特開 2024-30178 プレス成形装置及びプレス成形方法

(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】P2024030178

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】プレス成形装置及びプレス成形方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 43/00 20060101AFI20240229BHJP

   B21D 22/20 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

B21D43/00 U

B21D22/20 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022132788

(22)【出願日】2022-08-23

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100227695

【弁理士】

【氏名又は名称】有川 智章

(72)【発明者】

【氏名】片桐 崇

(72)【発明者】

【氏名】政次 陽

【テーマコード（参考）】

4E137

【Ｆターム（参考）】

4E137AA02

4E137BA01

4E137BB01

4E137BC01

4E137CA09

4E137DA03

4E137EA01

4E137EA26

4E137EA36

4E137GA03

4E137GB03

4E137HA10

(57)【要約】

【課題】適切な焼き入れがなされたプレス成形品を得ることが可能なプレス成形装置及びプレス成形方法を提供する。
【解決手段】プレス成形装置１は、下型３１と、上型３２と、下型３１に対する被プレス材Ｓの位置を決める複数の第１位置決めユニット３３と、を備え、成形体を下型３１と上型３２と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プレス成形品Ｐを得るように構成されている。第１位置決めユニット３３は、被プレス材Ｓの外周縁部の位置を決める位置決め面３３ｂが下型側を向く前面に設けられたブロック体３３ａを備え、ブロック体３３ａは、位置決め面３３ｂから下型３１に近づく方向に突設されるとともに、被プレス材Ｓを第１成形面３１ａから浮いた姿勢となるよう下方から持ち上げて支持可能なリフト支持部３３ｃを備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１成形面を有する下型と、当該下型の上方に昇降可能に対向配置され、下降することにより前記第１成形面との間で加熱された被プレス材を塑性変形させて成形体を得ることが可能な第２成形面を有する上型と、前記下型に対する前記被プレス材の位置を決める複数の第１位置決めユニットと、を備え、前記成形体を前記下型の第１成形面と前記上型の第２成形面と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プレス成形品を得るように構成されたプレス成形装置であって、
前記第１位置決めユニットは、前記被プレス材の外周縁部の位置を決める位置決め面が前記下型側を向く前面に設けられたブロック体を備え、
該ブロック体は、前記位置決め面から前記下型に近づく方向に突設されるとともに、前記被プレス材を前記第１成形面から浮いた姿勢となるよう下方から持ち上げて支持可能なリフト支持部を備え、該リフト支持部により前記被プレス材を支持する第１状態と、前記リフト支持部から前記被プレス材を前記下型の前記第１成形面に下ろす第２状態とに切替可能に構成されていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項2】

請求項１に記載のプレス成形装置において、
前記第１位置決めユニットは、前記ブロック体の中途部を該ブロック体の前後方向と直交する水平方向に延びる揺動軸心周りに揺動可能に軸支するとともに、前記揺動軸心周りに前記ブロック体を揺動させることにより、前記第１状態と前記第２状態とに切替可能に構成された支持フレームを更に有していることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項3】

請求項２に記載のプレス成形装置において、
前記第１位置決めユニットは、前記位置決め面が上向く側に前記ブロック体が揺動するように付勢する付勢部材を備え、
前記付勢部材の付勢力は、前記ブロック体が前記第１状態を維持可能となるように設定されていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項4】

請求項２に記載のプレス成形装置において、
前記第１位置決めユニットは、前記ブロック体の後側に取り付けられた錘体を備え、
前記錘体の重量は、前記ブロック体が前記第１状態を維持可能となるように設定されていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス成形装置において、
平面視において前記被プレス材の長手方向の中央領域には、第１位置決め孔と第２位置決め孔とが設けられ、
前記下型には、前記第１位置決め孔と前記第２位置決め孔とにそれぞれ嵌合可能な第１位置決めピンと第２位置決めピンとが設けられていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項6】

請求項５に記載のプレス成形装置において、
前記中央領域を前記長手方向に直交する水平方向の両側から挟持して前記被プレス材を前記下型に対して位置決めする複数の第２位置決めユニットを更に有することを特徴とするプレス成形装置。

【請求項7】

請求項６に記載のプレス成形装置において、
前記被プレス材の中央領域は、当該被プレス材の長手方向に延びる形状をなす一方、前記被プレス材の長手方向両側の前記中央領域に連続する領域は、当該中央領域に対して交差する水平方向に延びる形状をなしていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項8】

請求項５に記載のプレス成形装置において、
前記第１位置決めピンと前記第２位置決めピンとには、当該第１位置決めピンと前記第２位置決めピンとを前記第１位置決め孔と前記第２位置決め孔とにそれぞれ嵌合させた際、前記被プレス材を前記下型の下面が浮いた姿勢となるよう下方から受け止めることが可能なワーク受け部が設けられていることを特徴とするプレス成形装置。

【請求項9】

請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス成形装置を用いて前記被プレス材から前記プレス成形品を得るプレス成形方法において、
前記被プレス材を加熱し、
加熱された前記被プレス材を前記リフト支持部に載置し、
その後、前記リフト支持部に載置された前記被プレス材を前記第１成形面に下ろすとともに、前記被プレス材を前記下型に対して位置決めし、
しかる後、前記上型の下降動作により前記被プレス材をプレス成形して前記成形体を得るとともに、当該成形体を型閉じ状態で冷却して焼き入れすることによりプレス成形品を得ることを特徴とするプレス成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホットプレス成形に用いることが可能なプレス成形装置及びプレス成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、自動車の車体部品として用いられるプレス成形品は、板状をなす被プレス材をプレス成形装置を用いてプレス成形することにより得られる。該プレス成形装置は、被プレス材を載置する下型と、当該下型の上方に昇降可能に対向配置された上型とを備え、上型が下降する型閉じ動作によって、上型と下型との間で被プレス材を塑性変形させてプレス成形品を得るようなものが一般的に知られている。

【0003】

ところで、上述の如きプレス成形装置には、下型に被プレス材を載置する際、該被プレス材が下型に対して目標となる所定位置からずれた位置とならないようにするために、被プレス材の位置決めを行う位置決めユニットが設けられている。例えば、特許文献１では、下型を挟んで水平方向に対向配置された互いに対になった位置決めユニットと固定ガイド部材とが下型の周りにおいて所定の間隔をあけて複数組配置されている。各位置決めユニットは、各固定ガイド部材に向かって伸縮するピストンロッドを有する流体圧シリンダと、ピストンロッドの先端に固定された押圧部材と、を備え、被プレス材を下型に載置した後、各流体圧シリンダのピストンロッドの伸長動作による各押圧部材の押圧動作で被プレス材を移動させて各固定ガイドに接触させることにより、該被プレス材の位置決めを行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２２４１０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述の車体部品に用いられるプレス成形品は、例えば、高張力鋼板から得る場合、ホットプレス成形を行う場合がある。該ホットプレス成形では、位置決めユニットを用いて高温状態の被プレス材を金型に対して位置決めした状態において当該金型の型閉じ動作が実施されることで、プレス成形と焼き入れとが順次行われる。ここで、金型の型閉じ直後、つまり、焼き入れ開始時における成形体の温度が低いと、適切な焼き入れが行えなくなるため、成形体の温度をできるだけ高く維持することが求められている。しかし、特許文献１の如きプレス成形装置では、加熱された被プレス材が下型に載置された後、位置決めユニットを作動させて被プレス材を下型に対して位置決めしているので、被プレス材が下型と接触する時間が長くなり、被プレス材の熱が下型に奪われてしまう。すると、焼き入れ開始時の成形体の温度が低くなってしまうので、適切な焼き入れが行えなくなり、プレス成形品の強度に影響を与えてしまうおそれがある。

【0006】

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、適切な焼き入れがなされたプレス成形品を得ることが可能なプレス成形装置及びプレス成形方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明は、被プレス材を下型に対して位置決めする位置決めユニットを利用して被プレス材を位置決めする前の段階における被プレス材の下型の上面との接触の回避を行えるよう工夫を凝らしたことを特徴とする。

【0008】

具体的には、第１成形面を有する下型と、当該下型の上方に昇降可能に対向配置され、下降することにより前記第１成形面との間で加熱された被プレス材を塑性変形させて成形体を得ることが可能な第２成形面を有する上型と、前記下型に対する前記被プレス材の位置を決める複数の第１位置決めユニットと、を備え、前記成形体を前記下型の第１成形面と前記上型の第２成形面と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プレス成形品を得るように構成されたプレス成形装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

【0009】

すなわち、第１の発明では、前記第１位置決めユニットは、前記被プレス材の外周縁部の位置を決める位置決め面が前記下型側を向く前面に設けられたブロック体を備え、該ブロック体は、前記位置決め面から前記下型に近づく方向に突設されるとともに、前記被プレス材を前記第１成形面から浮いた姿勢となるよう下方から持ち上げて支持可能なリフト支持部を備え、該リフト支持部により前記被プレス材を支持する第１状態と、前記リフト支持部から前記被プレス材を前記下型の前記第１成形面に下ろす第２状態とに切替可能に構成されていることを特徴とする。

【0010】

第２の発明では、第１の発明において、前記第１位置決めユニットは、前記ブロック体の中途部を該ブロック体の前後方向と直交する水平方向に延びる揺動軸心周りに揺動可能に軸支するとともに、前記揺動軸心周りに前記ブロック体を揺動させることにより、前記第１状態と前記第２状態とに切替可能に構成された支持フレームを更に有していることを特徴とする。

【0011】

第３の発明では、第２の発明において、前記第１位置決めユニットは、前記位置決め面が上向く側に前記ブロック体が揺動するように付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材の付勢力は、前記ブロック体が前記第１状態を維持可能となるように設定されていることを特徴とする。

【0012】

第４の発明では、第２の発明において、前記第１位置決めユニットは、前記ブロック体の後側に取り付けられた錘体を備え、前記錘体の重量は、前記ブロック体が前記第１状態を維持可能となるように設定されていることを特徴とする。

【0013】

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、平面視において前記被プレス材の長手方向の中央領域には、第１位置決め孔と第２位置決め孔とが設けられ、前記下型には、前記第１位置決め孔と前記第２位置決め孔とにそれぞれ嵌合可能な第１位置決めピンと第２位置決めピンとが設けられていることを特徴とする。

【0014】

第６の発明では、第５の発明において、前記中央領域を前記長手方向に直交する水平方向の両側から挟持して前記被プレス材を前記下型に対して位置決めする複数の第２位置決めユニットを更に有することを特徴とする。

【0015】

第７の発明では、第６の発明において、前記被プレス材の中央領域は、当該被プレス材の長手方向に延びる形状をなす一方、前記被プレス材の長手方向両側の前記中央領域に連続する領域は、当該中央領域に対して交差する水平方向に延びる形状をなしていることを特徴とする。

【0016】

第８の発明では、第５の発明において、前記第１位置決めピンと前記第２位置決めピンとには、当該第１位置決めピンと前記第２位置決めピンとを前記第１位置決め孔と前記第２位置決め孔とにそれぞれ嵌合させた際、前記被プレス材を前記下型の下面が浮いた姿勢となるよう下方から受け止めることが可能なワーク受け部が設けられていることを特徴とする。

【0017】

また、本発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス成形装置を用いて前記被プレス材から前記プレス成形品を得るプレス成形方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。

【0018】

すなわち、第９の発明では、前記被プレス材を加熱し、加熱された前記被プレス材を前記リフト支持部に載置し、その後、前記リフト支持部に載置された前記被プレス材を前記第１成形面に下ろすとともに、前記被プレス材を前記下型に対して位置決めし、しかる後、前記上型の下降動作により前記被プレス材をプレス成形して前記成形体を得るとともに、当該成形体を型閉じ状態で冷却して焼き入れすることによりプレス成形品を得ることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

第１又は第９の発明では、第１位置決めユニットによって被プレス材の位置決めが行われる前の段階では、加熱された被プレス材が第１位置決めユニットのリフト支持部によって被プレス材が持ち上げられて支持されることで、下型の第１成形面から被プレス材が浮いた姿勢となる。その後、第１位置決めユニットによって被プレス材の位置決めが行われる段階になると、ブロック体の状態を切り替えて被プレス材が下型の第１成形面に下ろされるようになるので、被プレス材が下型の第１成形面に接触している時間を短くすることができる。これにより、加熱された被プレス材の熱が下型へ伝熱してしまうことで、焼き入れ開始時において被プレス材が焼き入れに必要な温度を維持できなくなり、プレス成形品の強度に影響を与えてしまうといった事態を回避することができる。また、被プレス材の位置決めを行う第１位置決めユニットにリフト支持部が設けられているので、別途、専用部品等を設ける場合に比べて低コスト化を実現できる。

【0020】

第２の発明では、例えば、支持フレームがブロック体を水平方向にスライド可能に支持する構造に比べて、ゴミ等が支持フレームとブロック体との間に溜まり難くなるので、故障の少ない装置にすることができる。

【0021】

第３の発明では、リフト支持部において支持された被プレス材の重量によってブロック体にその位置決め面を下型に近づかせる揺動方向一側に揺動させようとする力が作用しても、これに抗する付勢部材の付勢力によって揺動方向一側へのブロック体の揺動が制限されるので、被プレス材と下型の第１成形面とが接触してしまうのを回避することができる。また、油圧や電動モータ等のアクチュエータを用いてブロック体の揺動位置を調整する場合に比べて省エネルギー化を図ることができる。

【0022】

第４の発明では、リフト支持部において支持された被プレス材の重量によってブロック体にその位置決め面を下型に近づかせる揺動方向一側に揺動させようとする力が作用しても、これに抗する錘体の重量によって揺動方向一側へのブロック体の揺動が制限されるので、被プレス材と下型の第１成形面とが接触してしまうのを回避することができる。また、油圧や電動モータ等のアクチュエータを用いてブロック体の揺動位置を調整する場合に比べて省エネルギー化を図ることができる。

【0023】

第５の発明では、第１位置決め孔及び第２位置決め孔が平面視において被プレス材の長手方向の中央領域に設けられているので、被プレス材の長手方向の外側領域に位置決め孔が設けられる場合に比べて、焼き入れ時における成形品の収縮変形による両位置決め孔周りの寸法変化が抑えられる。これにより、被プレス材における長手方向の外側領域に位置決め孔が設けられた場合よりも該位置決め孔の長手方向寸法を大きくせずに、焼き入れ時に成形体の長手方向の各端部が該長手方向の中心に近づくように収縮変形するのを許容する位置決め構造にすることが可能となるので、下型に対する被プレス材の位置決めを精度良く行いながら、位置決め孔を起因としたプレス成形品の強度低下を防ぐことができる。

【0024】

第６の発明では、被プレス材の中央領域が第２位置決めユニットによって長手方向に直交する水平方向の両側から挟持されるようになるので、被プレス材の外側領域を挟持する場合に比べて、被プレス材を金型における上記長手方向に直交する水平方向の所定位置に精度良く位置決めすることができる。

【0025】

第７の発明では、長手方向に沿って延びている中央領域が第２位置決めユニットによって上記直交する水平方向の両側から挟持されるようになるので、中央領域に対して交差する水平方向に延びる中央領域に連続する領域を挟持する場合に比べて、被プレス材を下型における上記直交する水平方向の所定位置に精度良く位置決めすることができる。

【0026】

第８の発明では、被プレス材の第１位置決め孔と第２位置決め孔とに下型の第１位置決めピンと第２位置決めピンとをそれぞれ嵌合させた際、ワーク受け部によって被プレス材が下型の第１成形面から離れた位置となって接触しなくなる。これにより、加熱された被プレス材の熱が不意に下型へ伝熱してしまうことで、焼き入れ開始時において被プレス材が適切な焼き入れに必要な温度を維持できなくなり、プレス成形品の強度に影響を与えてしまうといった事態を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係るプレス成形装置の概略正面図である。

【図2】下型、第１位置決めユニット及び第２位置決めユニットを示す概略平面図である。

【図3】図２のIII－III線における概略断面図である。

【図4】図２のIV－IV線における概略断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係るプレス成形装置を用いたプレス成形方法の各工程を示す図である。

【図6】セット工程を示す概略平面図である。

【図7】図６のVII－VII線における概略断面図である。

【図8】図６のVIII－VIII線における概略断面図である。

【図9】位置決め工程を示す概略断面図である。

【図10】プレス成形工程及び焼き入れ工程を示す概略断面図である。

【図11】変形例に係る図７相当図である。

【図12】変形例に係る図８相当図である。

【図13】変形例に係る図６相当図である。

【図14】変形例に係る図６相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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。

【0029】

図１は、本発明の実施形態に係るプレス成形装置１を示す。該プレス成形装置１は、断面ハット形状をなすプレス成形品Ｐ（例えば、車体メンバ）を生産するようになっていて、装置の上流側から順に、金属板からなる被プレス材Ｓを加熱する加熱領域２と、ホットプレス成形及び焼き入れを行うことで、被プレス材Ｓからプレス成形品Ｐを得る成形領域３とが直線状に設定されている。

【0030】

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。

【0031】

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、被プレス材Ｓを所定の加熱時間だけ加熱して予め設定された温度（例えば、約９００℃）にまで昇温させるようになっている。

【0032】

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被プレス材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。

【0033】

成形領域３は、ホットプレス成形が可能な金型３０と、プレス５とを備えており、加熱領域２において加熱された被プレス材Ｓを金型３０を用いてホットプレス成形及び焼き入れを行うことで、プレス成形品Ｐを得るようになっている。

【0034】

次に、図１～図４を用いて、成形領域３について詳述する。

【0035】

金型３０には、図１に示すように、下型３１と、当該下型３１の上方に対向配置された上型３２とが備えられ、プレス５により、上型３２が昇降可能となっている。また、下型３１の周囲には、図２に示すように、一対の第１位置決めユニット３３が二組、及び、一対の第２位置決めユニット３４が一組配設されている。そして、各第１位置決めユニット３３が下型３１における長手方向の中央部分の両側にある外側部分をそれぞれ挟んで水平方向に対向配置され、各第２位置決めユニット３４が下型３１の長手方向の中央部分を挟んで水平方向に対向配置されている。

【0036】

下型３１は、図２に示すように、平面視で略逆Ｖ字状をなしており、その上面に第１成形面３１ａが設けられている。該第１成形面３１ａは、図３に示すように、下型３１の長手方向に交差する水平方向における中央が緩やかに下方に湾曲する断面凹状に形成されるとともに、図４に示すように、下型３１の長手方向かつ水平方向における中央が緩やかに上方に湾曲する断面凸状に形成されている。そして、該断面凸条に形成されている部分、つまり、下型３１の長手方向かつ水平方向における中央部分に、第１位置決めピン３５ａ及び第２位置決めピン３５ｂが取り付けられている。本実施形態では、第１位置決めピン３５ａ及び第２位置決めピン３５ｂは、略円錐形状をなすピンで構成され、その中心線の延び方向が上方を向く姿勢で下型３１に固定されている。

【0037】

また、下型３１には、図３及び図４に示すように、下型３１の長手方向かつ水平方向に延びる複数の第１流通路３１ｂが設けられ、該各第１流通路３１ｂの内部には液体冷媒が流通するようになっている。

【0038】

上型３２には、その下面、つまり、第１成形面３１ａに対向する面に第２成形面３２ａが設けられている。該第２成形面３２ａは、図３に示すように、上型３２の長手方向に交差する水平方向における中央が第１成形面３１ａに対応するよう緩やかに下方に湾曲する断面凸状に形成されるとともに、図４に示すように、上型３２の長手方向かつ水平方向における中央が第１成形面３１ａに対応するよう緩やかに上方に湾曲する断面凹状に形成されている。該断面凹条に形成されている部分、つまり、上型３２の長手方向かつ水平方向における中央部分において、下型３１の第１位置決めピン３５ａ及び第２位置決めピン３５ｂに対応する位置には、金型３０の型閉じ状態において両位置決めピンをそれぞれ収容可能な第１凹部３２ｂ及び第２凹部３２ｃが設けられている。

【0039】

また、上型３２の外周縁部には、図３に示すように、下方に突出する突出部３２ｄが所定の間隔を空けて複数設けられている。各突出部３２ｄの下端、つまり、突出端は第２成形面３２ａよりも下方に位置しており、突出部３２ｄの突出端における内側、つまり、第２成形面３２ａ側には、外周縁側に行くにしたがって次第に下方に位置するように傾斜する傾斜面３２ｅが設けられている。また、突出部３２ｄの第２成形面３２ａ側には、上下に延びる摺接面３２ｆが設けられ、該摺接面３２ｆの下端側は、傾斜面３２ｅの上端側に連続している。

【0040】

さらに、上型３２には、図３及び図４に示すように、上型３２の長手方向かつ水平方向に延びる複数の第２流通路３２ｇが設けられ、該各第２流通路３２ｇの内部には液体冷媒が流通するようになっている。

【0041】

第１位置決めユニット３３は、図２に示すように、下型３１の長手方向の中央部分の両側にある外側部分をそれぞれ挟むように配設されている。該各第１位置決めユニット３３は、図３に示すように、上下方向において上型３２の突出部３２ｄに対応する位置に設けられるとともに、上下に延びるブロック体３３ａを備え、該ブロック体３３ａにおける下型３１を向く前面には、位置決め面３３ｂが設けられている。

【0042】

該位置決め面３３ｂの中途部には、該位置決め面３３ｂから下型３１に近づく方向、つまり、内側に突設されたリフト支持部３３ｃが設けられている。該リフト支持部３３ｃは、略直角三角形状をなし、かつ、その上面が略水平方向に沿うように構成されている。

【0043】

ブロック体３３ａの前側上部には、下型３１側に行くにつれて下方に位置するように傾斜して延びて位置決め面３３ｂにつながるガイド面３３ｄが形成されている。

【0044】

一方、ブロック体３３ａの後側上部には、矩形状に切り抜かれた切欠部３３ｅが形成され、ブロック体３３ａの後面には、位置決め面３３ｂと平行に延びる後端面３３ｆが設けられている。

【0045】

また、ブロック体３３ａの後側上方の角部には、ブロック体３３ａの前後方向と直交する水平方向に突出する棒状突起３３ｇが設けられている。

【0046】

さらに、ブロック体３３ａの下方には、当該ブロック体３３ａを支持する支持フレーム３３ｈが設けられ、該支持フレーム３３ｈは、水平方向に延びるベースプレート３３ｉと、当該ベースプレート３３ｉの中途部から上方に突設された支持部３３ｊとを備えている。

【0047】

該支持部３３ｊの上端部は、ブロック体３３ａの下側中途部を当該ブロック体３３ａの前後方向と直交する方向に延びる揺動軸心Ｃ１周りに揺動可能に軸支している。つまり、ブロック体３３ａは、揺動軸心Ｃ１周りに位置決め面３３ｂを下型３１に近づかせる揺動方向一側及び位置決め面３３ｂを下型３１から遠ざける揺動方向他側に揺動することにより、下型３１に対して進退するように構成されている。

【0048】

ブロック体３３ａの前側下方には、付勢部材３３ｋ（例えば、コイルばね）が配設されている。該付勢部材３３ｋの一端は、ブロック体３３ａの前側下面に固定される一方、その他端は、ベースプレート３３ｉ上部の下型３１側に固定されている。また、付勢部材３３ｋは、位置決め面３３ｂが下型３１から離れて上向く側（揺動方向他側）にブロック体３３ａが揺動するように当該ブロック体３３ａの前側を上方に付勢していて、リフト支持部３３ｃに載置された被プレス材Ｓの重力によって、該被プレス材Ｓの下面が下型３１の第１成形面３１ａに接触するまでブロック体３３ａが揺動軸心Ｃ１周りを揺動方向一側に揺動しないように付勢力が設定されている。

【0049】

第２位置決めユニット３４は、図２に示すように、下型３１の長手方向の中央部分を挟むようにそれぞれ配設されている。該各第２位置決めユニット３４には、下型３１に向けて伸縮するピストンロッド３４ａ、当該ピストンロッド３４ａの後端に設けられた流体圧シリンダを収容する本体部３４ｂ、及び、ピストンロッド３４ａの先端に固定された押圧部材３４ｃが備えられている。そして、ピストンロッド３４ａを伸長動作による各押圧部材３４ｃの押圧動作によって、下型３１の第１成形面３１ａに載置された被プレス材Ｓを移動させるとともに、両押圧部材３４ｃにより該被プレス材Ｓを下型３１の長手方向に直交する水平方向の両側から挟持することで、当該被プレス材Ｓを下型３１の所定位置に位置決めすることが可能となっている。

【0050】

次に、プレス成形装置１を用いたプレス成形方法について詳述する。本実施形態のプレス成形方法では、図５に示す各工程が実施されるようになっている。

【0051】

ステップＳ１の加熱工程では、図１に示す加熱領域２の加熱炉２０において、用意した被プレス材Ｓを加熱する。例えば、該被プレス材Ｓの温度が約９００度まで昇温すると、次のステップＳ２に進む。

【0052】

ステップＳ２のセット工程では、図６～図８に示すように、ステップＳ１において加熱された被プレス材Ｓを型開き状態の金型３０の下型３１と上型３２との間に投入して第１位置決めユニット３３のリフト支持部３３ｃにセットする。

【0053】

被プレス材Ｓには、図６に示すように、平面視において下型３１に沿う略逆Ｕ字状をなすととともに、被プレス材Ｓの長手方向において中央から外側に向けて、中央領域ＩＲ、第１外側領域ＯＲ１、及び、第２外側領域ＯＲ２が順に設けられている。該中央領域ＩＲは、焼き入れ時における成形体の収縮変形の影響が受け難い範囲内に設定されている。

【0054】

また、中央領域ＩＲは、被プレス材Ｓの長手方向に延びる形状をなし、第１外側領域ＯＲ１は、被プレス材Ｓの長手方向両側の中央領域ＩＲに連続する領域であって、中央領域ＩＲに対して交差する水平方向に延びる形状をなし、及び、第２外側領域ＯＲ２は、被プレス材Ｓの長手方向両側の第１外側領域ＯＲ１に連続する領域であって、被プレス材Ｓの長手方向に延びる形状をなしている。また、中央領域ＩＲには、被プレス材Ｓの長手方向に沿って並設されるとともに、被プレス材Ｓの厚み方向に貫通する第１位置決め孔Ｈ１及び第２位置決め孔Ｈ２が設けられ、第１位置決め孔Ｈ１が被プレス材Ｓの長手方向に直交する水平方向に沿って延びる長孔であるとともに、第２位置決め孔Ｈ２が被プレス材Ｓの長手方向に沿って延びる長孔となっている。そして、第１位置決め孔Ｈ１が第１位置決めピン３５ａと、第２位置決め孔Ｈ２が第２位置決めピン３５ｂとにそれぞれ嵌合することにより、被プレス材Ｓが下型３１に対して位置決めされるようになっている。

【0055】

さらに、ステップＳ２（セット工程）において、ブロック体３３ａがリフト支持部３３ｃにより被プレス材Ｓを支持している状態（第１状態）では、図７及び図８に示すように、付勢部材３３ｋの付勢力により、被プレス材Ｓの下面が第１成形面３１ａと接触しない姿勢、つまり、リフト支持部３３ｃが被プレス材Ｓを第１成形面３１ａから浮いた姿勢となるように下方から持ち上げて支持するようになっている。これにより、加熱領域２で加熱された被プレス材Ｓの熱が下型３１へ伝熱することを防ぐことが可能となっている。なお、説明の便宜上、図８において、第１位置決めユニット３３は、リフト支持部３３ｃ以外の構成を省略している。

【0056】

ステップＳ３の位置決め工程では、プレス５を駆動することにより、上型３２を下降させる。すると、下型３１における各突出部３２ｄの傾斜面３２ｅが各第１位置決めユニット３３における棒状突起３３ｇに接触した後、当該棒状突起３３ｇに摺接しながら上型３２が下降することにより、上型３２がブロック体３３ａに下型３１側への力を加える。そうすると、図９に示すように、ブロック体３３ａが揺動軸心Ｃ１周りを揺動方向一側に揺動することにより前進して、ブロック体３３ａがリフト支持部３３ｃにより被プレス材Ｓを支持しているステップＳ２の状態（第１状態）からブロック体３３ａが被プレス材Ｓをリフト支持部３３ｃから下型３１の第１成形面３１ａに下ろす状態（第２状態）に切替られるとともに、ブロック体３３ａの位置決め面３３ｂが予め決められた所定の位置まで被プレス材Ｓを押圧して移動させることにより、下型３１に対して被プレス材Ｓが位置決めされる。

【0057】

さらに、ステップＳ３では、上型３２の下降動作、つまり、第１位置決めユニット３３の動作に連動して行われる第２位置決めユニット３４のピストンロッド３４ａの伸長動作による各押圧部材３４ｃの押圧動作によって、下型３１の第１成形面３１ａに下ろされた被プレス材Ｓを移動させるとともに、両押圧部材３４ｃにより該被プレス材Ｓを当該被プレス材Ｓの長手方向に直交する水平方向の両側から挟持することで、当該被プレス材Ｓが下型３１の所定位置に位置決めされる。

【0058】

ステップＳ４のプレス成形工程では、プレス５を駆動することにより、上型３２を更に下降させる。すると、図１０に示すように、金型３０の型閉じ動作によって、上型３２の第２成形面３２ａが被プレス材Ｓの中央部分を下型３１の第１成形面３１ａに沿うように塑性変形させて断面ハット状をなす成形体が得られる。このとき、突出部３２ｄに設けられた上下方向に延びる摺接面３２ｆがブロック体３３ａの棒状突起３３ｇを上下方向に摺接させるので、ブロック体３３ａの姿勢が一定に保持されて位置決め面３３ｂが予め決められた所定の位置で維持される。したがって、被プレス材Ｓを下型３１における目標の位置に位置決めした状態でプレス成形を行うことができる。

【0059】

ステップＳ５の焼き入れ工程では、ステップＳ４において被プレス材Ｓをプレス成形することにより得た成形体を金型３０の型閉じ状態、つまり、下型３１の第１成形面３１ａと上型３２の第２成形面３２ａとにより加圧保持した状態で冷却することによって、成形体の焼き入れが行われる。これにより、焼き入れが施された断面ハット形状をなすプレス成形品Ｐを得ることができる。

【0060】

しかる後、プレス５を駆動することにより、上型３２を上昇させて該上型３２の第２成形面３２ａと下型３１の第１成形面３１ａとを離間させると、各ブロック体３３ａが付勢部材３３ｋの付勢力により元の位置まで揺動方向他側に揺動するようになる。そして、図１に示す成形領域３の反加熱領域２側に配設された第２ロボットＲ２により、成形領域３において成形されたプレス成形品Ｐを次領域まで搬送して終了となる。

【0061】

以上より、本実施形態では、第１位置決めユニット３３によって被プレス材Ｓの位置決めが行われる前の段階では、加熱された被プレス材Ｓが第１位置決めユニット３３のリフト支持部３３ｃによって被プレス材Ｓが持ち上げられて支持されることで、下型３１の第１成形面３１ａから被プレス材Ｓが浮いた姿勢となる。その後、第１位置決めユニット３３によって被プレス材Ｓの位置決めが行われる段階になると、ブロック体３３ａの状態を切り替えて被プレス材Ｓが下型３１の第１成形面３１ａに下ろされるようになるので、被プレス材Ｓが下型３１の第１成形面３１ａに接触している時間を短くすることができる。これにより、加熱された被プレス材Ｓの熱が下型３１へ伝熱してしまうことで、焼き入れ開始時において被プレス材Ｓが焼き入れに必要な温度を維持できなくなり、プレス成形品Ｐの強度に影響を与えてしまうといった事態を回避することができる。また、被プレス材Ｓの位置決めを行う第１位置決めユニット３３にリフト支持部３３ｃが設けられているので、別途、専用部品等を設ける場合に比べて低コスト化を実現できる。

【0062】

また、例えば、支持フレームがブロック体を水平方向にスライド可能に支持する構造に比べて、ゴミ等が支持フレーム３３ｈとブロック体３３ａとの間に溜まり難くなるので、故障の少ない装置にすることができる。

【0063】

また、リフト支持部３３ｃにおいて支持された被プレス材Ｓの重量によってブロック体３３ａにその位置決め面３３ｂを下型３１に近づかせる揺動方向一側に揺動させようとする力が作用しても、これに抗する付勢部材３３ｋの付勢力によって揺動方向一側へのブロック体３３ａの揺動が制限されるので、被プレス材Ｓと下型３１の第１成形面３１ａとが接触してしまうのを回避することができる。また、油圧や電動モータ等のアクチュエータを用いてブロック体３３ａの揺動位置を調整する場合に比べて省エネルギー化を図ることができる。

【0064】

また、第１位置決め孔Ｈ１及び第２位置決め孔Ｈ２が平面視において被プレス材Ｓの長手方向の中央領域ＩＲに設けられているので、被プレス材Ｓの長手方向の第１外側領域ＯＲ１や第２外側領域ＯＲ２に位置決め孔が設けられる場合に比べて、焼き入れ時における成形品の収縮変形による両位置決め孔Ｈ１、Ｈ２周りの寸法変化が抑えられる。これにより、被プレス材Ｓにおける長手方向の外側領域に位置決め孔が設けられた場合よりも該位置決め孔の長手方向寸法を大きくせずに、焼き入れ時に成形体の長手方向の各端部が該長手方向の中心に近づくように収縮変形するのを許容する位置決め構造にすることが可能となるので、下型３１に対する被プレス材Ｓの位置決めを精度良く行いながら、位置決め孔を起因としたプレス成形品Ｐの強度低下を防ぐことができる。

【0065】

また、被プレス材Ｓの中央領域ＩＲが第２位置決めユニット３４によって長手方向に直交する水平方向の両側から挟持されるようになるので、被プレス材Ｓの第１外側領域ＯＲ１を挟持する場合に比べて、被プレス材Ｓを金型３０における上記長手方向に直交する水平方向の所定位置に精度良く位置決めすることができる。

【0066】

また、長手方向に沿って延びている中央領域ＩＲが第２位置決めユニット３４によって上記直交する水平方向の両側から挟持されるようになるので、中央領域ＩＲに対して交差する水平方向に延びる中央領域ＩＲに連続する第１外側領域ＯＲ１を挟持する場合に比べて、被プレス材Ｓを下型３１における上記直交する水平方向の所定位置に精度良く位置決めすることができる。

【0067】

なお、本実施形態では、第１位置決めユニット３３は、付勢部材３３ｋを備えていたが、該付勢部材３３ｋに代えて、図１１に示すように、ブロック体３３ａの後側に取り付けられた錘体３３ｌを備えるようにしてもよく、或いは、付勢部材３３ｋ及び錘体３３ｌを備えるようにしてもよい。付勢部材３３ｋに代えて錘体３３ｌを備える場合、錘体３３ｌの重量は、ブロック体３３ａが第１状態を維持可能となるように設定するのが好ましい。このようにすることで、リフト支持部３３ｃにおいて支持された被プレス材Ｓの重量によってブロック体３３ａにその位置決め面３３ｂを下型３１に近づかせる揺動方向一側に揺動させようとする力が作用しても、これに抗する錘体３３ｌの重量によって揺動方向一側へのブロック体３３ａの揺動が制限されるので、被プレス材Ｓと下型３１の第１成形面３１ａとが接触してしまうのを回避することができる。また、油圧や電動モータ等のアクチュエータを用いてブロック体３３ａの揺動位置を調整する場合に比べて省エネルギー化を図ることができる。

【0068】

また、本実施形態では、第１位置決めユニット３３の付勢部材３３ｋは、コイルばねで構成されていたが、板バネやゴム等の弾性部材で構成されていてもよい。

【0069】

また、本実施形態では、第１位置決めユニット３３は、上型３２の下降動作、或いは、付勢部材３３ｋの付勢力によって、揺動軸心Ｃ１周りを揺動するように構成されていたが、油圧や電動モータ等のアクチュエータにより揺動させるようにしてもよい。

【0070】

また、本実施形態では、第１位置決めユニット３３のブロック体３３ａは、揺動軸心Ｃ１周りに揺動することにより、下型３１に対して進退する構成であったが、ブロック体３３ａの位置決め面３３ｂが下型３１に近づく方向及び遠ざかる方向かつ水平方向にスライドすることにより、下型３１に対して進退する構成としてもよい。

【0071】

また、本実施形態では、被プレス材Ｓを下型３１の第１成形面３１ａから浮いた姿勢で下方から支持するように、第１位置決めユニット３３のリフト支持部３３ｃが設けられていたが、図１２に示すように、第１位置決めピン３５ａと第２位置決めピン３５ｂとにワーク受け部３５ｃを設け、各ワーク受け部３５ｃによって、第１位置決めピン３５ａと第２位置決めピン３５ｂとを第１位置決め孔Ｈ１と第２位置決め孔Ｈ２とにそれぞれ嵌合させた際、被プレス材Ｓを下型３１の第１成形面３１ａから浮いた姿勢となるよう下方から受け止めるようにしてもよい。このようにすることで、被プレス材Ｓの第１位置決め孔Ｈ１と第２位置決め孔Ｈ２とに下型３１の第１位置決めピン３５ａと第２位置決めピン３５ｂとをそれぞれ嵌合させた際、ワーク受け部３５ｃによって被プレス材Ｓの下面が下型３１の第１成形面３１ａから離れた位置となって接触しなくなる。これにより、加熱された被プレス材Ｓの熱が不意に下型３１へ伝熱してしまうことで、焼き入れ開始時において被プレス材Ｓが適切な焼き入れに必要な温度を維持できなくなり、プレス成形品Ｐの強度に影響を与えてしまうといった事態を回避することができる。なお、第１位置決めピン３５ａ及び第２位置決めピン３５ｂは、図１２に示すように、それぞれの下半分が下型３１に設けられた挿入孔３５ｅに挿入されており、該挿入孔３５ｅに配設された各第２の付勢部材３５ｄ（例えば、コイルばね）によって、上方に付勢されている。このようにすることで、金型３０の型開き状態では、各第２の付勢部材３５ｄの付勢力によって、被プレス材Ｓの下面が下型３１の第１成形面３１ａに接触しない状態とされる一方、金型３０の型閉じ状態では、上型３２の下降動作により各第２の付勢部材３５ｄが縮められることで、第１位置決めピン３５ａ及び第２位置決めピン３５ｂが各挿入孔３５ｅの内部を下方に移動して、被プレス材Ｓが下型３１の第１成形面３１ａに下ろされるようになっている。

【0072】

また、本実施形態では、下型３１の周囲には、複数の第１位置決めユニット３３及び複数の第２位置決めユニット３４が配設されていたが、第２位置決めユニット３４を備えなくても良く、或いは、図１３に示すように、第１位置決めユニット３３及び第２位置決めユニット３４に加えて、下型３１を挟んで水平方向に対向配置され互いに対になった第３位置決めユニット３６及び固定ガイド部材３７を被プレス材Ｓの第２外側領域ＯＲ２に対応する位置に配設するようにしてもよい。この場合、該各第３位置決めユニット３６には、各固定ガイド部材３７に向けて伸縮する第２のピストンロッド３６ａ、当該第２のピストンロッド３６ａの後端に設けられた流体圧シリンダを収容する第２の本体部３６ｂ、及び、第２のピストンロッド３６ａの先端に固定された第２の押圧部材３６ｃが備えられている。そして、第２のピストンロッド３６ａを伸長動作による各第２の押圧部材３６ｃの押圧動作によって、下型３１の第１成形面３１ａに載置された被プレス材Ｓを移動させるとともに、両第２の押圧部材３６ｃにより該被プレス材Ｓを当該被プレス材Ｓの長手方向に直交する水平方向の両側から挟持することで、第１位置決めユニット３３及び第２位置決めユニット３４とともに、被プレス材Ｓを下型３１の所定位置に位置決めすることが可能となっている。

【0073】

また、本実施形態では、被プレス材Ｓの中央領域ＩＲは、被プレス材Ｓの長手方向に延びる領域に設定されていたが、中央領域ＩＲは、焼き入れによる収縮変形による影響が少ない領域であればよく、例えば、被プレス材Ｓの長手方向の寸法を１００％とした場合における３０％の領域、つまり、被プレス材Ｓの長手方向中心から長手方向一端側の１５％の領域と、被プレス材Ｓの長手方向中心から長手方向他端側の１５％の領域とを足した３０％の領域に設定してもよい。

【0074】

また、本実施形態では、第２位置決め孔Ｈ２が被プレス材Ｓの長手方向に沿って延びる長孔とされていたが、図１３に示すように、第２位置決め孔Ｈ２を角孔としてもよい。また、第１位置決め孔Ｈ１を角孔とするとともに、第２位置決め孔Ｈ２を被プレス材Ｓの長手方向に沿って延びる長孔としてもよく、第１位置決め孔Ｈ１を角孔とするとともに、第２位置決め孔Ｈ２を被プレス材Ｓの長手方向に直交する水平方向に沿って延びる長孔としてもよく、第１位置決め孔Ｈ１及び第２位置決め孔Ｈ２を角孔としてもよく、或いは、第１位置決め孔Ｈ１を被プレス材Ｓの長手方向に沿って延びる長孔とするとともに、第２位置決め孔Ｈ２を被プレス材Ｓの長手方向に直交する水平方向に沿って延びる長孔としてもよい。

【0075】

また、本実施形態では、被プレス材Ｓの中央領域ＩＲに第１位置決め孔Ｈ１及び第２位置決め孔Ｈ２が設けられていたが、３つ以上の位置決め孔を設けるようにしてもよい。

【0076】

また、本実施形態では、第１位置決め孔Ｈ１と第２位置決め孔Ｈ２とは、被プレス材Ｓの長手方向に沿って並べられていたが、該長手方向に直交する水平方向に沿って並べるようにしてもよく、或いは、上記長手方向および上記直交する水平方向に重ならないようにずらして配置するようにしてもよい。

【0077】

また、本実施形態では、第１位置決めピン３５ａ及び第２位置決めピン３５ｂは、略円錐形状をなすピンで構成されていたが、略角錐形状（例えば、四角錐形状）をなすようにしてもよい。

【0078】

また、本実施形態では、被プレス材Ｓは、平面視で略逆Ｖ字状をなしていたが、図１４に示すように、略矩形状の被プレス材Ｓを用いてもよい。この場合において、被プレス材Ｓの第１外側領域ＯＲ１及び第２外側領域ＯＲ２を外側領域ＯＲとするとともに、被プレス材Ｓの中央領域ＩＲを複数の第１位置決めユニット３３を用いて位置決めするようにしてもよい。

【0079】

また、本実施形態では、ステップＳ２のセット工程において、被プレス材Ｓに設けられた第１位置決め孔Ｈ１と第２位置決め孔Ｈ２とに下型３１に設けられた第１位置決めピン３５ａと第２位置決めピン３５ｂとをそれぞれ嵌合させるようにしていたが、ステップＳ３の位置決め工程においてそれぞれを嵌合させるようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明は、ホットプレス成形に用いることが可能なプレス成形装置及びプレス成形方法に適している。

【符号の説明】

【0081】

１ プレス成形装置
３１ 下型
３１ａ 第１成形面
３２ 上型
３２ａ 第２成形面
３３ 第１位置決めユニット
３３ａ ブロック体
３３ｂ 位置決め面
３３ｃ リフト支持部
３３ｈ 支持フレーム
３３ｋ 付勢部材
３３ｌ 錘体
３４ 第２位置決めユニット
３５ａ 第１位置決めピン
３５ｂ 第２位置決めピン
３５ｃ ワーク受け部
ＩＲ 中央領域
ＯＲ１ 第１外側領域（中央領域に連続する領域）
Ｈ１ 第１位置決め孔
Ｈ２ 第２位置決め孔
Ｓ 被プレス材
Ｐ プレス成形品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】