(57)【要約】【課題】長方形や正方形の鋼板を通電加熱後、同一の金型装置内で所望の形状にブランキングし、そのまま同一の金型装置で絞り加工まで行える熱間プレス装置を提供する。【解決手段】中央に配置したパンチ２，該パンチ２の外側に配置した抜き絞りパンチ１０，該抜き絞りパンチ１０の外側に配置した外形抜きダイ４及び該外形抜きダイ４の両側に配置した通電加熱用電極５，５’を備えさせている。  セットされた鋼板Ｓに通電して加熱した後、瞬時に外形抜きダイ４と抜き絞りパンチ１０との間で所望形状に打抜き、所望形状ブランクを抜き絞りパンチ１０とパンチ２の間で所望径状に絞れば、加熱，ブランキング及び絞りの工程を同一の装置で短時間に行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に配置したパンチ，該パンチの外側に配置した抜き絞りパンチ，該抜き絞りパンチの外側に配置した外形抜きダイ及び該外形抜きダイの両側に配置した通電加熱用電極を備えていることを特徴とする熱間プレス装置。
【請求項２】
パンチの対向位置にはノックアウトが、また抜き絞りパンチ及び外形抜きダイの対向位置にはそれぞれ板押えが配置されている請求項１に記載の熱間プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高張力鋼板，特殊鋼板，ステンレス鋼板など、高強度で難加工性の鋼板をプレス加工するに適した熱間プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高張力鋼板や特殊鋼板、或いはステンレス鋼板などの難加工材である高強度をプレス成形しようとするとき、被加工材料を高温に加熱し、材料自身を軟化させ、伸びを大きくした状態でプレスする、いわゆる温間ないし熱間プレス法が採用されるようになっている。
また、近年注目されている、いわゆる「ダイクエンチング」と称される手法では、被加工材料を所定の温度（例えば、９００℃）にまで加熱してプレス成形を行った後に、その被加工材料を下死点で保持して冷却している。このダイクエンチング法を採用すれば、焼入れを行うとともに所定の寸法精度を確保することができる。
【０００３】
そして、温間ないし熱間でプレス加工するために被加工材料を加熱する方法としては、（１）加熱炉を用いて被加工材料を加熱する方法、
（２）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）、
（３）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などが知られている。（例えば、特許文献２、非特許文献１）
【０００４】
さらに、特許文献３では、多段からなる工程により連続的に高速プレス成形する際、プレス成形の途中の工程間で鋼板を通電加熱で急速加熱することが提案されている。さらにまた、特許文献４では、通電加熱を行った後、円筒絞りを施すことが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２５２７２９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８５３１号公報
【特許文献３】特開２００１−３１４９２３号公報
【特許文献４】特開２００５−１９９３００号公報
【非特許文献１】プレス技術２００５年８月号、ｐ２３〜２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３提案された方法では、ブランク形状は長方形に限られ、円形や異形形状のブランクのプレスには対応できない。通電する鋼板が長方形や正方形でないと、通電する電極間距離が一定にならず、均一温度への通電加熱はできない。このため、通電加熱する特許文献３の方法は、ブランク形状が制約されることになる。
また、特許文献４で提案された方法では、ブランキングを行うステージ，加熱するステージ，絞りを行うステージに分かれた順送プレス機が用いられている。このため、材料の搬送に時間を要し、加熱した材料温度が下がる上、温度分布が不均一になって、製品形状にバラツキが出やすくなる。搬送に時間がかかると表面が酸化スケールで覆われるため、後工程で表面のスケール除去工程が必要となるといった問題点もある。さらに特許文献４の方法でも、通電加熱を行っているために円形や異形形状のブランクのプレスには対応できない。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消するために案出されたものであり、長方形や正方形の鋼板を通電加熱後、同一の金型装置内で所望の形状にブランキングし、そのまま同一の金型装置で絞り加工まで行える熱間プレス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】
【０００７】
本発明の熱間プレス装置は、その目的を達成するため、中央に配置したパンチ，該パンチの外側に配置した抜き絞りパンチ，該抜き絞りパンチの外側に配置した外形抜きダイ及び該外形抜きダイの両側に配置した通電加熱用電極を備えていることを特徴とする。
パンチの対向位置にはノックアウトが、また抜き絞りパンチ及び外形抜きダイの対向位置にはそれぞれ板押えが配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱間プレス装置を用いれば、セットされた鋼板に通電して加熱した後、外形抜きダイと抜き絞りパンチとの間で所望形状に打抜いて被成形ブランクを作製し、その後被成形ブランクを抜き絞りパンチとパンチの間で所望の製品形状に絞れば、加熱，ブランキング及び絞りの工程を同一の金型装置で短時間に行うことができる。
したがって、本発明の熱間プレス装置の使用により、どのような形状の鋼板も成形可能となり、また成形品形状に拘らず均一に加熱できるため、同一の金型装置で短時間に形状精度に優れ、表面状態も良好なプレス成形品を安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者等は、素材鋼板の形状に関係なく、鋼板全体を均等に加熱した直後、同一の金型装置内でプレスする手段について種々検討を重ねてきた。
従来の熱間プレス法では、板押えでブランクＢをダイＤ上に押圧した状態でプレスするため、例えば非特許文献１に記載された図１に見られるように、通電用の電極ＥはダイＤ及び板押えの外側に配置する態様を採っている。なお、Ｑは電極押えである。そのため、均一加熱の観点からは、素材鋼板として、正方形若しくは長方形を採用せざるを得なかった。矩形のブランクＢを、例えば円筒形にプレスするため、割れが生じやすいといった問題点があった。
そこで、本発明者等は、一旦、通電加熱で均一加熱した鋼板から、例えば円形等の所望形状ブランクを打抜き加工し、その所望形状のブランクをプレス成形することにより、均一加熱とプレス製品の形状精度向上を同時に達成できることを見出した。
以下にその詳細を説明する。
【００１０】
まず、本発明熱間プレス装置の好ましい形態について、図面を参照しながら説明する。
図２に本発明の熱間プレス装置の概略的構造を示す。
下基材１の中央にパンチ２が固定されている。その外側に第一板押え３が下基材１に対して上下方向に移動自在に設置されており、第一板押え３の外側に外形抜きダイ４が固定され、さらに外形抜きダイ４の両側に一対の通電加熱用電極５，５’が絶縁材６を介して固定されている。通電加熱用電極５，５’は矩形材で構成され、互いに平行になるように配置される。この際、下基材１に取付けたパンチ２，第一板押え３，外形抜きダイ４及び一対の電極５，５’の上面高さは、その順で高くし、最外側の電極５，５’の上面を最も高くすることが好ましい。なお、第一板押え３は、下基材１を貫通するクッションピン７によって下基材１に対して上下方向に移動される形態としている。
【００１１】
一方、下基材１の上方には、上基材８が配置されている。上基材８の中央にはノックアウト９が上基材８に対して上下方向に移動自在に設置されており、ノックアウト９の外側に抜き絞りパンチ１０が固定され、その抜き絞りパンチ１０の外側に第二板押え１１が板押え付勢部材１２を介して設置されている。さらに第二板押え１１の両側に一対の電極押え１３，１３’が絶縁材と電極付勢部材１４を介して設置されている。なお、ノックアウト９は、上基材８を貫通するノックアウトピン１５によって上基材８に対して上下方向に移動される形態としている。付勢装置１２，１４には、油圧シリンダ等が用いられる。
【００１２】
そして、下基材１に取付けられたパンチ２，第一板押え３，外形抜きダイ４及び一対の電極５，５’と、上基材８に取付けられたノックアウト９，抜き絞りパンチ１０，第二板押え１１及び一対の電極押え１３，１３’とは、互いに対応する位置関係にしている。
さらに、図示していないが通電加熱用電極５，５’には導線が接続され、パンチ２及び抜き絞りパンチ１０の内部には冷却水循環路が設けられ、それぞれ給水管及び配水管が接続されている。
【００１３】
次に、本発明のプレス装置を用いて熱間プレス加工を施す好ましい態様について説明する。
図２に示す装置の、下基材１に取付けられた一対の電極５，５’の上に、すなわち上基材８に取付けられたノックアウト９，抜き絞りパンチ１０，第二板押え１１及び一対の電極押え１３，１３’の下側に、形状が長方形や正方形などの鋼板Ｓを載置する。
電極付勢部材１４を作動させて鋼板Ｓを電極押え１３，１３’と電極５，５’とで挟み込み、通電して鋼板Ｓを急速加熱する。この際、電極５，５’の上面の高さを、下基材１に取付けられた他の部材の上面よりも高くしているので、漏電のおそれはない。
【００１４】
電極押え１３，１３’を外して加熱を終えた後、速やかに板押え付勢部材１２を作動させて鋼板Ｓを外形抜きダイ４上に固定し（図３参照）、上基材８を下方に押下げる。
抜き絞りパンチ１０も上基材８とともに下方に押下げられ、下基材１に固定された外形抜きダイ４との間で、鋼板Ｓを裁断、すなわちブランキングする（図４参照）。
この際、外形抜きダイ４及び抜き絞りパンチ１０の断面形状を適宜の形状にすることにより、その形状に応じた、例えば円形のブランクが得られる。
【００１５】
その後、ブランクを、抜き絞りパンチ１０をダイとし、パンチ２とで通常の絞り加工を行う。すなわち、上基材８の押下げ操作を続行する（図５参照）。パンチ２は固定されているので、上基材８の下方への移動に伴う抜き絞りパンチ１０の移動によってブランクはパンチ２の形状に沿って絞られ、絞りパンチ１０が下死点に到達してブランクは所望形状にプレス成形される（図６参照）。
所望形状にプレス成形した後、抜き絞りパンチ１０を下死点で保持したままパンチ２及び抜き絞りパンチ１０の図示していない冷却水循環路に冷却水を圧入すると、プレス成形された形状を保持したまま鋼材は焼入れされる。
【００１６】
上記の操作を順次速やかに、可能であれば瞬時に行えば、同一の装置内で短時間で熱間プレスを行うことができる。しかも、ブランク形状が円形形状に限らず、長方形等どのような形状のものであっても、プレス成形する範囲内の加熱が均等に行えるので、プレス成形品の形状精度を向上させることができる。さらに、短時間で行えるので表面酸化が少なく、美麗なプレス成形品ができる。さらにまた、ダイ中で焼入れ操作も行えるので、この点からも形状精度の高いプレス成形品が得られる。
【実施例】
【００１７】
実施例１：
図２に示す装置を用い、引張強さ１０５０ＭＰａの高張力鋼板を熱間プレスした事例を紹介する。
板厚１．６ｍｍの高張力鋼板を，寸法１５０×１５０ｍｍに裁断して供試材とした。
図２に示す装置の、抜き絞りパンチ１０として外径を１００ｍｍ，内径（すなわちダイ径）を４４ｍｍ，ダイＲを７ｍｍとしたものを用い、パンチ２として径４０ｍｍ，パンチＲを５ｍｍとしたものを用いた。この際、クリアランスは２ｍｍになっている。
なお、抜き絞りパンチ１０の外形抜きダイ４側の外側のダイＲ及び外形抜きダイ４のダイＲは１ｍｍとしている。
【００１８】
電極を供試材に押付け、直接鋼板に通電することにより、約２秒で約９００℃まで材料温度を上昇させた。その後瞬時に円形形状にブランキングするとともに、そのまま円筒絞りを行った。４０ｍｍの絞り高さまで絞った後、パンチ２及び抜き絞りパンチ１０の内部に水を循環させた。
なお、材料温度は接触式の熱電対と非接触のサーモビューアーにて測定した。
その結果、絞り高さが４０ｍｍの寸法精度及び表面性状に優れた円筒状のプレス成形品が得られた。  
【００１９】
実施例２：
実施例１と同じ素材を用い、実施例１と同様にハット曲げ加工を行った。この実施例では熱間プレス装置の抜き絞りパンチ１０として内溝幅４４ｍｍのものを、パンチ２として幅４０ｍｍのものを用い、成形高さ３０ｍｍで行った。
その結果、スプリングバックがない所望の形状品が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の熱間プレス法に用いられている装置の一例を紹介する図
【図２】本発明熱間プレス装置の構造を概略的に説明する図
【図３】本発明熱間プレス装置での鋼板保持時の各部位位置を説明する図
【図４】本発明熱間プレス装置でのブランキング時の各部位位置を説明する図
【図５】本発明熱間プレス装置での絞り始め時の各部位位置を説明する図
【図６】本発明熱間プレス装置での絞り終わり時の各部位位置を説明する図
【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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