(57)【要約】【課題】本発明は、成形型の温度上昇を抑制することができる成形型、成形装置、および成形品の製造方法を提供する。【解決手段】コンクリートを主体として形成された第１の型部と、前記第１の型部の主面に設けられ、耐熱繊維を含む第１の成形部と、前記第１の型部に対向して設けられ、コンクリートを主体として形成された第２の型部と、前記第１の成形部に対向するように前記第２の型部の主面に設けられ、耐熱繊維を含む第２の成形部と、を備えたことを特徴とする成形型が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートを主体として形成された第１の型部と、
前記第１の型部の主面に設けられ、耐熱繊維を含む第１の成形部と、
前記第１の型部に対向して設けられ、コンクリートを主体として形成された第２の型部と、
前記第１の成形部に対向するように前記第２の型部の主面に設けられ、耐熱繊維を含む第２の成形部と、
を備えたことを特徴とする成形型。
【請求項２】
前記第１の成形部は、前記第１の型部から分離可能とされ、前記第２の成形部は、前記第２の型部から分離可能とされていることを特徴とする請求項１記載の成形型。
【請求項３】
前記第１の型部と、前記第２の型部と、は、無機材料を含むものであることを特徴とする請求項１または２に記載の成形型。
【請求項４】
前記第１の型部と、前記第２の型部と、には、補強部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の成形型。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の成形型と、
前記第１の型部を保持する第１の保持手段と、
前記第２の型部を保持する第２の保持手段と、
前記第１の保持手段と、前記第２の保持手段と、を相対的に進退させる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする成形装置。
【請求項６】
第３の型部と、
前記第３の型部と対をなす第４の型部と、
前記第３の型部を保持する第３の保持手段と、
前記第４の型部を保持する第４の保持手段と、
前記第３の保持手段と、前記第４の保持手段と、を相対的に進退させる駆動手段と、
前記第３の型部及び前記第４の型部に狭持された被加工材の端部を保持可能な保持手段と、
を備え、
前記保持手段が前記被加工材を保持した状態で前記第３の型部及び前記第４の型部の少なくともいずれかが前記被加工材から離隔可能とされたことを特徴とする成形装置。
【請求項７】
前記第３の型部と前記被加工材との間に設けられ、耐熱繊維を含む第３の成形部と、
前記第４の型部と前記被加工材との間に設けられ、耐熱繊維を含む第４の成形部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の成形装置。
【請求項８】
第５の型部と、
前記第５の型部と対をなす第６の型部と、
前記第５の型部を保持する第５の保持手段と、
前記第６の型部を保持する第６の保持手段と、
前記第５の保持手段と、前記第６の保持手段と、を相対的に進退させる駆動手段と、
前記第５の型部と、前記第６の型部と、の間に耐熱繊維を含んだ部材を供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする成形装置。
【請求項９】
第５の型部と、第６の型部と、の間に供給された前記部材を回収する回収手段をさらに備えたことを特徴とする請求項８記載の成形装置。
【請求項１０】
加熱した被加工材を成形型に狭持して加圧することで所望の形状に成形し、前記被加工材の端部を保持手段に保持させ、前記被加工材を保持したままの状態で前記被加工材から前記成形型を離隔させること、を特徴とする成形品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の成形型を用いて成形を行うことを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項１２】
請求項５〜９のいずれか１つに記載の成形装置を用いて成形を行うことを特徴とする成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型、成形装置、および成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板をプレス成形するための成形型は、耐摩耗性や耐衝撃性を考慮して、鋳鉄などからなる金型とされるのが一般的である。しかしながら、特に大型の製品を成形するための成形型においては、成形型の重量が非常に重くなるため、成形型の搬送や交換作業などが非常に困難となる。また、成形型が大きくなるほど製造コストが高くなるという問題もある。
【０００３】
そのため、コンクリートを構成材料に含む成形型が提案されている（特許文献１〜３を参照）。    
また、射出成形の分野においても、コンクリートを構成材料に含む射出成形型が提案されている（特許文献４を参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１には、コンクリートからなる成形型のプレス成形面に耐摩耗性を有する熱硬化性樹脂からなる表面層を設ける技術が提案されている。    
また、特許文献２には、コンクリートからなる胴部にプレス成形面が形成された金属製の表層部材を設ける技術が提案されている。    
また、特許文献３には、コンクリートからなる成形型のプレス成形面に骨材をアンカーとして合成樹脂からなる表面層を設ける技術が提案されている。
【０００５】
また、特許文献４には、コンクリートからなる射出成形型の内部に冷却媒体を流動させる冷却管を設ける技術が提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３に開示がされた技術は、耐衝撃性や耐摩耗性を考慮したものであり、成形型の温度上昇を抑制することに関する考慮がされていなかった。そのため、例えば、高温に加熱されたブランクを成形する場合などにおいては、樹脂層が分解、焼失してしまい、成形型の温度が上昇し、コンクリートのひび割れなどが発生するおそれがあった。
【０００７】
また、特許文献４に開示がされた技術は、射出成形型に関するものであり、溶融樹脂の温度調整などの観点から内部に冷却管を設けているが、冷却管を内部に設けているため、成形型表面の温度上昇を抑制することができないおそれがあった。そのため、成形型表面にひび割れが発生するおそれがあった。また、冷却媒体を流動させるための装置が必要となり、成形型や成形装置の複雑化、高コスト化を招くおそれがあった。
【０００８】
また、射出成形型に関するもののため、耐衝撃性や耐摩耗性に関する考慮もされていなかった。すなわち、プレス成形に用いた場合には、成形の衝撃が成形型表面に直接加わるために、成形型の破損を生じるおそれがあった。
【特許文献１】特開８−４７７３２号公報
【特許文献２】特開２００２−３３６９２２号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、成形型の温度上昇を抑制することができる成形型、成形装置、および成形品の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、コンクリートを主体として形成された第１の型部と、前記第１の型部の主面に設けられ、耐熱繊維を含む第１の成形部と、前記第１の型部に対向して設けられ、コンクリートを主体として形成された第２の型部と、前記第１の成形部に対向するように前記第２の型部の主面に設けられ、耐熱繊維を含む第２の成形部と、を備えたことを特徴とする成形型が提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の成形型と、前記第１の型部を保持する第１の保持手段と、前記第２の型部を保持する第２の保持手段と、前記第１の保持手段と、前記第２の保持手段と、を相対的に進退させる駆動手段と、を備えたことを特徴とする成形装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の他の一態様によれば、第３の型部と、前記第３の型部と対をなす第４の型部と、前記第３の型部を保持する第３の保持手段と、前記第４の型部を保持する第４の保持手段と、前記第３の保持手段と、前記第４の保持手段と、を相対的に進退させる駆動手段と、前記第３の型部及び前記第４の型部に狭持された被加工材の端部を保持可能な保持手段と、を備え、前記保持手段が前記被加工材を保持した状態で前記第３の型部及び前記第４の型部の少なくともいずれかが前記被加工材から離隔可能とされたことを特徴とする成形装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の他の一態様によれば、第５の型部と、前記第５の型部と対をなす第６の型部と、前記第５の型部を保持する第５の保持手段と、前記第６の型部を保持する第６の保持手段と、前記第５の保持手段と、前記第６の保持手段と、を相対的に進退させる駆動手段と、前記第５の型部と、前記第６の型部と、の間に耐熱繊維を含んだ部材を供給する供給手段と、を備えたことを特徴とする成形装置が提供される。
【００１４】
また、本発明の他の一態様によれば、加熱した被加工材を成形型に狭持して加圧することで所望の形状に成形し、前記被加工材の端部を保持手段に保持させ、前記被加工材を保持したままの状態で前記被加工材から前記成形型を離隔させること、を特徴とする成形品の製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の成形型を用いて成形を行うことを特徴とする成形品の製造方法が提供される。
【００１６】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の成形装置を用いて成形を行うことを特徴とする成形品の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、成形型の温度上昇を抑制することができる成形型、成形装置、および成形品の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。尚、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。    
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る成形型を例示するための模式図である。    
また、図２は、比較例に係る成形型を例示するための模式図である。
【００１９】
まず、図２に例示をする比較例から説明をする。    
図２に例示をする比較例は、本発明者が発明をするに至った過程で検討を加えたものである。        
図２に示すように、成形型２０は、上型部２０ａと、上型部２０ａに対向して設けられる下型部２０ｂと、を備えている。上型部２０ａの一方の主面には成形面２０ａ１が設けられ、下型部２０ｂの一方の主面には成形面２０ｂ１が設けられている。そして、上型部２０ａの成形面２０ａ１と、下型部２０ｂの成形面２０ｂ１とを対向させるようにして１対の成形型２０を構成するようにしている。    
また、上型部２０ａと下型部２０ｂはコンクリートを主体として形成され、金属からなる成形型に比べて軽量化が図られている。
【００２０】
上型部２０ａは、後述する成形装置１００のスライドプレート１０１に取り付けられる。下型部２０ｂは、ホルダ１０２に取り付けられてベッド１０３の上に備え付けられる。そして、上型部２０ａと下型部２０ｂとの間に搬入された成形品のブランクＷ（被加工材）を、下型部２０ｂの成形面２０ｂ１上に載置し、上方から上型部２０ａを押し当てて加圧することでプレス成形を行うことができるようになっている。
【００２１】
ここで、大型の成形品のプレス成形を行う際には、成形時のブランクＷ（被加工材）（例えば、鋼板など）の変形抵抗を少なくして、破断や亀裂の発生を防止するために、ブランクＷ（被加工材）を高温に加熱した後に加圧を行い所望の形状に成形をする場合がある。  
例えば、ブランクＷ（被加工材）である鋼板を５００℃〜１０００℃程度に加熱した後、上型部２０ａと下型部２０ｂとの間に搬入して、これを加圧することで所望の形状に成形するような場合がある。
【００２２】
このような高温に加熱されたブランクＷ（被加工材）をプレス成形する場合などにコンクリートからなる成形型２０を用いた場合には、高温のブランクＷ（被加工材）から成形型２０に熱が伝搬し、成形型２０の温度が高温になるために、コンクリートのひび割れなどが発生するおそれがある。
【００２３】
ここで、本発明者の得た知見によれば、コンクリートからなる成形型の温度が５００℃以上に上昇すると、コンクリートの内部に含まれている水分が膨張し、ひび割れが発生するおそれがある。そして、ひび割れが発生すると、成形時の衝撃や応力集中などによりひび割れが進行し、成形型の割れや欠けなどの破損を生じるおそれがある。
【００２４】
図３は、ブランクの温度と成形型の温度との関係を例示するためのグラフ図である。    図３は、搬入時のブランクの温度を７００℃、成形型２０の初期温度を２７℃とし、シミュレーションにより成形型２０の温度上昇を求めたものである。尚、図３における縦軸は温度を表し、横軸は時間を表している。また、実線は成形型２０の温度を表し、破線はブランクＷ（被加工材）の温度を表している。
【００２５】
図３に示すように、搬入時のブランクの温度を７００℃とすれば、成形型２０の最高温度を５００℃未満（図３では、４５０℃程度）とすることができ、この条件では、ひび割れの発生などを抑制することができる。しかしながら、搬入時のブランクの温度が７００℃を超えるような場合には、成形型２０の最高温度が５００℃以上となり、ひび割れなどが発生するおそれがある。また、繰り返し成形を行うことで成形型２０の温度が上昇し、搬入時のブランクの温度が７００℃以下であっても成形型２０の最高温度が５００℃以上となるおそれもある。
【００２６】
ここで、特許文献４に開示がされた技術のように、成形型の内部に冷却管を設けるようにしても、高温のブランクＷ（被加工材）に直接当接する成形型表面部分の温度上昇を抑制しきれないおそれがある。その場合、成形型表面部分の温度が５００℃以上に上昇すると、成形型表面にひび割れが発生し、それが成形時の衝撃などにより進行することで割れや欠けなどの成形型の破損につながるおそれがある。また、成形型の内部に冷却管を設けるようにすれば、設備が複雑化、大型化、高コスト化することにもなる。
【００２７】
本発明者は検討の結果、成形型の表面に断熱性を有する成形部を設けるようにすれば、成形型内部の温度上昇のみならず成形型表面の温度上昇をも抑制することができるとの知見を得た。また、耐熱性の高い成形部とすれば高温のブランクＷ（被加工材）に直接当接するようにしてもその機能を維持できるとの知見を得た。また、靱性や弾性が高い成形部とすれば成形時の衝撃を緩和することができ、耐摩耗性の高い成形部とすれば成形型の寿命を延ばすことができるとの知見をも得た。
【００２８】
図１に示すように、成形型１は、上型部１ａと、上型部１ａの主面に設けられた成形部２ａと、上型部１ａに対向して設けられた下型部１ｂと、成形部２ａに対向するようにして、下型部１ｂの主面に設けられた成形部２ｂと、を備えている。  
すなわち、上型部１ａに設けられた成形部２ａと、下型部１ｂに設けられた成形部２ｂと、は対向するように配置され、成形部２ａ、成形部２ｂの表面が成形面（ブランクＷとの当接面）となる。      
また、上型部１ａと下型部１ｂはコンクリートを主体として形成され、金属からなる成形型に比べて軽量化が図られている。
【００２９】
この場合、通常のコンクリートよりも強度の高い高強度コンクリートを用いることもできる。ここで、通常のコンクリートは、内部に水分を多く含んでいるが、内部に空隙（気泡部）を比較的多く有しているため、温度が上昇したとしても、温度上昇にともないコンクリートから空隙（気泡部）に水分（水蒸気）が抜け出ることができる。これに対して、高強度コンクリートの場合は、空隙（気泡部）が少なく非常に緻密であるため、温度が上昇したときには、コンクリートから水分（水蒸気）が抜け難い。そのため、高強度コンクリートのみで成形型を構成した場合には、耐荷重性には優れるが温度上昇に伴う水分の膨張で、ひび割れや欠けなどがかえって多くなるおそれがある。
【００３０】
本実施の形態によれば、上型部１ａ、下型部１ｂと、ブランクＷ（被加工材）との間に後述する成形部２ａ、成形部２ｂを設けているので、上型部１ａ、下型部１ｂの温度上昇を抑制することができる。そのため、高強度コンクリートを用いる場合であってもひび割れや欠けなどの発生を抑制することができ、耐荷重性に優れる高強度コンクリートを採用する利益を充分に享受することができる。
【００３１】
また、高強度コンクリートに低融点の有機物の繊維や粉末を混入させるようにすることもできる。すなわち、上型部１ａ、下型部１ｂを、低融点の有機物の繊維や粉末を混入させた高強度コンクリートを主体として形成することができる。そのようにすれば、上型部１ａ、下型部１ｂの温度上昇にともない低融点の有機物が溶融して体積が減少し、空隙が形成されるので、この空隙に水分（水蒸気）を逃がすことができるようになる。そのため、温度上昇によるひび割れや欠けなどをさらに抑制することができる。混入させる有機物は特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、天然の有機物などとすることができる。
【００３２】
成形部２ａ、成形部２ｂは、断熱性を有するものとされている。また、高温に加熱されたブランクＷ（被加工材）を狭持し成形することを考慮すると、耐熱性を有するものとすることが好ましい。  
そのようなものとしては、例えば、炭素繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維やムライト繊維、中軟化・高軟化ガラス繊維などの耐熱繊維を含むものを例示することができる。
【００３３】
そして、耐熱繊維を含む編物や織物などとすれば、繊維間に多くの空気を含ませることができるので、より高い断熱性を発揮させることができる。また、耐熱繊維の有する高い耐熱性により、高温下においても一定の機械的強度を維持することができる。例えば、炭素繊維は１２００℃程度まで、シリカ繊維は１１００ ℃程度まで、アルミナ繊維やムライト繊維は１２００℃程度まで、中軟化・高軟化ガラス繊維は８００℃程度までの高温下においても一定の機械的強度を維持することができる。尚、耐熱繊維は例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００３４】
また、ブランクＷ（被加工材）の温度が７００℃以下であっても、成形部２ａ、成形部２ｂを設けるようにすれば、上型部１ａ、下型部１ｂの温度上昇を抑制することができるので、ひび割れ発生のリスクを低減させることができる。また、後述する耐衝撃性や耐摩耗性などの向上を図ることもできる。そのような場合は、耐熱温度のより低い耐熱繊維を選択することもできる。例えば、３５０℃〜６００ ℃程度まで一定の機械的強度を維持することができる低軟化ガラス繊維などを選択することもできる。
【００３５】
また、耐熱繊維を含む編物や織物などは可撓性を有しているので、上型部１ａ、下型部１ｂの表面に設けられた複雑な３次元形状にも容易に密着させることができる。そのため、上型部１ａ、下型部１ｂの表面形状をブランクＷ（被加工材）に正確に転写させることができる。
【００３６】
また、成形部２ａ、成形部２ｂを介することで上型部１ａ、下型部１ｂに加わる衝撃力を緩和することができ、上型部１ａ、下型部１ｂの表面に鋭角な部分が有ったとしても、その部分における割れや欠けなどを抑制することができる。すなわち、圧縮力には強いが、靱性が低く衝撃にも弱いコンクリートの欠点を補うことができるので、成形型１の耐衝撃性を向上させることができる。
【００３７】
また、成形部２ａ、成形部２ｂを介することで、例えば、ブランクＷ（被加工材）の表面に発生する擦り傷などを防止することができる。また、耐熱繊維はコンクリートよりも耐摩耗性に優れているので、成形型１の耐摩耗性を向上させることができ、寿命を延ばすこともできる。
【００３８】
また、耐熱繊維を含む編物や織物などに有機物を含ませることができる。この場合、例えば、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) のようなフッ素樹脂を含ませるようにすれば離型性を高めることができる。尚、高温下においては、有機物が分解または焼失するが、そのような場合であっても耐熱繊維による前述の効果を維持することができる。また、後述するように成形部２ａ、成形部２ｂを交換可能とすれば、有機物を含んだものを必要に応じて常に用いることができるようになる。
【００３９】
成形部２ａ、成形部２ｂは、上型部１ａ、下型部１ｂの表面に機械的に接合するようにすることができる。例えば、成形部２ａ、成形部２ｂに取付穴を設けて、ネジやリベットなどで上型部１ａ、下型部１ｂの表面に取り付けることもできるし、金属プレートなどで挟むようにして取り付けることもできる。このようにすれば、成形部２ａ、成形部２ｂを交換することができ、成形部２ａ、成形部２ｂの機能維持を図ることができる。
【００４０】
尚、上型部１ａ、下型部１ｂを形成する際に成形部２ａ、成形部２ｂを一体的に設けるようにすることもできる。例えば、枠体内に成形部２ａ、成形部２ｂを載置し、コンクリートを流し込み凝固させるようにすることもできる。
【００４１】
また、後述する成形装置１２０に例示するように、成形部２ａ、成形部２ｂを上型部１ａ、下型部１ｂの表面に固定せずに、上型部１ａと下型部１ｂとの間に張架させるようにすることもできる。そのようにすれば、成形部２ａ、成形部２ｂの交換が容易となり、作業性や生産性を向上させることができる。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る成形型を例示するための模式図である。  
尚、図１において例示をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。    
図４に示すように、成形型１０には、上型部１ａと、上型部１ａの主面に設けられた成形部２ａと、上型部１ａに対向して設けられた下型部１ｂと、成形部２ａに対向するようにして、下型部１ｂの主面に設けられた成形部２ｂと、が備えられている。
【００４３】
すなわち、上型部１ａに設けられた成形部２ａと、下型部１ｂに設けられた成形部２ｂとが対向するようにして備えられ、成形部２ａ、成形部２ｂの表面が成形面（ブランクＷとの当接面）となるようになっている。  
また、上型部１ａ、下型部１ｂの外周面には補強部１１ａ、１１ｂが密着するようにして設けられている。補強部１１ａ、１１ｂは、板状を呈し、少なくともコンクリートより引張強度が高い材料からなるものとすることができる。そのようなものとしては、例えば、鋼板のような金属プレートなどを例示することができる。補強部１１ａ、１１ｂは、上型部１ａ、下型部１ｂの外周面にボルトなどで機械的に固定してもよいし、溶接加工などにより補強部１１ａ、１１ｂを枠体にして、これにコンクリートを流し込み凝固させるようにしてもよい。また、図４に例示をしたものでは、上型部１ａ、下型部１ｂの側面に補強部１１ａ、１１ｂを設けているが、上型部１ａのスライドプレート１０１への取付面、下型部１ｂのホルダ１０３への取付面にも補強部を設けるようにすることができる。また、すべての外周面に補強部を設けるようにすれば、後述する補強の効果を最大限に発揮させることができるが、必要に応じて任意の面のみに補強部を設けるようにすることもできる。例えば、表面積が最大となる面などに設けるようにすることもできる。また、補強部同士を溶接加工などで一体化すれば剛性を上げることができるので、補強の効果をさらに向上させることができる。
【００４４】
上型部１ａ、下型部１ｂを用いて、ブランクＷ（被加工材）を加圧し、所望の形状に成形する際には上型部１ａ、下型部１ｂに大きな圧縮荷重が作用する。この際、上型部１ａ、下型部１ｂの外周面の内、拘束されていない部分が外側に凸状に膨れ、この部分に大きな引張応力が作用することになる。コンクリートは圧縮荷重には大きな耐力を有するが、引張荷重に対しては弱いのでこの部分にひび割れや欠けなどが発生するおそれがある。
【００４５】
本実施の形態においては、少なくともコンクリートより引張強度が高い材料からなる補強部１１ａ、１１ｂを上型部１ａ、下型部１ｂの外周面に密着するようにして設けているので、上型部１ａ、下型部１ｂの外周面部分に発生する引張応力を抑制することができる。そのため、上型部１ａ、下型部１ｂの外周面部分に発生するひび割れなどを抑制することができ、成形型１０の寿命を延ばすことができる。  
尚、上型部１ａ、下型部１ｂの内部に鉄筋を設けたり、金属フィラーを混入させるなどして引張荷重に対する強度を向上させることもできる。すなわち、補強部を上型部１ａ、下型部１ｂの内部に設けることもできる。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る成形装置１００の例示をする。        
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る成形装置１００を例示するための模式図である。    
図５に示すように、成形装置１００には、成形型１、スライドプレート１０１、ホルダ１０２、ベッド１０３、スライド１０４、クラウン１０５、油圧駆動手段１０６、制御部１０８などが備えられている。
【００４７】
ベッド１０３の外周部分には複数のコラム１０７が立設され、コラム１０７の上端にはクラウン１０５が設けられている。また、クラウン１０５の上面には、油圧シリンダ１０６ａ、油圧ユニット１０６ｂなどからなる油圧駆動手段１０６が配設されている。また、油圧駆動手段１０６を制御するための制御部１０８が設けられ、油圧駆動手段１０６の油圧ユニット１０６ｂなどと電気的に接続されている。
【００４８】
ベッド１０３の上面にはホルダ１０２が取り付けられ、ホルダ１０２の上面には成形部２ｂを有する下型部１ｂが保持されている。また、スライド１０４の下面にはスライドプレート１０１が取り付けられ、スライドプレート１０１の下面には成形部２ａを有する上型部１ａが保持されている。すなわち、前述した成形型１がホルダ１０２、スライドプレート１０１を介して保持されている。
【００４９】
円柱形状を呈するコラム１０７には昇降自在にスライド１０４が支持されている。スライド１０４の上面には、ラム１０９を介して油圧シリンダ１０６ａのロッドの先端が取り付けられている。そして、油圧シリンダ１０６ａのロッドの進退によりスライド１０４が上下するようになっている。そのため、油圧駆動手段１０６によりスライド１０４とベッド１０３とを相対的に進退させることができるので、上型部１ａと下型部１ｂとを相対的に進退させることができることになる。
【００５０】
その他、図示は省略するが、スライド１０４の位置を検出するための検出手段や、ブランクＷ（被加工材）のしわ押えのためのブランクホルダなどを備えるようにすることもできる。  
尚、図５に例示をした成形装置１００は、油圧式の駆動手段を備えるものであるが、駆動手段の形式は特に限定されるわけではなく、例えば、水圧式であってもよし、機械式であってもよい。ただし、油圧式や水圧式のような液圧式の駆動手段を備えるようにすれば、加圧力を任意に調整することができ、また、大きな加圧力を発生させることができるので大型製品の成形にも対応させることができる。
【００５１】
次に、成形装置１００の作用について例示をする。    
高温に加熱された図示しないブランクＷ（被加工材）が上型部１ａ、下型部１ｂの間に搬入されて、下型部１ｂに設けられた成形部２ｂの上に載置される。油圧駆動手段１０６は制御部１０８からの指令を受けてスライド１０４を下降させる。そして、成形部２ａ、成形部２ｂを介して上型部１ａと下型部１ｂとでブランクＷ（被加工材）を加圧し、所望の形状に成形する。    
そして、ブランクＷ（被加工材）を狭持し加圧した状態で放熱による冷却をし、冷却終了後は、スライド１０４を上昇させて上型部１ａと下型部１ｂとを離隔させ、成形が済んだ製品を搬出する。
【００５２】
本実施の形態によれば、前述した成形部２ａ、成形部２ｂの作用により、上型部１ａ、下型部１ｂのひび割れや欠けなどを抑制することができる。また、成形型１の耐衝撃性や耐摩耗性を向上させることができる。そのため、成形型１の寿命を延ばすことができ、また、メンテナンス時間を減らすことができる。また、ブランクＷ（被加工材）の表面に発生する擦り傷などを防止することができる。
【００５３】
尚、前述の例示は、ブランクＷ（被加工材）を高温に加熱する場合であるが、例えば、ブランクＷ（被加工材）の温度が７００℃以下、または、ブランクＷ（被加工材）の加熱を行わない場合にも適用させることができる。そのような場合であっても、前述した成形部２ａ、成形部２ｂの作用により、上型部１ａ、下型部１ｂの表面温度の上昇を抑制することができるので、ひび割れ発生のリスクを低減させることができる。また、成形型１の耐衝撃性や耐摩耗性を向上させることができる。そのため、成形型１の寿命を延ばすことができ、メンテナンス時間を減らすことができる。また、ブランクＷ（被加工材）の表面に発生する擦り傷などを防止することができる。
【００５４】
また、成形部２ａ、成形部２ｂを、上型部１ａ、下型部１ｂの表面に機械的に接合させるものとすれば、成形部２ａ、成形部２ｂの交換が容易となり、成形装置１００の稼働率を向上させることができる。また、成形部２ａ、成形部２ｂの機能を維持することが容易となるので、製品品質を安定させることができる。
【００５５】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る成形装置１２０を例示するための模式図である。尚、図５に例示をしたものと同様の部分には同じ符号を付して、その説明を省略する。また、図面の煩雑化を避けるため図５に例示をしたものと同様の要素の記載を適宜省略するものとしている。
【００５６】
図６に示すように、成形装置１２０には、ホルダ１０２、スライドプレート１０１を介して上型部１ａ、下型部１ｂが保持されている。また、上型部１ａと下型部１ｂとの間には、成形部２ａ１、成形部２ｂ１が所定の張力にて張架されている。また、成形部２ａ１、成形部２ｂ１を張架させるとともに、成形部２ａ１、成形部２ｂ１を供給、回収するための供給回収手段１２１ａ、１２１ｂが設けられている。
【００５７】
成形部２ａ１、成形部２ｂ１は、断熱性を有するものとされている。この場合、耐熱性をも有するものとすることが好ましい。そのようなものとしては、前述した成形部２ａ、成形部２ｂと同様のものとすることができ、例えば、炭素繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維やムライト繊維、中軟化・高軟化ガラス繊維などの耐熱繊維を含むものを例示することができる。また、耐熱繊維を含む編物や織物などとすることもできる。
【００５８】
前述した成形部２ａ、成形部２ｂの場合には、上型部１ａ、下型部１ｂの成形面側を覆うようにして設けられたが、本実施の形態においては帯状の成形部２ａ１、成形部２ｂ１が上型部１ａ、下型部１ｂの端面間を掛け渡すようにして張架されている。そのため、成形部２ａ１、成形部２ｂ１は上型部１ａ、下型部１ｂの成形面側と接合されていない。
【００５９】
また、供給回収手段１２１ａ、１２１ｂは、上型部１ａと下型部１ｂとが離間した状態において、成形部２ａ１、成形部２ｂ１を所定の張力にて張架し、送り出し（供給）と巻き取り（回収）を行う。供給回収手段１２１ａ、１２１ｂには、成形部２ａ１、成形部２ｂ１を送り出すための供給手段１２２ａ、１２２ｂと、成形部２ａ１、成形部２ｂ１を巻き取るための回収手段１２３ａ、１２３ｂとが設けられている。尚、供給手段１２２ａ、１２２ｂには、ロール状に巻かれた使用前の成形部２ａ１、成形部２ｂ１を保持するための供給ロール１２４ａ、１２４ｂが設けられ、回収手段１２３ａ、１２３ｂには、使用後の成形部２ａ１、成形部２ｂ１をロール状に巻き取る回収ロール１２５ａ、１２５ｂが設けられている。また、張架された成形部２ａ１、成形部２ｂ１に張力を与えたり、搬送方向を変更するためのローラ１２６〜１３１が適宜設けられている。また、成形部２ａ１、成形部２ｂ１の搬送は、供給ロール１２４ａ、１２４ｂを回転させるための図示しない駆動手段により行われる。尚、回収ロール１２５ａ、１２５ｂをも回転駆動して成形部２ａ１、成形部２ｂ１を送り出すようにすることもできる。
【００６０】
次に、成形装置１２０の作用について例示をする。    
高温に加熱された図示しないブランクＷ（被加工材）が上型部１ａ、下型部１ｂの間に搬入されて、下型部１ｂの上に成形部２ｂ１を介して載置される。次に、図５に例示をしたものと同様にして、制御部１０８からの指令を受けた油圧駆動手段１０６がスライド１０４を下降させる。スライド１０４の下降にともない上型部１ａの成形面側に成形部２ａ１が当接し、さらにスライド１０４が下降することで、成形部２ａ１、成形部２ｂ１を介して上型部１ａと下型部１ｂとでブランクＷ（被加工材）を加圧し、所望の形状に成形する。  
そして、ブランクＷ（被加工材）を加圧した状態で放熱による冷却をし、冷却終了後は、スライド１０４を上昇させて上型部１ａと下型部１ｂとを離隔させ、成形が済んだ製品を搬出する。
【００６１】
また、必要に応じて、回収ロール１２５ａ、１２５ｂに使用済みの成形部２ａ１、成形部２ｂ１を巻き取るとともに、供給ロール１２４ａ、１２４ｂから使用前の成形部２ａ１、成形部２ｂ１を送り出す。そして、使用済みの成形部２ａ１、成形部２ｂ１が上型部１ａ、下型部１ｂから移動し、使用前の成形部２ａ１、成形部２ｂ１と入れ替えられた時点で、送り出しと巻き取りを停止する。
【００６２】
本実施の形態によれば、必要に応じて使用済みの成形部２ａ１、成形部２ｂ１を使用前のものと簡単に交換することができる。そのため、成形装置１２０の稼働率を向上させることができる。また、成形部２ａ１、成形部２ｂ１の機能を維持することができるので、製品品質を安定させることができる。
【００６３】
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る成形装置１３０を例示するための模式図である。尚、図５に例示をしたものと同様の部分には同じ符号を付して、その説明は省略する。また、図面の煩雑化を避けるため図５に例示をしたものと同様の要素の記載を適宜省略するものとしている。
【００６４】
図７に示すように、成形装置１３０のベッド１０３の上面にはホルダ１０２が設けられ、ホルダ１０２の上面には成形部２ｂを有する下型部１ｂが保持されている。また、スライド１０４の下面にはスライドプレート１０１が設けられ、スライドプレート１０１の下面には成形部２ａを有する上型部１ａが保持されている。
【００６５】
また、ホルダ１０２の外周には、ブランクＷ（被加工材）を保持するための保持手段１３１が設けられている。尚、保持手段１３１は、上型部１ａまたは下型部１ｂの周辺に設けるようにすることができるが、下型部１ｂの周辺に設けるようにすれば、後述する離隔作業の作業性を向上させることができる。  
保持手段１３１は、平面視が「コ」字状を呈したベースプレート１３３と、ベースプレート１３３から立設するようにして設けられた保持部１３２ａ、１３２ｂと、を備えている。そして、平面視が「コ」字状を呈したベースプレート１３３の凹部１３３ａ内に下型部１ｂが配設されるようになっている。
【００６６】
そして、保持手段１３１がブランクＷ（被加工材）を保持した状態で、上型部１ａまたは下型部１ｂの少なくともいずれかは、ブランクＷから離隔（分離）可能とされている。
保持部１３２ａ、１３２ｂは、ブランクＷ（被加工材）の端部近傍に設けられブランクＷ（被加工材）の端部を保持する。ブランクＷ（被加工材）の端部の保持は、例えば、油圧式チャックなどを設けて機械的に把持するようにしてもよいし、溶接加工によりブランクＷ（被加工材）の端部と保持部１３２ａ、１３２ｂとを固着するようにしてもよい。また、ボルトやリベットなどで機械的に固定することもできる。
【００６７】
ここで、高温に加熱したブランクＷ（被加工材）を成形型で加圧した状態のまま冷却するものとすれば、成形型の熱容量が大きいなどのために冷却に時間がかかる場合がある。その場合、ブランクＷ（被加工材）の結晶粒が粗大化し、必要な硬度が確保できないおそれがある。また、成形装置の稼動率を低下させる要因ともなる。この場合、特許文献４に開示がされた技術のように、成形型に冷却手段を設けるものとすれば、装置の複雑化を招き、また、成形型の強度が低下するおそれもある。
【００６８】
本実施の形態によれば、剛性の高い保持手段１３１にブランクＷ（被加工材）を保持したままの状態で、ブランクＷから成形型を離隔（分離）させることができる。そのため、高温に加熱したブランクＷ（被加工材）を成形型から離隔（分離）させた状態で常温まで冷却することができる。その結果、冷却速度を速めることができるので、結晶粒の粗大化を抑制して必要な硬度を確保することができる。また、次のブランクＷ（被加工材）を成形型に載置することができるので、成形装置の稼働率を向上させることができる。また、剛性の高い保持手段１３１にブランクＷ（被加工材）を保持しているので、スプリングバックなどの変形を抑えつつ冷却をすることができる。
【００６９】
また、高温に加熱したブランクＷ（被加工材）を成形型（上型部１ａ、下型部１ｂ）から離隔（分離）させることができるので、成形型の温度上昇を抑え、ひび割れなどを抑制することができる。また、成形部２ａ、成形部２ｂの寿命を延ばすことができる。  
尚、本実施の形態によれば、成形型の温度上昇を抑えることができるので、成形部２ａ、成形部２ｂを設けていない成形型２０を用いることもできる。ただし、成形部２ａ、成形部２ｂが設けられた成形型１を用いることがより好ましい。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態に係る成形品の製造方法について例示をする。    
尚、説明の便宜上、高温に加熱されたブランクＷ（被加工材）をプレス成形する場合を例にとって例示をする。
【００７１】
図８は、本発明の第６の実施の形態に係る成形品の製造方法について例示をするためのフローチャートである。    
まず、高温に加熱（熱間加工）されたブランクＷ（被加工材）が上型部１ａ、下型部１ｂの間に搬入されて、下型部１ｂに設けられた成形部２ｂの上に載置される（ステップＳ１）。  
次に、上型部１ａを下降させ、成形部２ａ、成形部２ｂを介して上型部１ａと下型部１ｂとでブランクＷ（被加工材）を加圧し、所望の製品形状に成形する（ステップＳ２）。  次に、加圧した状態のままブランクＷ（被加工材）を放熱、冷却する（ステップＳ３）。
【００７２】
次に、上型部１ａを上昇させて上型部１ａと下型部１ｂとを離隔させ、成形が済んだ製品を搬出する（ステップＳ４）。
【００７３】
本実施の形態によれば、成形部２ａ、成形部２ｂを有する上型部１ａ、下型部１ｂを用いるようにしているので、高温に加熱されたブランクＷ（被加工材）を加圧した状態のまま保持するようにしても、上型部１ａ、下型部１ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００７４】
そのため、上型部１ａ、下型部１ｂの寿命を延ばすことができ、また、メンテナンス時間を減らすことができる。そのため、生産性を向上させることができる。また、成形部２ａ、成形部２ｂを介在させることでブランクＷの表面に発生する擦り傷などを防止することができ、製品品質を安定させることができる。
【００７５】
図９は、本発明の第７の実施の形態に係る成形品の製造方法について例示をするためのフローチャートである。      
また、図１０は、成形品の製造方法を例示するための模式工程図である。      
まず、高温に加熱（熱間加工）されたブランクＷ（被加工材）が上型部１ａ、下型部１ｂの間に搬入されて、下型部１ｂに設けられた成形部２ｂの上に載置される（ステップＳ１０）。
【００７６】
次に、図１０（ａ）に示すように、上型部１ａを下降させ、成形部２ａ、成形部２ｂを介して上型部１ａと下型部１ｂとでブランクＷ（被加工材）を狭持して加圧し、所望の製品形状に成形する（ステップＳ１１）。  
次に、図１０（ｂ）に示すように、ブランクＷ（被加工材）を狭持したままの状態で、ブランクＷ（被加工材）の端部を保持手段１３１に保持させる（ステップＳ１２）。    
例えば、溶接加工によりブランクＷの端部と保持部１３２ａ、１３２ｂとを固着させる。
【００７７】
次に、図１０（ｃ）に示すように、上型部１ａを上昇させて上型部１ａと下型部１ｂとを離隔させ、保持手段１３１によりブランクＷ（被加工材）を保持したままの状態で、これらを成形型（上型部１ａ、下型部１ｂ）から離隔（分離）させる（ステップＳ１３）。  次に、保持手段１３１にブランクＷ（被加工材）を保持したままの状態で放熱、冷却させる（ステップＳ１４）。    
次に、図１０（ｄ）に示すように、ブランクＷ（被加工材）を保持手段１３１から外す（ステップＳ１５）。      
例えば、ブランクＷ（被加工材）の端部と保持部１３２ａ、１３２ｂとの固着部分（溶接部分）を切断などして、ブランクＷ（被加工材）を保持手段１３１から外す。
【００７８】
本実施の形態によれば、高温に加熱したブランクＷを成形型から離隔（分離）させた状態で冷却することができる。その結果、冷却速度を速めることができるので、結晶粒の粗大化を抑制して必要な硬度を確保することができる。また、次のブランクＷを成形型に載置することができるので、成形装置の稼働率を向上させることができる。また、剛性の高い保持手段１３１によりブランクＷ（被加工材）を保持しているので、スプリングバックなどの変形を抑えつつ冷却をすることができる。
【００７９】
また、高温に加熱したブランクＷ（被加工材）を成形型（上型部１ａ、下型部１ｂ）から離隔（分離）させることができるので、成形型の温度上昇を抑え、ひび割れなどを抑制することができる。また、成形部２ａ、成形部２ｂの寿命を延ばすことができる。  
尚、本実施の形態によれば、成形型の温度上昇を抑えることができるので、成形部２ａ、成形部２ｂを設けていない成形型２０を用いることもできる。ただし、成形部２ａ、成形部２ｂが設けられた成形型１を用いることがより好ましい。
【００８０】
尚、図１〜図１０に例示をしたものは、高温（例えば、５００℃〜１０００℃程度）に加熱されたブランクＷ（被加工材）を成形する場合であるが、常温や５００℃以下の温度に加熱されたブランクＷ（被加工材）を成形する場合にも適用させることができる。その場合であっても、例えば、耐摩耗性、耐衝撃性、離型性の向上などの効果を享受することができる。また、５００℃以下の温度に加熱されたブランクＷ（被加工材）をプレス成形する場合にも、成形型の温度上昇を抑制することができる。    
ただし、高温に加熱されたブランクＷをプレス成形する場合に適用させるものとすれば、前述した効果をより充分に享受することができる。
【００８１】
また、成形される製品は特に限定されるものではなく、自動車、機械、電気機器、輸送用機器などの分野において、金属の板を成形するものに広く適用させることができる。ただし、例えば、自動車用バンパービーム、ドアガードバー、サイドメンバーなどや、水車やポンプなどに用いられるランナベーンなどの大型の製品の成形に適用させるものとすれば、成形型が軽量であることの利益を充分に享受することができる。また、高温（例えば、５００℃〜１０００℃程度）に加熱された大型製品のブランクＷを成形する場合には、成形型の温度上昇を抑制することができ、また、耐摩耗性、耐衝撃性、離型性の向上などの効果をも享受することができる。
【００８２】
また、上型部、下型部にコンクリートを含む場合を例示したが、少なくとも金型に使われる鋳鉄などの金属より密度の低い材料を用いるようにすることもできる。そのようにすれば、成形型の軽量化が図れるので、成形型の搬送、交換作業が容易となり、また、成形装置の負担をも軽減することができる。そのようなものとしては、例えば、セラミックスなどの無機材料を含むものなどを例示することができる。ただし、上型部、下型部にコンクリートを含むものを用いるものとすれば、成形型の軽量化が図れるとともに、製作が容易、制作費が安い、補修が容易などの利益をも享受することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、成形型１、成形型１０、成形型２０、成形装置１００、成形装置１２０、成形装置１３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る成形型を例示するための模式図である。
【図２】比較例に係る成形型を例示するための模式図である。
【図３】ブランクの温度と成形型の温度との関係を例示するためのグラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る成形型を例示するための模式図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る成形装置を例示するための模式図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る成形装置を例示するための模式図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る成形装置を例示するための模式図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る成形品の製造方法について例示をするためのフローチャートである。
【図９】本発明の第７の実施の形態に係る成形品の製造方法について例示をするためのフローチャートである。
【図１０】成形品の製造方法を例示するための模式工程図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  成形型、１ａ  上型部、１ｂ  下型部、２ａ  成形部、２ｂ  成形部、２ａ１  成形部、２ｂ１  成形部、１０  成形型、１１ａ  補強部、１１ｂ  補強部、２０  成形型、２０ａ  上型部、２０ｂ  下型部、２０ａ１  成形面、２０ｂ１  成形面、１００  成形装置、１０１  スライドプレート、１０２  ホルダ、１０３  ベッド、１０４  スライド、１０５  クラウン、１０６  油圧駆動手段、１０８  制御部、１２０  成形装置、手段１２１ａ  供給回収手段、１２１ｂ  供給回収手段、１２２ａ  供給手段、１２２ｂ  供給手段、１２３ａ  回収手段、１２３ｂ  回収手段、１２４ａ  供給ロール、１２４ｂ  供給ロール、１２５ａ  回収ロール、１２５ｂ  回収ロール、１３０  成形装置、１３１  保持手段、１３３  ベースプレート、１３２ａ  保持部、１３２ｂ  保持部、Ｗ  ブランク
【図１】
2009136911.tif 000003
【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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【図７】
2009136911.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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