという問題点がある。また、加熱炉から金型までの搬送距離が設備上の関係から長くなるために、加熱した被加工材料の温度が顕著に低下されるという問題点もある。
【０００７】
また、前記（Ｂ）のヒータによって加熱保温された金型を用いる方法では、被加工材料の加熱温度が金型寿命の観点からその金型の焼戻し温度以下に制限されるという問題点がある。また、加熱しようとする被加工材料に比し大きなボリュームの金型を常時加熱保温しておく必要があるために電力消費量が大きくなるという問題点もある。
【０００８】
また、前記（Ｃ）の電極兼金型を用いる方法では、別途通電加熱用のユニットを設ける必要があるという問題点がある。また、金型そのものを電極として使用しているために、被加工材料を局部的に加熱することが困難で効率が悪いという問題点もある。
【０００９】
また、前記（Ｄ）のように、被加工材料の両端を電極でクランプして通電しジュール熱によって加熱する方法では、被加工材料をクランプおよびアンクランプする動作が必要になるために、生産速度が低下するという問題点があり、順送加工に適用することは困難である。また、被加工材料の両端を電極でクランプして通電加熱するために、被加工材料を局部的に加熱することが困難であるという問題点もある。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、特別な加熱用ユニットを要することなくコンパクトな装置構成でＭｇ合金や高張力鋼等の難加工材料やダイクエンチ工法における熱処理用鋼板を材質や形状に応じて効率良く加熱してプレス成形を容易に行うことのできるプレス加工方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明によるプレス加工方法は、
順送金型を用いてプレス加工を行うプレス加工方法において、
前記順送金型における所定の加工ステージの材料送り方向上流側にアイドルステージを設けるとともに、被加工材料に電流を通す所要の電極を前記アイドルステージに配することにより、前記電極による通電作用にて被加工材料を加熱する通電加熱工程を前記アイドルステージで行った後に、前記所定の加工ステージでプレス加工を行うことを特徴とするものである（第１発明）。
【００１２】
第１発明において、前記通電加熱工程は、抜き工程の後に行われるのが好ましい（第２発明）。
【００１３】
第１発明または第２発明において、前記電極は、被加工材料の加熱が必要な部位に対応させて配置されているのが好ましい（第３発明）。
【００１４】
第１発明乃至第３発明において、前記電極は、ばねの弾性力を受けつつ前記順送金型の動作方向に沿って移動可能に設けられているのが好ましい（第４発明）。
【００１５】
第１発明乃至第４発明において、前記アイドルステージは、前記通電加熱工程が行われる際に、前記順送金型によって外部から遮断されるのが好ましい（第５発明）。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明によれば、所定の加工ステージで被加工材料がプレス加工される前にアイドルステージでその被加工材料に対し通電加熱工程が施されるので、被加工材料がＭｇ合金、Ｔｉ合金、ステンレス、高張力鋼などの難加工材料であっても所定の加工ステージにおいてプレス成形を容易に行うことができる。また、通電加熱工程は順送金型に設けられるアイドルステージで行われるので、特別な加熱用ユニットが不要で、かつ装置構成のコンパクト化を図ることができる。さらに、通電加熱工程はアイドルステージに配設される電極の被加工材料への通電作用によるジュール熱によって行われるので、被加工材料を効率良く加熱することができるとともに、被加工材料に作用させる電流値や通電時間、電極数などを調整することで、加熱温度を被加工材料の材質に応じて自由に設定することができ、また電極の配置を調整することで、被加工材料を局部的に加熱したり、被加工材料が異形材料であっても所望の部位を加熱したりすることができる。また、かかる通電作用を順送金型の動作に連動させて行うことが可能になるので、被加工材料に対し電極をクランプおよびアンクランプする必要がある従来技術のような生産速度の低下を招くようなことはない。さらにまた、通電加熱工程により加熱された被加工材料の搬送動作は順送金型におけるアイドルステージと所定の加工ステージとの間だけで行われるので、加熱された被加工材料の温度低下が極めて微小に抑制されるとともに、被加工材料の酸化を防止することができる。
【００１７】
また、第２発明によれば、抜き工程の後に通電加熱工程が行われるので、被加工材料をより効率良く加熱することができるとともに、抜き工程によって被加工材料に生じた空間による断熱効果により、被加工材料の加熱された部位の熱が周りに逃げにくいという効果を奏する。
【００１８】
また、第３発明によれば、被加工材料の加熱が必要な部位に対応させて電極が配置されているので、被加工材料を加工内容に応じて効率良く加熱することができる。
【００１９】
また、第４発明によれば、電極がばねの弾性力を受けつつ順送金型の動作方向に沿って移動可能に設けられているので、被加工材料に電極が通電可能に接触される際の衝撃力が緩和されて電極、被加工材料等の保護を図ることができるとともに、電極と被加工材料との接触状態を良好に保つことができる。また、電極と被加工材料とが通電可能に接触される接触位置を調整することで、電極と被加工材料との接触時間（通電時間）を調整することができ、これによって加熱時間を調整することができる。
【００２０】
また、第５発明によれば、通電加熱工程が行われる際にアイドルステージが順送金型によって外部から遮断されるので、電極に人や物が接触するのを確実に防止することができる。また、外部から遮断することで昇温効率を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明によるプレス加工方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１には、本発明の一実施形態に係るプレス機械の要部を模式的に表わす正面図が示されている。また、図２には、第１の通電加熱用金型を図１におけるＡ−Ａ矢印方向から見た要部構造説明図で通電可能な状態を表わす図（ａ）および（ａ）におけるＰ−Ｐ視図（ｂ）がそれぞれ示されている。
【００２３】
本実施形態に係るプレス機械１は、図１に示されるように、サーボモータを駆動源とするスライド駆動機構（いずれも図示省略）によりスライド２を上下方向に任意のモーションで駆動することができるように構成されている。このプレス機械１においては、スライド２とボルスタ３との間に、複数の金型を工程順に一列に配されてなる順送金型４が設けられており、図示省略される材料供給装置によってその順送金型４内に送り込まれた被加工材料５に対して、前記スライド２の上下駆動により順送り加工が行われるようにされている。
【００２４】
前記順送金型４には、図１中記号Ｆで示される材料送り方向の上流側から順に、第１の加工ステージ６、第２の加工ステージ７、第１のアイドルステージ８、第３の加工ステージ９、第２のアイドルステージ１０、第４の加工ステージ１１および第５の加工ステージ１２が、それぞれ設けられている。ここで、本実施形態でのアイドルステージとは、プレス加工が行われないプレス加工工程上の空きステージのことであって、金型設計上不可避的に設けられるアイドルステージ、および任意に設けられるアイドルステージの両者を含むものである。なお、前記不可避的に設けられるアイドルステージを利用して前記第１のアイドルステージ８および／または第２のアイドルステージ１０を設けるようにすれば、従来のプレス加工方法に係る順送金型の設置面積に対し本実施形態に係る順送金型４の設置面積の増大をゼロまたは微小にすることができる。
【００２５】
前記第１の加工ステージ６には、被加工材料５に対しピアス加工を施してパイロット孔を穿設するピアス加工用金型１３が配されている。また、前記第２の加工ステージ７には、被加工材料５に対しアワーグラス抜きを行うアワーグラス抜き加工用金型１４が、前記第３の加工ステージ９には、被加工材料５に対し下方に向けて円筒絞り加工を行う第１の円筒絞り加工用金型１５が、それぞれ配されている。また、前記第４の加工ステージ１１には、前記第３の加工ステージ９において円筒絞り加工が施された被加工材料５に対し更にその円筒絞り加工とは逆方向に円筒絞り加工を行う第２の円筒絞り加工用金型１６が、前記第５の加工ステージ１２には、被加工材料５に対しトリミングを行うトリミング用金型１７が、それぞれ配されている。一方、前記第１のアイドルステージ８および第２のアイドルステージ１０には、後に詳述する第１の通電加熱用金型１８および第２の通電加熱用金型１９がそれぞれ配されている。
【００２６】
ここで、前記各加工用金型１３，１４，１５，１６，１７および前記各通電加熱用金型１８，１９のそれぞれの下型１３ａ〜１９ａは、ボルスタ３の上面に固定される下部ベースプレート２０の上面に取り付けられている。また、前記各加工用金型１３，１４，１５，１６，１７および前記各通電加熱用金型１８，１９のそれぞれの上型１３ｂ〜１９ｂは、スライド２の下面に固定される上部ベースプレート２１の下面に取り付けられている。また、前記下部ベースプレート２０と上部ベースプレート２１との間には、ガイドポスト２２が介設されており、下部ベースプレート２０に対し上部ベースプレート２１がそのガイドポスト２２に案内されて上下動可能に設けられている。
【００２７】
前記第１のアイドルステージ８に配される第１の通電加熱用金型１８は、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、被加工材料５に電流を通す所要の電極２５が上下各金型１８ｂ，１８ａに絶縁体２６を介して取り付けられて構成されている。この第１の通電加熱用金型１８においてそれら電極２５は、円盤状に形成された被加工材料５に対し第３の加工ステージ９で円筒絞り加工を施す上で加熱が必要とされる部位に対応させて配置されている。こうして、被加工材料５をより効率良く加熱するようにされている。また、この第１の通電加熱用金型１８においては、前記所要の電極２５による通電作用にて被加工材料５を加熱する通電過熱工程が行われる際に、それら電極２５が図２（ａ）に示されるように、順送金型４の一部を構成する当該第１の通電加熱用金型１８の上下各金型１８ｂ，１８ａによって外部から遮断されるようになっている。こうして、通電過熱工程が行われる際に、電極２５に人や物が接触するのを確実に防止するようにされ、また昇温効率を上げるようにされている。さらに、この第１の通電加熱用金型１８においては、下部ベースプレート２０に対し下型１８ａが図示省略されるガイドに沿って上下動可能に設けられるとともに、下部ベースプレート２０と下型１８ａとの間に所要の圧縮コイルばね２７が配置され、前記所要の電極２５が、それら圧縮コイルばね２７の弾性力を受けつつ当該第１の通電加熱用金型１８の動作方向に沿って移動可能に設けられている。こうして、電極２５が被加工材料５に通電可能に接触される際の衝撃力を緩和して電極２５、被加工材料５等の保護を図るとともに、電極２５と被加工材料５との接触状態を良好に保つようにされ、また電極２５と被加工材料５とが通電可能に接触される接触位置を調整することで、電極２５と被加工材料５との接触時間（通電時間）を調整して加熱時間を調整できるようにされている。なお、前記圧縮コイルばね２７に代えて、ガスクッションやダイクッションピン等を用いても良い。
【００２８】
一方、前記第２のアイドルステージ１０に配される第２の通電加熱用金型１９は、図３（ａ）（ｂ）に示されるように、被加工材料５に電流を通す所要の電極２５が前記第１の通電加熱用金型１８のそれとは異なる配置で上下各金型１９ｂ，１９ａに絶縁体２６を介して取り付けられて構成されている。この第２の通電加熱用金型１９においてそれら電極２５は、円筒絞り加工が施された被加工材料５に対し第４の加工ステージ１１で更にその円筒絞り加工とは逆方向に円筒絞り加工を施す（この円筒絞り加工を以下において「逆円筒絞り加工」という。）上で加熱が必要とされる部位に対応させて配置されている。こうして、異形の被加工材料５でも加工内容に応じて効率良く加熱することができるようにされている。
【００２９】
次に、本実施形態のプレス加工工程の内容について図１および図４を参照しつつ説明する。ここで、図４には、本実施形態のプレス加工工程に係るストリップレイアウトが示されている。なお、図４において、各工程のステップ番号は記号「Ｋ」を付して表わすこととする。
【００３０】
まず、材料供給装置（図示省略）によって順送金型４内に送り込まれた被加工材料５に対し第１の加工ステージ６でピアス加工を行って、その被加工材料５に２個のパイロット孔３０を穿設する（Ｋ１）。なお、この２個のパイロット孔３０は、材料供給装置によりコイル状の被加工材料５を平坦に矯正して順送金型４内に所定の長さだけ送り込んだ被加工材料５を、その順送金型４に設けられたパイロットピン（図示省略）に嵌合して、その順送金型４に対して被加工材料５の位置を定めるための孔である。
【００３１】
次いで、第２の加工ステージ７において、被加工材料５における成形予定部位の外周をアワーグラス抜き加工によって打ち抜く（Ｋ２）。その後、第１のアイドルステージ８において、被加工材料５を上下金型１８ｂ，１８ａに取着されている電極２５により挟持して通電し、その被加工材料５を材質に応じ円筒絞り加工を行う上で最適の温度になるまで加熱する（Ｋ３）。その後、第３の加工ステージ９において、被加工材料５に対し円筒絞り加工を施してその被加工材料５をカップ状に成形する（Ｋ４）。なお、前記ステップＫ３において、被加工材料５の最適の温度としては、例えば、被加工材料５の材質がＭｇ合金の場合は２５０℃〜３５０℃、ＳＵＳ３０４の場合は１００℃〜１５０℃、熱処理用鋼板のダイクエンチ工法の場合は９００℃程度である。
【００３２】
次いで、第２のアイドルステージ１０では、前記ステップＫ４においてカップ状に成形された被加工材料５を、上下金型１９ｂ，１９ａに取着されている電極２５により挟持して通電し、そのカップ状に成形された被加工材料５に対し逆円筒絞り加工を施す上で加熱が必要とされる部位を最適温度にまで加熱する（Ｋ５）。その後、第４の加工ステージ１１において、カップ状の被加工材料５に対し逆円筒絞り加工を施す（Ｋ６）。そして、第５の加工ステージ１２において、被加工材料５に対しトリミングを行ってスクラップ５ａと成形品５ｂとに分離する（Ｋ７）。
【００３３】
本実施形態によれば、第３の加工ステージ９において被加工材料５に対し円筒絞り加工が施される前に第１のアイドルステージ８においてその被加工材料５に対し通電加熱工程が施されるとともに、第４の加工ステージ１１において被加工材料５に対し逆円筒絞り加工が施される前に第２のアイドルステージ１０においてその被加工材料５に対し通電加熱工程が施されるので、被加工材料５がＭｇ合金、Ｔｉ合金、ステンレス、高張力鋼などの難加工材料であっても、第３の加工ステージ９において円筒絞り加工を、第４の加工ステージ１１において逆円筒絞り加工をそれぞれ容易に行うことができる。
【００３４】
また、各アイドルステージ８，１０での通電加熱工程は、第２の加工ステージ７でのアワーグラス抜き工程が行われた後に行われるので、被加工材料５をより効率良く加熱することができるとともに、アワーグラス抜き工程によって被加工材料５に生じた空間Ｈ，Ｈ'（図４参照）による断熱効果により、被加工材料５の加熱された部位の熱が周りに逃げにくいという効果を奏する。
【００３５】
さらに、本実施形態によれば、以下のような利点がある。すなわち、
（１）前記各通電加熱工程は順送金型４に設けられる各アイドルステージ８，１０で行われるので、特別な加熱用ユニットが不要で、かつ装置構成のコンパクト化を図ることができる。
（２）前記各通電加熱工程は各アイドルステージ８，１０に配設される電極２５の被加工材料５への通電作用によるジュール熱によって行われるので、被加工材料５を効率良く加熱することができるとともに、被加工材料５に作用させる電流値や通電時間、電極数などを調整することで、加熱温度を被加工材料５の材質に応じて自由に設定することができる。
（３）電極２５の被加工材料５への通電作用を順送金型４の動作に連動させて行うようにされているので、生産速度が低下することがない。
（４）通電加熱工程により加熱された被加工材料５の搬送動作は、順送金型４における第１のアイドルステージ８と第３の加工ステージ９との間、および第２のアイドルステージ１０と第４の加工ステージ１１との間だけで行われるので、加熱された被加工材料５の温度低下が極めて微小に抑制されるとともに、被加工材料５の酸化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプレス機械の要部を模式的に表わす正面図
【図２】第１の通電加熱用金型を図１におけるＡ−Ａ矢印方向から見た要部構造説明図で通電可能な状態を表わす図（ａ）および（ａ）におけるＰ−Ｐ視図（ｂ）
【図３】第２の通電加熱用金型を図１におけるＢ−Ｂ矢印方向から見た要部構造説明図で通電可能な状態を表わす図（ａ）および（ａ）におけるＱ−Ｑ視図（ｂ）
【図４】本実施形態のプレス加工工程に係るストリップレイアウト
【符号の説明】
【００３７】
１          プレス機械
４          順送金型
５          被加工材料
８          第１のアイドルステージ
９          第３の加工ステージ
１０        第２のアイドルステージ
１１        第４の加工ステージ
１８        第１の通電加熱用金型
１９        第２の通電加熱用金型
２５        電極
２７        圧縮コイルばね
【図１】
2005131665.tif 000003
【図２】
2005131665.tif 000004
【図３】
2005131665.tif 000005
【図４】
2005131665.tif 000006