特開 2023-25927 ホットプレス装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023025927

(43)【公開日】2023-02-24

(54)【発明の名称】ホットプレス装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 24/00 20060101AFI20230216BHJP

   B21D 37/16 20060101ALI20230216BHJP

【ＦＩ】

B21D24/00 M

B21D37/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021131389

(22)【出願日】2021-08-11

(71)【出願人】

【識別番号】520200584

【氏名又は名称】株式会社キーレックス・ワイテック・インターナショナル

(71)【出願人】

【識別番号】500213915

【氏名又は名称】株式会社ワイテック

(71)【出願人】

【識別番号】590000721

【氏名又は名称】株式会社キーレックス

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100170900

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 渉

(72)【発明者】

【氏名】山根 稔正

(72)【発明者】

【氏名】中崎 篤

(72)【発明者】

【氏名】板岡 毅

(72)【発明者】

【氏名】妹尾 晋作

【テーマコード（参考）】

4E050

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E050GA05

4E137AA02

4E137AA10

4E137BA01

4E137BB01

4E137CA09

4E137CA24

4E137DA03

4E137EA01

4E137EA26

4E137EA36

4E137GA03

4E137GB03

(57)【要約】

【課題】成形体表面の精度を確保しつつ成形体の冷却速度を向上させ、さらには、冷却用金型の下型の温度上昇を抑えて適切に焼き入れがなされた成形体を得ることができるホットプレス装置を提供する。
【解決手段】ホットプレス装置１は、成形領域にて得られた高温状態の一次成形体Ｐを冷却用金型４０の両加圧保持面により加圧保持して冷却することで焼き入れがなされた車体フレームＦを得る。冷却用下型４１は、下側加圧保持面４１ａに対応する位置に開口する下側凹部４３と、第１ピストン部６１が往復移動可能に収容された第１シリンダー室４５ａを有する第１シリンダー部４５と、第１シリンダー室４５ａと下側凹部４３とを連通させる第１連通路４７とを備え、第１シリンダー室４５ａには、第１ピストン部６１に仕切られ、第１連通路４７の一端が開口し且つ液体冷媒が溜まる第１貯留室５５が設けられる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却用金型の上型及び下型の両加圧保持面により加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るよう構成されたホットプレス装置であって、
前記下型は、当該下型の加圧保持面に対応する位置に開口する下側凹部と、第１ピストン部が往復移動可能に収容された第１シリンダー室を有する第１シリンダー部と、当該第１シリンダー室と前記下側凹部とを連通させる第１連通路とを備え、
前記第１シリンダー室には、前記第１ピストン部に仕切られ、且つ、前記第１連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第１貯留室が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。

【請求項2】

請求項１に記載のホットプレス装置において、
前記第１シリンダー室は、上方に開口しており、
前記第１ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、
前記第１貯留室は、前記第１ピストン部の下側に位置しており、
前記上型における前記第１ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第１ピストン部を押し下げる第１押圧部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のホットプレス装置において、
前記上型は、当該上型の加圧保持面に対応する位置に開口する上側凹部と、第２ピストン部が往復移動可能に収容された第２シリンダー室を有する第２シリンダー部と、当該第２シリンダー室と前記上側凹部とを連通させる第２連通路とを備え、
前記第２シリンダー室には、前記第２ピストン部に仕切られ、且つ、前記第２連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第２貯留室が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。

【請求項4】

請求項３に記載のホットプレス装置において、
前記第２シリンダー室は、下方に開口しており、
前記第２ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、
前記第２貯留室は、前記第２ピストン部の上側に位置しており、
前記下型における前記第２ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第２ピストン部を押し上げる第２押圧部が設けられていることを特徴とするホットプレス装置。

【請求項5】

請求項４に記載のホットプレス装置において、
前記第１押圧部は、前記第２ピストン部の下側端部で構成され、
前記第２押圧部は、前記第１ピストン部の上側端部で構成されていることを特徴とするホットプレス装置。

【請求項6】

請求項５に記載のホットプレス装置において、
前記第１貯留室には、当該第１貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第１ピストン部を付勢する第１付勢部材が設けられ、
前記第２貯留室には、当該第２貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第２ピストン部を付勢する第２付勢部材が設けられ、
前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも小さな付勢力に設定されていることを特徴とするホットプレス装置。

【請求項7】

請求項６に記載のホットプレス装置において、
前記液体冷媒を貯留可能な液体貯留部をさらに備え、
前記上型には、前記第２貯留室と前記液体貯留部とを連通させる第３連通路が形成されていることを特徴とするホットプレス装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形領域にて得られた高温状態の成形体を冷却領域の冷却用金型で加圧保持して冷却することにより焼き入れするよう構成されたホットプレス装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、板厚を厚くすることなく高強度な成形体を得るための成形方法として、ホットプレス装置を用いたホットプレス成形が知られている。例えば、特許文献１に開示されているホットプレス装置は、内部に液体冷媒が流通する成形用金型を備え、当該成形用金型の型閉じ動作により高温状態の鋼板を絞り成形して成形体を得るとともに、当該成形体を型閉じ状態で加圧保持して冷却することにより焼き入れするよう構成されている。成形用金型における上型の加圧面には、複数の冷却用溝が形成されていて、成形用金型の型閉じ状態において加圧保持状態の成形体の表面と各冷却用溝との間の空間に液体冷媒を満たすことにより、当該液体冷媒で成形体を直接冷却して焼き入れ時における成形体の冷却速度を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８―０１２１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１のように、成形用金型の加圧面に冷却用溝を設けると、ホットプレス成形の場合、鋼板が成形時において高温で軟化した状態であるので、成形体の表面に冷却用溝が転写されて成形体の表面が凹凸形状になってしまい、所望する成形体表面の精度を確保できなくなるおそれがある。

【0005】

これを回避するために、成形領域とは別に冷却領域を設け、成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却領域に配置した冷却用金型で加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るようにして成形体表面の精度を確保することが考えられる。

【0006】

しかし、ホットプレス成形において冷却領域を別に設けると、成形領域から冷却領域に搬入される高温状態の一次成形体を型開きした冷却用金型における下型の加圧面に一旦載置する必要があり、冷却用金型における上型よりも下型の温度が上昇しやすくなってしまう。そうすると、例えば、ホットプレス成形を繰り返し行う際に冷却用金型において下型が高温の状態で維持されてしまい、焼き入れ時において一次成形体の冷却だけでなく下型の冷却をも液体冷媒で行われてしまうことになり、焼き入れ時における一次成形体の冷却速度が著しく低下して最終成形体の強度に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。

【0007】

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形体表面の精度を確保しつつ成形体の冷却速度を向上させ、さらには、冷却用金型の下型の温度上昇を抑えて適切に焼き入れがなされた成形体を得ることができるホットプレス装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明は、液体冷媒を用いて成形体を直接的に冷却するとともに、冷却用金型の下型における第１貯留室に貯留された液体冷媒により当該下型を冷却するようにしたことを特徴とする。

【0009】

具体的には、成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却用金型の上型及び下型の両加圧保持面により加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るよう構成されたホットプレス装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

【0010】

すなわち、第１の発明では、前記下型は、当該下型の加圧保持面に対応する位置に開口する下側凹部と、第１ピストン部が往復移動可能に収容された第１シリンダー室を有する第１シリンダー部と、当該第１シリンダー室と前記下側凹部とを連通させる第１連通路とを備え、前記第１シリンダー室には、前記第１ピストン部に仕切られ、且つ、前記第１連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第１貯留室が設けられていることを特徴とする。

【0011】

第２の発明では、第１の発明において、前記第１シリンダー室は、上方に開口しており、前記第１ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、前記第１貯留室は、前記第１ピストン部の下側に位置しており、前記上型における前記第１ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第１ピストン部を押し下げる第１押圧部が設けられていることを特徴とする。

【0012】

第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記上型は、当該上型の加圧保持面に対応する位置に開口する上側凹部と、第２ピストン部が往復移動可能に収容された第２シリンダー室を有する第２シリンダー部と、当該第２シリンダー室と前記上側凹部とを連通させる第２連通路とを備え、前記第２シリンダー室には、前記第２ピストン部に仕切られ、且つ、前記第２連通路に対応しており、液体冷媒が溜まる第２貯留室が形成されていることを特徴とする。

【0013】

第４の発明では、第３の発明において、前記第２シリンダー室は、下方に開口しており、前記第２ピストン部は、上下方向に往復移動可能に構成され、前記第２貯留室は、前記第２ピストン部の上側に位置しており、前記下型における前記第２ピストン部に対応する位置には、前記上型が下降動作時に前記第２ピストン部を押し上げる第２押圧部が設けられていることを特徴とする。

【0014】

第５の発明では、第４の発明において、前記第１押圧部は、前記第２ピストン部の下側端部で構成され、前記第２押圧部は、前記第１ピストン部の上側端部で構成されていることを特徴とする。

【0015】

第６の発明では、第５の発明において、前記第１貯留室には、当該第１貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第１ピストン部を付勢する第１付勢部材が設けられ、前記第２貯留室には、当該第２貯留室の貯留容積を増加させる方向に前記第２ピストン部を付勢する第２付勢部材が設けられ、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりも小さな付勢力に設定されていることを特徴とする。

【0016】

第７の発明では、第６の発明において、前記液体冷媒を貯留可能な液体貯留部をさらに備え、前記上型には、前記第２貯留室と前記液体貯留部とを連通させる第３連通路が形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

第１の発明では、第１貯留室の貯留容積が減少する方向に第１ピストン部が第１シリンダー室を移動すると、第１貯留室に溜まる液体冷媒が第１ピストン部により押されて第１連通路を介して下側凹部に流れ込む。すると、下側凹部の液体冷媒の液面が上昇して下型の加圧保持面と当該加圧保持面において載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体とが液体冷媒に浸された状態になる。したがって、液体冷媒が一次成形体の熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体の冷却速度を高めることができる。また、第１貯留室に溜まる液体冷媒が冷却用金型の下型から熱を奪って当該下型を冷却するようになるので、当該下型の温度上昇も効果的に抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、冷却用溝を設けたことを起因としてホットプレス成形時の成形体表面の精度が確保できないといった事態を回避することができる。

【0018】

第２の発明では、冷却用金型における上型の下降動作に連動して第１ピストン部が下方に移動して第１貯留室の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第１貯留室に溜まる液体冷媒を下側凹部に移動させて当該下側凹部に溜まる液体冷媒の液面を上昇させることができるようになる。したがって、一次成形体を冷却用金型で加圧保持する状態と一次成形体が液体冷媒で浸される状態とを同時或いは比較的少ない時間差で実現することができるようになり、高温状態の一次成形体が液体冷媒に浸されない状態で冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている時間を短縮することができ、高温状態の一次成形体から下型の加圧保持面への伝熱を減らして冷却用金型の下型の温度上昇を抑えることができる。また、上型の下降動作を利用して第１ピストン部を移動させるので、第１ピストン部を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

【0019】

第３の発明では、第２貯留室の貯留容積が減少する方向に第２ピストン部が第２シリンダー室を移動すると、第２貯留室に溜まる液体冷媒が第２ピストン部により押し出されて第２連通路を介して上側凹部に流れ込む。すると、上側凹部の開口部を介して液体冷媒が落下して冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体の表面に接触するようになる。したがって、一次成形体の表面に接触した液体冷媒が高温状態の一次成形体の熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体の冷却速度をより一層高めることができる。

【0020】

第４の発明では、冷却用金型における上型の下降動作に連動して第２ピストン部が上方に移動して第２貯留室の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第２貯留室に溜まる液体冷媒が上側凹部に移動して当該上側凹部の開口部を介して冷却用金型の下型の加圧保持面に載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体の表面に向かって落下するようになるので、一次成形体に降り注いだ液体冷媒が高温状態の一次成形体の表面を効率良く冷却することができる。また、上型の下降動作を利用して第２ピストン部を移動させるので、第２ピストン部を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

【0021】

第５の発明では、第２ピストン部の移動動作を下型の液体冷媒の移動を制御する第１ピストン部を利用して行う一方、第１ピストン部の移動動作を上型の液体冷媒の移動を制御する第２ピストン部を利用して行うようになるので、第１ピストン部及び第２ピストン部を移動させるためだけの押圧構造を別途設ける必要が無くなり、部品点数を少なくして製造にかかるコストを抑えることができるとともに、両ピストン部以外の領域に押圧構造を設けて冷却用金型が水平方向に大型化してしまうといったことを抑制できる。

【0022】

第６の発明では、冷却用金型における上型の下降動作の際に第２ピストン部が第１ピストン部よりも遅れて第２貯留室の貯留容積を減少させる方向に移動開始するようになるので、下側凹部における液体冷媒の液面上昇による一次成形体の裏面の冷却と、上側凹部下方の開口部を介して供給される液体冷媒による一次成形体の表面の冷却とが同時或いは比較的少ない時間差で行われるようになり、一次成形体の表面と裏面をバランス良く冷却されるとともに、一次成形体全体の冷却速度を高めることができる。

【0023】

第７の発明では、冷却用金型における上型の上昇動作の際に第２ピストン部が第２付勢部材の付勢力によって第２貯留室の貯留容積を増加する方向に移動して当該第２貯留室に負圧が発生する。すると、その負圧によって第２貯留室から第２連通路に流れ出た液体冷媒の一部が第２貯留室に還流するとともに、液体貯留部から第３連通路を介して液体冷媒が第２貯留室に流れ込み、当該第２貯留室が液体冷媒で満たされるようになる。したがって、冷却用金型の上型の昇降動作を繰り返し行っても第２貯留室が液体冷媒で常に満たされた状態になるので、冷却用金型の上型の下降動作時に第２貯留室から流れ出る液体冷媒の量が減少してしまって当該液体冷媒による一次成形体の表面の冷却速度が低下してしまうといったことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係るホットプレス装置の概略正面図である。

【図2】本発明の実施形態に係るホットプレス装置の冷却用金型を示す概略断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係るホットプレス装置の冷却用金型を構成する下型に一次成形体が載置されている状態を示す概略断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係るホットプレス装置の冷却用金型において一次成形体を加圧保持して冷却している状態を示す概略断面図である。

【図5】変形例に係る図３相当図である。

【図6】変形例に係る図３相当図である。

【図7】変形例に係る図４相当図である。

【図8】変形例に係るホットプレス装置の冷却用金型の型開き状態を示す概略断面図である。

【図9】変形例に係るホットプレス装置の冷却用金型の型開き状態を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

【0026】

図１は、本発明の実施形態に係るホットプレス装置１を示す。該ホットプレス装置１は、断面ハット形状をなす車体フレームＦ（最終成形体）を生産するようになっていて、装置の上流側から順に、鋼板Ｓを加熱する加熱領域２と、ホットプレス成形を行って一次成形体Ｐを得る成形領域３と、一次成形体Ｐを冷却して車体フレームＦを得る焼き入れ領域４とが直線状に設定されている。

【0027】

加熱領域２には、遠赤外線式の加熱炉２０が配置され、該加熱炉２０は、フロアに設置された下側炉体２０ａと、該下側炉体２０ａの上方に対向配置された上側炉体２０ｂとを有している。

【0028】

上側炉体２０ｂには、当該上側炉体２０ｂと下側炉体２０ａとの間の雰囲気ガスの温度を上昇させるヒータ（図示せず）が取り付けられ、鋼板Ｓを所定の加熱時間だけ加熱して予め設定された焼き入れ温度である約９００℃にまで昇温させるようになっている。

【0029】

加熱領域２と成形領域３との間には、加熱炉２０にて昇温されて高温状態となった鋼板Ｓを成形領域３まで搬送する第１ロボットＲ１が配設されている。

【0030】

成形領域３は、ホットプレス成形用の成形用金型３０と、メカプレス５とを備えている。

【0031】

成形用金型３０は、互いに対向する成形用下型３１と成形用上型３２とを備え、成形用上型３２は、メカプレス５により、成形用下型３１に対して昇降するようになっている。

【0032】

成形用下型３１には、上方に膨出する断面略凸状の第１加圧面３１ａが形成される一方、成形用上型３２には、上方に窪む断面略凹状をなす第２加圧面３２ａが形成されている。

【0033】

そして、焼き入れ温度にまで昇温させた状態の鋼板Ｓを成形用下型３１の第１加圧面３１ａ上にセットした後、成形用上型３２を下降させて成形用金型３０を型閉じすることにより、鋼板Ｓから断面略ハット形状をなす一次成形体Ｐが得られるようになっている。

【0034】

成形領域３と焼き入れ領域４との間には、成形領域３にて得られた一次成形体Ｐを焼き入れ領域４まで搬送する第２ロボットＲ２が配設されている。

【0035】

焼き入れ領域４には、互いに対向する冷却用下型４１及び冷却用上型４２を備えた焼き入れ用の冷却用金型４０と、冷却用下型４１に対して冷却用上型４２を昇降させるサーボプレス６とが配置されている。当該焼き入れ領域４では、一次成形体Ｐが液体冷媒で冷却されることにより焼き入れが施されて最終成形体である車体フレームＦが得られるようになっている。

【0036】

そして、焼き入れ領域４にて得られた車体フレームＦは、図１に示すように、焼き入れ領域４の下流側に配設された第３ロボットＲ３により次領域に搬送されるようになっている。

【0037】

次に、冷却用金型４０について詳述する。

【0038】

冷却用下型４１は、図２に示すように、幅広で且つ断面が上方を向く櫛歯状をなしており、その上面の外周部に位置し且つ上方に突出する下側外壁５１と、当該下側外壁５１の内側に位置し且つ上方に突出する下側内壁５３とを備えている。

【0039】

冷却用下型４１の上面における長手方向一端に位置する下側外壁５１と下側内壁５３との間の領域には、下側加圧保持面４１ａが設けられ、該下側加圧保持面４１ａは、下側外壁５１及び下側内壁５３の上面よりも下方の位置に設定されている。

【0040】

下側加圧保持面４１ａに対応する位置には、複数の下側凹部４３が設けられている。

【0041】

下側凹部４３には、液体冷媒が溜まっていて、当該下側凹部４３に溜まる液体冷媒が冷却用下型４１から熱を奪って当該冷却用下型４１を冷却するようになっている。

【0042】

一方、冷却用下型４１の上面における長手方向他端に位置する下側外壁５１と下側内壁５３との間の領域には、上方に開口する第１シリンダー室４５ａを有する第１シリンダー部４５が設けられ、第１シリンダー室４５ａには、第１ピストン部６１が上下方向に往復移動可能に収容されている。

【0043】

第１ピストン部６１は、中心線が上下に向く円柱状をなし、水平に延びる第１上側端部６１ａ（第２押圧部）を上端に備える一方、水平に延びる第１下側端部６１ｂを下端に備えている。

【0044】

第１シリンダー室４５ａの第１ピストン部６１に仕切られた下側の領域には、液体冷媒を貯留可能な第１貯留室５５が設けられ、該第１貯留室５５に溜まる液体冷媒は、冷却用下型４１から熱を奪って当該冷却用下型４１を冷却するようになっている。

【0045】

第１貯留室５５の貯留容積は、第１ピストン部６１の上下動作によって可変するようになっている。つまり、第１ピストン部６１が下動すると、第１貯留室５５の貯留容積が減少する一方、第１ピストン部６１が上動すると、第１貯留室５５の貯留容積が増加するようになっている。

【0046】

また、第１貯留室５５には、圧縮コイルばねタイプの第１ばね５７（第１付勢部材）が配設されている。該第１ばね５７は、一端が第１ピストン部６１の第１下側端部６１ｂに当接する一方、他端が第１貯留室５５の底面に当接しており、第１貯留室５５の貯留容積を増加させる方向、つまり、上方向に第１ピストン部６１を付勢している。

【0047】

冷却用下型４１には、各下側凹部４３と第１貯留室５５とを連通させる第１連通路４７が設けられている。該第１連通路４７は、一端が第１貯留室５５に開口する一方、その中途部において分岐するとともに当該分岐部分の各端部が各下側凹部４３の底面にそれぞれ開口している。さらに、第１連通路４７は、液体冷媒で満たされており、当該液体冷媒が冷却用下型４１の熱を奪って当該冷却用下型４１を冷却するようになっている。

【0048】

一方、冷却用上型４２は、図２に示すように、幅広で且つ断面が下方を向く櫛歯状をなしており、その下面における下側外壁５１に対応する位置で且つ下方に突出する上側外壁５２と、当該下面における下側内壁５３に対応する位置で且つ下方に突出する上側内壁５４とをそれぞれ備えている。

【0049】

冷却用上型４２の下面における下側加圧保持面４１ａに対応する位置には、上側加圧保持面４２ａが設けられ、該上側加圧保持面４２ａは、上側外壁５２の下面及び上側内壁５４の下面よりも下方の位置に設定されている。

【0050】

上側加圧保持面４２ａに対応する位置には、複数の上側凹部４４が設けられ、当該複数の上側凹部４４は、複数の下側凹部４３と上下方向に対向するよう形成されている。

【0051】

また、冷却用上型４２の下面における第１シリンダー部４５に対応する位置には、下方に開口する第２シリンダー室４６ａを有する第２シリンダー部４６が設けられ、第２シリンダー室４６ａには、第２ピストン部６２が上下方向に往復移動可能に収容されている。

【0052】

第２ピストン部６２は、中心線が上下に向く円柱状をなし、水平に延びる第２上側端部６２ａを上端に備える一方、水平に延びる第２下側端部６２ｂ（第１押圧部）を下端に備えていて、当該第２下側端部６２ｂは、第１ピストン部６１の第１上側端部６１ａと上下方向において対向している。

【0053】

第２シリンダー室４６ａの第２ピストン部６２に仕切られた上側の領域には、液体冷媒を貯留可能な第２貯留室５６が設けられている。

【0054】

第２貯留室５６の貯留容積は、第２ピストン部６２の上下動作によって可変するようになっている。つまり、第２ピストン部６２が上動すると、第２貯留室５６の貯留容積が減少する一方、第２ピストン部６２が下動すると、第２貯留室５６の貯留容積が増加するようになっている。

【0055】

また、第２貯留室５６には、圧縮コイルばねタイプの第２ばね５８（第２付勢部材）が配設されている。該第２ばね５８は、付勢力が第１ばね５７と同一に設定されるとともに、一端が第２ピストン部６２の第２上側端部６２ａに当接する一方、他端が第２貯留室５６の天井部分に当接しており、第２貯留室５６の貯留容積を増加させる方向、つまり、下方向に、第２ピストン部６２を付勢している。

【0056】

冷却用上型４２には、各上側凹部４４と第２貯留室５６とを連通させる第２連通路４８が設けられている。当該第２連通路４８は、一端が第２貯留室５６に開口する一方、その中途部において分岐するとともに当該分岐部分の各他端が各上側凹部４４の天井部分にそれぞれ開口している。さらに、第２連通路４８は、液体冷媒を満たすことが可能になっている。

【0057】

次に、図３及び図４を用いて、焼き入れ領域４における冷却用金型４０を用いた焼き入れ方法について詳述する。

【0058】

まず、成形用金型３０にて一次成形体Ｐが成形されると、図３に示すように、当該一次成形体Ｐを第２ロボットＲ２にて搬送して型開き状態における冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａに載置する。

【0059】

ここで、冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａの面積は、下側凹部４３の開口領域が設けられている分だけ狭いので、下側加圧保持面４１ａに載置されている高温状態の一次成形体Ｐから当該下側加圧保持面４１ａへの伝熱量が減り、冷却用下型４１の温度が上昇しにくくなっている。

【0060】

次に、図４に示すように、冷却用上型４２を冷却用下型４１に対して下降させて冷却用金型４０を型閉じする。すると、第１ピストン部６１の第１上側端部６１ａと、第２ピストン部６２の第２下側端部６２ｂとが当接し、当該第２下側端部６２ｂによって第１ピストン部６１が押し下げられるとともに、第１上側端部６１ａによって第２ピストン部６２が押し上げられる。

【0061】

第１ピストン部６１が押し下げられることで第１貯留室５５の貯留容積が減少すると、当該第１貯留室５５に溜まる液体冷媒が第１ピストン部６１により第１連通路４７を介して下側凹部４３に押し出されて当該下側凹部４３に溜まる液体冷媒の液面が上昇する。すると、冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐが液体冷媒で浸されるようになり、当該液体冷媒が一次成形体Ｐの熱を奪って当該一次成形体Ｐが冷却される。

【0062】

また、第２ピストン部６２が押し上げられることで第２貯留室５６の貯留容積が減少すると、当該第２貯留室５６に溜まる液体冷媒が第２ピストン部６２により第２連通路４８を介して上側凹部４４に押し出されて当該上側凹部４４の開口部を介して冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐの表面に向かって落下するようになるので、一次成形体Ｐに降り注いだ液体冷媒によって高温状態の一次成形体Ｐの表面が冷却される。

【0063】

冷却用金型４０の型閉じ状態では、一次成形体Ｐが冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａと冷却用上型４２の上側加圧保持面４２ａとにより加圧保持されるとともに、下側凹部４３及び上側凹部４４が液体冷媒で満たされることで一次成形体Ｐが液体冷媒で冷却されて焼き入れが施される。

【0064】

その後、冷却用金型４０が型開きして焼き入れが施された車体フレームＦが第３ロボットＲ３に取り出されて次領域に搬送される。なお、冷却用金型４０の冷却用上型４２の型開き動作に伴って、第１ばね５７及び第２ばね５８の付勢力によって第１ピストン部６１が上方に移動するとともに第２ピストン部６２が下方に移動して、図３に示す元位置に復帰する。

【0065】

以上より、本発明の実施形態によると、第１貯留室５５の貯留容積が減少する方向に第１ピストン部６１が第１シリンダー室４５ａを移動すると、第１貯留室５５に溜まる液体冷媒が第１ピストン部６１により押されて第１連通路４７を介して下側凹部４３に流れ込む。すると、下側凹部４３の液体冷媒の液面が上昇して冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａと当該下側加圧保持面４１ａにおいて載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐとが液体冷媒に浸された状態になる。したがって、液体冷媒が一次成形体Ｐの熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度を高めることができる。また、第１貯留室５５に溜まる液体冷媒が冷却用金型４０の冷却用下型４１から熱を奪って当該冷却用下型４１を冷却するようになるので、当該冷却用下型４１の温度上昇も効果的に抑えることができる。さらに、特許文献１の如き成形用金型に冷却用溝を設ける必要がなくなるので、冷却用溝を設けたことを起因としてホットプレス成形時の成形体表面の精度が確保できないといった事態を回避することができる。

【0066】

また、冷却用金型４０における冷却用上型４２の下降動作に連動して第１ピストン部６１が下方に移動して第１貯留室５５の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第１貯留室５５に溜まる液体冷媒を下側凹部４３に移動させて当該下側凹部４３に溜まる液体冷媒の液面を上昇させることができるようになる。したがって、一次成形体Ｐを冷却用金型４０で加圧保持する状態と一次成形体Ｐが液体冷媒で浸される状態とを同時或いは比較的少ない時間差で実現することができるようになり、高温状態の一次成形体Ｐが液体冷媒に浸されない状態で冷却用金型４０の冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａに載置或いは加圧保持されている時間を短縮することができ、高温状態の一次成形体Ｐから冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａへの伝熱を減らして冷却用金型４０の冷却用下型４１の温度上昇を抑えることができる。また、冷却用上型４２の下降動作を利用して第１ピストン部６１を移動させるので、第１ピストン部６１を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

【0067】

また、第２貯留室５６の貯留容積が減少する方向に第２ピストン部６２が第２シリンダー室４６ａを移動すると、第２貯留室５６に溜まる液体冷媒が第２ピストン部６２により押し出されて第２連通路４８を介して上側凹部４４に流れ込む。すると、上側凹部４４の開口部を介して液体冷媒が落下して冷却用金型４０の冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐの表面に接触するようになる。したがって、一次成形体Ｐの表面に接触した液体冷媒が高温状態の一次成形体Ｐの熱を直接的に奪うようになり、焼き入れにおける一次成形体Ｐの冷却速度をより一層高めることができる。

【0068】

また、冷却用金型４０における冷却用上型４２の下降動作に連動して第２ピストン部６２が上方に移動して第２貯留室５６の貯留容積が減少するようになり、それに伴って、当該第２貯留室５６に溜まる液体冷媒が上側凹部４４に移動して当該上側凹部４４の開口部を介して冷却用金型４０の冷却用下型４１の下側加圧保持面４１ａに載置或いは加圧保持されている高温状態の一次成形体Ｐの表面に向かって落下するようになるので、一次成形体Ｐに降り注いだ液体冷媒が高温状態の一次成形体Ｐの表面を効率良く冷却することができる。また、冷却用上型４２の下降動作を利用して第２ピストン部６２を移動させるので、第２ピストン部６２を移動させるための駆動源を別途備えることによってコストが上昇するのを回避することができる。

【0069】

また、第２ピストン部６２の移動動作を冷却用下型４１の液体冷媒の移動を制御する第１ピストン部６１を利用して行う一方、第１ピストン部６１の移動動作を冷却用上型４２の液体冷媒の移動を制御する第２ピストン部６２を利用して行うようになるので、第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２を移動させるためだけの押圧構造を別途設ける必要が無くなり、部品点数を少なくして製造にかかるコストを抑えることができるとともに、第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２以外の領域に押圧構造を設けて冷却用金型４０が水平方向に大型化してしまうといったことを抑制できる。

【0070】

尚、本発明の実施形態では、第１シリンダー部４５及び第１ピストン部６１と第２シリンダー部４６及び第２ピストン部６２とを上下方向に対向するように構成したが、図５に示すように、第１シリンダー部４５及び第１ピストン部６１を冷却用下型４１の上面における長手方向一側領域に設けることで、第１シリンダー部４５及び第１ピストン部６１と第２シリンダー部４６及び第２ピストン部６２とを長手方向の両側に分けて配置する構成にしてもよい。そして、冷却用上型４２の下面における長手方向一側の上側外壁５２を第１シリンダー部４５及び第１ピストン部６１に対応するよう幅広且つ水平形状とすることで、当該上側外壁５２の下面を冷却用金型４０の型閉じ動作の際に第１ピストン部６１を押し下げる第１押圧部として機能させるとともに、冷却用下型４１の下面における長手方向他側の下側外壁５１を第２シリンダー部４６及び第２ピストン部６２に対応するよう幅広且つ水平形状とすることで、当該下側外壁５１の上面を冷却用金型４０の型閉じ動作の際に第２ピストン部６２を押し上げる第２押圧部として機能させるようにしてもよい。

【0071】

また、本発明の実施形態では、第１ピストン部６１の第１上側端部６１ａと第２ピストン部６２の第２下側端部６２ｂとを上下方向に対向配置するとともに、冷却用上型４２の下降動作に連動して第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２を移動させるようにしているが、これに限らず、例えば、図６に示すように、第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２を移動させるための専用の駆動源６３、６４を別途設けても良い。そして、図７に示すように、冷却用上型４２の下降動作に合わせて、駆動源６３、６４を駆動させて第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２を移動させることにより、第１貯留室５５及び第２貯留室５６の貯留容積を減少させてもよい。このようにすることで、第１貯留室５５及び第２貯留室５６から下側凹部４３及び上側凹部４４に流れ込む液体冷媒によって一次成形体Ｐを冷却することができる。

【0072】

また、本発明の実施形態では、第２貯留室５６に液体冷媒を補充するための液体貯留部を設けていなかったが、図８に示すように、液体冷媒を貯留可能な液体冷媒タンク７１を備えるとともに、冷却用上型４２に設けられた第３連通路４９及びホース７２によって当該液体冷媒タンク７１と第２貯留室５６との間を連通させるようにしてもよく、また、図９に示すように、冷却用上型４２の上部領域に上方に開口する液体冷媒貯留槽７３を備えるとともに、当該液体冷媒貯留槽７３と第２貯留室５６とを連通させる第３連通路４９を冷却用上型４２に設けてもよい。このようにすることで、冷却用金型４０における冷却用上型４２の上昇動作の際に第２ピストン部６２が第２ばね５８の付勢力によって第２貯留室５６の貯留容積を増加する方向に移動して当該第２貯留室５６に負圧が発生すると、その負圧によって第２貯留室５６から第２連通路４８に流れ出た液体冷媒の一部が第２貯留室５６に還流するとともに、液体冷媒タンク７１或いは液体冷媒貯留槽７３から第３連通路４９を介して液体冷媒が第２貯留室５６に流れ込み、当該第２貯留室５６が液体冷媒で満たされるようになる。したがって、冷却用金型４０の冷却用上型４２が上下動を繰り返し行っても第２貯留室５６が液体冷媒で常に満たされた状態になるので、冷却用金型４０における冷却用上型４２の下降動作時において第２貯留室５６から流れ出る液体冷媒の量が減少してしまって当該液体冷媒による一次成形体Ｐの表面の冷却速度が低下してしまうといったことを抑制することができる。

【0073】

また、本発明の実施形態では、第１ばね５７及び第２ばね５８の付勢力を同一に設定していたが、第１ばね５７を第２ばね５８よりも小さな付勢力に設定してもよい。これにより、冷却用金型４０における冷却用上型４２の下降動作の際に第２ピストン部６２が第１ピストン部６１よりも遅れて第２貯留室５６の貯留容積を減少させる方向に移動開始するようになるので、下側凹部４３における液体冷媒の液面上昇による一次成形体Ｐの裏面の冷却と、上側凹部４４の下方の開口部を介して供給される液体冷媒による一次成形体Ｐの表面の冷却とが同時或いは比較的少ない時間差で行われるようになり、一次成形体Ｐの表面と裏面とがバランス良く冷却されるとともに、一次成形体Ｐ全体の冷却速度を高めることができる。

【0074】

また、本発明の実施形態では、圧縮コイルばねタイプの第１ばね５７及び第２ばね５８により第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２に対して付勢力を加えているが、板ばね、ゴム、ピストンなどの付勢部材で第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２に対して付勢力を加えてもよい。

【0075】

また、本発明の実施形態では、冷却用下型４１に第１シリンダー部４５及び第１ピストン部６１を設けるとともに、冷却用上型４２に第２シリンダー部４６及び第２ピストン部６２とを設けているが、冷却用上型４２に第２シリンダー部４６及び第２ピストン部６２を設けるのは必須ではない。

【0076】

また、本発明の実施形態では、第１ピストン部６１及び第２ピストン部６２が円柱状をなしているが、断面が四角形状をなす角柱でもよく、柱状でなくてもよい。

【0077】

また、本発明の実施形態では、第１ピストン部６１の外面と第１シリンダー部４５の内面との間の隙間、及び、第２ピストン部６２の外面と第２シリンダー部４６の内面との間の隙間にシール部材を配設していないが、双方の隙間を水密に封止するシール部材を配設するようにしてもよい。

【0078】

また、本発明の実施形態では、下側加圧保持面４１ａが下側内壁５３及び下側外壁５１の上面よりも下方の位置に設定されるとともに、上側加圧保持面４２ａが上側内壁５４及び下側外壁５１の下面よりも下方の位置に設定されているが、下側加圧保持面４１ａが下側内壁５３及び下側外壁５１の上面よりも上方の位置に設定されるとともに、上側加圧保持面４２ａが上側内壁５４及び下側外壁５１の下面よりも上方の位置に設定された構成であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明は、成形領域にて得られた高温状態の一次成形体を冷却用金型の上型及び下型の両加圧保持面により加圧保持して冷却することにより焼き入れがなされた最終成形体を得るよう構成されたホットプレス装置に適している。

【符号の説明】

【0080】

１ ホットプレス装置
４０ 冷却用金型
４１ 冷却用下型
４２ 冷却用上型
４３ 下側凹部
４４ 上側凹部
４５ 第１シリンダー部
４５ａ 第１シリンダー室
４６ 第２シリンダー部
４６ａ 第２シリンダー室
４７ 第１連通路
４８ 第２連通路
４９ 第３連通路
５５ 第１貯留室
５６ 第２貯留室
５７ 第１ばね（第１付勢部材）
５８ 第２ばね（第２付勢部材）
６１ 第１ピストン部
６１ａ 第１上側端部（第２押圧部）
６２ 第２ピストン部
６２ｂ 第２下側端部（第１押圧部）
７１ 液体冷媒タンク（液体貯留部）
７３ 液体冷媒貯留槽（液体貯留部）
Ｐ 一次成形体
Ｆ 車体フレーム（最終成形体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】