(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの座屈容易な方向に対し圧縮力を付与する圧縮力付与装置であって、一対の金型によってワークの所定部分に圧縮力を付与する圧縮手段が構成され、該圧縮手段に、圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し座屈を防止する座屈防止手段が設けられており、
該座屈防止手段は、圧縮力の付与方向に相対移動可能な複数の部材からなる縦壁成形面によって構成され、前記複数の部材の、互いに隣接する端部に、型締め方向への相対移動は可能となるが、型締め方向と直交する方向への動きは規制されるように、交互に噛合う連結部が設けられることで、ワークを理想の形状へと矯正するキャビティ形状が構成される第１の型締め状態と、ワークに圧縮力を付与する第２の型締状態とを有していることを特徴とする圧縮力付与装置。
【請求項２】
前記複数の部材の、互いに隣接する端部に、スペーサ挿入部を設けたことを特徴とする請求項１記載の圧縮力付与装置。
【請求項３】
前記複数の部材のいずれかに、前記ワークの端部を選択的に固定するガイド手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の圧縮力付与装置。
【請求項４】
前記ワークは、板材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の圧縮力付与装置。
【請求項５】
前記ワークは、曲げ成形または絞り成形を施した板材である請求項１から３のいずれか１項記載の圧縮力付与装置。
【請求項６】
前記ワークは、ハット断面形状を有する板材である請求項１から３のいずれか１項記載の圧縮力付与装置。
【請求項７】
前記一対の金型は曲げ成形用金型であって、一対の金型の一方には、曲げ成形開始前から曲げ成形完了までの間、ワークの固定部を一対の金型の他方へと押しつけるクッションを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の圧縮力付与装置。
【請求項８】
前記一対の金型は絞り成形用金型であって、前記圧縮手段および前記座屈防止手段は、上型と下型のポンチとで構成され、下型には、絞り成形開始前から絞り成形完了までの間、上型と共にワークを挟持するクッションリングを設けたことを特徴とする請求項項１から６のいずれか１項記載の圧縮力付与装置。
【請求項９】
前記クッションリングの下降範囲の下死点にワークの切刃を設け、該切刃の側面部で前記ガイド手段を形成したことを特徴とする請求項８記載の圧縮力付与装置。
【請求項１０】
上型およびパッドと、下型およびクッションとからなる一対の金型によってワークの座屈容易な方向に対し圧縮力を付与する圧縮力付与方法であって、
前記上型と前記パッドとの互いに隣接する端部、および、前記下型と前記クッションとの互いに隣接する端部に、型締め方向への相対移動は可能となるが、型締め方向と直交する方向への動きは規制されるように、交互に噛合う連結部を設け、
前記一対の金型の縦壁成形面によって、ワークを表裏両面から挟持し、スプリングバック等を生じているワークを、弾性変形により、一時的にスプリングバック等を生じていない理想の形状へと矯正し、
その後、前記上型および前記パッドと、前記下型および前記クッションとを接近させ、前記一対の金型の縦壁成形面を、圧縮の前後を通して連続的にワークに密着させて、ワークの圧縮力を付与する範囲の全体を、圧縮の前後を通して座屈不能に支持し、圧縮力を付与することを特徴とする圧縮力付与方法。
【請求項１１】
圧縮完了までの間に前記ワーク端部の位置を固定することを特徴とする請求項１０記載の圧縮力付与方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに圧縮力を付与することで当該ワークに座屈を生じる方向（本説明では、「ワークの座屈容易な方向」と称す。）に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の軽量化を図るため、車両のメンバー、クロス類のプレス成形品を中心として、材料の高強度化が促進されている。しかしながら、材料の高強度化は、成形不良であるスプリングバック、そり、ひねり等（以下、「スプリングバック等」という。）を、より顕著に発生させることになる。図15には、いわゆる「ハット断面形状」を有するメンバーＷを示している。また、図16には、スプリングバック等の生じていないときの断面形状を有するメンバーＷを点線で、スプリングバック等を生じたメンバーＷ０を実線で示している。このような成形不良は、成形時（絞り、曲げ）に、金型のダイＲ部での曲げ・曲げ戻しにより残留応力（板厚の内外での応力差）が発生することに起因し、材料の高強度化が進む程、顕著に発生するものである。
【０００３】
従来は、かかる不具合に対し、スプリングバック等の発生を見込んで金型形状を決定したり、金型のチューニングに多くの時間をかけて、スプリングバック等の発生を抑えることで対応していた。しかしながら、このような従来の対処療法的手法では、新たな金型を製造する際に、従来のデータを有効に生かすことが困難であり、金型製造に要する時間の増加を来すものであった。上記課題は、材料の更なる高強度化によって、より一層顕著となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プレス製品の成形時における残留応力は、スプリングバック等を生じているメンバーＷ０を弾性変形させて、スプリングバック等を生じていないときの形状に矯正し、さらに、座屈容易な方向（図16に矢印Ａで示す方向）へと圧縮力を付与することにより、除去することが可能であることが分かっている。よって、成形後に、スプリングバック等を生じている板材に対し座屈を生ずることなく圧縮力を付与する、残留応力除去工程を設けることを前提とすれば、金型製作時に、スプリングバック等の発生を見込む必要がなくなり、金型のチューニングも短時間で済み、金型の製造を容易とすることができる。また、成形中に当該残留応力除去作業を行うこととすれば、独立した残留応力除去工程を実施する必要もなくなり、より効率的に、高強度のプレス成形品を得ることが可能となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワークの座屈容易な方向に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することを可能とすることにある。当該技術をプレス成形品の修正工程に用いれば、プレス加工工程においてスプリングバック等の成形不良を完全に防止する必要がなく、プレス金型のチューニング等に多くの時間をかけることがなくなる。また、プレス成形品の成形工程に、残留応力除去工程を組込むことにより、量産時における部品当りの加工工数の増加を防ぎつつ、プレス成形品の更なる高強度化を、低コストで実現することにある。
【０００６】
また、ワークは、板材をプレス成形したものに限らず、平板や棒材等、座屈容易な方向を有する様々な形態の部品に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することを可能とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る圧縮力付与装置は、ワークの座屈容易な方向に対し圧縮力を付与する圧縮力付与装置であって、一対の金型によってワークの所定部分に圧縮力を付与する圧縮手段が構成され、該圧縮手段に、圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し座屈を防止する座屈防止手段が設けられており、
該座屈防止手段は、圧縮力の付与方向に相対移動可能な複数の部材からなる縦壁成形面によって構成され、前記複数の部材の、互いに隣接する端部に、型締め方向への相対移動は可能となるが、型締め方向と直交する方向への動きは規制されるように、交互に噛合う連結部が設けられることで、ワークを理想の形状へと矯正するキャビティ形状が構成される第１の型締め状態と、ワークに圧縮力を付与する第２の型締状態とを有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、一対の金型によってワークの所定部分に圧縮力を付与する圧縮手段が構成されていることから、型締めによって、前記ワークに圧縮力を付与することができる。しかも、座屈防止手段は、圧縮力の付与方向に相対移動可能な複数の部材からなる縦壁成形面によって構成され、複数の部材の、互いに隣接する端部に、型締め方向への相対移動は可能となるが、型締め方向と直交する方向への動きは規制されるように、交互に噛合う連結部が設けられることで、ワークを理想の形状へと矯正するキャビティ形状が構成される第１の型締め状態と、ワークに圧縮力を付与する第２の型締状態とを有していることから、該縦壁成形面が圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し、ワークの座屈を防止しつつ、ワークの所定部分に圧縮力を付与することができる。
【０００９】
また、連結部によって、前記複数の部材を離間・接近させても、部材間の連続性を維持することが可能となり、前記座屈防止手段は圧縮の前後を通して連続的にワークに密着する。
【００１０】
また、この構成によれば、前記座屈防止手段は、ワークを理想の形状へと矯正するキャビティ形状が構成される第１の型締め状態を有していることから、前記ワークは圧縮力を付与される前に、前記密着面によって所望の形状へと矯正される。かかる状態で、圧縮力を付与すると、ワーク内部の残留応力が除去され、ワークは、所望の形状へと矯正された状態で、形状を安定させる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る圧縮力付与装置は、請求項１または２記載の圧縮力付与装置において、前記複数の部材の、互いに隣接する端部に、スペーサ挿入部を設けている。そして、該スペーサ挿入部に挿入するスペーサの厚さに応じて、前記複数の部材が接近する距離を決定し、ワークの圧縮量を調整する。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る圧縮力付与装置は、請求項１または２記載の圧縮力付与装置において、前記複数の部材のいずれかに、前記ワークの端部を選択的に固定するガイド手段を設けている。このガイド手段によって前記ワークの端部を固定することで、圧縮力をワークの所定部分に効率的に付与する。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る圧縮力付与装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の圧縮力付与装置において、前記ワークは、板材である。本発明によれば、前記座屈防止手段を圧縮の前後を通して連続的に板材に密着させることにより、板材の座屈容易な方向に対し、座屈を生じることなく圧縮力を付与する。
【００１４】
さらに、本発明の請求項５に係る圧縮力付与装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の圧縮力付与装置において、前記ワークは、曲げ成形または絞り成形を施した板材である。本発明によれば、曲げ成形または絞り成形を施すことで立体形状を有する板材の、縦壁部分に対し、座屈を生じることなく圧縮力を付与する。
【００１６】
また、本発明の請求項６に係る圧縮力付与装置は、請求項１から５のいずれか１項記載の圧縮力付与装置において、前記ワークは、ハット断面形状を有する板材である。本発明によれば、ハット断面形状を有する板材の縦壁部分に対し、座屈を生じることなく圧縮力を付与し、残留応力を除去する。
【００１７】
また、本発明の請求項７に係る圧縮力付与装置は、請求項１から６のいずれか１項記載の圧縮力付与装置において、前記一対の金型は曲げ成形用金型であって、一対の金型の一方には、曲げ成形開始前から曲げ成形完了までの間、ワークの固定部を一対の金型の他方へと押しつけるクッションを備えている。
【００１８】
本発明では、前記曲げ成形用金型を用いた曲げ成形工程中に、型締めによって、前記ワークに、残留応力を除去するための圧縮力を付与することができる。しかも、曲げ成形用金型の縦壁成形面を前記座屈防止手段としたことから、該縦壁成形面が圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し、ワークの座屈を防止しつつ、ワークの所定部分に、曲げ成形の際に生じた残留応力を除去するための圧縮力を付与することができる。なおかつ、曲げ成形開始前から曲げ成形完了までの間、前記クッションによって、ワークの固定部を一対の金型の他方へと押しつけることで、曲げ部の稜線を際立たせることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項８に係る圧縮力付与装置は、請求項１から６のいずれか１項記載の圧縮力付与装置において、前記一対の金型は絞り成形用金型であって、前記圧縮手段および前記座屈防止手段は、上型と下型のポンチとで構成され、下型には、絞り成形開始前から絞り成形完了までの間、上型と共にワークを挟持するクッションリングを設けたことを特徴とする。
【００２０】
本発明では、絞り成形開始前から絞り成形完了までの間、上型と共にワークを挟持するクッションリングによって、素材流入量を制御し、しわや割れの発生を防止しつつ前記ワークに絞り加工を施すと共に、絞り成形用金型の縦壁成形面を前記座屈防止手段としているので、前記絞り成形用金型を用いた絞り成形工程中に、型締めによって、前記ワークに、残留応力を除去するための圧縮力を付与することができる。しかも、前記縦壁成形面が圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し、ワークの座屈を防止しつつ、ワークの所定部分に、絞り成形の際に生じた残留応力を除去するための圧縮力を付与することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項９に係る圧縮力付与装置は、請求項８記載の圧縮力付与装置において、前記クッションリングの下降範囲の下死点にワークの切刃を設け、該切刃の側面部で前記ガイド手段を形成したことを特徴とする。
【００２２】
本発明では、前記切刃によってワークに必要な外形形状を形成し、かつ、ワーク端部を、前記ガイド手段によって固定することで、圧縮力をワークの所定部分に効率的に付与する。
【００２３】
また、上記課題を解決するための、本発明の請求項１０に係る圧縮力付与方法は、上型およびパッドと、下型およびクッションとからなる一対の金型によってワークの座屈容易な方向に対し圧縮力を付与する圧縮力付与方法であって、
前記上型と前記パッドとの互いに隣接する端部、および、前記下型と前記クッションとの互いに隣接する端部に、型締め方向への相対移動は可能となるが、型締め方向と直交する方向への動きは規制されるように、交互に噛合う連結部を設け、
前記一対の金型の縦壁成形面によって、ワークを表裏両面から挟持し、スプリングバック等を生じているワークを、弾性変形により、一時的にスプリングバック等を生じていない理想の形状へと矯正し、その後、前記上型および前記パッドと、前記下型および前記クッションとを接近させ、前記一対の金型の縦壁成形面を、圧縮の前後を通して連続的にワークに密着させて、ワークの圧縮力を付与する範囲の全体を、圧縮の前後を通して座屈不能に支持し、圧縮力を付与することを特徴とする。
本発明によれば、ワークに座屈を生ずることなく、ワークの縦壁部に必要な圧縮力を付与することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、前記ワークは矯正された状態で、圧縮力を付与されるので、ワーク内部の残留応力が除去され、ワークは、所望の形状へと矯正された状態で形状を安定させる。
【００２５】
さらに、本発明の請求項１１に係る圧縮力付与方法は、請求項１０記載の圧縮力付与方法において、圧縮完了までの間に前記ワーク端部の位置を固定するものである。かかる方法によれば、圧縮力をワークの所定部分に効率的に付与することが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分及び相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態は、図16に示すスプリングバック等を生じたメンバーＷ０に対し圧縮力を付与することで、プレス成形時に生じた残留応力を除去し、スプリングバック等を生じていないときの断面形状を有するメンバーＷへと矯正するものである。図１には、本発明の第１の実施の形態に係る圧縮力付与装置の要部を模式的に示している。この圧縮力付与装置は、上型１と下型３とを有する一対の金型構造を有している。また、上型１はパッド２を備えており、下型３はクッション４を備えている。
【００２８】
上型１とパッド２との、互いに隣接する端部には、連結部５を設けている。連結部５は、図２に概略的に示すように、交互に噛合う複数の凸部と凹部とを、上型１およびパッド２の双方に設けたものである。そして、連結部５の凸部と凹部との噛合いにより、上型１とパッド２は、型締め方向（図２のＺ方向）への相対移動は可能となるが、型締め方向と直交する方向（図２のＸ、Ｙ方向）への動きは規制される。また、上型１とパッド２とを離間・接近させても、連結部５の凸部と凹部とが噛合う範囲内では、上型１とパッド２とで形成される成形面が完全に分離することを防ぎ、成形面の連続性を維持することが可能となる。
【００２９】
また、上型１とパッド２との互いに隣接する端部には、スペーサ挿入部６を設けている。そして、スペーサ挿入部６に挿入するスペーサ（シム）の厚さに応じて、上型１とパッド２とが接近し得る距離ｈを、決定することができる。さらに、上型１とパッド２との間には、ガスシリンダー、バネ、ウレタンストリッパー、プレス機械の機械クッション等の、反力発生手段７を介在させている。
【００３０】
また、上型１およびパッド２の場合と同様に、下型３と、クッション４との互いに隣接する端部にも、交互に噛合う連結部５と、スペーサ挿入部６を設けている（図２参照）。よって、下型３とクッション４は、型締め方向への相対移動は可能であるが、型締め方向と直交する方向への動きは規制される。また、下型３とクッション４とを離間・接近させても、連結部５の凸部と凹部とが噛合う範囲内では、下型３とクッション４とで形成される成形面の連続性を維持することが可能となる。なお、図１に示すように、下型３とクッション４との間にも、反力発生手段７を介在させている。
【００３１】
さらに、図１に示すように、下型３には、メンバーＷ０の端部（フランジ）Ｗaを固定するための素材ガイド８を設けている。素材ガイド８は、型の開閉方向と直交する方向（矢印Ｂ方向）にスライド可能であり、その位置に応じてフランジＷaに当接させるか否かを選択することができる。
【００３２】
ここで、図１、図３〜図５を参照しながら、スプリングバック等を生じたメンバーＷ０に対し圧縮力を付与してプレス成形時に生じた残留応力を除去し、スプリングバック等を生じていないときの断面形状を有するメンバーＷへと矯正する手順を説明する。
【００３３】
図１には、メンバーＷ０を下型３およびクッション４にセットし、上型１を下降させて、型締めを開始した状態を示している。また、図３には、上型１を下降させることによって、パッド２をメンバーＷ０に当接させた状態を示している。この状態から更に上型１を下降させ、図４に示すように、上型１とパッド２とで形成される金型の成形面と、下型３とクッション４とで形成される金型の成形面とで、メンバーＷ０を挟持する。この際、上型１とパッド２との間の反力発生手段７の反力によって、パッド２はフランジＷaを下型３へと押しつける。なお、図示の例では、この時点で反力発生手段７に若干の縮みを生じているが、当該時点で判力発生手段７を縮ませないようなセッティングとする場合もある。
【００３４】
また、図４の時点で、上型１とパッド２とで形成される成形面と、下型３とクッション４とで形成される成形面とにより、メンバーＷ０を理想の形状へと矯正するキャビティ形状を構成している。したがって、メンバーＷ０は前記成形面に密着し、金型の成形面とメンバーＷ０とのクリアランスは０（mm）となる。そして、スプリングバック等を生じているメンバーＷ０は、弾性変形により、一時的にスプリングバック等を生じていないときの形状へと矯正される。以下、図４の状態を第１の型締状態とも言う。
【００３５】
図４に示す第１の型締状態から、更に上型１を下降させると、反力発生手段７が縮み、上型１とパッド２、下型３とクッション４は、共に接近する。このときの圧縮量は、スペーサ挿入部６（図２参照）に挿入する図示しないシムの厚さによって、調整することができる。
【００３６】
しかも、上型１とパッド２とで形成される成形面、および、下型３とクッション４とで形成される成形面の連続性は、連結部５によって、上記圧力を付与する間、維持することが可能となる。したがって、上型１とパッド２とで形成される成形面（縦壁部分）、および、下型３とクッション４とで形成される成形面（縦壁部分）は、圧縮の前後を通して、メンバーＷ０の縦壁部Ｗbに対するクリアランスを０（mm）に維持する。よって、メンバーＷ０の縦壁部Ｗbに座屈を発生させること無く、素材と平行な方向Ａ（座屈容易な方向）の圧縮力を付与することが可能となる。以下、図５の状態を第２の型締状態とも言う。
【００３７】
また、メンバーＷ０に圧縮力を付与する際に、メンバーＷ０のフランジＷaが外側に逃げてしまうと、縦壁部Ｗbへ付与する圧縮力が不足することになる。よって、図５に示す圧縮完了時点までの間に、素材ガイド８をフランジＷaに当接させて、フランジＷaの逃げを防止する。素材ガイド８をフランジＷaに当接させるタイミングは、第２の型締状態となるまでに十分な圧縮力を縦壁部Ｗbに付与できれば良い。よって、必要に応じて、圧縮前である第１の型締状態から素材ガイド８をフランジＷaに当接させても、圧縮の途中で素材ガイド８をフランジＷaに当接させても良い。
【００３８】
以上のごとく、メンバーＷ０の縦壁部Ｗbに、素材と平行な方向Ａの圧縮力を付与することで、縦壁部Ｗbの残留応力は除去され、メンバーＷ０は、スプリングバック等を生じていないときの断面形状を有するメンバーＷへと矯正される。
【００３９】
上記構成をなす本発明の第１の実施の形態の特徴部分をまとめると、以下のようになる。
【００４０】
本発明の第１の実施の形態に係る圧縮力付与装置は、一対の金型１,３を有し、上型１と下型３とで構成されるキャビティの縦壁部分を、上型１およびパッド２、下型３およびクッション４という、二つに分割された部材によって構成している。
【００４１】
しかも、上型１およびパッド２、下型３およびクッション４の互いに隣接する端部には、交互に噛合う凸部と凹部とで構成される連結部５を設け、上型１とパッド２、下型３とクッション４は、型締め方向（圧縮力の付与方向）への相対移動を可能としつつ、型締め方向と直交する方向Ｘへの動きを規制している。また、上型１とパッド２、または、下型３とクッション４とを離間・接近させても、連結部５の凸部と凹部とが噛合う範囲内では、上型１とパッド２とで形成される縦壁部分、および、下型３とクッション４とで形成される縦壁部分の連続性を維持することが可能となる。
【００４２】
よって、本発明の第１の実施の形態に係る圧縮力付与装置は、一対の金型１,３によって、ハット断面形状のメンバーＷ０を表裏両面から挟持し、その後、一対の金型１,３の縦壁成形面を、圧縮の前後を通して連続的にメンバーＷ０に密着させて、縦壁部Ｗbの座屈を防止し、縦壁部Ｗbに圧縮力を付与することで、縦壁部Ｗbの残留応力を除去し、メンバーＷ０を理想の形状へと矯正することが可能となる。
【００４３】
さらに、上型１と下型３は、メンバーＷ０を理想の形状へと矯正するキャビティ形状が構成される第１の型締め状態（図４）と、メンバーＷ０に圧縮力を付与する第２の型締状態（図５）とを有する。そして、第１の型締状態で、メンバーＷ０を所望の形状（本実施の形態では、スプリングバック等を生じていないときの断面形状Ｗ）へと弾性変形の範囲内で矯正し、さらに、第２の型締状態とすることで、メンバーＷ０の縦壁部Ｗbに圧縮力を付与し、メンバーＷ０の残留応力を除去して、スプリングバック等を生じていないときの断面形状を有するメンバーＷへと矯正することができる。
【００４４】
すなわち、本発明の第１の実施の形態では、一対の金型１,３は、メンバーＷ０に圧縮力を付与するための圧縮手段として機能し、一対の金型１,３の成形面は、圧縮の前後を通して連続的にメンバーＷ０に密着し座屈を防止する、座屈防止手段として機能している。
【００４５】
また、第１の型締状態（図４）から、第２の型締状態（図５）となるまでの圧縮量は、スペーサ挿入部６（図２参照）に挿入するシムの厚さを変更することによって、容易かつ確実に調整することができる。よって、必要な圧縮量を、縦壁部Ｗbに確実に付与することが可能となり、メンバーＷ０の矯正を、正確・確実に行うことができる。
【００４６】
さらに、下型３に素材ガイド８を設け、メンバーＷ０のフランジＷaを選択的に固定することを可能としたので、必要に応じて、メンバーＷ０に圧縮力を付与する際に、メンバーＷ０のフランジＷaが外側に逃げてしまうことにより、圧縮力が不足することを回避することができる。よって、必要な圧縮量を、縦壁部Ｗbに確実に付与することが可能となり、メンバーＷ０の矯正を、正確・確実に行うことができる。なお、素材ガイド８を上型１またはパッド２に設けても、同様の作用効果を得ることができる。
【００４７】
なお、上型１とパッド２との間に設けた反力発生手段７、または、下型３とクッション４との間に設けた反力発生手段７は、成形条件の如何等によって省略することとしても、メンバーＷ０の縦壁部Ｗbに圧縮力を付与し、メンバーＷ０の残留応力を除去して、スプリングバック等を生じていないときの断面形状を有するメンバーＷへと矯正することができる。
【００４８】
図６には、金型構造の応用例として、下型３’とクッション４’の分割位置（連結部５の位置）を、図１（下型３、クッション４）と比較して高い位置に設定したものを示している。また、図７には、上型１’とパッド２’の分割位置（連結部５の位置）についても、図１（上型１、パッド２）と比較して高い位置に設定したものを示している。このように、連結部５の位置を変えても、メンバーＷ０への圧縮力付与作業は、同様に行うことが可能である。また、図示は省略するが、連結部５、反力発生手段７を複数設けることで、上型１、下型３を三つ以上に分割することも可能である。
【００４９】
なお、本発明の第１実施の形態では、圧縮力を付与する対象として、ハット断面形状を有するメンバーＷを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。前述のごとく、一対の金型１,３の縦壁成形面を、圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し座屈を防止する座屈防止手段としたことで、断面形状の如何に関わらず、ワークの座屈を防止して、ワークの所定部分に圧縮力を付与することが可能である。よって、ワークの縦壁部分の開き角度も特に制限されることはない。
【００５０】
さらに、前記ワークの端部を選択的に固定するガイド手段８を設けたことにより、フランジＷa等、ワーク端部に圧縮力を付与する方向と交差する部位の有無にかかわらず、ワークの所定部分に効率的に圧縮力を付与することが可能となる。当然に、フランジＷaを有さない単なるＵ字形断面を有するものである場合には、ワーク端部を下型３で押えることで、ワークの所定部分に効率的に圧縮力を付与することが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施の形態を図８に基づいて説明する。なお、本発明の第１の実施の形態と同一部分及び相当する部分については、詳しい説明を省略する。
【００５２】
本発明の第２の実施の形態は、曲げ成形用金型に圧縮力付与機能を持たせたものであり、曲げ成形用金型の上型11および下型13によって、圧縮力付与装置を構成する。上型11はパッド12を備えており、下型13はクッション14を備えている。また、上型11とパッド12との間、下型13とクッション14との間には、夫々、反力発生手段17（ガスシリンダー、バネ、ウレタンストリッパー、プレス機械の機械クッション等）を設けている。
【００５３】
上型11とパッド12との、互いに隣接する端部には、連結部15を設けている。連結部15は、第１の実施の形態における連結部５（図２参照）と同様の構造を有する。また、下型13と、クッション14との互いに隣接する端部にも、交互に噛合う連結部15を設けている。なお、連結部15には、第１の実施の形態における連結部５と同様に、図示しないスペーサ挿入部を設けている（図２の符号６参照）。
【００５４】
そして、上型11には、曲げ成形開始前から曲げ成形完了までの間、素材（以下、「ワークＷ０’」という。）に曲げ加工を施す際の基準となる固定部Ｗｂ’を、下型13のクッション14へと押しつけるクッション19を備えている。クッション19は、反力発生手段20（ガスシリンダー、バネ、ウレタンストリッパー、プレス機械の機械クッション等で構成される。）によって、上型11に支持されている。型締を行う際には、クッション19が最も早く下型13のクッション14に当接するように、型開状態で、クッション19は上型11から最も突出した状態にある。
【００５５】
また、上型11には、必要なキャビティ形状を形成するため、クッション19を格納することが可能な凹部11ａを設けている。さらに、下型13には、ワークＷ０’の端部（フランジ）Ｗa’を、選択的に固定するための素材ガイド18を設けている。素材ガイド18の機能は、第１の実施の形態における素材ガイド18と同様である。
【００５６】
本発明の第２の実施の形態によれば、曲げ成形用金型を用いた曲げ成形工程中に、上型11および下型13の型締めによって、ワークＷ０’に、残留応力を除去するための圧縮力を付与することができる。しかも、曲げ成形用金型の縦壁成形面を前記座屈防止手段としたことから、該縦壁成形面が圧縮の前後を通して連続的にワークＷ０’に密着し、ワークＷ０’の座屈を防止しつつ、ワークＷ０’の所定部分に圧縮力を付与することができる。なおかつ、曲げ成形開始前から曲げ成形完了までの間、クッション19によって、ワークＷ０’の固定部Ｗb’を下型13のクッション14へと押しつけることで、曲げ部の稜線Ｗc’を際立たせることができる。
【００５７】
したがって、本発明の第２の実施の形態によれば、曲げ成形工程中に、残留応力除去工程を組込むことにより、量産時における部品当りの加工工数の増加を防ぎつつ、プレス成形品の更なる高強度化を、低コストで実現することができる。その他、本発明の第１の実施の形態と同様の作用効果については、説明を省略する。
【００５８】
次に、本発明の第３の実施の形態を図９〜図13に基づいて説明する。なお、本発明の第１、第２の実施の形態と同一部分及び相当する部分については、詳しい説明を省略する。
【００５９】
本発明の第３の実施の形態は、絞り成形用金型に圧縮力付与機能を持たせたものであり、図９に示す絞り成形用金型の上型21および下型23のポンチ23Ａによって、圧縮力付与装置を構成する。上型21はパッド22を備えており、下型23のポンチ23Ａはクッション24を備えている。また、上型21とパッド22との間、下型23のポンチ23Ａとクッション24との間には、夫々、反力発生手段27（ガスシリンダー、バネ、ウレタンストリッパー、プレス機械の機械クッション等）を設けている。
【００６０】
上型21とパッド22との、互いに隣接する端部には、連結部25を設けている。連結部25は、第１の実施の形態における連結部５（図２参照）と同様の構造を有する。また、下型23のポンチ23Ａと、クッション24との互いに隣接する端部にも、交互に噛合う連結部25を設けている。なお、連結部25には、第１の実施の形態における連結部５と同様に、図示しないスペーサ挿入部を設けている（図２の符号６参照）。
【００６１】
下型23には、絞り成形開始前から絞り成形完了までの間、上型21のパッド22と共に素材（以下、「ワークＷ０”」という。）を挟持するクッションリング23Ｂを設けている。クッションリング23Ｂは、反力発生手段29（ガスシリンダー、バネ、ウレタンストリッパー、プレス機械の機械クッション等で構成される。）によって、下型23に支持されている。さらに、クッションリング23Ｂの下方には、ワークの切刃30を設け、切刃30の段部30ａにクッションリング23Ｂを当接させることで、クッションリング23Ｂの下降範囲の下死点を決定している。また、後述のごとく、切刃30の側面部30ｂで、ガイド手段（第１の実施の形態における素材ガイド８に相当する。）を形成することができる。
【００６２】
ここで、図９〜図13を参照しながら、ワークＷ０”に対し、絞り加工を施すと共に、型締めによって、ワークＷ０”に残留応力を除去するための圧縮力を付与する手順を説明する。
【００６３】
まず、図９に示すように、板状のワークＷ０”を下型23のクッション24およびクッションリング23Ｂの上にセットする。続いて、図10に示すように、上型21を下降させて、型締めを開始する。そして、絞り成形開始前から絞り成形完了までの間、上型21のクッション22と下型23のクッションリング23Ｂとで、ワークＷ０”を挟持して素材流入量を制御し、ワークＷ０”におけるしわや割れの発生を防止しつつ、図11に示すように、ワークＷ０”に絞り加工を施していく。
【００６４】
そして、図12に示すように、クッションリング23Ｂが切刃30の段部30ａに当接した時点で、クッションリング23Ｂの下降は止まり、かつ、切刃30によって、ワークＷ０”を必要な外形形状に切断する。図中の符号Ｗｃ”は、ワークＷ０”のスクラップ部である。なお、図12の時点で、上型21、パッド22で形成される成形面と、下型23のポンチ23Ａ、クッション24、クッションリング23Ｂで形成される成形面とにより、ワークＷ０”を理想の形状へと絞り成形するキャビティ形状を構成しており、以下、図12の状態を第１の型締状態とも言う。
【００６５】
図12に示す第１の型締状態から、更に上型21を下降させると、反力発生手段27が縮み、図13に示すように、上型21とパッド22、下型23のポンチ23Ａとクッション24は、共に接近する。しかも、上型21とパッド22とで形成される成形面、および、下型23のポンチ23Ａとクッション24とで形成される成形面の連続性は、連結部25によって、上記圧力を付与する間、維持することが可能となる。したがって、上型21とパッド22とで形成される成形面（縦壁部分）、および、下型23のポンチ23Ａとクッション24とで形成される成形面（縦壁部分）は、圧縮の前後を通して、ワークＷ０”の縦壁部Ｗb”に対するクリアランスを０（mm）に維持する。よって、ワークＷ０”の縦壁部Ｗb”に座屈を発生させること無く、素材と平行な方向Ａ（座屈容易な方向）の圧縮力を付与することが可能となる。以下、図13の状態を第２の型締状態とも言う。
【００６６】
また、図12に示す第１の型締状態から、図13に示す第２の型締状態までの間に、切刃30の側面部30ｂを、フランジＷa”の逃げを防止するための、ガイド手段として用いることで、ワークＷ０”に圧縮力を付与する際に、ワークＷ０”のフランジＷa”が外側に逃げてしまうことに起因する、縦壁部Ｗb”へ付与する圧縮力不足を防止することができる。
【００６７】
上記構成をなす本発明の第３の実施の形態の特徴部分をまとめると、以下のようになる。すなわち、絞り成形開始前から絞り成形完了までの間、上型21のクッション22と共にワークＷ０”を挟持するクッションリング23Ｂによって、素材流入量を制御し、しわや割れの発生を防止しつつワークＷ０”に絞り加工を施すと共に、絞り成形用金型の縦壁成形面を座屈防止手段としているので、型締めによって、ワークＷ０”に、残留応力を除去するための圧縮力を付与することができる。しかも、前記縦壁成形面が圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し、ワークＷ０”の座屈を防止しつつ、ワークＷ０”の縦壁部Ｗb”に残留応力を除去するための圧縮力を付与することができる。
【００６８】
さらに、切刃30によってワークＷ０”に必要な外形形状を形成し、かつ、ワーク端部のフランジＷa”を、ガイド手段として機能する切刃30の側面部30ｂで固定することで、圧縮力をワークＷ０”の所定部分に効率的に付与することができる。しかも、絞り成形と連続してワークＷ０”に圧縮力を付与するため、板厚減少を抑えて、ワークＷ０”の割れの発生を防止することができる。
【００６９】
したがって、本発明の第３の実施の形態によれば、絞り成形工程中に、残留応力除去工程を組込むことにより、量産時における部品当りの加工工数の増加を防ぎつつ、プレス成形品の更なる高強度化を、低コストで実現することができる。
【００７０】
なお、本発明の第３の実施の形態においては、ワークＷ０”に絞り加工と抜き加工を行うための型構造を有する場合について説明したが、予め抜き加工が施されたワークに対して絞り加工を行う場合には、切刃30を省略するものとする。この場合には、ワーク端部のフランジＷa”を固定するための、ガイド手段を、必要に応じて別個に設けることとする。その他、本発明の第１の実施の形態と同様の作用効果については、説明を省略する。
【００７１】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、本発明の第１〜第３の実施の形態と同一部分及び相当する部分については、詳しい説明を省略する。
【００７２】
本発明の第４の実施の形態は、本発明の第１の実施の形態との相違点として、素材ガイド８を用いることなく、ワークの端部を固定するメンバーＷ０の端部（フランジ）Ｗaを固定することを可能としたことにある。
【００７３】
具体的には、図14（a）、(b)に示す型締め状態において、メンバーＷ０の厚さに比してパッド２と下型３との隙間が大きくなるように、パッド２の断面アールＲ１と、下型３の断面アールＲ２（Ｒ１＞Ｒ２）を設定する。そして、図14（a）に示す第１の型締め状態では、メンバーＷ０のフランジＷaと縦壁部Ｗbとの湾曲部Ｗdの半径を比較的大きく成形して、図14（b）に示す第２の型締め状態へと移行する間に、湾曲部Ｗdの半径を小さく変形させて、湾曲部Ｗdを、下型３の断面アールＲ２の角部へと押しつける。かかる湾曲部Ｗdの変形により、メンバーＷ０のフランジＷaが外側に逃げてしまうことを防ぎ、縦壁部Ｗbへ付与する圧縮力が不足することを回避することができる。
【００７４】
よって、本発明の第４の実施の形態によれば、独立した機構として素材ガイド８を備えることなく、パッド２と下型３の成形面の形状それ自体によって、メンバーＷ０のフランジＷaを固定するガイド手段を構成したものである。したがって、本実施の形態においても、メンバーＷ０のフランジＷaを固定して、必要な圧縮量を、縦壁部Ｗbに確実に付与することが可能となり、メンバーＷ０の矯正を、正確・確実に行うことができる。
【００７５】
なお、図14には、メンバーＷ０のフランジＷaと縦壁部Ｗbとが直交する形状をなす場合を例示しているが、本発明の第４の実施の形態はこれに限定されるものではなく、本発明の第１の実施の形態で説明したハット断面形状を有するメンバー（フランジＷaと縦壁部Ｗbとが、直角よりも鈍角の位置関係を有している。）についても、同様に実施することが可能である。また、図14（ａ）、(ｂ)の下型３の断面アールＲ２近傍に点線で示すように、断面アールＲ２を設定しないこととしてもよい（この場合も、断面アールＲ１は設定する。）。かかる場合でも、第１の型締め状態から第２の型締め状態へと移行する間に、湾曲部Ｗdを下型３の壁面へと押しつけることで、湾曲部Ｗdの半径を小さく変形させて、メンバーＷ０のフランジＷaが外側に逃げてしまうことを防ぐことができる。よって、下型３に断面アールＲ２を設けた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００７６】
さて、本発明について以上の各実施の形態に基づき説明したが、本発明は、圧縮力を付与する対象ワークとして、上記各実施の形態のごとき板材または板材をプレス成形したものに限らず、金型の形状を対応させることによって、平板や棒材等、座屈容易な方向を有する様々な形態の部品に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することも可能である。そして、様々な形状の部品に対し圧縮力を付与することで、スプリングバック等の成形不良を解消するためだけでなく、様々な加工工程に応用することが可能である。
【００７７】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、以下のような効果を有する。まず本発明の請求項１に係る圧縮力付与装置によれば、ワークの座屈容易な方向に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することが可能となる。そして、当該技術をプレス成形品の修正工程に用いれば、プレス加工工程においてスプリングバック等の成形不良を完全に防止する必要がなく、プレス金型のチューニング等に多くの時間をかけることを不要とすることができる。よって、材料高強度化が進んだ場合でも、金型製造に要する時間の増加を回避することができる。また、ワークは、板材をプレス成形したものに限らず、平板や棒材等、座屈容易な方向を有する様々な形態の部品に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することが可能となる。
【００７８】
また、ワークを所望の形状へと矯正した状態で、ワーク内部の残留応力を除去することが可能となる。さらに、圧縮の前後を通して連続的にワークに密着し、ワークの座屈を防止しつつ、ワークの所定部分に圧縮力を付与することができる。
【００７９】
また、前記複数の部材を離間・接近させても、部材間の連続性を維持することが可能となり、前記座屈防止手段は圧縮の前後を通して連続的にワークに密着する。よって、前記座屈防止手段は圧縮の前後を通して連続的にワークに密着することが可能となり、ワークの座屈容易な方向に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することが可能となる。
【００８０】
また、本発明の請求項２に係る圧縮力付与装置によれば、スペーサ挿入部に挿入するスペーサの厚さに応じて、前記複数の部材が接近する距離を決定し、ワークの圧縮量を調整することが可能となり、ワークに対し、必要な圧縮量を確実に付与することが可能となる。
【００８１】
また、本発明の請求項３に係る圧縮力付与装置によれば、圧縮力をワークの所定部分に効率的に付与して、ワークに対し、必要な圧縮量を確実に付与することが可能となる。
【００８２】
また、本発明の請求項４に係る圧縮力付与装置によれば、板材の座屈容易な方向に対し、座屈を生じることなく圧縮力を付与することが可能となる。また、本発明の請求項５に係る圧縮力付与装置によれば、立体形状を有する板材の、縦壁部分に対し、座屈を生じることなく圧縮力を付与することが可能となる。
【００８３】
さらに、本発明の請求項６に係る圧縮力付与装置によれば、ハット断面形状を有する板材の縦壁部分に対し、座屈を生じることなく圧縮力を付与し、残留応力を除去することが可能となり、材料高強度化が進んだ場合でも、金型製造に要する時間の増加を回避することができる。
【００８４】
また、本発明の請求項７に係る圧縮力付与装置によれば、曲げ成形品の成形工程に、残留応力除去工程を組込むことにより、量産時における部品当りの加工工数の増加を防ぎつつ、曲げ成形品の更なる高強度化を、低コストで実現することが可能となる。
【００８５】
また、本発明の請求項８に係る圧縮力付与装置によれば、絞り成形品の成形工程に、残留応力除去工程を組込むことにより、量産時における部品当りの加工工数の増加を防ぎつつ、絞り成形品の更なる高強度化を、低コストで実現することが可能となる。
【００８６】
また、本発明の請求項９に係る圧縮力付与装置によれば、前記切刃によってワークに必要な外形形状を形成し、かつ、ワーク端部を、前記ガイド手段によって固定することで、圧縮力をワークの所定部分に効率的に付与し、絞り抜き加工による成形品の更なる高強度化を、低コストで実現することが可能となる。
【００８７】
また、本発明の請求項１０に係る圧縮力付与方法によれば、ワークの座屈容易な方向に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することが可能となり、ワークを、前記所望の形状で安定させることができる。そして、当該技術をプレス成形品の修正工程に用いれば、プレス加工工程においてスプリングバック等の成形不良を完全に防止する必要がなく、プレス金型のチューニング等に多くの時間をかけることが無くなる。よって、材料高強度化が進んだ場合でも、金型製造に要する時間の増加を回避することができる。また、ワークは、板材をプレス成形したものに限らず、平板や棒材等、座屈容易な方向を有する様々な形態の部品に対し、座屈を生ずることなく圧縮力を付与することが可能となる。
【００８８】
また、ワークを所望の形状へと矯正した状態で、ワーク内部の残留応力を除去することが可能となり、ワークを、前記所望の形状で安定させることができる。
【００８９】
さらに、本発明の請求項１１に係る圧縮力付与方法によれば、圧縮力をワークの所定部分に効率的に付与して、ワークに対し、必要な圧縮量を確実に付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る圧縮力付与装置の要部を示す断面模式図である。
【図２】  図１に示す圧縮力付与装置の連結部を該略的に示す立体図である。
【図３】  図１に続き、本発明の実施の形態に係る圧縮力付与装置によって、ワークの残留応力を除去する手順を示す説明図であり、型締めを開始した状態を示す図である。
【図４】  図３に続き、ワークを上型と下型とで挟持した状態を示す説明図である。
【図５】  図４に続き、ワークに圧縮力を付与した状態を示す説明図である。
【図６】  図１に示す圧縮力付与装置の、金型構造の応用例を示す模式図である。
【図７】  図１に示す圧縮力付与装置の、金型構造の更なる応用例を示す模式図である。
【図８】  本発明の第２の実施の形態に係る曲げ成形用金型の要部を示す断面模式図である。
【図９】  本発明の第３の実施の形態に係る絞り成形用金型の要部を示す断面模式図である。
【図１０】  図９に続き、本発明の実施の形態に係る絞り成形用金型によって、ワークに絞り成形を施す手順を示す説明図であり、型締めを開始した状態を示す図である。
【図１１】  図１０に続き、ワークに絞り成形を施す過程を示す説明図である。
【図１２】  図１１に続き、ワークに絞り成形を施し、さらに、ワークを必要な外形形状に切断した状態を示す説明図である。
【図１３】  図１２に続き、ワークに圧縮力を付与した状態を示す説明図である。
【図１４】  本発明の第４の実施の形態に係る圧縮力付与装置の要部を示す断面模式図であり、（a）には第１の型締め状態を、(b)には第２の型締め状態を示している。
【図１５】  いわゆる「ハット断面形状」を有するメンバーを示す立体図である。
【図１６】  図１５に示すメンバーのスプリングバック等を生じていないときの断面形状を有するメンバーを点線で、スプリングバック等を生じたメンバーを、実線で示した図である。
【符号の説明】
１  上型
２  パッド
３  下型
４  クッション
５  連結部
６  スペーサ挿入部
７  反力発生手段
８  素材ガイド
Ａ  座屈容易な方向
Ｗ０  メンバー
Ｗ  メンバー
Ｗa  端部
Ｗb  縦壁部
【図１】
0003856094.tif 000002
【図２】
0003856094.tif 000003
【図３】
0003856094.tif 000004
【図４】
0003856094.tif 000005
【図５】
0003856094.tif 000006
【図６】
0003856094.tif 000007
【図７】
0003856094.tif 000008
【図８】
0003856094.tif 000009
【図９】
0003856094.tif 000010
【図１０】
0003856094.tif 000011
【図１１】
0003856094.tif 000012
【図１２】
0003856094.tif 000013
【図１３】
0003856094.tif 000014
【図１４】
0003856094.tif 000015
【図１５】
0003856094.tif 000016
【図１６】
0003856094.tif 000017